dwa stopy a różnych zawartościach

stella1234
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 8
Rejestracja: 23 gru 2015, o 20:57
Płeć: Kobieta
Lokalizacja: bielsko-biała

dwa stopy a różnych zawartościach

Post autor: stella1234 »

Do całkowitego roztworzenia \(\displaystyle{ 6,00 g}\) równomolowego stopu \(\displaystyle{ Zn}\) i \(\displaystyle{ Al}\) zużyto \(\displaystyle{ 220 cm^3}\) roztworu kwasu azotowego (V). Jaką ilość tego samego kwasu zużyje się do całkowitego roztworzenia \(\displaystyle{ 6,00 g}\) stopu \(\displaystyle{ Zn}\) i \(\displaystyle{ Al}\), o ułamku molowym \(\displaystyle{ Zn}\) równym \(\displaystyle{ 0,8291}\)?
Ostatnio zmieniony 30 gru 2015, o 07:09 przez AiDi, łącznie zmieniany 1 raz.
Powód: Nieczytelny zapis - brak LaTeX-a. Proszę zapoznaj się z instrukcją: http://matematyka.pl/latex.htm .
pesel
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 1707
Rejestracja: 8 cze 2010, o 13:09
Płeć: Mężczyzna
Podziękował: 1 raz
Pomógł: 412 razy

dwa stopy a różnych zawartościach

Post autor: pesel »

1. Oblicz ile masz moli cynku i glinu w pierwszym stopie.
2. Policz ile na ich roztworzenie potrzeba moli kwasu.
3. Wykonaj punkty 1 i 2 dla drugiego stopu.
4. Z proporcji policz szukaną objętość kwasu.
Pablo82
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 356
Rejestracja: 31 maja 2015, o 19:56
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Warszawa
Pomógł: 79 razy

dwa stopy a różnych zawartościach

Post autor: Pablo82 »

Z całym szacunkiem pesel, ale jak na Twoje nieprzeciętne możliwości to trochę „odpuściłeś” sobie to rozwiązanie. Chociaż Twoje wskazówki do rozwiązania tego zadania są poprawne, to trudno z nich wywieść dalszy ciąg rozwiązania. Rozwiązanie to zależne jest od możliwych reakcji jakie mogą zaistnieć. Pozwól, że inaczej do tego podejdę…

1. Równomolowy stop \(\displaystyle{ Zn}\) i \(\displaystyle{ Al}\) oznacza, że stosunek masowy \(\displaystyle{ Zn}\) do \(\displaystyle{ Al = 65:27}\). Mając równomolowy stop o wadze \(\displaystyle{ 6 g}\) będzie w nim \(\displaystyle{ 4,239 g Zn}\) oraz \(\displaystyle{ 1,761 g Al}\)
2. Chociaż o ilości zużytego kwasu azotowego mamy teraz zbyt mało danych – niechaj będzie go \(\displaystyle{ n1 moli w 220 cm3}\) – to w zależności od stężenia tego kwasu zachodzą zupełnie odmienne reakcje. Trzeba w przybliżeniu określić stężenie kwasu azotowego aby dalej antycypować możliwe reakcje. „Literatura” nie podaje jakie są możliwe udziały molowe reakcji współbieżnych kwasu azotowego z określonymi metalami. Wskazuje jedynie na możliwość istnienia takich reakcji. Jedynymi wskazówkami są:
a/. im metal jest szlachetniejszy tym następuje mniejsza redukcja azotu
b/. im większe jest stężenie kwasu azotowego, tym redukcja azotu następuje z większego stopnia utlenienia
3. Możliwe reakcje \(\displaystyle{ HNO3}\) z \(\displaystyle{ Zn}\):
\(\displaystyle{ Zn + 4 HNO3 ---> Zn(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O}\)
\(\displaystyle{ 3 Zn + 8 HNO3 ---> 3 Zn(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O}\)
\(\displaystyle{ 4 Zn + 10 HNO3 ---> 4 Zn(NO3)2 + N2O + 5 H2O}\)
\(\displaystyle{ 5 Zn + 12 HNO3 ---> 5 Zn(NO3)2 + N2 + 6 H2O}\)
\(\displaystyle{ 4 Zn + 9 HNO3 ---> 4 Zn(NO3)2 + NH3 + 3 H2O}\)
4. Możliwe reakcje \(\displaystyle{ HNO3 z Al}\):
\(\displaystyle{ Al + 6 HNO3 ---> Al(NO3)3 + 3 NO2 + 3 H2O}\)
\(\displaystyle{ Al + 4 HNO3 ---> Al(NO3)3 + NO + 2 H2O}\)
\(\displaystyle{ 8 Al + 30 HNO3 ---> 8 Al(NO3)3 + 3 N2O + 15 H2O}\)
\(\displaystyle{ 10 Al + 36 HNO3 ---> 10 Al(NO3)3 + 3 N2 + 18 H2O}\)
\(\displaystyle{ 8 Al + 27 HNO3 ---> 8 Al(NO3)3 + 3 NH3 + 9 H2O}\)
Na poziomie liceum ale też i na wykładach z chemii takiej czy innej uczelni technicznej ( z pominięciem Wydziałów Chemii ) przyjmuje się reakcje kwasu azotowego z redukcją azotu do \(\displaystyle{ NO2}\) lub \(\displaystyle{ NO}\), ale też incydentalnie do \(\displaystyle{ N2O}\), \(\displaystyle{ N2}\) lub \(\displaystyle{ NH3}\)

