PROBLEME DE LA CONCURSURI NATIONALE

Sunt rezolvãri ale unor probleme de chimie, date la titularizare şi bacalaureat şi se adreseazã celor interesaţi. Varianta de rezolvare este punctul meu de vedere şi nu anuleazã metodele dobândite de ei. Este doar dorinţa de a ajuta – dacã m-ar întreba cineva:”- De ce faci aceasta?”
Când cineva din familie trece prin aceste concursuri, înţelegi ce se întâmplã.

    Sper sã ajute.

https://chimieanorganica.wordpress.com/probleme-de-la-concursurile-nationale/

PROBLEME DE ECHILIBRU CHIMIC CU SUBSTANȚE GAZOASE _CONSTANTA DE ECHILIBRU Kp

Argument

Am observat, că nu se înțelege rezolvarea acestor probleme de echilibru chimic, cu reactanți și produși de reacție gazoși.
Mulțumesc, celor ce mi-ați trimis probleme de acest gen, fiindcă m-ați determinat să propun câteva exemple de rezolvare. Este un punct de vedere personal. Sper să ajute.

NOȚIUNI NECESARE PENTRU REZOLVARE

  • Dacă se studiază o reacție reversibilă, la care participă numai substanțe gazoase, concentrațiile la echilibru ale substanțelor se poate înlocui cu presiunile lor parțiale.

Avem reacția generală, de mai jos, la care toate substanțele sunt gaze:
aA+ bB = rR + sS
Constanta la echilibrul chimic, în funcție de presiunile parțiale ale substanțelor este:
Kp = prR . psS / paA. pbB

  • Presiunea parțială a unei substanțe gazoase “i“ dintr-un amestec de gaze este:

pi = xi .P (atm)
unde:
pi = presiunea parțială a substanței “i“ (atm). Este presiunea pe care aceasta ar exercita-o, dacă ar ocupa singură tot volumul amestecului, la temperatura dată.
xi = fracția molară a substanței i din amestec. Fracția molară este raportul dintre numărul de moli ai substanței “i“ și numărul total de moli de substanțe din amestec. (suma lor).
P= presiunea totală la care se află amestecul de gaze(atm).

  • Numărul de moli al unei substanțe:

n=m/M
unde:
m = masa substanței (g)
M = masa moleculară  (g/mol)

  • Presiunea unui gaz, când avem volumul, masa, temperatura se calculează cu relația (ecuația de stare a gazelor ideale):

pV=n.R.T
p=presiunea(atm)
V=volumul gazului(L)
n=numărul de moli
R=constanta universală a gazelor=0,082 L.atm/K.mol
1L=1dm3=1000mL=1000cm3

  • Rezolvarea ecuației de gradul al II-lea:

ax2 +bx + c=0

 
Bibliografie:
Aurica Șova, Exerciții și probleme de chimie pentru licee și admiterea în învățământul superior, Editura Junimea, Iași, 1978

PROBLEME REZOLVATE

1.Dacă reacția:
CO2 (g) +C (s) = 2CO (g)
Are Q=+41,2 cal, ce formă are constanta la echilibru, în funcție de presiunile parțiale ale substanțelor la stabilirea echilibrului chimic?

Rezolvare

Dacă la o reacție reversibilă participă substanțe gazoase și solide, constanta de echilibru se exprimă și în funcție de presiunea parțială la echilibru a gazelor din reacție.
Constanta la echilibru va avea expresia:
Kech=Kp=p2CO/pCO2
Nu se introduce în expresia de mai sus, presiunea de vapori a carbonului fiindcă este foarte mică și deci este neglijabilă.

 

2. Într-un vas de 5 litri închis se încălzesc la 450 0C, 0,5 moli de I2 și 0,6 moli de H2. Constanta la echilibru este 0,47( în funcție de concentrațiile molare). Se cer:

a) câți moli de H2 și I2 rămân la echilibru?

b) care este presiunea totală în vas?

c) care sunt presiunile parțiale ale iodului și ale hidrogenului și valoarea lui Kp?

Rezolvare

Cunoaștem, în urma citirii textului:
-V vas=5 L= V amestecului din vas
-t = 450 0C
-reacția chimică:
H2+I2=2HI
-n inițial de I2=0,5 moli=număr de moli de iod aflat la începutul reacției
-n inițial de H2=0,6 moli= număr de moli de hidrogen aflat la începutul reacției
-Kc=0,47 =constanta la echilibru, în funcție de concentrațiile molare ale hidrogenului, iodului și acidului iodhidric existente în acest moment.
-expresiile matematice pentru calcularea: concentrației molare; a presiunii totale; a fracțiilor molare; a presiunii parțiale; a constantei la echilibru chimic, în funcție de presiunea parțială a substanțelor aflate la echilibru chimic.

Ce trebuie să aflăm:
-x=numărul de moli de I2, care reacționează cu H2 până la stabilirea echilibrului chimic. Este ales I2, fiindcă există un număr mai mic de moli (0,5), față de H2(0,6).
-2x=numărul de moli de HI, care s-a format din x moli de I2, la stabilirea echilibrului. Este calculat pe baza reacției chimice: 1mol de I2 reacționează cu 1 mol de H2 și formează 2 moli de HI.
-numărul de moli de H2, I2 nereacționați, care se află la momentul stabilirii echilibrului
-concentrațiile molare ale substanțelor la stabilirea echilibrului chimic
-numărul total de moli din vas la stabilirea echilibrului chimic
-presiunea totală din vas la stabilirea echilibrului chimic
-fracțiile molare ale substanțelor din vas, la stabilirea echilibrului chimic
-presiunile parțiale ale substanțelor din vas la stabilirea echilibrului chimic
-constanta la echilibru chimic în funcție de presiunile parțiale ale substanțelor din vas, la stabilirea echilibrului chimic

Varianta de rezolvare propusă
Observăm că la acest gen de probleme, trebuie să calculăm prima dată numărul de moli de substanțe aflate la echilibrul chimic și fracțiile molare; apoi vom calcula presiunea totală a sistemului aflat la echilibru (avem volumul vasului, temperatura de lucru, numărul total de moli); urmează calcularea presiunilor parțiale și apoi Kp. Numărul de moli îl vom calcula din Kc, care este dată.

1.Se calculează numărul de moli de H2 și HI care se vor obține din  x moli de I2, care reacționează cu H2, până la stabilirea echilibrului chimic:

1mol de I2.reacționează cu..1 mol de H2..și produce ..2 moli de HI
Atunci x moli I2…reacționează cu x moli de H2.. și produce..2 x moli de HI
Deci, se consumă x moli de H2 și se produc 2x moli de HI.

2.Se calculează numărul de moli de I2 și de H2, care rămân nereacționați la stabilirea echilibrului chimic:

n moli de I2 nereacționat=n moli inițial-n moli reacționat=0,5-x
n moli de H2 nereacționat=n moli inițial–n moli reacționat=0,6-x

3. Se calculează concentrațiile molare (mol/L) ale substanțelor la momentul stabilirii echilibrului chimic (nereacționate și obținute).

