APLICAŢII DE CALCUL PRIVIND STABILIREA COMPOZIŢIEI SUBSTANŢELOR ŞI A FORMULELOR CHIMICE

Aplicatii de calcul privind stabilirea formulelor chimiceAPLICAŢII DE CALCUL PRIVIND STABILIREA COMPOZIŢIEI SUBSTANŢELOR ŞI A FORMULELOR CHIMICE

 

Sunt modele de probleme prin care se stabilesc compoziţia şi a formulelor chimice ale substanţelor anorganice şi organice. Unele probleme sunt dificile. Am ales aceste exemple pe baza experienţei la catedrã. Sunt variante de rezolvare, care nu contestã pe altele.

I.Bibliografie

Florian Urseanu, Corneliu Tãrãbãşanu-Mihãilã, Grigore Bogza, Probleme de chimie şi de tehnologie chimicã, Editura Tehnicã, 1978

3./pag16. Prin arderea completã a 11,872ml (c.n.) vapori de alcool monohidroxilic saturat aciclic s-au obţinut 46,64 mg CO2 şi vapori de apã. Sã se identifice alcoolul şi sã se determine masa vaporilor de apã rezultaţi.

Rezolvare

1. notãm formula generalã a alcoolului monohidroxilic saturat acyclic, plecând de la indicaţiile cã avem: o grupã OH; o catena saturate, care corespunde unui radical de la alcani( hidrocarburi saturate); catena este liniarã şi nu ciclicã
CnH2n+1 OH = Cn H2n+1O
2. avem reacţia generalã, pe care se vor trece datele cunoscute: volumul de alcool, masa de bioxid de carbon, masa molecularã a bioxidului de carbon şi volumul molar( 22,4 ml/ masa molecularã mg/ mol) . Se aflã “n” din proporţia formatã:
11,872 ml                    46,64 mg
Cn H2n+2 O  +? O2  =  n CO2            +  ? H2O
22,4 ml                       n 44

11,872 . 44 n = 22,4. 46,64
n  = 1044,73 / 522,36 = 2
3. pentru n=2, avem formula chimicã a alcoolui: CnH2n+1OH = C2H5 OH; alcool etilic
4. se calculeazã masa de vapori, cu ajutorul reacţiei chimice:
46,64                                             x
C2H5OH  + 7 O2  =  2 CO2  +  3 H2 O
2. 44                                             3.18
x  =  46,64 .3.18/ 2.44 = 28,62 mg vapori
R: alcool etilic; 28,62 mg vapori

5./ pag 10. O cantitate de 13,54 g alamã (aliaj Cu-Zn) degajã prin tratare cu H2SO4 ȋn exces un volum gazos egal cu 4,704L(c.n.). Sã se stabileascã compoziţia alamei respective.

Rezolvare

Ştim cã acidul sulfuric concentrat reacţioneazã cu Zn şi Cu, cu formare de sulfaţi, bioxid de sulf şi apã.
Baza rezolvãrii
Se rezolvã un sistem:
13,54g alamã = masaCu + masa Zn
masa SO2 = masa SO2 / reactia Cu + masa SO2 / reactia Zn; se calculeazã masele de SO2 ȋn funcţie de masele de Cu şi Zn.
Cunoaştem:
1. notãm cu a= masa de Cu; b = masa de Zn
2. notãm cu x= masa de SOdin reacţia Cu; y=masa de SO2 din reacţia Zn
3. Volumul de SO2 = 4,704 L (c.n.)
4. ACu = 64; AZn = 65 ; AH =1; MSO2 = 64
Nu cunoaştem:
1.masa de Cu; masa de Zn
2.masele de SO2 din reacţiile Cu şi Zn cu H2 SO4
Varianta de rezolvare
1.se calculeazã masele de SO2 din reacţiile Cu şi Zn cu H2SO4
a                                                          x
Cu + 2 H2 SO4 =  CuSO4  +2H2O  +  SO2
64                                                       64
x = 64.a / 64 = a
b                                                        y
Zn  +  2 H2SO4 = ZnSO4 + 2H2O + SO2
64                                                      65
y = b.65 / 64 =0,98 b
2. Se calculeazã masa de SO2 ocupatã de 4,704 L (c.n.):
1mol de SO2= 64 g ……..ocupã ……………22,4 l  (c.n.)
Z g ……..ocupã……………..4,704 L
Z= 64×4,704 / 22,4 = 13,44 g şi care reprezintã suma dintre x şi y
3. Avem sistemul de ecuaţii:
a + b = 13,54
x+ y  = 13,44   se ȋnlocuiesc x  şi y cu valorile de la punctul 1
Rezultã:
a  +  b = 13,54
a + 0,98b = 13,44
Se rezolvã: a=13,54-b, care se ȋnlocuieşte ȋn ecuaţia 2:
13,54-b + 0,98b =13,44
-0,02b= -0,10
b = 5 g
a=13,54-5=8,54
4. Se calculeazã procentele de Cu şi Zn:
% Cu = 8,54 . 100 / 13,54= 63,07%
% Zn = 5 . 100 / 13,54 =   36,92 %
Sau % Zn = 100 – %Cu =100-63,07=36,93 %