5. Oszacowanie stężenia kwasu \(\displaystyle{ HNO3}\). W krańcowych warunkach mamy 0,092 moli cynku lub \(\displaystyle{ 0,222}\) moli glinu. Na przeprowadzenie reakcji roztwarzania tych metali oraz na podstawie pkt.3 i pkt.4 musielibyśmy użyć:
\(\displaystyle{ 0,092 \cdot 4 = 0,368}\) moli \(\displaystyle{ HNO3}\) ( z wydzieleniem \(\displaystyle{ NO2}\) w reakcji z\(\displaystyle{ Zn}\) )
\(\displaystyle{ 0,092 \cdot 8/3 = 0,245}\) moli \(\displaystyle{ HNO3}\) ( z wydzieleniem \(\displaystyle{ NO}\) w reakcji z \(\displaystyle{ Zn}\) )
\(\displaystyle{ 0,222 \cdot 6 = 1,332}\) moli \(\displaystyle{ HNO3}\) ( z wydzieleniem \(\displaystyle{ NO2}\) w reakcji z \(\displaystyle{ Al}\) )
\(\displaystyle{ 0,222 \cdot 4 = 0,888}\) moli \(\displaystyle{ HNO3}\) ( z wydzieleniem \(\displaystyle{ NO}\) w reakcji z \(\displaystyle{ Al}\) )
W „najgorszym” przypadku mamy do czynienia z \(\displaystyle{ 1,332}\) molami\(\displaystyle{ HNO3}\)
Stężenie takiego kwasu wynosi \(\displaystyle{ Cm = 1,332/0,22 = 6,05 mol/dm3}\)
Stężenie takiego kwasu wynosi Cp = rzędu 35% co uznać należy jako kwas średnio stężony

6. Idąc „na łatwiznę” w dalszych reakcjach rozważałbym redukcję azotu do \(\displaystyle{ NO}\). W moim przekonaniu dla prawidłowego rozwiązania zadania zastosowałbym redukcję azotu do \(\displaystyle{ NO}\) w przypadku \(\displaystyle{ Zn}\) oraz redukcję azotu do \(\displaystyle{ N2O}\) – w przypadku glinu. Ale jak napisałem to wyżej jest tu znacznie więcej możliwości.
7. Po wybraniu takiej czy innej opcji dalsze rachunki nie wymagają już dodatkowego komentarza i są już czysto technicznie obliczeniowe.
pesel
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 1707
Rejestracja: 8 cze 2010, o 13:09
Płeć: Mężczyzna
Podziękował: 1 raz
Pomógł: 412 razy

dwa stopy a różnych zawartościach

Post autor: pesel »

Miałem nosa żeby tylko w krokach podać. Żeby jeszcze bardziej skomplikować można zauważyć, że stężenie kwasu w trakcie biegu reakcji maleje więc i stechiometria reakcji się zmienia. No chyba, że zrealizowano to w ten sposób, że duuuży nadmiar kwasu zapewniał jego stałe stężenie aż do całkowitego roztworzenia metali.

BTW, dlaczego w punkcie 5. zakładasz skrajne przypadki (czysty cynk albo czysty glin)? Przecież skład próbki jest znany, wyliczony w punkcie 1. (po \(\displaystyle{ 65 \ mmoli}\) każdego) i to dla tego składu należałoby liczyć stężenie kwasu. Także sformułowania w punktach 2.a,b dla mnie nie są jasne. Przecież bardzo mało szlachetny sód w ogóle nie redukuje azotu w reakcji z kwasem.
Pablo82
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 356
Rejestracja: 31 maja 2015, o 19:56
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Warszawa
Pomógł: 79 razy

dwa stopy a różnych zawartościach

Post autor: Pablo82 »

pesel, wielkie dzięki z wsparcie.
Twoje uwagi do tego rozwiązania oczywiście podzielam w całości.
Rozpatrując reakcję tylko cynku lub tylko glinu - chciałem uchwycić krańcowe możliwości, a nie te, które występują w zadaniu, a dla oszacowania stężenia kwasu azotowego. Od tego stężenia zależy jak przebiegną współbieżne reakcje redukcji azotu z \(\displaystyle{ HNO_3}\) do innych związków.
Stwierdzenia, które przytoczyłem w pkt.2 są Tobie znane, ale co do ich zakresu ilościowego ( liczbowego ) nie ma tutaj jednoznacznych danych. W "literaturze"mowa jest o konkretnych reakcjach: konkretny metal z \(\displaystyle{ HNO_3}\), ale nie ma tego wiele.
Sądzisz ( Twoje ostatnie zdanie w Twoim poście ), że sód nie jest w stanie zredukować \(\displaystyle{ HNO_3}\) w jakikolwiek sposób? Ani do \(\displaystyle{ NO_2}\), ani do \(\displaystyle{ NO}\), ani do \(\displaystyle{ N_2O}\) ani do \(\displaystyle{ N_2}\), anie do \(\displaystyle{ NH_3}\) ? ...no chyba jednak sód coś tam zredukuje...
Ostatnio zmieniony 2 sty 2016, o 18:55 przez AiDi, łącznie zmieniany 1 raz.
Powód: Wzory chemiczne także zapisujemy z użyciem LateXa.
pesel
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 1707
Rejestracja: 8 cze 2010, o 13:09
Płeć: Mężczyzna
Podziękował: 1 raz
Pomógł: 412 razy

dwa stopy a różnych zawartościach

Post autor: pesel »

Pablo82 pisze:pesel
Stwierdzenia, które przytoczyłem w pkt.2 są Tobie znane...
Niestety, nie są mi znane. Punktu 2b) nawet nie rozumiem.
ODPOWIEDZ