Zawiłe zadanie z analizy związków

Ogólne forum chemiczne poruszające problemy chemii ogólnej, nieorganicznej i organicznej
patrykk147
Posty: 4
Rejestracja: 8 lis 2011, o 20:32

Zawiłe zadanie z analizy związków

Post autor: patrykk147 »

Witam, mam problem z zadaniem. Jego treść brzmi następująco:
10g Cynku poddano reakcji z 40 cm3 45%owego roztworu hno3 o gęstości 1,283g/cm3. W tych warunkach hno3 reaguje z cynkiem dwoma równoległymi drogami. Ale tylko 2 droga prowadzi do zmiany stopnia utl. Azotu na (-3) . Analiza chemiczna wykazała, że stężenie procentowe cynku w roztworze wyniosło 16,39%. Napisz równania obureakcji. Ile gramów cynku przereagowało zgodnie z drogą 2? Rozwiązując zadanie, przyjmij, że ewentualne zmiany masy roztworu spowodowane parowaniem wody są zaniedbywalnie małe.
Rozumiem, że 2 droga wygląda następująco:
4Zn+10HNO3 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
A droga pierwsza ( tu właśnie nie jestem pewien, czy przebiega w ten sposób)
3Zn + 8HNO3 3Zn(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Na razie chciał bym się skupić na tym, gdyż myślę, że dalej dam radę.

Czy ktoś mógł by mi wytłumaczyć, kiedy jaka reakcja zachodzi?
Z góry dziękuję.
Adax82
Posty: 1519
Rejestracja: 2 lis 2013, o 19:42

Re: Zawiłe zadanie z analizy związków

Post autor: Adax82 »

patrykk147,
Bardzo Ci dziękuję za przedstawienie tego zadania - bo czekałem na coś takiego.
Niedawno temu rozmawiałem na forum z DMchemik i Giardia Lamblia na temat reakcji określonego metalu z HNO3 - w kontekście reakcji współbieżnych.
Moim zdaniem reakcje piszesz poprawnie.
patrykk147 pisze:Czy ktoś mógł by mi wytłumaczyć, kiedy jaka reakcja zachodzi?
Taka reakcja ( czy też takie reakcje ) zachodzą zawsze w określonych warunkach stężenia i temperatury kwasy HNO3, ale w różnych stosunkach molowych co do produktów. Nie są to reakcje zero-jedynkowe typu tylko to albo tylko tamto.
Zatem przedstaw swoje całościowe rozwiązanie zadania - jesteśmy ciekawi
Adax82
Posty: 1519
Rejestracja: 2 lis 2013, o 19:42

Re: Zawiłe zadanie z analizy związków

Post autor: Adax82 »

patrykk147,
.koniec końców nie przedstawiłeś rozwiązania tego zadania.
Zaproponuję zatem od siebie rozwiązanie podobnego:

Próbkę stopu miedzi i cynku o masie 50g poddano reakcji z 2,8 molami stężonego HNO3. Oblicz skład procentowy stopu. Przyjmij zajście następujących reakcji:

Cu + 4HNO3 Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
4Zn + 10HNO3 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

Przyjmijmy, że w reakcji z miedzią wzięło udział n moli HNO3, zatem w reakcji z cynkiem wzięło udział (2,8 - n ) moli HNO3

Zmodyfikujemy teraz oba równania reakcji, żeby odnieść je do 1 mola HNO3:

0,25 Cu + HNO3 0,25 Cu(NO3)2 + 0,5 NO2 + 0,5 H2O
4/10 Zn + HNO3 - 4/10 Zn(NO3)2 + 1/10 NH4NO3 + 3/10 H2O

Dalej:

n*[ 0,25 Cu + HNO3 ] n*[ 0,25 Cu(NO3)2 + 0,5 NO2 + 0,5 H2O ]
( 2,8 – n )* [ 4/10 Zn + HNO3 ] - ( 2,8 –n )* [4/10 Zn(NO3)2 + 1/10 NH4NO3 + 3/10 H2O ]

Chodziło o to, żeby w tak zmodyfikowanych równaniach pokazać, że użyto 2,8 mol HNO3

