Látkové bilance při chemických reakcích

O kurzu

V dnešním kurzu probereme látkové bilance při chemických dějích, což je látka, která nás potká v třetím zápočtovém testu.
 

1) Při přípravě selenu z oxidu seleničitého se jako redukční činidlo používá amoniak.
Reakční schéma: \(3SeO_2+4NH_3 \to 3Se+2N_2+6H_2O\)

a) Vypočítejte množství výchozích látek pro přípravu 38 gramů selenu, jestliže se oxid seleničitý používá ve 25% přebytku. 
b) Vypočtěte objem vzniklého dusíku při reakci (uvažujte atmosférický tlak a teplotu 20 °C). 
\(M(SeO_2)=110,96\:g/mol\), \(M(Se)=78,94\:g/mol\), \(M(NH_3)=17,03\:g/mol\)

 

2) Sledem dvou po sobě jdoucích reakcí lze ze spotřeby dusíku vypočítat teoretický výtěžek selenu. Vypočtěte výtěžek selenu a určete také navážku oxidu seleničitého, jestliže jsme vycházeli z pěti molů dusíku.
Reakční schéma: \(N_2+3H_2 \to 2NH_3 \\ 3SeO_2+4NH_3 \to 3Se+2N_2+6H_2O\)

\(M(SeO_2)=111\:g/mol\), \(M(Se)=78,9\:g/mol\), \(M(NH_3)=17,0\:g/mol\), \(M(N_2)=28\:g/mol\)

 

3) Kyselina fosforečná se vyrábí sledem tří reakcí:
Reakční schéma: \(2Ca_3(PO_4)_2+6SiO_2+10C \to P_4+6CaSiO_3+10CO \\ P_4+5O_2 \to P_4O_{10} \\ P_4O_{10}+6H_2O \to 4H_3PO_4\)

a) Vypočtěte teoretický výtěžek kyseliny, pokud vyjdeme z 900 gramů fosforečnanu vápenatého.
b) Vypočtěte spotřebu oxidu křemičitého.
\(M(Ca_3(PO_4)_2)=310,2\:g/mol\), \(M(SiO_2)=60,1\:g/mol\), \(M(H_3PO_4)=98,0\:g/mol\)

 

4) Zinkové hobliny o celkové hmotnosti 28,4 gramů obsahující 7 % nereagujících nečistot jsme nechali reagovat ve 375 gramech 10% roztoku síranu měďnatého. Vypočítejte hmotnost vyloučené mědi a určete, který z reaktantů zůstane v roztoku v přebytku.
Reakční schéma: \(Zn+CuSO_4 \to Cu+ ZnSO_4\)

\(M(Cu)=63,5\:g/mol\), \(M(Zn)=65,4\:g/mol\), \(M(CuSO_4)=160\:g/mol\), \(M(ZnSO_4)=162\:g/mol\)

 

5) Tepelným rozkladem 112 gramů směsi uhličitanu vápenatého a oxidu vápenatého vzniklo \(4,25 \:dm^3\) kyslíku (měřeno při atmosférickém tlaku a teplotě 0 °C).
Reakční schéma: \(CaCO_3 \to CaO+ O_2\)

a) Vypočtěte hmotnostní zlomek uhličitanu ve směi.
b) Vypočtěte hmotnost pevného podílu směsi po rozkladu.
\(M(CaCO_3)=100\:g/mol\), \(M(O_2)=32\:g/mol\)

 

6) Jaký objem vzduchu je zapotřebí k oxidace 107 gramů \(PbO\) na \(PbPb_2O_4?\) Uvažujte atmosférický tlak a teplotu  0 °C a objemový zlomek kyslíku ve vzduchu \(\phi =0,21\).
Reakční schéma: \(6PbO + O_2 \to 2PbPb_2O_4\)
\(M(PbO)=223,2\:g/mol\)

 

7) Jaká je teoretická spotřeba 50% kyseliny fosforečné (\(\rho=1,335\:g/ml\)) a \(NaBH_4\) o čistotě 87 % při přípravě 750 gramů diboranu? Vypočtěte objem kyseliny a hmotnost \(NaBH_4\). Nečistoty nereagují. 
Reakční schéma: \(2H_3PO_4+2NaBH_4 \to B_2H_6 + 2H_2+2NaH_2PO_4\)
\(M(H_3PO_4)=98\:g/mol\), \(M(NaBH_4)=37,8\:g/mol\), \(M(B_2H_6)=27,7\:g/mol\)

 

