Ontola > diskuze
| Nahlásit

Rozpustnost látek - příklady

Ahoj, já a rozpustnost prostě nejdeme dohromady a věřím, že některé z těchto příkladu jsou naprosto jednoduche, ale kdyby jste nekdo vedeli, jak na ne, budu moc ráda za pomoc - jo, je jich 8, já vím, jsem náročná, ale hledala jsem je po internetu a nenašla - a mé pokusy o výpočet jsou bez konce..

1. Jaký objem vody je třeba odpařit z 300g 20% vodného roztoku NH4Cl, aby vznikl nasycený roztok při 60°C ? Rozpustnost při 60°C je 35,6g NH4Cl/100g roztoku. Hustotu vody uvažujme 1g/cm3.

2. Kolik g NiSO4.6H2O vykrystalizuje ochlazením 75g nasyceného roztoku síranu nikelnatého z 60°C na 20°C. Rozpustnost při 60°C je 35,4g NiSO4/100g roztoku, rozpustnost při 20°C je 28g NiSO4/100g roztoku.

3. Jaký bude výtěžek krystalizace při ochlazení 400g roztoku dichromanu draselného nasyceného při 60°C na 20°C, jestliže je rozpusnost při 20°C 25g K2Cr2O7/100g roztoku a při 60°C 43g K2Cr2O7/100g roztoku.

4. Vypočítejte, za kolik hodin vykrystalizuje 40g modré skalice z roztoku síranu měďnatého nasyceného při 20°C, pokud se za 1 hodinu z roztoku odpaří 0,8g vody. Rozpustnost při 20°C je 17,2 CuSO4/100g roztoku.

5. Roztok KMnO4 byl připraven rozpuštěním 20g znečištěného KMnO4, který obsahoval 5% nerozpustných nečistot, ve 100g vody. Po odfiltrování nečistot byl roztok zahuštěn na roztok nasycený při 60°C. Vypočtěte hmotnost KMnO4, která vykrystalizuje po ochlazení tohoto roztoku na 20°C? Rozpustnost při 20°C je 6,34g/100g vody, při 60°C 22,19g/100g vody.

6. Kolik ml 96% H2SO4 o hustotě 1,8355g/cm3 je třeba smíchat s 150g plynného SO3, aby vzniklo 30% oleum?

7.Vypočítejte objem roztoku ethanolu o w=0,5 a d=0,9139g/cm3, který lze získat destilací 80litrů ethanolu o w=0,2 a d=0,9687g/cm3. Destilační zbytek obsahuje ještě 7hm% z celkového množství ethanolu.

8. Destilací směsi benzínu a toluenu bylo z 20kmol směsi získáno 14,5kmol desetilátu, v němž byl molárni zlomek benzenu 0,875. Destilační zbytek ještě obsahoval 1,31kmol benzenu, Vypočítejte molární zlomek benzenu ve výchozí směsi.
Témata: Nezařazené

12 reakcí

| Nahlásit
Neodpustím si trochu teorie úvodem. Základem těchto výpočtů je zlomek - hmotnostní, objemový nebo molární. Je to poměr mezi celkem (hmotností, objemem nebo látkovým množstvím směsi) a množstvím nějaké látky v ní. Každá směs, třeba roztok, má nejméně dvě složky a každá složka má svůj zlomek. Součet zlomků všech složek směsi je rovný jedné. Zlomky tedy jsou čísla menší než jedna. Často se vyjadřují v % - stonásobku hodnoty zlomku. Tohle všechno platí pro hmotnostní nebo molární zlomky. U objemových zlomků to důsledně platí jen pro plyny. Pro kapaliny a pevné látky to platit nemusí, protože součet objemů čistých složek směsi se obecně nemusí rovnat objemu směsi. Ten může být menší (objemová kontrakce) nebo větší (objemová expanze), což z výhodou využívají třeba výrobci alkoholických nápojů, protože celkový objem vodky je menší, než součet objemů vody a alkoholu a % alkoholu tak vyjde větší (0,3dm3 alkoholu a 0,7dm3 vody dá objem třeba 0,95dm3.
%v/v je pak 100*0,3/0,95 = 31,6%. Proto při výpočtech roztoků používáme hmotnostní zlomky, pokud je to možné.
Nejprve ukážu řešení jednodušších příkladů 1, 3 a 5:
1:w(60) = m(lát.)/m(rozt.) = 36,5/100 = 0,365; w(20%) = 0,2; m(NH4Cl) = w*m = 0,2*300 = 60g.
w(60) = 0,365 = 60g/m(rozt.) => m(rozt.) = 60/0,365 = 164,38g je hmotnost roztoku, nasyceného při 60°C.
Hmotnost odpařené vody a tedy i její objem (ρ=1g/cm3) je rozdílem hmotností obou roztoků:
V = 300-164,38 = 135,62cm3 vodY je třeba odpařit.

