Magnus Ehingers undervisning

Allt du behöver för A i Biologi, Kemi, Bioteknik, Gymnasiearbete m.m.

Kemi 1

Administration

Utbyte

UtbyteVideogenomgång (flippat klassrum)

Exempel 1. Framställning av krom

Förkromningen ger snygga, blänkande detaljer på motorcykeln.Förkromningen ger snygga, blänkande detaljer på motorcykeln.

Krom kan framställas genom att man låter kromoxid, Cr2O3, reagera med aluminium. Då bildas rent krom och aluminiumoxid, Al2O3:



Cr2O3 + 2Al → 2Cr + Al2O3

I ett experiment lät man med 22,2 g kromoxid reagera med ett överskott av aluminium. Det bildades 10,5 g rent krom. Beräkna utbytet i reaktionen.

Lösning

  1. Vi beräknar hur stor massa krom som maximalt kan bildas (teoretiskt utbyte).
  2. Vi jämför den massa som faktiskt bildades (verkligt utbyte) med den maximalt bildade massan.

Reaktionsformel (igen): Cr2O3 + 2Al → 2Cr + Al2O3

Substansmängden kromoxid beräknas:

\[{n_{{\text{C}}{{\text{r}}_2}{{\text{O}}_3}}} = \frac{{{m_{{\text{C}}{{\text{r}}_2}{{\text{O}}_3}}}}}{{{M_{{\text{C}}{{\text{r}}_2}{{\text{O}}_3}}}}} = \frac{{22,2{\text{g}}}}{{(52,0 \cdot 2 + 16,0 \cdot 3){\text{g/mol}}}} = {\text{0,14605263mol}}\]

\[{n_{{\text{C}}{{\text{r}}_2}{{\text{O}}_3}}}:{n_{{\text{Cr}}}} = 1:2 \Leftrightarrow \frac{{{n_{{\text{C}}{{\text{r}}_2}{{\text{O}}_3}}}}}{{{n_{{\text{Cr}}}}}} = \frac{1}{2}\]

\[{n_{{\text{Cr}}}} = 2{n_{{\text{C}}{{\text{r}}_2}{{\text{O}}_3}}} = 2 \cdot 0,14605263{\text{mol}} = 0,29210526{\text{mol}}\]

Massan krom beräknas:

\[\displaylines{ {m_{{\text{Cr}}}} = {M_{{\text{Cr}}}} \cdot {n_{{\text{Cr}}}} = 52,0{\text{g/mol}} \cdot 0,29210526{\text{mol}} = \cr = {\text{15,1894737g}} \cr} \]

Det relativa utbytet beräknas:

\[\frac{{10,5{\text{g}}}}{{{\text{15,1894737g}}}} = 0,69126819 \approx 69,1\% \]

Exempel 2. Framställning av Falu rödfärg

De typiska röda stugorna med vita knutar är målade med Falu rödfärg.De typiska röda stugorna med vita knutar är målade med Falu rödfärg.

Falu rödfärg är en uppslamning av järn(III)oxid, Fe2O3.

Oxiden framställs genom kraftig upphettning av järnsulfat, FeSO4.

FeSO4(s) → Fe2O3 + SO2(g) + SO3(g)

Balanseras:

2FeSO4(s) → Fe2O3 + SO2(g) + SO3(g)

 

Hur många g järnsulfat måste vi utgå ifrån om vi vill framställa 25 kg järnoxid, och utbytet är 72%?

Lösning

Vi ser i reaktionsformeln att substsansmängdsförhållandet \(n_{\text{FeSO}_4}:n_{\text{Fe}_2\text{O}_3} = 2:1\), d.v.s.

\(\frac {n_{\text{FeSO}_4}}{n_{\text{Fe}_2\text{O}_3}} = \frac {2}{1}\)

Först räknar vi ut hur stor substansmängd Fe2O3 som ska framställas:

\(n_{\text{Fe}_2\text{O}_3} = \frac {m_{\text{Fe}_2\text{O}_3}}{M_{\text{Fe}_2\text{O}_3}} = \frac {25000\text{g}}{160\text{g/mol}} = 156,25\text{mol}\)

Därefter beräknar vi hur stor substansmängd FeSO4 som behövs. Nu tar vi hänsyn till förhållandet \(n_{\text{FeSO}_4}:n_{\text{Fe}_2\text{O}_3}\):

\(n_{\text{FeSO}_4} = 2 n_{\text{Fe}_2\text{O}_3} = 312,5\text{mol}\)

Eftersom vi nu vet hur stor substansmängd FeSO4 som går åt, kan vi också räkna ut massan:

\(m_{\text{FeSO}_4} = n_{\text{FeSO}_4} \cdot M_{\text{FeSO}_4} = 312,5\text{mol} \cdot 152\text{g/mol} = 47500\text{g}\)

Det behövs alltså 47,5 kg järnsulfat för att tillverka 25 kg järn(III)oxid. Men detta gäller bara om utbytet är 100%! Nu är det alltså 72%. Vi antar att det behövs x g FeSO4 och att 72% av detta alltså omvandlas till Fe2O3.

\(0,72x = 47500\text{g} \Leftrightarrow x = \frac {47500\text{g}}{0,72} = 65972,222\text{g} \approx 66\text{kg}\)

 

   

Också intressant: