ODPOWIEDZI DO ZADA? Z CHEMII
ODPOWIEDZI DO ZADA? Z CHEMII
ODPOWIEDZI DO ZADA? Z CHEMII
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
<strong>ODPOWIEDZI</strong> <strong>DO</strong><br />
<strong>ZADA</strong>Ń Z <strong>CHEMII</strong><br />
Omówione odpowiedzi do zadao z serwisu Chemia SOS – pomoc z chemii
SPIS TREŚĆI<br />
1. PODSTAWOWE POJĘCIA CHEMICZNE .......................................................................................................... 1<br />
1.1. MASA ATOMOWA I CZĄSTECZKOWA, MASA ATOMU I CZĄSTECZKI ........................................................................... 1<br />
1.2. MOL, MASA MOLOWA, LICZNOŚĆ MATERII, LICZBA AVOGADRO ............................................................................... 3<br />
1.3. MOL, OBJĘTOŚĆ MOLOWA GAZU ............................................................................................................................... 7<br />
1.4. PRAWA GAZOWE .................................................................................................................................................... 11<br />
1.5. PODSTAWOWE PRAWA CHEMICZNE ........................................................................................................................ 15<br />
2. BU<strong>DO</strong>WA ATOMU, UKŁAD OKRESOWY PIERWIASTKÓW .................................................................... 16<br />
2.1. KONFIGURACJA ELEKTRONOWA PIERWIASTKÓW .................................................................................................... 16<br />
Jest to próbka omówionych zadań z serwisu Chemia SOS – pomoc z chemii .<br />
Wszystkie zadania oraz omówione do nich odpowiedzi (ponad 1100) możesz<br />
otrzymać w cenie 15zł. Kliknij w poniższy link, lub skopiuj go do przeglądarki:<br />
https://ssl.dotpay.eu/?pid=1H5ZLFNPSEGUA4ZY3X915EUGE892EUWC<br />
(cena za zadania i omówione do nich odpowiedzi 15 zł).<br />
Po zaksięgowaniu wpłaty na moim koncie otrzymasz odpowiedzi do zadań w<br />
formacie pdf.
CHEMIA NIEORGANICZNA<br />
1. Podstawowe pojęcia chemiczne<br />
1.1. Masa atomowa i cząsteczkowa, masa atomu i cząsteczki<br />
Podstawowe pojęcia chemiczne<br />
1.1-1.<br />
Mol jest taką ilością atomów, jonów, cząsteczek jaka znajduje się w 12 g izotopu węgla 12 C. W tej ilości izotopu węgla<br />
znajduje się 6,023 . 10 23 atomów węgla, wiec w jednym molu ołowiu znajduje się 6,023 . 10 23 atomów ołowiu. Ta ilość atomów<br />
waży 207,2 g (odczytane z układu okresowego pierwiastków). Co można zapisać:<br />
6,023 . 10 23 atomów waży 207,2 g, czyli<br />
23<br />
1 atom ołowiu waży x g, co można zapisać: 6,023×10 207,2g<br />
-23<br />
= czyli x= 34, 4×10 g<br />
1 x<br />
1.1-2.<br />
Mol jest taką ilością atomów, jonów, cząsteczek jaka znajduje się w 12 g izotopu węgla 12 C. W tej ilości izotopu węgla<br />
znajduje się 6,023 . 10 23 atomów węgla, czyli 1 atom węgla ma masę 12g<br />
23<br />
mC 1,99 10 g . Masę 1/12 jednego atomu<br />
23<br />
6,023 10<br />
węgla 12 C, czyli 1,66 . 10 -24 g przyjęto za 1u. Możemy więc zapisać:<br />
1,66 . 10 -24 g to 1 u, więc<br />
5,32 . 10 -23 g to x u, czyli<br />
24 23<br />
1,66 10 g 1u 5,32 10 g<br />
czyli x<br />
32,05u<br />
23 24<br />
5,32 10 g x<br />
1,66 10<br />
g<br />
Z układu okresowego pierwiastków możemy odczytać, że nieznanym pierwiastkiem jest siarka.<br />
1.1-3.<br />
Masa cząsteczkowa jest sumą mas atomowych. Masy atomowe pierwiastków odczytujemy z układu okresowego<br />
pierwiastków:<br />
1) CO – cząsteczka składa się z jednego atomu węgla i jednego atomu tlenu: MC=12u, MO=16u, czyli MCO=12u+16u=28u<br />
2) CO2 – cząsteczka ta składa się z 1 atomu węgla i 2 atomów tlenu: MC=12u, MO=16u, czyli MCO2 =12u+2 . 16u=44u<br />
3) Al2O3 – cząsteczka składa się z 2 atomów glinu i 2 atomów tlenu: MAl=27u, MO=16u, czyli MAl 2 O 3 =2 . 27u+3*16u=102u<br />
4) NaOH – cząsteczka składa się z jednego atomu sodu, jednego atomu tlenu i jednego atomu wodoru: MNa=23u, MO=16u,<br />
MH=1u, czyli MNaOH=23u+16u+1u=40u<br />
5) Al(OH)3 cząsteczka składa się z 1 atomu glinu, 3 atomów tlenu i 3 atomów wodoru: MAl=27u, MO=16u, MH=1u, czyli<br />
MAl(OH) 3 =37u+3 . 16u+3 . 1u=78u<br />
6) H2SO4 – cząsteczka kwasu siarkowego(VI) składa się z 2 atomów wodoru, 1 atomu siarki i 4 atomów tlenu: MH=1u, MS=32u,<br />
MO=16u, czyli MH 2 SO 4 =2 . 1u+32u+4 . 16u=98u<br />
1.1-4.<br />
Masa cząsteczkowa jest sumą mas atomów wchodzących w skład cząsteczki. Masy atomowe pierwiastków<br />
odczytujemy z układu okresowego pierwiastków: MAl=27u, MO=16u, więc MAl2O3 =2 . 27u+3.16u=102u, lub masa cząsteczkowa<br />
wyrażona w gramach: MAl 2 O 3 =102g. Tę masę ma mol cząsteczek, czyli 6,023 . 10 23 cząsteczek. 1 cząsteczka ma masę:<br />
102g<br />
m 16,9 10 g<br />
6,023 1<br />
23<br />
23<br />
0 .<br />
1.1-5.<br />
Masa jednej cząsteczki (bezwzględna masa cząsteczkowa) mcz=Mcz/N0 (N0 jest liczbą Avogadro N0=6,023 . 10 23 ).<br />
Bezwzględną masę cząsteczki mcz można również obliczyć sumując bezwzględne masy atomów wchodzących w skład<br />
cząsteczki. Bezwzględna masa atomu m=M/N0. Masy atomowe odczytujemy z układu okresowego pierwiastków: Mc=12g/mol,<br />
MH=1g/mol, czyli 12g/ mol 23 1g/ mol<br />
24<br />
m c 1,99 10 g, natomiast m<br />
23 H<br />
1,66 10 g . Masa 9 atomów węgla<br />
23<br />
6,023 10 1/ mol 6,023<br />
10 1/ mol<br />
m9C=9 . 1,99 . 10 -23 g=17,91 . 10 -23 g. Masa 13 atomów wodoru m13H=13 . 1,66 . 10 -24 g=2,16 . 10 -23 g.<br />
Bezwzględna masa cząsteczki mcz=(17,91+2,16+2,33) . 10 -23 =22,4 . 10 -23 g. Masa cząsteczkowa M=mczN0=22,4 . 10 -<br />
23 . . 23<br />
g 6,023 10 1/mol=134,9g/mol lub 134,9u.<br />
- 1 -
- 2 -<br />
Podstawowe pojęcia chemiczne<br />
1.1-6.<br />
Masa cząsteczkowa jest sumą mas atomowych pomnożonych przez współczynniki stechiometryczne. Dla związku<br />
opisanego ogólnym wzorem AaBbCc masa cząsteczkowa związku MA a B b C c =aMA+bMb+cMc, gdzie MA, MB, MC – masy atomowe<br />
odczytane z układu okresowego pierwiastków.<br />
a) M=2MP+xMO MP=31u, MO=16u. Podstawiając dane do wzoru na M otrzymamy: 110u=2 . 31u+x . 16u, stąd 110u 62u<br />
x<br />
16u Wzór związku P2O3.<br />
b) M=30u=2 . 12u+x . 1u, stąd x=6. Wzór związku C2H6.<br />
c) M=178u=4 . 1u+x . 31u+7 . 16u, stąd x=2. Wzór związku H4P2O7.<br />
1.1-7.<br />
Masa cząsteczkowa jest sumą mas atomowych pomnożonych przez współczynniki stechiometryczne. Dla związku<br />
opisanego ogólnym wzorem AaBbCC masa cząsteczkowa związku MA a B b C c =aMA+bMb+cMc, gdzie MA, MB, MC – masy atomowe<br />
odczytane z układu okresowego pierwiastków.<br />
a) EO2 M=44u=ME+2 . 16u, stąd ME=12u. W układzie okresowym pierwiastków odnajdujemy, że pierwiastek o masie atomowej<br />
12u to węgiel, a opisany związek to CO2.<br />
b) E2S3 M=208u=2 . ME+3 . 32u, stąd ME=56u, co odpowiada masie atomowej żelaza, Fe2S3.<br />
c) H2EO4 M=98u=2 . 1u+ME+4 . 16u, stąd ME=32u, co odpowiada masie atomowej siarki, H2SO4.<br />
1.1-8.<br />
Cząsteczkę boru można zapisać w postaci Bx. Masa cząsteczkowa tej cząsteczki M=xMB, czyli 132u=xMB, 132u=x . 11u.<br />
Stąd x=12. Cząsteczka boru składa się zatem z 12 atomów boru B12.<br />
1.1-9.<br />
Masa cząsteczkowa jest sumą mas atomowych pomnożonych przez współczynniki stechiometryczne. Dla związku<br />
opisanego ogólnym wzorem AaBbCC masa cząsteczkowa związku MA a B b C c =aMA+bMb+cMc, gdzie MA, MB, MC – masy atomowe<br />
odczytane z układu okresowego pierwiastków.<br />
ME 2 O=2ME+16u<br />
a) MEO 2 =ME+2 . 16u. Z waunków zadania wynika, że ME 2 O < MEO 2 , czyli 2ME+16u < ME+2 . 16u. Rozwiązując nierówność<br />
otrzymamy: ME MEO 2 , czyli 2ME+16u > ME+2 . 16u. Rozwiązując nierówność<br />
otrzymamy: ME >16u<br />
1.1-10.<br />
Masa cząsteczkowa jest sumą mas atomowych pomnożonych przez współczynniki stechiometryczne. Dla związku<br />
opisanego ogólnym wzorem AaBbCC masa cząsteczkowa związku MA a B b C c =aMA+bMb+cMc, gdzie MA, MB, MC – masy atomowe<br />
odczytane z układu okresowego pierwiastków.<br />
Jeżeli pierwiastek jest jednowartościowy, to tworzy siarczek typu E2S, a tlenek typu E2O. ME 2 S=2 . ME+32u, natomiast<br />
ME 2 O=2 . ME+16u. Z warunków zadania wynika, że: ME 2 S = 1,26 . ME 2 O czyli: 2 . ME+32u = 1,26(2 . ME+16u). Rozwiązując równanie<br />
względem ME otrzymamy:<br />
0,52ME=11,84u, czyli ME=22,7u. Z układu okresowego pierwiastków znajdujemy, że opisywanym pierwiastkiem jest sód, który<br />
tworzy siarczek: Na2S i tlenek Na2O.<br />
1.1-11.<br />
Mol jest ilością, tak jak tuzin (12 szt.), mendel (15 szt.) czy kopa (60 szt.). 1 mol = 6,023 . 10 23 cząstek. Ta ilość cząsteczek<br />
ma pewną masę, którą nazywamy masą molową.<br />
Masę molową związku liczymy sumując masy atomowe pierwiastków pomnożone przez współczynniki stechiometryczne. Masy<br />
atomowe atomów odczytuje się z układu okresowego pierwiastków. W przypadku CO2<br />
MCO 2 =MC+2MO=12g/mol+2 . 16g/mol=44g/mol. Stosując prostą zależność (proporcje) obliczamy masę 2 . 10 23 cząsteczek CO2:<br />
6,023 . 10 23 cząsteczek CO2 ma masę 44g, to<br />
2 . 10 23 23<br />
cząsteczek CO2 ma masę x, czyli: 6,023 10 44g<br />
czyli x= 14, 61g<br />
23<br />
2 20<br />
x<br />
1.1-12.<br />
Mol jest ilością, tak jak tuzin (12 szt.), mendel (15 szt.) czy kopa (60 szt.). 1 mol = 6,023 . 10 23 cząstek. Ta ilość cząsteczek<br />
ma pewną masę, którą nazywamy masą molową. W przypadku rtęci, 1 mol rtęci (6,023 . 10 23 atomów) ma masę 201g. W 5 cm 3<br />
rtęci znajduje się (d=m/V) m=dV=5 cm 3. 13,5 g/cm 3 =67,5 g rtęci. Ilość atomów rtęci w tej masie obliczymy z proporcji:<br />
6,023 . 10 23 atomów rtęci ma masę 201, to<br />
3 .
