SLOVENSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA V BRATISLAVE Fakulta chemickej a potravinárskej technológie Oddelenie anorganickej chémie ÚACHTM

Transcript

1 SLOVENSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA V BRATISLAVE Fakulta chemickej a potravinárskej technológie Oddelenie anorganickej chémie ÚACHTM Program výučby predmetu PROSEMINÁR Z CHÉMIE Bakalárske štúdium 1. ročník, zimný semester akademického roka 2014/2015 Študijný program: Chémia, medicínska chémia a chemické materiály Garant predmetu: Doc. Ing. Anna Mašlejová, PhD. Týždenný rozsah: 2 hodiny Celkový rozsah: 26 hodín Ukončenie: zápočet Počet kreditov: 0 Harmonogram zimného semestra: Výučba: Prázdniny: Skúšobné obdobie: Bratislava,

2 I. PODMIENKY UDELENIA ZÁPOČTU I.1 Zápočet proseminárne cvičenie a) Študenti absolvujú proseminárne cvičenia, pričom môžu mať maximálne 2 ospravedlnené absencie. O spôsobe náhrady výučby rozhodne učiteľ. Zápočet sa študentom udeľuje za absolvovanie proseminárnych cvičení. II. ORGANIZAČNÉ POKYNY II.1 proseminárne cvičenia a) Na proseminárne cvičenia sa študenti pripravujú a prinášajú si učiteľom určené študijné pomôcky. Absencia vedomostí a pomôcok je dôvodom na určenie náhrady výučby. b) Študentov do študijných skupín zadeľuje pedagogické oddelenie dekanátu. Študent si nesmie meniť sám dobu, miesto výučby a študijnú skupinu. Náhradu výučby zabezpečí pre študenta na základe jeho odôvodnenej žiadosti jeho vyučujúci. c) Písanie písomných testov V1 a V2 je povinné. Neúčasť môže ospravedlniť a napísanie príslušných testov v náhradnom termíne určiť len príslušný učiteľ proseminárneho cvičenia. d) Test V1 (5 bodov) študenti píšu v 5. týždni, test V2 (15 bodov) v 11. týždni semestra. Ak študent niektorý z uvedených testov pre neprítomnosť nepísal, píše ho v náhradnom termíne určenom učiteľom proseminára. V prípade, že študent získal z testov V1 a V2 spolu menej ako 11 bodov, môže písať opravný test V3 (max. 20 bodov) počas skúšobného obdobia v centrálne vypísanom termíne v AIS do Ak študent z opravného testu V3 nezískal aspoň 11 bodov, môže ešte raz písať opravný test V4 v centrálne vypísanom termíne v AIS do Na opravné testy V3 a V4 sa študenti prihlasujú prostredníctvom AIS v predmete Laboratórne cvičenie z anorganickej chémie I. e) Písomné výpočtové testy V1 a V2, ako aj opravné výpočtové testy V3 a V4, opravuje učiteľ proseminárneho cvičenia. Dosiahnutý počet bodov každého študenta nahlási príslušnému učiteľovi laboratórneho cvičenia. Hodnotenie testov V1 a V2 je súčasťou hodnotenia predmetu Laboratórne cvičenie z anorganickej chémie I. II.2 Informácie pre študentov a) Program výučby je študentom k dispozícii na internete v Akademickom informačnom systéme (AIS) a adrese oddelenia b) Aktuálne informácie pre študentov sú zverejnené v skrinke označenej "Oznamy pre študentov" vo vestibule oddelenia na 3. poschodí a prostredníctvom AIS. 2