Zobaczymy też, że w reakcjach wzięło udział 0,25*n moli Cu oraz (2,8-n)*4/10 moli Zn
Umożliwi to napisanie równania dotyczącego masy stopu:

50 = n*0,25*64 + ( 2,8 – n )*4/10 * 65
Wyliczamy n = 2,28

W reakcji z Cu wzięło udział 2,28 mola HNO3 i na podstawie równania reakcji oznacza, że wzięło udział 0,57 mola Cu, tj. 36,5 g Cu,
a w reakcji z Zn wzięło udział 0,52 mola HNO3 i na podstawie równania reakcji oznacza, że wzięło udział 0,208 mola Zn tj. 13,5 g Zn

Stop składał się z 36,5 g Cu oraz 13,5 g Zn ( 36,5 + 13,5= 50 ) zatem jego skład procentowy jest:
36,5/50*100% = 73 % Cu
13,5/50*100% = 27 % Zn

p.s. co do zajścia przedstawionej reakcji Zn z HNO3 potraktowałem ją jako jedną z możliwości. Moglibyśmy rozważać wydzielenie NO2, NO czy N2O. Chodziło bardziej o przedstawienie sposobu rozwiązania zadania, gdzie współbieżnie zachodzą reakcje z różną redukcją azotu.
patrykk147
Posty: 4
Rejestracja: 8 lis 2011, o 20:32

Re: Zawiłe zadanie z analizy związków

Post autor: patrykk147 »

Przepraszam, miałem pilny wyjazd, i nie miałem kiedy odpisać

Równania reakcji:
4Zn+10HNO3 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

3Zn + 8HNO3 3Zn(NO3)2 + 2NO + 4H2O

A więc tak, Wiemy, że cynk stanowił 16,39% roztworu, Więc możemy obliczyć masę roztworu.

10g*100%/mr = 16,39% mr=61,01g.

Teraz obliczamy masę rozcieńczonego wodą kwasu: 40cm3*1,283g/dm3 = 51,32g

Do otrzymanej masy kwasu dodajemy masę żelaza, i otrzymamy masę wszystkich substratów, które użyjemy do reakcji. 51,32g + 10g =61,32g

Widzimy, że różnica pomiędzy masą substratów, a tą, w której 16,39% stanowi cynk, to masa ulotnionego NO. 61,32g - 61,01g = 0,31g

Musimy obliczyć ile gramów cynku przereagowało drogą 2, więc ze stechometrii reakcji obliczamy najpierw, ile kwasu zostało zużyte na wyprodukowanie 0,31g NO.
(504g * 0,31g) / 60g = 2,604g

Obliczamy masę kwasu azotowego, który bierzemy do reakcji, bez wody: 51,32g *45% = 23,094g

Odejmujemy od całego kwasu tą ilość, która przereagowała drogą 1:
23,094-2,604 = 20,49g

Ten kwas musiał przereagować z cynkiem (którego jest nadmiar w obu reakcjach)
A więc zgodnie ze stechiometrią reakcji : (260g*20,49g)/ 630g = 8,46g

Tyle cynku przereagowało zgodnie z drogą numer 2.

Jeśli są jakieś błędy w rozwiązaniu, lub rozumowaniu, to pisz
Adax82
Posty: 1519
Rejestracja: 2 lis 2013, o 19:42

Re: Zawiłe zadanie z analizy związków

Post autor: Adax82 »

patrykk147,
patrykk147 pisze:Do otrzymanej masy kwasu dodajemy masę żelaza
oczywiście miałeś na myśli cynk - jest to oczywisty błąd", który także i mnie się zdarza i nie ma wpływu na dalsze rozumowanie ani wyniki.
Poza tym dobrze.
patrykk147
Posty: 4
Rejestracja: 8 lis 2011, o 20:32

Re: Zawiłe zadanie z analizy związków

Post autor: patrykk147 »

Tak, tak miałem na myśli cynk Mała pomyłka
ODPOWIEDZ
  • Podobne tematy
    Odpowiedzi
    Odsłony
    Ostatni post

Kto jest online

Użytkownicy przeglądający to forum: Obecnie na forum nie ma żadnego zarejestrowanego użytkownika i 4 gości