CM=n moli/V,
Unde:
CM=concentrația molară(mol/L)
n moli=număr de moli substanță
V=volumul amestecului=V vas(L)
Deci:
CM I2/la echilibrul chimic=(0,5-x)/5(mol/L)
CM H2/la echilibrul chimic=(0,6-x)/5(mol/L)
CM HI/la echilibrul chimic=2x/5(mol/L)

4.Se întocmește tabelul de mai jos:

Ecuația chimică H2   intrat I2 intrat 2HI  rezultat
Conc.inițială(mol/L) 0,6 0,5 0
Reacționat/ produs x x 2x
Conc.la echilibru(mol/L) (0,6-x)/5 (0,5-x)/5 2x/5

5. Se înlocuiesc valorile matematice ale concentrațiilor la echilibru în expresia matematică a lui Kc și se află x:

Kc=CM2 HI/CMH2.CM I2
Deci:
0,47=(2x/5)2/(0,6-x)/5.0,5-x)/5
0,47=4x2/25.25/(0,6-x).(0,5-x)
0,47(0,6-x).(0,5-x)=4x2 Împărțim la 4 membrii ecuației:
0,118(0,3-0,6x-0,5x+x2)=x2
Ajungem în final,după ce am împărțit membrii ecuației la 0,0353 la ecuația:
-24,98x2-3,677x +1 =0
Aplicăm formula matematică de rezolvare a ecuației de gradul 2:
a=-24,98; b=-3,677; c=1
x1=(3,677-(√(-3,677)2 -4(-24,98.1))/-2.24,98
x1=(3,677-√13,52+99,92/-49,98
x1=3,677- √113,44/-49,98=3,677-10,65/-49,98
x1=-6,983/-49,98=0,1397=0,140
x2=are valoare negativă (se poate face calculul și se va ajunge la valoarea negativă), este logic să nu o luăm în următoarele calcule.

6.Vom calcula numărul de moli de I2, H2 și HI de la echilibrul chimic; x=0,14 :

n moli de I2=0,5-x=0,5-0,14=0,36 moli
n moli de H2=0,6-x=0,6-0,14=0,46 moli
n moli de HI=2x=2.0,14=0,28 moli

7. Calculăm presiunea totală a amestecului aflat în echilibru chimic:

P.V = n RT
V=5L; R=0,082 L.atm/K mol; T=450+273 K=723 K
n=număr total de moli=0,36+0,46+0,28=1,1 mol
Deci:
P.5L=1,1 mol.0,082 L atm/K mol.723 K
P=13,04 atm=13 atm

8. Calculăm fracțiile molare, presiunile parțiale ale substanțelor la echilibrul chimic:

x i=fracția molară a componentului “i“ = ni / nt
unde:
n1=numărul de moli din componentul “i“
nt = numărul total de moli
Deci fracțiile molare sunt:
x H2=0,46/1,1 ; x I2=0,36/1,1; x HI=0,28/1,1
Iar presiunile parțiale sunt:
pH2=0,46.13/1,1; pI2=0,36.13/1,1 ; pHI=0,28.13/1,1

9. Se calculează Kp, prin introducerea valorilor matematice de mai sus, în expresia matematică:

Kech=Kp = p2HI/pH2.pI2
Deci:
Kp=(0,28.13/1,1)2/(0,46.13/1,1).(0,36.13/1,1)
Kp=(0,282.132/1,12).1,12/0,46.0,36 .132
Kp=0,0784/0,1656=0,47

R: 0,47

PROBLEME CU ECHILIBRE CHIMICE_Bibliografie Victor Mărculețiu_Aplicații de calcul în chimia generală

ECHILIBRE CHIMICE_CULEGERE DE PROBLEME_MARCULETIU

Mi-am propus să rezolv pentru cei interesați, unele probleme de nivel mediu, de acest gen. Sunt probleme destul de complicate. Trebuie să înțelegi unele concepte: reactanți, produși de reacție, reacție reversibilă, componenții reacției reversibile (procesul direct și indirect), starea de echilibru, viteza de reacție, coeficienții stoechiometrici, molul, constanta de echilibru a reacției și mai ales, că numai o cotă parte din reactanți trece în produși de reacție, din cauza stabilirii stării de echilibru. Mai trebuie să cunoști și formula matematică de rezolvare a ecuației de gradul 2, să operezi cu operații matematice simple.
Îți sugerez să începi cu probleme rezolvate, pentru a-ți forma o deprindere, o imagine, despre ce trebuie să faci, de unde să începi rezolvarea. Am folosit multe cuvinte în explicațiile de mai jos, din dorința de a transmite, cum văd eu rezolvarea. Este părerea mea și nu anulează ce ai învățat la curs.
Așa cum le spuneam elevilor mei, este important din punct de vedere al procesului industrial, să înțelegi starea de echilibru chimic; în tehnologia chimică și analiza chimică ne dorim obținerea de produși și trebuie să cunoaștem factorii care influențează echilibrul chimic.

Bibliografie
Victor Mărculețiu, Ligia Stoica, Irina Constantinescu, Aplicații de calcul în chimia generală și anorganică, Editura Tehnică, București, 1976

3/pag.211
La încălzirea într-un tub închis la 3560C a unui amestec de hidrogen și iod s-a stabilit echilibrul:
 H2 + I2  2HI
 la următoarele concentrații:
 [H2 ]=concentrația molară a hidrogenului=0,3 mol/l
 [I2 ]=concentrația molară a iodului = 0,15 mol/l
 [HI ]=concentrația molară a acidului iodhidric = 0,4 mol/l
Să se calculeze valoarea constantei de echilibru și concentrațiile inițiale ale hidrogenului și iodului.

Rezolvare – o variantă propusă

Observăm:

  • La 3560 C toate substanțele chimice sunt gazoase, deci avem un sistem omogen (toate substanțele sunt gaze);
  • Din enunț, înțelegem că reacția dintre hidrogen și iod nu este totală, fiindcă se ajunge la un moment dat la starea de echilibru chimic, la care avem un amestec cu compoziția dată.
  • Din ecuația chimică observăm că:

1 mol de H2 reacționează cu 1 mol de I2 și produce 2 moli de HI

  • Hidrogenul este în exces față de iod (0,3 mol/l este mai mare decât 0,15 mol/l)
  • Avem concentrația molară a acidului iodhidric-produsul reacției și de la care vom “porni” calculele.

Considerații

  • Considerăm volumul vasului de reacție egal cu 1 l, pentru că este mai ușor, să calculăm numărul de moli (avem concentrația molară și volumul).
  • Numărul de moli de hidrogen inițial (intrat) este a; concentrația molară este a/l.
  • Numărul de moli de iod inițial (intrat) este b; concentrația molară este b/l.
  • Cm = număr de moli/Volum (l).
  • Partea (cota) de moli de iod – nu este în exces, care reacționează stoechiometric cu hidrogenul este x, pâna la stabilirea echilibrului chimic.
  • Dacă nu s-ar stabili echilibrul chimic, reacția chimică ar fi totală.
  • Semnul . este pentru înmulțire.
  • Semnul / este pentru împărțire.

