Příklad na krystalizaci

Anonym Hizetol23.12.2014 16:08 Nahlásit
Byl by někdo tak hodný a pomohl mi s tímto příkladem, už dlouhou dobu si s tím nevím rady.

Pro syntézu potřebujete čistý Cu(NO3)2. 3H2O. K dispozici máte pouze sůl, která je znečištěná NaNO3, údajně 5-10 %. Nejprve jste navážili 200 g nečisté soli a rozpustili jste ji v takovém množství vody, kolik bylo potřeba pro přípravu roztoku čistého Cu(NO3)2. 3H20 nasyceného při 60 °C. Vše se rozpustilo, roztok jste ochladili na 20 °C a vypadlo 80 g čistých krystalů Cu(NO3)2 . 3H20.
Z výtěžku jste zjistili, že výchozí materiál opravdu není čistý Cu(NO3)2 . 3 H2O. Zkusíte tedy z matečného roztoku získat co nejvíce čisté látky. Spočítáte obsah NaNO3 a z matečného roztoku odpaříte vodu tak, aby jí zbylo právě tolik, kolik je potřeba na nasycený roztok NaNO3. (při 20 °C) Získáte druhý podíl krystalů Cu(NO3)2. 3H20.
Předpokládejte, že rozpustnosti solí na sobě nezávisejí, takže hodnoty pro rozpustnost čistých látek ve vodě můžete použít i pro směsi.
Vypočítejte kolik % NaNO3 obsahuje výchozí materiál. Kolik ml vody musíte odpařit pro získání druhého podílu krystalů. Kolik jste celkem získali krystalů Cu(NO3)2. 3H20 a kolik bylo potřeba nečistého Cu(NO3)2. 3H2O (znečištěného 5-10 % NaNO3)



Zkoušela jsem na to nějak vypočítat, ale později jsem zjistila, že mi vypočítané hodnoty nesedí a tak se domnívám, že jsem postupovala nesprávným způsobem.

První jsem si vypočetla m(H2O) pro přípravu čistého Cu(NO3)2. 3H2O nasyceného při 60 °C. (rozpustnost Cu(NO3)2. 3H2O při 60 °C je 475,1 g/100 g H2O a při 20 °C 252 g/100 g H2O)

m(H2O)= (475,1/200)*100=237,55 g

ze 475,1 čistého hydrátu a ........100 g H2O se získá .............475,1–252 g krystalů
m čistého hydrátu..........................237,55 g H2O ........................80 g čistých krystalů
-> m čistého hydrátu= 80/(475,1–252)* 475,1=170,36 g
w=m čistého/m znečištěného= 170,36/200=85,2 % -> w NaNO3=14,8% ale předpokládala jsem, že podle zadání by mělo vyjít w(NaNO3) mezi 5–10%.

Výtěžek R=(475,1¬¬–252)/475,1 * 100= 46,959 %
Obsah NaNO3 je m(NaNO3) = m(znečištěného hydrátu)–m(čistého hydrátu)=29,64 g
Potřebná voda na nasycený roztok NaNO3 při 20 °C (r=87,6 g/100g H2O) je m(H2O)=(87,6/29,64 )*100 = 295,55 g .Tolik vody má zbýt po odpaření, ale tolik vody tam ze začátku ani nemám.

Odpovědi

Přidat odpověď ▾

Diskuze

Mezek23.12.2014 17:18 Nahlásit
Ten začátek bude trochu jinak.
Připravíme si nejprve data:
Nasycený roztok při 60°C: w3 = 475,1/575,1 = 0,8261; m(rozt/200gtrih) = 200/0,8261 = 242,1g
m(H2O) = 242,1 - 200 = 42,1g H2O
Nasycený roztok při 20°C: w1 = 252/352 =0,7159; w(H2O) = 1 - 0,7159 = 0,2841
m1 = 42,1/0,2841 = 148,19g by byl nasycený roztok trih.. Skutečná hmotnost roztoku bude vyšší o rozpuštěný NaNO3. Teoretickou hmotnost nasyceného roztoku při 20°C jsme vypočítali z množství přidané vody. Čistý roztok trihydrátu před ochlazením by měl hmotnost o vyloučených 80g krystalů vyšší:
m = 148,19 + 80g = 228,19g; skutečná hmotnost byla 242,1g, množství NaNO3 tedy bylo
m(NaNO3) = 242,1-228,19 = 13,91g; %NaNO3 = 13,19/200 = 6,96%