x atomów rtęci ma masę 67,5 g, czyli:<br />
23<br />
6,023 10 201g 23<br />
czyli x= 2,02× 10 atomów<br />
x 67, 5g<br />
Podstawowe pojęcia chemiczne<br />
1.1-13.<br />
Jeżeli masa atomowa tlenu wynosi 15,9994u, to oznacza, że 1 mol (N0=6,023 . 10 23 ) atomów tlenu waży 15,9994 g. Jeden<br />
atom waży więc mO=MO/N0=15,9994g/6,023 . 10 23 =2,6564 . 10 -24 g=2,6564 . 10 -27 kg.<br />
1.1-14.<br />
Masę molową kwasu siarkowego(VI) oblicza się sumując masy atomowe pierwiastków (wyrażone w gramach)<br />
wchodzących w skład cząsteczki kwasu (masy atomowe pierwiastków odczytuje się z układu okresowego). Cząsteczka kwasu<br />
H2SO4 składa się z 2 atomów wodoru, atomu siarki i czterech atomów tlenu: M=2 . 1g+32g+4 . 16g=98g. Jeżeli 1 mol kwasu<br />
siarkowego(VI) ma masę 98g, to 3 mole tego kwasu ma masę 3 . 98g=294g.<br />
1.2. Mol, masa molowa, liczność materii, liczba Avogadro<br />
1.2-1.<br />
Ze wzoru siarczku glinu Al2S3 wynika, że:<br />
w 1 molu Al2S3 znajdują się 2 mole glinu i 3 mole siarki, to<br />
w 0,6 mol Al2O3 znajdują się x moli glinu i y moli siarki, czyli:<br />
1mol 2mol 1mol 3mol<br />
= oraz<br />
, stąd x=1,3 mol oraz y=1,8 mol.<br />
0,6mol x 0,6mol y<br />
W 0,6 mol Al2S2 znajduje się 1,2 mol glinu i 1,8 mol siarki.<br />
1.2-2.<br />
Ze wzoru kwasu siarkowego H2SO4 wynika, że:<br />
w 1 molu kwasu znajdują się 4 mole atomów tlenu, czyli w 2 molach tego kwasu znajduje się 8 moli atomów tlenu.<br />
1.2-3.<br />
Ze wzoru wody H2O wynika, że:<br />
w 1 molu wody znajdują się 2 mole atomów wodoru i 1 mol atomów tlenu, czyli w 3 molach wody znajduje się 6 moli atomów<br />
wodoru i 3 mole atomów tlenu.<br />
1.2-4.<br />
W jednym molu chlorku wapnia CaCl2 znajduje się 1 mol wapnia i 2 mole atomów chloru (1mol chloru, ponieważ chlor<br />
występuje w postaci cząsteczek dwuatomowych Cl2), to w 2 milimolach CaCl2 znajdują się 2 milimole wapnia i 4 milimole<br />
atomów chloru (2 milimole chloru). 1 milimol to 0,001mol.<br />
1.2-5.<br />
Mol jest ilością, tak jak tuzin (12 szt.), mendel (15 szt.) czy kopa (60 szt.).<br />
a) Wodór i tlen występują w postaci cząsteczek dwuatomowych H2 i O2. W jednym molu wodoru znajdują się 2 mole atomów<br />
wodoru, w jednym molu tlenu znajdują się również 2 mole atomów tlenu.<br />
b) Wodór H2, natomiast hel jest gazem szlachetnym i występuje w postaci atomowej He. W jednym molu wodoru znajdują się 2<br />
mole atomów wodoru, a w 1 molu helu znajduje się 1 mol atomów helu.<br />
c) W jednym milimolu SO2 znajduje się 1 milimol siarki oraz 2 milimole atomów tlenu, w sumie 3 milimole atomów. W jednym<br />
milimolu SO3 znajduje się 1 milimol siarki oraz 3 milimole atomów tlenu. W sumie 4 milimole atomów.<br />
1.2-6.<br />
Ze wzoru wody H2O wynika, że w 1 molu wody znajduje się 1 mol atomów tlenu, to w 7 molach wody znajduje się 7 moli<br />
atomów tlenu. W nadltenku wodoru H2O2, w 1 molu znajdują się 2 mole atomów tlenu, to w 4 molach H2O2 znajduje się 8 moli<br />
atomów tlenu.<br />
1.2-7.<br />
Liczbę moli n obliczamy ze wzoru n=m/M, gdzie M jest masą molową. Masę molową związku liczymy sumując masy<br />
atomowe pierwiastków pomnożone przez współczynniki stechiometryczne. Masy atomowe atomów odczytuje się z układu<br />
- 3 -
- 4 -<br />
Podstawowe pojęcia chemiczne<br />
okresowego pierwiastków. Dla wody M=2 . MH+MO. Z układu okresowego pierwiastków odczytujemy, że MH=1g/mol,<br />
MO=16g/mol, czyli MH 2 O=2 . 1g/mol+16g/mol=18g/mol. Korzystając ze wzoru na ilość moli obliczamy:<br />
a) 9g wody to 9g/18g/mol=0,5mol<br />
b) 1dm 3 wody to (d=m/V, d=1g/cm 3 =1kg/dm 3 ) 1kg=1000g. n=1000g/18g/mol=55,556 mol.<br />
1.2-8.<br />
Liczbę moli n obliczamy ze wzoru n=m/M, gdzie M jest masą molową. Masę molową związku liczymy sumując masy<br />
atomowe pierwiastków pomnożone przez współczynniki stechiometryczne. Masy atomowe atomów odczytuje się z układu<br />
okresowego pierwiastków. MH 2 O 2 =2MH+2MO=34g/mol. Korzystając z zależności d=m/V, czyli<br />
m=dV=1,45g/cm 3. 1000cm 3 =1450g. n=m/M=1450g/34g/mol=42,65 mol.<br />
1.2-9.<br />
Liczbę moli n obliczamy ze wzoru n=m/M, gdzie M jest masą molową. Masę molową związku liczymy sumując masy<br />
atomowe pierwiastków pomnożone przez współczynniki stechiometryczne. Masy atomowe atomów odczytuje się z układu<br />
okresowego pierwiastków. MFeS=56g/mol+32g/mol=88g/mol. 176kg to 176000g siarczku żelaza. Podstawiając do wzoru na<br />
ilość moli n=m/M=176000g/88g/mol=2000 mol=2 kilomol.<br />
1.2-10.<br />
Mol jest ilością, tak jak tuzin (12 szt.), mendel (15 szt.) czy kopa (60 szt.). 1 mol = 6,023 . 10 23 cząsteczek.<br />
Liczbę moli n obliczamy ze wzoru n=m/M, gdzie M jest masą molową. Masę molową związku liczymy sumując masy atomowe<br />
pierwiastków pomnożone przez współczynniki stechiometryczne. Masy atomowe atomów odczytuje się z układu okresowego<br />
pierwiastków. Masa molowa feromonu M=19 . 12g/mol+38 . 1g/mol+16g/mol=282 g/mol. Liczbę cząsteczek policzymy z proporcji:<br />
w 282g (1 mol) znajduję się 6,023 . 10 23 cząsteczek feromonu, to<br />
w 1 . 10 -12 g znajduje się x cząsteczek feromonu, czyli:<br />
23<br />
282g 6,023 10 9<br />
czyli x= 2,14 10 cząsteczek feromonu<br />
-12<br />
1 10 g x<br />
1.2-11.<br />
1 kropla waży 33 . 10 -6 kg (przedrostek mili to 10 -3 , więc 1 kropla waży 33 . 10 -3 g lub 33 . 10 -6 kg)<br />
1 miliard to 1 . 10 9 (miliard to 1000 milionów).<br />
Możemy więc zapisać prostą proporcje:<br />
w 33 . 10 -6 kg (1 kropla) wody znajduje się 50 . 10 9 atomów złota, to<br />
w 100kg wody znajduje się x atomów złota, czyli<br />
-6<br />
9<br />
33 10 kg 50 10 17<br />
stąd x= 1,52 10 atomów<br />
100kg x<br />
Mol jest ilością, tak jak tuzin (12 szt.), mendel (15 szt.) czy kopa (60 szt.). 1 mol = 6,023 . 10 23 cząsteczek, atomów, jonów.<br />
1 mol (6,023 . 10 23 ) atomów złota to 197g, czyli<br />
1,52 . 10 17 atomów złota to x g<br />
23<br />
6,023 10 197g -5<br />
2<br />
czyli x= 4,97 10<br />
g 4,97 10 mg<br />
17<br />
1,52 10<br />
x<br />
1.2-12.<br />
Mol jest ilością materii, taką jak tuzin (12szt.), mendel (15szt.) czy kopa (60szt.). 4,25g siarczanu (VI) litu to<br />
m 4,25g<br />
n 0, 1mol . Ze wzoru LiCl wynika, że w 1 molu LiCl znajduje się 0,1 mola litu. W siarczanie litu<br />
M 6,94g/ mol 35,45g/ mol<br />
Li2SO4, w 1 molu tej soli znajdują się dwa mole litu, czyli aby było 0,1 mola litu należy odważyć 0,05 mola Li2SO4.<br />
w 1 molu Li2SO4 znajdują się 2 mole litu, to<br />
w x molach Li2SO4 znajduje się 0,1 mola litu.<br />
x=0,05mola.<br />
Masę siarczanu(VI) litu obliczymy po przekształceniu wzoru n=m/M. m=n . M=0,05mol . 109,95g/mol=5,5g.