Avem următoarea imagine a reacției: intră în vasul de reacție, “a” moli de H2 și “b” moli de I2, dar nu reacționează total, fiindcă la un moment dat se stabilește starea de echilibru chimice-adică viteza de reacție dintre H2 și I2 cu formare de HI devine egală cu viteza reacției de descompunere a HI în hidrogen și iod.La acest moment amestecul din vasul de reacție conține hidrogen nereacționat, iod nereacționat și acid iodhidric format din cantitatea de hidrogen și iod reacționate.
 
Calcule

  1. Se reprezintă cantitățile inițiale și la echilibru chimic de reactanți și produși de reacție.

H2 + I2  ↔ 2HI
a) Se consideră că x este cantitatea de Iod(mol/l) , care reacționeaza tot cu x(mol/l)  de Hidrogen, pentru a produce 0,4 mol/l de Acid iodhidric. Hidrogenul este în exces.

 b)  Avem calculul stoechiometric (pe baza reacției):

Dacă     1 mol de I2……..corespunde la 1 mol de H2……..corespunde la 2 moli de HI
Atunci x moli I2…….corespunde la x moli de H2……corespunde la 2x moli de HI
c) Deci la echilibrul chimic vom avea:
-o cantitate de H2 nereacționat de: a-x
-o cantitate de I2 nereacționat de: b-x
-o cantitate de HI format, egală cu 2x, dar care este egală cu 0,4 moli/l

Tabel de compoziții  (mol/l) ale substanțelor intrate și la stabilirea echilibrului chimic

Cantități inițiale (moli/l) Cantități la echilibru chimic (moli/l)
 [H2 ]= a
[I2 ]=b
[HI ]=0
 [H2 ]=0,3 = a -x
[I2 ]= 0,15 = b-x
[HI ]=0,4 = 2x



  1. Se calculează x, plecând de la cantitatea de HI de la echilibru:

0,4 mol/l = 2x
x = 0,4: 2 = 0,2 mol/l
3. Se calculează a și b, cu ajutorul ecuațiilor din tabel, înlocuind pe x cu 0,2 mol/l:
0,3=a-x; 0,3=a-0,2; deci a = 0,3+0,2=0,5 mol/l
0,15=b-x; 0,15=b-0,2; deci b = 0,15+0,2 = 0,35 mol/l

  1. Se calculează cu ajutorul expresiei matematice, constanta de echilibru Kc.

Kc = [HI ]2 / [H2 ]. [I2 ]
Înlocuim cu valorile numerice ale concentraților la echilibrul chimic și rezultă:
Kc = 0,42 / 0,3.0,15 = 0,16/ 0,045= 3,55
 
                                                                    R: 0,5 mol/l; 0,35 mol/l ; 3,55
 
 
 
4/ 211. La 20000 K constanta de echilibru a reacției:
 
H2 + CO2 H2O + CO
 
Are valoarea de 4,4. Calculați concentrațiile finale într-un vas de 10 l, încărcat inițial cu 1,5 moli H2 și 1,5 moli CO2 la 20000 K.

                                   Varianta propusă pentru rezolvare
 
Observăm prin citirea enunțului că:

  • Toate substanțele la 20000 K sunt gazoase, deci avem un sistem omogen;
  • Coeficienții stoechiometrici sunt 1, deci avem relația:

1 mol de H2…reacționează cu 1 mol de CO2….și produce 1 mol de H2O …și produce 1 mol de CO
2 moli de reactanți = 2 moli de produși de reacție; variația numărului de moli în timpul reacției chimice este 0;

  • Reacția nu este totală, fiindcă se dă în enunț valoarea constantei de echilibru (Kc= 4,4) și care este în funcție de concentrațiile molare ale substanțelor (mol/l);
  • Volumul vasului de reacție=10 l;
  • Intră în vasul de reacție 1,5 moli de hidrogen și 1,5 moli de dioxid de carbon (un număr egal), din care va reacționa numai o parte, fiindcă la un moment dat se stabilește echilibrul chimic. La acest moment, viteza reacției de formare a apei și a monoxidului de carbon (reacția directă) este egală cu viteza reacției de descompunere a acestora în hidrogen și dioxid de carbon;
  • Considerăm x, numărul de moli de H2 care se consumă în reacție până la stabilirea echilibrului, din vasul de 10 l. Deci într-un litru sunt x/10 moli de H2;
  • Considerăm concentrațiile molare ale reactanților la stabilirea echilibrului chimic, egale cu diferența dintre concentrațiile inițiale și partea reacționată.

Ce trebuie să calculăm?
Vom calcula x, cu ajutorul constantei la echilibru și apoi concentrația molară a fiecărui component din amestecul aflat la echilibrul chimic.

Calcule

  1. Calculăm concentrațiile molare inițiale ale reactanților cu ajutorul expresiei matematice:

Cm = n moli / V (mol/l) unde: n moli= număr de moli; V=volum=1 l (conform definiției concentrației molare)
Deci:
Cm la H2 = 1,5 moli /10 l = 0,15 moli/l
Cm la CO2 = 1,5 moli /10 l = 0,15 moli/l

  1. Calculăm concentrația molară a H2 reacționat, până la stabilirea echilibrului chimic:

Cm H2 reacționat= x moli /10 l = 0,1 x (mol/l)

  1. Calculăm cu ajutorul reacției chimice cantitățile (concentrații molare) de CO2, H2O, CO ce corespund la 0,1.x (mol/l) de H2:

Dacă
1 mol de H2…..reacționează cu 1 mol de CO2…produce…1mol de H2O…1mol de CO
Atunci
0,1.x moli de H2…..corespunde la 0,1.x moli de CO2….0,1 moli de H2O …0,1.x moli de CO

  1. Calculăm cantitățile de H2 și CO2 nereacționate la stabilirea echilibrului chimic:

H2 nereacționat = 0,15 -0,1 .x mol/l
CO2 nereacționat = 0,15-0,1.x mol/l

Avem tabelul de mai jos, al cantităților inițiale și la stabilirea echilibrului chimic:

Cantități inițiale (mol/l) Cantități la echilibrul chimic(mol/l)
H2 = 0,15
CO2 = 0,15
H2O = 0
CO = 0
H2 = 0,15-0,1 x
CO2 = 0,15-0,1x
H2O = 0,1 x
CO = 0,1 x

 

  1. Scriem expresia matematică a constantei la echilibru și apoi înlocuim cu valorile lor numerice, la stabilirea echilibrului chimic:

Kc = Cm H2O. Cm CO / Cm H2. Cm CO2
4,4 = 0,1x. 0,1x / 0,15-0,1x). ( 0,15-0,1x)
4,4 = (0,1 x)2 / (0,15-0,1x)2; rezultă o ecuație de gradul 2

