Ötösöm lesz kéiábó
• ,.Műszaki Kiadó Wolters Kluwer coport
Pédatár
TCsabI© 2017
TCsabI© 2017
TCsabI© 2017
Villányi Atta
••
••
••
OTOSOMLESZ ,
,
,
KIABO Példatár
Szakmailag elenőrizte Z Or Orbá bán n Erzsébe Erzsébett Galambos László Orsós Piroska
© Villányi Attila 1995, 2007 © Műszaki Könyvkiadó Kft., 2007
OMengedélyszám OM engedélyszám T51 T512. 2.024 024/33 /33/19 /1999. 99.
ISBN 963 16 2380 7 Ö ISBN 963 16 2382 3 ISBN 963 ISBN Azonosító szám: MK23823
Kiada a Műszaki Könyvkiadó Kft Felelős kiadó Bérc Bérczi zi Sánd Sándor or ügyvezető igazgató Felelős Fel elős szerkesztő: Demet Demeter er László Műszaki vezető: Orgován Orgován Katalin Műszakii szerkesztő Raja Gabriela Műszak Borítóterv Borítóter v Dió Stúdió Terjedelem 21,00 (A/5) ív Kiadvány tömege 300 gramm 13 ki 13 kiad adás ás E-mail:l: vevoszo E-mai vevoszolg@mus lg@muszakikiado. zakikiado.hu Honlap wwwmuszakikiadohu Nyomta és kötötte a Borsodi Borsodi Nyomda Kft. Felelős vezető: vezető: Ducsai György ügyvezető igazgató TCsabI© 2017
.
-
TARTALOM
LŐSZÓ .... .. .. .
9
ÚTMUTATÓ A PÉLDÁR HASZNLAÁHOZ .. ...... 1 ALAPFOGALMK 1. Az anyagmennyiség . . .. . . 2 A sűrűség .. . 3 Avogadro törvénye ... . ..... . . . .. 4 A gázok moláris térfgata .. . . ..... .. 5 A gázok relatív sűrűsége . . .. 6 Az összegképlet .. . . .. 7 A molekulaképlet . . . . .. . ......... 8 Az oldatok összetétele: a tömegszázalék .... .. .. 9Az oldatok összetétele az anyagmennyiség-százalék (mólszázalék" 10 Az oldatok összetétele a térgatszázalék .. . 11 Az oldatok összetétele: az ayagmennyiség-koncentráció és a tömegkoncentráció .. ... . . . .. . Ellenőrző ladatsor I 12 Az oldatok összetétele: a koncentációk átváltása .. ..... . 13 Telített oldatok az oldhatóság ... .. .. . . . 14 Az oldatok keverése . 15 Híg oldatok készítése tömény oldatokból ... .. ... . 16 Az oldhatóság hőmérsékletüggése . .. . 17 A kémiai egyenlet használata a sztöchiometriai számításokban I 18 A kémiai egyenlet használata a sztöchiometriai számításokban II A kémiai egyenletek . . .. . .. . . . .. ... .. 19 A kémiai egyenletek használata a sztöchometriai számításkban III (Gázreakciók) . . .. .. 20 isztaság, kitermelés .. . .. .. ... ... ... .. . 21 A termokémiai egyenlet; a reakcióhő ......... .... .... ... 22 A megfrdítható kémiai reakciók a kémiai egyensúly I 23 A kémiai egyensúlyok II . ......... .... Ellenőrző ladatsor II . ..... .............. Ellenőrző ladatsor III .. . ... .. ..... .. I KÉMIA KÖZÉPHALADÓKNAK .................. ) Gázelegyek . .... ...... .. . . ...... 1 A gázelegyek összetétele . ... .. .... . . ........
11 15 15 1 18 19 21 22 24 25 27 27
.
.
TCsabI© 2017
28 30 31 32 33 35 36 38 39 40 56 57
58 60 64 65 66 69 69 69 5
•
2. fladatsor (gázelegyek) ......................................... 71 3. eladatsor (gázelegyek) ......................................... 72 4. A) fladatsor (gázelegyek) .............. ....................... 75 4. B) fladatsor (gázelegyek, szerves kémiai fladatok) ......... ...... 76 . A) fladatsor (gázelegyek) ................ ..................... 78 5. B) fladatsor (gázelegyek, szerves kémiai példák) .................. 79 6. eladatsor (gázelegyek, szerves kémiai példák) ..................... 81 7. Gázegyensúlyok ............................................... 82 8. fladatsor (gázok gázelegyek) ................................... 85 Ellenőrző fladatsor IV. .......................................... 86 Ellenőrző fladatsor V. .......................... .............. 87 B) A szerves vegyületek képlete ................ .................... 88 1. fladatsor: Szénhidrogének és halogénezett származékainak képlete tö megszázalékos összetételük alapján ............................... 88 2. eladatsor: A szénhidrogének képletének meghatározása addíciós, illetve szubsztitúciós reakcióik alapján ................................. 90 3. eladatsor: Szénhidrogének képletének meghatározása égésük során kép ződő vegyületek mennyisége ismeretében ......................... 91 4. fladatsor Ismeretlen teltettségi kú szerves vegyületek képletének meghatározása ........ ...................................... 92 5. fladatsor A szénhidrogének képletének meghatározása az égetésükhö flhasnált oxigén gyelembevételével ............................ 93 6. eladatsor Égetés levegőben I. .................................. 95 7. fladasor: Égetés levegőben I. ................................. 97 8. eladatsor Nitrogén- és oxigéntartalmú szerves vegyületek képletének meghatározása ........................ ....................... 99 9. fladatsor: Nitrogén- és oxigéntartalmú szerves vegyületek képletének meghatározása a nkciós csoportok reakciói alapján ............... 100 Ellenőrző ladatsor VI. ....................................... · 102 Ellenőrző fladatsor VII. ......................................... 103 C) Keverékek .............................................. 103 1.ladatsor ................................................... 