Jak przygotować 1 dm³ roztworu podobnego do wody oceanicznej? Zawiera ona 3,5% masowych soli o zawartości jonów podanej w tabeli. Do dyspozycji masz chlorek sodu, chlorek magnezu, siarczan(VI) sodu, siarczan(VI) magnezu, wodę destylowaną, kolbę miarową o pojemności 1 dm³ i wagę laboratoryjną. Gęstość wody oceanicznej jest równia 1 g/cm³. Oblicz niezbędną masę soli.

d = 1 g/cm³

1 g — 1 cm³

x — 1000 cm³

x = 1 • 1000 : 1 = 1000 [g] – masa roztworu

3,5% z 1000 g = 3,5 • 1000 : 100 = 35 [g] – masa soli

1. Cl^-

2. 54,9% z 35 g = 54,9 • 35 : 100 = 19,2 [g]

3. mCl^- = 35,5 g/mol → liczba moli Cl^- = 19,2 g : 35,5 g/mol = 0,54 mol

4. Na⁺

5. 30,9% z 35 g = 30,9 • 35 : 100 = 10,8 [g]

6. mNa⁺ = 23 g/mol → liczba moli Na⁺ = 10,8 g : 23 g/mol = 0,47 mol

7. SO₄^2-

8. 9,5% z 35 g = 9,5 • 35 : 100 = 3,3 [g]

9. mSO₄^2- = 96 g/mol → liczba moli SO₄^2- = 3,3 g : 96 g/mol = 0,03 mol

10. Mg²⁺

11. 35 g - 19,2 g - 10,8 g - 3,3 g = 1,7 g

12. mMg²⁺ = 24 g/mol → liczba moli Mg²⁺ = 1,7 g : 24 g/mol = 0,07 mol

Niezbędne masy soli:

1. mNaCl = 58,5 g/mol

2. 0,47 mol NaCl = 0,47 mol • 58,5 g/mol = 27,5 g → 0,54 mol - 0,47 mol = 0,07 mol (ilość brakujących anionów chlorkowych)

3. mMgCl₂ = 95 g/mol

4. 0,035 mol MgCl₂ = 0,035 mol • 95 g/mol = 3,3 g → 0,07 mol - 0,035 mol = 0,035 mol (ilość brakujących kationów magnezu)

5. mMgSO₄ = 120 g/mol

6. 0,035 mol MgSO₄ = 0,035 mol • 120 g/mol = 4,2 g

Odpowiedź: Do kolby miarowej o pojemności 1 dm3 wsypujemy kolejno (po odważeniu na wadze laboratoryjnej) 27,5 g chlorku sodu, 3,3 g chlorku magnezu i 4,2 g siarczanu(VI) magnezu. Następnie całość zalewamy wodą destylowaną do kreski.

Krok 1: Oblicz masę roztworu na podstawie wymaganej objętości i podanej gęstości. Pamiętaj, że 1 dm³ to 1000 cm³.

d = 1 g/cm³

1 g — 1 cm³

x — 1000 cm³

x = 1 • 1000 : 1 = 1000 [g] – masa roztworu

Krok 2: Oblicz masę soli w roztworze na podstawie stężenia procentowego. Stężenie procentowe to ilość substancji w 100 g roztworu. Zatem roztwór 3,5% to 3,5 g na 100 g roztworu.

3,5% z 1000 g = 3,5 • 1000 : 100 = 35 [g] – masa soli

Krok 3: Oblicz masę każdego z jonów i jego zawartość masową w obliczonej ilości soli (35 g). Liczymy to według wzoru:

masa jonów = zawartość procentowa jonów • masa soli : 100

Następnie wynik przeliczamy na mole przy pomocy wzoru:

liczba moli = masa jonów [g] : masa molowa [g/mol]

1. Cl^-

2. 54,9% z 35 g = 54,9 • 35 : 100 = 19,2 [g]

3. mCl^- = 35,5 g/mol → liczba moli Cl^- = 19,2 g : 35,5 g/mol = 0,54 mol

4. Na⁺

5. 30,9% z 35 g = 30,9 • 35 : 100 = 10,8 [g]

6. mNa⁺ = 23 g/mol → liczba moli Na⁺ = 10,8 g : 23 g/mol = 0,47 mol

7. SO₄^2-

8. 9,5% z 35 g = 9,5 • 35 : 100 = 3,3 [g]

9. mSO₄^2- = 96 g/mol → liczba moli SO₄^2- = 3,3 g : 96 g/mol = 0,03 mol

10. Mg²⁺

11. 35 g - 19,2 g - 10,8 g - 3,3 g = 1,7 g

12. mMg²⁺ = 24 g/mol → liczba moli Mg²⁺ = 1,7 g : 24 g/mol = 0,07 mol

Krok 4: Zwróć uwagę, że jeden mol NaCl to 1 mol Na⁺ i 1 mol Cl^-. 1 mol MgCl₂ to 1 mol Mg²⁺ i 2 mole Cl-. 1 mol MgSO₄ to 1 mol Mg²⁺ i 1 mol SO₄^2-. Obliczamy masę niezbędnego chlorku sodu do uzyskania 0,47 mol Na⁺.

mNaCl = 58,5 g/mol

0,47 mol NaCl = 0,47 mol • 58,5 g/mol = 27,5 g → Ilość brakujących anionów chlorkowych to: 0,54 mol - 0,47 mol = 0,07 mol

mMgCl₂ = 95 g/mol

0,035 mol MgCl₂ = 0,035 mol • 95 g/mol = 3,3 g → Ilość brakujących kationów magnezu to: 0,07 mol - 0,035 mol = 0,035 mol

mMgSO₄ = 120 g/mol

0,035 mol MgSO₄ = 0,035 mol • 120 g/mol = 4,2 g

Masy soli obliczyliśmy przy użyciu masy poszczególnych pierwiastków, które zawarte są w tablicy pierwiastków chemicznych.

mNaCl = 23 + 35,5 = 58,5 [g/mol]

mMgCl₂ = 24 + 2 • 35,5 = 95 [g/mol]

mMgSO₄ = 24 + 32 + 4 • 16 = 120 [g/mol]