Molekulaarmassi arvutusülesanded (0)

1
18. Arvutusülesanded
Aine hulk väljendab osakeste arvu.
Aine hulga ühik on mool .
Üks mool = 6,02 • 1023 osakest.
mass
molaar -
mass
ruumala
molaarruumala
n — ainehulk
tihedus
osakeste arv
g
g/mol
dm3 = I
dm3/mol
mol
g/cm
kg
kg/kmol
m3/kmol
kmol
kg/m
IV n
Molaarmass on ühe mooli aine mass. Molaarmassi arvutamiseks tuleb liita kokku aatommassid, arvestades indekseid.
Näide
= 24 • 3 + 31 • 2 + 16 • 8 = 262 g/mol
Gaaside molaarruumala (ühe mooli mis tahes gaasi ruumala normaaltingimustel) 22,4 dm3/mol
Normaaltingimused (nt.) on t = O oc ja p = I atm (101 325 Pa)
1 1
26
Avogadro arv (osakeste arv ühes moolis ) NA = 6,02 • 10 - 6,02 • 10 mol kmol
Tihedus (ruumalaühiku mass) p
Vee tihedus p = I g/cm3 = 1000 kg/m3
Gaaside tihedus p
Gaaside tiheduste vördlemiseks piisab nende molaarmasside vördlemisest. Öhu keskmine molaarmass on 29 g/mol.
Aine massi jäävuse seadus: lähteainete mass = saaduste mass
Reaktsioonivörrandi kordajad näitavad reaktsioonis osalevate ainete moolide suhet (gaaside korral ka ruumalade suhet).
Lahus = lahusti + lahustunud aine
100%
135
NB! Kui ei ole eraldi ôeldud, siis kâib protsent massi kohta (s.o massiprotsent)!
Saagis nâitab, mitu protsenti moodustab tegelikult tekkinud ainekogus teoreetiliselt vôimalikust (vòrrandi jargi arvutatud) ainekogusest.
Saagiseprotsent + kaoprotsent = 100% tegelik kogus teoreetiline kogus

18.1. Lahuste protsentarvutused

Mârkus. Alljârgnevate nâidete juures kasutatakse protsentide arvutamisel vôrret. Vôimalik on lahendada ka teisiti (arvutada I % kaudu vôi valemi abil).

Mitme protsendiline lahus saadi, kui 380 g vees lahustati 20 g soola?
Lahuse mass : 380 g + 20 g = 400 g
Koostame vôrde: 400 g — 100%
20g- x
20 g
Avaldame lahuse protsendi : x
400 g

Mitu grammi tuleb vôtta soola ja vett, et saada 200 g 15%-list lahust?
Koostame vôrde: 200 g — 100%
x
200 g • 15 0/0
Avaldame lahustunud aine massi: x = = 30 g soola
1000/0
Lahusti mass : 200 g — 30 g = 170 g vett

Mitu grammi 20%-list lahust saab valmistada 5 g soolast? Mitu grammi vett tuleb selleks vôtta?
Koostame vôrde: 5 g — 20% x - 100 0/0
5 g • 100 0/0
Avaldame lahuse massi: x = = 25 g lahust
Lahusti mass: 25 g 5 g = 20 g vett

Mitme protsendiline lahus saadi, kui segati 40 g 20%-list ja 160 g 10%-list lahust?
Uue lahuse protsendilisuse leidmiseks on vaja teada uue lahuse massi ja lahustunud aine massi selles.
Leiame uue lahuse massi: 40 g + 160 g = 200 g
Leiame lahustunud aine massi kummaski lâhtelahuses:
40 g • 20% 160 g *10 0/0
= 16 g
100% 100%
Leiame lahustunud aine massi uues lahuses: 8 g + 16 g = 24 g Koostame vôrde: 200 g — 100%
24 g x 24 g 100%
Avaldame lahuse protsendilisuse: x = = 12 0/0
200 g

Mitme protsendiline lahus saadi, kui segati 50 cm 10%-list lahust (tihedusega 1,1 g/cm ) ja 200 cm3 20%-list lahust (tihedusega 1,2 g/cm3 )?
Leiame lahuste massid : ml = 50 cm • 1,1 g/cm = 55 g
= 200 cm3 • 1,2 g/cm3 = 240 g
Leiame uue lahuse massi : 55 g + 240 g = 295 g
Leiame lahustunud aine massi kummaski lâhtelahuses:
55 g.10% 240 g
48
1000/0 100%
Leiame lahustunud aine massi uues lahuses: 5,5 g + 48 g = 53,5 g Koostame vôrde: 295 g — 100%
53,5 g x 53,5 g • 100%
Avaldame lahuse protsendilisuse: x =
295 g