104 2.eladatsor ..................................................... 105 3. eladatsor ..................................................... 107 A) Szerves kémiai ladatok .................................... 107 B) Szervetlen kémiai fladatok ............. .... ................. 109 4.ladatsor .... .............................................. 112 A) Szerves kémiai fladatok .................................... 112 B) Szervetlen kémiai fladatok ............... ................... 116 5. eladatsor .................................................... 119 Ellenőrző fladatsor VIII. . ....................................... 120 llenőrző fladatsor IX. . ........................................ 121 D) Termokémia ................................................. 121 1. fladatsor A képződéshő ....................................... 122 2. eladatsor A reakcióhő ........................................ 126 6 TCsabI© 2017
3 ladatsor: A reakcióhő a sztöchiometriai számításokban .... 129 4 ladatsor: Körlyamatok ..................... 132 Ellenőrző ladatsor X ............... 135 Ellenőrő feladatsor XI ............. 136 E) Oldatok ................... 137 1 ladatsor: Ismétlés ...... 137 2. feladatsor ristályvítartalmú vegyületek ............ 138 3 ladatsor: A oldatok töegsázalékos összetételének alkalmazása . 141 4 ladatsor: Az oldatok mol/dm -ben kifejeett koncentrációjának alkal- maz ása ............ ...... 144 5 ladatsor: Az oldatok térgatos elemzése (titrimetria) ..... 145 6. ladatsor Visszamérés titrálások .................... 152 Ellenőrző ladatsor XII. ..................., 157 Ellenőrző feladatsor XIII ...................... 157 F) Elektrokémia ..................... 158 1 ladatsor: Galvánelemek (A standard elektródpotenciál) ........_ 158 2 ladatsor: Redoxilyamatok irányának becslése a standardpotenciálok ismeretében I ................................ 161 3 ladatsor: A redoxilyamatok irányának becslése II .... 163 4. ladatsor Az elektrolíis ................. 165 5. ladatsor A Faradaytörvények ........... 167 G) Gáztörvének ........................ 171 1 ladatsor Gáztörvények ......................... 171 2 ladatsor: A gázok állapotjező és a gázok anyagmennyisége köti össe _ függés ....................... 173 3 ladatsor: A gáztörvények egyesítése .............. 175 4feladatsor: A gáelegyek össetétele; parciális nyomás tenzió ... 180 Ellenőrő ladatsor XIV ........................ 184 Ellenőrző feladatsor XV. ....................... 185 l. A KÉMIAI EGYENSÚLYOK ............... 187 A) Homogén (gá)egyensúlyok ................... 187 1 ladatsor: A kémiai egyensúly kialakulása és megzavarása I. .... 187 2 ladatsor: A kémiai egyensúly kialakulása és megavarása II. . . 190 3. ladatsor: A gáegyensúlyok jellemzése a komponensek parciális nyo másával ............................. 193 B) A savbázis egyensúlyok .................... 196 1feladatsor: A vies oldatok kémhatása; a pH ......... 196 2. ladatsor: Lúgoldatok pHa; a ví autoprotolízise ....... 198 3. ladatsor: Erős savak és erős bázisok reakciói ......... 200 Ellenőrző ladatsor XVI ............. 203 Ellenőrző feladatsor XVII. ................. 203 4 ladatsor: Gyenge savak és bázisok ............ 204 5 ladatsor: A savbázis egyensúlyok kölcsönhatásai; többértékű sa vak ................................. 207 6 ladatsor Sók hidrolíise ............... 209 3
TCsabI© 2017
7
7. fladatsor: Pueroldatok ........ ......... 211 8. eladatsor: Gyakorlás ........ ................ 217 C Heterogén egyensúlyok ....... ............. 219 1 ladatsor: Az oldhatósági szorzat ....................... 219 2.ladatsor: Leválik vagy nem válik le? .............. 222 3. eladatsor Más kémiai egyensúlyok hatása az oldhatóságra .. 224 D) Elektromiai egyensúyok ............... 225 1 ladatsor Az eektródpotenciál koncentrációüggése ......... 225 2 ladatsor Koncentrációs elemek ..................... 228 3.eladatsor Az elektrokémiai flyamatok egyensúlya ...... 229
8
TCsabI© 2017
ELŐSZÓ
Ez a példatár elsősorban azok számára készült, akik - a középiskolai kémia elméleti alapjai és némi matematikai jártasság ismeretében - viszonylag könnyen és gyorsan meg akarják tanulni a számítási feladatok megoldását A/eadatgyűjtemény tartalmazza a legelemibb összefüggésektől kezdve a lvételi szintű példákon keresztül a versenyelőkésítő illetve az egyetemek első évét segítő feladatokat, fkoatosan neheedő feladatsorokban, azok résletes megoldásával. A felvételi vizsgára való felkészülést hivatott segíteni az a tizenegy ellenőrző ladatsor amely az egyes egységek után, általában öt, közepesen nehéz, az írásbeli felvételi feladataihoz hasonló vagy azoknál nem sokkal összetettebb példát tartalmaz, amelyek nek részletes javítási-ontozási útmutatója is megtalálható a példatár végén Az el fjezet a gimnázium osztályában megtanult alapfogalmakat, összefüggéseket mélyíti el, a másod fjezet a középiskolai szervetlen, iletve a szerves kémiai ismereteken alapuló