|
 |
|
Poštovani, zanima me ako možete riješiti ova 4 zadatka.
1. Relativna gustoća smjese SO2 i N2 prema zraku iznosi 1,652. Odredite množinske udjele plinova u smjesi. Pretpostavite da je zrak smjesa dušika i kisika te da je volumni udio dušika 79,0%.
2. Reakcijom 30,00g uzorka legure cinka i aluminija s razrijeđenom HCl, nastalo je 34,90L vodika (mjerenog pri n. u.). Koliki je maseni udio cinka u leguri?
3. Smjesa kalcijevog i barijevog oksida ima masu 2,212g. Djelovanjem sa sumpornom kiselinom na smjesu nastaje smjesa sulfata mase 5,023g. Izračunajte maseni udio kalcijevog i barijevog oksida u početnoj smjesi.
4. Pripravljena je smjesa aktivnog ugljena, kvarcnog pijeska, saharoze i sode bikarbone u množinskom omjeru 1:5:2:1. Izračunajte maseni udio ugljika u smjesi.
Hvala i lijep pozdrav!
|
|
Ime i prezime:
Lorena Brzuhalski
lorenabrzuhalski1@gmail.com
|
 |
 |
Riješiti možemo, ali neće nam biti jako zabavno jer se ponavlja isti princip i ima dosta izvoda. Minimalizirat ću stoga opis, a ako takav reducirani odgovor ne bude od pomoći, javi se opet.
1. Krenut ćemo od jednadžbe stanja idealnog plina:
p·V = n·R·T
Množinu možemo izraziti preko mase i molarne mase:
p·V = (m/M)·R·T
i onda možemo volumen prebaciti desno, a sve osim mase lijevo:
p·M/(R·T) = m/V = ρ
Drugim riječima, gustoću plina možemo izraziti pomoću tlaka, temperature i molarne mase plina. Za ovu priliku bit će nam dosta i zaključak da je gustoća plina proporcionalna njegovoj molarnoj masi. Taj zaključak ne vrijedi samo za čiste plinovite tvari, nego i za plinske smjese.
Kod smjesa, što znači i plinskih smjesa, možemo uvesti i ideju srednje molarne mase, koja se računa po lako izvedivoj formuli:
M(smjesa) = x(A)·M(A) + x(B)·M(B) + x(c)·M(C) + ...
Ono što u zadatku imamo zadano je omjer gustoća, a time i molarnih masa dviju plinskih smjesa te sastav jedne od tih dviju smjesa. Sastav druge trebamo odrediti.
Omjer gustoća, odnosno prosječnih molarnih masa bit će:
ρ(SO2, NO2) : ρ(N2, O2) = M(SO2, NO2) : M(N2, O2) = 1,652
Srednje molarne mase bit će pak:
M(SO2, NO2) = x(SO2)·M(SO2) + x(NO2)·M(NO2) = x(SO2)·M(SO2) + (1 ‒ x(SO2))·M(NO2)
M(N2, O2) = x(N2)·M(N2) + x(O2)·M(O2)
Ovisno o ukusu, dalje se može izračunati prvo srednja molarna masa "zraka", zatim srednja molarna masa smjese dvaju oksida i onda konačno volumni, odnosno množinski udio plinova u njoj, ili napraviti jednu ogromnu formuletinu koja će izbaciti jedan od dvaju udjela direktno iz zadanih podataka. Meni je ispalo da je množinski udio dušikovog dioksida 90,8 %.
2. Ovdje se kreće od dviju jednadžbi:
2 Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2
Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2
Nakon toga treba se sjetiti da se pod "n.u." vjerojatno misli na 22,4 L/mol, tj. da ćemo množinu vodika iz volumena dobiti preko tzv. standardnog molarnog volumena:
n(H2) = V(H2)/Vm°
I onda treba množinu vodika izraziti pomoćiu množina aluminija i cinka:
n(H2) = 3/2·n(Al) + n(Zn)
= 3/2·m(Al)/M(Al) + m(Zn)/M(Zn)
= m(uzorak)·(3/2·w(Al)/M(Al) + w(Zn)/M(Zn))
= m(uzorak)·(3/2·(1 ‒ w(Zn))/M(Al) + w(Zn)/M(Zn))
I sad imamo jednu jednadžbu s jednom nepoznanicom, tako da preostaje još malo dosađivanja s izvodom i računom. Izbor između međurezultatâ ili jedne formuletine prepuštam volji i ukusu rješavača. Meni je ispalo da ima 9,08 % cinka.
