kemijsko računanje

7/23/2019 kemijsko računanje

http://slidepdf.com/reader/full/kemijsko-racunanje 1/34

1

KEMIJSKO RA KEMIJSKO RAČ Č UNANJEUNANJE

• odnosi masa reaktanata i produkata

• zakon o održavanju masa

• različito zadana količina reaktanata

• MOLNA METODA:

• pristup određivanja količine produkata (reaktanata) kemijskom reakcijom

• stehiometrijski koeficijenti kao moli tvari

• MOLNA METODA-KORACI:

• pisanje točnih formula svih sudionika i uravnoteženje kem. reakcije

• pretvaranje količine nekih ili svih poznatih tvari u molove

• korištenje koeficijenata u uravnoteženoj kem. reakciji da bi se izračunao broj molovatražene tvari

• pretvaranje broja molova u tražene jedinice

• provjera rezultata

• DIMENZIJSKA ANALIZA

uvod



2

)mol(gM

(g)m(mol)n

1-

=

1 mol

6,023×1023

1 kmol

6,023×10231000 ×

koliko teži 1 mol (6,023×1023 molekula, atoma, iona) određene vrste

1. KVANTITATIVNI 1. KVANTITATIVNI

ODNOSI ODNOSI



3

Kemijska reakcija može se prikazati kemijskom jednadžbom.Npr. jednadžba kemijske reakcije:

3 KBr + H3PO4 → K3PO4 + 3 HBr

kvalitativno prikazuje da kalijev bromid reagira s fosfornomkiselinom i da tom reakcijom nastaje kalijev fosfat ibromovodik.

Jednadžba kvantitativno prikazuje da 3 mola čiste tvari KBrreagira s 1 molom čiste tvari H3PO4 i tom reakcijom daje 1mol čiste tvari K3PO4 i 3 mola čiste tvari HBr.

•što reagira? U ovom primjeru-MOLEKULE!

•NE mase!

3 KBr + H3PO4 → K3PO4 + 3 HBr

3 s 1 daju 1 3300 s 100 daju 100 300

3 mola s 1 mol daje 1 mol 3 mola

3×6,023×1023 1×6,023×1023 1×6,023×1023 3×6,023×1023

MOLNA METODA



4

Vježba1.Kolike mase natrijevog klorida i sumporne kiseline trebaju međusobno reagiratida bi se dobilo 18,3 kg klorovodične kiseline ?

2 NaCl(s) + H2SO4 → Na2SO4 + 2 HCl

2. Kolike se mase kalijevog klorida i kisika dobiju zagrijavanjem 24,5 kgkalijevog klorata ?

Kemijska reakcija teče prema jednadžbi :

2 KClO3(s) → 2 KCl(s) + 3 O2(g)

Tvari koje se upotrebljavaju u laboratorijskoj i tvorničkojpraksi često nisu “čiste” (100 %-tne).

Npr. klorovodik se upotrebljava kao vodena otopina (najčešćemasenog udjela čiste tvari HCl, w(HCl) = 34–36 %), dok rudeosim “čiste tvari” sadrže i tzv. jalovinu.

U takvim slučajevima u zadanoj tvari treba najprijeodrediti količinu “čiste tvari” i zatim s tom količinomprovesti potreban račun.

Ukoliko nije zadana “čistoća” tvari, to znači da se radi o čistojtvari.



5

MASENI UDJEL (W )

Maseni udjel (w) neke tvari u smjesi ili otopini jest omjer mase te tvariukupne mase svih tvari u smjesi ili otopini (masa smjese ili otopine).

Izražavamo ga i u postocima, w /% = w · 100 s bazom 100 ili udecimalnom obliku w /1 s bazom 1.

Npr. A = tvar A B = tvar B

)(

)(

)()(

)()(

smjesem

Bm

Am Bm

Bm Bw =

+

=

MASENI UDJEL (W )



6

Vježba1. Kolike mase natrijevog karbonata i kalcijevog hidroksida su potrebne da bi se dobilo 116 kgotopine natrijevog hidroksida masenog udjela NaOH, w(NaOH)=30% ?

Na2CO3 + Ca(OH)2 → 2 NaOH + CaCO3(s)

2. Koliko se kilograma otopine fosforne kiseline , w(H3PO4)=0,50 , dobiva od 256,4 kgfosforita, w(Ca3(PO4)2)=0,75 ? Koliko je otopine sumporne kiseline, w(H2SO4)=0,30 , za topotrebno ?

Ca3(PO4)2 + 3 H2SO4 → 2 H3PO4 + 3 CaSO4(s)

3. Kolika se masa otopine klorovodične kiseline poznatog masenog udjela izraženog upostotcima, w(HCl)=12%, dobiva od 125 g natrijevog klorida ?


4. Preradom 205 kg olovne rude ceruzit dobiveno je 100 kg olova. Koliki je maseni udioolovnog karbonata u ceruzitu ?

PbCO3(s) → PbO(s) + CO2(g) ;

2 PbO(s) + C(s) → 2 Pb(l) + CO2(g) .

Gustoć a otopine ( ρ) neke tvari (ili otopine) je omjer njezine mase ivolumena

3m

kg==

V

m ρ

GUSTOĆ A OTOPINE ( ρ)

H2

O (g)

H2O (l) pri 25 oC

H2O (l) pri 4 oC



7

1.Koliki volumen (dm3) otopine klorovodične kiseline, w(HCl)=0,36 i gustoće (HCl)36% = 1,16g cm-3 , se dobiva od 550 kg soli masenog udjela , w(NaCl)=0,957 ?

