METALE_ PROBLEME DE CHIMIE_AURICA SOVA

Am rezolvat acele probleme, în care combinaţiile metalelor: Na, Ca, Al, Fe, Cu, au aplicaţii în Tehnologie şi Chimie Analiticã – analiza substanţelor. Varianta de rezolvare este punctul meu de vedere şi nu anuleazã alte rezolvãri. Doresc sã ofer o schemã, care sã stimuleze gândirea elevului şi sã stabileascã corelaţii interdisciplinare.

BIBLIOGRAFIE

Aurica Sova, Exercitii si probleme de chimie, pentru licee si admitere in invatamantul superior

1./ 10.12, pag 105
Cu ajutorul reacţiei dintre 0,318 g de Na2CO3 cu acid sulfuric se determinã masa atomicã a sulfului. Ştiind cã rezultã 0,426 g sulfat de sodiu şi masele atomice ale C=12, O=16, Na=23 sã se calculeze masa atomicã a sulfului.

REACŢIA DINTRE CARBONATUL DE SODIU ŞI ACIDUL SULFURIC ESTE O METODĂ DE FABRICARE A SULFATULUI DE SODIU.
“Sulfatul de sodiu – E514
Sulfatul de sodiu este un aditiv alimentar obţinut prin extracţie din diferite minerale sau prin sinteză chimică. Acesta a fost descoperit în 1625 de Johann Rudolf Glauber şi datorită efectului său laxativ a primit denumirea de sare miraculoasă.
Sulfatul de sodiu este utilizat în principal la fabricarea detergenţilor, hârtiei şi ca aditiv alimentar. Sulfaţii sunt prezenţi în toate celulele organismului, cu concentraţiile cele mai mari în oase şi cartilagii. Aceştia participă la diferite procese metabolice, inclusiv la detoxifierea organismului. Sulfatul de sodiu nu este considerat un compus cu efecte secundare grave, însă în diferite cazuri poate produce greaţă, vomă, diaree, crampe abdominale şi poate irita mucoasele tractului digestiv. Acest aditiv este o sursă suplimentară de sodiu, iar persoanele ce urmează o dietă restrictivă în acest sens sau care suferă de afecţiuni ale ficatului şi rinichilor trebuie să evite consumul de alimente şi suplimente ce îl conţin.” http://cesamancam.ro/sulfat-de-sodiu-e514.html

Sulfatul de sodiu şi carbonatul de sodiu sunt hidraţi bogaţi în apã: Na2SO4x 10 H2O şi Na2CO3 x 10H2O, care lãsaţi la aer pierd o parte din apa de cristalizare. Cristalul lor se distruge, transformându-se în pulbere. Fenomenul se numeşte eflorescenţã.

Rezolvare

Cunoaştem

  1. reacţia dintre carbonat de calciu şi acid sulfuric
  2. m Na2CO3 = 0,318 g
  3. m Na2SO4 = 0,426 g
  4. masele atomice ale elementelor: Na, C, O

Nu cunoaştem:

  1. Masele moleculare ale Na2CO3 , Na2SO4
  2. Masa atomicã a sulfului (A S )

Varianta propusã pentru rezolvare

Se pleacã de la calcul stoechiometric, pe bazã de reacţie chimicã, din care rezultã o proporţie, de unde se aflã A s. Stoechiometria este partea de Chimie, care ne învaţă să determinăm prin calcul, pe baza formulelor şi a ecuaţiilor chimice, masa şi volumul reactanţilor şi pe cele ale produşilor de reacţie

M Na2CO3 = 2A Na + A C + 3 A O =2x 23+12+3×16=106
M Na2SO4 = 2 A Na + AS + 4 A O = 2×23+A S + 4×16 = 110 + A S

0,318                            0,426
Na2CO3 + H2SO4   =   Na2SO4     +  H2CO3
106                               110 + A S

0,426 x 106 = 0,318x (110 + A S)
45,156 = 34,98  + 0,318 A S
0,318 A S = 45,158-34,98 = 10,176
A S = 10,176 : 0,318 = 32
R: 32

2./11.40 pag.129
Ĩntr-o uzinã clorosodicã pentru prepararea Na2CO3 prin metoda amoniacalã, sunt necesare 1600 Kg de CaCO3. Se  cere:

  1. Cantitatea de calcar din care provine CaCO3, dacã are 15% impuritãţi;
  2. Cantitatea de CO2 obţinutã în Kg şi în m3;
  3. Cantitatea de amoniac (NH3) recuperata;
  4. Cantitatea de soda calcinatã.