példákat tartalmazzaA második fejezet végén, ietve a harmad fjezetben található feladatokkala harmadik fejezet a különféle kémiai egyensúlyokat táraamár többségé ben a versenyekre készülőknek, iletve az egyetemi halgatóknak kíván segítséget nyújtani e könyvEnnek meelelően e feladatokból általában nem készült elenőrző feladatsor A könyv módszertani felépítése lehetővé teszi az egyéni tanulást. Ehhez azonban feltétlenül szükség van arra, hogy a legelejétől kezdjük használni a példatáratA megol dások ugyanis egymásra épülnek, a levezetésekben mindig hivatkozást találunk a koráb ban elsaátíott anyagraTermészetesen gyakorlásra, sőt ellenőrésre (például tanárok nak iskolai dolgozatokhoz) is felhasználható a példatár, hiszen a megoldások külön részbe, külön fűzve találhatók A adatok nagy része eig még nem publikált, azonban a példák között találunk néhányat a korábban kiadott példatárak, ietve a különböző versenyekJelvételi vizsgák és a Nemzetközi miai Diákolimia előkészítő feladatai közül is /. Irodaloegyzék!) Ezek adatait csak akkor módosítottam, ha az a példatár metodikai felépítése miatt indokolt volt Végezetül szeretnék köszönetet mondani mindazoknak, akik a példatárat áttekint ve a helyenként előforduló pontatlanságokra gyelmemet felhívták ülön köszönet jár „diáklektoromnak", Gáspár Miklósnak, aki az összes példát megoldotta, és ezzel nagy segítségemre volt, hogy hibátlan levezetések kerüenek a feladatgyűjteménybe. Kérem mindazokat, akik a gondos lektori munka ellenére) valamely feladat megoldásával nem értenek egyet, illetve azokkal kapsolatban bármilyen megjegyzésük van, véleményüket a kiadón keresztül juttassák el hozzám Köszönettel a serő TCsabI© 2017
9
TCsabI© 2017
ÚTMUATÓ A PÉLDATÁR HASZNÁLATÁHOZ
Kezdetbe a ladatokat a megadott sorredbe oldjuk meg! Haszáljuk l a ladatsorok elejé lletve a példák között található elmélet kegészítéseket s! Mde, sorszámmal ellátott ladat A) varácójáak megoldás meete megta lálható a MEGOLDÁSOK című részbe.Esetekét két vagy több ([1.], [2.], [3] stb.) megoldás lehetőséget s találuk, de természetese elképzehetők tovább helyes levezetések s. A ladatgyűjteméybe szereplő levezetések elsősorba azokak ad ak segítséget, akk bzoytalaok a példamegoldásba, lletve, akk eddg áttekt hetetleül dolgoztak. Eek elleére mindenkinek ajánlatos mindegyik megoldási menet tüzetes áttanulmányoása és ogkájáak elsajátítása, mert így azok számára s érthető lesz a később, összetettebb ladatok levezetése, akk kezdetbe, a köyebb ladatokál leslegesek vélk a részszámítások ltütetését. Meg kell szokuk a megoldások áttekthető elírását, valamt az SI-mérték redszer haszálatát, így mdekek gyelmébe ajálom az ezzel kapcsolatos meg jegyzéseket (. az egyes ladatsorokál!)! A számozott ladatok A) varácója utá következő B) , C) stb. példaváltozat az A) megoldás meetéhez hasolóa számítható k: ezekek általába csak a végeredméyét találjuk a megoldásokál. E ladatok azt a célt szolgálják, hogy a megoldó elleőrzhesse, megértette-e az adott példát Akkor s ajálatos azoba megolda ezeket, ha az A) ladat segítség ékül skerült Eek több oka s lehet: 1 Többször taulságos összehasolításokat tehetük az A) , a B) lletve a C) varácó végeredméyéek smeretébe. 2. Esetekét bzoyos, korábba taut összeggés számokérésébe eltérhet ek e ladatok, s ez lehetőséget ad az smétlésre, a gyakorlásra, a példamegol dásba való jártasság elmélyítésére 3. Esetenkét a többéle levezetés közül csak az egyiket vagy a máskat lehet haszál .Ezek lsmerése s gyakorlottabbá tesz beüket a példamegoldásba. Nem elég a feladatmegoldásokat megnézni és megérteni!
A „passzív" megértés em azoos a saját godolatmeet szert, lépésekét véggvezetett és megoldott ladat aktív" rögzítésével! A megoldásokat tehát csak azutá ézzük meg, mutá kdolgoztuk a ladatot, vagy, ha egésze bztosak vagyuk abba, hogy öállóa em tuduk tovább lép. A eladatgyteméy olya témaköröket, lletve eladatsorokat s tartalmaz, amelyek valószíűleg em frdulak elő a lvétel vzsgá Ezek azoba md 11
vagy a zikában tanult (pl. gáztörvények), vagy a kémia kultáció elméletéhez (pl az egyensúlyok nagy része) tartozó középiskolai anyaghoz kapcsolódó példák, melyek ismerete vagy a lvételi szintű ladatok gördülékenyebb megoldását segítik, vagy az egyetem, a iskola első évében használhatók el segítségképpen. Egy-egy ladatsor kozatosan nehezedő példákat tartalmaz. A komplexség mértékét a ladatok száma előtti arab számok[(. 2, 3.) stb.] jelzik. Ezek azonban helyenként csak hozzávetőlegesen megállapított „szintek" A kidolgozott ladatok megoldási váza mindenki számára aánlott 1 Feltüntetjük azokat az adatokat, amelyek a példa szövegéből adódnak, illetve amelyekre szükség lehet és táblázatból kiolvashatók (pl moláris tömeg). 2. Felírjuk a reakcióegyenletet és meelöük a fladatban szereplő kérdést (szintén adatszerűen). 