  1. Rezolvăm ecuația de gradul 2, obținută mai sus:

a) Prima dată rezolvăm fracția și obținem: 4,4 (0,15-0,1x)2 = (0,1x)2
b) Rezolvăm (0,15-0,1x)2
Știm că: (a-b)2 = a2+b2-2ab, unde
unde a=0,15 și b=-0,1x
► (0,152 +0,12x2 -2.0,15.0,1x) = 0,025+0,01 x2 -0,03x
c)  Înlocuim rezultatul în ecuația de la pct. a
4,4( 0,0225+0,01x2 -0,03x) =0,01x2
0,099+0,044x2-0,132x-0,01x2 =0
0,034x2 – 0,132 x +0,099=0      împărțim la 0,034 pentru a scăpa de zecimale,
x 2 – 3,88x +2,91 = 0
Știm că soluțiile unei ecuații de gradul 2 sunt:

Unde:
a=1; b=-3,88; c= 2,91
x1 =(+3,88 +(-3,88)2-4.2,91.1)/ 2.1
x1=(3,88+1,85)/2= 2,865 – o valoare mare.
x2=(3,88-1,85)/2 =1,015  aprox 1, pe care-l aceptăm.
 
-De ce am ales pe ultima? Dacă se înlocuiește valoarea lui x în concentrațiile molare ale produșilor de reacție cu 2,685 se obține 0,285, care este mai mare decât 0,15- concentrația inițială.

  1. Avem următoarele concentrații la echilibru, după ce înlocuim valoarea lui x, în datele din tabel:

Cm H2O = 0,1x=0,1.1=0,1 mol/l
Cm CO = 0,1x =0,1.1=0,1 mol/l
Cm H2 = 0,15-0,1x=0,15-0,1= 0,05 mol/l
Cm CO2 = 0,15-0,1x=0,15-0,1=0,05 mol/l

                                                                                                                  R: 0,1 mol/l; 0,05 mol/l
 
 
 
 
15/pag.216
La o temperatură dată, constanta de echilibru Kc, a reacției:
 2C A+B
 Are valoarea 1/64. Să se calculeze cantitatea de substanță C, în moli și procente, care disociază la aceea temperatură conform ecuației.
 
                                                                       Rezolvare-o variantă propusă

Observăm în urma citirii enunțului că:

  • Reactantul este C și produșii de reacție sunt A și B; considerăm că toate au aceeași stare de agregare, deci sistemul este omogen;
  • De pe reacție citim că: 2 moli de C se descompune într-un mol de A și într-un mol de B, deci numărul de moli de A este egal cu numărul de moli de B.
  • Avem o reacție reversibilă de descompunere a lui C, fiindcă se pune simbolul “ ↔” între  reactanți și produși de reacție;
  • Fiindcă se dă constanta de echilibru a reacției, Kc, înțelegem că la un moment dat se stabilește starea de echilibru, adică numărul de moli de C care se descompune va fi egal cu numărul de moli de A și B, care se combină și refac pe C.

Kc = CA.CB/ CC2

  • Variația numărului de moli în reacție este 0:

∆ număr moli=suma numărului de moli produși -suma numărului de moli reactanți = 1molA + 1 mol B(care este egal cu A)-2 moli C
∆ număr moli = 2-2=0

  • Dacă nu avem variație de număr de moli în timpul reacției, atunci constanta la echilibru Kc (concentrația substanțelor se exprimă în moli/l-concentrație molară) este egală cu constanta la echilibru Kn (concentrația substanțelor se exprimă în fracții molare la echilibru).
  • Considerăm “X” cantitatea în moli de C, care se descompune până la instalarea echilibrului chimic în produșii A și B;
  • Considerăm:
  • c = numărul de moli de C intrați în reacție= inițial
  • a= numărul de moli de A la echilibru și rezultați din descompunerea cantității “X” de C
  • b=numărul de moli de B la echilibru și rezultați din descompunerea cantității “X” de C

Calcule
Calculul cantității de C intrată în reacție se bazează pe rezolvarea unei ecuații de ordinul 2, rezultată prin înlocuirea cu valorile fracțiilor molare din constanta la echilibru- Kn, la momentul stabilirii echilibrului chimic.

  • Calculăm numărul de moli de A(notat a) și B(notat cu b), care se formează din X, moli de C, pâna la stabilirea echilibrului chimic, pe baza reacției chimice:

Dacă 2 moli de C………corespund la 1 mol de A……….la 1mol de B
Atunci X moli de C…………corespund la a……………….la b
a = X/2 moli;   b = X/2
a = b

  • Tabelul compoziției substanțelor din vasul de reacție la începutul reacției și la stabilirea echilibrului chimic este:

 

Număr de moli intrați(inițial) Număr de moli la echilibru chimic
C=c = 2 moli(atât intră conform reacției) C=c-X
A=0 A=X/2
B=0 B=X/2

 

  • Calculăm fracțiile molare ale substanțelor la stabilirea echilibrului chimic:

x = n moli substanța respectivă din amestec/ suma numărului de moli din amestec
∑(suma) număr de moli la echilibru chimic= n moli C+n moli A+ n moli B
∑=c-X+X/2 +X/2=c-X+X=c
x A =(X/2)/c=xB=0,5X/a
x C=(c-X)/c

  • Înlocuim valorile în expresia matematică a lui Kn și rezolvăm ecuația rezultată, astfel:

Kn = (0,5X)2/ (c-X/a)2=1/64
1/64=0,52 X2/c2.c2/(c-X)2
(c-X)2=64.0,52.X2
c2 +X2-2cx-16X2=0
-15X2-2cx+c2=0
Considerăm  c=2 moli, pentru a avea o ecuație numai cu o necunoscută și rezolvăm ecuația de gradul 2 rezultată:
-15X2-4X+16=0

Avem două soluții:
X1 =4+16/-30 = 20/-30 =-0,66 un număr negativ și este exclus, nu este posibil, fiindcă l-am considerat pe X pozitiv, la începutul calculelor. Gândește-te cum ar fi să înlocuiești pe -0,66 în relația: n moli C la echilibru = c-X(cât s-a transformat)=2-(-0,66) =2+0,66.
-Este adevărat,conform acestui calcul,că avem un consum de C? Nu este!

