Opgaver til: ”5. Mængdeberegninger” 1.
Beregn molarmassen for følgende forbindelser: a) SO3 b) N2O3 c) Na2 CO3 d) Fe3 (PO4 )2 e) Cl2 O7 f) (NH4 )2 CO3 g) CH3 CH2 OH
2.
Beregn stofmængden, n, i følgende masser, m: a) 7,25 g N2 O3 b) 1,14 g Fe3 (PO4 )2 c) 18,65 g CH3 CH2 OH d) 5,3·10-5 g (NH4 )2 CO3
3.
Beregn massen af følgende stofmængder: a) 0,48 mol SO3 b) 0,0826 mol Na2 CO3 c) 2,7·10-4 mol Cl2 O7 d) 9,73·10-3 mol Fe3 (PO4 )2
4.
Propan, C3 H8 , brænder efter følgende reaktionsskema: C3 H8 (g) + O2 (g) → CO2 (g) + H2 O (g) a) Afstem reaktionsskemaet. b) Beregn den masse af vand, der dannes ved forbrænding af 4,75 g propan. c) Beregn den masse af CO2 , der dannes ved forbrænding af 4,75 g propan. d) Hvor stor en masse dioxygen, O2 , bliver der forbrugt til forbrænding af 4,75 g propan?
5.
a) Afstem følgende reaktionsskema: C12 H22O11 + O 2 → CO2 + H2 O b) Beregn massen af den CO2 der dannes ved forbrænding af 255,0 g C12 H22O11 c) Beregn massen af den H2 O der dannes ved forbrænding af 255,0 g C12 H22O11 d) Beregn den ækvivalente masse O2 til 255,0 g C12 H22O11
6.
Jern(III)oxid (Fe2 O3 ) kan ved høje temperaturer reagere med carbon, C. Herved dannes der frit jern, Fe, og carbondioxid, CO2 . a) Opskriv reaktionsskemaets grundelementer, dvs. reaktanter og produkter. b) Afstem reaktionsskemaet. c) Beregn massen af det jern, der maksimalt kan dannes ud fra 2,83 kg Fe2 O3 .
7.
Ammoniak, NH3 , dannes ved reaktion mellem dihydrogen og dinitrogen. a) Opskriv og afstem reaktionsskemaet for reaktione n. b) Beregn den masse af ammoniak kan der maksimalt kan dannes ved reaktion mellem 3,85 g H2 og 30,2 g N2 ?
8.
Beregn koncentrationen af NaCl når 0,0729 mol kommes i 0,35 L vandig opløsning.
9.
Beregn koncentrationen af NaCl når 5,68 g kommes i 0,52 L vandig opløsning.
10.
Zink reagerer med saltsyre, HCl (aq), efter følgende reaktionsskema: Zn (s) + 2 HCl (aq) → ZnCl2 (aq) + H2 (g) Koncentrationen af saltsyren er 0,75 mol/L. a) Beregn massen af den zink der maksimalt kan opløses i 0,25 L saltsyre. b) Beregn det volumen saltsyre der skal til for netop at kunne opløse 10,6 g zink.
11.
Ved et uheld forbrænder en bilmotor benzinen ufuldstændigt. I det værst tænkelige tilfælde forløber følgende reaktion, hvor heptan, C7 H16 , er valgt som eksempel på et muligt stof i benzin: C7 H16 (l) + O2 (g) → CO (g) + H2 O (g) a) Afstem reaktionsskemaet. b) Beregn massen af den carbonmonoxid, der dannes ved forbrænding af 100 g heptan. c) Motoren går i tomgang i en garage, som er 5 m lang, 2,5 m bred og 2,2 m høj. Hvis man i en halv time indånder luft, hvor indholdet af carbonmonoxid er ca. 5 g/m3 , bliver man bevidstløs. Vil forbrændingen af 100 g heptan bevirke en overskridelse af denne værdi i den pågældende garage?
12.
Vi ser på følgende reaktion: C4 H8 S + O2 → CO2 + H2O + SO2 a) Afstem reaktionsskemaet. b) Der anvendes i denne reaktion 8,59 g C4 H8 S. Beregn de ækvivalente masser af de øvrige stoffer der indgår i reaktionen.