2 NaCl(s) + H2SO4 → Na2SO4 + 2 HCl .

Vježba

cmg501,1)HNOotopine( 3 = ρ

2. Otapanjem bakra u koncentriranoj otopini dušične kiseline nastaje bakrov(II) nitrat i dušikovdioksid. Koliki volumen (cm3) otopine dušične kiseline, w(HNO3)=98% , je potreban zaotapanje 200 g bakra ?

Rješenje :

Cu(s) + 4 HNO3 → Cu(NO3)2 + 2 NO2(g) + 2 H2O(l) .

2. GUBITCI PRI KEMIJSKIM 2. GUBITCI PRI KEMIJSKIM REAKCIJAMA I PROCESIMA REAKCIJAMA I PROCESIMA



8

2.1. Iskori 2.1. Iskori š š tenje pri kemijskim reakcijama i procesima tenje pri kemijskim reakcijama i procesima

Iskorištenje (iscrpak) jest omjer stvarno dobivene količine produkta i količine koja jeteorijski mogla nastati reakcijom mjerodavnog reaktanta.Ako iskorištenje nije 100%-tno, da bi se dobila željena količina produkta, treba

povećati količine reaktanata uvažavajući iskorištenje.

I = ( P r / P t ) ×100% I iskorištenje ili iscrpak

Pr količ ina stvarno dobivenog produkta

Pt teorijska količ ina produkta koja je teorijski mogla nastati potpunom reakcijommjerodavnog reaktanta

• teorijski (računom)

• stvarno ako je I = 100 %

stvarno

I = 60 %

stvarno

I = 20 %

I = 100 %


I = ( P r / P t )×100%



9


Primjer 1. Neutralizacijom 66,3 g amonijaka s otopinom dušične kiseline dobije se263,5 g amonijevog nitrata. Izračunajte iskorištenje.

NH3(g) +HNO3 → NH4NO3(s)

Primjer 2. Od 175,5 kg arsenopirita (w(FeAsS)=0,888) dobije se 68,4 kg arsena.Koliko je iskorištenje ?

4 FeAsS(s) → 4 FeS(s) + As4(s)

Primjer 3. Koliko se fluorita (w(CaF2)=95,5%) i otopine sumporne kiseline(w(H2SO4)=98,6%) troši za dobivanje 134 kg otopine fluorovodične kiseline

(w(HF)=54,2%) ako je iskorištenje 90,7% ?

CaF2(s) + H2SO4 → CaSO4(s) + 2 HF(g) .

Primjer 4. Kolika masa kositra (w(Sn)=99,7%) i koji volumen otopine dušične kiseline(w(HNO3)=69,0%) su potrebni za dobivanje 543,5 g kositrovog(IV) oksida ako jeiskorištenje 98,0% ?

Sn(s) + 4 HNO3 → SnO2(s) + 4 NO2(g) + 2 H2O(l) .

Gubitak produkta jest količina produkta koja je izgubljena (nije dobivena) zbognepotpune reakcije mjerodavnog reaktanta ili zbog gubitka tijekom tehnološkogprocesa.


Gp = ( PND / Pt)*100% = [( Pt- Pr)/ Pt] *100%

Vrijedi I + Gp = 100%

Gp gubitak produkta u postocima

PND količina produkta koja nije dobivenaPr količina stvarno dobivenog produktaPt teorijska količina produkta koja je mogla nastati potpunom reakcijom

mjerodavnog reaktanta

Primjer 1. Reakcijom 212,5 kg natrijevog nitrata dobiva se 199,4 kg otopine dušičnekiseline (w(HNO3)=0,452) .

Treba izračunati :

1. gubitak produkta

NaNO3(s) + H2SO4 → HNO3(g) + NaHSO4 .



10

2.2. Suvi 2.2. Suvi š š ak ak reaktanta reaktanta pri kemijskim reakcijama i procesima pri kemijskim reakcijama i procesima• suvišak - reaktanti su često prisutni u suvišku, tj. količini većoj od stehiometrijske

(teorijski nužne) radi postizanja što potpunije reakcije. Zašto??

• odstupanje od stehiometrije (ne nastaje stehiometrijska količina produkata) i tozbog: uspostavljanja kemijske ravnoteže, odvijanja neželjenih sporednih reakcija ilidrugih gubitaka tijekom proizvodnje.

• ZADATAK: Trebate donijeti 5 dm 3 vode

• PROBLEM: Tijekom nošenja se prolije 0,5 dm 3

• RAZMIŠLJANJE: U kantu ć e te uliti onoliko vode koliko trebate ponijeti + onoliko kolikoć e te proliti.

• RJEŠENJE: Uzeti ć e te za nositi 5,5 dm 3 vode.