3: w(60;dichr.) = 0,43; w(60;voda) = 1- 0,43 = 0,57. 400g nas. roztoku tedy obsahuje
m(dichr.) = 400*0,43=172g dichromanu a 400*0,57 = 228g vody.
Po ochlazení část dichromanu vykrystaluje, množství vody v roztoku se nemění. Hmotnostní zlomek vody v roztoku, nasyceném při 20°C je w(20;voda) = (100-25)/100 = 0,75. Hmotnost roztoku, nysyceného při 20°C bude
w(20,voda) = 0,75 = 228/m(rozt.) => m(rozt.) = 228/0,75 = 304g; m(kryst.) = 400-304 = 96g K2Cr2O7.

5: Hmotnost KMnO4 = 0,95*20 = 19g. Tady máme rozpustnost vyjádřenu jako hmotnost látky ve 100g vody, hmotnostní zlomky jsou tedy m(látka)/(m(látky)+100). w(60) = 22,19/122,19 = 0,1816. Z 19g KMnO4 vznikne tedy
m(rozt.) = m(KMnO4)/w(60) = 19/0,1816 = 104,62g nasyceného roztoku, který bude obsahovat
m(H2O) = 104,62-19 = 85,62g vody. w(20°;voda) = 100/106,34 = 0,9404; m(rozt.) = 85,62/0,9404 = 91,05g
m(kryst.) = 104,62 - 91,05 = 13,57g KMnO4.

Ještě se musím omluvit. Ten včerejší příklad jsem zvoral. Ráno jsem tam napsal opravu:
https://www.ontola.com/cs/di/rozpustnost-latek-4

Pokračování příště.
| Nahlásit
děkuji moc za vysvětlení, konečně mám pocit, že to chápu! :) Vázně mockrát děkuju:)
| Nahlásit
Příklady 2 a 4 se od předchozích liší tím, že rzpuštěná látka je udána, včetně tozpustností, jako bezvodá sůl, zatím co krystaly jsou tvořeny hydrátem. Ten sebou odnáší část vody. Tady s jednoduchými vztahy nevystačíme a musíme použít směšovací rovnici. Pro účely výpočtu můžeme považovat hydrát za tuhý roztok bezvodé soli. Hmotnostní zlomek bezvodé soli v hydrátu vypočítáme jako poměr molárních hmotností. Pro usnadnění dohodneme, že hodnoty roztoku při vyšší teplotě budeme označovat indexem 3, při nižší teplotě indexem 1 a hodnoty krystalů indexem 2.

2: w1 = 28/100 = 0,28; w3 = 0,354; w2 = M(NiSO4)/M(hexah.) = 154,756/262,848 = 0,5888
w1*m1 + w2*m2 = w3*m3 je bilance NiSO4; m1 + m2 = m3 je bilance hmotnosti; => m1 = m3 - m2 dosadíme a dostaneme 0,28*(75 - m2) + 0,5888*m2 = 75*0,354 => 21 - 0,28*m2 + m2 = 26,55
0,72*m2 = 5,55 => m2 = 7,708g NiSO4.6H2O.

4: Potřebujeme vypočítat, kolik vody se musí odpařit, abychom získali 40g CuSO4.5H2O. Odpařená voda bude rozdíl hmotnosti roztoku nasyceného při 20° a hmotností pentahydrátu. Postačí bilance CuSO4:
w1 = 0,172; w2 = 159,609/249,685 = 0,6392; w1*m1 = 40*w2 je bilance CuSO4.
0,172*m1 = 0,6392*40 => m1 = 25,57/0,172 = 148,66g; z tohoto množstvíúplným odpařením volné vody vznikne 40g pentahydrátu CuSO4.5H2O; m(H2O) = 148,66 - 40 = 108,66g vody se musí odpařit, nezavisle na výchozí hmotnosti nasyceného roztoku. Ta musí být většín než m1.
t = 108,66/0,8 = 135,8 hodiny.