1.2-13.<br />
Sieć typu RSC oznacza, że jest to sieć regularna (sześcian), centrowna na scianach:<br />
atomy srebra<br />
w naroznikach<br />
Gęstość m 7,166 10 g<br />
d 1,05 10 g/m<br />
29 3<br />
V 6,842 10 m<br />
22<br />
7 3<br />
10,5g/ cm<br />
Podstawowe pojęcia chemiczne<br />
Atom srebra leżący na ścianie należy tylko w połowie do<br />
zaznaczonej komórki elementarnej, w połowie należy do<br />
sąsiedniej komorki.<br />
Atom srebra leżący w narożu należy tylko w 1/8 do komórki.<br />
Pozostałe 7/8 należy do 7 sąsiednich komórek. W<br />
rzeczywistości w komórce elementarnej o boku a=409pm<br />
znajdują się 8.1/8+6.1/2=4 atomy srebra, które ważą:<br />
4 107,9g<br />
-22 m 7,166<br />
10 g<br />
. 23<br />
6,02310<br />
Gęstość d=m/V. Objętośc komórki elementarnej<br />
V=(409pm) 3 =6,842 . 10 -29 m 3 .<br />
1.2-14.<br />
Wiadomo, że w 1 molu znajduje się 6,023 . 10 23 cząsteczek. Liczbę moli obliczamy ze wzoru n=m/M. Masa molowa wody<br />
H2O M=2 . 1g/mol+16g/mol=18g/mol. 72g wody to n=72g/18g/mol=4mole. Można ułożyć proporcje:<br />
w 1 molu jest się 6,023 . 10 23 cząsteczek, to<br />
w 4 mola znajduje się x cząsteczek. Po rozwiązaniu proporcji x=2,409 . 10 24 .<br />
1.2-15.<br />
Tlen cząsteczkowy występuje w postaci cząsteczek dwuatomowych O2. Masę atomową dla tlenu odczytujemy z układu<br />
okresowego pierwiastków MO=16u, lub 16g/mol. Z uwagi na to, że w tlenie cząsteczkowym są dwa atomy – masa cząsteczki<br />
tlenu M=32u lub masa mola cząsteczek – 32g/mol. 0,1 mola ma masę 0,1mol . 32g/mol=3,2g.<br />
W 1 molu tlenu znajduje się 6,023 . 10 23 cząsteczek, więc w 0,1mola znajduje się 6,023 . 10 22 cząsteczek tlenu.<br />
Liczbę moli substancji obliczamy ze wzoru n=m/M. 0,36g tlenu cząsteczkowego to n=0,36g/32g/mol=0,01125mola.<br />
1.2-16.<br />
Masa molowa tlenku potasu K2O M=2 . 39,1g/mol + 16g/mol=94,2g/mol. Ze wzoru tlenku potasu wynika, że:<br />
w 94,2g K2O znajduje 1 mol tlenu, to<br />
w 18,8g K2O znajduje się x moli tlenu, czyli:<br />
94,2g 1mol 18,8g 1mol<br />
x=<br />
18,8g x 94,2g<br />
atomy srebra na scianach<br />
tlenku sodu waży m=nMNa 2 O=0,2mol . 62g/mol=12,4g.<br />
3<br />
0,2mol . Ze wzoru Na2O wynika, że 0,2mola tlenu znajduje się w 0,2mol tlenku sodu. Ta ilość<br />
1.2-17.<br />
Mol jest ilością, tak jak tuzin (12 szt.), mendel (15 szt.) czy kopa (60 szt.). 1 mol = 6,023 . 10 23 cząsteczek, atomów, jonów.<br />
Możemy więc zapisać:<br />
1mol to 6,023 . 10 23 atomów żelaza, to<br />
0,2mola to x atomów żelaza, czyli:<br />
23 23<br />
1mol 6,023 10 0,2mol 6,023 10<br />
x=<br />
0,2mol x 1mol<br />
1,2046 10<br />
23<br />
atomów żelaza<br />
1.2-18.<br />
Mol jest taką ilością atomów, jonów, cząsteczek jaka znajduje się w 12 g izotopu węgla 12 C. W tej ilości izotopu węgla<br />
znajduje się 6,023 . 10 23 atomów węgla, wiec w jednym molu, czyli w 40g wapnia znajduje się 6,023 . 10 23 atomów, to<br />
w 8g wapnia znajduje się x atomów wapnia, czyli:<br />
23<br />
40g 6,023 10<br />
23<br />
= czyli x= 1,2046 10 atomów 8g x<br />
- 5 -
1.2-19.<br />
Ze wzoru wynika, że w 1 molu NaOH, czyli<br />
w 40g znajduje się 1mol jonów sodowych,<br />
to w 60g NaOH znajduje się x moli jonów sodowych, czyli<br />
40g 1mol<br />
czyli x= 1,5 mol a<br />
60g x<br />
1.2-20.<br />
Jeżeli w 10dm 3 znajduje się 1700g fruktozy,<br />
to w 0,5dm 3 znajduje się jej x g, czyli:<br />
- 6 -<br />
3 3<br />
Podstawowe pojęcia chemiczne<br />
10dm 1700g 0,5dm 1700g<br />
x=<br />
85g 3 3<br />
0,5dm x<br />
10dm<br />
Fruktoza jest cukrem prostym o wzorze C6H12O6 i masie molowej M=180,16g/mol. Liczbę moli możemy policzyć ze wzoru<br />
n=m/M=85g/180,16g/mol=0,472mol.<br />
1.2-21.<br />
Jeżeli orgofosforan(V) wapnia stanowi 3% masy całkowitej ciała, to w 25kg znajduje się:<br />
100% - 25kg<br />
3% x kg, czyli x=3% . 25kg/100%=0,75kg=750g. Ortofosforan(V) wapnia, Ca3(PO4)2 ma masę molową<br />
M=3 . 40g/mol+2 . 31g/mol+8 . 16g/mol=310g/mol. W 750g ortofosforanu to n=m/M=750g/310g/mol=2,42mol ortofosforanu(V)<br />
wapnia. Ze wzoru Ca3(PO4)2 wynika, że w tej ilości ortofosforanu znajdują się 3 . 2,42mol=7,26mol atomów wapnia. Wiedząc, że<br />
1mol to 6,023 . 10 23 atomów, to 7,26 mole stanowi N=7,26mol . 6,023 . 10 23 atomów/mol=29,15 . 10 23 =4,373 . 10 24 atomów wapnia.<br />
1.2-22.<br />
Zawartość procentowa, czyli stężenie procentowe liczone jest ze wzoru: c%=100% . ms/mrozt. Przekształcając wzór na<br />
zawartość procentową względem ms i podstawiając dane do wzoru otrzymamy: ms=c% . mrozt/100%=35% . 58g/100%=20,3g<br />
Al2(SO4)3 . 2H2O. Mieszanina składa się więc z 20,3g Al2(SO4)3 . 2H2O oraz 58g-20,3g=37,7g KAl(SO4)2 . 18H2O. Zawartość<br />
procentowa wody w związku liczona jest również ze wzoru na stężenie procentowe: c%=100% . n . 18/Mcz. Masa cząsteczkowa<br />
dwuwodnego siarczanu(VI) glinu wynosi M=378,18g/mol, natomiast dwunastowodnego siarczanu(VI) glinu-potasu<br />
M=582,48g/mol. Zawartość procentowa wody w Al2(SO4)3 . 2H2O wynosi: c%=100% . 2 . 18/378,18=9,52%, natomiast w<br />
KAl(SO4)2 . 18H2O c%=100% . 18 . 18/582,48=55,62%.<br />
W 20,3g Al2(SO4)3 . 2H2O znajduje się ms=c% . mrozt/100%=9,52% . 20,3g/100%=1,93g wody, natomiast w 37,7g KAl(SO4)2 . 18H2O<br />
znajduje się ms=55,62% . 37,7g/100%=20,97g wody.<br />
W wyniku wysuszenia 58g mieszaniny soli odpoarowano 20,97g+1,93g=22,9g wody.<br />
II sposób.<br />
W 58g mieszaniny znajduje się 20,3g Al2(SO4)3 . 2H2O oraz 37,7g KAl(SO4)2 . 18H2O. Masa molowa Al2(SO4)3 . 2H2O<br />
M=378,18g. Możemy więc zapisać:<br />
w 378,18g Al2(SO4)3 . 2H2O znajduje się 36g wody, to<br />
w 20,3g znajduje się x g wody, czyli x=20,3g . 36g/378,18g=1,93 g wody.<br />
Masa molowa KAl(SO4)2 . 18H2O M=582,48g/mol. Możemy zapisać:<br />
w 582,48g KAl(SO4)2 . 18H2O znajduje się 18 . 18g=324g wody, to<br />
w 37,7g znajduje się x g wody, czyli x=37,7g . 324g/582,48g=20,97g wody.<br />
W wyniku wysuszenia 58g mieszaniny, usunięto z niej 1,93g+20,97g=22,9g wody.<br />
1.2-23.<br />
1mol tlenku azotu(III) to 76g. Możemy zapisać:<br />
w 76g N2O3 znajduje się 28g azotu, to<br />
19g N2O3 znajduje się x g azotu, czyli x=19g . 28g/76g=7g.<br />
1mol tlenku azotu(V) to 108g. Możemy zapisać:<br />
w 108g N2O5 znajduje się 28g azotu, to<br />
w 27g N2O5 znajduje się x g azotu, czyli x=27g . 28g/108g=7g.<br />
W 19g tlenku azotu(III) znajduje się tyle samo atomów azotu co w 27g tlenku azotu(V).<br />
1.2-24.<br />
Masa molowa Związku o wzorze C12H22O11 wynosi M=12 . 12g+22 . 1g+11 . 16g=342g. Liczbę moli substancji liczymy ze wzoru<br />
n=m/M, czyli w 1kg związku znajduje się n=1000g/342g/mol=2,924mole substancji.<br />
Mol z układu SI jest miarą liczności o oznacza 6,023 . 10 23 cząsteczek, czyli 2,924mole to n=2,924mol . 6,023 . 10 23<br />
cząsteczek/mol=17,611 . 10 23 cząsteczek.