Sr = ( RSR / Rt)*100%

RSR = Rs - Rt

Sr Suvišak reaktanta u postocima

RSR suvišna količina reaktanta u suvišku

Rs ukupna količina reaktanta u suvišku

Rt teorijska količina reaktanta potrebna zareakciju s mjerodavnim reaktantom

http://phet.colorado.edu/en/simulation/reactants-products-and-leftovers

2.2. Suvi 2.2. Suvi š š ak ak reaktanta reaktanta pri kemijskim reakcijama i procesima pri kemijskim reakcijama i procesima

Primjer 1. Kolika je masa NaCl je potrebna za dobivanje 651 g otopine klorovodične kiselinepoznatog masenog udjela izraženog u postotcima, w(HCl)=12%, ako natrijev klorid trebaupotrijebiti u 20 % suvišku.

2 NaCl(s)* + H2SO4 → Na2SO4 + 2 HCl*u praksi (stvarno) ne reagira sav NaCl u stehiometrijskom odnosu (već manje odstehiometrijskog odnosa), pa ga je potrebno uzeti u suvišku od 20 %.

Primjer 2. Od 150 g NaCl dobiva se 651 g otopine klorovodične kiseline poznatog masenogudjela izraženog u postotcima, w(HCl)=12%. Koliki je suvišak NaCl upotrijebljen u reakciji.

2 NaCl(s)* + H2SO4 → Na2SO4 + 2 HCl

Primjer 3. Koliko se kromovog(III) oksida dobije reakcijom 465 kg kalijevog dikromatas amonijevim kloridom ako je iskorištenje 85,5% ?Koliko je potrebno amonijevog kloridaako ga se želi upotrijebiti u 20,0%-tnom suvišku ?

K2Cr2O7(s) + 2 NH4Cl(s) → Cr2O3(s) + 2 KCl(s) +N2(g) +4 H2O(g)



11

2.3. Suvi 2.3. Suvi š š ak ak reaktanta reaktanta i mjerodavnii mjerodavni reaktant reaktant

• Ako postoji jedan reaktant u suvišku (prema stehiometriji), postoji i onaj drugi koji bitrebao biti u stehiometrijskom odnosu s produktima.

• On se naziva MJERODAVNI REAKTANT.

• Mjerodavni reaktant jest onaj reaktant koji nije u suvišku prema drugimreaktantima obzirom na jednadžbu kemijske reakcije. On određuje stupanj kemijskereakcije.

prije reakcije nakon reakcije

+

mjerodavni reaktantreaktant u suvišku

O + 2H → H2O + suvišak H




12

• Teorijska (stehiometrijska) količ ina reaktanta u suvišku jest količina reaktanta u

suvišku potrebna za reakciju s prisutnim mjerodavnim reaktantom.


+

mjerodavni reaktant

reaktant u suvišku


• teorijska količina "reaktanta u suvišku" je 8 molova. Suvišak reaktanta je 6 molova.

• Reaktanti u suvišku su svi oni reaktanti koji su u količini većoj od potrebne za

reakciju s mjerodavnim reaktantom.• Suvišak reaktanta jest količina reaktanta iznad količine potrebne za reakciju smjerodavnim reaktantom.


Suvišak reaktanta jest količina reaktanta iznad količine potrebne za reakciju smjerodavnim reaktantom.

Sr = ( RSR / Rt)*100% RSR = Rs - Rt

S r Suvišak reaktanta u postocima

RSR suvišna količina reaktanta u suvišku

Rs ukupna količina reaktanta u suvišku

Rt teorijska količina reaktanta potrebna za reakciju s mjerodavnim reaktantom

Primjer 1. Bromovodik je moguće dobiti direktnim spajanjem elemenata.Smjesa reaktanata sastoji se od 11,3 kg vodika i 519,4 kg broma.

Potrebno je odrediti :a) mjerodavni reaktant ;b) suvišak drugog reaktanta ;



13

• U nekim reakcijama ne reagira sva količina mjerodavnog reaktanta. Zbog toga se može izraziti i

njegov gubitakGubitak mjerodavnog reaktanta jest omjer količina mjerodavnog reaktanta koja nije reagirala ione količine koja je trebala i mogla reagirati (sva količina).

GM = ( M NR / M t)*100%GMgubitak mjerodavnog reaktanta M NR ¸količina mjerodavnog reaktanta koja nije reagirala M T količina mjerodavnog reaktanta koja je teorijski trebala reagirati - sva količina mjerodavnog reaktanta

Stupanj potpunosti reakcije jest omjer količine mjerodavnog reaktanta koja je reagirala i količinekoja je teorijski mogla reagirati.

S potpunosti reakcije = ( M r / M t)*100%

M r količina mjerodavnog reaktanta koja je reagirala M t teorijska količina mjerodavnog reaktanta koja teorijski trebala reagirati

2.4. Gubitci mjerodavnog 2.4. Gubitci mjerodavnog reaktanata reaktanata


+

mjerodavni reaktantreaktant u suvišku


Gubitak mjerodavnog reaktanta jest omjer količina mjerodavnog reaktanta koja nije reagirala ione količine koja je trebala i mogla reagirati (sva količina).

GM = ( M NR / M t)*100%

Stupanj potpunosti reakcije jest omjer količine mjerodavnog reaktanta koja je reagirala ikoličine koja je teorijski mogla reagirati

S potpunosti reakcije = ( M r / M t)*100%

• Gubitak mjerodavnog reaktanta: 1/4 = 0.25• Stupanj potpunosti reakcije: 3/4 = 0. 75 Spotpunosti reakcije + GM = 100%



14

Primjer 1. Reakcijom 212,5 kg natrijevog nitrata i 317,7 kg otopine sumporne kiseline(w(H2SO4)=0,835) nastaje 199,4 kg otopine dušične kiseline (w(HNO3)=0,452) .

