Zad. 1. Obliczyć zawartość wody krystalizacyjnej w 500 g kamienia gipsowego. MCa = 40,1, Ms = 32, MH = 1, MO = 16.
Rozwiązanie
Masy molowe kamienia gipsowego CaSO4•2H2O i wody wynoszą odpowiednio
M CaSO4 • 2H2O = 40,1 +32 +4•1 +6•16 = 172,1 g/mol
M H2O = 2•1 + 16 = 18 g/mol
W jednej cząsteczce CaSO4•2H2O zawarte są dwie cząsteczki wody,
stąd
172,1 g - 36 g
500 g - x g
x=104,6 g
Odp.:500 g kamienia gipsowego zawiera 104,6 g wody krystalizacyjnej.
Zad. 2. Obliczyć w procentach zawartość tlenków w składniku gliny — kaolinicie o wzorze chemicznym A12O3•2
SiO2•2 H2O. MAl = 27, MSi = 28,1, MH = 1, MO - 16.
Jak wynika ze wzoru sumarycznego cząsteczki kaolinitu, przedstawionego w formie tlenkowej (nie odzwierciedlającego
struktury związku) jeden mol tego związku zawiera jeden mol tlenku glinu, dwa mole tlenku krzemu, dwa mole wody. Masy
molowe poszczególnych tlenków wynoszą:
MAl2O3= 2•27 +3•16 = 102 g/mol,
MSiO2 = 28,1 +2•16 = 60,1 g/mol,
MH2O = 16+2•1 = 18 g/mol,
M A12O3•2 SiO2•2 H2O = 102+2•60,1+2•18 - 258,2 g/mol
Tak więc 258,2 g kaolinitu zawiera 102 g A12O3, 120,2 g SiO2, 36 g H2O. Wagowy udział tych tlenków w procentach wynosi
odpowiednio:
xAl2O3=(102/258,2)•100=39,5%
xSiO2=(120,2/258,2) •100=46,5%
xH2O=(36/258,2)•100=14%
Odp.: Kaolinit składa się z 39,5% A12O3, 46,5% SiO2, 14,0% H2O.
Zad. 3. Ile dm3 wody należy dodać, aby gaszenie (uwadnianie) 100 kg wapna palonego przebiegało w sposób
stechiometryczny ? MCa = 40,1, MH = 1, MO = 16.
Dla uproszczenia należy pominąć wodę traconą przez odparowanie na skutek egzotermiczności procesu.
CaO + H2O = Ca(OH)2
Jak wynika z równania reakcji tlenek wapniowy reaguje z wodą w stosunku molowym 1:1.
Masa molowa CaO wynosi MCa = 40,1 + 16 = 56,1 g/mol
100 kg CaO stanowi nCaO =100•103 /56,1= 1,78•103 mol
1 mol H2O - 18 g
1,78•103 mol H2O - x g
x=32,0•103 g
r= 1 g/cm3, zatem mH2O=32,0•103 g równa się VH2O = 32,0•103 cm3 = 32,0 dm3
Zad. 4. Obliczyć, ile wapna palonego i jaką objętość dwutlenku węgla (w warunkach p = 1 atm, t = 23°C) otrzyma się z
wypalenia jednej tony wapienia, zakładając że z powodu zanieczyszczeń surowca oraz niecałkowitego rozkładu CaCO3
wydajność procesu wyniesie 80%. MCa = 40,1, MC = 12, MO = 16.
CaCO3 temp._ CaO + CO2
W wyniku rozkładu jednego mola węglanu powstaje jeden mol tlenku wapniowego i jeden mol dwutlenku węgla. Tak więc,
biorąc pod uwagę masy molowe odpowiednich związków: MCaCO3 = 100,1 g/mol, MCaO= 56,1 g/mol, MCO2 = 44,0 g/mol, jak
również to,że rozkładowi uległo 0,8 t węglanu, można napisać
100,1 g CaCO3 - 56,1 g CaO
800 x 103g CaCO3 - x g CaO
x=448,4 x 103 g CaO , a mCO2= 800 x 103 g CaCO3 - 448,4 x 103g CaO = 351,6 x 103g
Z prawa Avogadra wynika, że w warunkach normalnych, tj. przy ciśnieniu p = 0,1 MPa (1 atm) i temperaturze T = 273,16 K
(0°C) jeden mol cząsteczek CO2 zajmuje objętość 22,4 dm3. W rozpatrywanym procesie otrzymano
nCO2=351,6•103 g/44g/mol=7990,9 mol
Objętość CO2 w warunkach normalnych wynosi
V = 22,4•7990,9 = 178996,2 dm3
V = 179 m3
Dla przemiany izobarycznej, zgodnie z prawem Gay-Lussaca
V0/T0=V1/T1 , p = const,
V0=179 m3, T1=296,16 K, T0=273,16 K
V1= V0 T1/T0 = 194,1 m3
Odp.:W warunkach podanych w zadaniu objętość otrzymanego gazu wynosi 194,1 m3, a masa wapna palonego
448,4 x 103 g.
