T 3.3.5 Odpowiedzi do zadań maturalnych

Stechiometria wzorów

Zadanie 1

Pary węglowodoru X w warunkach ciśnienia p = 1024 hPa i temperatury T = 15 ℃ mają gęstość równą d = 2,48  kg • m^-3. Oblicz masę molową tego węglowodoru i podaj jego wzór sumaryczny.

Odpowiedź:

W pierwszej kolejności obliczamy objętość jednego mola par węglowodoru wykorzystując pV=nRT

V=nRT/p ==> 23,38 dm³

Wykorzystując gęstość obliczamy masę molową:

d=M/V ==> M = d•V ==> 58 g/mol

C₄H₁₀

Zadanie 2

Stosunek mas molowych soli Na₅P₃O₁₀ do soli Na₃XO₄ wynosi 2,244. Zidentyfikuj pierwiastek X oraz ustal wzór sumaryczny jego soli.

Odpowiedź:

5•23+3•31+10•16/3•23+x+4•18 = 2,244

Na₃PO₄

Zadanie 3

Ustal wzór sumaryczny tlenku chromu, jeśli wiadomo, że zawiera on 68,4% masowych chromu.

Odpowiedź:

Dla 100g tlenku mCr=68,4g a mO=31,6g

nCr=1,32 mola nO=1,975 stosunek najprostszych liczb całkowitych to:

Cr₂O₃

 Zadanie 4

Ustal wzór sumaryczny soli potasu, znając jej skład pierwiastkowy wyrażony w procentach masowych:  49,6% K ; 23,3% Mn ; 27,1% O.

Odpowiedź:

Obliczenia analogiczne ja w zadaniu poprzednim:

1. Obliczmy liczby moli poszczególnych pierwiastków dzieląc masy przez masy molowe.
2. Ustalamy stosunki najprostszych liczb całkowitych.

K₃MnO₄

Zadanie 5 

Ustal wzór sumaryczny tlenku wanadu, jeśli wiadomo, że 5,46 g tego tlenku zawiera 3,06 g tego metalu.

Odpowiedź:

mV=3,06g mO=2,4g

Obliczamy liczby moli wanadu i tlenu a następnie określamy ich najprostszy stosunek liczb całkowitych.

V₂O₅

 Zadanie 6 

Próbkę uwodnionego chlorku baru w ilości 1,763 g ogrzano do sucha, w efekcie czego pozostała bezwodna sól o masie m = 1,505 g. Określ wzór sumaryczny hydratu chlorku baru.

Odpowiedź:

Masa soli bezwodnej 1,505 g ==> liczba moli 0,072 mola

Masa wody 0,258 ==> liczba moli wody 0,0143 mola

Stosunek liczby moli 1 : 2

BaCl₂ • 2H₂O 

Zadanie 7  

Uwodniony siarczan pewnego glinu zawiera 8,1%  masowych glinu oraz 43,2% masowych SO₄^2- . Ustal wzór sumaryczny tego hydratu.

Odpowiedź:

Masa całego związku 100 g

Masa glinu 8,1 g Liczba moli 0,3 mola

Masa jonów SO₄^2- 43,2 g Liczba moli 0,45 mola

Masa wody 100-8,1-43,2 = 48,7 g Liczba moli 2,7

Stosunek najprostszych liczb całkowitych to:

Al₂(SO₄)₃ • 18H₂O  

Zadanie 8  

W pewnym związku X obecnym w moczu określono stosunek masowy węgla do wodoru, tlenu i azotu, który wynosi odpowiednio 3 : 1 : 4 : 7. Ustal wzór sumaryczny tego związku, wiedząc że wzór empiryczny jest jednocześnie wzorem rzeczywistym.

Odpowiedź:

Stosunek masowy zamieniamy na molowy dzieląc każda masę przez masę molową danego pierwiastka.

CH₄N₂O  (mocznik).

 Zadanie 9 

Pewien związku boru z wodorem o nieznanej masie molowej zawiera 21,4% masowych wodoru. Określ wzór empiryczny oraz rzeczywisty tego związku, jeśli wiadomo, że jego masa molowa jest większa od 15 g•mol⁻¹, ale mniejsza niż 30 g •mol⁻¹.

Odpowiedź:

Zakładamy masę związku równą 100 g

1. Obliczmy liczby moli poszczególnych pierwiastków dzieląc masy przez masy molowe.
2. Ustalamy stosunki najprostszych liczb całkowitych.
3. Porównując masy molowe widzimy, że będzie liczby moli musimy pomnożyć razy dwa.

Wzór empiryczny: BH₃ . Wzór rzeczywisty: B₂H₆    

Zadanie 10  

0,5 g nieznanego metalu M reaguje z fluorem tworząc 1,097 g fluorku o wzorze ogólnym MF₆ . Zidentyfikuj metal M. 

Odpowiedź:

M + 3F₂ =MF₆

Układamy proporcję:

0,5 ——– 1,097

x ——— x + 114

x to masa molowa molibdenu

Mo (molibden)

 Zadanie 11 

Uczniowie postanowili wyznaczyć wzór sumaryczny uwodnionego siarczanu(VI) cynku. Przeprowadzili szereg reakcji, w wyniku których otrzymali z 2,876g tego siarczanu otrzymali: 0,814 ZnO i 2,334 BaSO₄.

Na podstawie otrzymanych danych wyznacz wzór badanej soli.

