Chemické výpočty Sumární vzorec udává druh a počet atomů v molekule dané sloučeniny, může být totožný se stechiometrickým vzorcem, nebo je jeho celistvým násobkem. Stechiometrický a sumární vzorec Stechiometrický vzorec vyjadřuje základní složení sloučeniny, udává, ze kterých prvků se sloučenina skládá a v jakém poměru jsou atomy těchto prvků ve sloučenině zastoupeny Např. peroxid vodíku má stechiometrický vzorec {HO} a sumární vzorec H2O2 Výpočet stechiometrického a sumárního vzorce Atomový poměr prvků ve vzorku zjistíme, dělíme-li množství jednotlivých prvků v procentech jejich relativními atomovými hmotnostmi. Stechiometrický vzorec získáme, pokud vydělíme poměr nejmenším z čísel. Vzhledem k tomu, že ve sloučenině (v sumárním vzorci) jsou jednotlivé prvky v poměru celých čísel, snažíme se poměru celých čísel dosáhnout matematickými operacemi (násobení celým číslem). Ze sumárního vzorce látky můžeme vypočítat elementární složení tak, že hmotnost jednotlivých prvků ( počet molů daného prvku vynásobená molární hmotností) se vydělí celkovou hmotností molekuly (1 mol × molární hmotnost molekuly). Aby byl výsledek v %, je třeba ho vynásobit 100. Výpočet elementárního složení K ověření „správnosti“ vypočteného vzorce lze využít: a) zpětný výpočet obsahu prvků; b) hodnotu DBE, která musí být celočíselná; c) NMR spektra. Výpočty z chemického vzorce Při chemické analýze neznámé sloučeniny se zjišťuje zastoupení jednotlivých prvků ve vzorku a podle jejich vzájemného poměru se následně vypočítá skutečné složení sloučeniny. Pomocí experimentálně zjištěné molekulové hmotnosti pak lze odvodit sumární vzorec analyzované látky. Výpočty z chemického vzorce vycházejí ze základního vztahu: CH8 - Výpočty z chemických vzorců | Výuka chemie, fyziky a ... Vypočítejte stechiometrický vzorec sloučeniny se složením: 22,55 % Na; 30,38 % P a 47,07 % O. Jeden mol látky váží 407,85 g, jaký je sumární a strukturní vzorec látky? Na 22,99 P 30,97 O 16,00 Budeme potřebovat atomové hmotnosti celkem tří prvků: x : y : z = 22,55/22,99 : 30,38/30,97 : 47,07/16,00 x : y : z = 0,98 : 0,98 : 2,94 x : y : z = 1 : 1 : 3 Stechiometrický vzorec je {NaPO3}. V zadání je uvedena molární hmotnost látky M = 407,85 g/mol. Potřebujeme tedy zjistit kolikrát se nám hmotnost jednotky NaPO3 (M = 101,96 g/mol) vejde do zadané molární hmotnosti. 407,85 / 101,96 = 4,00 Látka obsahuje čtyři jednotky NaPO3, její vzorec tedy bude Na4P4O12. Jedná se o cyklo-tetrafosforečnan sodný. Určete stechiometrický vzorec sloučeniny, která obsahuje 14,27 % Na, 9,95 % S, 19,86 % O a 55,91 % H2O M[Na] = 22,99 g.mol-1 M[S] = 32,06 g.mol-1 M[O] = 16 g.mol-1 M[H2O] = 18 g.mol-1 V tomto příkladě jde o opačný případ: známe složení látky, ale zajímá nás teoretický výsledek elementární analýzy. Vypočítejte hmotností zlomek jednotlivých prvků v dichromanu draselném K2Cr2O7? Atom/molekula Ar/Mr K 39,10 Cr 52,00 O 16,00 K2Cr2O7 294,18 Výpočet procentuálního zastoupení je jednoduchý, stačí dát do poměru hmotnost prvku (nesmíme zapomenout na zastoupení prvku ve sloučenině) a hmotnost sloučeniny: Dichroman draselný obsahuje 26,58 % K; 35,35 % Cr a 38,07 5 O. Jako rychlou kontrolu můžeme zkontrolovat součet procent, musí se rovnat 100 26,58 + 35,35 + 38,07 = 100 Kolik gramů dusíku, vodíku, síry a kyslíku je obsaženo v 264,32 gramech (NH4)2SO4? Oxid uhličitý lze připravit reakcí s kyselinou chlorovodíkovou. Vypočítejte, která z uvedených látek bude, s ohledem na hmotností poměr oxidu uhličitého uvolněného z navážky 100 g uhličitanu, pro přípravu oxidu uhličitého nejvýhodnější. 