PROCEDEUL SOLVAY  (procedeul amoniacal) de fabricare soda calcinatã

Materiile prime sunt: calcarul şi sarea ( saramura), iar materia auxiliarã este amoniacul. Reacţiile ce au loc sunt:

CaCO3 = CaO + CO2  ( reacţie de descompunere la 1100 0C)
CO2 + H2O + NH3 = NH4HCO3
NH4HCO3 + NaCl = NaHCO3 + NH4Cl
2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + H2O ( reacţie de descompunere 180-2000 C)
CaO + H2O = Ca(OH)2
Ca(OH)2 + 2NH4Cl = 2NH3 + 2H2O + CaCl2 (recuperarea amoniacului)

Soda este utilizata în:

  • Industria sticlei, unde soda este una din materiile prime folosite la producerea sticlei;
  • Industria chimica, in albire, industria colorantilor, la tãbãcirea pieilor;
  • Industria producerii detergenţilor şi dezinfectanţilor;
  • Industria metalurgicã, pentru indepartarea sulfului din fier;
  • Industria hârtiei;
  • Produs de curãţire în gospodãrie;
  • La  neutralizarea aciditãţii şi la albirea hârtiei,etc.

“In natura poate fi gasit în lacurile de soda (Lake Natron) din Egipt, Africa de Sud, California, Mexic si ca Trona ( Na(HCO3)•Na2CO3•2H2O) in Wyoming (SUA) si în Sahara”. http://www.soda-calcinata.ro/

Rezolvare
Cunoaştem:

  1. Reacţiile ce au loc
  2. masa de CaCO3 = 1600 Kg
  3. % impuritãţi din calcar =15 ; % CaCO3 din calcar=100%-15%impuritãţi=85
  4. Masele atomice ale: H=1; C=12, N=14; O=16, Na=23; Ca=40.

Nu cunoaştem:

  1. masa de calcar;
  2. masa şi volumul (C.N.) de CO2;
  3. masa de ammoniac recuperate, considerând cã nu sunt pierderi;
  4. cantitatea de soda calcinatã, considerãm cã existã 100% Na2CO3
  5. masele moleculare ale substanţelor: CaCO3, CO2, NH3, Na2CO3

Varianta propusã pentru rezolvare

Se pleacã de la calcul stoechiometric pe bazã de reacţie chimicã şi de la calcul de compoziţie procentualã. Se aplicã şi calcul pe bazã de volum molar.

1.Masa de calcar (Kg)

100% calcar……15 % impuritãţi………..85% CaCO3
X kg calcar………………………………1600 kg

X = 100×1600 / 85 = 1882 ,35 Kg calcar

2.Masa (kg) şi volumul (m3) de CO2
a) masa de CO2
MCaCO3 = 40+12+3×16=100
M CO2 = 12+2×16 = 44
1600kg……………X
CaCO3  =  CaO +  CO2
100……………….44
X= 1600×44/100= 704 kg
b) volumul de CO2
1 kmol de CO2…………………………22,4 m3 CO2 (C.N.)
44 kg………………………………… …22,4 m3
704 kg……………………………………Y

Y= 704 kg x 22,4m3 / 44 kg = 358,4 m3
3.Masa de ammoniac recuperatã

Observãm din reacţiile de mai sus, cã:

1kmol de CaCO3…1kmol de CaO……1kmol de Ca(OH)2……2kmolide NH3
100 de CaCO3…………………………2×17 NH3 ( Masa molecularã a NH3)
1600 kg……………………………………X
X= 1600kg x 2×17 / 100 = 544 Kg NH3

4.Masa de soda calcinatã – am considerat cã ea conţine 100% Na2CO3

Observãm din reacţiile de mai sus,cã:

a. 2 Kmol de CaCO3…………produce……………..1 kmoli de Na2CO3
2x100kg……………………………………..106 (Masa molecularã a Na2CO3)
1600 kg……………………………………X
X = 1600 kg x 106 / 200 = 848 kg

Dacã Ţinem cont de prezenţa impuritãţilor din calcar, care micşoreazã conţinutul în CaCO3  şi în a2CO3 , atunci vom avea calculul:

b. Considerãm 1882 kg de calcar, de la punctul 1, cã are 100 % de CaCO3

2×100 kg CaCO3….……produce……………..106 kg Na2CO3
1882 Kg  CaCO3……………………………….Y kg

Y = 1882 x 106 / 200 = 997,46 kg
c. Diferenţa dintre Y şi X reprezintã masa de Na2CO3 care se pierde, din cauza impuritãţilor din calcar:

997,46-848= 149,5 Kg
d. Masa realã de Na2CO3 este diferenţa:
848-149,5 = 698, 5 kg

R: 1882 ,35 Kg ; 704 kg; 358,4 m3; 848 kg – 698,5

3./11.41.pag.129
Pentru a fabrica cianamidã de calciu se folosesc 10 t de CaCO3 cu 10 % impuritãţi. Sã se calculeze:

  1. Cantitatea de cianamidã rezultatã ştiind cã randamentul este 90% a întregului proces;
  2. Dacã un teren agricol necesitã 75 kg azot la hectar, câtã cianamidã de calciu trebuie folositã în acest scop?
  3. Câte tone de ammoniac se pot obţine din aceeaşi cantitate de cianamidã;
  4. Câţi cilindri cu capacitatea de 200 l la 10 at şi 270 C se pot umple cu bioxidul de carbon, rezultat din piatra de var iniţialã?

DATE DESPRE CIANAMIDA DE CALCIU

Cianamida de calciu CaCN2 este cel mai vechi îngrasamânt mineral care se fabrica la noi în ţarã; se obţine în cuptorul electric trecând azot peste carbura de calciu (carbid) la 8000  C.
CaC2 + N2 = CaCN2 + C
Structura:
Ca2+ [ N=C=N ]

Cianamida de calciu este o substanţã solidã, de culoare albã; de obicei are culoarea cenuşie din cauza impuritãţilor.
Azotul pe care-l conţine cianamida de calciu (15%N) îl poate ceda solului, deoarece în contact cu apa si sub actiunea unor bacterii din sol, ea se descompune, punând în libertate ammoniac.

CaCN2 + 3 H2O = CaCO3 + 2 NH3
Reacţia a fost utilizatã la obţinerea industrialã a amoniacului, dar a fost abandonatã, fiind nerentabilã.
Cianamida se foloseşte pe solurile acide, ca îngrãşãmânt de bazã..
http://en.wikipedia.org/wiki/Calcium_cyanamide

Rezolvare

Cunoaştem:

  1. masa de calcar cu 10% impuritãţi
  2. procentul de CaCO3 = 100% – 10 % impuritãţi=90 %
  3. randamentul de fabricaţie=90 %
  4. masa de azot/ hectar = 75 kg
  5. volum cilindru=200L; p=10 at; t=270 C / CO2
  6. Masele atomice la: Ca=40, C=12; N=14, O=16
  7. Reacţiile chimice ce au loc la fabricarea cianamidei de calciu şi la reacţiei cu apa

Nu cunoaştem:

  1. masa de  CaCN2 obţinutã cu randament de 90 %
  2. masa de CaCN2 necesarã pentru a furniza 75 kg de azot/hectar
  3. masa de NH3 rezultatã din hidrolizã
  4. numãrul de cilindrii umpluţi cu CO2
  5. masele moleculare la: CaCO3; CaCN2; NH3; CO2

Varianta propusã pentru rezolvare este calculul stoechiometric pe baza reacţiilor chimice, de mai sus; regula de trei simplã între masa de azot/ hectar, masa molecularã şi masa de azot din aceasta; legea generalã a gazelor ideale.

1.Masa de cianamida de calciu cu randament de 90%

-se calculeazã masa de CaCO3 (kg) din 10 t de calcar cu 90 % CaCO3
100 % calcar……………………………90% CaCO3
10t=10x1000kg…………………………X

X= 10x1000x90 / 100 = 9000 kg de CaCO3

-se calculeazã masele moleculare la:
M CaCO3 = A Ca + A C + 3 A O = 40+12+3×16= 100
M Ca CN2 = A Ca + A C + 2A N = 40+12+2×14= 80
M NH3 = A N + 3 A H = 14+3×1= 17

-avem reacţiile:
CaCO3 = CaO + CO2
CaC2 + N2 = CaCN2 + C
– se calculeazã masa teoreticã de CaCN2 cu ajutorul reacţiilor chimice şi apoi din randament se calculeazã masa practic obţinutã de CaCN2 conform randamentului de 90 %.

1 kmol de CaCO3……..produce……………..1kmol de CaCN2
100 kg………………………………………..80 kg
9000kg………………………………………..X
X= 9000×80 / 100 = 7200 kg de CaCN2 – masa teoreticã (mt) , pentru randament de 100 %

η  = mp x100/ mt
90= m p x100 / 7200
m p = 90×7200 / 100 = 6480 kg de CaCN2

2. Masa de CaCN2 la hectar

Dacã în M CaCN2 = 80 g ………………sunt…………. 2×14 g de N
X……………………………cuprinde………75 Kg N

X=80g x 75 kg / 2x 14 g = 214,28 kg de CaCN2

3. Masa de ammoniac rezultatã din 6480 kg de cianamidã de calciu ( vezi pct.1)

Se pleacã de la reacţia chimicã:
6480 kg………………………..X
CaCN2  + 3 H2O =  CaCO3 + 2 NH3
80……………………………..2×17

X = 6480 kg x2x17/ 80 = 2754 Kg = 2754: 1000 = 2,754 tone
1 kg = 1: 1000 tone = 10-3 tone
4. Numãrul de cilindrii umpluţi cu CO2 la 10 atm şi 270C, din 9000 kg CaCO3 şi randament de 90 %

– se calculeazã masa de CO2 rezultat din descompunerea CaCO3
9000 x 0,9…………..X
CaCO3     =   CaO + CO2
100………………….44

X = 9000×0,9×44/ 100 = 3654 kg

– se calculeazã volumul de CO2 cu legea gazelor ideale:

p.V = n.R.T

unde:
p = presiunea=10 atm ; n = numãr de moli = 3654×1000/ 44= 81000
T = temperature in grade Kelvin; T = 27 0 C + 273 K = 300 K
R= constanta universalã a gazelor = 0,082 atm. dm3 / mol.K
1L = 1 dm3
10x V = 81000x 0,082 x 300
V = 199260 L

-se calculeazã numãrul de cilindrii:
199260 L : 200 volumul unui cilindru = 996,3 cilindri

contact-form][contact-field label='Name' type='name' required='1'/][contact-field label='Email' type='email' required='1'/][contact-field label='Website' type='url'/][contact-field label='Comment' type='textarea' required='1'/][/contact-form] R: 6480 Kg; 214,2 kg; 2,754 tone; 997

4/ 11.57.pag.133
Prin tratarea aluminei cu acid sulfuric la fierbere se obţine o substanţã A care reacţioneazã cu Ca(HCO3)2 conţinut în unele ape, formeazã un gel colloid B. Se cere:

  1. Ecuaţiile reacţiilor chimice;
  2. Ce volum de gaz rezultã la formarea compusului B, dacã se folosesc 0,2 moli de alumina? a) în condiţii normale şi b) la 270 şi 627 torri;
  3. Ce cantitate de gel colloid B obţinut se dizolvã în exces de soluţie a unei baze alkaline şi se obţine compusul C;
  4. Ce substanţã rezultã prin amestecarea soluţiei concentrate de substanţã A cu soluţie concentrate de K2SO4.

