- 1 Stechiometrie
acidobazické reakce
Jméno: ………………………………………………………………… Skupina: …………
Jméno spolupracovníka: ………………………………………………………………… Datum: ……………………
Úvod
Před vaší výzkumnou skupinou leží nelehký úkol. Jelikož se nyní seznamujete s principy acidobazických
reakcí, tak to pro vás nebude tak těžké. V této úloze budete zkoumat počet kyselých vodíků v molekule,
na základě čehož budete moct vyčíslit acidobazickou reakci/určit, v jakém poměru spolu uhličitan a kyselina
reagují. Na základě prozkoumané reakce pak budete moct určit molární hmotnost a identitu neznámé báze.
Cíle
- Zjistěte závislost množství uvolněného oxidu uhličitého na množství kyseliny sírové při nadbytku
hydrogenuhličitanu sodného.
- Zjistěte stechiometrii reakce kyseliny octové, kyseliny citronové, kyseliny šťavelové a kyseliny vinné
s hydrogenuhličitanem sodným (tedy v jakém molárním poměru reagují).
- Určete, jaký uhličitan se nachází v neznámém vzorku.
Postup práce – než začneme s laborováním
1. Jak spolu reagují kyseliny a zásady? Napiš obecnou rovnici reakce.
2. Napiš triviální název a vzorec hydrogenuhličitanu sodného. Proč jeho vodný roztok reaguje bazicky?
Uvažuj jeho hydrolýzu ve vodě.
3. Jaké jsou produkty reakce hydrogenuhličitanu sodného se silnou kyselinou? Napiš obecnou rovnici
reakce.
4. Navrhněte, jak byste mohli měřit úbytek vznikajícího plynu při reakci? Šlo by využít digitální váhy?
Pomůcky
předvážky, kádinky, skleněná tyčinka, notebook s tabulkovým procesorem (MS Excel)
Chemikálie
kyselina sírová (…………………) c = 1 mol dm-3
, hydrogenuhličitan sodný (………………………), kyselina citronová,
kyselina octová 8 % hm., kyselina šťavelová dihydrát, kyselina vinná, vzorek neznámého uhličitanu
- 2 A.
Závislost množství uvolněného oxidu uhličitého na množství kyseliny sírové
1. Nejprve si vyzkoušíte postup práce na vám známé kyselině sírové. Napište rovnici úplné reakce jedlé
sody s kyselinou sírovou, urči poměr látkového množství kyseliny sírové a oxidu uhličitého.
2. Budete potřebovat změřit závislost množství uvolněného oxidu uhličitého na množství reagující kyseliny
sírové. Jedlá soda (hydrogenuhličitan) bude ve směsi vždy v nadbytku. Každá skupinka si zvolí jiné
množství kyseliny sírové z intervalu 10–60 g (10–45 g kyseliny na 10 g sody, 50–60 g kyseliny na 15 g
sody). Experiment proveďte alespoň 2×. Poté si od ostatních skupin doplňte naměřená data.
Zamyslete se nad praktickým provedením experimentu – typ nádoby pro reakci, měření množství
kyseliny sírové, způsob smíchání reaktantů, sledování úbytku hmotnosti.
Měření: 1 2 3 4 5 6 7 8
m(jedlá soda) / g 10 10 10 10 10 10 15 15
m(kyselina sírová) / g
m(oxid uhličitý) / g
naměřená
m(oxid uhličitý) / g
teoretická
Údaje pro výpočet: M(kyselina sírová) = 98 g mol–1
, M(oxidu uhličitý) = 44 g mol–1
3. Pomocí tabulkového procesoru sestavte graf závislosti látkového množství oxidu uhličitého uvolněného
při reakci na látkovém množství kyseliny sírové. Proložte přímkou, která bude procházet počátkem
souřadnic. Tabulku s výpočty a graf přiložte v příloze.
4. Zhodnoťte váš postup práce a vámi získané výsledky. Čemu odpovídá směrnice přímky?
5. Jak byste upravili váš pracovní postup pro získání přesnějších výsledků?
- 3 B.
Stechiometrii reakce neznámé kyseliny (kyseliny octové, kyseliny citronové,
kyseliny šťavelové a kyseliny vinné) s jedlou sodou
1. Na modelové kyselině jste si vyzkoušeli, jak při stanovení postupovat. Nyní si vyzkoušíme určování
sytnosti dalších kyselin XY. Na základě struktury následujících kyselin XY se pokuste odhadnout,
kolikasytné by kyseliny mohly být – potenciálně kyselé vodíky zakroužkujte.
kyselina octová kyselina citronová kyselina vinná kyselina šťavelová
2. Při měření postupujte obdobným způsobem jako v části A otázce 2. Budete potřebovat zjistit závislost
mezi látkovým množstvím kyseliny XY a množstvím uvolněného oxidu uhličitého. Pro měření využijte
vždy nadbytek jedlé sody.
