13 svar
2738 visningar
jonis10 1886
Postad: 6 jun 2018 Redigerad: 1 sep 2018

Sammanfattning för kemiska beräkningar, Kemi 1

Hej

Jag har gjort en grundläggande sammanfattning samt uppgifter på tre olika nivåer över området "kemiska beräkning" inom kemi 1 kursen på gymnasiet. Tanken med detta inlägg är att få feedback från både användare, men också speciellt ni som är aktiva i kemi forumet samt admins om detta är något som skulle behövas mer av i andra delar. Skriva gärna era åsikter i tråden eller skicka ett PM till mig så vet jag.

OBS! detta är en övergripande sammanfattning kan finnas stavfel etc i texten, men ska åtgärda det så fort jag kan.


 Tråden klistrad av Teraeagle.

jonis10 1886
Postad: 6 jun 2018 Redigerad: 6 jun 2018

 Substansmängd


I kemins värld räcker de inte med berätta om hur stor massa nåt har. Olika ämnens massor är olika, detta gör om vi har 1 g av ett ämne och 1 g av något att kan de ha olika många molekyler eller atomer som dom består av. Detta gör att vi måste inför begreppet substansmängd för att se till exempel hur många molekyler man har.


Enheten för substansmängd är mol. Där en mol är ett exakt antal som t.ex. ett par skor, ett dussin skor eller en mol skor. 1 mol motsvarar ungefär 6,02·1023 st av någonting.


För ni som vill veta lite mer vart talet kommer ifrån har de med att göra av definitionen av substansmängd där de är antalet atomer som finns i ett prov av 12 g kol-12.


jonis10 1886
Postad: 6 jun 2018

Hur massa, molmassa och substansmängd hänger ihop

Den första sambandet som ni kemister kommer i kontakt med i kemi 1 är: m=M·n

  • Massan har beteckningen m och har enheten g (gram).
  • Molmassan har beteckningen M och enheten g/mol (gram per mol)
  • Substansmängd har beteckningen n och enheten mol (mol)

För att demonterar hur man använder sig av formeln har jag valt tre olika exempel på tre olika nivåer. Jag rekommenderar att ni läser frågan och försöker lösa uppgiften själv innan ni kollar på lösningen.

Uppgifter:

Nivå 1: Beräkna substansmängden för 50 g natrium.

Lösning: Givet: Molmassa för natrium: 23 g/mol, Massa natrium: 50 g

mNa=MNa·nNanNa=mNaMNa=50 g23 g/mol2,2 mol

Svar: 2,2 mol

Nivå 2: Beräkna a) mängden (i mol) samt b) massan (i gram) av det vatten som finns i 2,5 mol CuSO4·5H2O.

Lösning:

Vi har 2,5 mol kristalliserad kopparsulfat, dvs nCuSO4·5H2O=2,5 mol 

a) Enligt formeln finns det 5 vattenmolekyler för varje CuSO4-molekyl. Det innebär att 2,5 mol CuSO4·5H2O innehåller 5·2,5 mol=12,5 mol vatten.

b) Molmassan för vatten MH2O=18,02 g/mol, vilket gör att massan för vattnet är: mH2O=MH2O·nH2O=18,02 g/mol·12,5 mol=225,25 g

Svar: a) 12,5 mol b) 230 g

Nivå 3: För att bestämma atommassan för kadmium, Cd, gör man följande försök: 1,5276 g kadmiumklorid, CdCl2, elektrolyseras så att man får metalliskt kadmium, Cd, och kadmiumfria produkter. Det metalliska kadmiumet har massan 0,9367 g. Klors atommassa antas vara 35,453 u. Hur stor blir kadmiums atommassa enligt detta försök?

Lösning: Vi börjar med att bestämma hur stor substansmängd klor som fanns i kadmiumkloriden. 

MCl=35,453 g/mol , mCl=mCdCl2-mCd=1,5276-0,9367 g=0,5909 g

nCl=mClMCl=0,5909 g35,453 g/mol=0,016667 mol

En CdCl2 innehåller två klor vilket medför att substansmängden:

nCd=nCl2=0,016667 mol2=0,0083336 mol

MCd=mCdnCd=0,9367 g0,0083336 g/mol=112,40 g/mol

Svar: 112,40 u


jonis10 1886
Postad: 6 jun 2018

Skriva reaktionsformel

När vi skriver en reaktionsformel är det viktigt att ha koll på begreppen
⦁ Reaktanterna

⦁ Produkterna
Reaktanterna står vänster om reaktionspilen och produkterna står höger om reaktionspilen.

T.ex. reaktant + reaktant  produkt + produkt


jonis10 1886
Postad: 6 jun 2018 Redigerad: 6 jun 2018

 


Lagen om massans oförstörbarhet i en kemisk reaktion

⦁ Vid en kemisk reaktion är massan konstant

⦁ Produkternas sammanlagda massa är den samma som reaktanternas sammanlagda massa

⦁ Produkter består av reaktanternas atomer. Atomer varken bildas eller försvinner i en kemisk reaktion.

