Zadanie 1. Gęstość danego gazu względem wodoru to stosunek gęstości tego gazu do gęstości wodoru. Mieszanina gazów zawiera wodór i chlor w stosunku molowym 1:1. Oblicz gęstość tej mieszaniny względem wodoru.
/Zadanie podesłane przez jedną z czytelniczek/
OdpowiedźNa początek musimy uzmysłowić sobie pewien niepodważalny fakt: w danych warunkach temperatury i ciśnienia, gęstość gazu jest wprost proporcjonalna do jego masy molowej.
Dowód:
Równanie gazu doskonałego (Clapeyrona) ma postać: pV = nRT
Wiedząc, że n = m / M, podstawiamy do wzoru i otrzymujemy pV = mRT / M
I na koniec przekształcamy jeszcze tak, aby otrzymać wzór na gęstość (mnożymy obustronnie przez M / RTV):
pM / RT = m / V = d
p / RT = const → zatem d ~ M
Im cięższy gaz, tym większa jego gęstość.
Wróćmy teraz do zadania. Proszą nas o policzenie gęstości względnej, czyli stosunku dmiesz. / dH2 . Skoro wiemy już, że gęstość gazu jest wprost proporcjonalna do jego masy molowej, możemy bez obaw stosunek gęstości zastąpić stosunkiem mas molowych:
dmiesz. / dH2 = Mmiesz. / MH2
Pozostaje jeszcze kwestia, jak zinterpretować sformułowanie 'masa molowa mieszaniny'. Będzie to oczywiście średnia ważona mas molowych wszystkich jej składników. W naszym wypadku, skoro mamy stosunek molowy 1:1, będzie to zwykła średnia arytmetyczna:
Mmiesz. = (MCl2 + MH2 ) / 2 = (71 + 2) / 2 = 36,5
Podstawiamy do wcześniej wyprowadzonego wzoru:
dmiesz. / dH2 = Mmiesz. / MH2 = 36,5 / 2 = 18,25
Zadanie 2.
/OKE Poznań, styczeń 2016/
OdpowiedźW poleceniu jest napisane, aby odpowiednie reakcje podać w formie jonowej skróconej, jednak ja dla potrzeb edukacyjnych ograniczę się do postaci cząsteczkowej, żeby wszystko było bardziej czytelne.
I – srebro jest metalem szlachetnym, zatem reaguje nam wyłącznie z kwasami utleniającymi (a takim jest właśnie stężony H2SO4 ):
Ag + H2SO4 (stęż.) → Ag2SO4 + SO2 + H2O
II – cynk z kolei jest metalem aktywnym i roztworzyć go możemy w dowolnym kwasie, jednak jego reakcja z HNO3 (rozc.) jest dosyć charakterystyczna i przebiega nieco odmiennie od reszty schematów, a mianowicie azot zostaje tutaj zredukowany do –III stopnia utlenienia. Reakcja do zapamiętania:
Zn + HNO3 (rozc.) → Zn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O
III – metal aktywny (glin) z kwasem nieutleniającym (rozcieńczony H2SO4 ), czyli klasyczna reakcja wypierania wodoru przez metal:
Al + H2SO4 (rozc.) → Al2(SO4)3 + H2
IV – typowa reakcja maturalna, którą znajdziesz w każdej chemicznej książce do liceum. Należy jedynie pamiętać, że rozcieńczony HNO3 redukuje się do tlenku azotu (II):
Cu + HNO3 (rozc.) → Cu(NO3)2 + NO + H2O