Treba izračunati :

a) stupanj potpunosti reakcije ;

b) gubitak mjerodavnog reaktanta ;

NaNO3(s) + H2SO4 → HNO3(g) + NaHSO4 .


Primjer 2. Natrijev nitrat i kalijev klorid reakcijom daju kalijev nitrat i natrijev klorid.Koliko kalijevog nitrata nastaje reakcijom 799,0 kg natrijevog nitrata i 701,3 kgkalijevog klorida ako je stupanj potpunosti reakcije 80,0% ?

NaNO3 + KCl → KNO3 + NaCl

2.5. Gubitci 2.5. Gubitci reaktanta reaktanta u suviu suvi š š ku ku

Zbog toga što ne reagira sva količina mjerodavnog reaktanta, ne dolazi ni do potpunereakcije stehiometrijske (teorijske) količine reaktanta u suvišku.

Gubitak reaktanta u suvišku jest količina reaktanta u suvišku koja nije reagirala, a izražavase u postocima od količine reaktanta u suvišku koja je teorijski mogla reagirati smjerodavnim reaktantom

Gs = ( RNR / Rt)*100% = [( Rs - Rr)/ Rt]*100%

Gs gubitak reaktanta u suvišku RNT ¸ količina reaktanta u suvišku koja nije reagirala Rr količina reaktanta u suvišku koja je reagirala Rs ukupna količina reaktanta u suvišku

Rt teorijska količina reaktanta koja je trebala reagirati - pri tome je: Rr’ = Rs - Rr



15


+

mjerodavni reaktant

reaktant u suvišku

2.5. Gubitci 2.5. Gubitci reaktanta reaktanta u suviu suvi š š ku ku

Gubitak reaktanta u suvišku jest količina reaktanta u suvišku koja nije reagirala, a izražava se upostocima od količine reaktanta u suvišku koja je teorijski mogla reagirati s mjerodavnim

reaktantom

Gs = ( RNR / Rt)*100% = [( Rs - Rr)/ Rt]*100%

Gubitak reaktanta u suvišku: ukupno 14 kuglica-6 kuglica koje reagiraju

6 kuglica koje reagiraju+2 koje nisu reagirale

trebalo reagirati prema stehiometriji

2.5. Gubitci 2.5. Gubitci reaktanta reaktanta u suviu suvi š š ku kuPrimjer 1. Reakcijom srebrovog(I) nitrata i kalijevog kromata nastajusrebrov(I) kromat i kalijev nitrat. U reakcijskoj smjesi prisutno je 522 g otopinesrebrovog(I) nitrata, (w(AgNO3)=0,305) i 76,2 g kalijevog kromata.Stupanj potpunosti reakcije je 85,2%.

Treba izračunati :1. gubitak mjerodavnog reaktanta ;2. gubitak «reaktanta u suvišku» ;3. gubitak produkta ;

4. iskorištenje .

2 AgNO3 + K2CrO4 → Ag2CrO4 + 2 KNO3



16

2.6. ZADACI 2.6. ZADACI

1. Masa od 97,2 kg natrijevog kromata u reakciji s 54,5 dm3 otopine dušične kiseline,masenog udjela w(HNO3)=0,627 i gustoće 1,380 g cm-3, daje 62,9 kg natrijevogdikromata. Izračunajte stupanj potpunosti reakcije.

2 Na2CrO4 + 2 HNO3 → Na2Cr2O7 + 2 NaNO3 + H2O(l) .

2. Koliko je fluorita (w(CaF2)=95,2%) i otopine sumporne kiseline (w(H2SO4)=97,6%)potrebno za dobivanje 180 kg otopine fluorovodične kiseline (w(HF)=40,0%)ako je gubitak pri proizvodnji 11,3% ?Sumpornu kiselinu treba uzeti u 4,4%-tnom suvišku.

CaF2(s) + H2SO4 → 2 HF(g) + CaSO4(s) .

3. Reakcijom kalcijevog klorata s kalijevim kloridom nastaje kalijev klorat i kalcijevklorid. Od 91,1 kg kalcijevog klorata i 73,6 kg kalijevog klorida (w(KCl)=0,966) dobijese 103,4 kg kalijevog klorata.Izračunajte :1. stupanj potpunosti reakcije ;2. gubitak mjerodavnog reaktanta ;3. gubitak produkta . Ca(ClO3)2 + 2 KCl → 2 KClO3(s) + CaCl2

Kolika masa kositra (w(Sn)=99,7%) i koji volumen otopine dušične kiseline(w(HNO3)=69,0%; gustoće 1.409 g cm-3) su potrebni za dobivanje 543,5 gkositrovog(IV) oksida ako je iskorištenje 98,0% ?

Sn(s) + 4 HNO3 → SnO2(s) + 4 NO2(g) + 2 H2O(l) .

Koliko se kromovog(III) oksida dobije reakcijom 465 kg kalijevog dikromata samonijevim kloridom ako je iskorištenje 85,5% ?Koliko je potrebno amonijevog klorida ako ga se želi upotrijebiti u 20,0%-tnom suvišku?