1) CaCO3 2) Na2CO3 3) K2CO3 4) NaHCO3 Z jednoho molu všech čtyř látek vznikne vždy 1 mol CO2. Nejvýhodnější tedy bude látka, která má nejmenší molární hmotnost. Je na první pohled zřejmé, že to bude NaHCO3. S ohledem na zadání vypočítáme látková množství jednotlivých solí: 1: n(CaCO3) = 100/100 = 1 mol , vznikne 1 mol CO2. 2: n(Na2CO3) = 100/105,99 = 0,9434mol, vznikne 0,9434mol CO2 3: n(K2CO3) = 100/138,21 = 0,7235mol; vznikne 0,7235 mol CO2 4: n(NaHCO3) = 100/84,01 = 1,19 mol, vznikne 1,19 molu CO2. U hydrogenuhličitanu bude navíc poloviční spotřeba HCl: NaHCO3 + HCl = NaCl + CO2 + H2O; naproti tomu třeba u CaCO3 to bude CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 + H2O nebo Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2 + 2H2O. Kupritová (Cu2O) ruda obsahuje 36 % hlušiny. Kolik kg mědi se vyrobí ze 2,5 tuny této rudy? 1422 kg Ze 2 tun rudy chalkosinu (Cu2S) bylo vyrobeno 1,5 tuny mědi. Kolik % hlušiny obsahovala ruda? 6,25 % Chromitová (FeO.Cr2O3) ruda obsahuje 20 % hlušiny. Z kolika tun této rudy se vyrobí 6,5 tuny chromu? 17,5 t Železná ruda obsahuje stejné hmotnostní podíly (mm/mh = 1:1) magnetitu (Fe3O4) a hematitu (Fe2O3). Z kolika tun této rudy lze vyrobit 41,3 tun železa? 58 t Z 20,6 tuny manganové rudy, obsahující MnS a MnS2, bylo vyrobeno 11 tun manganu. Kolik tun MnS a kolik tun MnS2 ruda obsahovala? 8,7 t MnS a 11,9 t MnS2 Určete molární hmotnost plynu, je-li jeho hustota za normálních podmínek 1,43 g.dm-3. Odhadněte, o který plyn se jedná. 32 g.mol-1, O2 Kolik m3 vzduchu se spotřebuje za den v továrně na výrobu amoniaku, jestliže je denní spotřeba vzdušného dusíku 1250 tun. Předpokládejte, že vzduch obsahuje 80 obj. % dusíku). 1 250 000 m3 Kolik kg vzduchu je v místnosti o rozměrech 5 m x 4 m x 3 m při teplotě 293 K a normálním tlaku (101 325 Pa)? 72,4 kg William Ramsay v roce 1894 izoloval plyn, který měl při teplotě 25 °C a tlaku 100 kPa hustotu 1,63 g.dm-3. Který plyn Ramsay izoloval? argon Úplným spálením 2,66 g látky vzniklo 1,54 g CO2 a 4,48 g SO2. Odvoďte vzorec látky. CS2 Oxid chromu obsahuje 68,4 % chromu a 31,6 %. Určete stechiometrický vzorec oxidu. Cr2O3 Jaký je empirický vzorec sloučeniny, jestliže z její elementární analýzy vyplývá, že obsahuje 58,5 % uhlíku, 4,1 % vodíku, 11,4 % dusíku a 26,0 % kyslíku? Minerál beryl obsahuje 13,96 % oxidu berylnatého, 18,97 % oxidu hlinitého a 67,07 % oxidu křemičitého. Jaký je jeho stechiometrický vzorec? C6H5NO2 3BeO.Al2O3.6SiO2 Kolik gramů krystalové vody obsahuje 13 gramů MgSO4 . 7 H2O? 6,65 g Spálením 1,54g plynného uhlovodíku vzniklo 4,24g CO2 a 3,47 g H2O. Určete vzorec uhlovodíku a pojmenujte ho. CH4, methan Vzorek 16,1 g hydrátu síranu sodného byl žíháním zbaven veškeré krystalové vody. Úbytek hmotnosti činil 9 g. Určete vzorec hydrátu. Na2SO4 . 10 H2O Jaký je molekulový vzorec sloučeniny, která obsahuje uhlík (w = 88,8%) a vodík (w = 11,2%). Jeden litr této plynné látky má za normálních podmínek hmotnost 2,41 g. C2H3, C4H6 Dokonalým spálením 0,29 g organické látky obsahující uhlík a vodík vzniklo 0,88 g CO2 a 0,45 g H2O. Určete empirický a molekulový vzorec látky. Relativní molekulová hmotnost je 58. C2H5, C4H10 V neznámé organické sloučenině byl elementární analýzou stanoven obsah uhlíku (w = 39,89 %), vodíku (w = 6,7 %) a kyslík (w = 53,01 %). Relativní molekulová hmotnost látky je 185. Určete empirický a molekulový vzorec. CH2O, C6H12O6 Jaký empirický a molekulový vzorec má látka složená z vodíku, kyslíku a uhlíku. Její relativní molekulová hmotnost je 46. 