Každá skupinka si vyberte jiný druh kyseliny XY – vaši si označte v úloze 1. Množství krystalické kyseliny
XY zvolte v intervalu 3–9 g, v případě kyseliny octové 20–80 g 8% roztoku (3–7,5 g krystalické kyseliny či
20–65 g kyseliny octové na 10 g sody, větší množství kyseliny na 15 g sody) a přidejte tolik vody, aby
došlo k rozpuštění kyseliny (stačí 20–30 g). Experiment proveďte alespoň pro čtyři různá množství
kyseliny XY.
Zamyslete se nad praktickým provedením experimentu – typ nádoby pro reakci, měření množství
přidávané vody do reakce, způsob smíchání reaktantů, sledování úbytku hmotnosti.
Měření: 1 2 3 4 5 6 7 8
m(jedlá soda) / g 10 10 10 10 10 10 15 15
m(kyselina XY) / g
m(oxid uhličitý) / g
naměřená
Údaje pro výpočet: M(kyselina octová) = 60 g mol–1
, M(kyselina citronová monohydrát) = 210 g mol–1
,
M(kyselina vinná) = 150 g mol–1
, M(kyselina šťavelová dihydrát) = 126 g mol–1
, M(oxid uhličitý) = 44 g mol–1
3. Pomocí tabulkového procesoru sestavte graf závislosti látkového množství oxidu uhličitého uvolněného
při reakci na látkovém množství kyseliny XY. Proložte přímky, kdy každá bude procházet počátkem
souřadnic. Tabulku s výpočty a graf přiložte v příloze.
4. Porovnejte směrnici přímky z části A (reakce s kyselinou sírovou) se směrnicí přímky z části B (reakce
s kyselinou XY). Čím se tyto směrnice liší a na co pravděpodobně ukazují? (nápověda: zaměřte se na
jejich hodnoty a co vypovídají o konkrétní reakci)
5. Zhodnoťte váš postup práce a vámi získané výsledky. Porovnejte svou hypotézu z úkolu 1 s výsledky
svých měření. Shodují se?
- 4 C.
Neznámý bílý prášek
1. Před sebou máte předložené vzorky některých z následujících solí kyseliny uhličité. Doplňte jejich vzorce:
hydrogenuhličitan sodný uhličitan sodný
hydrogenuhličitan draselný uhličitan draselný
2. Uvolní se při reakci 1 g každého z uhličitanů vždy stejné množství CO2?
Napište svoji hypotézu a zdůvodněte.
3. Dále před sebou máte jeden neznámý vzorek některého z výše uvedených uhličitanů. Navrhněte postup,
jakým byste mohli určit, o kterou látku se jedná.
Máte k dispozici: vzorky uhličitanů, kyselinu sírovou (c = 1 mol dm-3
) a váhy.
Zamyslete se nad praktickým provedením experimentu – typ nádoby pro reakci, měření množství
kyseliny sírové, způsob smíchání reaktantů, sledování úbytku hmotnosti.
Pokud byste potřebovali pro lepší přehlednost, zde máte prázdnou tabulku:
Pomocné výpočty: M(hydrogenuhličitan sodný) = 84 g mol–1
, M(hydrogenuhličitan draselný) = 100 g mol–1
,
M(uhličitan sodný) = 106 g mol–1
, M(uhličitan draselný) = 138 g mol–1
, M(oxidu uhličitý) = 44 g mol–1
4. Zhodnoťte váš postup práce a vámi získané výsledky.
Neznámý uhličitan byl: ……………………………
Ověření u vedoucího cvičení: ANO x NE
- 5 -
5. Ověřte i výpočtem, kolik g oxidu uhličitého se mělo při reakci kyseliny sírové s vaším neznámým vzorkem
uvolnit. Shoduje se teoretická hodnota s naměřenou? Pokud ne, pokuste se zamyslet, jakými faktory by
to mohlo být způsobeno.
6. Šlo by určit molární hmotnost (identitu) neznámého uhličitanu i bez srovnávacích vzorků jednotlivých
uhličitanů? Stanovte hypotézu a ověřte ji i výpočtem.
Závěr – Report práce
1. Zformulujte závěr z tohoto cvičení:
6
Doplňující otázky
1. Kyselina dusičná se vyrábí katalytickou oxidací amoniaku vzdušným kyslíkem. Děj popisuje reakční
schéma:
NH3 + O2 à NO + H2O
NO + O2 à NO2
NO2 + H2O à HNO3 + NO
Vyjádřete látkovou bilanci mezi amoniakem a kyselinou dusičnou. Vznikající NO u poslední rovnice
zanedbejte.
2. 50 g směsi uhličitanu hořečnatého a uhličitanu vápenatého reagovalo s nadbytkem kyseliny
chlorovodíkové. Z reakční směsi se uvolnilo 13,83 dm3
oxidu uhličitého za standardních podmínek.
Vypočtěte, kolik gramů uhličitanu hořečnatého směs obsahovala.
3. Oxid uhličitý lze připravit reakcí uhličitanů s HCl. Vypočítej, která z uvedených látek bude, s ohledem
na hmotnostní poměr oxidu uhličitého uvolněného z navážky 100 g uhličitanu, pro přípravu oxidu
uhličitého nejvýhodnější? Na2CO3, NaHCO3, K2CO3 Pokus se příklad vyřešit jen úvahou.