DATE DESPRE ALUMINIU
Aluminiu este cel mai rãspândit metal, dupã fier.
http://ro.wikipedia.org/wiki/Aluminiu#Compu.C8.99ii_aluminiului
http://ro.wikipedia.org/wiki/Oxid_de_aluminiu
Rezolvare
 Cunoaştem:

  1. Alumina conţine oxid de aluminiu: Al2O3;
  2. Reacţiile dintre oxid de aluminiu şi acid sulfuric, prin care se formeazã sulfat de aluminiu (A); reacţia dintre sulfatul de aluminiu şi bicarbonatul de calciu, prin care se formeazã hidroxid de aluminiu (B) şi gazul C; reacţia dintre hidroxid de aluminiu şi hidroxid de sodium ( bazã alcalinã), prin care se formeazã complexul Na 3 [Al(OH)6] – substanţa C.; reacţia dintre sulfat de aluminiu si sulfat de potasiu, prin care se formeazã alaun KAl(SO4)2*12H2O )
  3. n moli Al2O3 = 0,2 moli
  4. Presiunea, volumul, la care se aflã CO2
  5. Masele atomice: Al= 27; C=12; O=16; H=1
  6. 1 torr= 1/ 760 dintr-o atmosferã

Nu cunoaştem:

  1. volumul CO2 în condiţii normale şi la 270 şi 1 torr
  2. masa de gel B

Varianta propusã pentru rezolvarea problemei
 1. Reacţii chimice
………………………  A
Al2O3 + 3 H2SO4 =  Al2 (SO4)3 +3 H2O
Al2 (SO4)3 + 3 Ca(HCO3)2  = 2Al(OH)3 + 3 CaSO4 + 6 CO2
………………………………….B
2Al(OH)3 +  2NaOH = 2Na+ [ Al3+ (OH)4]
……………………………….C
2. Volumul de CO2
a)      V de CO2 în condiţii normale de temperature şi presiune:
Se calculeazã volumul de CO2 cu ajutorul reacţiilor chimice de la pct.1, la care se observã cã:
1mol de Al2O3 ……1 mol de Al2 (SO4)3 ………6 moli CO2 ….6Volume molare
Atunci 0,2 moli…………………………………………………..X volume molare
X = 0,2×6= 1,2 Volume molare de CO2
1 Volum molar = 22,4 dm3 / mol gaz;  1 L = 1 dm3
Deci 1,2 Volume molare de CO2 = 1,2×22,4= 26,88 L
b)      V de CO2 la 270 şi la 627 torri. Se calculeazã numãrul de moli de CO2, din regula de trei simplã, de mai sus şi apoi se aplicã legea gazelor ideale, din care se aflã volumul de CO2, în condiţiile de temperature şi presiune date.
Dacã  1mol de Al2O3……………produc…………6 moli de CO2
Atunci 0,2 moli Al2O3…………..produc…………….X
X= 0,2 moli x6 moli/1mol = 1,2 moli
p.V = n.R.T
unde:
p = presiunea=627 torri= 627: 760 =0,825 atm ;
n = numãr de moli = 1,2 moli
T = temperature in grade Kelvin; T = 27 0 C + 273 K = 300 K
R= constanta universalã a gazelor = 0,082 atm. dm3 / mol.K
0,825 atm x V dm3 = 1,2 moli x 0,082 atm. dm3 / mol.K x  300 K
0,825 x V dm3 = 29,52
V = 29,52 : 0,825=35,78 dm3= 35,8 dm3

  1. Masa de gel B obţinutã din 0,2 moli de Al2O3 se calculeazã din punctul 1, la care se observã corespondenţa:

1mol de Al2O3………produce……..2 moli Al(OH)3
0,2 moli de Al2O3………produce………X moli Al(OH)3
X = 0,2 moli x 2 moli / 1 mol = 0,4 moli Al(OH)3
1 mol de Al(OH)3 = M Al(OH)3 = A Al + 3 A O + 3 A H= 27 + 3x 16+3×1=78 g
Atunci 0,2 moli de Al(OH)3 = 0,2x 78 = 31,2 g Al(OH)3

  1. Al2 (SO4)3 + K2SO4 +12 H2O = 2 KAl( SO4)2 x 12 H2O alaun

R: 26,88 dm3; 35,8 dm3; 31,2 g

5./ 11.51 pag.132
Din piritã ce conţine 40 % FeS2 se fabricã o tonã de acid sulfuric în concentraţie 60 %. Se cere:

  1. Sã se scrie reacţiile chimice;
  2. Ce cantitate de piritã se consumã în procesul fabricaţiei acidului sulfuric, ştiind cã randamentul este 80%;
  3. Ce cantitate de sulfat de amoniu se obţine din acidul sulfuric;
  4. Sã se determine compoziţia procentualã a sulfatului de amoniu.

