Chemický příklad, všcht, krystalizace
Magnetické vlastnosti tetraoxidu železnato-železitého Fe3O4 – magnetitu je možné využít i pokud je tato látka ve formě nanočástic. K přípravě nanočástic Fe3O4 se používá srážení směsi kationtů Fe2+ a Fe3+ (v molárním poměru 1mol Fe2+ : 2 mol Fe3+) hydroxidem draselným nebo amoniakem podle následující chemické reakce:
Fe2+ + 2 Fe3+ + 8OH- → Fe3O4 + 4H2O
V laboratoři máte k dispozici pouhých 75 g velmi čistého chloridu železitého dihydrátu a síran železnatý heptahydrát, který ale obsahuje 9 % nerozpustných nečistot. Rozhodli jste se využít všechen chlorid železitý a rušenou krystalizací prováděnou při teplotách 80 °C a 20 °C přečistit odpovídající množství síranu železnatého. Potom jste provedli danou reakci s odpovídajícím množstvím hydroxidu sodného.
Vypočítejte:
množství znečištěného heptahydrátu síranu železnatého, které je nutné přečistit tak, aby jste rušenou krystalizací získali potřebné množství čistého heptahydrátu síranu železnatého do reakce. Předpokládejte, že krystralizace proběhne beze ztrát. (výsledek 1)
množství vody nutné k přípravě nasyceného roztoku FeSO4.7H2O z vypočítaného množství vstupní suroviny. (výsledek 2)
hmotnost 30% roztoku hydroxidu sodného, který v uvedené reakci použijete. (výsledek 3)
teoretickou hmotnost vzniklého Fe3O4. (výsledek 4)
výsledky mi vyšly takhle:
(1) 116,03 g
(2) 67,197 g
(3) 246,6 g
(4) 53,53 g
ale nejsou správně. Už opravdu nevím, pomohl by mi někdo prosím?
Fe2+ + 2 Fe3+ + 8OH- → Fe3O4 + 4H2O
V laboratoři máte k dispozici pouhých 75 g velmi čistého chloridu železitého dihydrátu a síran železnatý heptahydrát, který ale obsahuje 9 % nerozpustných nečistot. Rozhodli jste se využít všechen chlorid železitý a rušenou krystalizací prováděnou při teplotách 80 °C a 20 °C přečistit odpovídající množství síranu železnatého. Potom jste provedli danou reakci s odpovídajícím množstvím hydroxidu sodného.
Vypočítejte:
množství znečištěného heptahydrátu síranu železnatého, které je nutné přečistit tak, aby jste rušenou krystalizací získali potřebné množství čistého heptahydrátu síranu železnatého do reakce. Předpokládejte, že krystralizace proběhne beze ztrát. (výsledek 1)
množství vody nutné k přípravě nasyceného roztoku FeSO4.7H2O z vypočítaného množství vstupní suroviny. (výsledek 2)
hmotnost 30% roztoku hydroxidu sodného, který v uvedené reakci použijete. (výsledek 3)
teoretickou hmotnost vzniklého Fe3O4. (výsledek 4)
výsledky mi vyšly takhle:
(1) 116,03 g
(2) 67,197 g
(3) 246,6 g
(4) 53,53 g
ale nejsou správně. Už opravdu nevím, pomohl by mi někdo prosím?
Odpovědi
Diskuze
FeSO4 + 2FeCl3 + 8KOH = K2SO4 + 6KCl + 4H2O => n(FeSO4) = n(FeCl3)/2 = 75/(2*198,2345) = 0,1892 mol
n(KOH) = 8*n(FeSO4) = 8*0,1892 = 1,5133mol. M(FeSO4.7H2O) = 278,0146g/mol;
m(FeSO4.7H2O) = 0,1892*278,0146 = 52,6004g
Krystalizací tedy potřebujeme získat 52,6004g čistého heptahydrátu. Když budeme uvažovat rozpustnost 149gjako maximální (nad teplotou 60°rozpustnost klesá), a při 20°C rozpustnost 62,1g na 100g vody, pak z 249g g roztoku , nasyceného při 60°C,získáme ochlezením na 20°C m(hexah.) = 249 - 162,1 = 86,9g krystalů.
Pro přípravu nasyceného roztoku tedy použijeme m(H2O) = 52,6004*100/86,9 = 65,48g vody (2) a
m(heptah.čist.) = 65,48*149/100 = 97,5616 čistého heptahydrátu To přepočítáme na surový heptahydrát:
m(heptah.zn.) = 97,5616/0,91 = 107,2105g znečištěného heptahydrátu. (1)
m(KOH) = n*M = 1,5133*56,1056 = 84,9046g; m(30%) = 84,9046/0,3 = 283,0153g 30% roztoku KOH. (3)
m(Fe3O4) = n(FeSO4)*M(Fe3O4) = 0,1892*231,5326 = 43,806g Fe3O4. (4)
OK?
Ale možná je správným ůdajem 0, protože v popisu postupu žádný NaOH není a na hmotnost KOH se nikdo neptaá.
Svět žasne a odborník se diví nad těmihle úlohami.
. Výpočet znečištěné výchozí látky je naprosto špatně, zanedbáváte jednu zásadní informaci. Co se týče výpočtu NaOH, přistupujete k tomu mylně. Zadání sice říká, že se nanočástice sráží hydroxidem draselným nebo čpavkem, ale zároveň uvádí rovnici v iontovém zápisu, kde žádný hydroxid draselný nevystupuje. Jinak řečeno, jsou tam důležité hydroxylové skupiny, železnaté a železité ionty a v jaké konkrétní sloučenině budou obsaženy, už není pro průběh tak podstatné, tedy počítejte, že reakce probíhá s NaOH.