3. Lépésről lépésre ltüntetjük a számítás gondolatmenetét és a részeredménye ket 4 Rögzítjük és (esetleg szövegesen meggalmazva is) kiemeljük a végered ményt. A bonyolultabb fladatoknál esetenként logikai ugrások vannak. Ezeknél a [+ ] jelet találjuk, és a zárójelen belül annak a korábbi fladatnak a száma van, amelyben ezt az összeggést a példatár már ismertette. Ha tehát a eladatban ezt a lépést nem tudjuk önállóan megoldani, vissza kell térnünk ahhoz a ladatsorhoz, ahol erről szó volt.Ez egyben visszjelzés is, hogy mely galmakat kell újra megtanul ni, vagy elmélyíteni A példatár megoldása tehát nemcsak lineáris, hanem a megoldó logikai készségétől és memóriájától fggően időszakonként egy-egy fladatsorhoz vissza-visszatérő is lehet Végül ki kell térnünk a számolások pontosságára is. Erre a középiskolai oktatás (sajnos) nem ktet elég hangsúlyt, pedig a pontatlan számolásból igen nagy eltérések adódhatnak. Nézzünk néhányat a legntosabb szabályok közül Konvenció, hogy egy adatot mindig annyi számjeggyel írunk le, hogy az utolsó értékében 1 vagy 2 egységnyi bizonytalanság lehet. Tömeget kétéle mérlegen mérhetünk: táramérlegen, mely két tized gramm pontossággal mér (pl. 28,20 g és nem 28,203 g, vagy 28,21 g és nem 28,208 g, de nem is 28,2 g), illetve analitikai mérlegen, mely négy tizedesjegy pontosság gal adja meg grammokban a tömeget (pl. 1,1810 g vagy 1,1811 g, és nem 1,1810 g, de nem is 1,181 g) 10,10 g-os kiindulási adat (mely azt jelenti, hogy a tömeg 10,095 és 10,104 g között lehet, vagyis 0,1%-os pontossággal megadott) esetén a végeredmény a többi adat pontosságától és az elvégzett műveletektől ggően ennél csak kevésbé pontos lehet, így nem érdemes pl. 3,2835-nek, hanem legljebb 3,28nak megadni (ez kb. 0,3%-os pontossággal megadott eredmény). Az analitikai pontossággal megadott, általában kis értékű tömegeket ne kere kítsük.Például egy 0, 1815 g tömegű keverék nem lehet 0,2 g, a benne levő egyik komponens tömegét sem kerekíthetjük 0,1 g-ra Ha az érték pontosan 0,1 g, akkor azt a kiindulási adat pontosságával megegyezően 01000 g-nak kell eltüntetni, jelezve, hogy az négy tizedesjegy pontossággal egytized gramm 12
TCsabI© 2017
Térgatmérő eszközeink közül mérőhengerrel leobb esetben tized cm3 pon tossággal (pl. 5,3 cm3 és nem 5,31 cm 3) mérhetünk Egyéb eszközeink (pl büetta, ppetta) esetleg pontosabb méése is lehetőséget adnak. Összeglalva: ne keekítsünk túlságosan nagy mértékben, de ne is íjuk ki a számológépen megelenő összes tizedest. Az eredményeket soha ne adjuk meg nagyobb pontossággal, mint amilyen pontosságga az adatokat a feladat szövege közli. Befezésül tekintsük át a megoldásoknál alkalmazott jelöléseket: 88.A) a kidolgozott példa jelölése; 88.B) a ki nem dolgozott példa jelölése, mely után általában csak a végered mény következik az első, a második, illetve a hamadik kidolgozott megodás ugyanara a ladata [ !] ntos megegyzés: személetes magyaázat vagy tanulságos összeggésre utaló jegyzet, hasznos tanács. [?] ,,FIGYELEMBE VETTE?" Néhány olyan hibalehetősége utaló jegyzet a ki nem dolgozott lada toknál, amelyek elkövetése gyakran okozhaa az adott példa elvileg ossz végeredményét. [ +88.] Ezt a jelet például csak 88-nál magasabb sorszámú ladat kidolgozott megoldásában talájuk, utalva ara, hogy az adott számítási lépést a 88. ladatban keeshetük Ha sokszor ke egy adott sorszámú példára visszaapozni akkor tancsos bó megodani azt a (korábbi ) eladat sot!
[1. ] [2. ] [3.]
Sok sikert és kitatást kíván a tanuláshoz a szerző
13
I. ALAPFOGALMAK
1. AZ ANYAGMENNYISÉG
A kémiai elemeket és aomjaikat vgyjRel jelöük. Az elemek molekuláinak összetételét, valamint a vegyületeket lépítő alkotóele mek arányát a kémiai képlettel ezzük ki A képletet az alkotóelemek vegeléből alkothajuk a vegyjelek jobb alsó indexeinek aránya az alkoóelemek számarányát ejezik ki. (Részletesebben lásd I/6 és I/7. eladatsornál) A kémiai yamatokhoz meghatározott tömegeket (vagy térfgatokat) mérünk ki a reagáló anyagokból, a reakcióegyenletek azonban · a kölcsönhatásba lépő anya gok molekuláinak, ioainak, atomjainak számarányát tükrözik (1 /17 eladatsort), így célszerűségi okokból vezették be az anyagmnnyiség galmát Ennek mértékegy ége a mó * Qele: mol). 1 mol mennyiségű atom, molekula, ion stb . (azaz elemi egység, más szóval ntitás) deníció szerint akkora tömeget jelent az adott anyagból grammokban, mint amekkora az adott elemi egység (entitás: atom, ion, molekula, proton, elektron) relatív tömege 1 mol entitás tömege a moáris tömg számértékével egyezik meg. (A moláris tömeg jele M mértékegysége g/mol) 1 mol elemi egység mérések szerint 6 10 db részecské jelent (Avogadroszám) N 6 10 mo1 Az atomok (elemek) moláris tömege a periódusos rendszerből kiolvasható relatív atomtömegnek ( ) megelelő értékű; mértékegysége g/mol Egy B C képletű vegyü let moáris tömgét pedig kiszámíthatjuk az alkotóelemek moláris tömegeiből (M és M c moláris atomtömegekből) a következőképpen J M(B C ) M v M c Foglaljuk össze ezután a kémiai számításokban az első ladatsorhoz szükséges mennyiségeket 23
A
23
=
1
.