Podstawowe pojęcia chemiczne<br />
1.2-25.<br />
W 1 molu żelaza, czyli w 55,85g znajduje się 6,022 . 10 23 atomów żelaza. Objętość prostopadłościanu wynosi<br />
V=abc=13,6cm . 23,8cm . 69,2cm=22398,66cm 3 . Masa tego prostopadłościanu (d=m/V)<br />
m=dV=7,9g/cm 3. 22398,66cm 3 =176949,4g. Możemy zapisać:<br />
w 55,85g żelaza znajduje się 6,022 . 10 23 atomów żelaza, to<br />
w 176949,4g żelaza znajduje się x atomów żelaza, czyli x=176949,4g . 6,022 . 10 23 /55,85=19079,5 . 10 23 =1,908 . 10 27 atomów<br />
żelaza.<br />
1.2-26.<br />
Masę molową obliczamy sumując masy atomowe pierwiastków wchodzących w skład związku, z uwzględnieniem ich ilości,<br />
a wynik podajemy w gramach. Z układu okresowego odczytujemy, że masy atomowe pierwiastków wchodzących w skład<br />
związku wynoszą odpowiednio: MCa=40u, MN=14u, MO=16.<br />
Ze wzoru Ca(NO3)2 odczytujemy, że w skład związku wchodzi 1 atom wapnia, 2 . 1 atomów azotu, oraz 3 . 2 atomów tlenu. Masa<br />
cząsteczkowa azotanu(V) wapnia wynosi więc:<br />
M=40u+2 . 14u+6 . 16u=164u. Masa molowa tego związku wynosi więc 164g.<br />
1.2-27.<br />
Mol to 6,023 . 10 23 cząsteczek. Mol gazu w warunkach normalnych zajmuje objętość V0=22,4dm 3 . Możemy więc zapisać:<br />
22,4dm 3 to 6,022 . 10 23 cząsteczek amoniaku, to<br />
11,2dm 3 to x cząsteczek amoniaku, czyli x=11,2dm 3. 6,022 . 10 23 /22,4dm 3 =3,011 . 10 23 cząsteczek amoniaku.<br />
1.2-28.<br />
Mol jest jednostką układu SI i określa liczność materii. Zgodnie z definicją mol jest to liczba atomów, jonów, cząsteczek,<br />
cząstek równa liczbie atomów zawartych w 12 g izotopu węgla 12 C. W 1 molu znajduje się 6,022 . 10 23 cząstek. Liczba ta<br />
nazywana jest stałą Avogadra i oznaczana N0.<br />
1.2-29.<br />
Zgodnie z hipotezą Avogadro jednakowe objętości gazów w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury zawierają taką<br />
samą ilość cząsteczek. W 10dm 3 amoniaku znajduje się (pV=nRT) n=10dm 3 p/RT moli amoniaku. Cząsteczka amoniaku składa<br />
się z 4 atomów (1 atomu azotu i 3 atomów wodoru), czyli w 10dm 3 amoniaku znajduje się n1=4 . 10dm 3. p/RT atomów (cząstek).<br />
Cząsteczka CO2 składa się z 3 atomów (cząstek), czyli w objętości V CO2 znajduje się n2=3 . V . p/RT cząstek. Wiadomo, że<br />
n1=n2, czyli<br />
3<br />
3Vp 4 10dm p<br />
RT RT<br />
. Przekształcając równanie względem V otrzymamy: V=4 . 10dm 3 /3=13,33dm 3 .<br />
W tych samych warunkach ciśnienia i temperatury, w 13,33dm 3 tlenku węgla(IV) CO2 znajduje się taka sama ilość cząstek<br />
(atomów) co w 10dm 3 amoniaku.<br />
1.3. Mol, objętość molowa gazu<br />
1.3-1.<br />
Każdy mol gazu w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4 dm 3 =22,4 . 10 3 cm 3 , co możemy zapisać:<br />
1000 milimoli (1 mol) dowolnego gazu zajmuje objętość 22,4 . 10 3 cm 3 , to<br />
x milimoli zajmuje objętość 1 cm 3 3 3<br />
, czyli: 1000milimoli 22,4 10 cm -2<br />
czyli x= 4,46×10 milimol<br />
3<br />
x 1cm<br />
II sposób:<br />
1 milimol to 1/1000 mola; 1cm 3 to 1/1000 dm 3 , więc 1 milimol gazu zajmuje objętość 22,4cm 3 , a w 1 cm 3 jest 1/22,4 milimola<br />
gazu, czyli 4,46 . 10 -2 milimola<br />
1.3-2.<br />
Gęstość gazu d=m/V. Wiedząc, że mol gazu w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4 dm 3 , możemy zapisać, że<br />
d=M/V0. Przekształcając wzór na gęstość względem M otrzymamy: M=dV0=1,96 g/dm 3. 22,4dm 3 =43,9g.<br />
Jeżeli azot w tlenkach jest I, II, III, IV i V wartościowy to tworzy tlenki typu:<br />
I II<br />
II II III II IV II 2<br />
V II<br />
N 2O N O N 2O3 N O2 N O5<br />
M=44g/mol M=30g/mol M=76g/mol M=46g/mol M=108g/mol<br />
Obliczona masa molowa odpowiada tlenkowi azotu(I) N2O.<br />
- 7 -
- 8 -<br />
Podstawowe pojęcia chemiczne<br />
1.3-3.<br />
Gęstość gazu d=m/V. Wiedząc, że mol gazu w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4 dm 3 , możemy zapisać, że<br />
d=M/V0. Przekształcając wzór na gęstość względem M otrzymamy: M=dV0=0,76 g/dm 3. 22,4dm 3 =17 g/mol.<br />
Mol jest ilością, tak jak tuzin (12 szt.), mendel (15 szt.) czy kopa (60 szt.). 1 mol = 6,023 . 10 23 cząsteczek, atomów, jonów.<br />
Biorąc pod uwagę ilość cząsteczek i ich masę możemy zapisać:<br />
6,023 . 10 23 cząsteczek waży 17g, to<br />
1 cząsteczka waży x g, czyli:<br />
23<br />
6,023 10 17g -23<br />
czyli x= 2,83 10 g<br />
1 x<br />
1.3-4.<br />
Gęstość względna d1<br />
d , natomiast gęstość liczona jest ze wzoru d1=m1/V. W warunkach normalnych każdy mol gazu<br />
d<br />
2<br />
zajumuje objętość 22,4dm 3 , więc gęstość gazu w warunkach normalnych można policzyć ze wzoru d<br />
M .<br />
22,4dm<br />
1<br />
1 3<br />
Podstawiając te dane do wzoru na gęstość względną otrzymamy:<br />
d<br />
M1<br />
3<br />
22,4dm<br />
M2 3<br />
22,4dm<br />
M1<br />
. W przypadku gęstości względem wodoru<br />
M2<br />
M2=2g/mol. Podstawiając dane do wzoru na gęstość względem wodoru otrzymamy: 1 M<br />
8,5= , czyli M1=16 g/mol lub jeżeli<br />
2g/mol<br />
masę cząsteczkową wyrazimy w atomowych jednostkach masy M1=16u<br />
1.3-5.<br />
Tlen, dwutlenek węgla i wodór w warunkach normalnych (P=1013hpa, T=273K (0 o C)) są gazami i zgodnie z prawem<br />
Avogadro, zajmują w warunkach normalnych objętość V=22,4 dm 3 .<br />
Siarka jest ciałem stałym o d=2,07 g/cm 3 (d=m/V). Mol siarki ma masę 32g (masa molowa odczytana z układu okresowego<br />
pierwiastków). Ta masa siarki zajmie objętość V=m/d=32g/2,07g/cm 3 =15,46 cm 3 .<br />
Woda w tej temperaturze jest cieczą/ciałem stałym o d=1g/cm 3 (w przybliżeniu). 1 mol wody H2O, ma masę 18g i zajmuje<br />
objętość V=m/d=18cm 3 .<br />
1.3-6.<br />
Każdy mol gazu w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4 dm 3 . Biorąc pod uwagę, że wszystkie wymienione<br />
substancje są gazami, ich masy można obliczyć z prostej zależności:<br />
a) 32g tlenu (1 mol) zajmuje objętość 22,4 dm 3 , to<br />
x g tlenu zajmie objętość 2 dm 3 , czyli:<br />
3<br />
32g 22,4dm<br />
czyli x=2, 85 g<br />
3<br />
x 2dm<br />
b) 0,5 m 3 azotu to 0,5 . 10 3 dm 3 azotu<br />
28 g azotu zajmuje objętość 22,4 dm 3 , to<br />
x g azotu zajmie objętość 0,5 . 10 3 dm 3<br />
x=625 g<br />
c) 25 cm 3 tlenku węgla to 25 . 10 -3 dm 3<br />
28g (1 mol) CO w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4 dm 3 , to<br />
x g CO w tych warunkach zajmie objętość 25 . 10 -3 dm 3 , czyli x=0,031 g<br />
1.3-7.<br />
Zgodnie z prawem Avogadro, w tych samych warunkach ciśnienia, temperatury i objętości znajdują się takie same ilości<br />
cząsteczek gazowych. Oznacza to, ze w tych zbiornikach znajdują się takie same ilości moli gazów. Masę ich obliczamy ze<br />
wzoru m=nM. Najmniejszą masę będzie miał ten gaz, który ma najmniejszą masę molową:<br />
O2 M=32 g/mol, N2 M=28 g/mol, NH3 M=17 g/mol, CO2 M=44 g/mol. Najmniejszą masę molową ma amoniak i zbiornik z tym<br />
gazem będzie najlżejszy.<br />
1.3-8.<br />
Każdy mol gazu w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4 dm 3 , można więc zapisać:<br />
a) 32g tlenu (1 mol) w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4 dm 3 , to<br />
5g tlenu w warunkach normalnych zajmie objętość x dm 3 , czyli:<br />
3<br />
32g 22,4dm 3<br />
czyli x= 3, 5dm<br />
5g x
) 44g CO2 w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4 dm 3 , to<br />
12 g CO2 w warunkach normalnych zajmie objętość x dm 3 , czyli x=6,1 dm 3<br />
c) 17g NH3 w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4 dm 3 , to<br />
0,2 g NH3 w warunkach normalnych zajmie objętość x dm 3 , czyli x=0,26 dm 3<br />
d) 44 g N2O w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4 dm 3 , to<br />
4 g N2O w warunkach normalnych zajmie objętość x dm 3 , czyli x=2,04 dm 3<br />
e) 2 g wodoru w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4 dm 3 , to<br />
70 g wodoru w tych warunkach zajmie objętość x dm 3 , czyli x=784 dm 3<br />
1.3-9.<br />
Mol gazu w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4 dm 3 , co możemy zapisać:<br />
2 g wodoru (1 mol) w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4dm 3 , to<br />
0,2 g wodoru w tych warunkach zajmie objętość x dm 3 , czyli:<br />
3<br />
2g 22,4dm 3<br />
czyli x= 2,24dm<br />
0, 2g x<br />
Ta ilość wodoru zajmuje objętość 100cm 3 (0,1dm 3 ), nie znajduje się więc w warunkach normalnych.<br />
Podstawowe pojęcia chemiczne<br />
1.3-10.<br />
Jednakowe ilości gazów, w jednakowych warunkach temperatury i ciśnienia zajmują jednakową objętość. Azot N2 M=28<br />
g/mol, tlenek węgla CO M=28 g/mol, etylen C2H4 M=28 g/mol. Wszystkie te gazy mają jednakową masę molową, a więc w 5 g<br />
będzie jednakowa ilość moli tych gazów (n=m/M), czyli w jednakowych warunkach ciśnienia i temperatury zajmą jednakową<br />
objętość.<br />
1.3-11.<br />
1 mol dowolnego gazu w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4 dm 3 . Dla chloru Cl2 M=71 g/mol. Możemy więc<br />
zapisać:<br />
71g (1 mol) chloru w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4 dm 3 , to<br />
5000 g chloru w tych warunkach zajmie objętość x dm 3 , czyli:<br />
