Kemi
Magnesium (opløselighed og elektrokemi)
20. maj 2006 af
Kraken (Slettet)
Er lige ved at træne til eksamen, og opgave 2 i august sættet fra 1998 driver mig til vanvid. Jeg gengiver lige hele opgaven:
På Norsk Hydro ved Porsgrunn i Norge blev der i 1994 produceret 40000tons magnesium. Som råstof anvendes mineralet dolomit CaMg(CO3)2.
a) Hvor mange tons dolomit skal der teoretisk bruges for at fremstille 40000 tons magnesium?
Dolomitten knuses og opvarmes til ca. 1100*C. Herved dannes bl.a. CaO og MgO.
b) Opskriv reaktionsskemaet for omdannelsen af dolomit
Blandingen af CaO og MgO kaldes dolime. Dolime opløses i renset fjorvand. Herved dannes Mg(OH)2 og Ca(OH)2:
CaO(s) + MgO(s) + 2H20(l) --> Ca(OH)2(aq)+ Mg(OH)2(s)
Ved en pasennde tilledning af fjorvand og dolime sørger man for, at pH for opløsningen er 12. Under disse forhold er den aktuelle koncentration af Mg2+ i opløsningen meget lille, da Mg(OH)2 er tungtopløseligt.
c) Beregn den aktuelle koncentration af Mg2+ i opløsningen, idet T=25*C
Opløsningen er ikke mættet med hensyn til Ca(OH)2.
d) Beregn hvor meget dolime der skal bruges pr. m^3 vand for at opnå en pH-værdi på 12, idet temperaturen er 25*C.
Det udfældede Mg(OH)2 frafiltreres og omdannes efter nogle procestrin til MgCl.
Ved elektrolyse af smeltet MgCl forløber følgende elektrodereaktioner:
Mg2+(l) + 2e- --> Mg(l)
2Cl-(l) --> Cl2(g) + 2e-
Elektrolysen gennemføres i store elektrolysekar, og der er en spændingsforskel på 5,5V mellem elektroderne. 60% af den omsatte energi afgives som varme til omgivelserne
e) Beregn den elektriske energi, der omsættes ved fremstilling af 1kg Magnesium.
Løsningsforslag følger...
På Norsk Hydro ved Porsgrunn i Norge blev der i 1994 produceret 40000tons magnesium. Som råstof anvendes mineralet dolomit CaMg(CO3)2.
a) Hvor mange tons dolomit skal der teoretisk bruges for at fremstille 40000 tons magnesium?
Dolomitten knuses og opvarmes til ca. 1100*C. Herved dannes bl.a. CaO og MgO.
b) Opskriv reaktionsskemaet for omdannelsen af dolomit
Blandingen af CaO og MgO kaldes dolime. Dolime opløses i renset fjorvand. Herved dannes Mg(OH)2 og Ca(OH)2:
CaO(s) + MgO(s) + 2H20(l) --> Ca(OH)2(aq)+ Mg(OH)2(s)
Ved en pasennde tilledning af fjorvand og dolime sørger man for, at pH for opløsningen er 12. Under disse forhold er den aktuelle koncentration af Mg2+ i opløsningen meget lille, da Mg(OH)2 er tungtopløseligt.
c) Beregn den aktuelle koncentration af Mg2+ i opløsningen, idet T=25*C
Opløsningen er ikke mættet med hensyn til Ca(OH)2.
d) Beregn hvor meget dolime der skal bruges pr. m^3 vand for at opnå en pH-værdi på 12, idet temperaturen er 25*C.
Det udfældede Mg(OH)2 frafiltreres og omdannes efter nogle procestrin til MgCl.
Ved elektrolyse af smeltet MgCl forløber følgende elektrodereaktioner:
Mg2+(l) + 2e- --> Mg(l)
2Cl-(l) --> Cl2(g) + 2e-
Elektrolysen gennemføres i store elektrolysekar, og der er en spændingsforskel på 5,5V mellem elektroderne. 60% af den omsatte energi afgives som varme til omgivelserne
e) Beregn den elektriske energi, der omsættes ved fremstilling af 1kg Magnesium.
Løsningsforslag følger...
Svar #1
20. maj 2006 af Kraken (Slettet)
Jeg gjordt følgende:
a) CaMg(CO3)2 indeholder et Mg-atom, hvorved n(dolomit)=n(Mg)=m(Mg)/M(Mg)=(40000*10^6g)/24,31g/mol=1,645*10^9mol
m(dolomit)=n(dolomit)*M(dolomit)=1,645*10^9mol*184,41g/mol=3,034*10^11g=303431tons
b)Ved opvarmningen dannes også CO2:
CaMg(CO3)2(s) --> CaO(s) + MgO(s)+ 2CO2(g)
c) Mg(OH)2(s) <--> Mg2+(aq) + 2OH-(aq)
[OH-]=10^-pOH=10^-(14-12)=0,01M
Ko=[Mg2+]*[OH-]^2
[Mg2+]=Ko/[OH-]^2=(1,2*10^-11M^3)/(0,01M)^2=1,2*10^-7M
d) Jeg har ingen anelse med denne hensyn til denne opgave. Skal man bare sige at den 1,2*10^-7M fra opg c svarer til at der også opløses 1,2*10^-7mol dolomit på liter eller hvad? Og hvad skal man med oplysningen om det umættede Ca(OH)2?