r
u
v
8
J
=
Mgnvzés
8
+
Mértékgységk
kg, g, mg, tömeg kmol, mol, mmol, anyagmennyiség N az elemi egységek száma (darabszám) g/mol; kg/kmol; . moláris tömeg M mol moláris darabszám N Utóbbi (N ) valamennyi anyagra nézve azonos 6 10 mo m
1
A
23
A
* Hibá, helytelen: az anyagmennység heyett mószámró beszéni, métékegységenkén a mo helyet M-e írn. (Az M jeölés ugyans a mo/dm3 odakoncentrácó réges eölésére szolgá, mely ma már sznén eyelen)
15
Az adatok közötti összeüggéseket flírhatjuk a matematikából ismert egyenes arányosság szerint, mey aapján a vizsgált x, y) mennyiségek hányadosa állandó érték: y konstans Ilyen összeüggés elírható az anyagmennyiség (n és az elemi egységek száma (N, illetve az anyagmennyiség n és a tömeg (m ) között m n = állandó, illetve = álandó Az arányossági tényező pedig az Avogadro-szám, illetve a moláris tömeg, mey 1 mo anyagra vonatkoztatott darabszámot, iletve tömeget jelent: � N • 1 � 6 · O mol ' n
azaz
.1 A) B) C) .2 A) B) C) D) 3.A) B) C) D) 4A) B) C) 5A) B) C) 36A) B) C) 1A) B) C)
16
Mekkora az aábbi anyagok moáris tömege? metán hidrogén-klorid kénsav Mekkora a tömege 02 5 mo metánmokulának? 45 mol hidrogénkorid-molekuának? 15 mmol kénsavmolekulának? 32 kmol koridionnak? Mekkora anyagmennyiségű kénsavmoekulát tartalmaz 1,00 kg kénsav? Mekkora anyagmennyiségű atomot tartalmaz 500 g szén? Mekkora anyagmennyiségű molekulát tartalmaz 500 g metán? Mekkora anyagmennyiségű iont jeent 48 mg kalciumion? Hány darab moekua van 0,25 mol metánban? Hány db atomot jelent 1,5 mmo kén? Hány db moekulát tartalmaz 3,5 kmo kénsav? Milyen anyagmennyiségű 3 10 db metánmolekua? Miyen anyagmennyiségű 4 10 db szénatom? Miyen anyagmennyiségű (,hány kmol") 8,2 10 db kénsavmoekua? Hány moekula van 6,0 g metánban? Hány db atom van 6,0 g szénben? Hány db moekula van 15,5 mg kénsavban? Mekkora tömegű 35 10 db metánmolekula? Mekkora a tömege 55 10 db szénatomnak? Számítsuk ki 9,3 10 db kénsavmolekula tömegét! 23
3
26
23
20
25
TCsabI© 2017
8A) B) C) 9A)
I
B) C)
10A) B) C) D) 5.11A) B) C) 12A) B)
C) 613A) B) C) D) E) F) 14A) B) C) D) E) F) G)
5,0 mol szén-dioxid vagy 5,0 mol metánmolekula nagyobb tömegű? 3,2 mol vas- vagy 3,2 mol szénatom nagyobb tömegű? 5 kmol kéndioxid vagy 4 kmol kén-trioxid-molekula nagyobb tömegű? 4,0 · 10 23 db széndioxid vagy 4,0 1 0 2 3 db metánmolekula nagyobb tö megű? 8 · 10 23 db vas- vagy 8 · 1 0 2 3 db szénatom nagyobb tömegű? 3,00 10 23 db szén-dioxid vagy 8 ,25 10 23 db metánmolekula tömege nagyobb? 10,0 g szén-dioxid vagy 10,0 g metán tartalmaz több molekulát? 8 g vasban vagy 8 g szénben van több atom? 6,00 g víz vagy 6,75 g ammónia tartalmaz több molekulát? 1 ,00 kg hélium vagy 0,50 kg hidrogén tartalmaz több molekulát? Hány g szén-dioxidban van ugyanannyi molekula, mint 10,0 g metánban? Hány mg szénben van ugyanannyi atom, mint 14,0 mg vasban? Hány kg szén-dioxidban van ugyanannyi molekula, mint 4,00 kg kén dioxidban? Milyen anyagmennyiségű szén-dioxid-molekula ugyanakkora tömegű mint 2,00 mol metánmolekula? Milyen anyagmennyiségű szénatom tömege egyezik meg 4,00 mol vasato méval? Hány mol szén-dioxid-molekula ugyanakkora tömegű, mint 3 ,5 kmol kén-dioxid-molekula? Hány db proton, illetve neutron van 3,00 g Liatomban? Hány db neutron van 11,6 g �Fe-atomban? Hány db protont és hány eutront tartalmaz 1 ,00 kg trícium? Hány db proton és hány elektron van 100,0 g kloridionban? Hány protont és hány elektront tartalmaz 1 ,00 kg magnéziumon? Hány nátrium- és hány oxidiont tartalmaz 1 ,00 kg nátrium-oxid? Mekkora tömegű 6 O-atom tartalmaz 2,0 10 23 db protont? Mekkora tömegű Liatom tartalmaz 4,0 10 23 db neutront? Mekkora tömegű CIatom tartalmaz 1,0 10 2 3 db protont? Mekkora tömegű bárium-klorid (BaC1 2) tartalmaz 1,0 10 2 3 db klorid iont? 2,0 · 10 24 db oxidiont mekkora tömegű alumínium-oxid tartalmaz? 3 10 21 db elektron mekkora tömegű nátriumionban van? 3 10 2 1 db proton mekkora tömegű nátriumionban van? 2. A SŰRŰSÉG
Méréseinknél gyakran nem tömegekkel, hanem térgatokkal dolgozunk mérleg helyett mérőhengerrel, pipettával mérünk ki flyadékokat Ahhoz, hogy a megelelő tömegeket térgatra váltsuk át, új összeggésre van szükségünk. A sűrűség Gele ) adott körülmények (hőmérséklet és nyomás) esetén jellemző az adott anyagra; a tömeg és a térgat közötti egyenes arányosságot kieező állandó : 17 TCsabI© 2017