3<br />
71g 22,4dm 3<br />
3<br />
czyli x=1577,5dm 1,58m<br />
5000g x<br />
1.3-12.<br />
Zgodnie z prawem Avogadro jednakowe objętości gazów w jednakowych warunkach temperatury i ciśnienia zawierają<br />
jednakowe ilości cząsteczek. Opierając się na tym prawie możemy powiedzieć, że w takich samych warunkach w 1 dm 3<br />
wodoru jest taka sama ilość cząsteczek jak w 1 dm 3 tlenu.<br />
Mol jest ilością taka samą jak tuzin (12 szt.), mendel (15 szt.) czy kopa (60 szt.). Jeden mol zawiera 6,023 . 10 23 cząsteczek.<br />
Więc w 1 molu wodoru jest tyle samo cząsteczek co w 1 molu tlenu.<br />
1 g wodoru to n=1g/2g/mol=0,5 mola, a 1 g tlenu to n=1g/32g/mol= 0,031 mola. W podanych masach znajdują się różne ilości<br />
cząsteczek.<br />
1.3-13.<br />
Zgodnie z prawem Avogadro: jednakowe objętości gazów w identycznych warunkach (taka sama temperatura i ciśnienie)<br />
zawierają takie same ilości cząsteczek. A więc, w takich samych warunkach, w 1 cm 3 będzie tyle samo cząsteczek tlenu (taka<br />
sama ilość moli) co w 1 cm 3 wodoru.<br />
1.3-14.<br />
Zgodnie z prawem Avogadro: jednakowe objętości gazów w identycznych warunkach (taka sama temperatura i ciśnienie)<br />
zawierają takie same ilości cząsteczek. Wodór jest gazem składającym się z cząsteczek dwuatomowych H2, a hel z atomów<br />
helu He. Dlatego w takiej samej objętości (4 cm 3 ) cząsteczek wodoru będzie taka sama ilość jak atomów helu, ale atomów<br />
wodoru będzie 2 razy więcej niż atomów helu. W objętości dwukrotnie większej, w 8 cm 3 helu, liczba atomów helu będzie taka<br />
sama jak liczba atomów wodoru w 4 cm 3 wodoru.<br />
1.3-15.<br />
1 mol dowolnego gazu w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4 dm 3 . Mol jest ilością, tak jak tuzin (12 szt.), mendel<br />
(15 szt.) czy kopa (60 szt.). 1 mol = 6,023 . 10 23 cząstek (atomów, cząsteczek, jonów). Możemy więc zapisać:<br />
6,023 . 10 23 cząsteczek amoniaku w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4 dm 3 , to<br />
12,04 . 10 24 cząsteczek amoniaku w tych warunkach zajmie objętość x dm 3 , czyli:<br />
23 3<br />
6,023 10 22,4dm 3<br />
czyli x= 447,8dm<br />
24<br />
12,04<br />
10 x<br />
- 9 -
- 10 -<br />
Podstawowe pojęcia chemiczne<br />
1.3-16.<br />
1 mol dowolnego gazu w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4 dm 3 . Mol jest ilością, tak jak tuzin (12 szt.), mendel<br />
(15 szt.) czy kopa (60 szt.). 1 mol = 6,023 . 10 23 cząstek (atomów, cząsteczek, jonów).<br />
1 cm 3 to 1 . 10 -3 dm 3<br />
Możemy więc zapisać:<br />
6,023 . 10 23 cząsteczek w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4 dm 3 , to<br />
x cząsteczek w tych warunkach zajmie objętość . 10 -3 dm 3 , czyli:<br />
23 3<br />
6,023 10 22,4dm<br />
czyli x=<br />
3 3<br />
x 1 10 dm<br />
19<br />
2,69 10<br />
1.3-17.<br />
1 mol dowolnego gazu w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4 dm 3 . Czyli 1 mol CO2 w warunkach normalnych<br />
zajmuje objętość 22,4 dm 3 . Ze wzoru CO2 wynika, że w 1 molu CO2 znajduje się 1 mol (12 g) węgla, czyli 6 g węgla znajduje<br />
się w 0,5 mol CO2.<br />
1 mol CO2 w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4 dm 3 , to<br />
0,5 mol CO2 w tych warunkach zajmie objętość x dm 3<br />
3<br />
1mol 22,4dm 3<br />
czyli x= 11,2dm<br />
0,5mol x<br />
1.3-18.<br />
1 mol dowolnego gazu w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4 dm 3 . Mol cząsteczek ma masę równą masie<br />
molowej (masa cząsteczkowa wyrażona w gramach). Gęstość liczona jest ze wzoru d=m/V a w przypadku gazów można ją<br />
liczyć ze wzoru d=M/V0 gdzie V0 – objętość molowa gazu.<br />
a) O2 MO2 =32 g/mol, 32g/ mol<br />
3<br />
d 1,4286g/d<br />
m<br />
3<br />
22,4dm / mol b) CO MCO=28g/mol, 28g/ mol<br />
d 3<br />
22,4dm / mol<br />
c) N2 MN2 =28g/mol, 28g/ mol<br />
d 3<br />
22,4dm / mol<br />
2g/ mol<br />
d<br />
22,4dm / mol<br />
1,250g/dm<br />
1,250g/dm<br />
d) H2 MH2 =2g/mol, -23 8,929 10 g/ dm<br />
3<br />
e) H2S MH2S=34g/mol, 34g/ mol<br />
d 3<br />
22,4dm / mol<br />
3<br />
3<br />
1,518g / dm<br />
3<br />
1.3-19.<br />
Każdy mol gazu w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4 dm 3 . Korzystając z prostej proporcji można obliczyć ilości<br />
moli dla poszczególnych gazów:<br />
a) 1 mol zajmuje objętość 22,4 dm 3 , to<br />
x moli zajmuje objętość 67,2 dm 3 3<br />
, czyli: 1mol 22,4dm<br />
stąd x= 3mol<br />
3<br />
x 67,2dm<br />
b) 1 mol zajmuje objętość 22,4 dm 3 , to<br />
x moli zajmuje objętość 5,6 dm 3 ,<br />
3<br />
czyli: 1mol 22,4dm<br />
stąd x= 0,25mol<br />
3<br />
x 5,6dm<br />
c) 1 mol zajmuje objętość 22,4 dm 3 , to<br />
x moli zajmuje objętość 11,2 dm 3 , czyli:<br />
3<br />
1mol 22,4dm<br />
stąd x= 0,5mol<br />
3<br />
x 11,2dm<br />
1.3-20.<br />
Zgodnie z prawem Avogadro w warunkach normalnych każdy mol gazu zajmuje objętość 22,4dm 3 . Masa molowa metanu<br />
M=1 . 12g+4 . 1g=16g. 48g metanu to (n=m/M) n=48g/16g/mol=3mole.<br />
Jeżeli 1 mol metanu w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4dm 3 , to<br />
3 mole metanu w warunkach normalnych zajmą objętość x dm 3 , czyli x=3 . 22,4dm 3 =67,2dm 3 .<br />
1.3-21.<br />
Każdy mol gazu (siarkowodór jest gazem) w warunkach normalnych zajmuje objętość V0=22,4dm 3 . Liczbę moli gazu<br />
możemy policzyć z zależności n=V/V0 (lub z proporcji). Podstawiając dane do wzoru otrzymamy:<br />
n=44,8dm 3 /22,4dm 3 /mol=2mole.
Podstawowe pojęcia chemiczne<br />
Reakcja syntezy siarkowodoru polega na jego utworzeniu z pierwiastków wg równania reakcji: H2 + S → H2S<br />
Z równania wynika, że na utworzenie 2 moli siarkowodoru potrzeba 2 moli siarki, oraz 2 moli wodoru: 2H2 + 2S → 2H2S. 2mole<br />
siarki to (n=m/M) m=nM=2mol . 32g/mol=64g siarki, oraz 2 mole wodoru to m=nM=2mol . 2g/mol=4g wodoru.<br />
1.3-22.<br />
40mg MgO to (n=m/M) n=0,04g/40g/mol=0,001mol MgO. W tej ilości tlenku magnezu znajduje się 0,001mol atomów tlenu<br />
lub 5 . 10 -4 mol cząsteczek tlenu.<br />
W 22,4 dm 3 tlenu znajduje się 1 mol cząsteczek tlenu, to<br />
w x dm 3 tlenu znajduje się 5 . 10 -4 mol cząsteczek tlenu, czyli x=22,4dm 3. 5 . 10 -4 mol/1mol=0,0112dm 3 =11,2cm 3 .<br />
1.3-23.<br />
Wszystkie wymienione związki w warunkach normalnych (P=1013hPa, T=273K (0 o C)) są gazami. W warunkach<br />
normalnych 1 mol gazu zajmuje objętość 22,4dm 3 . Możemy więc zapisać:<br />
44g (1 mol) N2O zajmuje objętość 22,4dm 3 , to<br />
4g N2O zajmą objętość x dm 3 , czyli x=4g . 22,4dm 3 /44g=2,04dm 3<br />
28g (1 mol) CO zajmuje objętość 22,4dm 3 , to<br />
x g CO zajmuje objętość 6dm 3 , czyli x=6dm 3. 28g/22,4dm 3 =7,5g.<br />
Gęstość związku liczone jest ze wzoru d=m/V. Wykorzystując fakt, że dla masy m=16g (1mol) objętość wynosi 22,4dm 3<br />
możemy zapisać, że d=M/V0 (M masa molowa, V0 – objętość 1mola gazu w warunkach normalnych, V0=22,4dm 3 ).<br />
Podstawiając dane do wzoru otrzymamy d=16g/22,4dm 3 =0,7143g/dm 3 .<br />
1.3-24.<br />
W warunkach normalnych mol gazu zajmuje objętość V0=22,4dm 3 . Liczbę moli gazu można policzyć z zależności n=V/V0,<br />
czyli 44,8dm 3 tlenku azotu(II) to n=44,8dm 3 /22,4dm 3 /mol=2 mole.<br />
1 mol NO to 6,022 . 10 23 cząsteczek, 2 mole to n=2 . 6,022 . 10 23 cząsteczek=12,044 . 10 23 cząsteczek.<br />
1 mol NO ma masę M=14g+16g=30g. 2 mole NO ma masę m=2 . 30g=60g.<br />
a) 60g substancji<br />
b) 2 mole substancji<br />
c) 12,044 . 10 23 cząstek substancji<br />
1.3-25.<br />
Gęstość gazu d=1,96g/dm 3 oznacza, że 1 dm 3 gazu waży 1,96g. Wiadomo, że w warunkach normalnych mol dowolnego<br />
gazu zajmuje objętość 22,4dm 3 . Możemy więc zapisać:<br />
1,96g gazu zajmuje objętość 1dm 3 , to<br />
x g (1mol) zajmuje objętość 22,4dm 3 , czyli x=1,96g . 22,4dm 3 /1dm 3 =43,9g.<br />
Masa cząsteczkowa tego gazu M=43,9u.<br />
1.4. Prawa gazowe<br />
1.4-1.<br />
Tlenek węgla(IV) jest gazem i jak każdy gaz, 1 mol w warunkach normalnych (T=273K, P=1013hPa) zajmuje objętość<br />
22,4dm 3 . 103 mole tego związku zajmą objętość V=n . V0=103mol . 22,4dm 3 /mol= 2307,2dm 3 = 2,307m 3 .<br />
Mol tlenku węgla(IV) ma masę równą sumie mas molowych wchodzących w jego skład atomów z odpowiednimi<br />
współczynnikami: M=1 . 12g/mol + 2 . 16g/mol = 44g/mol. Masa 103 moli CO2 jest równa więc m=n . M=103mol . 44g/mol= 4532g =<br />
4,53kg.<br />
1.4-2.<br />
I sposób:<br />
W celu obliczenia masy substancji możemy posłużyć się prawem stanu gazu doskonałego (wzorem Clapeyrona) PV=nRT lub<br />
m<br />
PV= RT . Po przekształceniu wzoru względem m otrzymamy: PVM<br />
m= . Podstawiając dane do wzoru dla warunków<br />
M<br />
RT<br />
normalnych (P=101300Pa, objętość V w m 3 , R=8,314J . mol -1. K -1 , T=273K) otrzymamy:<br />
a) 2dm 3 tlenu to 2 . 10 -3 m 3 -3 3<br />
, M=32g/mol 101300Pa×2×10 m ×32g/mol<br />
m= = 2,86g<br />
J<br />
8,314 273K<br />
mol×K<br />
- 11 -
- 12 -<br />
Podstawowe pojęcia chemiczne<br />
b) 0,5m 3 3<br />
azotu 101300Pa×0,5m ×28g/mol<br />
m= = 624,8g<br />
J<br />
8,314 273K<br />
mol×K<br />