13.
Sukker (C 12 H22 O11 ) gærer til ethanol (CH3 CH2 OH) efter følgende reaktionsskema: C12 H22O11 + H2O → CH3CH2 OH + CO2 a) Afstem reaktionsskemaet. b) Beregn massen af den ethanol, der maksimalt kan dannes ved gæring af 2,0 kg sukker.
14.
Du har en 450 mL vandig opløsning af 8,52 g AlC l3 . a) Beregn den formelle koncentration af aluminiumchlorid. b) Bestem de aktuelle koncentrationer af aluminiumioner og chloridioner.
15.
Du har en 275 mL vandig opløsning af 12,63 g jern(II)phosphat. a) Beregn den formelle koncentration af jern(II)phosphat. b) Bestem de aktuelle koncentrationer af jern(II)ioner og phosphationer.
16.
På en halv flaske snaps er det angivet, at den indeholder 0,35 L og at alkoholprocenten er 45 vol% (volumenprocent). Alkohol har densiteten (massefylden) 0,789 g/mL. a) Beregn volumen af ethanol i snapsen. b) Beregn massen af ethanol i snapsen. c) Beregn stofmængden af ethanol i snapsen. d) Beregn antallet af alkoholmolekyler i snapsen. Alkohol er i denne forbindelse ethanol, CH3 CH2 OH. e) Tegn en stregformel for ethanol.
Facitliste til: ”5. Mængdeberegninger” 1.
a) b) c) d) e) f) g)
M(SO3 ) = 80,0582 g/mol M(N2 O3 ) = 76,0116 g/mol M(Na2 CO3 ) = 105,9888 g/mol M(Fe3 (PO4 )2 ) = 357,4838 g/mol M(Cl2 O7 ) = 182,9018 g/mol M((NH4 )2 CO3 ) = 96,0858 g/mol M(CH3 CH2 OH) = 46,0688 g/mol
2.
a) n(N2 O3 ) =
3.
a) b) c) d)
4.
a) C3 H8 (g) + 5 O2 (g) → 3 CO2 (g) + 4 H2 O (g) m 4,75 g b) Først beregnes stofmængden af C3 H8 : n(C3 H8 ) = = = 0,1077 mol. M 44,0962 g/mol Det ses af det afstemte reaktionsskema, at molforholdet mellem C3 H8 og H2 O er 1:4, derfor må der gælde følgende: n(H2 O) = 4 · n(C 3 H8 ) = 4 · 0,1077 mol = 0,4309 mol. Til sidst beregnes massen af H2 O: m(H2 O) = n · M = 7,76 g c) 14,22 g d) 17,23 g
5.
a) C12 H22O11 + 12 O 2 → 12 CO2 + 11 H2 O b) n(C12 H22O11 ) = 0,745 mol n(CO2 ) = 12 · n(C 12 H22 O11 ) = 8,94 mol m(CO2 ) = n · M = 8,94 mol · 44,0098 g/mol = 393,45 g c) n(H2 O) = 11 · n(C 12 H22 O11 ) = 8,195 mol m(H2 O) = n · M = 8,195 mol · 18,0152 g/mol = 147,63 g d) n(O2 ) = 12 · n(C 12 H22O11 ) = 8,94 mol m(O 2 ) = n · M = 8,94 mol · 31,9988 g/mol = 286,07 g
6.
a) Fe2 O3 + C → Fe + CO2 b) 2 Fe2 O3 (s) + 3 C (s) → 4 Fe (s) + 3 CO2 (g) c) n(Fe2 O3 ) = 17,72 mol ; n(Fe) = 35,44 mol ; m(Fe) = 1979,4 g
7.
