Pomoc ohledně chemických výpočtů
Ahoj, potřebovala bych poradit ohledně dvou příkladů z chemie. Strávila jsem nad tím už x hodin a stále se nemůžu dopracovat ke správnému výsledku, pozn spěchá! :-D
Příklad 1:
Chcete připravit modrou skalici, CuSO4·5H2O, z práškové mědi. Vycházíte z 8,00 g Cu, kterou nejprve spalujete v proudu kyslíku na CuO. Jakou bude mít teoreticky hmotnost vzniklý CuO, pokud reakce proběhne úplně? (výsledek 1) Produkt po spalování má hmotnost 9,50 g. Kolik tento produkt obsahuje CuO? (výsledek 2) Tento produkt rozpouštíte v kyselině sírové (koncentrace 20 %, hustota 1,1394 g/cm3) v nadbytku 15 % proti stechiometrii = obsahu CuO v produktu po spalování), vznikne modrý roztok, v němž je nezreagovaná měď. Tu odfiltrujete, modrý roztok opatrně zneutralizujete a zahustíte ke krystalizaci. Při teplotě 20°C získáte 13,61 g krystalů CuSO4·5H2O a 24,83 g matečného roztoku. Jaké byly ztráty (% Cu) při celé preparaci (kovová měď, kterou jste odfiltrovali, není produktem).
Vypočítejte:
teoretickou hmotnost CuO vzniklého spalováním Cu (výsledek 1) to je 10g
skutečné množství CuO v produktu po spalování v gramech (výsledek 2)
objem kyseliny sírové potřebné k rozpouštění CuO (výsledek 3)
ztráty mědi během syntézy, v % (výsledek 4)
A pak druhý příklad:
Měli jste 70 g roztoku, ve kterém je w(CuSO4) = 0,22. Roztok jste zahřáli na 60 °C a pak ochladili na 20 °C. Vyloučené krystaly CuSO4.5H2O jste odfiltrovali, usušili a zvážili. Matečný roztok jste ponechali v krystalizační misce až do úplného vyschnutí a vyloučené krystaly CuSO4.5H2O jste zvážili.
a) Kolik gramů krystalů CuSO4.5H2O jste získali po rušené krystalizaci?(výsledek 1) - toto nemám
b) Kolik byste získali gramů krystalů CuSO4.5H2O, kdybyste před ochlazením z roztoku odpařili tolik vody, aby se roztok stal nasyceným při 60 °C? Kolik ml vody byste museli odpařit? (výsledek 2 a 3) to mám - 13,177g a 16,1 ml
c) Kolik gramů krystalů CuSO4.5H2O jste získali volnou krystalizací? (výsledek 4) - to taky nemám :(
Předem děkuju za radu.
Příklad 1:
Chcete připravit modrou skalici, CuSO4·5H2O, z práškové mědi. Vycházíte z 8,00 g Cu, kterou nejprve spalujete v proudu kyslíku na CuO. Jakou bude mít teoreticky hmotnost vzniklý CuO, pokud reakce proběhne úplně? (výsledek 1) Produkt po spalování má hmotnost 9,50 g. Kolik tento produkt obsahuje CuO? (výsledek 2) Tento produkt rozpouštíte v kyselině sírové (koncentrace 20 %, hustota 1,1394 g/cm3) v nadbytku 15 % proti stechiometrii = obsahu CuO v produktu po spalování), vznikne modrý roztok, v němž je nezreagovaná měď. Tu odfiltrujete, modrý roztok opatrně zneutralizujete a zahustíte ke krystalizaci. Při teplotě 20°C získáte 13,61 g krystalů CuSO4·5H2O a 24,83 g matečného roztoku. Jaké byly ztráty (% Cu) při celé preparaci (kovová měď, kterou jste odfiltrovali, není produktem).
Vypočítejte:
teoretickou hmotnost CuO vzniklého spalováním Cu (výsledek 1) to je 10g
skutečné množství CuO v produktu po spalování v gramech (výsledek 2)
objem kyseliny sírové potřebné k rozpouštění CuO (výsledek 3)
ztráty mědi během syntézy, v % (výsledek 4)
A pak druhý příklad:
Měli jste 70 g roztoku, ve kterém je w(CuSO4) = 0,22. Roztok jste zahřáli na 60 °C a pak ochladili na 20 °C. Vyloučené krystaly CuSO4.5H2O jste odfiltrovali, usušili a zvážili. Matečný roztok jste ponechali v krystalizační misce až do úplného vyschnutí a vyloučené krystaly CuSO4.5H2O jste zvážili.