c) 25cm 3 tlenku węgla(II), czyli 25 . 10 -6 m 3<br />
-6<br />
3<br />
101300Pa×25×10 m ×28g/mol<br />
-2<br />
m= = 3,12 10<br />
g<br />
J<br />
8,314 273K<br />
mol×K<br />
II sposób:<br />
Z prawa Avogadro wiadomo, ze w warunkach normalnych każdy mol gazu zajmuje objętość 22,4dm 3 . Można więc ułożyć<br />
proste proporcje:<br />
a) 22,4dm 3 tlenu waży 32g (1mol), to<br />
2dm 3 tlenu waży x g, czyli<br />
3<br />
2dm ×32g<br />
x= = 2,86g<br />
3<br />
22,4dm<br />
b) 22,4dm 3 azotu waży 28g, to<br />
500dm 3 azotu waży x g, czyli<br />
3<br />
500dm ×28g<br />
x= = 625g<br />
3<br />
22,4dm<br />
c) 22,4dm 3 tlenku węgla(II) waży 28g, to<br />
25 . 10 -3 dm 3 tlenku węgla(II) waży x g, czyli<br />
-3 3<br />
25 10 dm ×28g<br />
x= =0,0313g<br />
3<br />
22,4dm<br />
1.4-3.<br />
Stan gazu opisywany jest przez prawo stanu gazu doskonałego (oraz równanie Clapeyrona) pV=nRT, gdzie p – ciśnienie<br />
gazu w Pa, V – objętość zajmowana przez gaz w m 3 , n – liczba moli gazu (n=m/M), R – stała gazowa 8,314 J . mol -1. K -1 , T –<br />
temperatura bezwzględna.<br />
Podstawiając dane do wzoru i przekształcając go względem n otrzymamy:<br />
3 3<br />
pV 101000Pa 2,4 10 m<br />
n<br />
0,1 mol<br />
RT<br />
J<br />
8,314 291 K<br />
mol K<br />
1.4-4.<br />
Stan gazu opisywany jest przez prawo stanu gazu doskonałego (oraz równanie Clapeyrona) pV=nRT, gdzie p – ciśnienie<br />
gazu w Pa, V – objętość zajmowana przez gaz w m 3 , n – liczba moli gazu (n=m/M), R – stała gazowa 8,314 J . mol -1. K -1 , T –<br />
temperatura bezwzględna.<br />
Podstawiając dane do wzoru i przekształcając go względem n otrzymamy:<br />
6 3<br />
pV 101300Pa 30 10 m<br />
3 . Masę SO2 obliczymy z przekształconego wzoru na ilość mol (n=m/M)<br />
n<br />
1,25<br />
10 mol<br />
RT<br />
J<br />
8,314 293K<br />
mol K<br />
m=nM=1,25 . 10 -3 mol . 64g/mol=0,08g.<br />
1.4-5.<br />
Stan gazu opisywany jest przez prawo stanu gazu doskonałego (oraz równanie Clapeyrona) pV=nRT, gdzie p – ciśnienie<br />
gazu w Pa, V – objętość zajmowana przez gaz w m 3 , n – liczba moli gazu (n=m/M co daje pV=mRT/M), R – stała gazowa<br />
8,314 J . mol -1. K -1 , T – temperatura bezwzględna. Chlor jest niemetalem i występuje w postaci cząsteczek dwuatomowych Cl2.<br />
Masa molowa M=71g/mol.<br />
Przekształcając wzór względem V i podstawiając dane do wzoru otrzymamy:<br />
J<br />
5000g 8,314 295K<br />
mRT mol K<br />
3 3 3<br />
V<br />
1,7m 1,7 10 dm<br />
pM 101300Pa 71g/ mol<br />
1.4-6.<br />
Stan gazu opisywany jest przez prawo stanu gazu doskonałego (oraz równanie Clapeyrona) pV=nRT, gdzie p – ciśnienie<br />
gazu w Pa, V – objętość zajmowana przez gaz w m 3 , n – liczba moli gazu (n=m/M co daje pV=mRT/M), R – stała gazowa<br />
8,314 J . mol -1. K -1 , T – temperatura bezwzględna.<br />
Liczba moli (mol) jest ilością podobnie jak tuzin (12 szt.), mendel (15 szt.) czy kopa (60 szt.). 1 mol to 6,023 . 10 23 cząsteczek.<br />
Przekształcając wzór Clapeyrona względem n i podstawiając dane otrzymamy:<br />
3 3<br />
pV 101300Pa 22,4 10 m<br />
n<br />
0,93mol<br />
RT<br />
J<br />
8,314 295K<br />
mol<br />
K
1 mol to 6,023 . 10 23 cząsteczek, więc<br />
0,93 mol to x cząsteczek<br />
23<br />
0,93mol 6,023 10<br />
23<br />
x<br />
5,6 10 cząsteczek<br />
1<br />
Podstawowe pojęcia chemiczne<br />
1.4-7.<br />
Stan gazu opisywany jest przez prawo stanu gazu doskonałego (oraz równanie Clapeyrona) pV=nRT, gdzie p – ciśnienie<br />
gazu w Pa, V – objętość zajmowana przez gaz w m 3 , n – liczba moli gazu (n=m/M co daje pV=mRT/M), R – stała gazowa<br />
8,314 J . mol -1. K -1 , T – temperatura bezwzględna.<br />
Gęstość d=m/V. Przekształcając wzór Clapeyrona otrzymamy:<br />
mRT<br />
pV mRT /M po podzieleniu stronami przez V otrzymamy p= czyli p=dRT/M<br />
VM<br />
Przekształcając ostatni wzór względem d i podstawiając dane otrzymamy:<br />
pM 101000Pa 17g/ mol<br />
3 3<br />
d<br />
709,7g/ m 0, 71g/<br />
dm<br />
RT<br />
J<br />
8,314 291K<br />
molK<br />
1.4-8.<br />
Stan gazu opisywany jest przez prawo stanu gazu doskonałego (oraz równanie Clapeyrona) pV=nRT, gdzie p – ciśnienie<br />
gazu w Pa, V – objętość zajmowana przez gaz w m 3 , n – liczba moli gazu (n=m/M co daje pV=mRT/M), R – stała gazowa<br />
8,314 J . mol -1. K, T – temperatura bezwzględna.<br />
Gęstość d=m/V. Przekształcając wzór Clapeyrona otrzymamy:<br />
mRT<br />
dRT<br />
pV mRT /M po podzieleniu stronami przez V otrzymamy p= czyli p= d RT/M, oraz M=<br />
VM<br />
p<br />
Gęstość gazu musimy przeliczyc na jednostki układu SI (g/m 3 ): d=1,15 g/dm 3 =1,15 . 10 3 g/m 3 . Po podstawieniu do wzoru<br />
3 3 J<br />
1,15 10 g / m 8,314 293K<br />
otrzymamy: M<br />
mol K<br />
28,01 g / mol<br />
100000Pa<br />
1.4-9.<br />
Stan gazu opisywany jest przez prawo stanu gazu doskonałego (oraz równanie Clapeyrona) pV=nRT, gdzie p – ciśnienie<br />
gazu w Pa, V – objętość zajmowana przez gaz w m 3 , n – liczba moli gazu (n=m/M co daje pV=mRT/M), R – stała gazowa<br />
8,314 J . mol -1. K -1 , T – temperatura bezwzględna.<br />
W zbiorniku umieszczono (d=m/V) m=dV=1,5 g/cm 3. 1cm 3 =1,5 g suchego lodu. Wartość ciśnienia po przesublimowaniu<br />
suchego lodu obliczymy przekształcając wzór Clapeyrona względem p i podstawiając dane. Podstawiając dane do wzoru<br />
musimy podać je w jednostkach Si:<br />
J<br />
1,5g 8,314 294K<br />
mRT<br />
p mol K 83329Pa=833,3hPa<br />
3 3<br />
MV 44g/ mol 1 10 m<br />
1.4-10.<br />
Równanie reakcji spalania siarki (oktasiarki S8) w tlenie (ditlenie) można zapisać w postaci:<br />
S8 + 8O2 8SO2<br />
Z równania reakcji można odczytać, że 1 mol oktasiarki spala się w tlenie dając 8 moli ditlenku siarki, lub:<br />
8 . 32 g oktasiarki spalane w tlenie daje 8 . 22,4dm 3 ditlenku siarki (warunki normalne), to<br />
10 g oktasiarki spalane w tlenie utworzy x dm 3 SO2, czyli:<br />
3 3<br />
8 32g 8 22,4dm 10g 8 22,4dm<br />
3<br />
= x= = 7dm (warunki normalne, czyli T=273K, P=1013hPa). Jeżeli SO2 znajduje się w innej<br />
10g x 8 32g<br />
p V p V V V<br />
temperaturze skorzystajmy z zależności 1 1 2 2 1 2<br />
= gdy p 1=p 2 równanie upraszcza się do postaci:<br />
T1 T2 T1 T2<br />
V1 7dm 3 , T1=273K, a za T2=298K możemy obliczyć V2: V<br />
2<br />
3<br />
VT 1 2 7dm 298K<br />
T 273K<br />
1<br />
7,64dm<br />
1.4-11.<br />
Podstawiając dane pod wzór Clapeyrona PV=nRT i przekształcając go względem n otrzymamy liczbę moli gazu:<br />
5<br />
-3<br />
3<br />
3<br />
. Podstawiając za<br />
PV 1×10 ×1×10 m<br />
-2<br />
. Chcąc policzyć liczbę cząsteczek gazu wystarczy pomnożyć przez stałą<br />
n= = = 3,22× 10 mol<br />
RT J<br />
8,314 ×373K<br />
mol×K<br />
Avogadro N0=6,023 . 10 23 . n=1,94 . 10 22 cząsteczek.<br />
- 13 -
- 14 -<br />
Podstawowe pojęcia chemiczne<br />
1.4-12.<br />
Jeżeli temperatura wody nie zmienia się, więc przemiana zachodzi w stałej temperaturze i pisywana jest wzorem Boyla-<br />
Mariotta: P1V1=P2V2. Jeżeli pęcherzyk zwiększył objętość trójkrotnie, to V2=3V1. Po podstawieniu do wzoru otrzymamy:<br />
P1V1=3P2V1, a po podzieleniu stronami przez V1 otrzymamy: P1=3P2. Ciśnienie na powierzchni wynosi 1atm, to na dnie musi<br />
wynosić 3atm. Czyli ciśnienie wody wynosi 2atm. Wiadomo, że każde 10m głębokości wody to wzrost ciśnienia o 1atm.<br />
Głębokość jeziora wynosi zatem 20m.<br />
1.4-13.<br />
Cynk z kwasem solnym reaguje według równania reakcji:<br />
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2<br />
3,27g cynku to 0,050mola cynku. 100cm 3 kwasu to 110g. W roztworze tym znajduje się ms=mrozt . c%/100%=11g chlorowodoru,<br />
czyli 0,3mol. Z równania reakcji widzimy, że na 0,05mol cynku potrzeba 0,1mol chlorowodoru. Chlorowodoru jest nadmiar, cynk<br />
przereaguje całkowicie dając 0,050mol wodoru (z równania reakcji). W podanych warunkach wodór zajmie objętość 900cm 3<br />
(100cm 3 zajmuje roztwór kwasu i chlorku cynku), czyli 900 . 10 -6 m 3 . Ciśnienie panujące w naczyniu obliczymy ze wzoru<br />
Clapeyrona pV=nRT. Podstawiając podane wartości i przekształcając wzór względem p otrzymamy:<br />
J<br />
0,05mol 8,314 294K<br />
nRT<br />
p<br />
mol K<br />
H 135795,3Pa= 1357,95h Pa.<br />
Przyjmując, że w naczyniu przed zamknięciem było<br />
4 3<br />
V<br />
9 10 m<br />
powietrze pod ciśnieniem normalnym (pp=1013hPa), ciśnienie końcowe P, zgodnie z prawem Daltona równe jest sumie ciśnień<br />
cząstkowych P=pp+pH=1013hPa+1358hPa=2371hPa (P=2,34atm).<br />
1.4-14.<br />
Wiadomo, że mol każdego gazu w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4dm 3 . Gęstość gazu d=m/V=M/V0. W<br />
przypadku wodoru dH=2g/22,4dm 3 =0,0893g/dm 3 , natomiast gęstość chloru wynosi dCl=71g/22,4dm 3 =3,17g/dm 3 . Oznaczmy<br />
przez VH objętość wodoru, a przez VCl objętość chloru. Masa wodoru wynosi więc mH=0,0893VH, a masa chloru mCl=3,17VCl.<br />
Wiemy, że VH+VCl=0,5, oraz mH+mCl=1, co można zapisać:<br />
VH+VCl=0,5<br />
0,0893VH+3,17VCl=1.<br />
Po rozwiązaniu układu równań otrzymamy: VH=0,19dm 3 , VCl=0,31dm 3 . Chlor z wodorem reaguje wg równania reakcji:<br />