K2Cr2O7(s) + 2 NH4Cl(s) → Cr2O3(s) + 2 KCl(s) +N2(g) +4 H2O(g) .

Kolika masa zraka je potrebna za oksidaciju 243,2 kg metanola ? Kolike mase otopineformaldehida (w(CH2O)=35,0%) i vode nastaju ? Stupanj potpunosti reakcije iznosi 89,12 CH3OH +O2(g) → 2 CH2O + 2 H2O(l) .



17

Katalitičkom oksidacijom amonijaka kisikom iz zraka, uz višak kisika, nastaje dušikovdioksid i voda. Kolika masa zraka je potrebna za oksidaciju 433,5 kg amonijaka akokisik želimo upotrijebiti u 55,2% - tnom suvišku ?Kolika masa dušikovog dioksida nastaje ako je gubitak pri proizvodnji 11,2% ?(Maseni udio kisika u zraku : w(O2)=23% ).

4 NH3(g) + 7 O2(g) → 4 NO2(g) + 6 H2O

Katalitičkom redukcijom 132,0 kg ugljikovog(IV) oksida s 18,0 kg vodika dobije se72,0 kg metanola i stanovita količina vode. Izračunajte iskorištenje.

CO2(g) +3 H2(g) → CH3OH + H2O

3. PLINOVI



18

Iz jednadžbe kemijske reakcije, odnosno iz stehiometrijskog odnosa moguć

e je izračunati množine, odnosno mase tvari koje sudjeluju u kemijskojreakciji.

Primjenom Avogadrovog zakona mogu se izračunati ne samo množine (mase),već i volumeni plinovitih reaktanata i produkata.

Avogadrov zakon glasi: Plinovi jednakog volumena pri istoj temperaturi i istom tlaku sadrže isti broj molekula.

Iz Avogadrovog zakona slijedi da je volumni odnos plinova kod kemijskereakcije jednak odnosu množina pri stalnom tlaku i temperaturi.

Volumen jednog mola plina nazivamo molarnim volumenom (V m ) i on iznosi

uz standardne uvjete (temperatura 0° C i tlak 101325 Pa) 22,4 dm3 mol-1.

8.1 Boyle-Mariottov zakon (17 st.)

• Volumen plina pri stalnoj temperaturi obratno se mijenja s tlakom

• Umnožak tlaka i volumena plina kod

konstantne temperature je konstantan

konstanta

konstanta

V p

pV

=

=

• vrijednost konstante ovisi o temperaturi i množini plina

• T=konst.

• n=konst.

p1V1=p2V2=konst



19

8.2 Charles - Gay Lussacov zakon (1787. g.)• porast volumena kad se plin ugrije za 1°C

V0

T1V1=T2V2=konst

00 273.15

V V V t

C = +

o

8.3 Molarni volumen, mol, Avogadrov broj



20

Ako nisu navedeni temperatura i tlak, volumen plina odnosi sena tzv. standardne okolnosti (STP).

Kratica STP označuje standardnu temperaturu i standardnitlak: 273,15 K (0 °C) i 101325 Pa (oznake: T 0; p0). Volumenšto ga plin zauzima pri tim okolnostima označuje se V 0.

Sukladno Avogadrovom zakonu 1 mol bilo kojeg plina pristandardnim okolnostima zauzima volumen od 22,41383 dm3,odnosno 1 kmol zauzima volumen od 22,41383 m3.

Dakle, molarni volumen pri STP:V 0m = 22,4 dm3 mol–1 = 22,4 m3 kmol–1

V 0 m = V 0 /n

• kombinacija plinskih zakona i Avogadrovog zakona

• Avogadrov zakon; V = konstanta × n

• Charles - Gay Lussacov zakon; V = konstanta × T

• Boyle-Mariottov zakon; V = konstanta / P

8.2 Jednadžba stanja idealnog plina

p

T nkonst V

××=

T nkonst pV ××=

•uvjeti za konstantu

•n = 1 mol

•T=273.15 K

•p = 101325 Pa

•V = 22.414 dm3

•konst=R = 8314 Pa dm3 mol-1 K-1



21

Primjer 1. Koliki volumen (dm3) kisika treba za spaljivanje 17 dm3 etana i koliko dm3

ugljikovog dioksida nastaje ?

C2H6(g) + 3,5 O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O(g) .

1 mol 3,5 mola 2 mola 3 mola1 volumen 3,5 volumena 2 volumena 3 volumena

Primjer 2. Koliki se volumen (m3) kisika troši za reakciju s 11,4 kg etanola ? Koliko m3

ugljikovog dioksida i koliko kg vode nastaje tom reakcijom ?

C2H5OH + 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O(l)

Primjer 3. Kolika masa natrijevog klorida (w(NaCl)=0,982) i kolika masa otopine sumpornekiseline (w(H2SO4)=0,795) su potrebne da se dobije 289 dm3 klorovodika ?

2 NaCl(s) + H2SO4 → 2 HCl(g) + Na2SO4(s) .

Primjer 4. Sumporovodik uz višak kisika izgara u sumporov dioksid i vodu. Koliki volumenisumporovodika i kisika su potrebni za dobivanje 45,8 dm3 sumporovog dioksida ako kisik trebauzeti u 15,0% - tnom suvišku ?