X2= 4-16/-30 = -12/-30= 0,4 moli= rezultatul bun și real pentru reacție

  • Avem cantitatea de C descompusă în moli și procente molare:

Număr moli de C care se descompun= 0,4 moli
% de moli de C descompus = număr de moli de C descompus .100%/ număr total de moli C intrat
% moli C descompus= 0,4moli.100 % / 2 moli = 20%
                                                                                                           R: 0,4 moli; 20 %

CONCENTRAŢIA SOLUŢIILOR – PROBLEME REZOLVATE

BIBLIOGRAFIE:

Victor Mãrculeţiu, Ligia Stoica, Irina Constantinescu, Aplicaţii de calcul în chimia generalã şi anorganicã, Editura Tehnicã Bucureşti

Motto:

„: înţelegi tu ce citeşti? Iar el n-a zis: bineînţeles, ci a zis aşa: cum aş putea să înţeleg, dacă nu mă va călăuzi cineva?”                         http://romaniacrestina.ro/index.html?Grup=0&Pagina=0&Articol=213

 

Pe baza experienţei de la catedrã, am vrut sã ofer variante de rezolvare pentru unele tipuri de probleme, ce fac referire la concentraţia procentualã, molarã şi normalã, din bibliografia de mai sus. Sunt probleme de nivel mediu şi se celor interesaţi.

CONCENTRAŢIA PROCENTUALĂ

1.Tipul de problemã, în care se cunosc: masa de apã şi masa de substanţã dizolvatã şi se cere concentraţia soluţiei obţinute.

1.d) pag. 108
Se cere concentraţia procentualã a unei soluţii obţinute prin dizolvarea a 68 g NH3 în 132 g apã.

Rezolvare

-Ce ştim ! -Ce nu ştim!
a)Definiţia concentraţiei procentuale
b)Masa de NH3 dizolvat=68 g
c)Masa de apã în care se dizolvã=132 g
a)Masa de soluţie=?
b)Concentraţia procentualã a soluţiei rezultate=x=?

Definiţie: concentraţia procentualã a unei soluţii, în procente de masã reprezintã masa de substanţã dizolvatã (m d) în 100 g de soluţie; dacã soluţia are concentraţia procentualã x%, atunci în 100 g de solutie vor fi x g de substanţã dizolvatã şi (100-x) g de solvent(apã).

Etape de lucru:
►Calculãm masa de soluţie obţinutã prin dizolvarea amoniacului în apã:
ms= md + m apã;   ms= 68g  NH3+132 g apã= 200g
►Se calculeazã concentraţia procentualã, pe baza definiţiei:
Dacã în 200 g soluţie……sunt…….68 g NH3
Atunci în 100 g soluţie……avem…..x
x =100g.68g/ 200g =34%

R: 34%

 

2.Tipul de problemã la care se cunosc concentraţia procentualã şi masa de soluţie şi trebuie sã calculezi masa de substanţã dizolvatã.

Ex3 c)/pag.108
Ce cantitate de substanţã dizolvatã este necesarã pentru a obţine 2 kg soluţie 10% ?

Cunoaştem:
Masa soluţiei=ms=2kg=2000g
Concentraţia procentualã=c%=10%

Nu cunoaştem:
Masa dizolvatã=md=?

Rezolvare

Pe baza definiţiei concentraţiei procentuale, se aplicã regula de trei simplã:
Dacã în 100 g soluţiei……..avem………..10g susbtanţã dizolvatã
Atunci în 2000g soluţie…….vor fi…………md

md= 2000g.10g/100g= 200g

R:200g

3.Tipul de problemã cu diluţia unei cantitãţi de soluţie,de concentraţie procentualã datã, cu o masã cunoscutã de apã, la care trebuie sã calculezi concentraţia procentualã a soluţiei obţinute.

Ex.8a/pag.110
Se dã 80 g de soluţie 15% şi se adaugã 20 g de apã. Se cere concentraţia procentualã a soluţiei finale.

 Cunoaştem:
msi = masa soluţiei iniţiale=80g
ci(%) =concentraţia procentualã a soluţiei iniţiale= 15%  = 15g/100g soluţie
m apã adãugatã = 20g

Nu cunoaştem şi vom calcula:
md=masa de substanţã dizolvatã şi care este aceeaşi în soluţia iniţialã şi finalã=? (nu se modificã, fiindcã nu se introduce, nu se pierde)
msf = masa soluţiei finale=?
cf(%) = concentraţia procentualã finalã=?

 Rezolvare

 ►Se calculeazã md
Dacã în 100 g soluţie………..sunt…….15 g substanţã dizolvatã
Atunci în 80 g soluţie ……….sunt…….md
md=80g.15g/100g=12 g

►Se calculeazã masa soluţiei finale, cu relaţia:
msf =msi+ m apa; msf = 80g+20 g=100g
► Se calculeazã concentraţia procentualã finalã:
Dacã în 100 g soluţie finalã…..sunt…….12g substanţã dizolvatã
Atunci în 100g soluţie………..sunt……..cf(%)
Cf (%)=100g.12g / 100g= 12 %

R: 12%

4.Tipul de problemã cu neutralizarea unor cantitãţi (volume) de acizi şi baze de anumite concentraţii.

16B b) Se dã 600 g de soluţie KOH de 11,2 %  şi ce cere numãrul de moli de H2SO4, care neutralizeazã total baza.

Cunoaştem:
ms de KOH = masa soluţiei= 600g
ci(%) =concentraţia procentualã a soluţiei de KOH= 11,2%  = 11,2g KOH /100g soluţie
acidul din reacţie= H2SO4
M de KOH = 56 g/mol (am calculat-o)
M de H2SO4 = 98 g/ mol  (am calculat-o)

Nu cunoaştem şi vom calcula:
md=masa de substanţã dizolvatã de KOH şi care va reacţiona cu H2SO4 =?
m = masa de H2SO4 =x = ?

Se calculeazã de pe reacţia cu KOH
2KOH + H2SO4→K2SO4+2H2O
Baza       Acid         Sare           Apa     pH  final= 7(neutru)

n moli de H2SO4 = y =?

Rezolvare
►Se calculeazã md de KOH
Dacã în   100 g soluţie………..sunt…….11,2 g substanţã dizolvatã
Atunci în 600 g soluţie ……….sunt…….md
md=600 g.11,2 g/ 100g= 67, 2 g de KOH
►Se calculeazã masa de H2SO4 de pe reacţia cu 67,2 g de KOH:
67,2 g        x
2KOH  +  H2SO4→K2SO4+2H2O
2.40           98
x = 67,2 g.98 g/mol/2.56 g/mol=58,8 g

► Se calculeazã numãrul de moli de acid sulfuric:
Dacã 98g/mol…corespunde la ……1 mol de H2SO4
Atunci 58,8 g……………..vor avea …y moli
y = 58,8 g.1 mol/98 g/mol=0,6 moli

O ALTĂ VARIANTĂ

Se poate calcula numãrul de moli de acid sulfuric şi…

☺ Observãm de pe reacţia chimicã cã:
2 moli de KOH reacţioneazã cu 1 mol de H2SO4 şi noi avem 67,2 g de KOH. Vom aplica regula de trei simplã, dupã ce calculãm, câti moli reprezintã 97,2 g de  KOH:
♦♦ n moli KOH=m KOH/M de KOH
n moli KOH=67,2 g/56 g/mol=1,2 moli de KOH
♦♦
Dacã 2 moli de KOH……neutralizeazã…..1mol H2SO4
Atunci 1,2 moli KOH……neutralizeazã…….y
y = 1,2 moli.1 mol/2 moli=0,6 moli de H2SO4