Mitme protsendiline lahus saadakse 200 cm vee lisamisel 100 cm3
3
20%-lisele lahusele (tihedusega 1,2 g/cm)?
Leiame esialgse lahuse massi: 100 cm • 1,2 g/cm = 120 g
Kuna vee tihedus on I g/cm , siis on lisatud vee mass 200 g.
Leiame uue lahuse massi: 120 g + 200 g = 320 g
Leiame lahustunud aine massi lâhtelahuses (see ongi lahustunud aine mass uues 120 g lahuses, sest veega ju lahustunud ainet juurde ei tulnud): 24 g
100%
Koostame vôrde: 320 g — 100%
24 g x
24 g • 100%
Avaldame lahuse protsendilisuse: x =
320 g
137

Mitu kuupsentimeetrit vett tuleb lisada 400 cm 10%-lise1e lahusele (tihedusega g/cm3), et saada 8%-line lahus?
Ülesande lahendamiseks on vaja leida uue lahuse mass ja sellest lahutada esialgse lahuse mass.
Leiame esialgse lahuse massi: 400 cm • 1,1 g/cm = 440 g
440 g •
Leiame lahustunud aine massi esialgses lahuses: = 44 g 100%
Parast vee lisamist lahustunud aine mass ei muutu; sellest lâhtuvalt saame leida uue lahuse massi. Koostame vôrde: 44 g 8% x — 100%
44 g • 1000/0
Avaldame uue lahuse massi: x = = 550 g 8%
Seega tuleb vett lisada: 550 g — 440 g = 110 g ehk 110 cmà

Mitme protsendiline lahus saadakse, kui 400 g vees lahustada 50 g cuS04 5H20?
Leiame lahuse massi: 400 g + 50 g = 450 g
Lahustunud aine massi leidmiseks peame arvestama, et kristallhüdraat sisaldab ka vett. Puhta aine massi leidmiseks kasutame vôrdelist seost puhta aine ja kristallhüdraadi molaarmasside vahel.
M(CuS04) = 64 + 32 + 16 • 4 = 160 g/mol
M(cuS04 • 5H20) = 160 + 5 18 = 250 g/mol
Koostame vôrde: 250 g CuS04 • 5H20 — 160 g CuS04
50 g CuSOÇ 5H20- x g cuS04
50 g.160 g
Leiame puhta aine massi: = 32 g
250 g
Koostame vôrde: 450 g — 100%
32 g — x
32 g 100 0/0
Avaldame lahuse protsendilisuse: x = = 7.1 0/0
450 g

Mitu grammi FeS04 • 7H20 ja vett tuleb vôtta, et saada 200 g 5%-list lahust?
200 g 5%
Leiame lahustunud aine massi: - 10 g
1000/0
Kuna kristallhüdraat sisaldab ka vett, peame tegema ümberarvutuse puhtalt ainelt kristallhüdraadile (kasutades molaarmasse).
M(FeS04) = 56 + 32 + 16 4 = 152 g/mol
M(FeS04 • 7H20) = 152 + 7 18 = 278 g/mol
Koostame vôrde: 152 g FeS04 - 278 g FeS04 7H20 10 g FeS04 x g FeS04 7H20 IO g.278 g
Avaldame kristallhüdraadi massi: x = = 18,3 g - 18 g
152 g
Vett on vaja vôtta: 200 g — 18,3 g = 181,7 g — 182 g

18.2. Aine protsendiline koostis

l. Arvuta elementide protsendiline sisaldus raud(lll)oksiidis.
Leiame molaarmassi: M( Fe203 ) = 56 • 2 + 16 • 3 = 112 + 48 = 160 g/mol (Seega 160 g Fe203 sisaldab 112 g rauda ja 48 g hapnikku.) Koostame vôrded ja leiame protsendid :
160 g- 100 0/0
112 g . 100% 0
112 g = 70 /0
160 g
160 g - 100 0/0
48 g • 100% 0
48 g - - 30 /0
160 g
2. Leia aine molekulivalem, kui ta sisaldab 20% vesinikku ja 80% süsinikku ning tema molaarmass on 30 g/mol.
Leiame C ja H massi I moolis aines:
30 g • 30 g c 24 g
100 g 100%
Leiame C ja H hulga I moolis aines (need ongi otsitavad indeksid).
24 g n = 2 mol n 6 mol
c
12
mol mol Seega on otsitav molekulivalem C2H6 .
139
18.3. Aine massi, hulga, osakeste arvu ja gaasi ruumala seosed
l. Loe labi ülesande tekst.