Nyní máme roztok, který obsahuje 42,1g vody, 13,9g NaNO3 a (148,19 -42,1 = ) = 106,09g trihydrátu. Rozpustnost NaNO3 při 20°C je 87,22g/100g vody, takže našich 13,19g NaNO3 bude rozpuštěno ve 100*13,19/87,2 = 15,12g vody. Odpaříme tedy (hustota vody 1g/cm3)
V = 42,1-15,12 = 26,98cm3 vody.
V roztoku bude vedle NaNO3 ještě rozpuštěno m(trih.) = 15,12*0,7159/0,2841 = 38,1g trihydrátu.
Vykrystaluje m = 106,09-38,1 = 67,99g krystalů.
Výtěžek celkem: 80 + 67,99 = 147,99g Cu(NO3)2.3H2O z celkového množství 200*0,9304 = 186,08g
Výtěžnost % = 100*147,99/186,08 = 79,53%

Je to trochu neurovnané, takže předpokládám, že budeš chtít vysvětlit nejanosti.
OK?
Anonym Hizetol23.12.2014 20:49 Nahlásit
Moc děkuji za pomoc, jen mi není jasné, jak se přišlo na vztah k výpočtu hmotnosti rozpuštěného hydrátu m=15,12* 0,7159/0,2841 a k předposlednímu výsledku 186,08 g. Těch 186,08 g je tedy množství znečištěného hydrátu, které použiju na úplném počátku ?
Mezek23.12.2014 22:12 (Upr. 24.12.2014 07:40) Nahlásit
V průběhu práce jsme přišli na to, že krystaly na počátku obsahovaly 6,96% NaNO3, t. j.
w(NaNO3) byl 0,0696. Hmotnost byla 13,91, takže ve 200g bylo 200-13,91 = 186,09g trihydrátu. Ale tohle jsme počítali ještě jinak. Nasycený roztok po prvním vysrážení kyrystalů měl teoretickou hmotnost 148,19g a obsahoval 42,01g vody. Hmotnost trihydrátu, vypočítaná z rozpustnosti při 20°C a 42,1 g vody byla 106,09g (m(H2O)/w(H2O) = 42,1/0,2841 = 148,19g. Hmotnostní zlomek trihydrátu v takovém roztoku je 0,7159, takže m(trih;20°C) = 148,19*0,7159 = 106,09. Toto množství trihydrátu bylo v roztoku po odfiltrování oněch 80g krystalů. Když tyhle dva výpočty shrnu do jednoho kroku, nejprve jme hmotnost vody dělili hmotnostním zlomkem vody (42,1/0,2841) a pak násobili hmotnostním zlomkem trihydrátu v nasyceném roztoku:
m(trih. rozp.) = (42,1/0,2841)*0,7159 = 42,1*0,7159/0,2841 = 106,09g trihydrátu.
Stejný vzorec jsme použili ještě jednou. Z rozpustnosti NaNO3 jsme vypočítali množství vody, která zůstane neodpařená a z rozdílu mezi konečným množstvím rozpuštěného trihydrátu - 38,1g
a rozpuštěným trihydrátem po první krystalizaci - 106,09g jsme vypočítali hmotnost krystalů po druhé krystalizaci. Ano, těch správně 186,08 je počáteční množství trihydrátu, obsažené ve 200g znečištěné soli a vypočítané pomocí hmotnostních zlomků.
Anonym Xukyjib21.11.2015 14:19 Nahlásit
Mezek- poslal sem ti na mail priklad. Tak ak by si bol hodný a pozrel se naň. Dík
Přidat komentář do diskuze ▾