a) 3 H2 + N2 → 2 NH3 m 3,85 g b) n(H2 ) = = = 1,91 mol M 2,0158 g/mol
m 7,25 g = = 0,0954 mol M 76,0116 g/mol b) 0,00319 mol c) 0,4048 mol d) 5,516·10-7 mol 38,43 g 8,755 g 0,0494 g m(Fe3 (PO4 )2 ) = n · M = 0,00973 mol · 357,4838 g/mol = 3,478 g
og
n(N 2 ) =
m 30,2 g = = 1,078 mol M 28,0134 g/mol
Af ses afstemte reaktionsskema ses det, at molforholdet mellem H2 og N2 er 3:1, det vil side at til 1,078 mol N2 skal der bruges 3 · 1,078 mol = 3,234 mol H2 . Da der kun er 1,91 mol H2 er der altså for lidt. Man siger at H2 er i underskud og dermed er den begrænsende mængde. Mængden af H2 bestemmer hvor meget NH3 der maksimalt kan dannes: 2 2 n(NH3 ) = · n(H2 ) = · 1,91 mol = 1,273 mol 3 3 m(NH3 ) = n · M = 1,273 mol · 17,0304 g/mol = 21,68 g n 0,0729 mol = = 0,208 M V 0,35 L
8.
c(NaCl) =
9.
n(NaCl) =
10.
a) n(HCl) = c · V = 0,75 mol/L · 0,25 L = 0,1875 mol n(Zn) = 0,5 · n(HCl) = 0,09375 mol m(Zn) = n · M = 0,09375 mol · 65,39 g/mol = 6,13 g m 10,6 g b) n(Zn) = = = 0,1621 mol M 65,39 g/mol n(HCl) = 2 · n(Zn) = 0,3242 mol n 0,3242 mol V(NaCl) = = = 0,432 L = 432 mL c 0,75 mol/L
11.
a) C7 H16 (l) + 7,5 O2 (g) → 7 CO (g) + 8 H2 O (g) 2 C7 H16 (l) + 15 O2 (g) → 14 CO (g) + 16 H2 O (g) b) n(C7 H16 ) = m/M = 100 g / 100,2034 g/mol = 0,998 mol n(CO) = 7 · n(C 7 H16 ) = 7 · 0,998 mol = 6,986 mol m(CO) = n · M = 6,986 mol · 28,0104 g/mol = 195,68 g c) Garagens volumen er: V(garage) = 5 m · 2,5 m · 2,2 m = 27,5 m3 195,68 g 3 Dvs. indholdet af CO pr. m3 bliver: 3 = 7,12 g/m 27,5 m Det vil sige, at den pågældende værdi på ca. 5 g/m3 er overskredet.
12.
a) C4 H8 S + 7 O 2 → 4 CO2 + 4 H2 O + SO2 b) m(O 2 ) = 21,83 g m(CO2 ) = 17,15 g m(H2 O) = 7,02 g m(SO2 ) = 6,24 g
13.
a) C12 H22O11 + H2O → 4 CH3CH2 OH + 4 CO2 b) n(C12 H22O11 ) = m / M = 2000 g / 342,2992 g/mol = 5,843 mol n(CH3 CH2 OH) = 4 · 5,843 mol = 23,37 mol m(CH3 CH2 OH) = n · M = 23,37 mol · 46,0688 g/mol = 1076,7 g = 1,08 kg
m 5,68 g = = 0,0972 mol M 58,4428 g/mol n 0,0972 mol c(NaCl) = = = 0,187 M V 0,52 L
14.
a) n(AlCl3 ) = m / M = 0,0639 mol c(AlCl3 ) = n / V = 0,142 mol/L = 0,142 M 3+ b) [Al ] = 0,142 M og [Cl ] = 3 · 0,142 M = 0,426 M
15.
a) n(Fe3 (PO4 )2 ) = m / M = 0,0353 mol
c(Fe3 (PO4 )2 ) = n / V = 0,128 mol/L 3-
2+
b) [Fe ] = 3 · 0,128 M = 0,384 M og [PO4 ] = 2 · 0,128 M = 0,256 M 16.
a) V(alkohol) = 0,45 · 350 mL = 157,5 mL b) m(alkohol) = ρ · V = 0,789 g/mL · 157,5 mL = 124,3 g m 124,3 g c) n(alkohol) = = = 2,698 mol M 46,0688 g/mol d) N = n · NA = 2,698 mol · 6,02·1023 mol-1 = 1,62·1024 alkoholmolekyler e) H
H
H
C
C
H
H
O
H