Tee endale selgeks (ühikute abil), mis on antudja mida otsitakse, ning kirjuta need vâlja.

Leia sobiv valem ja arvuta vastus.

Kui antud ja otsitav suurus on erinevates valemites , siis pead kôigepealt arvutama n ja tema kaudu otsitava.
l. Kui suur mass on 4 mol veel?
n = 4 mol m = n • M = 4 mol • 18 g/mol = 72 g

Mitu mooli sisaldub 24,5 g vââvelhappes?
m 24,5 g m = 24,5 g = 0 25 mol
M g
98
mol

Kui suur ruumala on 3,5 mol vesinikul (nt.)?
3 3
n = 3,5 mol V = n • 22,4 = 3,5 mol • 22,4 dm/mol = 78 4 dm-

Mitu mooli sisaldub 67,2 dm3 hapnikus (nt.)?
V 67,2 dm 3 v = 67,2 dm3 3 = 3 mol
22,4 dm
22,4 — mol

Mitu molekuli on 5 mol vees?
n=5m01 10 = 30,1 • 1023 =3 • 1024 (molekuli)

Mitmes moolis vees on 12,04 • 1023 molekuli?
N 12,04 10 23

= 12,04 1023 = 2 mol
1
6,02 10 23 mol

Kui suur mass on 5,6 dm süsinikdioksiidil?
3
3 V 5,6 dm v = 5,6 dm n 3 = 0,25 mol
22,4 dm
22,4 mol m = n • M = 0,25 mol • 44 g/mol -li g

Kui suur ruumala on 9,2 g lämmastikdioksiidil?
m = 9,2 g n = 0,2 mol
46 —
mol
V = n • 22,4 = 0,2 mol • 22,4 dm3/mol = 4,48 dm

Mitu aatomit on I g vääveltrioksiidis?
lg aatomite arv = ? = 0,0125 mol
M g
80 —
mol

= n • = 0,0125 mol • 6,02 1023 = 0,075 • 1023 (molekuli)
Ühes molekulis S03-s on kokku 4 aatomit.
aatomite arv = 4 • 0,075 • 1023 = • 1 022 (aatomit)

18.4. Arvutused reaktsioonivörrandite järgi

I. Loe Iäbi ülesande tekst ja tee endale selgeks, millised ained on reaktsiooni lähteained , millised saadused .

Koosta ja tasakaalusta reaktsioonivörrand.

Kui lähteandmed on massi- vöi ruumalaühikutes, siis arvuta need ümber moolidesse.

Lähteandmed ( moolides ) kirjutatakse vastavate valemite kohale, vörrandi kordajad aga valemite alla.

Arvestades, et reaktsioonivörrandi kordajad näitavad reaktsioonis osalevate ainete moolide suhet, leia otsitav ainehulk (moolides). Keerulisemate arvude korral koosta vörre.

Vajaduse korral arvuta vastus ümber massi- vöi ruumalaühikutesse.
Märkus . Kui ülesanne on segude (gaasisegude pölemine, sulamite reageerimine hapetega jms) reaktsioonidest, siis tuleb leida segu koostise järgi köigi ainete kogused , kirjutada välja iga aine kohta eraldi vörrand (kui
reaktsioon toimub) ja duse korral tulemused
I. Mitu mooli hapnikku
6 mol n
2H2 + 02 = 2H20
2 mol I mol

Mitu mooli vesinikkloriidhapet oksiidiga?
= mol
mol
0,1 mol n
+ 2HC1 = 2NaC1 + H20

mol 2 mol

Mitu kuupdetsimeetrit rimisel väävelhappega?
— mol
27 —— mol
0,4 mol
2A1 + 3H2S04 = +

mol
0,4 mol • 3 mol
- mol
2 mol
arvutada vastus iga aine jaoks eraldi (ning vajasummeerida).
kulub 6 mooli vesiniku pölemiseks?
6 mol • I mol
= 3 mol O
2 mol 2
kulub reageerimiseks 6,2 g naatrium -
Na20
0,1 mol • 2 mol
= 0 2 mol HCI
I mol vesinikku eraldub 10,8 g alumiiniumi reagee-
AI
n 3H2t
mol
3
HV = n • Vm = 0,6 mol • 22,4 dm/mol =
= 13,44 dm3 13 dm3 H2