A sűrűség mértékegysége: kg/m 3 , g/dm 3 , esetleg g/cm 3 stb... 15A) B) C)
16A) B) C)
17.A) B) C) 18A)
Mekkora a cseppflyós bróm sűrűsége 25 °C-on, 0,101 MPa nyomáson, ha ilyen körülmények köött 2,50 cm 3-e 7,80 g tömegű? Mekkora a magnézium sűrűsége 25 C-on és 0,101 MPa nyomáson, ha ilyen körülmények között 6,1250 g-ját 3,50 cm 3-nek mértük? Egy ismeretlen oldat sűrűségét szeretnénk meghatározni. Az ismeretlen oldat 300,0 cm 3-es térfgatát megmérve, azt 375,0 gnak találtuk.Mekko ra a sűrűsége? Mekkora tömegű 5,00 cm 3 higany, melynek sűrűsége 13,6 gcm 3 ? Mekkora a tömege annak az 500,0 cm 3 térfgatú oldatnak, amelynek sűrűsége 1,05 kg/dm 3 ? Mekkora a tömege 8,00 dm 3 alumíniumnak, ha sűrűsége 2,70 kg/dm 3 ? Mekkora térfgatú 5,00 g higany, melynek sűrűsége 13,6 kgdm 3? Mekkora térgatú 1,0000 g hidrogéngáz, melynek sűrűsége 0,082 g/dm 3 ? Mekkora a térgata annak a 4,00 kg tömegű oldatnak, melynek sűrűsége 1,36 kg/dm 3 ? Mekkora egy 1,00 cm élhossúságú gratkocka tömege? ( (grat 2,26 gcm 3 . ) Mekkora egy 1,00 cm átmérőjű vasgolyó tömege? ( (vas 7,80 g/cm 3 ) Beleér-e egy 100 cm 3-es lombikba 100,0 g 1,25 kg/dm 3 sűrűségű oldat? Beleér-e egy 20 cm 3 térfgatú kémcsőbe 0,25 kg 25 C-os hgany? ( (Hg 13,6 g/cm 3.) Hány mol hidrogénmolekula van 5,00 cm 3 hidrogéngázban 25 Con és 0,101 MPa nyomáson, ha az ismert körülmények között a sűrűsége 0,082 g/dm 3 ? Hány mol molekula van 4,00 cm 3 brómban? (Br 2 3,12 g/cm 3 .) Hány darab brómmolekula van 5,00 cm, 3,12 kg/dm 3 sűrűségű brómban? Hány db magnéziumatom van 5,00 cm 1,75 kg/dm 3 sűrűségű magnézi umban? 10,0 cm 3 magnéziumban vagy 10,0 cm 3 alumíniumban van több ématom? ( (Al ) 2,70 g/cm 3 ; (Mg) 1,75 g/cm 3 .) 4,0 cm 3 brómban vagy 4,0 cm 3 higanyban van több molekula, illetve atom (entitás? ( (Br2 = 3,12 gcm 3 ; (Hg 13,60 g/cm 3 ) =
B)
19A) B)
20A)
B) 3.21A) B) 4.22A)
B)
3. VOGDRO TÖRVÉNYE Viszonylag egyszerű összeggések ellemzk a gázokat. A gázmolekulák igen távol vannak egymástól, így közöttük elhanyagolható a kölcsönhatás. Ezeket a kölcsönhatásokat gyakorlatilag nullának tekintve, a molekulákat pontszerűnek kép 18
zelve eljutunk az ún ideális gáz fgalmához. Az ideális gázokra maradéktalanul évé nyes Avogdro törvénye , mely szerint a különböző gázok zonos térfogti , azonos állapotban zonos nyomáson és hőérséleten) zonos számú moleulát tartalmaznak. 1.23A)
B)
24A)
B)
Két, egyenként 1 1 ,5 dm3 -es tartály közül az egyik hidrogéngázt, a másik klórgázt tartalmaz. A tartályok hőmérséklete 29 °C, bennük a nyomás 0,458 MPa A hidrogén anyagmennyisége 2, 1 mol Milyen anyagmennyi ségű klórmolekula van a másik tartályban? Két, egyenként 4,7 dm 3 -es tartályban oxigén-, illetve nitrogéngáz van. Mindkét tartály 1 5 °Con 0,6 1 5 MPa nyomású Hány db nitrogénmole kula van az egyik tartályban, ha a másk 8,1 10 2 3 oxigénmolekulát tartalmaz? 2,3 dm 3 es tartályok közül az egyik klórgázt, a másik hidrogéngázt tartalmaz 1 7 °Con mindkét tartályban 22,67 MPa nyomás uralkodik. Mekkora tömegű klórgáz van az egyik tartályban, ha a másikban a hidrogén tömege 42,0 g? Három azonos térfgatú tartály hidrogén-, metán- és héliumgázt tartal maz Az üres tartályok 20,0 kg tömegűek alamennyi tartályban azonos a nyomás és a hőmérséklet. A metánt tartalmazó tartály tömege 22,4 kg Hány kg hidrogén és hány kg hélium van a másik két tartályban? 4. A GÁZOK MOLÁRIS TÉRFOGATA
A köyezet lehetséges állapotai közül megállapodás szerint kettőt emelünk ki: standard nyomást (0,1 01 MPa)' és 0 °Cot, standard nyomást (0,1 01 MPa) és 25 °Cot A kémiai számítások gyakorlatában az előbbit normál , az utóbbit stndrdáll potak nevezzük. Avogadro törvényéből következik, hogy például normálállapotban is azonos anyagmennyiségű anyag van azonos térfgatú gázokban A gázok térfgata (V) és anyagmennyisége () közötti egyenes arányosságot a V -
=
állandó
n
összeggés ra le, ahol az arányossági tényező az azonos körülmények között minden gáznál azonos moláris térfgat (m)
Nomálállapotban
V 2241 dm3 · mo1 ,
standardállapotban pedig
V = 24,5 dm3 mol .