2 H2S(g) + 3 O2(g) → 2 SO2(g) + 2 H2O(l) .

Primjer 5. Koliki volumen (m3) klora pri temperaturi 315,15 K i tlaku 102 658 Pa treba zareakciju s 82,4 kg silicijevog dioksida i koliki volumeni (m3) produkata pri temperaturi

332,15 K i tlaku 109 591 Pa nastaju ?

SiO2(s) + 2 C(s) + 2 Cl2(g) → SiCl4(g) + 2 CO(g) .

Primjer 6. Kolika masa kalijevog jodida (w(KI)=0,990) treba za dobivanje 24,8 m3

jodovodika pri 311,15 K i 108,418 kPa ako je iskorištenje 98,7% ? Koliki se volumen otopinefosforne kiseline (w(H3PO4)=0,450 ; (otopine H3PO4)=1,293 g cm−3) troši ?

3 KI(s) +H3PO4 → 3 HI(g) + K3PO4.

Primjer 7. 4 HCl + MnO2(s) → Cl2(g) + MnCl2 + 2 H2O(l) .

Koliki se volumen klora pri 25 oC i 102 925 Pa dobije reakcijom 195 cm3 otopine klorovodičnekiseline (w(HCl)=0,340 ;(otopine HCl)=1,169 g cm−3) s manganovim dioksidom ako je gubitakklora 3,7% ?

Primjer 8. Koliki volumen zraka pri 297,15 K i 98 285 Pa je potreban za oksidaciju 36,5 dm3

otopine etanola (w(C2H5OH)=73,5% ; (otopine C2H5OH) =0,864 g cm−3) ? Zrak treba upotrijebitiu 56,5%-tnom suvišku. Koliki volumen ugljikovog dioksida pri 302,15 K i 100 658 Pa i kolikamasa vode nastaju ?

C2H5OH + 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O(l) .



22

Primjer 9. Reakcijom manganovog(IV) oksida i klorovodične kiseline nastaje klor. Reakcijskasmjesa sadrži 134 g manganovog(IV) oksida i 746 g klorovodične kiseline (w(HCl)=0,370).

Odredite :a)mjerodavni reaktant ;b)suvišak drugog reaktanta ;c)volumen klora koji nastaje pri temperaturi 301,15 K i tlaku 103 591 Pa.

Primjer 10. Kolika masa soli (w(NaCl)=0,982) je potrebna da se dobije 34,2 m3 klorovodika (308,99 298 Pa) ako je iskorištenje 89,0% ?Koliki volumen otopine sumporne kiseline (w(H2SO4)=0,812 ; (otopine H2SO4)=1,740 g cm−3) je potreban za reakciju sa soli ako kiselinu treba uzeti u 5,2% - tnom suvišku ?

Primjer 11. U laboratoriju se vodik dobiva najčešće u Kippovu aparatu reakcijom cinka i razrijeđeklorovodične ili sumporne kiseline.Koliki se volumen vodika (295,15 K ; 100 400 Pa) dobije od 56,6 g cinka (w(Zn)=98,3%)ako je iskorištenje 95,6% ? Koliki je volumen otopine sumporne kiseline (w(H2SO4)=26,0% ;(otopine H2SO4)=1,187 g cm−3) za to potreban ?

Zn(s) + H2SO4 → ZnSO4 + H2(g)


MnO2(s) + 4 HCl → Cl2(g) + MnCl2 + 2 H2O

4. OTOPINE



23

Otopine su homogene smjese dviju ili više čistih tvari. Te tvarisu u otopini pomiješane u stanju molekulske disperzije.

Tvari koje čine otopinu nazivaju se komponentama.Komponenta koja se nalazi u otopini u količini većoj od ostalihkomponenata jest otapalo, a ostale komponente su otopljene

tvari.

Pod otopljenom tvari podrazumijevamo plinovite, tekuće i čvrste

tvari otopljene u otapalu.Otopine, odnosno smjese mogu biti plinovite, tekuće i čvrste.

Najčešće se susrećemo s tekućim i to vodenim otopinama, jer

je voda najviše upotrebljavano otapalo.

Sve tvari nisu topljive u vodi, pa nekad treba upotrijebiti neko

drugo otapalo npr. metanol, etanol, benzen, kloroform…

Kvantitativno iskazivanje sastava otopina

• omjeri

• udjeli

• koncentracije

• molalitet (molalnost)



24

KVANTITATIVNO IZRAŽAVANJE SASTAVA OTOPINA

množinski udio

maseni udio

volumni udio

ukupni volumen

koncentracije

množinska

volumna

masena

volumenotopine

molalnost

udjeli

OMJERI

Maseni omjer komponenata B (otopljena tvar) i A( otapalo), jest kvocijent masa tihkomponenata, m (B) i m (A)

)zeta(;)A(

)B()AB,( −= ζ ζ

m

m

Množinski omjer ili brojevni omjer komponenata A i B jest kvocijent množina ili broja jedinki, n (B) i n (A) , odnosno N (B) i N (A) :

jer je gdje je L Avogadrova konstanta. L = 6,022·1023 mol−1 .