H2+Cl2 → 2HCl<br />
Z równania reakcji wynika, że wodór z chlorem reaguje w stosunku molowym, oraz objętościowym 1:1. Z obliczeń wynika, że<br />
chloru użyto w nadmiarze w stosunku do wodoru.<br />
1.4-15.<br />
Załóżmy, że pusty pojemnik ma masę m. Masa azotu zawartego w pojemniku wynosi 50,00g-m, natomiast masa argonu<br />
51,76-m. Gazy opisane mogą być wzorem Clapeyrona pV=nRT. Z treści zadania wynika, że dla obydwu gazów objętość<br />
50,00g m 51,76g m<br />
naczynia jest identyczna: V=nRT/P. Możemy więc zapisać: R 293K R 303K . Po pomnożeniu<br />
28g / mol P 39,95g / mol P<br />
stronami przez P i podzieleniu stronami przez R otrzymamy:<br />
50,00 m 51,76 m<br />
293 303 , a po wykonaniu działań:<br />
28 39,95<br />
523,214-10,464m=392,573-7,584m. Po rozwiązaniu równania otrzymamy m=45,361g. W zbiorniku znajduje się zatem<br />
50,00g-45,361g=4,639g azotu, oraz 51,76g-45,361g=6,399g argonu. Przekształcając wzór Clapeyrona względem P i<br />
4,639g hPa dm<br />
3<br />
podstawiając dane otrzymamy: (P=nRT/V) P 83,14 293K<br />
28g / mol 2dm<br />
3 mol K<br />
2018hPa .<br />
1.4-16.<br />
Stan gazu opisywany jest przez równanie Clapeyrona PV=nRT lub PV/T=const (dla stałej ilości gazu iloczyn n i stałej<br />
gazowej R jest wielkością stałą). Równanie Clapeyrona (równanie stanu gazu doskonałego) możemy również zapisać w<br />
PV PV<br />
postaci: 0 0 , gdzie P0, V0, T0 opisują stan gazu w warunkach normalnych. Przekształcając ostatnie równanie<br />
T T0<br />
względem V0 otrzymamy:<br />
V0<br />
PVT0 1400hPa 1,2dm<br />
3<br />
273K<br />
TP0 300K 1013hPa<br />
1,51 dm<br />
3<br />
1.4-17.<br />
Objętość tego pomieszczenia V=abc=10m . 5m . 3m=150m 3 . W warunkach standardowych (t=25 o C, P=1000hPa) gęstość<br />
powietrza d=1,168kg/m 3 (odczytana z tablic). Masa powietrza w pomieszczeniu (d=m/V) m=dV=1,168kg/m 3. 150m 3 =175,2kg.<br />
1.4-18.
Podstawowe pojęcia chemiczne<br />
Zawartość tlenu w powietrzu wynosi około 21%. W pracowni szkolnej o objętości 150m 3 znajduje się 150m 3 powietrza.<br />
Objętość tlenu w tym powietrzu (c%=100% . VO/VP) VO=c%VP/100%=21% . 150m 3 /100%=31,5m 3 20 uczniów w ciągu godziny<br />
zużywa V=20 . 0,1m 3 /h=2m 3 /h tlenu. 31,5m 3 tlenu wystarczy 20uczniom na t=31,5m 3 /2m 3 /h=15,75h=15h45min. W<br />
rzeczywistości w hermetycznym pomieszczeniu tlenu braknie znacznie szybciej, ponieważ nawet niewielki spadek ilości tlenu w<br />
powietrzu powoduje trudności z oddychaniem.<br />
1.5. Podstawowe prawa chemiczne<br />
1.5-1.<br />
Z prawa zachowania masy (masa substancji przed reakcją równa jest masie substancji po reakcji) wynika, że masa gazu<br />
wynosiła 10g-5,6g=4,4g. Ta ilość gazu zajmowała objętość 2,23dm3. Możemy więc zapisać:<br />
2,23dm3 gazu waży 4,4g, to<br />
22,4dm3 gazu (1mol) waży x g, czyli x=22,4dm3.4,4g/2,23dm3=44,2g.<br />
1 mol gazu ma masę 44,2g, czyli gazem otrzymanym z rozkładu próbki substancji jest tlenek węgla(IV) M=12g+2.16g=44g.<br />
1.5-2.<br />
Wapień (węglan wapnia) podczas prażenia rozkłada się wg równania reakcji:<br />
CaCO3 → CaO + CO2<br />
Wapno palone to zwyczajowa nazwa tlenku wapnia. Korzystając z prawa zachowania masy możemy zapisać:<br />
Masa produktów reakcji wynosi 112g+88g=200g. Ta ilość produktów musiała powstać z rozkładu 200g wapienia.<br />
1.5-3.<br />
Z prawa zachowania masy wynika, że masa substratów musi być zawsze równa masie produktów. Jeżeli z 10g<br />
manganianu(VII) potasu otrzymano 8,9g produktu stałego + tlen, to oznacza, że masa produktów (ciała stałego i tlenu) musi<br />
być równa 10g, czyli tlenu otrzymano 10g-8,9g=1,1g. Z gęstości tlenu (d=m/V) obliczamy objętość jaką on zajmuje<br />
V=m/d=1,1g/0,00143g/cm3=769,2cm3=0,769dm3.<br />
1.5-4.<br />
Woda ulega rozkładowi zgodnie z równaniem reakcji:<br />
2H2O → 2H2 + O2, czyli jedynymi produktami rozkładu są tlen i wodór.<br />
Przyjmując, że otrzymane gazy znajdują się w warunkach normalnych możemy zapisać:<br />
32g tlenu (1mol) w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4dm3, to<br />
x g tlenu zajmuje objętość 0,14dm3, czyli x=32g.0,14/22,4=0,2g.<br />
2g wodoru (1mol) w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4dm3, to<br />
x g wodoru zajmuje objętość 0,28dm3, czyli x=2g.0,28/22,4=0,025g.<br />
Z rozkładu wody uzyskano 0,2g tlenu i 0,025g wodoru, czyli rozkładowi poddano 0,2g+0,025g=0,225g wody.<br />
- 15 -
2. Budowa atomu, układ okresowy pierwiastków<br />
2.1. Konfiguracja elektronowa pierwiastków<br />
- 16 -<br />
Błąd! Nie można odnaleźć źródła odwołania.<br />
2.1-1.<br />
Pierwiastki w układzie okresowym pierwiastków ułożone są wg wzrastającej liczby porządkowej. Liczba porządkowa<br />
wskazuje ilość protonów w jądrze atomu. Z uwagi na to, że atom jest obojętny, proton posiada ładunek dodatni, a elektron<br />
ujemny, to liczba porządkowa wskazuje jednocześnie liczbę elektronów w atomie. Elektrony w atomie rozmieszczone są na<br />
powłokach. Na poszczególnych powłokach może znajdować się maksymalnie 2n 2 elektronów, gdzie n – nr powłoki (główna<br />
liczba kwantowa). Powłoki oznaczane są kolejnymi literami począwszy od K:<br />
Powłoka K L M N O P<br />
Nr powłoki 1 2 3 4 5 6<br />
Maksymalna liczba<br />
2 8 18 32 50 72<br />
elektronów<br />
Aby rozpisać rozmieszczenie elektronów (konfiguracje elektronową) musimy znać liczbę elektronów jaką dysponuje atom,<br />
liczbę powłok oraz liczbę elektronów na ostatniej powłoce (powłoce walencyjnej). Potrzebne informacje odczytamy z układu<br />
okresowego pierwiastków.<br />
Ilość elektronów w atomie – jest to liczba porządkowa (liczba atomowa Z) liczba masowa<br />
liczba atomowaX Ilość powłok w atomie – jest to nr okresu (nr wiersza)<br />
Ilość elektronów walencyjnych – nr grupy (nr kolumny). Jeżeli nr grupy jest większy od 10 to liczba ekektronów walencyjnych<br />
równa jest nr grupy – 10.<br />
Na: Z=11, okres 3 (3 powłoki ekektronowe), nr grupy 1 (1 elektron walencyjny). Elektrony w atomie sodu rozmieszczone są na<br />
3 powłokach K, L i M, na ostatniej jest 1 elektron, pozostałe elektrony rozmieszczone są na powłokach tak, by nie przekroczyć<br />
ilości 2n 2<br />
Na: K 2 L 8 M 1 w przypadku jonu sodowego Na + musimy odjąć jeden elektron z powłoki walencyjnej:<br />
Na + : K 2 L 8<br />
Br: Z=35, okres 4 (4 powłoki), nr grupy 17 (17-10-7 elektronów walencyjnych)<br />
Br: K 2 L 8 M 8 N 7 Br - ma jeden elektron wiecej, który znajduje się na ostatniej powłoce:<br />
Br - : K 2 L 8 M 8 N 8<br />
Ca Z=20, 4 okres, 2 grupa<br />
Ca: K 2 L 8 M 8 N 2 jon wapniowy ma dwa elektrony mniej:<br />
Ca 2+ : K 2 L 8 M 8<br />
2.1-2.<br />
Atomy dążą do tego by przyjąć konfigurację elektronową najbliższego gazu szlachetnego, czyli by na ostatniej powłoce<br />
posiadać 8 elektronów. Oddają te elektrony (jeżeli mają mniej niż 4) tworząc kationy, lub przyjmują elektrony (jeżeli na ostatniej<br />
powłoce mają więcej niż 4 elektrony) tworząc aniony. Wielkość ładunku jony jest równa ilości elektronów oddanych (ze znakiem<br />
+) lub pobranych (ze znakiem -). Aby móc określić ładunek jonu wystarczy stwierdzić w której grupie znajduje się pierwiastek<br />
(nr grupy jest równy ilości elektronów walencyjnych, czyli ilości elektronów na ostatniej powłoce). Ilość elektronów walencyjnych<br />
– nr grupy (nr kolumny). Jeżeli nr grupy jest większy od 10 to liczba ekektronów walencyjnych równa jest nr grupy – 10.<br />
K – pierwsza grupa – 1 elektron walencyjny. Potas tworzy jony K + jony potasowe<br />
Mg – druga grupa – 2 elektrony walencyjne. Magnez tworzy jony Mg 2+ jony magnezowe<br />
Br – 17 grupa (17-10) – 7 elektronów walencyjnych. Brom tworzy aniony Br - jon bromkowy<br />
S – 16 grupa (16-10) – 6 elektronów walencyjnych. Siarka tworzy aniony S 2- jon siarczkowy<br />
Al – 13 grupa (13-10) – 3 elektrony walencyjne. Glin tworzy kationy Al 3+ jony glinu<br />
Te – 16 grupa (16-10) 6 elektronów walencyjnych. Tellur tworzy aniony Te 2- jon tellurkowy.<br />
2.1-3.<br />
W układzie okresowym pierwiastków wyróżniamy wiersze – które nazywamy okresami, oraz kolumny – nazywane grupami.<br />
Numer okresu wskazuje liczbę powłok elektronowych i równy jest ostatniej liczbie w konfiguracji elektronowej. Suma indeksów<br />
przy ostatniej liczbie wskazuje liczbę elektronów walencyjnych i jest równa nr grupy. Jeśli pierwiastek posiada elektrony d, to<br />
zaliczane one są elektronów walencyjnych i ich ilość również wliczana jest do nr grupy. Suma wszystkich elektronów równa jest<br />
liczbie protonów. Liczba protonów w jądrze nazywana jest liczbą atomową (porządkową) i wskazuje kolejność pierwiastka w<br />
układzie okresowym. Suma protonów i neutronów nazywana jest liczbą masową (protony i neutrony nazywane są nukleonami).<br />
Liczba masowa jest najbliższą liczbą całkowitą dla masy atomowej:<br />
1s22s 2 2p 3 Pierwiastek leży w 2 okresie i w 5 grupie. Z układu okresowego pierwiastków możemy odczytać, że pierwiastkiem<br />
tym jest azot, N, liczba atomowa (porządkowa) 7, liczba masowa 14.
