zábavná chemie
Kyselina fosforečná je látka bez barvy a zápachu, která za normálních podmínek tvoří kosočtverečné
hygroskopické krystalky. Ty po rozpouštění ve vodě vytváří 85% roztok středně silné kyseliny,
která většinu kovů nerozpustí, protože se na jejich povrchu vytváří vrstva nerozpustných fosforečnanů.
Kyselina fosforečná se vyrábí hlavně tzv. termickým procesem, který spočívá ve spalování
roztaveného fosforu ve směsi vzduchu a vodní páry.
1. Zapište tento děj dvěma chemickými rovnicemi (nejprve reakci fosforu s kyslíkem ze vzduchu,
pak reakci produktu spalování s vodní parou).
2. Vypočítejte, kolik kg kyseliny trihydrogenfosforečné připravíme tímto způsobem z 10 kg fosforu
prosím prosím
hygroskopické krystalky. Ty po rozpouštění ve vodě vytváří 85% roztok středně silné kyseliny,
která většinu kovů nerozpustí, protože se na jejich povrchu vytváří vrstva nerozpustných fosforečnanů.
Kyselina fosforečná se vyrábí hlavně tzv. termickým procesem, který spočívá ve spalování
roztaveného fosforu ve směsi vzduchu a vodní páry.
1. Zapište tento děj dvěma chemickými rovnicemi (nejprve reakci fosforu s kyslíkem ze vzduchu,
pak reakci produktu spalování s vodní parou).
2. Vypočítejte, kolik kg kyseliny trihydrogenfosforečné připravíme tímto způsobem z 10 kg fosforu
prosím prosím
Odpovědi
Diskuze
M(H3PO4) = 97,995g/mol
n(H3PO4) = 4*m(P4)/M(P4) = 4*10000g/123,895g/mol = 322,854mol H3PO4
m(H3PO4) = n*M = 322,854*97,995 = 31638g = 31,638kg H3PO4
m(85%) = 31,638/0,85 = 37,221 kg 85% H3PO4.
OK?
4P + 5O2 = 2P2O5; P2O5 + 3H2O = 2H3PO4
Oxidy fosforu s nižším ox.č. než 5 sice existují, ale určitě nevznikají spalováním na vzduchu. A kyselina metafosforečná má sice stechiometrický vzorec HPO3, ale vytváří složitější struktury a nevzniká přímo reakcí P2O5 s vodou nebo vodní párou.
n(P4) = m(P4)/M(P4) - vypočteš látkové množství P4.
n(H3PO4) = 4*n(P4) = 4*m(P4)/M(P4)
m(H3PO4) = n(H3PO4)*M(H3PO4) = 4*n(P4)*M(H3PO4) = 4*M(H3PO4)*m(P4)/M(P4)
Stačí?
m(H3PO4) = 4*M(H3PO4)*m(P4)/M(P4); m(P4) = 10000g; M(P4) = 123,895g/mol; M(H3PO4) = 97,995g/mol
m(H3PO4) je hmotnost vzniklé kyseliny fosforečné v gramech.
Prosím, děkuji
Takhle vypočteš hmotnost 100% H3PO4, nahoře máš vypočtenou i hmotnost 85% kyseliny. Ze zadání není jasné, o kterou jde.
31,638kg je hmotnost 100% H3PO4. V 85% bude 15% vody, bude jí tedy víc. Našich 31,638kg bude dělat jen 85%:
31,638...........0,85
xkg..............1; ....xkg = 31,638*1/0,85 = 31,638/0,85
Nebo jinak: m(100%)*1 = m(85%)*0,85 => m(85%) = m(100%)/0,85
OK?
A příště prosím napiš zadání.
A ještě tam kdesi zmiňuješ existenci HPO3 vedle H3PO4. Tyhle kyseliny skutečně existují jako samostatné experimentálně odlišitelné látky (s rozdílnými vlastnostmi)? Existuje třeba i něco jako H5PO5?
Tyhle "divné" projevy fosforu mi vrtají hlavou už léta a zatím jsem nepotkal nikoho, kdo by to uměl vysvětlit... Díky :-)
Fosfor tvoří dva oxidy: P4O6 a P4O10. Oba si můžeme představit jako odvozeninu od molekuly bílého fosforu tak, že do každé kovalentní vazby vstoupí kyslík jako kyslíkový můstek. A protože těch vazeb v molekule P4 je 6, dostaneme oxid P4O6. Tento oxid se tvoří při spalování v kyslíku, kdy je množství kyslíku regulováno ve stechiometrickém poměru: P4 + 3O2 = P4O6. Stechiometricky jde o dimer oxidu fosforitého. Na atomech fosforu je tady stále volný elektronový pár.
V nadbytku kyslíku se na každý volný elektronový pár naváže další atom kyslíku, přibudou tedy čtyři atomy kyslíku a dostaneme vzorec P4O10.