Mitu grammi tsinkkloriidi tekib 73 g 10%-lise vesinikkloriidhappe lahuse reageerimisel tsingiga?
Kuna tsingiga reageerib HCI, mitte lahuses Olev vesi, siis tuleb kôigepealt leida lahuses oleva HCI mass:
73 g - 100%
73 g.10 0/0
m 100/0 = 7,3 g HCI
100%
7,3 g
= 0,2 mol HCI
36,5 mol
0,2 mol n
Zn + 2Hc1 = znc12 + H2T
2 mol I mol
0,2 mol • I mol
— 0,1 mol ZnC12 m = n • M = 0,1 mol • 136 g/mol = 2 mol
= 13,6 g = 14 g znc12

Kui suur on reaktsiooni saagis, kui 8 g vââveldioksiidi oksüdeerimisel saadi 8 g vââveltrioksiidi?
n = 0,125 mol S02
64 —
mol
Leiame, kui palju peaks vââveltrioksiidi vôrrandi jârgi tekkima (teoreetiline kogus):
0,125 mol n
2S02 + 02 2S03
2 mol 2 mol
0,125 mol • 2 mol
- 0,125 mol S03
2 mol m = O, 125 mol • 80 g/mol = IO g (teoreetiline kogus)
Leiame saagise , arvestades, et teoreetiline kogus on 100% ja tegelikule kogusele vastab saagiseprotsent:
10 g - 100 0/0 x
x
10 g

Mitu kuupdetsimeetrit ammoniaaki tekib 4,48 dm lämmastiku reageerimisel vesinikuga , kui kaod on 40%?
Leiame saagise protsendi = 100% — kaoprotsent = 100% — 40% = 60% Leiame, kui palju peaks tekkima ammoniaaki vörrandi järgi (teoreetiline kogus):
4,48 dm 3 n 3 = mol N2 dm
22,4 mol
0,2 mol n
N2 + 3H2 - 2NH3
I mol 2 mol
0,2 mol • 2 mol n = mol
1 mol
V = 0,4 mol • 22,4 dm3 8,96 dm3 (teoreetiline kogus) Tegelikult saame teoreetilisest. kogusest kätte 60% :
8,96 dm3 100% 8,96 dm 3 •
= 5 4 dm3
100%

Mitu kilogrammi raud(lll)oksiidi tuleb süsinikoksiidiga redutseerida, et saada 4,2 kg rauda, kui saagis on 75%?
Kuna saagis on 75%, siis peab 4,2 kg olema 75% teoreetilisest (vörrandi järgi arvutatud) raua kogusest. Leiame, kui palju on teoreetiline kogus:
75% —4,2 kg
100 0/0 m
4,2 kg • 100%

= 5,6 kg Fe peaks tekkima vörrandi järgi 75%

0,1 kmol Fe
kg
56 kmol
Leiame, kui palju tuleb selleks Fe203 vötta:
n kmol
Fe203 + 3CO = 3C02 + 2Fe
1 kmol 2 kmol
1 kmol • kmol n 2 kmol = 0,05 kmol Fe203
m = 0,05 kmol • 160 kg/kmol = 8 kg Fe203