A zbytek zase příště.
| Nahlásit
Zdravím, chtěl bych se zeptat kde dělám chybu. Počítám ten 3. příklad, ale mám zadaných 43g / 100g vody a 25g / 100g vody. tak jsem si vypočítal W60= 43/143 = 0,3 a w20= 25/125 = 0,2. Hmotnost dichromanu je teda v 60 stupňovém 0,3*400= 120g a 20 stupňovém 0,2*400= 80g. Když je teda hmotnost vody stálá tak počítám 400 - 80 -280 = 40 g mi vykrystalizovalo. A má to vyjít 86,713...
| Nahlásit
Neví někdo ten 7. a 8.příklad?
| Nahlásit
ahoj nevíte náhodou jestli by jste dokázali spočítat tu 7 ?
| Nahlásit
K příkladu 7.

Škoda, že tento příklad takovou dobu zůstal na okraji zájmu. Svým způsobem je didakticky velice kvalitní a jednoduchý.
Velká většina příkladů, které operují s různým vyjadřováním složení roztoků, se orientuje na směšovací rovnici obvykle ve tvaru:
m1·w1+m2·w2=m3·w3 (m jsou hmotnosti a w jsou hmotnostní zlomky)
kde si často řešitel musí uvědomit, že se primárně vychází z rovnice m1+m2=m3.

V příkladu 7 však nedochází ke směšování, ale k separaci (k rozdělení) jednoho zdroje. V inženýrské praxi se hovoří o děliči, na rozdíl od směšovače, který popisuje právě výše zmíněná směšovací rovnice.

"Separační" rovnice pak dozná od směšovací rovnice drobné změny:
m1·w1=m2·w2+m3·w3
kde 1 znamená zdroj (surovinu), který se dělí na dvě části (index 2 a 3). V daném případě na destilát a desilační zbytek.
Samozřejmě platí m1=m2+m3.

Přestože se v zadání hovoří o objemu, lze během úvahy stále pracovat s hmotnostmi (v zadání jsou hmotnostní zlomky).
Ke hmotnosti zdroje m1 (80 L) se dostaneme přes hustotu a k objemu destilátu se podobně dostaneme z hmotnosti m2 (je známa jeho hustota), kterou získáme úpravou "separační" rovnice.
(Hmotnost destilačního zbytku m3 je pak dána rozdílem m1 a m2.)

Takže z rovnice:
m1·w1=m2·w2+(m1-m2)·w3
je třeba vyjádřit m2.

m2=m1·(w1-w3)/(w2-w3)
m2=V1·ρ1·(w1-w3)/(w2-w3)
m2=80·0,9678·(0,2-0,07)/(0,5-0,07)=23,41 kg

V2=m2/ρ2=23,41/0,9139=25,61 L


(hustoty v g/cm3=g/mL=kg/L)
| Nahlásit
Strašně moc děkuji za vysvětlení, ale v učebnicích se to liší výsledkem docela hodně má to vyjít 31,544l jako úvaha je to hodně dobrá já jsem to zkoušela přes trojčlenky ale moc jsem nevěděla právě co dělat s tím destilačním zbytkem.. nešlo by to spočítat ještě jinak ?
| Nahlásit
Drobnou chybu tam mám :-)
V hustotě zdroje. Místo 0,9678 má být 0,9687.

Takže:
m2=80·0,9687·(0,2-0,07)/(0,5-0,07)=23,43 kg

V2=m2/ρ2=23,43/0,9139=25,64 L

Jiný způsob (křížové pravidlo?) bych nedoporučoval.
| Nahlásit
Hm, tak jsem na to šel moc vědecky :-)
Blbě jsem pochopil těch 7 hmotnostních procentech z celkového ethanolu v destilačním zbytku.
Vždyť je to jasné.

80 L směsi ethanolu (w=0,2) má hmotnost 80·0,9678=77,496 kg; ethanolu tam je 77,496·0,2=15,499 kg.

Z těchto 15,499 kg zůstane 7 % v destilačním zbytku, tj. 1,085 kg.
Do destilátu tedy přejde 15,499-1,085=14,414 kg ethanolu (je to 93 % z celkového ethanolu)
Těchto 14,414 kg je v destilátu 50 % (w=0,5), a tak destilát má hmotnost 14,414/0,5=28,829 kg
A objem 28,829/0,9139=31,544 L

Fikaně zadané ;-)
| Nahlásit
myslím, že se mi zatočila hlava :D ale děkuji moc
| Nahlásit
:-)
O jakou školu jde?
 Anonym
Odpovídat lze i bez registrace. Dodržujte pravidla Ontoly
Vložit: Obrázek