Zad. 5. Który ze związków jest bogatszy w żelazo — syderyt FeCO3 czy piryt FeS2 ?
Rozwiązanie: Obliczamy względne masy cząsteczkowe obu związków:
MFeCO3 = 1 • 55,85 + 1 • 12,01 + 3 • 16,00 = 115,9 g/mol
MFeS2 = 1 • 55,85 + 2 • 32,06 =120,0 g/mol
Obliczamy zawartość żelaza w syderycie
x%Fe =55,85•100/115,9= 48,19%
Obliczamy zawartość żelaza i siarki w pirycie:
x%Fe =55,85•100/120,0= 46,53%
Odp.:Bogatszy w żelazo jest syderyt.
Zad. 6. Podać skład procentowy ortoklazu w przeliczeniu na tlenki. Wzór ortoklazu K2Al2Si6016.
Rozwiązanie: Wzór ortoklazu możemy przedstawić w postaci połączenia tlenkowego
K2Al2Si6O16 = K2O • A12O3 • 6SiO2 Obliczamy względne masy cząsteczkowe poszczególnych tlenków:
MK2O = 2 • 39,10+1 • 16,00 = 94,20 g/mol
MAl2O3 = 2 • 26,98+3 • 16,00 = 102,0 g/mol
MSiO2 = 1 • 28,09+2 • 16,00 = 60,09 g/mol
Względna masa1 cząsteczkowa ortoklazu wynosi
M K2Al2Si6O16=556,7 g/mol
Zawartość procentową każdego z tlenków w ortoklazie obliczamy z odpowiedniego wzoru:
x% K2O = 94,20•100% /556,7= 16,92%
x% A12O3 = 102,0• 100%/556,7 = 18,32%
x% SiO2=360,5•100%/556,7=64,76%
Zad. 7. Ile gramów uwodnionego siarczanu cynku ZnSO4 • 6H2O można otrzymać przez rozpuszczenie w kwasie
siarkowym 130,7 g cynku ?
Rozwiązanie: Obliczamy, ile gramoatomów cynku zawiera 130,7 g tego metalu. W tym celu dzielimy masę cynku przez jego
względną masę atomową
n=130,7/65,37= 2,000 gramoatomy
Z każdego gramoatomu cynku po rozpuszczeniu w kwasie otrzymamy 1 gramojon jonów cynkowych, gdyż reakcja przebiega
według równania
Zn + 2H+ _ Zn2+ + H2
Z każdego zaś gramojonu Zn2+ możemy uzyskać 1 mol uwodnionego siarczanu cynku (po odparowaniu nadmiaru wody).
Zatem z 2 gramoatomów metalicznego cynku uzyskujemy 2 mole ZnS04 • 6H2O. Aby przeliczyć to na gramy, obliczany
masę cząsteczkową ZnSO4 • 6H2O
MZnSO4 • 6H2O = 65,37 + 32,06 + 4 • 16,00 + 6(16,00 + 2,016) - 269,5 g/mol, a zatem 2 mole ZnSO4 • 6H2O, to 2 • 269,5 =
539,0 g.
Odp.: Przez rozpuszczenie w kwasie siarkowym 130,7 g cynku można otrzymać 539,0 g uwodnionego siarczanu cynku
ZnSO4 • 6H2O.
Zad. 8. Ile litrów tlenu zużywa się podczas spalania jednego dm3 a) etanu C2H6, b) etylenu C2H4, c) acetylenu C2H2 ?
Rozwiązanie: a) Piszemy równanie reakcji spalania etanu
2C2H6 + 7O2 _ 4CO2 + 6H2O
Z równania tego wynika, że na spalenie 2 moli etanu potrzeba 7 moli tlenu. Układamy proporcję uwzględniając, że 1 mol
gazu zajmuje objętość 22,4 dm3 (zakładamy, że badane gazy zostają sprowadzone do warunków normalnych)
2 • 22,4 dm3 C2H6 reaguje z 7 • 22,4 dm3 O2
1,00 dm3 C2H6 reaguje z x dm3 O2
x = 3,5 dm3 O2 b) Piszemy równanie reakcji spalania etylenu
C2H4 + 3O2 _ 2CO2 + 2H2O
1 • 22,4 dm3 C2H4 reaguje z 3 • 22,4 dm3 O2
1,00 dm3 C2H4 reaguje z x dm3 O2
x= 3,0 O2
Z równania widać...
wowo27