R: % Cu=36,93%; % Zn = 63,07%

7. /pag.16 Amestecul gazos rezultat prin arderea completã cu cantitatea echivalentã de aer a 11,6 g hidrocarburã, având M=58, conţine 116,48 L(c.n.) N2 sã se identifice hidrocarbura.

Rezolvare
1. prin cantitatea echivalentã de aer se ȋnţelege cã hidrocarbura reacţioneazã cu oxigenul conform reacţiei chimice şi nu existã exces de aer.
2. cu volumul N2  şi compoziţia aerului se va calcula volumul O2
100 % v de aer…..conţin20 % O2 ……..80%N2
V de O2  …….116,48L
V de O2  = 20.116,48 / 80 = 29,12 L
3. se scrie reacţia de ardere a hidrocarburii: CxHy ; se trec datele cunoscute pe ecuaţie şi se calculeazã numãrul de moli de O2 ȋn funcţie de x şi y
11,6                      29,12
2CxHy  + (4x+y) / 2 O2  = 2xCO2  +  yH2O
2.58           [(4x+y)/ 2] 22,4
11,6/ 2.58 =  29, 12 / (4x+y) 11,2
4x + y = 26
4. se rezolvã sistemul de ecuaţii, pentru a afla pe x şi y:
M hidrocarburã= 58 = xAc + y AH
26 = 4x+y
12x+ y=58
4x  +y =26,   y=26-4x; pe care ȋl introducem ȋn prima ecuaţie
Rezultã 12x + 26-4x=58
8x=58-26=32; x=4; deci numãrul de C este 4
Calculãm pe y, adicã numãrul de H din ecuaţia: 4x+y=26
4.4+y=26; y=26-16=10
5.Formula chimicã obţinutã este: C4 H10 butan
R: C4H10

8./pag.16 Prin arderea a 14,1 g substanţã organicã cu M=94, compusã din carbon, hydrogen şi oxygen, rezultã 39,6 g CO2 şi apã. Sã se identifice substanţa cunoscând cã suma atomilor dintr-o moleculã este egalã cu 13 şi cã are capacitatea de a reacţiona cu hidroxidul de sodiu.

Rezolvare
 
1. fiindcã substanţa organicã conţine C, H, O şi reacţioneazã cu NaOH, presupunem cã este alcool sau acid
2.formula chimicã a substanţei este: Cx Hy Oz
3. scriem reacţia chimicã de la arderea substanţei; cu ajutorul ei vom calcula numãrul de atomi de C:
14,1                           39,6
Cx Hy Oz  +  ? O2 = x CO2 + ? H2 
  94                             44x
44x . 14,1 = 94 . 39,6
x = 94.39,6 / 44.14,1 = 6
deci numãrul de atomi de C= 6
4. vom rezolva un system de ecuaţii:
Suma numãrul atomilor din substanţã= 13
Masa molecularã   = 94
x+y+z = 13
xAC + y AH + z AO = 94
6+y+z= 13
6.12+y.1 +z.16=94
y +z= 7             ȋnmulţim cu (-1) şi adunãm membrii ecuaţiilor
y +16 z = 22
-y – z = -7
y  +16 z = 22;  15z = 15;  z= 1 ;  y = 7-1=6
5. avem x=6(numãrul de C); y=6(numãrul de H); z=1(numãrul de O)
rezultã: C6 H6 O; C6 H5 OH
R:  C6 H5 OH

10. /pag.16  La clorurarea prin adiţie a unei alchene masa acesteia creşte cu 24,850g. Cunoscând masa alchenei m=18,375 g şi cã numai 80 % din aceasta s-a clorurat, sã se identifice alchena.

