Transcript CH10. Stechiometrické výpo*ty (výpo*ty z chemických rovnic) Mgr

Soubor prezentací: CHEMIE PRO I. ROČNÍK GYMNÁZIA
CH10. Stechiometrické výpočty
(výpočty z chemických rovnic)
Mgr. Aleš Chupáč, RNDr. Yvona Pufferová
Gymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o.
Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo:
CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „PODPORA CHEMICKÉHO A FYZIKÁLNÍHO
VZDĚLÁVÁNÍ NA GYMNÁZIU KOMENSKÉHO V HAVÍŘOVĚ“
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a
státním rozpočtem České republiky.
Stechiometrické výpočty
• jsou velmi důležité pro správné plánování
chemických pokusů a chemických výrob
• používáme tam, kde potřebujeme mít přehled
o množství reaktantů vstupujících do reakce a
množství produktů z reakce vystupujících
Chemická rovnice
• vystihuje průběh chemické reakce
obr. č.1 Chemická reakce
• určuje chemickou reakci po stránce kvalitativní
i kvantitativní
• určuje hmotnostní poměry látek, které do reakce
vstupují a vystupují
Chemické reakce
vycházejí ze:
• Zákona zachování hmotnosti:
součet hmotností reaktantů se rovná součtu
hmotností produktů (počty atomů určitého
druhu jsou na obou stranách rovnice stejné)
• výjimka: radioaktivní přeměny (i zde platí zákon
zachování hmotnosti a energie)
Příklad reakce
2 NaOH + H2SO4
2 mol
1 mol
2.23 g
98 g
Na2SO4 + 2 H2O
1 mol
2 mol
142 g 2.18 g
Rovnice vyjadřuje, že na neutralizaci 46 g NaOH
potřebujeme 98 g 100% H2SO4. Reakcí vznikne 142 g
Na2SO4 a 36 g H2O.
Pravidla pro výpočty
1. Chemickou reakci vyjádříme vyčíslenou chemickou
rovnic.
2. Zapíšeme molární hmotnosti.
3. Uvedené údaje sestavíme do úměry, kterou vyřešíme.
obr. č.2 Chemik
Řešení příkladu pomocí trojčlenky
Kolik g oxidu hořečnatého vznikne hořením 6 g hořčíku?
Zápis chemické reakce,
podtržení známé, neznámé
látky
Zápis známých i neznámých
veličin
Sestavení trojčlenky, výpočet
Odpověď
2Mg + O2 → 2MgO
A
B
a = 2, b = 2, M(A=Mg) = 24 g/mol,
M(B = MgO) = 40 g/mol,
m(A = Mg) = 6 g, m(B = MgO) = ?
ze 2 · 24 g Mg ….. 2 · 40 g MgO
ze 6 g Mg …………….. x g MgO
x = 6 / 48 · 80 = 10 g
Hořením 6 g hořčíku vznikne
10 g oxidu hořečnatého.
Řešení příkladu pomocí vzorce
• látkové množství n je definováno jako vztah mezi
hmotností m, molární hmotností M :
n = m/M
• pokud A = známá látka, B = neznámá látka,
• a, b = stechiometrické koeficienty
nA = nB
mA/a.MA
=
mB/b.Mb
mB = b/a . Mb /MA .mA
Řešení příkladu pomocí vzorce
Kolik g oxidu hořečnatého vznikne hořením 6 g hořčíku?
Zápis chemické reakce, podtržení známé látky - A,
neznámé látky - B
Zápis známých i neznámých
veličin
Zápis obecné rovnice,
dosazení, výpočet
Odpověď
2Mg + O2 → 2MgO
A
B
a = 2, b = 2, M(A) = 24 g/mol,
M(B) = 40 g/mol, m(A) = 6 g,
m(B) = ?
m(B) = b/a · M(B) / M(A) · m(A)
m(B) = 2 / 2 · 40 / 24 · 6
m(B) = 1 · 240 / 24 = 10 g
Hořením 6 g hořčíku vznikne
10 g oxidu hořečnatého.