      Lagen om de konstanta proportionerna:

⦁ Det är alltid ett bestämt förhållande mellan massorna av de ämnen som bildar en kemisk förening.


jonis10 1886
Postad: 6 jun 2018

Hur använder vi oss av reaktionsformeln

Reaktionsformeln talar om en viktigt sak och det är förhållandet mellan substansmängderna:

Ex: 2Mg+O22MgO , vilket vi kan skriva som: nMg: nO2: nMgO=2 : 1 : 2

Kemisterna pratar oftast om ekvivalenta mängder: Det antal mol som svarar mot varandra i en reaktion. Vi går tillbaka till exemplet ovan:

Istället för att skriva förhållandet 2 : 1 : 2 kan vi skriva följande: 2 mol Mg 1 mol O2 2 mol MgO

Uppgifter:

Nivå 1: En trevlig reaktion där natriumhydroxid bildas. 2Na(s)+2H2O2NaOH(aq)+H2 (g). Bestäm förhållandet mellan substansmängderna.

Lösning: 

Vi kollar på koefficienterna framför respektive ämne vilket gör att förhållandet är:

2 mol Na2 mol H2O2 mol NaOH1 mol H2


jonis10 1886
Postad: 6 jun 2018

Beräkning med hjälp av molförhållandent

En metod som används för att lösa problem är följande 6 punkterna
1: Börja med att skriva reaktionsformler

2: Gör en tabell eller givet ruta vad vi vet av Mmoch n för varje ämne

3: Beräkna utifrån det som går att beräkna med hjälp av sambandet m=M·n

4: Vad för molförhållandet mellan den du vet jämför den du vill veta?

5: Beräkna substansmängd för de ämnen du vill ta fram.

6: Beräkna slutligen om du vill t.ex. få veta massan av ett ämnen kan vi ta hjälp av formeln m=M·n

Vi tar självklart ett exempel här med:

Uppgifter:

Nivå 1: Koppar reagerar med varm, utspädd salpetersyra enligt formeln 3Cu+2NO3-+8H+3Cu2++2NO+4H2O. Hur stor mängd (i mol) kvävemonoxid bildas då 0,15 mol koppar reagerar med överskott av salpetersyra?

Lösning: Givet: nCu=0,15 mol. Vi söker nNO. Vi ställer upp mängdförhållandet mellan okänt ämne och känt ämne. Enligt reaktionsformeln: nNOnCu=23nNO=23·nCu=23·0,15 mol=0,10 mol

Svar: 0,10 mol


jonis10 1886
Postad: 6 jun 2018

Empirisk formel vs. molekylformel


jonis10 1886
Postad: 6 jun 2018 Redigerad: 6 jun 2018

Utbytesbestämmande ämnen

Det ämne som tar slut först i en kemisk reaktion är utbytes bestämmande. Övriga ämnen är i överflöd. Detta gör att vi måste ta hänsyn till hur mycket av ett ämne vi kan få beroende på hur mycket vi har av respektive reaktant. För att gör de tydligare tar vi ett härligt exempel.

Uppgifter: 

Nivå 1:

Nivå 2: En laborant blandar 45 g triklormetan och 15 g brom för att framställa bromtriklormetan enligt formeln: CHCl3 (l)+Br2 (l)CBrCl3 (l)+HBr(g). Vilken är den största massa av bromtriklormetan som kan bildas?

Lösning: Reaktionsformeln visar att 1,0 mol triklormetan och 1,0 mol brom ger 1,0 mol bromtriklormetan. Den av reaktanterna, som ingår med minst substansmängd i reaktionen, kommer att bestämma det maximala utbytet av bromtriklormetan.

Molmassor:

MBr2=159,8 g/mol , MBr2=159,8 g/mol , MCBrCl3=198,26 g/mol

Substansmängder:

nCHCl3=mCHCl3MCHCl3=45 g119,37 g/mol=0,377 molnBr2=mBr2MBr2=15 g159,8 g/mol=0,094 mol

Brom ingår således med minst substansmängd, 0,094 mol. Om man förutsätter 100% utbyte får man 0,094 mol bromtriklormetan, vilket motsvarar massan 0,094·198,26 g=18,6 g

Svar: 19 g

Nivå 3:


jonis10 1886
Postad: 6 jun 2018

Koncentration

Koncentration  = Substansmängd/Volym

  • Substansmängd har beteckningen n och enheten mol (mol)
  • Volym har beteckningen V och har enheten dm3 (kubikdecimeter eller liter ).
  • Koncentration har beteckningen C och enheten mol/dm3 (mol per kubikdecimeter). Kan även uttryckas med enheten M (molar).