n
n
TCsabI© 2017
19
1.25A) Mekkora a térgata 0,5 mol normálállapotú metánnak? B) Mekkora térgatú 0,5 mol normálállapotú klórgáz? C) Mekkora térfgatú 0,5 mol standardállapotú klórgáz? D) Mekkora a térgata 0,5 kmol standardállapotú klórgáznak? 26.A) Mekkora a térgata 6 10 2 2 metánmolekulának normálállapotban? B) Mekkora a térgata 6 10 2 2 klórmolekulának normálállapotban? C) Mekkora térfgatot tölt ki 6 10 2 2 klórmolekula standardállapotban? D) Mekkora a térfgata 3,6 · 1 0 24 metánmolekulának standardállapot ban? 27A) Mekkora a térfgata 5,00 g standardállapotú hidrogéngáznak? B) Mekkora a térfgata 5,00 g standardállapotú metángáznak? 28A) Mekkora anyagmennyiségű molekula van 6,00 dm 3 normálállapotú me tángázban? B) Mekkora anyagmennyiségű molekula van 6,00 dm 3 normálállapotú klór gázban? C) Milyen anyagmennyiségű molekula van 6,00 dm 3 standardállapotú klór gázban? D) Milyen anyagmennyiségű molekula van 3,5 m3 standardállapotú metán gázban? 29A) Hány db molekulát tartalmaz 6,00 dm 3 standardállapotú metángáz? B) Hány b molekulát tartalmaz 6,00 m 3 standardálapotú hidrogéngáz? Hány db molekulát tartalmaz 5,00 cm 3 standardállapotú klórgáz? 30A) Mekkora a tömege 4,00 dm standardállapotú metángáznak? B) Mekkora a tömege 4,00 cm 3 standardállapotú hidrogéngáznak? C) Mekkora tömegű 6, 5 m3 'standardállapotú nitrogéngáz? 3A) Melyik nagyobb térfgatú 1 ,0 g metán vagy 1 ,0 g azonos állapotú klór gáz? B) Melyik nagyobb térfgatú 5,0 g szén-dioxid vagy 5,0 g azonos állapotú kén-dioxidgáz? C) Melyik nagyobb térgatú 1 ,0 kg hélium vagy 0,5 kg hidrogéngáz azo nos körülmények között? 32A) Melyik nagyobb tömegű: 1,0 dm 3 metán- vagy 1 ,0 dm3 azonos állapotú klórgáz? B) Melyik nagyobb tömegű 1 ,0 m 3 szén-dioxid vagy 1 ,0 m 3 azonos állapotú kén-dioxid-gáz? C) Melyik nagyobb tömegű: 1 5,0 cm3 argon vagy 35,0 cm3 hidrogéngáz azonos körülmények között? 33A) Hány kg széndioxidgáz ugyanakkora térfgatú, mint az ugyanolyan állapotú 4,00 kg kén-dioxidgáz? B) Hány g metán ugyanakkora térgatú, mint az azonos állapotú klórgáz 17, 75 gja? 43A) Egy elem gőze kétatomos molekulákból áll. A gáz 100,0 cm3 -ének tömege standard körülmények között 0,653 g. Melyik elemről van szó? B) 1 ,00 dm 3 héliumgáz tömege standardállapotban 0, 1 630 g Hány atomból áll a hélium egy molekulája? 20 TCsabI© 2017
5 A GÁZOK RELATÍV SŰRŰSÉGE
Sokszor szükségünk van viszonyszámok kiszámításáraHa két (pl.A és B) anyag valamely zikai állandóját ismerjük akkor A anyagnak B-e vonatkoztatott (ún relatív értékét úgy kapjuk meg, hogy A anyag zikai állandóját B-ével osztjuk: pl a relatív sűrűség esetén: [Q és a két anyag abszolút sűrűsége (lásd 2.ladatsort]
1.35A) B) C D) 236A) B)
Mekkora a klórgáz sűrűsége standardállapotban? Mekkora a hidrogéngáz sűrűsége standardállapotban? Mekkora a klórgáz sűrűsége normálállapotban? Mekkora a hidrogéngáz sűrűsége normálállapotban? Számítsuk ki a klórgáz hidrogéngázra vonatkoztatott sűrűségét standard körülmények között! Használjuk l a 35 ladatban kiszámolt eredmé nyeket! Számítsuk ki a klórgáz hidrogéngázra vonatkoztatott sűrűségét normál körülmények között!
Ha az előző ladat két értékét összehasonlítjuk rá kell jönnünk hogy a gázok relatív sűrűségének értéke a körülményektől ggetlen, állandó a két adott gázra Ezt könnyen beláthatjuk, ha gyelembe vesszük, hogy az 1 és a 2 gáz sűrűsége
a két gáz moláris tömegét ( 1 és
gyelembe véve
M2)
A moláris térgat (V ) gázok esetén azonos körülmények között azonos minden gázra (Avogadro törvénye ), így a relatív sűrűséget felírva egyszerűsíthetünk vele Például a „2" gázra vonatkoztatott sűrűség: m
M1 Q1
Vm
M
Q2
M2
M2
Q, - = = . vm
A elatív sűűség értéke tehát csak a gázok moláis tömegeitől gg A relatív sűrűség viszonyszám, mértékegysége tehát nincs. 3.7
Az alábbi gázok közül melyekkel lehet úgy megtölteni egy léggömböt, hogy az a levegőben llé szállon? (A levegő átlagos moláris tömege 29 g/mol.) H CO 2 Ar, He, CH4 0 2 ,
,
,
.