3. Ovaj zadatak ima gotovo identičan način rješavanja kao prethodni. Opet treba napisati jednadžbe reakcija:
CaO + H2SO4 → CaSO4 + H2O
BaO + H2SO4 → BaSO4 + H2O
I onda opet treba izraziti količinu produkta preko količina reaktanata:
m(produkti) = m(CaSO4) + m(BaSO4)
= n(CaSO4)·M(CaSO4) + n(BaSO4)·M(BaSO4)
= n(CaO)·M(CaSO4) + n(BaO)·M(BaSO4)
= m(CaO)·M(CaSO4)/M(CaO) + m(BaO)·M(BaSO4)/M(BaO)
= m(reaktanti)·(w(CaO)·M(CaSO4)/M(CaO) + w(BaO)·M(BaSO4)/M(BaO))
= m(reaktanti)·(w(CaO)·M(CaSO4)/M(CaO) + (1 ‒ w(CaO))·M(BaSO4)/M(BaO))
I onda opet imamo jednu jednadžbu s jednom nepoznanicom. Meni je ispalo da ima 82,7 % kalcijevog oksida.
4. Prvo ćemo se pozabaviti sastavom sastavnica, dok se poradi duševnog zdravlja nećemo baviti pitanjem zašto bi itko spravljao takvu smjesu. Aktivni ugljen ćemo aproksimirati čistim ugljikom iako ga unutra stvarno obično ima u rasponu od 85 do 95 %, za kvarcni ćemo pijesak reći da nema ugljika, dok se za saharozu i sodu bikarbonu možemo poslužiti pristupom koji smo već više puta opisivali. Dalje možemo na konačnu formulu:
w(C, smjesa) = w(C, ugljen)·w(ugljen, smjesa) + w(C, pijesak)·w(pijesak, smjesa) + w(C, saharoza)·w(saharoza, smjesa) + w(C, soda bikarbona)·w(soda bikarbona, smjesa)
Do rješenja ima više puteva, a zajedničko im je to da su dosadni, budući da traže puno računanja i pisanja, a nemaju svrhe izvan tog računa niti ikakve matematičke elegancije. Osobno ne bih nikad nikome zadavao takve zadatke, osim ako mi ne bi bio cilj otarasiti se što više učenika ili studenata.
Najlakši put je uzeti neke konkretne množine u zadanom omjeru te onda iz njih izračunati odgovarajuće mase i masene udjele. Npr. da to redom budu 1 mol (lažno) čistog ugljika, 5 mol (lažno) čistog silicijevog dioksida, 2 mol saharoze i 1 mol natrijevog hidrogenkarbonata. Onda bi račun bio:
w(C, smjesa) = w(C, ugljen)·w(ugljen, smjesa) + w(C, pijesak)·w(pijesak, smjesa) + w(C, saharoza)·w(saharoza, smjesa) + w(C, soda bikarbona)·w(soda bikarbona, smjesa)
= (1·m(ugljen) + 0·m(pijesak) + w(C, saharoza)·m(saharoza) + w(C, soda bikarbona)·m(soda bikarbona))/m(smjesa)
= (n(C)·M(C) + w(C, C12H22O11)·n(C12H22O11)·M(C12H22O11) + w(C, NaHCO3)·n(NaHCO3)·M(NaHCO3))/m(smjesa)
= (n(C)·M(C) + w(C, C12H22O11)·n(C12H22O11)·M(C12H22O11) + w(C, NaHCO3)·n(NaHCO3)·M(NaHCO3))/(n(C)·M(C) + n(SiO2)·M(SiO2) + n(C12H22O11)·M(C12H22O11) + n(NaHCO3)·M(NaHCO3))
Primijetimo li slučajno da se u brojniku, zbog načina na koji se računa maseni udio elementa u spoju, krate molarne mase, možemo si dosta pojednostavniti formulu, a život nešto manje:
w(C, smjesa) = (n(C)·M(C) + 12·n(C12H22O11)·M(C) + n(NaHCO3)·M(C))/(n(C)·M(C) + n(SiO2)·M(SiO2) + n(C12H22O11)·M(C12H22O11) + n(NaHCO3)·M(NaHCO3))
I to bi, nadam se, bilo to. Ispada mi da ima 28,9 % ugljika.
Pozdrav, |
|
|
Odgovorio:
Ivica Cvrtila
icvrtila@chem.pmf.hr
<-- Povratak
|
|
|
Postavite
pitanje iz bilo kojeg područja kemije i
e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika. |
  |
|