3 III. PROSEMINÁRNE CVIČENIA OBSAH VÝUČBY Výpočty k predmetu Laboratórne cvičenie z ACH I v zs 2014/2015 (neoddeliteľná súčasť učiva preberaného na proseminári z chémie) Učiteľ proseminára okrem prebratia učebnej látky urobí tiež výpočet k premetu Laboratórne cvičenie z ACH I (rozpis potrebných výpočtov k labor. cvič. je uvedený hneď za nasledujúcim obsahom výučby). 1. týždeň Názvoslovie anorganických zlúčenín Presnosť meraní a platné číslice Lineárna interpolácia 2. týždeň: MNOŽSTVO CHEMICKÝCH LÁTOK Veličiny vyjadrujúce množstvo látky (N(B), n(b), m(b), V(B)) a prepočty medzi nimi Stavová rovnica ideálneho plynu SÚSTAVY LÁTOK A KVANTITATíVNE VYJADRENIE ICH ZLOžENIA Vyjadrenie zloženia sústav pomocou pomerného zastupenia zložiek (x(b), w(b), φ(b)) Hustota roztokov; Priemerná molová hmotnosť Vyjadrenie zloženia sústav pomocou koncentrácii (c(b), ρ(b)) a iným spôsobom (m(b)) Prepočty jednotlivých spôsobov vyjadrenia zloženia roztokov 3. týždeň: LÁTKOVÉ BILANCIE V SÚSTAVÁCH LÁTOK BEZ CHEMICKÉHO DEJA Príprava roztokov Kryštalizácia látok z roztokov Kombinované látkové bilancie 4. týždeň: Rozsah reakcie Stechiometrické výpočty pre čisté látky Stechiometrické výpočty pre sústavy látok 5. týždeň: VÝPOČTOVÝ TEST V1 (5 bodov, 30 minút) NÁZVOSLOVIE KOORDINAČNÝCH ZLÚČENÍN s jednoduchými anorganickými ligandami 6. týždeň: CHEMICKÉ REAKCIE ZÁPIS CHEMICKÉHO DEJA Redoxné reakcie - určovanie stechiometrických koeficientov 3

4 7. týždeň: Stechiometrické výpočty spojené s fyzikálnymi dejmi 8. týždeň: Stechiometrické výpočty spojené s fyzikálnymi dejmi 9. týždeň: Nestechiometrické množstvá reagujúcich látok a určenie limitujúcej zložky 10. týždeň: OPAKOVANIE prebraného učiva k výpočtovému testu V2 11. týždeň: VÝPOČTOVÝ TEST V2 (15 bodov, 60 minút) 12. týždeň: Stechiometrické výpočty pre nadväzujúce chemické reakcie* *Poznámka - nebude obsahom opravných testov V3 a V4 v skúšobnom období ZS 2014/2015 (ide o prípravu na výpočty k predmetu LC z ACH II v LS 2014/2015) 13. týždeň: Konzultácie Zapisovanie zápočtov VÝPOČTY K PREDMETU LABORATÓRNE CVIČENIE Z ANORGANICKEJ CHÉMIE I 2. týždeň: REKRYŠTALIZÁCIA (Lit. [2]: str. 72) Čistenie látok rekryštalizáciou (Lit. [2]: Úl. 1, str ) Úloha: Rekryštalizujte 15,0 g znečisteného CuSO 4 5 H 2 O (nečistota je piesok) ochladením nasýteného roztoku CuSO 4 pri teplote 60 ºC na teplotu 20 ºC. Po experimente vypočítajte teoretický výťažok CuSO 4 5 H 2 O a porovnajte ho so skutočným výťažkom. Poznámka: pri príprave nasýteného roztoku CuSO 4 pri teplote 60 ºC použite malý nadbytok vody a po filtrácii zmesi nechajte filtrát (roztok CuSO 4 ) odparovať na vodnom kúpeli. Študenti odovzdajú okrem pripraveného CuSO 4 5 H 2 O aj piesok, ktorý obsahovala vzorka znečisteného CuSO 4 5 H 2 O. Rozpustnosť CuSO 4 : s(cuso 4, 60,0 ºC) = 2,89 g v 100 g roztoku; s(cuso 4, 20,0 ºC) = 1,73 g v 100 g roztoku 4