a) Kolik gramů krystalů CuSO4.5H2O jste získali po rušené krystalizaci?(výsledek 1) - toto nemám
b) Kolik byste získali gramů krystalů CuSO4.5H2O, kdybyste před ochlazením z roztoku odpařili tolik vody, aby se roztok stal nasyceným při 60 °C? Kolik ml vody byste museli odpařit? (výsledek 2 a 3) to mám - 13,177g a 16,1 ml
c) Kolik gramů krystalů CuSO4.5H2O jste získali volnou krystalizací? (výsledek 4) - to taky nemám :(
Předem děkuju za radu.
Odpovědi
Diskuze
n(Cu) = 8/63,546 = 0,1259 mol; n(CuO) = n(Cu) => m(CuO) = 0,1259*79,5454 = 10,0142g (1)
m(Osk.) = 9,5 - 8 = 1,5g. n(CuO) = n(O) = 1,5/15,9994 = 0,0937mol;
m(CuO) = n*M = 0,0937*79,5454 = 7,4577g CuO (2)
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O => n(H2SO4) = n(CuO) => m(H2SO4) = 1,15*0,0937*98,0784 = 10,5684g
m(20%) = m(H2SO4)/w = 10,5684/0,2 = 52,8422g; V = m/ ρ = 52,8422/1,1394 = 46,377cm3 (3)
Teoretická hmotnost skalice, vzniklé s 8g Cu je
m(CuSO4.5H2O) = n(Cu)*M(pentah.) = 0,1259*249,685 = 31,43g. Za předpokladu, že do ztrát se počítá i obsah Cu v matečném roztoku (tedy že produktem jsou jen krystaly skalice), budou ztráty
%ztrát = 100 - m(kryst.)/m(teor.) = 100 - 13,61*100*31,43 = 56,697% (4).
2: Rozpustnosti CuSO4.5H2O: 20°C - 36,6g; 60°C - 80,8g ve 100g vody.
w1 = w(CuSO4/pentahydrát) = M(CuSO4)/M(pentahydrát) = 159,6086/249,685 = 0,6392
w2 = w(CuSO420°) = 36,6/136,6 = 0,2679; w3 = w(CuSO460°) = 80,8/180,8 = 0,4469
m(CuSO4.5H2O) = m(CuSO4)/w1 = 0,22*70/0,6392 = 24,0926g je obsah pentahydrátu ve výchozím roztoku.
m(H2Ovolné) = 70 - 24,0926 = 45,91g w4 = w(skalice/vých roztok) = 24,0926/70 = 0,3442 je hmotnostní zlomek skalice ve výchozím roztoku,
m + w2*(70-m) = 70*0,3442 => m + 0,2679*(70-m) = 0,3442*70 => (1-0,2679)*m = (0,3442-0,2679)*70
m = 7,295g CuSO4.5H2O jsme získali rušenou krystalizací z výchozího roztoku. (1)
m(zah.rozt) = 24,0926//w3 = 24,0926/0,4469 = 53,91g je hmotnost zahuštěného roztoku, nasyceného při 60°. Je potřeba odpařit m(H2Oodp.) = 70 - 53,91 = 16,09g vody. Hmotnost vody v zahuštěném roztoku je
m(H2O) = 53,91-24,0926 = 29,8174g vody. Hmotnost matečného roztoku bude
m(mat.r.) = 136,6*29,8174/100 = 40,73g. m(kryst.ruš.) = 53,91-40,73 = 13,18g. (2 a 3 máš dobře).
Není mi jasné, jestli uvažujeme volnou krystalizaci ze zahuštěného roztoku, nebo z matečného roztoku po ochlazení a odfiltrování krystalů. Každopádně z matečného roztoku bychom volnou krystalizací po úplném odpaření získali 24,09 - 13,18 = 10,91g, volnou krystalizací zahuštěného roztoku, tedy ochlazením a úplným vysušením bychom získali veškerou skalici - 24,09g.
OK?
Tomu odkud máme dělat tu volnou krystalizaci taky úplně nerozumím, ale šla jsem na to jako ty, zadala jsem 13,18 a 10,91 a zase to bylo špatně xD, takže nevím jestli je fakt nějaká reálná chyba, nebo jsem někde moc zaokrouhlila, nebo zde působí nějaká negativní vše sabotující síla.
Každopádně moc děkuji za Tvůj čas.