R: 0,6 moli
19 a) 200 cm3 soluţie HCl 26,2 % cu densitatea de 1,12 g/cm3 se neutralizeazã cu x cm3 soluţie NaOH 20 % cu densitatea de 1,22 g/cm3. Calculaţi volumul (x) de soluţie NaOH.
Cunoaştem:
Vs de HCl = volum soluţie=200 cm3
C HCl (%) =concentraţia procentualã a soluţiei de HCl= 26,2% =26,2g HCl/100g soluţie
d=densitatea soluţiei de HCl=1,12 g/cm3
CNaOH(%)=20%=20 g de NaOH în 100g soluţie de NaOH
d=densitatea soluţiei de NaOH=1,22 g/cm3
M de NaOH=40 g/mol (am calculat-o)
M de HCl=36,5 g/ mol (am calculat-o)

Nu cunoaştem şi vom calcula:
m s de HCl=masa soluţiei de HCl=? Se calculeazã din volum şi densiatate
md HCl=masa de substanţã dizolvatã de HCl=? Se calculeazã din concentraţia procentualã.
m d NaOH=masa dizolvatã de NaOH în volumul de soluţie=masa de NaOH ce va reacţiona cu HCl=a=?
Se calculeazã de pe reacţia de mai jos:
NaOH +HCl→NaCl+ H2O
Baza  Acid  Sare   Apa      pH  final=7(neutru)

m s de NaOH=b=?
V s =volumul soluţiei de NaOH=x=?

Rezolvare

Se calculeazã ms de HCl din volumul soluţiei şi densitate:
d = ms/Vs;  ms = d.Vs
m s de HCl=1,12 g/cm3. 200 cm3=224 g de soluţie

Se calculeazã masa dizolvatã de HCl, în 224 g de soluţie de 26,2%:
Dacã în   100 g soluţie………..sunt…….26,2 g substanţã dizolvatã HCl
Atunci în 224 g soluţie ……….sunt…….md
md=224 g. 26,2 g/ 100g= 58,688 g de HCl

Se calculeazã masa de NaOH  de pe reacţia cu 58,688 g de HCl:

58,688g     a
HCl     +  NaOH →NaCl+ H2O
36,5        40

x =58,688 g.40 g/mol/36,5 g/mol=64,316 g NaOH

Se calculeazã masa soluţiei de 20 % NaOH:

Dacã   20 g de NaOH……..sunt…….în 100 g soluţie.
Atunci 64,316  g……………sunt    … ..b  g de soluţie

y = 64,316 g.100 g /20 g =321,58 g de soluţie

Se calculeazã volumul  soluţiei de 20 % NaOH din densitate

1,22 g/cm3 = 321,58 g / Vs
Vs = 321,58 g / 1,22 g/cm3 = 264 cm3

R: 264 cm3

CONCENTRAŢIA MOLARĂ A SOLUŢIILOR

Prin concentraţia molarã (molaritatea) a unei soluţii se înţelege numãrul de moli de substanţã dizolvatã la 1L (litru) de soluţie.
1L = 1000mL= 1000 cm3

1.Tipul de problemã la care se cunosc concentraţia molarã şi volumul de soluţie; trebuie sã se calculeze masa de substanţã dizolvatã.

 1/pag 120 Ce cantitate de substanţã dizolvatã se gãseşte în 1600 cm3 de soluţie CaCl2 ¼ m ?
  Rezolvare
Se aplicã regula de trei simplã, plecând de la definiţia concentraţiei molare, pentru a calcula masa dizolvatã de CaCl2

Cunoaştem:
V s=1600 cm3=1600:1000=1,6 L
C M= ¼ = ¼ moli de CaCl2 la 1 L de soluţie
M CaCl2=111 g/mol (am calculat-o)
1 mol de CaCl2 = M CaCl2=111 g/mol

Deci:
Dacã 1 L soluţie………..are……1/4 moli de CaCl2=1/4. moli .111g/mol CaCl2
Atunci în 1,6 L………….sunt……..m d (masa dizolvatã)
 
md = 1,6L.¼.mol.111g /mol/1L=44,4g

 R:44,4 g

CALCULE STOECHIOMETRICE CU CONCENTRAŢIA SOLUŢIILOR

Se oferă modele de rezolvare, ale unor probleme ce implică calcul stoechiometric cu concentraţia soluţiilor. Este o abordare personală. Succes!

1. 500 g de soluţie 11,2% NaOH se neutralizează cu y g de soluţie 49% H2SO4. Se cere y. R: y=140 g de soluţie

 Rezolvare

a) Datele problemei ms = masa soluţiei de NaOH=500g c% de NaOH=11,2% ms = masa soluţiei de H2SO4=y= trebuie calculată=? c% de H2SO4 = 49% Masa molară NaOH= 40 g/mol Masa molară H2SO4=98 g/mol b) Ce trebuie să ştim: Definiţia concentraţiei procentuale; Reacţia chimică dintre NaOH şi H2SO4; Calcul stoechiometric-calcul pe baza reacţiei chimice c)Ce trebuie să aflăm: Masa dizolvată de NaOH din soluţia de 11,2% NaOH=a=?; Masa de H2SO4, care va reacţiona cu masa dizolvată de NaOH, de mai sus=b=?; Masa soluţiei de H2SO4 de concentraţie 49%, ce conţine cantitatea de H2SO4, calculată mai sus. d) Etapele rezolvării: d1) Se calculează masa de NaOH dizolvată ĩn 500 g soluţie de 11,2%. Dacă ĩn 100% de soluţie NaOH……sunt………11,2% de NaOH dizolvate Atunci ĩn 500 g de soluţie NaOH….sunt……….a (g) a= 500.11,2/100=56g de NaOH d2 Se scrie reacţia chimică dintre NaOH şi H2SO4 şi apoi se calculează de pe reacţie masa de H2SO4. 56g             b 2NaOH + H2SO4→Na2SO4 + 2H2O 2.40            98 b = 56g . 98 g/mol / 2.40g/mol = 68,6 g de H2SO4 d3 Se calculează masa soluţiei de acid sulfuric de concentraţie procentuală 49%, care va conţine 68,6 g de H2SO4: Dacă ĩn 100% soluţie de acid…….sunt………….49% H2SO4 Atunci ĩn “y” g de soluţie ………..sunt………….68,6 g de H2SO4 y = 100%.68,6 g / 49% = 140 g de soluţie

R: 140 g de soluţie de acid sulfuric

2/ Este o problemă ce se referă la reacţiile metalelor Al, Mg, Cu cu HCl şi H2SO4 . Autorii au ales foarte bine acest exemplu, fiindcã ajută elevii să cunoascã şi să diferenţieze reacţiile acestor metale cu acidul sulfuric şi clorhidric.

