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

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