5 3. týždeň: ROZKLADNÉ TERMICKÉ REAKCIE (Lit. [2]: 8.2, str. 116) Príprava oxidu meďnatého, CuO (Lit. [2]: 8.2.1, str ) Úloha: Pripravte 2,00 g oxidu meďnatého, CuO následnými reakciami: CuSO 4 (aq) + 2 KOH(aq) Cu(OH) 2 (s) + 2 K 2 SO 4 (aq) v učebnici reakcia (8.25) Cu(OH) 2 (s) CuO(s) + H 2 O(g) v učebnici reakcia (8.23) 4. týždeň: ACIDOBÁZICKÉ REAKCIE (Lit. [2]: 7 7.1, str ) Príprava síranu draselného, K 2 SO 4 (Lit. [2]: 7.1.1, str ), = 0,07 mol Príprava kyseliny trihydrogenboritej, H 3 BO 3 (Lit. [2]: 7.2.5, str ), = 0,025 mol a) hmotnosť bóraxu, Na 2 [B 4 O 5 (OH) 4 ] 8 H 2 O a objem 36,0 % roztoku HCl potrebných na reakciu, b) hmotnosť vody, ktorú treba do sústavy pridať, aby sa získal nasýtený roztok H 3 BO 3 pri teplote 80 ºC. Rozpustnosť H 3 BO 3 : s(h 3 BO 3, 80 ºC) = 19,06 g v 100 g roztoku; s(h 3 BO 3, 20 ºC) = 4,65 g v 100 g roztoku 5. týždeň: ACIDOBÁZICKÉ REAKCIE (Lit. [2]: 7 7.1, str ) Príprava chloridu amónneho, NH 4 Cl (Lit. [2]: 7.1.2, str ), = 0,25 mol 6. týždeň: ACIDOBÁZICKÉ REAKCIE (Lit. [2]: 7 7.1, str ) Príprava chloridu draselného, KCl (Lit. [2]: 7.2.1, str ), = 0,1 mol VYLUČOVACIE REAKCIE Príprava dihydrátu šťavelanu železnatého, FeC 2 O 4 2 H 2 O (Lit. [2]: 8.1.6, str ), Pri príprave FeC 2 O 4 2 H 2 O použiť Fe(NH 4 ) 2 (SO 4 ) 2 6 H 2 O, = 0,04 mol 7. týždeň: VYLUČOVACIE REAKCIE (Lit. [2]: 8. str. 102) Príprava hydratovaného oxidu hlinitého, Al 2 O 3 x H 2 O (Lit. [2]: 8.1.4, str ) Na získanie hydratovaného oxidu hlinitého Al 2 O 3 x H 2 O z číreho bezfarebného filtrátu obsah. len rozpustné hydroxidohlinitany, [Al(OH) 4 ] sa použije roztok síranu amónneho (nie CO 2 (g)). Poznámka: Množstvá reaktantov použiť podľa postupu práce. Treba vypočítať teoretický výťažok za predpokladu, že zloženie produktu zodpovedá chemickému vzorcu Al(OH) 3. Chemikálie vodný roztok síranu hlinitého a síranu železitého, w(al 2 (SO 4 ) 3 ) = 0,05, w(fe 2 (SO 4 ) 3 ) = 0, týždeň: VYLUČOVACIE REAKCIE (Lit. [2]: 8 str. 102) Príprava síranu bárnatého, BaSO 4 (Lit. [2]: 8.1.2, str ) Stanovenie zloženia roztoku BaCl 2 zrážacou reakciou (Lit. [2]: , str ). Urobiť vzorový výpočet pre c(bacl 2 ) na základe učiteľom určeného objemu roztoku BaCl 2 a hmotnosti vyžíhaného BaSO 4. Počítať s použitím rozsahu reakcie. 5

6 9. týždeň: REDOXNÉ REAKCIE (Lit. [2]: 9, str ) Príprava heptahydrátu síranu železnatého,feso 4 7H 2 O (Lit. [2]: 9.7, str ) = 0,05 mol 10. týždeň: PODVOJNÉ ZLÚČENINY (Lit. [2]: 11, str. 205) Príprava hexahydrátu síranu amónno-železnatého, Fe(NH 4 ) 2 (SO 4 ) 2 6H 2 O (Lit. [2]: 11.3, str ), = 0,04 mol 11. týždeň: KOMPLEXOTVORNÉ REAKCIE (Lit. [2]: 10, str ) Príprava chloridu heaxaamminnikelnatého, [Ni(NH 3 ) 6 ]Cl 2 (Lit. [2]: , str ), = 0,04 mol Príprava síranu akva-tetraamminmeďnatého, [Cu(H 2 O)(NH 3 ) 4 ]SO 4 (Lit. [2]: , str ), = 0,03 mol Literatúra [1] A. Mašlejová a kol.: Anorganická chémia I a II. Výpočty v anorganickej chémii. STU, Bratislava, [2] I. Ondrejkovičová a kol.: Anorganická chémia. Praktikum, STU, Bratislava, [3] D. Valigura a kol.: Chemické tabuľky, STU, Bratislava, Na nasledujúcej strane je uvedený vzorový test V1 (5 b) a vzorový test V2 (15 b). 6