 Bibliografie:

Teste şi bareme / Olimpiada de ştiinţe pentru junior/ Marta Turcu, Adriana Simona Popescu,ş.a/

Duraluminiul este un aliaj al aluminiului, cu adaos de cupru şi magneziu, ĩn principal, utilizat pe scară largă ĩn industria aeronautică. O probă de aliaj duraluminiu, cu masa de 20 g, ce conţine aluminiu, cupru şi magneziu, se tratează cu soluţie de acid clorhidric şi se constată degajarea unui volum de 23,80 L de gaz, măsurat ĩn condiţii normale de temperature şi de presiune. O altă probă de aliaj, având compoziţie chimică şi masă identică cu prima, se tratează cu o soluţie de acid sulfuric de concentraţie 98%, rezultând un volum de 24,08 L de gaze, măsurate ĩn condiţii normale de temperaturã şi de presiune. Determinaţi cantitãţile de aluminiu, cupru şi magneziu.

Varianta de rezolvare propusã

a) Ce ştim:

duraluminiul este un aliaj al Al cu principalele metale Cu şi Mg;
Al reacţionează cu HCl, H2SO4, cu formare de H2 şi săruri; nu reacţionează cu HNO3 diluat şi concentrat(pasiv).
Mg reacţionează cu HCl, H2SO4, cu formare de H2 şi săruri;
Cu reacţionează numai cu acizii care-l pot oxida (acid sulfuric concentrat şi acid azotic concentrat). Cu H2SO4 concentrat (98%) formează SO2, apă şi sulfat de cupru.
Notãm cu m 1 = masa probei ĩn reacţia cu HCl= 20 g de aliaj
Notãm cu m 2 = masa probei ĩn reacţia cu H2SO4 concentrat = 20 g de aliaj
c% de H2SO4= 98 %
V1 de gaz = volumul de gaz, degajat ĩn reacţia cu HCl, care este H2 = 23,80 L (condiţii normale)
V2 de gaz= volumul de gaz degajat ĩn reacţia cu H2SO4, care va conţine H2 şi SO2 = 24,08 L (condiţii normale)
V m = 22,4 L/ mol gaz = 22,4 m3/ kmol gaz= volumul molar, ĩn condiţii normale (t=00C şi P=1 atm)
Masa molară H2SO4=98 g/mol
AAl = 27 g/mol atomi
A Cu = 64 g/mol atomi
A Mg = 24 g/mol atomi

b) Ce trebuie să ştim:
Reacţiile chimice dintre HCl, H2SO4 cu Al, Mg, Cu
Calculul stoechiometric-calcul pe baza reacţiei chimice

Notăm masa de:
m Al= x
m Mg = y
m Cu = z
a =Volumul de H2 din reacţia HCl cu Al (L)
b = Volumul de H2 din reacţia HCl cu Mg (L)
a’ =Volumul de H2 din reacţia H2SO4 cu Al (L)
b’ =Volumul de H2 din reacţia H2SO4 cu Mg (L)
c =Volumul de SO2 din reacţia H2SO4 cu Cu (L)

c) Etapele rezolvării

Pentru a afla masele de Al, Mg, Cu, trebuie să rezolvăm un system de două ecuaţii cu volumele de gaze degajate ĩn reacţia cu HCl şi H2SO4 cu cele două probe cu aceeaşi masă (20g). Ne dãm seama, fiindcã avem în enunţ masa aliajului şi volumul gazelor rezultate din reacţia cu cei doi acizi.

23,8 = a+ b

24,08= a’ + b’ + c

c1) Scriem ecuaţiile chimice ale reacţiilor HCl cu Al şi Mg şi calculăm volumele a şi b de H2 rezultate:
 x                                     a
Al    + 3HCl→AlCl3 + 3/2 H2
27g/mol                     (3/2).22,4L

y                                     b
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
24g/mol                          22,4 L

a = x (g) .22,4 L .3/2 / 27 g/mol atomi = 11,2x / 9 = 1,24 x (L)

b = y (g) .22,4 L / 24 g/mol atomi = 0,93 y (L)

Deci:
a + b =23,8 ; 1,24 x + 0,93 y = 23,8
c2) Scriem ecuaţiile chimice ale reacţiilor H2SO4cu Al, Mg şi Cu:
x                                               a’
2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2
2.27g/mol                                 3.22,4 L

a’ = x (g).3.22,4 L / 2.27 g/mol = 1,24 x (L)
y                                         b’
Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2
24 g/mol                             22,4 L

b’ = y (g).22,4 (L) .24 g/mol = 0,93 y (L)
z                                                   c
Cu + H2SO4 → CuSO4+ H2O + SO2
64g/mol                                       22,4 L

c = z.22,4 L / 64 g/mol = 0,35.z

Deci:
a’ + b’+ c =24,08 ; 1,24x + 0,93 y + 0,35 z= 24,08
 c3) Rezultă sistemul:
1,24 x + 0,93 y = 23,8
1,24x + 0,93 y + 0,35 z = 24,08
c 4 ) Se observă că, se poate ĩnlocui 1,24 x + 0,93 y cu 23,8 ĩn a doua ecuaţie şi calculăm z:
23,8 + 0,35 z = 24,08
0,35 z = 24,08-23,8=0,28
z =0,28: 0,35= 0,8 g Cu
z=0,8 g Cu
 c 5) Se calculează “x” şi “y”:
Vom avea un system de 2 ecuaţii:
x + y+ z=20
1,24 x + 0,93 y = 23,8
 Ĩnlocuim pe z cu 0,8 si rezultã:
x + y +0,8 = 20
1,24x+0,93y=23,8
x + y = 19,2 Ĩnmulţim cu (-0,93)
1,24 + 0,93y = 23,8
Rezultã:
-0,93 x-0,93y= -17,86
1,24 x + 0,93 y = 23,8
(1,24-0,93)x + 0. y = 23,8-17,86 =5,94

0,31 x = 5,94 ; x = 5,94 : 0, 31 = 19,16;
x = 19,16 g Al
Calculãm y, din prima ecuaţie a sistemului, prin înlocuirea lui x cu 19,16:
y + 19,16= 20
y = 20-19,16= 0,84 g Mg

R: 19,16 g Al; 0,84 g Mg; 0,8 g Cu

EXAMENUL NAŢIONAL DE DEFINITIVARE ȊN ȊNVĂŢĂMȂNT PROBA SCRISĂ LA CHIMIE-4AUGUST 2016

Fãrã prea multe explicaţii, am rezolvat câteva din problemele date, cu dorinţa de a ajuta colegii, care se pregãtesc pentru acest examen, oferindu-le un mod de ȋnţelegere a problemei. Varianta propusã nu exclude altele corecte. Unele probleme prezintã interes şi pentru elevii, care se pregãtesc la concursuri de chimie. Am încercat sã adaptez baremul la varianta de rezolvare propusã. Succes!