Úloha - vypočtěte
1. Kolik g NH3 vznikne reakcí 2,8 g dusíku s vodíkem?
(3,4 g)
2. Kolik g MgO vznikne hořením 1,5 g hořčíku? (2,5 g)
3. Kolik g vodíku vznikne reakcí 50 g zinku s kyselinou
chlorovodíkovou? (1,5 g)
Výpočty hmotností látek o dané
koncentraci
• Kolik g 34 % HCl a kolik g 20 % roztoku KOH potřebujeme na přípravu 149 g
KCl ( HCl = 1,17 g/cm3)?
• Rovnice:
HCl + KOH
KCl + H2O
36,5g 56g
74,5g
• Úměra 36,5 g HCl 100%.......74,5 g KCl
56 g KOH……..74,5 g KCl
x g HCl 100%........149 g KCl
x g KOH ……. 149 g KCl
x = 73 g HCl 100 %
x = 112 g KOH 100 %
• Přepočet na 34 % - nepřímá úměra
73 g HCl………………100 %
112 g KOH……..100 %
x g HCl……………… 34 %
x g KOH………20 %
x = 214,7 g 34 % HCl
x = 560 g 20 % KOH
• Přepočet hmotnosti na objem (u HCl)
V = m/ = 214,7/1,17 = 183,5 ml 34 % HCl
• Odpověď:
K přípravě 149 g KCl je třeba 214,7 g (183,5 ml) 34 % HCl a 560 g 20 % KOH.
Výpočty z rovnic
• Kolik litrů CO2 lze připravit reakcí HCl s 50 g K2CO3? M (CO2)
= 44 g/mol, M (K2CO3) = 138,2 g/mol.
• rovnice
• úměra
2 HCl + K2CO3
CO2 + 2 KCl + H2O
138,2 g
44 g
138,2 g K2CO3 …………… 44 g CO2
50 g K2CO3 …………… x g CO2
x = 15,92 g CO2
• výpočet molárního množství
n = m/M
n = 15,92/44 = 0, 36 mol CO2
• přepočet na objem V = n . Vm V = 0,36 . 22,4 = 8,10 l CO2
• odpověď: Reakcí lze připravit 8,10 l CO2.
Výpočty z rovnic s molárním objemem V m
• Pro zjednodušení uvažujeme reakce za
standardních podmínek (t = 0°C, p = 101,3 kPa).
• Platí: 1 mol plynu za standardních podmínek
zaujímá objem 22,4 l (dm3).
Příklad výpočtu molárního objemu plynu
• Kolik dm3 vodíku vznikne rozkladem 1 kg vody?
• Vodík je plyn a 1 mol zaujímá 22,4 dm3.
• M(H2O) = 18 g/cm3
• Rovnice
• Úměra
2 H2O
2 H2 + O2
2 . 18 g H2O……..2 . 22,4 dm3 H2
1000 g H2O……………… x dm3 H2
x = 2 . 22,4. 1000/ 2 . 18 = 1244,4 dm3 H2
• Odpověď
Rozkladem 1 kg vody vznikne 1244,4 dm3 vodíku.
Příklad výpočtu molárního objemu plynu
• Využíváme vztahu n = V/Vm
• V = objem plynu, Vm = molární objem plynu, n = počet mol
• Příklad: Kolik mol obsahuje 1 m3 kyslíku?
• Řešení: n = V/Vm
n = 1000/22,4
n = 44,64 mol kyslíku
• Odpověď:
1 m3 kyslíku obsahuje 44,64 mol kyslíku.
Složitější výpočet
• Kolik l H2S vznikne a kolik ml 20 % HCl potřebujeme na rozklad
220 g FeS? Kolik g FeCl2 reakcí vznikne?  20 % HCl = 1,1 g/ cm3.