Obrázky všech tří molekul najdeš ve wikipedii:
http://cs.wikipedia.org/wiki/Fosfor
http://cs.wikipedia.org/wiki/Oxid_fosforitý
http://cs.wikipedia.org/wiki/Oxid_fosforečný
Všechny tři molekuly jsou důsledkem elektronové konfigurace valenční sféry 3s2 3p3.
Bílý fosfor a oxid fosforitý jsou trojvazné, využívají 3 elektrony na p-orbitalech. Na s-orbitalu je volný elektronový pár. V oxidu fosforečném přibude další vazba pomocí elektronového páru na orbitalu s, ve kterém je fosfor donorem. Příjemce - kyslík pak vytvoří do volného d-orbitalu fosforu vazbu pí, kterou dotuje svým párem zase kyslík.
Stačí?
Na prvním řádku jsou za sebou dvě chemické rovnice. Ty chápeš?
Jen ještě snad jeden dotázek - proč se podobně, se stejnou elektronovou konfigurací, nechová dusík (myslím hlavně tu 4atomovou molekulu a z toho plynoucí dimerní oxid a "mezioxidy", jak jsou zmíněny na http://cs.wikipedia.org/wiki/Oxid_fosforečný)?
1: atom dusíku je podstatně menší, proto ochotně vytváří násobné vazby. Ty jsou také podstatně pevnější. Fosfor i těžší prvky této skupiny vytvářejí násobné vazby jen neochotně.
2: Fosfor a těžší prvky této skupiny mají k dispozici i orbitaly d, které dusík nemá. To má řadu důsledků. Z těch očividnějších je vyšší stabilita oxidačního čísla 5 a tvorba kyselin s vyšším počtem OH skupin. Zatím co HNO3 má jednu OH - skupinu, jeden kyslík vázaný jednoduchou vazbou, dotovanou dusíkem (volný elektronový pár) a jednu dvojnou vazbu s kyslíkem na orbitalech p (hybridizace sp2), fosfor má v H3PO4 4 sigma vazby (hybridizace sp3). Třemi jsou vázány OH- skupiny, čtvrtou kyslík. Tuto vazbu dotuje fosfor a kyslík zpětně dotuje vytvoření pí-vazby do orbitalu d. Naproti tomu neochota tvořit násobné vazby na orbitalech sp vede k tomu, že i HPO3 tvoří cyklické struktury se 3-4 jednotkami HPO3. Jedna skupina OH, opět jeden kyslík dvojnou vazbou (pí do d-orbitalu) a dva můstkové kyslíky se dvěma dalšími skupinami. Tato konfigurace vazeb je tak výrazná, že se uplatňuje i u kyselin se zdánlivě nižším oxidačním číslem. Tak kyselina fosforná H3PO2 má opět na fosfor vázán jeden kyslík dvojnou vazbou a dál je na fosfor vázána 1 OH skupina . Zbylé dva vodíky jsou vázány přímo na fosfor a nedisociují. Kyselina H3PO2 je tedy jednosytná. Podobně kyselina fosforitá H3PO3 má opět jeden kyslík vázaný dvojnou vazbou, na fosforu jsou dále 2 kyselé (=disociovatelné) OH skupiny a jeden vodík vázaný přímo a je dvojsytná. Ve všech třech kyselinách je fosfor pětivazný.
Na vytvoření vazby s kyslíkem jsou potřeba dva elektrony. Dusík má 5 elektronů. Proto vytvoří jednu dvojnou vazbu na orbitalech p, s druhým kyslíkem vazbu dotuje svým elektronovým párem a pátý elektron na orbitalu p zůstává volný. Dusík tak nemá oktet. Ten si doplní právě dimerizací, vazbou na které se podílejí dvě molekuly NO2 svými volnými elektrony. Vedle dimerizace může dojít k využití volného elektronu pro vazbu dvou molekul NO2 kyslíkovým můstkem. Tak vznikne oxid dusičitý N2O5. Tato kombinace je ale málo stálá, proto tenhle oxid je možné připravit je dehydratací HNO3.
P4 + 5O2 + 6H2O = 4H3PO4
Spokojený?
m(H3PO4)=4*M(H3PO4)*m(P4)/M(P4)
m(H3PO4)=4*123,895*10000/97,995
m(H3PO4)=4*123,895*104,046
m(H3PO4)=50571,97g
m(H3PO4)=50,6kg
m(H3PO4) = n(P4)*4*M(H3PO4) = (m(P4)/M(P4))*4 * M(H3PO4) = 4*10000*97,995/123,895 = 31638g
A tohle zase pro tu druhou? M(P4) = 123,895g/mol
M(H3PO4) = 97,995g/mol
n(H3PO4) = 4*m(P4)/M(P4) = 4*10000g/123,895g/mol = 322,854mol H3PO4
m(H3PO4) = n*M = 322,854*97,995 = 31638g = 31,638kg H3PO4
m(85%) = 31,638/0,85 = 37,221 kg 85% H3PO4.