0,253 g látky poskytlo 0,242 g oxidu uhličitého a 0,099 g vody. CO2H2, HCOOH Úplným spálením 0,2036 g látky, obsahující uhlík, vodík a kyslík, bylo zjištěno 0,3895 g CO2 a 0,2390 g H2O. Určete empirický vzorec sloučeniny. C2H6O Dusičnan amonný a močovina jsou významná dusíkatá hnojiva. Ve které z těchto sloučenin je větší procentuální obsah dusíku? Obsah dusíku je vyšší v močovině (46,7 %) než v dusičnanu amonném (35 %) Analýzou neznámého vzorku A bylo zjištěno 82,35 % dusíku a 17,65 % vodíku, analýzou vzorku B bylo zjištěno 87,5 % dusíku a 12,5 % vodíku. Který ze vzorků obsahoval amoniak? Vzorek A Vzorky dvou bezvodých uhličitanů A a B byly žíhány do konstantní hmotnosti. Hmotnost vzorku A poklesla z původní hmotnosti 2,5840 g na 1,4482 g, hmotnost vzorku B poklesla z původní hmotnosti 2,4585 g na 1,1753 g. Identifikujte oba vzorky víte-li, že jeden z nich obsahuje uhličitan hořečnatý a druhý uhličitan vápenatý. A CaCO3, B MgCO3 Určete relativní atomovou hmotnost a vzorec sloučeniny obsahující pouze kov, chlor a kyslík v molárním poměru 1:1:3. Sloučenina obsahuje 39,168 % kyslíku a molekulová hmotnost je menší než 150. KClO3 Jaký vzorec má látka složená z uhlíku, kyslíku a chloru sloučených v hmotnostním poměru 3:4:18. Jaký je její název? Spálením 0,0038 g jisté látky vznikne 0,0001 molu oxidu siřičitého a 1,12 ml oxidu uhličitého (za normálních podmínek). Určete hmotnostní poměr prvků ve sloučenině v nejmenších celých číslech a v procentech. Určete její vzorec. Analýzou 0,0019 g organické sloučeniny bylo zjištěno, že obsahuje 0,0003 g uhlíku, 0,0008 g síry, 0,0007 g dusíku a 0,0001 g vodíku. Určete empirický vzorec této sloučeniny. Znáte název sloučeniny? Určete molekulový vzorec organické sloučeniny, v jejíž molekule hmotnostní poměr C:N:H je 6:7:2 a víte-li, že molární hmotnost této látky je 60 g . mol-1. Hmotnostní poměr vápníku, uhlíku a kyslíku ve sloučenině je 5:3:8. Hydrát této sloučeniny obsahuje 12,36 % vody. Jaký je vzorec hydrátu? COCl2 – fosgen CS2 CSN2H4 C2N2H8 Ca(COO)2 . H2O K elementární analýze bylo vzato 15,9 mg látky. Spálením tohoto množství vzniklo 46,19 mg CO2 a 14,28 mg H2O. Relativní molekulová hmotnost sloučeniny je 302. Určete empirický a molekulový vzorec. C10H15O, C20H30O2 Spálením 0,33 g organické sloučeniny bylo získáno 336 cm3 oxidu uhličitého a 0,27 g vody. Objem látky je za normálních podmínek. Experimentálně určená relativní molekulová hmotnost je 88. Určete empirický a molekulový vzorec sloučeniny. C2OH4, C4O2H8 Spálením 0,7 g látky vzniklo 0,05 molu oxidu uhličitého a 0,05 molu vody. 0,1 g látky za normálních podmínek zaujímá objem 32 ml. Určete empirický a molekulový vzorec sloučeniny. CH2, C5H10 Oxidačním žíháním se 1 gram minerálu, který je tvořen železem, mědí a sírou, převede na oxidy. Oxid siřičitý unikl ze vzorku a tuhý zbytek o hmotnosti 0,869 g obsahoval 39,87 % mědi a 35,04 % železa. Určete empirický vzorec minerálu. CuFeS2 Oxid uhličitý a voda vznikající při spálení jistého uhlovodíku jsou v hmotnostním poměru 22:9. Normální hustota uhlovodíku ρn = 1,88 kg.m-3. Jaký je jeho molekulový vzorec? C3H6