Cap.V. Reacția de substituție.

• Probleme rezolvate.
• Exerciții.
• Test de autoevaluare.

Probleme rezolvate.

Problemă rezolvată - Calcule stoechiometrice cu exces de substanță.

5.1. x g fier reacționează cu o soluție de acid clorhidric, obținându-se 381 g clorură de fier II. Știind că s-a lucrat cu un exces de Fe de 20% , determină masa x de Fe introdusă în reacție.

Rezolvare:

• Scriem reacția chimică și apoi o egalăm (scriem ecuația chimică):

Aceasta se citește astfel: 1 mol de fier reacționează cu 2 moli de acid clorhidric și rezultă 1 mol de clorură de fier II și 1 mol de hidrogen.

• Citim datele problemei și subliniem substanțele care se dau și cele care se cer și le trecem sub substanțe:

• Calculăm masa molară a FeCl₂:

μ FeCl₂ = 1 ∙ A_Fe + 2 ∙ A_Cl = 56 + 2 ∙ 35,5= 56 + 71 = 127 g/mol

• Calculăm masa de fier în exces :

• Calculăm masa x de Fe introdusă în reacție :

  • x = 168 g + 33,6 g = 201,6 g Fe introdus în reacție

Problemă rezolvată - Calcule stoechiometrice cu randament.

5.2. Cel mai răspândit minereu al fierului este hematitul (oxid de fier III).

La scară industrială, fierul se obține pornind de la hematit (Fe₂O₃) printr-o reacţie de reducere directă cu carbon, la temperaturi de cca. 2000°C, în furnale (cuptoare înalte). În partea superioară a furnalului se introduce minereul de fier și carbonul sub formă de cocs.

Știind că din 1000 kg hematit s-a obținut 630 kg fier, calculează randamentul acestei reacții.

Rezolvare:

m_p = masa practică = 630 kg Fe

• Calculăm masa molară a Fe₂O₃ :

μ Fe₂O₃ = 2 ∙ A_Fe + 3 ∙ A_O = 2 ∙ 56 + 3 ∙ 16 = 112 + 48 = 160 kg/kmol

A_Fe = 56 kg/kmol

• Scriem datele problemei pe ecuația chimică și calculăm masa teoretică a fierului obținută :

• Aplicăm formula randamentului unei reacții chimice și calculăm randamentul, știind că mp = masa practică = 630 kg Fe :

Problemă rezolvată - Calcule stoechiometrice cu concentrarea soluției în urma unei reacții.

5.3. În 200 g soluție hidroxid de sodiu de concentrație 8% se adaugă 4,6 g sodiu. Cât este concentrația procentuală a soluției obținute ?

Rezolvare:

• Se scrie reacția chimică:

  • Na + H₂O -> NaOH + H₂ ↑

• Se scrie ecuația chimică:

• Se calculează masa molară a apei și a hidroxidului de sodiu:

  • μ H₂O = 2 ∙ A_H + 1 ∙ A_O = 2 ∙ 1 + 1 ∙ 16 = 18 g/mol

  • μ NaOH = 1 ∙ A_Na + 1 ∙ A_O + 1 ∙ A_H = 23 + 16 + 1 = 40 g/mol

• Se calculează masa de apă și cea de NaOH:

• Se calculează masa de NaOH și de apă din soluția inițială notată cu 1:

• Se calculează masa apei neconsumată din eprubetă:

  • m_apă2 = m_apă1 – x = 184 g – 3,6 g = 180,4 g H₂O din sol. finală(2)

• Se calculează masa de NaOH din soluția finală:

  • m_d2 = m_d1 + y = 16 g + 8 g = 24 g NaOH din sol. finală(2)

• Se calculează masa sol. finale de NaOH:

  • m_s2 = m_d2 + m_apă2 = 24 g + 180,4 g = 204,4 g sol NaOH

• Se calculează concentrația procentuală a soluției obținute notată cu 2:

Exerciții.

Exerciții recapitulative - Reacția de substituție.

5.4. Completează formulele chimice ale substanțelor lipsă și apoi scrie ecuațiile chimice:

a) K + H₂O = ....... + H₂ ↑

b) Mg + HBr = ....... + H₂ ↑

c) Zn + AgNO₃ = .......... + Ag ↓

d) Na + FeCl₃ = ........ + Fe ↓

5.5. În 200 g de soluție de hidroxid de potasiu se adaugă 3 g de potasiu. Care este concentrația procentuală a soluției obținute?

5.6. Ce volum de hidrogen se obține din reacția a 40 g zinc de puritate 90% cu acidul sulfuric, știind că reacția decurge cu un randament de 75%?

5.7. Mercurul reacționează cu 50 g sol 20% de azotat de argint. Ce masă de argint se obține ?

Test de autoevaluare.

Test de autoevaluare - Reacția de substituție.

5.8. Completează formulele chimice ale substanțelor lipsă și apoi scrie ecuațiile chimice: -4p

a) Ca + H₂O = ....... + H₂ ↑

b) Al + H₂S = ....... + H₂ ↑

c) Fe + Hg(NO₃)₂ = .......... + Hg ↓

d) Mg + ZnCl₂ = ........ + Zn ↓

e) C + H₂O = ….. + H₂ ↑

f) Al + Fe₂O₃ = ……. + Fe ↓

g) Zn + HF = ...... + H₂ ↑

h) H₂ + Fe₂O₃ = ..... + Fe ↓

5.9. 44,8 L de hidrogen reacționează cu oxidul de cupru. Ce masă de cupru se obține dacă randamentul reacției este de 60%? -2p

5.10. În 400 g hidroxid de sodiu se adaugă 9,2 g sodiu. Care este concentrația procentuală a soluției obținute? -2p

Oficiu -2p