DATE DESPRE PIRITĂ – MATERIE PRIMĂ PENTRU OBŢINEREA ACIDULUI SULFURIC, A FIERULUI
„Pirita este un mineral din clasa sulfurilor, cu formula chmică FeS2, de culoare gălbui-arămie cu reflexe verzui și care cristalizează în sistemul cubic. Anionul din pirită este un ion de bisulfură S2 2-, care structural este asemănător peroxizilorCristalele sunt frecvent idiomorfe, apărând sub forme de cuburi, octaedri sau dodecaedri pentagonali.
Culoarea aurie a piritei a determinat denumirea ei în limba germană Katzengold – (aurul pisicii) denumirea provine de fapt de la cuvântul Ketzer (eretic). În comparație cu aurul, pirita este însă mai plastică şi mai dură. Alte minerale cu care se poate confunda sunt marcasita şi calcopirita. Se mai numeşte şi aurul nebunilor.” ro.wikipedia.org/wiki/Pirită; http://ro.wikipedia.org/wiki/Acid_sulfuric

Rezolvare
 Cunoaştem:

  1. masa de soluţie H2SO4 = 1 tonã=1000Kg
  2. concentraţia procentualã a soluţiei= 60 %
  3. randamentul de obţinere acid sulfuric=80%
  4. reacţiile chimice de la fabricarea acidului sulfuric din piritã;
  5. procentul de FeS2 din piritã=40%
  6. masele atomice: K=39; Fe=56; S=32; O=16; N=14;H=1;

 Nu cunoaştem:

  1. masa dizolvatã de acid sulfuric, care reprezintã masa practicã obţinutã cu randament de 80%;
  2. masa teoreticã de acid sulfuric, care s-ar obţine cu randamet de 100%-fãrã pierderi;
  3. masa de FeS2 (kg) necesarã;
  4. masa de sulfat de amoniu obţinutã din acidul sulfuric;
  5. compoziţia procentualã a sulfatului de amoniu.

