Chemický příklad, VŠCHT
Do 390 g 5,5% roztoku CuSO4 jsme vložili Fe ve formě očištěných ocelových hřebíků o jednotkové hmotnosti 0,65 g a 98% obsahu Fe (zbylá část jsou nereagující nerozpustné nečistoty). V kádince s touto směsí začala probíhat následující chemická reakce.
CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu
Na konci reakce jsme pevnou část přefiltrovali a usušili. Zbylý roztok jsme zahustili ke krystalizaci při 80 °C a ochladili na 10 °C. Vyloučené krystaly jsme přefiltrovali a nechali volně usušit.
Vypočítejte:
Hmotnost CuSO4.5H2O obsahujícího 8,00 % nerozpustných nečistot, který potřebujeme na přípravu roztoku. Vzniklý roztok jsme před reakcí přefiltrovali. (výsledek 1)
Počet celých ocelových hřebíků, který je třeba k reakci veškerého CuSO4. Počítejte s 10% přebytkem hmoty ocelových hřebíků. (výsledek 2)
Hmotnostní zlomek Cu v pevné odfiltrované směsi. (výsledek 3)
Z kolika % zreaguje Fe z ocelových hřebíků? (výsledek 4)
Množství krystalů FeSO4.7H2O z rušené krystalizace. (výsledek 5)
Výsledky mi vyšly pouze první dva:1)662,96g
2) 13,96ks
Bohužel u trojky už jsem nepochopila, jak přijít na hmotnost odfiltrované látky, ani co je jí myšleno, kromě Cu.
Mohl by mi někdo prosím pomoct? Děkuju
CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu
Na konci reakce jsme pevnou část přefiltrovali a usušili. Zbylý roztok jsme zahustili ke krystalizaci při 80 °C a ochladili na 10 °C. Vyloučené krystaly jsme přefiltrovali a nechali volně usušit.
Vypočítejte:
Hmotnost CuSO4.5H2O obsahujícího 8,00 % nerozpustných nečistot, který potřebujeme na přípravu roztoku. Vzniklý roztok jsme před reakcí přefiltrovali. (výsledek 1)
Počet celých ocelových hřebíků, který je třeba k reakci veškerého CuSO4. Počítejte s 10% přebytkem hmoty ocelových hřebíků. (výsledek 2)
Hmotnostní zlomek Cu v pevné odfiltrované směsi. (výsledek 3)
Z kolika % zreaguje Fe z ocelových hřebíků? (výsledek 4)
Množství krystalů FeSO4.7H2O z rušené krystalizace. (výsledek 5)
Výsledky mi vyšly pouze první dva:1)662,96g
2) 13,96ks
Bohužel u trojky už jsem nepochopila, jak přijít na hmotnost odfiltrované látky, ani co je jí myšleno, kromě Cu.
Mohl by mi někdo prosím pomoct? Děkuju
Odpovědi
Diskuze
m(CuSO4) = 390*0,055 = 21,45g => n(CuSO4) = 21,45/159,609 = 0,1344 mol
m(CuSO4.5H2Ozneč.) = n(CuSO4)*M(CuSO4.5H2O)/w = 0,1344*249,685/0,92 = 36,473g CuSO4.5H2O 92%. (1)
n(Fe) = 1,1*n(Cu) = 0,1344*1,1 = 0,1478 mol; m(Fe) = n*M = 0,1478*55,845 = 8,256g čistého Fe včetně 10% přebytku. N(hřebíky) = 8,256/(0,98*0,65) = 13ks (2)
m(neč.+přeb.Fe) = 13*0,65 - 0,1344*55,845 = 0,9444g nerozpustných nečistot + Fe
m(Cu) = 0,1344*63,546 = 8,54g w(Cu) = 8,54/(8,54+0,9444) = 0,9005 (3)
%Fereag. = 100*(0,1344*55,845)/8,256 = 90,9% (4)
n(FeSO4.7H2O) = n(Cu) = 0,1344; m(FeSO4) = 0,1344*151,908 = 20,4164g FeSO4.
Rozpustnosti jsou 10°C1: - 20,8g; 80°C - 43,7 / 100g vody. Z roztoku bude ovšem krystalovat heptahydrát. Hmotnostní zlomek síranu v heptahydrátu je
w = M(FeSO4)/M(heptah.) = 151,9076/278,0146 = 0,5464; Hmotnostní zlomky FeSO4 v nasycených roztocích jsou: w(10) = 20,8/120,8 = 0,1722; w(80) = 43,7/143,7 = 0,3041. Směšovací rovnice
0,1722*m1 + 0,5464*m2 = 20,4164; m1 + m2 = m3 = 20,4164/w(80) = 20,4164/0,3041 = 67,136g
m1 = 67,136-m2 => 0,1722*(67,136 - m2) + 0,5464*m2 = 20,4164 => 0,3742*m2 = 8,8556
m2 = 23,665g FeSO4.7H2O (5)
Trochu komentáře k tomu závěru: m1 je hmotnost matečného roztoku, m2 je hmotnost krystalů heptahydrátu. Rozpustnosti pro heptahydrát nad 64°nejsou udávány, proto počítáme s hmotností FeSO4, pro který jsou rozpustnosti k dispozici. Tím se výpočet trochu komplikuje protože do hydrátu přechází i část vody z roztoku.
Stačí?