W Jakim Stosunku Objetosciowym Nalezy Zmieszac 96 Procentowy Kwas Siarkowy

Witaj! Przygotowując się do egzaminu z chemii, często spotykamy się z zadaniami związanymi z rozcieńczaniem kwasów. Jednym z częściej pojawiających się pytań jest to, jak zmieszać kwas o danym stężeniu, aby otrzymać roztwór o pożądanym stężeniu. Dziś skupimy się na zadaniu, które prosi o określenie stosunku objętościowego, w jakim należy zmieszać 96% kwas siarkowy, aby uzyskać roztwór o konkretnym, niższym stężeniu. Omówimy to krok po kroku, żebyś mógł bez problemu radzić sobie z podobnymi zadaniami.

Zrozumienie Koncepcji Stężeń i Rozcieńczania

Zanim przejdziemy do konkretnych obliczeń, upewnijmy się, że dobrze rozumiesz podstawowe pojęcia. Stężenie procentowe, o którym mówimy (96% w tym przypadku), informuje nas, ile gramów substancji rozpuszczonej (w tym przypadku kwasu siarkowego, H₂SO₄) znajduje się w 100 gramach roztworu. Rozcieńczanie polega na dodawaniu rozpuszczalnika (najczęściej wody) do roztworu, co zmniejsza stężenie substancji rozpuszczonej.

Ważne jest, aby pamiętać o zasadzie zachowania masy. Masa substancji rozpuszczonej pozostaje stała podczas rozcieńczania. Oznacza to, że liczba gramów kwasu siarkowego w roztworze przed rozcieńczeniem jest taka sama, jak liczba gramów kwasu siarkowego w roztworze po rozcieńczeniu.

Kluczowe Wzory i Obliczenia

Podstawowym wzorem, który wykorzystujemy przy rozcieńczaniu, jest:

C₁V₁ = C₂V₂

Gdzie:

• C₁ – stężenie początkowe roztworu
• V₁ – objętość początkowa roztworu
• C₂ – stężenie końcowe roztworu (po rozcieńczeniu)
• V₂ – objętość końcowa roztworu (po rozcieńczeniu)

Jednak to równanie bezpośrednio nie rozwiązuje naszego zadania o stosunku objętościowym. Potrzebujemy zmodyfikować podejście i wprowadzić dodatkowe zmienne.

Rozwiązywanie Zadania z Użyciem Stosunku Objętościowego

Wyobraźmy sobie, że chcemy otrzymać roztwór o stężeniu np. 10% z 96% kwasu siarkowego. Musimy określić, w jakim stosunku zmieszać 96% kwas z wodą (która ma stężenie 0%). Załóżmy, że:

• V₁ to objętość kwasu 96%
• V₂ to objętość wody
• C₁ = 96%
• C₂ = 0% (woda)
• C_wyn to pożądane stężenie końcowe np. 10%
• V_wyn = V₁ + V₂ (objętość końcowa to suma objętości kwasu i wody)

Teraz możemy napisać równanie bilansu masy kwasu:

C₁V₁ + C₂V₂ = C_wynV_wyn

Ponieważ C₂ = 0, równanie upraszcza się do:

C₁V₁ = C_wyn(V₁ + V₂)

Podstawiamy znane wartości i otrzymujemy:

96% * V₁ = 10% * (V₁ + V₂)

Teraz przekształcamy równanie, aby wyznaczyć stosunek V₁ do V₂:

96V₁ = 10V₁ + 10V₂

86V₁ = 10V₂

V₁ / V₂ = 10 / 86 = 5 / 43

Oznacza to, że aby otrzymać 10% roztwór kwasu siarkowego z 96% kwasu, musimy zmieszać 5 jednostek objętości 96% kwasu z 43 jednostkami objętości wody. Stosunek objętościowy wynosi 5:43.

Przykładowe Zadanie i Rozwiązanie Krok po Kroku

Załóżmy, że chcemy przygotować 20% roztwór kwasu siarkowego, dysponując 96% kwasem. Jaki jest stosunek objętościowy kwasu do wody?

Krok 1: Zapisujemy równanie bilansu masy kwasu:

96V₁ = 20(V₁ + V₂)

Krok 2: Rozwijamy równanie:

96V₁ = 20V₁ + 20V₂

Krok 3: Przenosimy wyrazy z V₁ na jedną stronę:

76V₁ = 20V₂

Krok 4: Wyznaczamy stosunek V₁ do V₂:

V₁ / V₂ = 20 / 76 = 5 / 19

Odpowiedź: Należy zmieszać 5 jednostek objętości 96% kwasu siarkowego z 19 jednostkami objętości wody, aby otrzymać 20% roztwór. Stosunek objętościowy wynosi 5:19.

Wskazówki i Triki

• Zawsze sprawdzaj jednostki – upewnij się, że używasz tych samych jednostek objętości (np. ml, litry) dla wszystkich składników.
• Zawsze dodawaj kwas do wody, a nie odwrotnie. Jest to bardzo ważne ze względów bezpieczeństwa, ponieważ reakcja rozcieńczania kwasu jest silnie egzotermiczna (wydziela dużo ciepła). Dodawanie wody do kwasu może spowodować gwałtowne wrzenie i rozpryskiwanie kwasu.
• Sprawdź wynik – po obliczeniach zastanów się, czy wynik ma sens. Jeśli chcesz rozcieńczyć 96% kwas do 10%, oczekujesz, że ilość wody będzie znacznie większa niż ilość kwasu.

Podsumowanie

Aby rozwiązać zadanie dotyczące stosunku objętościowego, w jakim należy zmieszać 96% kwas siarkowy z wodą, aby otrzymać roztwór o określonym stężeniu, należy:

1. Zrozumieć koncepcję stężeń i rozcieńczania.
2. Użyć wzoru bilansu masy kwasu: C₁V₁ = C_wyn(V₁ + V₂), gdzie C₁ to stężenie początkowe kwasu, V₁ to objętość kwasu, C_wyn to pożądane stężenie końcowe, a V₂ to objętość wody.
3. Przekształcić równanie, aby wyznaczyć stosunek V₁ / V₂.
4. Pamiętać o zasadach bezpieczeństwa i zawsze dodawać kwas do wody.

Pamiętaj, praktyka czyni mistrza! Rozwiąż kilka podobnych zadań, aby utrwalić wiedzę i zyskać pewność siebie przed egzaminem. Powodzenia!