Mieszaniny

Mieszanina to układ związków lub pierwiastków zmieszanych ze sobą w jakimś stosunku. Należy pamiętać, że poszczególne składniki mieszaniny zachowują swoje właściwości - przeciwnie, niż dzieje się to w przypadku związku chemicznego. Jeżeli znamy skład mieszaniny, to trzeba rozważyć reakcje każdego z jej składników osobno.

Przykład 1

Oblicz, jaka objętość wodoru wydzieli się w reakcji magnezu z mieszaniną 4 moli kwasu solnego i 3 moli kwasu siarkowego (VI).

1. Zaczynamy od zapisania równania reakcji. \[ Mg + H_{2}SO_{4} \rightarrow MgSO_{4} + H_{2}\\ Mg + 2 HCl \rightarrow MgCl_{2} + H_{2} \]
2. Obliczamy objętość wodoru, jaka wydzieliła się w reakcji magnezu z poszczególnymi kwasami. \[ Mg + H_{2}SO_{4} \rightarrow MgSO_{4} + H_{2} \] \[ 1 \;mol \;H_{2}SO_{4} \longrightarrow 22,4 \;dm^{3} \;H_{2}\\ 3 \;mole \;H_{2}SO_{4} \longrightarrow x \;dm^{3} \;H_{2} \] \[ x = 62,7 dm^{3}\\ \] \[ Mg + 2 HCl \rightarrow MgCl_{2} + H_{2} \] \[ 2 \;mol \;HCl \longrightarrow 22,4 \;dm^{3} \;H_{2}\\ 4 \;mole \;HCl \longrightarrow x \;dm^{3} \;H_{2} \] \[ y = 44,8 dm^{3} \]
3. Sumujemy objętość wodoru. \[ V = x + y = 62,7 dm^{3} + 44,8 dm^{3} = 112 dm^{3} \]
4. Odpowiedź: wydzieliło się 112 dm³ wodoru.

Przykład 2

Oblicz, jaka objętość powietrza jest potrzebna, by spalić 100 g pentadekanu. Przyjmij, że zawartość tlenu w powietrzu wynosi 21%.

1. Zapisujemy równanie reakcji. \[ C_{15}H_{32} + 23 O_{2} \rightarrow 15 CO_{2} + 16 H_{2}O \]
2. Obliczamy objętość potrzebnego tlenu. \[ 1 \;mol \;C_{15}H_{32} \longrightarrow 212 \;g \;C_{15}H_{32}\\ 1 \;mol \;C_{15}H_{32} \longrightarrow 15 \;moli \;O_{2}\\ 1 \;mol \;C_{15}H_{32} \longrightarrow 515,2 \;dm^{3} \;O_{2}\\ 212 \;g \;C_{15}H_{32} \longrightarrow 515,2 \;dm^{3}\; O_{2}\\ 100 \;g \;C_{15}H_{32} \longrightarrow x \;dm^{3} \;O_{2}\\ \] \[ x = 243 dm^{3} \]
3. Następnie przeliczamy to na objętość powietrza. \[ y = \frac{243 dm^{3}}{0,21} = 1157,1 dm^{3} \]
4. Odpowiedź: potrzeba 1157,1 dm³ powietrza.

Przykład 3

14 g mieszaniny zawierającej SiO₂, MgO oraz Fe₂O₃ umieszczono w roztworze kwasu solnego. Na dnie pozostał osad o masie 4 g. Wyznacz skład procentowy mieszaniny wiedząc, że do reakcji użyto 0,475 mola kwasu solnego.

1. Zapisujemy równania reakcji. \[ MgO + 2 HCl \rightarrow MgCl_{2} + H_{2}O\\ Fe_{2}O_{3} + 6 HCl \rightarrow 2 FeCl_{3} + 3 H_{2}O\\ SiO_{2} + HCl \rightarrow nie\;zachodzi \]
2. Identyfikujemy osad. Jest to SiO₂, ponieważ to jedyny tlenek, który nie zareaguje z kwasem solnym.
3. Wyznaczamy masę dwóch pozostałych tlenków, zapisujemy też układ równań z dwiema niewiadomymi. Obliczamy skład procentowy mieszaniny. \[ m = 14 g - 4 g = 10 g \] \[ MgO + 2 HCl \rightarrow MgCl_{2} + H_{2}O\\ 1 \;mol \;MgO \longrightarrow 40 \;g \;MgO\\ 40 \;g \;MgO \longrightarrow 2 \;mole \;HCl\\ x \;g \;MgO \longrightarrow y \;moli \;HCl\\ \] \[ Fe_{2}O_{3} + 6 HCl \rightarrow 2 FeCl_{3} + 3 H_{2}O\\ 1 \;mol \;Fe_{2}O_{3} \longrightarrow 160 \;g \;Fe_{2}O_{3}\\ 160 \;g \;Fe_{2}O_{3} \longrightarrow 6 \;moli \;HCl\\ (10-x) \;g \;Fe_{2}O_{3} \longrightarrow (0,475-y) \;mola \;HCl\\ \] \[ \frac{40\;g}{x} = \frac{2\;mole}{y}\\ \frac{160\;g}{10\;g-x} = \frac{6\;moli}{0,475\;mola-y}\\ \] \[ x = 8\;g\\ y = 0,4\;mola \]
4. Odpowiedź: mieszanina składa się z 14,3% tlenku żelaza (VI), 28,6% tlenku krzemu i 57,1% tlenku magnezu.