8) Výroba manganu spočívá v reakci \(MnMn_2O_4\) s hliníkem. Vypočtěte množství reaktantů, pokud je potřeba vyrobit 1,5 kg manganu. Hliník se dává ve 20% přebytku.
Reakční schéma: \(3MnMn_2O_4+8Al \to9 Mn+4Al_2O_3\)
\(M(MnMn_2O_4)=229\:g/mol\), \(M(Al)=27\:g/mol\), \(M(Mn)=54,9\:g/mol\)

 

9) Fluorovodík se připravuje reakcí kyseliny sírové s fluoridem vápenatým. Vypočtěte objem 96% kyseliny sírové \((\rho=1,84\:g/ml)\) a hmotnost fluoridu vápenatého, který obsahuje 14 % nereagujících nečistot, pro přípravu 55 g fluorovodíku.
Reakční schéma: \(CaF_2+H_2SO_4 \to CaSO_4+ 2HF\)
\(M(H_2SO_4)=98\:g/mol\), \(M(HF)=20\:g/mol\), \(M(CaF_2)=78\:g/mol\)

 

10) Tepelným rozkladem jedlé sody se připravuje soda podle rovnice: \(2NaHCO_3 \to Na_2CO_3+H_2O+CO_2\)

a) Vypočtěte čistotu výchozí jedlé sody, jestliže se z 500 gramů uvolnilo \(55 \: dm^3\) oxidu uhličitého (měřeno při atmosférickém tlaku a teplotě 0 °C)
b) Jaké množství vody touto reakcní vzniklo?
\(M(NaHCO_3)=84\:g/mol\), \(M(H_2O)=18 \:g/mol\)

 

11) Při přípravě fosfanu reaguje fosfid vápenatý s vodou podle rovnice \(Ca_3P_2+6H_2O \to 2PH_3+3Ca(OH)_2\).
a) Kolik fosfidu vápenatého je nutné použít na přípravu \(35\: dm^3\) fosfanu, jestliže je fosfid znečištěn ze 14 % nereagujícími příměsemi?
b) Kolik 36% HCl je nutné na neutralizaci vzniklého hydroxidu vápenatého?
\(M(Ca_3P_2)=182,2\:g/mol\), \(M(PH_3)=34\:g/mol\), \(M(HCl)=36,46\:g/mol\)

 

12) Roztok síranu hlinitého o hmotnosti 78 gramů se nechal reagovat s roztokem hydroxidu sodného a došlo ke vzniku sraženiny hydroxidu hlinitého, která se přefiltrovala a žíhala. Po žíhání bylo získáno 5,6 gramů oxidu hlinitého. 
Reakční schéma: \(Al_2(SO_4)_3+6NaOH \to 2Al(OH)_3+3Na_2SO_4 \\ 2Al(OH)_3 \to Al_2O_3+3H_2O\)

a) Vypočítejte hmotnostní zlomek síranu hlinitého v původním roztoku.
\(M(Al_2O_3)=101,96 \:g/mol\), \(M(Al_2(SO_4)_3)=342,2\:g/mol\)

 

13) Roztok 15% kyseliny chlorovodíkové o hmotnostni 1,75 kilogramu byl neutralizován 275 gramy hydroxidu vápenatého
o čistotě 83 %. Vypočtěte hmotnost vzniklého chloridu vápenatého a látkové množství nezreagované výchozí látky v přebytku.
Reakční schéma: \(2HCl+Ca(OH)_2 \to CaCl_2+2H_2O\)
\(M(HCl)=36,46\:g/mol\), \(M(CaCl_2)=111\:g/mol\), \(M(Ca(OH)_2)=74\:g/mol\)

 

14) Vypočtěte objem oxidu uhličitého, který vznikne reakcí 250 gramů uhličitanu sodného (obsahuje 25 % nereagujících nečistot) s 350 gramy 36% kyseliny chlorovodíkové. Uvažujte atmosférický tlak a teplotu 0 °C.
Reakční schéma: \(Na_2CO_3+2HCl \to 2NaCl+CO_2+H_2O\)
\(M(Na_2CO_3)=106\:g/mol\), \(M(HCl)=36,46 \:g/mol\)

 

15) Hliník reaguje s kyselinou chlorovodíkovou za vzniku chloridu hlinitého a vodíku. Vypočtěte objem vodíku (atmosférický tlak, 0 °C), který vznikne reakcí 21 g hliníku s 1350 mililitry kyseliny chlorovodíkové o koncentraci \(c=1,75 \:mol/l\).
Reakční schéma: \(2Al+6HCl \to 2AlCl_3+3H_2\)
\(M(Al)=26,98\:g/mol\), \(M(HCl)=36,46\:g/mol\), \(M(AlCl_3)=133,3\:g/mol\), \(M(H_2)=2\:g/mol\)