Błąd! Nie można odnaleźć źródła odwołania.<br />
1s22s22p63s23p63d l0 4s 2 4p 6 Pierwiastek leży w 4 okresie i 18 grupie. pierwiastkiem tym jest Krypton, Kr, liczba atomowa 36,<br />
masowa 84<br />
[Ar]3d 3 4s 2 Pierwiastek leży w 4 okeresie i 5 grupie, jest to wanad, V, liczba atomowa 23, liczba masowa 51..<br />
II sposób: Liczba protonów w jądrze nazywana jest liczbą porządkową. Atom jest obojętny, więc liczba elektronów w<br />
atomie równa jest liczbie protonów. Liczę elektronów wskazuje suma indeksów górnych:<br />
1s 2 2s 2 2p 3 Pierwiastek posiada 7 elektronów. Liczba porządkowa 7, czyli pierwiastkiem tym jest azot.<br />
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d l0 4s 2 4p 6 Pierwiastek posiada 36 elektronów, czyli w jądrze znajduje się 36 protonów, liczba porządkowa 36.<br />
Pierwiastkiem tym jest Krypton<br />
[Ar]3d 3 4s 2 Konfiguracja argonu, czyli 18 elektronów, plus 5 elektronów. Pierwiastek posiada 23 elektrony. Liczba porządkowa<br />
23, jest to wanad.<br />
2.1-4.<br />
Numer okresu wskazuje liczbę powłok elektronowych i równy jest ostatniej liczbie w konfiguracji elektronowej. Suma<br />
indeksów przy ostatniej liczbie wskazuje liczbę elektronów walencyjnych i jest równa nr grupy. Jeśli pierwiastek posiada<br />
elektrony d, to zaliczane one są elektronów walencyjnych i ich ilość również wliczana jest do nr grupy. Suma wszystkich<br />
elektronów równa jest liczbie protonów. Liczba protonów w jądrze nazywana jest liczbą atomową (porządkową) Z i wskazuje<br />
kolejność pierwiastka w układzie okresowym. Liczba masowa A to suma protonów i neutronów w jądrze: A=Z+l.neutronów.<br />
Liczbę masową odczytuje się z układu okresowego pierwiastków. Jest to najbliższa masie atomowej liczba całkowita. Na<br />
pozostałe pytania łatwo można odpowiedzieć rysując model klatkowy konfiguracji elektronowej i licząc niesparowane elektrony.<br />
Rysując taki model musimy pamiętać o regule Hunda, która mówi, że na orbitalach zdegenerowanych (mających taką samą<br />
energię) liczba elektronów niesparowanych musi być maksymalna.<br />
a) 1s22s22p63s23p4 Wszystkich elektronów jest 16, więc Z=16, Pierwiastkiem tym jest Siarka, A=32. W jądrze atomowym<br />
znajduje się zatem 16 protonów i 32-16=16 neutronów. Atom posiada 3 powłoki elektronowe (leży w 3 okresie), oraz 6<br />
elektronów walencyjnych, nie posiada elektronów na orbitalu d, jest więc pierwiastkiem grupy głownej (16 grupa).<br />
S<br />
Atom posiada 2 niesparowane elektrony, do oktetu brakuje mu 2 elektronów, które musi przyjąć. Tworzy więc jony o ładunku 2-<br />
S2-.<br />
b) 1s22s22p63s23p63d 6 4s 2 Atom posiada 26 elektrony. Z=26, leży w 4 okresie (posiada 4 powłoki elektronowe), 8 grupie (jest<br />
to pierwiastek przejściowy). Pierwiastkiem tym jest żelazo. Liczba masowa A=56. W jądrze znajdują się 26 protony, oraz 56-<br />
26=30 neutronów.<br />
Fe<br />
Atom chętnie odda dwa elektrony z orbitalu 4s by upodobnić się do najbliższego gazu szlachetnego. Tworzy więc jony Fe2+.<br />
Parowanie elektronów powoduje zawsze wzrost energii. Żelazo chętnie odda tez jeden sparowany elektron z orbitalu 3d, oraz<br />
dwa elektrony z orbitalu 4s tworząc jony Fe3+.<br />
c) [Kr]5s1 Tego typu zapis oznacza, że atom posiada konfiguracje elektronowa kryptonu (Z=36), oraz dodatkowo 1 elektron na<br />
orbitalu 5s (razem 37 elektronów). Leży w 5 okresie i w 1 grupie układu okresowego pierwiastków. Liczba atomowa Z=37,<br />
liczba masowa A=85 (jest to rubid). W jądrze znajduje się 37 protonów, oraz 85-37=48 neutronów. Z zapisu widać, że jest tylko<br />
1 niesparowany elektron, który atom chętnie odda tworząc jony Rb+.<br />
2.1-5.<br />
Numer grupy określa ilość elektronów walencyjnych. W przypadku pierwiastków 1 grupy posiadają one 1 elektron<br />
walencyjny, natomiast pierwiastki 17 grupy posiadają (17-10) 7 elektronów walencyjnych. Każdy atom dąży do tego by uzyskać<br />
konfiguracje najbliższego gazu szlachetnego (oktet elektronów). W przypadku pierwiastków 1 grupy, atom uzyska oktet<br />
oddając elektron walencyjny, natomiast atom z 17 grypy uzyska oktet elektronowy przyjmując 1 elektron:<br />
- 17 -
- 18 -<br />
atom<br />
-e<br />
+e<br />
jon dodatni<br />
Błąd! Nie można odnaleźć źródła odwołania.<br />
W przypadku atomu z 17 grupy, na orbitalu p znajduje się jeszcze miejsce na 1 elektron. Nawet w przypadku gdy one się<br />
odpychają od siebie, jest dostateczna ilość miejsca by jeden od drugiego był daleko. W anionie, oktet elektkronów i brak<br />
wolnego miejsca powoduje, że powłoka musi zwiększyć swój rozmiar, dlatego anion ma większy promień od atomu.<br />
2.1-6.<br />
Metal charakteryzuje się tym, że bardzo łatwo oddaje elektron(y) walencyjny. Charakter mealiczny w układzie okresowym<br />
wzrasta wraz ze wzrostem wielkości atomu, czyli wraz ze wzrostem nr okresu. W grupach charakter metaliczny wzrasta ze od<br />
grupy 17 do 1.<br />
wzrost charakteru<br />
metalicznego<br />
Sód i potas są pierwiastkami z 1 grupy, ale sód leży w 3 okresie, a potas w 4. Większy charakter<br />
metaliczny ma potas.<br />
Sód znajduje się w 1 okresie, a magnez w 2. Obydwa są pierwiastkami z 3 okresu. Większym<br />
charakterem metalicznym charakteryzuje się sód<br />
2.1-7.<br />
Charakter niemetaliczny pierwiastków w układzie okresowym wzrasta wraz ze wzrostem nr grupy i maleje ze wzrostem nr<br />
okresu:<br />
wzrost charakteru<br />
niemetalicznego<br />
Siarka i chlor leżą w tym samym okresie, ale siarka leży w 16 a chlor w 17 grupie. Chlor posiada<br />
większy charakter niemetaliczny.<br />
Fluor i chlor – obydwa pierwiastki znajdują się w 17 grupie, ale fluor znajduje się w 2 okresie, a<br />
chlor w 3 okresie. Fluor ma więc większe właściwości niemetaliczne<br />
2.1-8.<br />
Główna liczba kwantowa n określa nr powłoki, jednocześnie określa ona liczbę podpowłok. Nazwy dla podpowłok tworzy się<br />
w zależności od pobocznej liczy kwantowej l, która przyjmuje wartości 0≤l≤n-1.<br />
poboczna liczba kwantowa l 0 1 2 3 4 5<br />
nazwa podpowłoki (orbitalu) s p d f g h<br />
Dla powłoki o n=4 poboczna liczba kwantowa może przyjąć wartości 0, 1, 2, 3, więc w tej powłoce istnieją następujące<br />
podpowłoki (orbitale): s, p, d, f.<br />
2.1-9.<br />
Dla czwartej powłoki n=4. Poboczna liczba kwantowa dla podpowłoki (orbitalu) d wynosi 2. Liczbę orbitali określa magnetyczna<br />
liczba kwantowa m, która przyjmuje wartości –l….0….+l. A więc dla pobocznej liczby kwantowej l=3, magnetyczna liczba<br />
kwantowa przyjmie wartości -2, -1, 0, 1, 2. Mamy więc 5 orbitali typu d. Każdy z nich może przyjąć elektron o magnetycznej<br />
liczbie spinowej ms=±1/2. A więc podpowłoka typu d dysponuje 10 stanami kwantowymi.<br />
Poboczna liczba kwantowa dla orbitalu p czwartej powłoki (dla każdej innej powłoki również) wynosi 1. Istnieją 3 orbitale typu p<br />
o magnetycznych liczbach kwantowych -1, 0, +1. Każdy z nich scharakteryzowany jest przez 2 magnetyczne liczby spinowe.<br />
Istnieje więc 6 możliwych stanów kwantowych.<br />
Dla powłoki n=4 istnieją następujące orbitale: l=0 – s, l=1 – p, l=2 – d, l=3 – f. Istnieje tylko 1 orbital s (m=0), oraz 7 orbitali f<br />
(m=-3, -2, -1, 0, +1, +2, +3). Możliwe stany kwantowe 2 dla s, 6 dla p, 10 dla d oraz 14 dla f. W sumie 32. Dla powłoki ilość<br />
stanów kwantowych (max. liczbę elektronów jaka może się znaleźć na powłoce) można określić z zależności 2n 2 (2 . 4 2 =32).