Projektový příklad chemie
Prosím o pomoc s tímto příkladem: Krystalizaci spojenou s filtrací je v laboratoři možné použít jako vhodnou techniku pro čištění krystalických látek rozpustných ve vodě od nerozpustných nečistot. V laboratoři bylo potřeba přečistit 50,00 g bezvodého CuSO4, který obsahoval neznámé množství nerozpustných nečistot. Postup prací byl následující. Znečistěný síran byl rozpuštěn v 201,00 ml vody tak, že ze vznikajícího CuSO4.5H2O byl získán nasycený roztok při 20 °C. Na dně nádoby zbyly nerozpustné nečistoty, které byly odfiltrovány. Po odfiltrování nečistot byl roztok zahuštěn na roztok nasycený při 60 °C a zchlazen. Jelikož nedošlo ke zchlazení až na 20 °C, bylo získáno pouze 16,70 g krystalů CuSO4.5H2O.
Vypočítejte:
1) hmotnostní zlomek nerozpustných nečistot v původním bezvodém síranu (výsledek 1)
2) hmotnost roztoku, na jakou je třeba ho zahustit při 60 °C, aby byl nasycený (výsledek 2)
3) kolik procent teoretického výtěžku (tj.pokud by zchlazení proběhlo až na 20 °C) činila hmotnost získaných krystalů (výsledek 3)
Vypočítejte:
1) hmotnostní zlomek nerozpustných nečistot v původním bezvodém síranu (výsledek 1)
2) hmotnost roztoku, na jakou je třeba ho zahustit při 60 °C, aby byl nasycený (výsledek 2)
3) kolik procent teoretického výtěžku (tj.pokud by zchlazení proběhlo až na 20 °C) činila hmotnost získaných krystalů (výsledek 3)
Odpovědi
Diskuze
r(CuSO4 60°C)=39,5
r(CuSO4.5H2O 20°C)=36,6
r(CuSO4.5H2O 60°C)=80,8
M(CuSO4)=159,65
M(CuSO4.5H2O)=249,65
w = M(CuSO4)/M(skal.) = 159,65/249,65 = 0,6395
1: rozpustnost CuSO4 je 20,5g /100g vody. Ve 201g vody (ró = 1g/cm3 je zaokrouhlená hustota vody) se tedy rozpustilo
m(CuSO4) = 20,5*201/100 = 41,205g CuSO4. Dostali jsme tak m(rozt.) = 201 + 41,205 = 242,205g roztoku.
Hmotnostní zlomek nerozpustných nečistot byl w(neč.) = (50-41,205)/50 = 0,1759.
2: Získaný roztok obsahoval m(skal.) = 41,205/0,6395 = 64,43g skalice a m(H2O) = 242,205-64,43 = 177,772g volné vody.
Pro získání roztoku, nasyceného při 60°C bylo potřeba snížit množství volné vody na
m(H2O;60°C) = 100*64,43/80,8 = 79,74g. Bylo tedy třeba odpařit m(odp.H2O) = 177,72-79,74 = 97,98g vody. Tak jsme získali
m(60°) = 242,205 - 97,98 = 144,225g roztoku, nysyceného při 60°C.
3: V roztoku, nasyceném při 20°C zůstalo rozpuštěno m(skal.;20°C) = 36,6*79,74/100 = 29,185g skalice. Teoretický výtěžek by tedy byl
m(teor.) = 64,43-29,185 = 35,245g CuSO4.5H2O.
% = 100*16,735/35,245 = 47,5%
To je všechno. Nějaké nejasnosti?
Hmotnostní zlomek CuSO4 v roztoku, nysyceném při 60°C je w(60°) = 39,5/139,5 = 0,2832
Hmotnost nasyceného roztoku bude m(60°) = 41,205/0,2832 = 145,498g (2)
Hmotnostní zlomek roztoku, nasyceného při 20°C je w(20°) = 20,5/120,5 = 0,1701
Hmotnostní bilance CuSO4 je
m(20°)*w(20°) + m(kr.)*0,6395 = 145,498*0,2832; m(20) + m(kr) = 145,498 => m(20) = 145,498 - m(kr)
(145,498 - m(kr)) * 0,1701 +0,6395* m(kr) = 41,205 => 24,749 - 0,1701*m(kr) + 0,6395*m(kr) = 41,205
0,4694*m(kr) = 41,205 - 24,749 = 16,456 => m(kr) = 16,456/0,4694 = 35,058g CuSO4.5H2O
% = 16,7/35,058 = 47,64%
V obou případech je mírný rozdíl.
m(teor) = (80,8-36,6/80,8)*64,43 = 35,24 ; % = 100*sk./teor. = 100*16,7/35,24 = 47,38% a já jsem došel k výslrdku 47,5% pro pentahydrát