FeS + 2 HCl  FeCl2 + H2S
88 g 2.36,5 g 126,8 g 22,4 l
• Výpočet objemu H2S: 88 g FeS………………….. 22,4 l H2S
220 g FeS…………………….x l H2S
x = 56 l H2S
• Výpočet množství HCl na 88 g FeS…………………73 g HCl
na 220 g FeS…………………x g HCl
x = 182,5 g 100 % HCl
• Rovnice
Složitější výpočet
• Přepočet na 20 % HCl – nepřímá úměra
182,5 g HCl………………100 %
x g HCl……………… 20 %
x = 912,5 g 20 % HCl
• Přepočet na objem HCl
V = m/ = 912,5/1,1 = 829,5 ml 20 % HCl
• Výpočet množství FeCl2 88 g FeS………………….126,8 g FeCl2
220 g FeS………………………..x g FeCl2
x = 317 g FeCl2
• Odpověď:
Vznikne 56 l H2S. Na rozklad 220 g FeS potřebujeme 829,5 ml
20 % HCl. Vznikne 317 g FeCl2.
Úloha - vypočtěte
• Kolik g rtuti a kolik dm3 kyslíku vznikne rozkladem 108 g
HgO?
• rovnice 2 HgO → 2 Hg + O2
2.217g
2.201g 22,4 dm3
• úměra
ze 434 g HgO ........... 402 g Hg
ze 108 g HgO ............ x g
x = 402.108/434 = 100 g Hg
• výpočet objemu kyslíku
ze 434 g HgO .......... 22,4 dm3
ze 108 g HgO .......... x dm3
x = 108.22,4/434 = 5,6 dm3 O2
• odpověď
Rozkladem 108 g HgO vznikne 100 g Hg a 5,6 dm3 O2.
Úloha - vypočtěte
1. Bismut se připravuje redukcí oxidu bismutitého vodíkem. Reakce probíhá podle
rovnice:
Bi2O3 + 3 H2  2Bi + 3 H2O
Vypočtěte, kolik dm3 vodíku by bylo třeba pro přípravu 30 g bismutu.
2. Oxid vápenatý se získává termickým rozkladem uhličitanu vápenatého:
CaCO3  CaO + CO2
Vypočti, kolik gramů CaO vznikne z 900 g CaCO3.
3. Tetrakarbonyl nikl se rozkládá při teplotě nad 230°C. Děj vyjadřuje rovnice:
Ni(CO)4 Ni + 4 CO
Vypočtěte, kolik gramů niklu se vyloučilo, jestliže v průběhu reakce vzniklo 80
dm3 CO.
4. Vypočtěte, kolik gramů oxidu železitého je potřeba navážit na přípravu 30 g Fe
aluminotermickou reakcí: Fe2O3 + 2 Al Al2O3 + 2 Fe.
Úloha - vypočtěte
Zelené rostliny mají velký význam pro život na Zemi.
Při fotosyntéze produkují kromě glukózy také množství kyslíku
nezbytného k dýchání.
Vypočítej, kolik gramů kyslíku se uvolní přeměnou 1 kg oxidu
uhličitého při fotosyntéze.
6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
Kontrola: 727,3 g kyslíku.
Použité informační zdroje
Obrázky
[1] [online]. [cit. 2012-11-10]. Dostupné z
http://www.komenskeho66.cz/materialy/chemie/WEB-CHEMIE9/index9.html
[2] [online]. [cit. 2012-11-10]. Dostupné z http://soplustil.atlasweb.cz/stranky/g3b.htm
Literatura
•
•
MAREČEK, Aleš a Jaroslav HONZA. Sbírka řešených příkladů z chemie: Pro studenty středních
škol. první. Brno: Proton, 1998. ISBN 80-9021402-1-6.
ING.KOSINA, Ludvík a Přemysl ING.HRANOŠ. Chemické výpočty a reakce. Úvaly u Prahy: Albra,
1996. ISBN 16 - 61.
Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační
číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „PODPORA CHEMICKÉHO A
FYZIKÁLNÍHO VZDĚLÁVÁNÍ NA GYMNÁZIU KOMENSKÉHO
V HAVÍŘOVĚ“
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a
státním rozpočtem České republiky.