)A(

)B(

)A(

)B()AB,(

N

N

n

nr ==

n L N ⋅=

Volumni omjer komponenata B i A jest kvocijent volumena tih komponenata u otopini,V (B) i V (A) :

)psi(;)A(

)B()A(B, −= ψ ψ

V

V



25

Zbroj udjela svih komponenata otopine (smjese) jednak je 1,odnosno 100%.

Kako su udjeli brojčane (bezdimenzijske) veličine, to se često

upotrebljavaju i brojčane jedinice, kao:

posto, % = 1/100 = 10-2

promil, ‰ = 1/1000 = 10-3

dio na milijun, ppm = 1/106 (ppm - “parts per million”) = 10-6

dio na milijardu, ppb (“parts per billion”) = 10-9

PRIPRAVLJANJE OTOPINA

• Otapanjem tvari u otapalu

• Razrjeđivanjem, odnosno koncentriranjem

• Miješanjem (istovrsnih) otopina različitih sastava

(koncentracija)



26

OTAPANJE TVARI U OTAPALU

Za filmski prikaz otapanja tvari u otapalu, kliknite nanavedeni link:

http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/animations/

chang_7e_esp/crm3s1_2.swf

Primjer 1. Otapanjem 20 cm3 sumporne kiseline u 150 cm3 vode dobije se otopinavolumena 170 cm3. Izračunajte volumni omjer sumporne kiseline prema vodi.

Primjer 2. Otopina sadrži 5 g klorovodične kiseline i 5 g vode. Koliki je brojevni omjermolekula klorovodične kiseline prema vodi ?

Primjer 3. Masa od 16,0 g natrijevog klorida otopi se u 150,0 g vode. Izračunajtemaseni udio natrijevog klorida i maseni udio vode.

Primjer 4. Izračunajte masene udjele kalcijevog klorida i vode u otopini koja jedobivena otapanjem 28,3 g kalcijevog klorida heksahidrata u 39,4 g vode.

Primjer 5. Maseni udio kalijevog bromida u otopini iznosi 23,2%. Izračunajte kolika semasa te otopine može prirediti otapanjem 34,6 g kalijevog bromida u vodi.

UDJELI



27

Primjer 6. Treba pripremiti 3,25 dm3 otopine s masenim udjelom natrijevog hidroksidaod 38,2%. Kolike mase natrijevog hidroksida i vode su potrebne ?Gustoća nastale otopine je ρ=1,410 g cm−3.

Primjer 7. Treba izračunati množinske udjele SrCl2 i H2O u otopini koja je nastalaotapanjem 5,60 kg stroncijevog klorida heksahidrata u 7,56 kg vode.

Primjer 8. Množinski udio natrijevog karbonata u otopini je 3,0·10−2. Kolika je masanatrijevog karbonata otopljena u 500 g vode ?

Primjer 9. Maseni udio kisika u zraku je 23%. Gustoća zraka pri STP je 1,293 g dm−3.Koliki je volumni udio kisika u zraku ?

KONCENTRACIJEPrimjer 1. Otopina je dobivena otapanjem 40,5 g natrijevog karbonata dekahidrata u109,5 g vode. Gustoća otopine iznosi 1,103 g cm−3. Treba odrediti množinskukoncentraciju natrijevog karbonata u otopini.

Primjer 2. Otopina je dobivena miješanjem 500 cm3 vode, 360 cm3 etanola i 160 cm3

metanola.Treba odrediti volumne koncentracije komponenata.

Primjer 3. Koliki je molalitet H2SO4 u otopini sumporne kiseline ako je maseni udio

w(H2SO4) = 0,40 ?Primjer 4. Otopina ima masu od 68,4 g i sadrži 16,1 g barijevog klorida dihidrata.Treba izračunati molalitet barijevog klorida u otopini.

Primjer 5. Otopina kalijevog hidroksida ima množinsku koncentracijuc(KOH)=2,38 mol dm−3. Gustoća otopine ρ=1,111 g cm−3.

Treba izračunati :a)maseni udio kalijevog hidroksida;b)množinski udio kalijevog hidroksida;c)molalitet kalijevog hidroksida.



28

KONCENTRACIJEPrimjer 6.

Poznata je masena koncentracija otopine natrijevog karbonata,γ(Na2CO3)=98 g dm−3 i gustoća otopine ρ=1,092 g cm−3.Treba odrediti :a) maseni udio natrijevog karbonata;b) množinsku koncentraciju natrijevog karbonata;c) molalitet natrijevog karbonata.

Primjer 7. Maseni udio natrijevog hidroksida u otopini je 10400 ppm. Koliki jemolalitet natrijevog hidroksida ?

4.1 Razrjeđ ivanje i

koncentriranje otopina



29

Razrjeđ ivanje i koncentriranje otopina

• Razrjeđivanjem otopine smanjuje se koncentracijaotopljene tvari, a koncentriranjem otopine povećava sekoncentracija otopljene tvari.

• U oba slučaja dolazi do promjene volumena i maseotopine, te volumena i mase otopala.

• Masa, odnosno množina otopljene tvari ostajenepromijenjena.