Varianta propusã pentru rezolvare
Se pleacã de la produsul finit acidul sulfuric, la care cunoscând masa teoreticã, pe bazã de calcul stoechiometric ( calcul pe baza reacţiilor chimice) se aflã masa de piritã şi de sulfat de amoniu.
1. Reacţii chimice de la fabricarea acidului sulfuric din piritã:
4FeS2 + 11O2 = 2 Fe2O3  + 8 SO2
SO2 + ½ O2 = SO3
SO3 + H2O = H2SO4
Reacţia globalã este:
4FeS2 + 15 O2 + 8 H2O = 2Fe2O3 + 8 H2SO4
2. Masa de piritã
a)se calculeazã masa dizolvatã în 1000 kg de soluţie acid sulfuric cu o concentraţie procentualã de 60 %. Ea reprezintã masa practicã de acid sulfuric rezultatã din procesul tehnologic.
md de H2SO4 = (1000 kg x 60) / 100 = 600 kg
b)se calculeazã cantitatea teoreticã de acid sulfuric rezultat, cunoscând randamentul de obţinere şi cantitatea teoreticã ( este masa dizolvatã)
η  = mp x100/ mt
unde:
η = 60 %
mp = 600 kg deH2SO4
mt = (600×100) : 80 = 750 Kg
c)se aplicã calculul stoechiometric în reacţia globalã de obţinere acid sulfuric, din care rezultã o regulã de trei simplã cu necunoscuta, masa de FeS2
M FeS2 = A Fe + 2 A S = 56 + 2×32=120
M H2SO4 = 2AH + AS + 4AO = 2×1+32+4×16=98
X …………………………………..750Kg        /mase
4FeS2 + 15 O2 + 8 H2O = 2Fe2O3 + 8 H2SO4
4×120……………………………….8×98        / mase moleculare
X = 4x120x750 / 8×98 = 459,18 Kg de FeS2
d)se calculeazã masa de piritã cu regula de trei simplã, de mai jos:
dacã    100% piritã…………..are………………..40% FeS2 pur
atunci în Y kg piritã………….sunt……………..459,18 kg FeS2 pur
Y = 100 % x 459,18 kg / 40 % =  1147,95 kg = 1148 kg piritã
 3 . Masa de sulfat de amoniu
Se aplicã un calcul stoechiometric, pe baza reacţiei de mai jos şi la care se foloseşte masa practicã de acid sulfuric, obţinutã în procesul tehnologic. Avem nevoie de masele moleculare ale acidului sulfuric şi a sulfatului de amoniu:
M(NH4)2 SO4 = 2(A N + 4AH) + AS + 4AO = 2(14+4×1)+32+4×16= 132
M H2SO4 = 2AH + AS + 4AO = 2×1+32+4×16=98
600kg……………….X
H2SO4 + 2 NH3 = (NH4)2 SO4
98………………….132
X= 600 kg x 132/ 98 = 808 kg de sulfat de amoniu
 4. Compoziţia procentualã a sulfatului de amoniu
“Compoziţia procentualã a unui compus chimic reprezintã numãrul de pãrţi (procente) din fiecare compus, conţinute de 100 pãrţi (procente) compus”.
Marilena Şerban, Felicia Nuţã, Rezolvare de probleme de chimie, clasele VII-XII, mic dicţionar, Editura Aramis, 2004
1 mol de (NH4)2 SO4  conţine:
2 moli de atomi N; 8 moli atomi  H; 1 mol de atomi de S; 4 moli de atomi O
Masele molare atomice A s-au dat în datele cunoscute ale problemei.
132 g(NH4)2 SO4…..28gN………8g H………32 g S……….64 g O
100 %  (NH4)2 SO4…….X %N…….Y % H…….Z % S………T % O
X % N = 100 % x 28g / 132 g = 21,21%
Y % H = 100 % x 8 g / 132 g =  6,06 %
Z % S  = 100% x 32 g /132 g =  24,24 %
T % O = 100 % x64 g / 132 g = 48,49 %

R: 1148 kg piritã; 808 kg sulfat de amoniu; 21,21 % N, 6,06 % H, 24,24 % S,
48,49 % O

6/ 11.63 pag.135
O soluţie de CuSO4 se trateazã cu 1 L soluţie de NaOH 20%. Precipitatul este calcinat, iar pulberea neagrã rezultatã prin calcinare este redusã la carbune. Se cere:

  1. Scrierea ecuaţiei primei reacţii chimice sub formã ionicã;
  2. Scrierea tuturor ecuaţiilor reacţiilor chimice;
  3. Cantitatea de pulbere neagrã rezultatã din a doua reacţie ştiind cã randamentul acesteia este 80%;
  4. Cantitatea de metal rezultat din reacţia C;
  5. Volumul de gaz rezultat în condiţii normale.

DATE DESPRE CUPRU –CONDUCTOR ELECTRIC FOARTE BUN
“Cuprul (numit şi aramă) este un element din tabelul periodic având simbolul Cu şi numărul atomic 29. Cuprul este un metal de culoare roşcată, foarte bun conducător de electricitate şi căldură. Cuprul a fost folosit de oameni din cele mai vechi timpuri; arheologii descoperind obiecte din acest metal datând din 8700 î.Hr. Originea numelui vine de la cuvântul latinesc cyprium (provenit de la insula Cipru). În Asia au fost descoperite urmele unor mine de cupru ce datează din timpul Epocii Caldeene.  Se crede că elementul cupru a fost al treilea descoperit, după aur şi argint. Majoritatea cuprului scos din mină este sub formă de compuşi, cum ar fi sulfaţi sau sulfuri.  Europa (incluzând şi Rusia) a întregit 43% din necesarul de cupru prin reciclare. Reciclarea rămâne un element-cheie al acoperirii cerinței de cupru.”
http://ro.wikipedia.org/wiki/Cupru
http://www.cupru.com/utilizare