7 Laboratórne cvičenie z anorganickej chémie I - VZOROVÝ TEST V1 (30 min, 5 bodov) Úloha 1 (2 body) Reakcia olova so zriedenou kyselinou dusičnou prebieha podľa chemickej rovnice: 3 Pb(s) + 8 HNO 3 (aq) 3 Pb(NO 3 ) 2 (aq) + 2 NO(g) + 4 H 2 O(l) Pri reakcii zreagovalo 65,0 cm 3 kyseliny dusičnej s koncentráciou c(hno 3 ) = 7,51 mol dm 3, pričom vznikol vodný roztok dusičnanu olovnatého s hmotnosťou 122,4 g. a) rozsah chemickej reakcie, b) hmotnostný zlomok dusičnanu olovnatého vo vzniknutom roztoku, c) hmotnosť olova, ktoré sa použilo v reakcii. Úloha 2 (3 body) Treba pripraviť 500,0 g 25,0 % vodného roztoku chloridu meďnatého. Vypočítajte hmotnosť dihydrátu chloridu meďnatého a hmotnosť vody, potrebných na prípravu uvedeného roztoku. Laboratórne cvičenie z anorganickej chémie I VZOROVÝ TEST V2 (60 min, 15 bodov) Úloha 1 (6 bodov) Síran kobaltnatý vzniká v roztoku reakciou: CoCO 3 (s) + H 2 SO 4 (aq) CoSO 4 (aq) + CO 2 (g) + H 2 O(l) Na prípravu roztoku síranu kobaltnatého sa použil uhličitan kobaltnatý a 26,20 % roztok kyseliny sírovej. Po odparení časti vody z pripraveného roztoku sa získalo 66,80 g roztoku síranu kobaltnatého nasýteného pri teplote 64,0 C. a) objem zreagovaného roztoku kyseliny sírovej, b) hmotnosť vody, ktorú treba odpariť z pripraveného roztoku, aby vznikol nasýtený roztok síranu kobaltnatého pri teplote 64,0 C, c) hmotnosť hexahydrátu síranu kobaltnatého, ktorý vykryštalizoval po ochladení nasýteného roztoku síranu kobaltnatého na teplotu 43,0 C. Rozpustnosť: s(43,0 C) = 32,5 g CoSO 4 v 100,0 g roztoku s(64,0 C) = 37,0 g CoSO 4 v 100,0 g roztoku Úloha 2 (3 body) Chlorid strieborný sa pripravil zrážacou reakciou: AgNO 3 (aq) + HCl(aq) AgCl(s) + HNO 3 (aq) Na zrážanie sa použilo 59,4 cm 3 roztoku dusičnanu strieborného s hustotou roztoku 1,0154 g cm 3 a ekvivalentné množstvo kyseliny chlorovodíkovej. Hmotnosť čistého a vysušeného chloridu strieborného bola 1,0227 g. Vypočítajte koncentráciu dusičnanu strieborného v roztoku a hmotnosť použitého roztoku dusičnanu strieborného. Úloha 3 (6 bodov) Chlór reaguje s hydroxidom olovnatým v zásaditom prostredí podľa reakčnej schémy: Cl 2 (g) + Pb(OH) 2 (s) + NaOH(aq) PbO 2 (s) + NaCl(aq) + H 2 O(l) Na prípravu oxidu olovičitého sa použilo 2,225 g hydroxidu olovnatého a 450,0 cm 3 plynného chlóru (teplota 35,5 C; tlak 101,5 kpa). Hydroxid sodný sa použil v nadbytku. a) chýbajúce stechiometrické koeficienty a doplňte ich do reakčnej schémy, b) hmotnosť vzniknutého oxidu olovičitého, c) látkové množstvo nezreagovaného reaktanta. 7