 

Subiectul I/ A. 2………………………………………………………..6puncte

 Un amestec format din etenã şi monoxid de carbon conţine 38,09% oxigen, ȋn procente masice. a)Determinaţi raportul molar etenã:monoxid de carbon; b.Explicaţi faptul cã masa molarã medie a amestecului este constantã, indiferent de valoarea raportului molar etenã: monoxid de carbon din amestec.

REZOLVARE

Barem de evaluare si notare

a1.Raţionament corect 3 puncte
 
Ştim:
Procentul de Oxigen din amestec=38,09%
Masa molecularã a C2H4 = 28 g/mol ( o calculãm, fiindcã se dau masele atomice la H, C, O)
Masa molecularã a CO = 28 g/mol (o calculãm)

Nu ştim:
Masa de etenã(C2H4)=a(g)=?
Masa de monoxid de carbon (CO)=b(g)=?
Masa amestecului de etenã şi monoxid de carbon= a+b=?(g)
Masa de oxigen din amestec=x=?
n moli de C2H4 =?
n moli de CO = ?
raport molar C2H4:CO = n moliC2H4: n moli CO=?
Masa molecularã medie a amestecului=?

Varianta de rezolvare propusã se bazeazã pe calcularea masei de oxigen din amestecul de etenã şi monoxid de carbon-observãm cã numai monoxidul de carbon conţine oxigen; se calculezã cu ajutorul ei, masa de monoxid de carbon, apoi masa de etenã şi apoi raportul molar.

a.2 Calcule 1 punct

  • Masa de oxigen din amestecul de etenã şi monoxid de carbon(a+b)

ȋn 100% amestec……….sunt…………38,09% O
atunci (a+b) g de amestec……………….x
x = 38,09 (a+b) / 100= 0,3809 (a+b)

  • Masa de monoxid de carbon ce conţine aceastã cantitate “x” de oxigen:

Dacã 1 mol de CO=28 g/mol……are……………….16 g/mol de O
Atunci b……………………au………………………0,3809 (a+b)g
b = 28 .0,3809 (a+b) /16= 0,666 (a+b)g de CO

  • Masa de etenã este:

a=m amestec – m monoxid de carbon= (a+b)-0,666 (a+b)
m etenã= (a+b) [1-0,666]=0,334(a+b)g de C2H4

  • Raportul molar etenã: monoxid de carbon

n moli de etenã: n moli de monoxide de carbon
n moli = Masa substanţei/ masa molecularã
Deci, vom avea :
0,334(a+b)/28 : 0,666(a+b)/28

Se simplificã prin (a+b)/28 şi rãmâne:
0,334: 0,666 = 1:2

Deci raportul molar C2H4:CO = 1: 2
b. Explicaţie corectã…….2 puncte

Observãm cã masele moleculare sunt egale la C2H4 şi CO.
Masa molarã medie a amestecului nostru se calculeazã cu relaţia:
M medie  = x1M C2H4 + x2 M CO

Unde:
x 1 = fracţia molarã de etenã din amestec
x 2 = fracţia molarã de monoxid de carbon din amestec
Aceste fracţii molare de mai sus se calculeazã astfel:
-numãrul total de moli de amestec este: avem 1 mol de etenã şi 2 moli de monoxid de carbon, deci un total de 3 moli:
-atunci fracţia molarã de etenã este:  n moli de etenã/ n total de moli=1/3
-atunci fracţia molarã de monoxide de carbon este: n moli de monoxide de carbon/ n total de moli: 2/3
Deci masa molarã medie a amestecului este:

M medie  =28.  1/3 + 28 .2. /3 = 28. (1/3 +2/3) = 28. (3/3) = 28

O concluzie este cã, indiferent de raportul molar al componenţilor amestecului, dacã aceştia au masele moleculare egale, atunci masa molecularã medie a amestecului nu se modificã.
SUBIECTUL I C.2 ………………………………………………………….5 puncte
O probã de glucozã se dizolvã ȋn 182 g de apã, obţinându-se o soluţie cu densitatea 1,25 g/mL.Se iau cu pipeta 8 mL din soluţia obţinutã şi se trateazã cu reactive Tollens, depunându-se 1,08 g de argint.

  1. Scrieţi ecuaţia dintre reactivul Tollens şi glucozã, utilizând formule de structurã pentru compuşii organici.
  2. Determinaţi masa de glucozã din probã.

REZOLVARE

Barem de evaluare şi notare

  1. Scrierea ecuaţiei dintre reactivul Tollens şi glucozã (utilând formule de structurã pentru co001mpuşi organici) 1 punct

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Raţionament corect (3 puncte)

Ştim:
Masa de apã din soluţia iniţialã de glucozã= m H2O= 182 g
Densitatea soluţiei iniţiale de glucozã= d1= 1,25 g/mL
Volumul soluţiei de glucozã tratatã cu reactivul Tollens =V s2=  8 mL
Masa de argint rezultatã ȋn urma reacţiei dintre reactivul Tollens şi 8 mL sol. Glucozã=1,08g
Masele atomice=H-1;C-12;O-16;Ag-108

Nu ştim:
Masa de glucozã din soluţia iniţialã=a=? (g)
Masa soluţiei iniţiale de glucozã= m s1 =?(g)
Volumul soluţiei iniţiale de glucozã= Vs1 ? (mL)
Masa de glucozã din 8 mL=x=? (g)

Varianta de rezolvare propusã pleacã de la calcularea masei de glucozã din 8 mL soluţie ce produce 1,08 g de Ag; apoi se calculeazã masa soluţiei iniţiale de glucozã pentru a afla cu ajutorul densitãţii volumul iniţial de soluţie de glucozã şi apoi prin regula de trei simplã se calculeazã masa de glucozã din acest volum, ştiind masa de glucozã din 8 mL (vom rezolva o ecuaţie cu o necunoscutã “a” ).

c.Calcule……………………1punct

Masa molecularã la glucozã C6H12O6= 6.12+12.1+6.16=180

  • Calculãm masa de glucozã din 8 mL ce produce 1,08 g de Ag (calcul de pe reacţia chimicã):

1 mol glucozã=180g/mol…are…..………..2.atom g de Ag=2.108 g/mol
Atunci x g glucozã………….produc………1,08 g
x = 180 .1,08/2.108 = 0,9 g de glucozã

  • Calculãm masa soluţiei iniţiale de glucozã:

m s1 = m glucozã + m apã= a+ 182

  • Calculãm volumul initial de soluţie de glucozã:

d = m s1/ Vs1
V s1 =  m s1 / d  = (a+182)g / 1,25 g/ mL =  (a+182)/ 1,25  mL

  • Aplicãm regula de trei simplã şi aflãm valoarea lui “a”:

Dacã ȋn 8 mL soluţie ……..sunt……….0,9 g de glucozã
Atunci (a+182)/1,25 mL………au……..”a” g de glucozã

8.a=0,9(a+182)/1,25 = 0,72(a+182)
8.a = 0,72.a + 131,04
8a-0,72a=131,04
7,28 a = 131,04
a =131,04:7,28 = 18 g

Masa de glucozã din soluţia iniţialã este 18 g.