Odpowiedź:

Po przeprowadzeniu analiz cały cynk z analizowanego związku znalazł się w ZnO a cała siarka w BaSO₄

nZnO=0,01 mola ==> nZn=0,01 mola ==> mZn=0,65 g

nBaSO4=0,01 mola ==> nS04^2-=0,01 mola ==> mS0₄^2-=0,96g

mH2O=2,876-0,65-0,96=1,266 ==> nH2O=0,07 mola

Stosunek liczby moli to: 0,01 : 0,01 : 0,07

ZnSO₄*7H₂O

Zadanie 12

Przeprowadzono analizę elementarną uwodnionego chlorku baru otrzymując z 6,11g tego związku 5,63g BaC₂O₄ i 7,17 AgCl.

Wyznacz wzór opisanej soli.

Odpowiedź:

Zadanie robimy analogicznie do poprzedniego:

Obliczmy liczbę moli Ba, liczbę moli Cl

Obliczamy masę Ba i masę Cl

Obliczamy masę wody odejmując od masy całości masę Ba i masę Cl

Obliczamy liczbę moli wody i ustalamy najprostszy stosunek liczby moli.

BaCl₂*2H₂O

Zadanie 13  

Przeprowadzono pewny eksperyment. 4,14g fosforu połączono z chlorem w wyniku czego powstało 27,8g pewnej białej substancji.

Jaki jest wzór otrzymanego związku.

Odpowiedź:

m_P=4,14g ==> m_Cl= 27,8-4,14 = 23,66g ==> n_P=0,13 mola ==> n_Cl=0,666 mola

n_P : n_Cl ==> 1 : 5

PCl₅

Zadanie 14  

W wyniku spalenia związku organicznego o masie 0,3784 g otrzymano 1,2791 g CO2 i 0,2618 g H2O. Wyznacz wzór rzeczywisty tego związku organicznego wiedząc, że jego masa molowa wynosi 78 g/mol.

Odpowiedź:

n_CO2=0,029 mol ==> n_C=0,029 mol ==> m_C=0,348g

n_H2O=0,0145 mol ==> n_H=0,029 mol ==> m_H=0,029g

Jeśli od masy związku odejmiemy masę węgla i masę wodoru nic nie zostaje. Oznacza to, że w badanym związku nie ma tlenu.

Stosunek liczby moli C : H jest jak 1 : 1

Wykorzystując masę molową związku wyznaczamy wzór rzeczywisty:

(CH)x ==> (12 + 1)*x = 78

C₆H₆

Zadanie 15  

W wyniku spalenia próbki pewnego związku organicznego o masie 0,7708 g otrzymano 0,8802 g CO₂ oraz 0,6305 g H₂O oraz 0,005 mola gazowego azotu. Podaj wzór elementarny analizowanego związku.

Odpowiedź:

n_CO2=0,02 mol ==> n_C=0,02 mol ==> m_C=0,24g

n_H2O=0,035 mol ==> n_H=0,07 mol ==> m_H=0,07g

0,7708-0,24-0,07-0,14 = 0,3208 ==> m_O ==> n_O=0,02 mola

n_N=0,01 mola ==> m_N=0,14 g

C₂H₇O₂N

Zadanie 16  

Wyznacz wzór elementarny związku wiedząc, że próbka o masie 0,525 g zwiera 0,21 g węgla, 0,035 g wodoru oraz tlen.

Odpowiedź:

n_C=0,21 mol ==> n_C=0,0175 mol

n_H=0,035 mol ==> n_H=0,035 mol

0,525-0,21-0,035 = 0,28 ==> m_O ==> n_O=0,0175 mola

nC : cH : nO

1 : 2 : 1

CH₂O

 Zadanie 17 

Próbkę tlenku pewnego jednowartościowego metalu o masie 5,21 g rozpuszczono w nadmiarze kwasu solnego. Po odparowaniu do sucha otrzymano 9,83 g bezwodnej soli.

Podaj symbol metalu tworzącego tlenek.

Odpowiedź:

Układamy równanie reakcji i dopowiednią proporcję:

M₂O + 2HCl =2MCl + H₂O

5,21 ———— 9,83

2x + 16 —— 2 ( x + 31,5) gdzie x jest masą molową metalu.

Na

Zadanie 18   

Masa molowa siarczku pewnego jednowartościowego metalu jest 1,17 razy większa od masy molowej jego tlenku. Podaj symbol tego metalu.

Odpowiedź:

Zapisujemy odpowiednie wzory siarczku i tlenku

M₂S i M₂O

2x + 32= (2x + 16) * 1,17

K

Zadanie 19   

W wyniku ogrzewania pewnego wodorowęglanu nie zawierającego wody krystalizacyjnej otrzymano substancję stałą, która stanowiła 47,0% masy soli poddanej ogrzewaniu. Podaj wzór analizowanego wodorowęglanu.

Odpowiedź:

Zakładamy dwie sytuacje

1. Metal jest jednowartościowy

2MHCO₃ —- M₂O

2(x +1 + 12 + 48) —— 2x + 16

100 ——————— 47

1. Metal jest dwuwartościowy

M(HCO₃)₂ ——- MO

x +(1 + 12 + 48)*2 —— x + 16

100 ——————— 47

KHCO₃

Zadanie 20   

Pewien kwas arsenu ma następujący skład procentowy: 1,52%H, 56,36%As, 42,13%O. Podaj wzór empiryczny kwasu o podanym składzie.

Odpowiedź:

1. Zakładamy masę związku równą 100 g
2. Obliczmy liczby moli poszczególnych pierwiastków dzieląc masy pierwiastków przez ich masy molowe.
3. Ustalamy stosunki najprostszych liczb całkowitych.

H₄As₂O₇