Masene koncentracije otopljene tvari prije (1) i nakonrazrijeđivanja ili koncentriranja (2) određene su izrazima:

m1 = m 2

γ1 · V 1 = γ 2 · V 2

1

11

V

m=γ

2

22

V

m=γ



30

Za množinske koncentracije otopljene tvari prije (1) i nakonrazrijeđivanja ili koncentriranja (2) vrijedi:

n1 = n 2

c1 · V 1 = c 2 · V 2

1

11

V

nc =

2

22

V

nc =

Za masene udjele vrijedi:

m1 = m 2

m1 (otopine) · w1 = m 2 (otopine) · w 2

)(1

11

otopinem

mw =

)(2

22

otopinem

mw =



31

Razrjeđ ivanje otopina

Miješanje (istovrsnih) otopina

Miješanjem istovrsnih otopina različitih koncentracijadobiva se otopina u kojoj je množina, tj. masa otopljenetvari jednaka zbroju množina (masa) otopljene tvari u

pojedinim otopinama.

n1 + n 2 = n 3 m1 + m 2 = m 3



32

Miješanje (istovrsnih) otopina različ itih koncentracija

c1×V1 + c2×V2 = c3×V3

Primjer 1. Ishodna otopina dušične kiseline ima masenu koncentraciju(HNO3)=354 g dm−3. Na koliki volumen treba razrijediti 250 cm3 te otopine da bipripravili otopinu masene koncentracije (HNO3)=150 g dm−3 ?

RAZRJEĐIVANJE OTOPINA

Primjer 2. Na raspolaganju je otopina množinske koncentracije c1=0,3 mol dm−3.Koliki volumen te otopine je potreban za pripravu 750 cm3 otopine množinskekoncentracije c2=0,03 mol dm−3 ?

Primjer 3. Koliki volumen otopine klorovodične kiseline masenog udjela w(HCl)=37%

i gustoće (otopine)=1,19 g cm−3 treba odmjeriti za pripravu 250 cm3 otopinekoncentracije (HCl)=132 g dm−3 ?

Primjer 4. Ako se 3,65 m3 otopine fosforne kiseline (w(H3PO4)=85% ; (otopine) = 1,71g cm−3) razrijedi s 830 kg vode, koliki je maseni udio H3PO4 u nastaloj otopini ?

Primjer 5. Kolika masa otopine, masenog udjela otopljene tvari w=0,324 nastajeuklanjanjem otapala iz 58,0 kg otopine, w=0,243 ? Koliku masu otapala treba ukloniti ?

Primjer 6. Masa od 1250 g otopine neke lužine, uklanjanjem otapala, svedena je na masod 991 g. Maseni udio otopljene tvari u tako dobivenoj lužini jest 0,540.Koliki je maseni udio otopljene tvari u ishodnoj otopini ?



33

Primjer 7. Ishodna otopina metanola masenog je udjela w(CH3OH)=99,5% i gustoće(otopine)=0,79 g cm−3. Koliki volumen te otopine treba odmjeriti za pripravu 2000 cm3

otopine koncentracije (CH3OH)=180 g dm−3 ?

Primjer 8. Koliki volumen otopine perklorne kiseline masenog udjela w(HClO4)=0,60 igustoće (otopine)=1,53 g cm−3 je potreban da bi se pripravilo 320 g otopine masenogudjela w(HClO4)=0,20 ?

Primjer 9. Uparavanjem 4,3 dm3 vodene otopine neke soli uklonjeno je 1,2 dm3 vode.Na taj način dobivena je otopina koncentracije c2=0,57 mol dm−3. Izračunajtekoncentraciju ishodne otopine, c1 .

MIJEŠANJE ISTOVRSNIH OTOPINAPrimjer 1. Na raspolaganju su otopine etanola množinske koncentracijec1(C2H5OH)=0,375 mol dm−3 i c2(C2H5OH)=1,0 mol dm−3. U kojem omjeru volumena(V 2 / V 1) treba pomiješati te dvije otopine da se dobije otopina množinske koncentracijec3(C2H5OH)=0,75 mol dm−3 ?

Primjer 2. Treba pripraviti 2000 cm3 otopine sumporne kiseline, masene koncentracije(H2SO4)=195,8 g dm−3 , iz dviju otopina s masenim koncentracijama(H2SO4)=371,0 g dm−3 i (H2SO4)=83,0 g dm−3.

Koliki volumeni tih otopina su potrebni za pripravu ?Primjer 3. Izračunajte maseni udio HNO3 u otopini dušične kiseline koja je nastalamiješanjem 12,2 dm3 otopine (w(HNO3)=0,120 ; (otopine)=1,066 g cm−3), 25,5 dm3

otopine (w(HNO3)=0,300;(otopine)=1,180g cm−3) i 22,3 dm3 otopine (w(HNO3)=0,780 ;(otopine)=1,445 g cm−3).

Primjer 4. Koliki volumen (dm3) otopine dušične kiseline, w(HNO3)=0,300 i(otopine)=1,180 g cm−3, treba pomiješati s 27,0 dm3 otopine dušične kiseline,w(HNO3)=0,800 i (otopine)=1,452 g cm−3, da se dobije otopina masenog udjelaw(HNO3)=0,475 ? Kolika masa te otopine nastaje ?



Literatura

• Obvezna literatura

B. Perić, HDKI/Kemija u industriji, Zagreb, 2006.

• Preporučena literatura

M. Skirica: Stehiometrija, Školska knjiga, Zagreb, 1990.

I. Lovreček: Kemijsko računanje, Liber, Zagreb, 1978.

kemijsko računanje

Documents