Pomocí tohoto vztahu přepočítáme 10kg P4 na látkové množství. Látkové množství H3PO4 je čtyřnásobkem látkového množství P4. A látkové množství H3PO4 pak zpět přepočítáme na hmotnost: m = n*M. Dostaneme tedy vztah:
m(H3PO4)/M(H3PO4) = 4*m(P4)/M(P4) => m(H3PO4) = M(H3PO4)*4*m(P4)/M(P4)
OK?
w(H3PO4) = 100/117,65 = 0,85. Hmotnost čisté kyseliny v 85% je
m(H3PO4) = m(85%)*0,85 => m(85%) = m(H3PO4)/0,85.
Patrně jste zvyklí počítat tyhle věci trojčlenkou, ale tady se trojčlenky obtížně zapisuje a navíc s trochou praxe to jde i bez ní.
a) (NH4)2SO4.FeSO4.6H2O
b) (NH4)2.FeSO4.6H2O
Za odpověď předem děkuji.
příklad č.2- .........
Děkuju
příklad č.2- .........
Děkuju
všechno to stačí zapsat jednou trojčlenkou ...(budu zaokrouhlovat !) 124..........4x98
10000g.......x ?
x=10000 x(4x98)/124
x=31.6kg...
Tohle je vysledek .:)
hygroskopické krystalky. Ty po rozpouštění ve vodě vytváří 85% roztok středně silné kyseliny,
která většinu kovů nerozpustí, protože se na jejich povrchu vytváří vrstva nerozpustných fosforečnanů.
Kyselina fosforečná se vyrábí hlavně tzv. termickým procesem, který spočívá ve spalování
roztaveného fosforu ve směsi vzduchu a vodní páry.
1. Zapište tento děj dvěma chemickými rovnicemi (nejprve reakci fosforu s kyslíkem ze vzduchu,
pak reakci produktu spalování s vodní parou).
2. Vypočítejte, kolik kg kyseliny trihydrogenfosforečné připravíme tímto způsobem z 10 kg fosforu
P4 + 5O2 = P4O10 a vzniká při ní oxid fosforečný. Ten s vodou nebo vodní parou reaguje podle rovnice
P4O10 + 6H2O = 4H3PO4; pokud bude vodní páry přesně potřebné množství, bude vznikat kyselina fosforečná jako pevná látka. Většinou bývá vodní páry přebytek, pak vzniká roztok kyseliny fosforečné. Současně se dosáhne toho, že zreaguje veškerý P4O10.
2: Předpokládám, že umíš vypočítat relativní molekulovou hmotnost látky. Mr(P4) = 123,895, Mr(H3PO4) = 97,995; z jedné molekuly P4 vzniknou 4 molekuly H3PO4, jak je zřejmé z rovnic v bodu 1.
Ze 123,895kg P4 vznikne tedy 4*97,995kg = 391,98 H3PO4 . Sestavíme tedy trojčlenku
123,895 P4...........391,98 H3PO4
10 kg P4............. xkg H3PO4; x = 10*391,98/123,895 = 31,638kg H3PO4.
Produktem ovšem nená H3PO4, ale její roztok, ve které je 85% H3PO4, takže hmotnostní zlomek je w(H3PO4) = 85%/100 = 0,85 A máme druhou trojčlenku:
31,638 kg H3PO4 ............. 1 (Hmotnostní zlomek čisté H3PO4
x kg (85%) .................0,85 (hmotnostní zlomek 85% H3PO4; nepřímá úměra)
x = 31,638*1/0,85 = 37,221kg 85% H3PO4.
Takhle ti to stačí?
Diamant je ovšem možné spálit v plameni. Pokud je 100% čistý nezbude z něj nic (ani popel) jen plyn CO2 nebo CO
CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g)
CO2(g) + C(s) = 2CO(g)
Fe2O3(s) + 3CO(g) = 2Fe(l) + 3CO2(g)
CaO(s) + SiO2(s) = CaSiO3(l)
Symboly skupenství: s - solid - pevné; l - liquid - kapalné; g - gass - plynné.
Vsázku vysoké pece tvoří železná ruda a struskotvorné přísady - CaO a SiO2. Někdy se přidává něco rud jiných kovů Mn, Cr a další. Vsázka se míchá s koksem a zaváží vrchem do vysoké pece. Produktem je surové železo, struska a vysokopecní plyn.
Struska se využívá jako přísada při výrobě cementu (portlandský cement) nebo jako silikátová surovina pro výtobu minerálních izolací a podobně. Vysokopecní plyn se používá k předehřevu vzduchu, vháněného do vysoké pece a k technologickému ohřevu při výrobě. Pro malou výhřevnost je jeho doprava mimo závod neekonomická.
Litina je železo s vysokým obsahem uhlíku. Viz http://cs.wikipedia.org/wiki/Litina .