e) Stofmængden af elektroner regnes:
n(e)=2n(Mg)=(2m(Mg))/M(Mg)=2*(10^3g/24,31g/mol)=41,14mol
Ladningen regnes:
q=n(e)*F=41,14mol*9,65*10^4C/mol=3969560C
E(elek)=q*U=3969560C*5,5V=2,18*10^7J
60% er afgivet som varme. Den omsatte energi må så være:
E(omsat)=(2,18*10^7J)/0,6=3,64*10^7J
Kan i ikke lige se om opgaverne er korrekt løst samt hjælpe med hvordan jeg skal besvare opg. d. Jeg er meget i tvivl og det her giver mig grå hår på hovedbunden....
a) CaMg(CO3)2 indeholder et Mg-atom, hvorved n(dolomit)=n(Mg)=m(Mg)/M(Mg)=(40000*10^6g)/24,31g/mol=1,645*10^9mol
m(dolomit)=n(dolomit)*M(dolomit)=1,645*10^9mol*184,41g/mol=3,034*10^11g=303431tons
b)Ved opvarmningen dannes også CO2:
CaMg(CO3)2(s) --> CaO(s) + MgO(s)+ 2CO2(g)
c) Mg(OH)2(s) <--> Mg2+(aq) + 2OH-(aq)
[OH-]=10^-pOH=10^-(14-12)=0,01M
Ko=[Mg2+]*[OH-]^2
[Mg2+]=Ko/[OH-]^2=(1,2*10^-11M^3)/(0,01M)^2=1,2*10^-7M
d) Jeg har ingen anelse med denne hensyn til denne opgave. Skal man bare sige at den 1,2*10^-7M fra opg c svarer til at der også opløses 1,2*10^-7mol dolomit på liter eller hvad? Og hvad skal man med oplysningen om det umættede Ca(OH)2?
e) Stofmængden af elektroner regnes:
n(e)=2n(Mg)=(2m(Mg))/M(Mg)=2*(10^3g/24,31g/mol)=41,14mol
Ladningen regnes:
q=n(e)*F=41,14mol*9,65*10^4C/mol=3969560C
E(elek)=q*U=3969560C*5,5V=2,18*10^7J
60% er afgivet som varme. Den omsatte energi må så være:
E(omsat)=(2,18*10^7J)/0,6=3,64*10^7J
Kan i ikke lige se om opgaverne er korrekt løst samt hjælpe med hvordan jeg skal besvare opg. d. Jeg er meget i tvivl og det her giver mig grå hår på hovedbunden....
Svar #3
21. maj 2006 af Kraken (Slettet)
Er der vireklig ingen af jer kyndige, som lige kan tage et kig på dette? (er lidt desperat, da der er eksamen i morgen :O )
Svar #4
21. maj 2006 af Clubkid (Slettet)
Det er du ikke den eneste der skal :)
anyway
Du ved at Mg(OH)2 er tungtopløselig, altså der er kun en lille given mængde der kan opløses. Denne mængde kan beregnes til
x(2x)^2=1.2*10^(-11)
x=1.44*10^(-4)mol/L
Det maximale bidrag af OH- ioner der kan komme fra Mg(OH)2 er altså (i de 1000L)
2*(1.44*10^(-4)mol/L*1000L)=0.288mol
Af c=n/V har man har det antal mol OH-ioner der skal bruges er
0.01=n/1000 => n=10mol
Man skal altså nu finde det antal mol Ca(OH)2 der skal tilsættes:
10mol-0.288mol=9.712mol
n(Ca(OH)2)=0.5*9.712mol=4.856mol
det må gælde at
n(Ca(OH)2)=n(Dolime)
m(dolime)=(40.08g/mol+24.31g/mol+2*16g/mol)*4.856mol=468.06g
Held og lykke med i morgen
anyway
Du ved at Mg(OH)2 er tungtopløselig, altså der er kun en lille given mængde der kan opløses. Denne mængde kan beregnes til
x(2x)^2=1.2*10^(-11)
x=1.44*10^(-4)mol/L
Det maximale bidrag af OH- ioner der kan komme fra Mg(OH)2 er altså (i de 1000L)
2*(1.44*10^(-4)mol/L*1000L)=0.288mol
Af c=n/V har man har det antal mol OH-ioner der skal bruges er
0.01=n/1000 => n=10mol
Man skal altså nu finde det antal mol Ca(OH)2 der skal tilsættes:
10mol-0.288mol=9.712mol
n(Ca(OH)2)=0.5*9.712mol=4.856mol
det må gælde at
n(Ca(OH)2)=n(Dolime)
m(dolime)=(40.08g/mol+24.31g/mol+2*16g/mol)*4.856mol=468.06g
Held og lykke med i morgen
Svar #5
21. maj 2006 af Clubkid (Slettet)
e) der tror jeg du glemmer at gange med 2, så mol overførte elektroner er 2*41.13mol=82mol
det andet er at den energi du finder er den teoretiske, som så udgør 40% af det hele. Energien der omsættes er så
(82.3*9.65*5.5V)/0.4=109MJ
det andet er at den energi du finder er den teoretiske, som så udgør 40% af det hele. Energien der omsættes er så
(82.3*9.65*5.5V)/0.4=109MJ
Skriv et svar til: Magnesium (opløselighed og elektrokemi)
Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk?
Klik her for at oprette en bruger.