Projektowanie równań chemicznych jest ważne. Zajmuje się tym stechiometria. OZnacza to, ile substancji A i substancji B, jest potrzebne aby uzyskać okresloną ilość gramów produktu AB. Jest to przy reakcji łączenia. Przy reakcji rozpadu, bierze się jeden składnik i otrzymuje sie dwie inne substancjie. Natomiast w reakcji wymiany, tak jak w przykładzie jednek składnik się wymienia z innym miejscami.
A + B = AB - reacka syntezy, czyli łączenia
AB = A + B - reacka rozpadu.
AB+ C = AC + B - reakcja wymiany
Przykłady:
2H2 + O2 = 2 H2O
Czyli potrzeba 4 atomy wodoru oraz dwa atomy tlenu, aby pozyskać 2 cząsteczki wody. Ale ile potrzeba wagowo wodoru, a ile tlenu. Jest to proste. Wystaczy tylko znać się na molach i masz odpowiedź. Czytasz z Ukladu pierwiastków ile jeden atom danego pierwiasta waży, np. wodór (1 atom ) - 1u - to możemy zamienić na mole, czyli H waży 1 g/mol.
4 atomy ważą 4 u, a 6,02 * 10^23 waży 4g
Tlen waży 16u, a cząsteczka 32u.
Czyli potrzeba 4g wodoru oraz 32g tlenu. To reaguje ze sobą i otrzymujesz 36g wody. Co się zgadza z prawem stałości masy, który mówi, że waga przed reakcją składników, musi odpowiadać masie produktów po reakcji.
L=P.
4g + 32g = 36g
Wodór + tlen = woda
Innym przykładem może być rozpad perhydrolu 100%.
2 H2O2 ----------------> 2 H2O +O2
68g perhydrolu rozpada się na 36g wody oraz 32g cząsteczki tlenu.
L = P
68 = 32 + 36
Reacje wymiany przedstawie za pomocą spalania magnezu w atmosferze z dwutlenku węgla.
CO2 + 2Mg = 2 MgO + C
Spalam 48g magnezu w 44g CO2 i pozyskuję 80g tlenku magnezu oraz 12g węgla
L = P
48 + 44 = 80 + 12
Koniec tłumaczenia - trudniejsze zadania teraz
I Zaprojektuj doświadczenie w wyniku którego otrzymasz H2SO4 o stężeniu 15% (200g)
SO3 + H2O = H2SO4
(1) obliczmy masy molowe wszystkich reagentów:
M=32+3*16=80 g/mol dla SO3
M=2*1+16=18 g/mol dla H2O
M=2*1+32+4*16=98 g/mol dla H2SO4
ze stechiometrii wynika, że 80 g SO3 reaguje z 18 g wody i daje 98 g H2SO4. 200 g 15% r-ru będzie zawierać 30 g H2SO4. Aby otrzymać 30 g H2SO4, potrzeba x g SO3, obliczamy więc x:
80===>98
x====>30
x=24,49 g SO3
3.) a potrzebną wodę możemy obliczyć z różnicy:
30-24,49=5,51 g
4.) oprócz wody, która przereaguje z SO3 r-r musi zawierać jeszcze 170 g wody jako rozpuszczalnika, czyli 5,51 g wody która przereaguje z SO3 doliczamy 170, czyli otrzymujemy 175,51 g wody. Jeśli dysponujemy stałym trójtlenkiem siarki (SO3, substancja ta tworzy odmianę krystaliczną), to do 175,51 g wody w kolbie stożkowej dorzucamy porcjami 24,49 g SO3. Woda gwałtownie reaguje z SO3, dlatego należy wrzucać go porcjami, zamykać kolbę i następną porcję wrzucać dopiero po przereagowaniu poprzedniej porcji, podczas reakcji temperatura w kolbie sie podnosi.
Odp. Potrzeba 24,49g tlenku siarki (VI) oraz 175,51g wody, aby powstał r-r kwasu siarkowego o stężeniu 15%.
II. Zaprojektuj doświadczenie w wyniku którego otrzymasz 70% roztwór kwasu ortofosforowego, o objętości 1000 cm3.
1.) Reakcja
P2O5 + 3 H2O --->> 2 H3PO4
2.) Obliczanie moli:
I mol P2O5 - 142 g/mol
I mol wody - 18 g/mol
III mole wody - 54 g/mol
I mol kwasu ortofosforowego - 98 g/mol
II mole kwasu ortofosforowego - 196 g/mol
Potrzeba
142 g P2O5, 54 g wody, aby stworzyć 196 g kwasu ortofosforowego.
3.) ja jednak chce 70% roztwór tego kwasu w objętości 1000 cm3. Z tego wynika, że kwasu potrzeba 700 cm3.
142 -------------------- 196
x ------------------------ 700
x = 507,14 g.
Potrzebujemy 507,14 grama P2O5 oraz 192,86g wody. Wyliczyłem to z róźnicy liczb.
700 - 507,14 = 192,86g.
4.) woda jako rozpuszczalnik
1000cm3 -700cm3 = 300cm3
Tyle wody potrzeba.
5.) Ogólnie potrzeba 492,86 cm3 wody oraz 507,14 grama pięciotlenku fosforu.