Sambandet som gäller är följande: c=nV. Om vi skriver om den lite kan vi även få följande samband:

n=mM=Vc

Uppgifter:

Nivå 1: Hur stor volym natriumhydroxidlösning med koncentrationen 2,0 mol/dm3 behövs för att bereda 800,0 cm3 natriumhydroxidlösning med koncentrationen 0,30 mol/dm3?

Lösning: nNaOH=cNaOH·VNaOH=0,30·0,800 mol=0,24 mol, Natriumhydroxidlösningen med koncentrationen 2,0 mol/dm3 innehåller lika stor mängd NaOH2,0·V=0,24V=0,12 dm3

Svar: 0,12 dm3

Nivå 2: För att få tillgång till 2,0 dm3 0,20 M lösning av saltsyra kan man blanda vatten med 2,50 M saltsyralösning. Hur stor volym skall man ta av den 2,50-molara lösningen?

Lösning: n=0,20·2,0 mol=0,40 mol. Den tillförda 2,50-molara lösningen måste innehålla lika stor mängd saltsyra. 2,50·V=0,40V=0,402,50 dm3=0,16 dm3

Svar: 160 cm3

Nivå 3: Hur stor blir natriumjonkoncentrationen om man blandar 65,5 ml av en 0,15 M sodalösning med 30,0 ml av en vanlig koksaltlösning som har koncentrationen 0,350 M? Soda är detsamma som natriumkarbonat.

Lösning: Vi beräknar substansmängderna i de båda lösningarna. Soda är natriumkarbonat. Lösning 1: 

VNa2CO3=65,5·10-3 dm3 , cNa2CO3=0,15 M

nNa2CO3=cNa2CO3·VNa2CO3=0,15·65,5·10-3 mol=9,825·10-3 mol

I varje formelenhet Na2CO3 finns det två natriumjoner. Således: nNa+=2·9,825·10-3 mol=1,965·10-2 mol

Lösning 2: nNaCl=cNaCl·VNaCl=0,350·30·10-3 mol=1,05·10-2 mol

I varje formelenhet NaCl finns en natriumjon, det innebär att: nNa+=nNaCl=1,05·10-2 mol

Totala koncentrationen natriumjoner i blandningen av lösningarna blir:Vtot=(65,5+30,0)·10-3=95,5·10-3 dm3nNa+tot=(1,965·10-2+1,05·10-3) mol=3,015·10-2 molcNa+tot=nNa+totVtot=3,015·10-2 mol95,5·10-3 dm0,32 M

Svar: 0,32 M


jonis10 1886
Postad: 6 jun 2018

Masshalt och massprocent

  • Masshalt = massa/volym t.ex. g/dm3
  • Massprocent = ämnets massa i procent av lösningens totala massa. SI-enheter kg och m3kg/m3=g/dm3=g/liter

Ofta får man inte 100% av den produkt reaktionsformeln föreskriver. Man kanske får 90%, vilket gör att utbytet endast är 90%. Om du teoretiskt skulle få 80g av en produkt, men bara får 56g, då är utbytet 56 g/80 g=0,7. Utbytet för reaktionen är alltså 70%.


jonis10 1886
Postad: 6 jun 2018

Aggregationstillstånd

Att sätta ut beteckningar för aggregationstillstånd i en reaktion viktigt. Om inget annat anges så är det ämnets aggregationstillstånd under normal temperatur och tryck.

Beteckningarna är: (g) gas, (l) flytande, (s) fast och (aq) vattenlösning.

Om jag skriver H2O(g) då är vattnet i gasform dvs vattenånga, H2O(l) då är vattnet i flytande form, H2O(s)  då är vattnet i fast form dvs is. HCl(aq) då är saltet upplöst i en vattenlösning. 


jonis10 1886
Postad: 6 jun 2018

Förmågan att kunna analysera i kemin

Det två grundstenarna i kemin är:
⦁ Kvalitativ analys

⦁ Kvantitativ analys

Vad är av största vikt vid kemisk analys? Jo, att varje steg måste utföras med samma noggrannhet.

Några analysmetoder som använd under dom två momenten är:

⦁ Lågfärg

⦁ Fällning

⦁ (Spektrofotometri)

 (OBS! In snar framtid ska jag uppdatera med en uppgift visar de båda momenten i en utförlig uppgift.)


jonis10 1886
Postad: 6 jun 2018 Redigerad: 6 jun 2018

Absorbans och Lambert-Beers lag

A=ε·c·l

  • A=absorbans
  • ε=den molara absorptionskoefficienten
  • c=koncentrationen
  • l=kyvettlängden

Uppgifter är på väg kommer in snar framtid!


 


 

Skriven av, Jonathan Korhonen Lundberg (Jonis10)


Svara Avbryt
Close