Mitu grammi alumiiniumsulfiidi tekib 10,8 g alumiiniumi reagcerimisel 9,6 g vããvliga?
Kui on antud kahe lãhteaine kogused, siis on tavaliselt üht ainet ülehulgas (rohkem, kui reaktsiooniks kulub). Saaduse koguse arvutame selle lãhteaine jãrgi, mis tãielikult ara reageerib. Selle üle otsustamiseks tuleb võrrelda reageerivate ainete hulkasid (moolide arve), arvestades, millises moolvahekorras ained reageerivad. Leiame lãhteainete hulgad:
10,8 g n — (),4 mol Al
9,6 g
= 0,3 mol S
32 —
mol
mol
0,4 mol 0,3 mol n
2A1 3SA12S3
2 mol 3 mol I mol
Võrrandi jãrgi kulub 2 mooli alumiiniumiga reageerimiseks 3 mooli vããvlit, see on 1,5 korda rohkem. Ulesande jãrgi on alumiiniumi 0,4 mooli. Selle jaoks oleks vaja ka 1,5 korda rohkem vããvlit, see on 1,5 • 0,4 mol 0,6 mol. Ülesande jãrgi on vããvlit aga 0,3 mooli. Seega on alumiinium ülehulgas ja tãielikult reageerib ara vããvel.
Leiame iga gaasi ruumala:
4 m 3 • 80% 3
4 m 3 ,10 0/0 3
= 3,2 m ;
100%
C2H6
= 0,4 m
100%
Leiame saaduse koguse vãâvli andmete jãrgi:
0,3 mol • I mol
0,1 mol A12S3 m = 0,1 mol • 150 g/mol = 15 g A12S3 3 mol

Mitu kuupmeetrit õhku kulub 4 m gaasisegu põlemiseks, kui segu sisaldab 80% metaani, 10% etaani ja 10% lãmmastikku? Arvesta, et õhus on —20 0/0 hapnikku.
4m 3 • 10% 3
= 0,4 m
100%
N2 ei osale põlemisreaktsioonides. Arvutame kummagi ülejããnud gaasi põlemiseks kulunud hapniku ruumala, arvestades, et gaaside puhul nãitavad võrrandi kordajad ka ruumalade suhet:
3,2 m3
CH4 + 202 = C02 + 2H20

26,4 m3 02
1
2C2H6 + 702 = 4C02 + 6 H20 0,4 m 7

7 = m 02
2
Kokku: 6,4 m3 + 1,4 m3 = 7,8 m3 02
Kuna ôhus on hapnikku 20 0/0, siis kulub ôhku:
R— 20 0/0
7,8m 3 .100%
1000/0 ôhk = 39 m3 ôhku
18.5. Ülesandeid
Ülesande jârel sulgudes on vastus.
I. Segati 320 g 10 0/0-listja 80 g 20 0/0-list Iahust. Mitme protsendiline Iahus saadi? (12 0/0)

Mitme protsendiline Iahus saadakse, kui segada 200 g 6% ja 40 g 15 0/0 Iahust? (7,50/0)

Mitu grammi soola on vaja lisada 200 cm veele , et saada IO%-line Iahus? (22 g)

Segati 200 cm veevaba etanooli (tihedus 0,8 g/cm ) ja 300 cm vett. Mitme protsendiline Iahus saadi? (35%)

300 cm3 20 0/0-lisele HCI Iahusele (tihedus 1,1 g/cm3) lisati 200 cm3 vett. Mitme protsendiline Iahus saadi? (12 0/0)

30 cm3 40 0/0-lisele lâmmastikhappe Iahusele (p = 1,25 g/cm3) lisati 270 cm3 vett. Mitme protsendiline Iahus saadi? (4,9%)

300 g 5 %-lise soolalahuse aurutamiseljâi jârele 200 g Iahust. Mitme protsendiline oli saadud Iahus? (7,5%)

Mitu kuupsentimeetrit vett tuleb lisada 10 cm3 400/0-lisele NaOH Iahusele (tihedus 1,4 g/cm3), et saada IO%-line Iahus? (42 cm3)

Mitu kuupsentimeetrit 10 0/0-list NaCl Iahust vôib saada 100 cm 20%-lise lahuse Iahjendamisel (10 0/o-lise Iahuse tihedus on 1,07 g/cm , 20 %-lisel Iahusel 1,15 g/cm3)? (215 cm3)

On olemas 5 kg 20%-list soolalahust. Vaja on valmistada 25%-line Iahus. Mitu kilogrammi soola tuleb selleks lisada? Mitu kilogrammi vett tuleb selleks aurustada? (0,33 kg; 1 kg)
I l. Mitu kuupsentimeetrit 25 %-list HCI Iahust (tihedus 1,12 g/cm3) tuleb lisada 200 g IO%-lisele Iahusele, et saada 20 0/0-line Iahus? (360 cm3)
12. Mitu kuupsentimeetrit vett ja 48%-list vaavelhapet (p = 1,38 g/cm3) tuleb vôtta 200 g IO%-Iise Iahuse saamiseks? (158 cm , 30 cm3)