Rezolvare

1.alchena are formula chimicã generalã CnH2n
2. compusul clorurat rezultat ȋn urma reacţiei alchenei are formula generalã
Cn H2n Cl2x ; x = numãrul de moli de Cl2 şi care este egal cu numãrul de legãturi duble din alchenã.
3. reacţia chimicã de adiţie dintre alchenã şi clor este:
CnH2n  + xCl2 = Cn H2n Cl2x
4. masa de alchenã care reacţioneazã este:
Din 100 % alchenã………numai……80% alchenã reacţioneazã
Atunci din 18,375g………………………x
x  =  18,375 .80/ 100= 14,7 g
5. din enunţul problemei, se deduce masa de clor, care este egalã cu 24,850 g= creşterea masei alchenei, dupã adiţia clorului.
6. se calculeazã cu ajutorul reacţiei chimice valorile lui x şi ale lui n:
M CnH2n = nAC + 2n AH = 12n +2n= 14n
MCl2 = 2 ACl = 71
14,7        24,850
CnH2n + xCl       =   Cn H2n Cl2x
14n         71x
1mol       x moli
14,7 . 71x = 14n. 24,850
1043,7 x = 347,9 n
n/ x = 1043,7 / 347,9 = 3
7. dãm valori lui x pentru a afla pe n;
x = 1- adicã 1 mol de clor, n =3, alchena este C3H6 = propenã
x = 2 –adicã 2 moli de clor, n =6, alchena are douã duble legãturi, este o dienã; nu este specificatã ȋn problemã.
R: propenã

11/ pag.16  Prin tratarea cu brom a unei alchene, masa acesteia creşte cu 571, 4%. Sã se identifice alchena. Cu câte procente ar creşte masa, dacã alchena ar fi propenã?

Rezolvare
 
Este asemãnãtoare cu problema 10.
1.alchena are formula generalã Cn H2n
2. produsul de reacţie cu brom are formula generalã: Cn H2n Br2x
3. masa alchenei o notãm cu a
4. rezolvãm regula de trei simplã cu creşterea de 571, 4 %:
La           100 % alchenã……….avem o creştere………..571,4 %
Atunci la “a” g…………….avem…………………. y g creştere
y =  a . 571,4 / 100 = 5,714 a
y = masa de brom
5. se calculeazã valorile x, y cu ajutorul reacţiei:
a              5,714a
Cn H2n + x Br2     =    Cn H2n Br2x
14n           160x
Unde: MCnH2n = 14n;  MBr2 = 160; ABr = 80
14n .5,714 a = 160 x a
n/x = 160/ 79,996= 2
6. dãm valori lui x: dacã x=1, atunci n=2; alchena este etena C2 H4
7. calculãm procentul de creştere a masei alchenei, pentru cazul când este propena:
M C3H6 =3.12+6.1=42
MC3H6Br2 = 42+160=202
Diferenţa dintre aceste mase este: 202-42=160= masa molecularã brom
Avem la 42 g/mol propena….o creştere de ………. 160 g/mol
Atunci la 100 %………….. vom avea o creştere de …..x %
X % = 100 . 160 / 42 = 380, 92 %
R: propena; 380,92 %

20./pag 17  Masa unei halogenuri anorganice ECl5 scade prin ȋncãlzire cu 23,71 %, transformându-se ȋntr-un compus halogenat inferior. Sã se identifice cele douã halogenuri.
a = masa de halogenurã ECl5
1.se scrie reacţia chimicã de descompunere:
ECl5 = ECl3 + Cl2
2. se calculeazã masa cu care scade halogenura ECl5
Dacã la 100% de ECl5…..scade cu….23,71%
Atunci la a……..scade……………….. x
x = 23,71 .a/ 100 = 0,2371.a ; acesta reprezintã masa de clor
3. se calculeazã cu ajutorul reacţiei chimice masa atomicã a elementului:
a                              0,2371a
ECl5          =  ECl3  + Cl2
AE +5ACl                    71
71a = 0,237 a ( AE + 5ACl )
71 = 0,237 AE + 42,08
AE = 122; Elementul este Sb
R: Sb

Lasă un răspuns

Completează mai jos detaliile despre tine sau dă clic pe un icon pentru autentificare:

Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. Dezautentificare / Schimbă )

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Google+

Comentezi folosind contul tău Google+. Dezautentificare / Schimbă )

Conectare la %s