Rezolvare
Cunoaştem:

  1. volumul soluţiei de NaOH=1 l;
  2. concentraţia procentualã a soluţiei de NaOH=20%;
  3. reacţia dintre CuSO4 şi NaOH, care duce la Cu(OH)2- precipitat albastru;
  4. reacţia de calcinare a precipitatului Cu(OH)2, prin care se formeazã CuO, de culoare neagrã;
  5. reacţia CuO cu C, o reacţie redox;
  6. randamentul de formare CuO este 80%;
  7. masele atomice la: Na=23; Cu=64; O=16; C=12; H=1;
  8. considerãm cã densitatea soluţiei de NaOH = 1 g/ cm3; 1 cm3 = 1 ml

Nu cunoaştem:

  1. masa de CuO (g) obţinutã cu randament de 80%;
  2. masa de Cu (g) obţinut în reacţia cu C;
  3. volumul de gaz CO2 format în condiţii normale de temperature şi presiune.

Varianta propusã pentru rezolvare
1. Reacţii chimice

Cu2+ + SO42- +2( Na+ + OH ) = Cu (OH)2 (solid) + 2Na ++ SO42-

  1. Toate reacţiile chimice

Cu SO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 + Na2SO4
reacţie de precipitare; Cu(OH)2 este un precipitat albastru
Cu(OH)2 = CuO + H2O
reacţie de descompunere la cald, prin care se formeazã CuO, o pulbere negrã
2CuO + C = 2Cu + CO2
reacţie redox; are loc la temperature ridicatã; este reducerea CuO cu cãrbune

  1. Cantitatea de CuO

Se pleacã de la calcul stoechiometric, pe baza reacţiilor chimice de mai sus, la care se cunoaşte masa dizolvatã de NaOH şi randamentul de formare a CuO. Vom avea o proporţie între NaOH şi CuO.
a. se calculeazã masa dizolvatã din 1 L soluţie cu densitatea de 1 g/ cm3 şi concentraţia procentualã de 20%
d soluţie= ms / Vs
d soluţie= 1g / cm3 , deci ms = Vs = 1L x1000 cm3 = 1000 g
m d de NaOH = m s x cp / 100 = 1000×0,2 = 200 g de NaOH
b. se formeazã proporţia; se rezolvã.
-se calculeazã masele moleculare la NaOH şi CuO
M NaOH = A Na + A O + A H = 23+16+1= 40
M CuO  = A Cu + A H = 64+16=80
-se observã din reacţiile de la pct.1 corespondenţa:
2moli de NaOH………produc 1 mol de Cu(OH)2…..care  produce 1 mol de CuO
1 mol = masa molecularã (M)/grame/
Deci   2×40 g NaOH……………….corespunde la…………80 g de CuO
Atunci  200 g de NaOH……………corespunde la…………..X g de CuO
X = 200 x 80 / 2×40 = 200 g de CuO
Acesta reprezintã masa teoreticã de CuO, care s-ar obţine cu randament de 100 %, adicã nu sunt pierderi.
– se calculeazã masa practicã de CuO, obţinutã cu randament de 80%
η  = mp x100/ mt
unde:
η = 80 %
mt = 200 kg de CuO
mp = 200 g x 80%/ 100% = 160 g de CuO

  1. Cantitatea de Cu

Se rezolvã un calcul stoechiometric pe baza reacţiei dintre CuO şi C; se pune pe reacţie masa practicã de CuO obţinut.
160 g ..………..X
2CuO + C = 2Cu + CO2
2x80g.………..2x64g
X = 160 x2x64 / 2×80 = 128 g de Cu
 

  1. Volumul de gaz CO2 în condiţii normale

Se rezolvã un calcul stoechiometric pe baza reacţiei de mai sus, cunoscând volumul molar, astfel:
160 g… ………………X
2CuO + C = 2Cu + CO2
2x80g…………………22,4 L
X = 160 g x 22,4 L / 2×80 g = 22,4L

R: 160 g; 128 g; 22,4 L

 

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