38A) B) 39A) B)
Mekkora a nirogéngáznak az oxigéngázra vonatkozttott sűrűsége? Mekkora a szén-dioxid-gáz héliumra vonatkoztatott sűrűsége? Mekkora a moláris tömege annak a gáznak melynek nitrogéngázra vo natkoztatott sűrűsége 143? Hány atomból állnak a kénmolekulák azon a hőmérsékleten amelyen a kéngőzök levegőre vonatkoztatott sűrűsége 221 ? 6. AZ ÖSSZEGKÉPLET
Az összegképlet a vegyület alkotóelemeinek anyagmennyiség-arányát ejezi ki Az indexek ebben a képletben tehát a vegyületet fléptő részecskék számarányát jelentik (a legkisebb egész számok arányában) pl NaCl 1 : 1 anyagmennyiség-arányban artalmaz Na + - és 1 ionokat SiO 2 - 1 2 anyagmennyiség-arányban tartalmaz Si és O-atomtörzseket. Az anyagmennyiségarányok és a moláris tömegek ismeretében kiszámíthauk az adot vegyületben a alkotóelemek tömegarányát és tömegszázalékos összetételét. .40A) B) C) .41A)
Mi az alkotóelemek tmegaránya a vas(III)-oxidban? Mi az alkotóelemek tömegaránya a nátrium-oxidban? Mi az alkotóelemek tömegaránya az ammóniumszulátban? Hány g vasa tartalmaz 100 kg pirit (FeS 2), illetve 100 kg kalkopirit (CuFeS )? Hány g ként tartalmaz 1,00 kg kalkopirit? Legalább mekkora tömeű pirtet kell redukálni, ha 100 kg vasra van szükségünk? Mekkora tömegű kristályvíztartalmú réz(II)szulto (CuSO4 • 5H 2O) kell kiméünk ha 3000 g tiszta vzmentes réz(II)-szultra van szükségünk? Mekkora tömegű karbamidot (NH 2CONH 2) használhatunk nitro génműtrágyaként 1,00 kg chilei salétrom (NaNO 3) helyett? Mekkora tömegű karbamidot használhatunk nitrogénműtrágyaként 1,00 kg ammónium-nirát helyett? 2
B) 42A) B) 43A) B)
A százalékos összetétel meghatározásához elegendő az egyenes arányosság isme rete : akármennyit veszünk az egész anyagból (ö) ugyanannyiszorosa vagy ugyan annyiadrésze lesz benne az adott komponens, mint 100 egységnyi anyagban Az egyenes arányosság a rész és egész viszonyát ezi ki : az adott komponens mennyisége állandó . . az osszes mennyseg vagyis
XB
WB%
XB
= illetve · 100 % = wB %, Xö 100% Xö
melyben az anyag összmennyisége (tömege, anyagmennyisége térgata stb.) B a B komponens mennyisége az egész anyagban wB % : a B komponens %ban kifezett mennyisége az egész anyagban 22
TCsabI© 2017
344A) B) C)
A nátrium-karbonátban (Na C ) hány tömeg% nátrium, szén és oxigén van? Állapítsuk meg a nátriumklorid tömeg%os nátrium és kloridion-tartamát! Hány tömeg% réz, kén, oxigén és kristályvíz van a kristályos réz(II)szul fátban (CuS 5H )? Mi annak a kénből és oxigénből álló vegyületnek a képlete, melyben a kén és oxigén tömegaránya 2 3 ? Mi annak a vas-oxidnak a képlete, amelyben a vas :oxigén tömegarány 21 :8 ? Mi annak a krómoxidnak a képlete, melynek ,64 g-ja 1,12 g krómot tartalmaz? Mi annak a réz-oxidnak a képlete, melynek 0,750 ga 0,6350 g rezet tartalmaz? Mi annak a vegyületnek a képlete, melynek tömegszázalékos összetétele a következő : 35,0 % nitrogén, 5,0 % hidrogén és 60,0 % oxigén? A bizmut-oxid 89,7 tömeg% bizmutot és 10,3 tömeg% oxigént tartalmaz Határozzuk meg a képletét! Mi annak a vegyületnek a képlete, melynek tömeg%-os összetétele a következő : 21,2 % N, 6,06% H, 48,48% , 24,24% S ? Állaptsuk meg az alábbi összetételű, kristályos só képletét 9,8 tömeg% magnézium, 13,0 tömeg% kén, 26,0 tömeg% oxigén és 5,2 tömeg% kris tályvíz! Egy ötvegyértékű elem oxidja 56,33 tömeg% oxigént tartalmaz Mennyi az elem atomtömege? Melyik elemrő van szó? Egy kétvegyértékű m oxi�a hevítés hatására elemeire bomlik. A teljes elbomlás után a fém tömege 7,39%-kal kisebb, mint a kiindulási oxid tömege volt Melyik fémről van szó? A kristályvíztartalmú szóda (Na C H ) 1430 g-át a víztartaom teljes eltávolításáig hevtjük. A tömegveszteség 9,00 g. Mi a kristályos szóda pontos képlete? Egy kristályvíztartalmú vegyület 19,9 tömeg% vasat tartalmaz Ha a vegyület kristályvíztartalmát hevítéssel eltávolítjuk, akkor a maradék szilárd anyag tömege az eredetinek 71,2%a lesz A maradék vegyületben a kén és az oxigén tömegaránya 1 :2 Határozzuk meg a vegyület képletét, ha tudjuk, hogy a lsoroltakon kívül más elemet nem tartalmaz [(Fe) 56; (S) 32 A,(O) 16] Egy kétvegyértékű fém nitrátja hevítés hatására elbomlik, és fémoxid marad vissza, melynek tömege az eredeti vegyületénél 41,3 %-kal kevesebb Melyik fém nitrátjáról van szó? Egy kétvegyértékű fém karbonátja hevítés hatására elbomlik s közben a szilárd anyag tömege az eredeti 47,8 %-ára csökken Melyik fém karbonátjáról van szó, ha tudjuk, hogy a szilárd maradék fémoxid? Melyik az az alkálifém, melynek 1 ,00 g-át elégetve 2 14 g fém-oxidot kapunk? Melyik az a halogénelem, amelyet nátriummal reagáltatva a keletkező vegyület a kiindulási fém tömegénél 82,6%kal nagyobb? 2
4
.45A) B) 46A) B) 41A) B)
C) D)
48A) B)
C)
D)
B)
C) D)
2
2
=
49A)
•
3
3 ·
2
TCsabI© 2017
23
650.A) B)
C)
D)
M_elyik lehet az a ém, ameyek oxida 52,9 tömeg% émet tartalmaz? Vaamely ém oxidja 69,9 tömeg% émet, ugyanaak a émek egyik halogenidje 34,4 tömeg% émet tartalmaz Melyik halogénelem található a vegyületbe, és meyik émről lehet szó? (A ém midkét vegyületbe azoos oxidációs számmal frdu eő) Egy émet három emémes elemme reagáltatva, és a keletkezett ve gyületeket megvizsgáva, az alábbi eredméyhez jutottuk az egyik vegyüet mely egy haogéelemmel vaó reakció sorá jött létre 34,46 tömeg% émet tartalmaz, a másik vegyületet a ém egyszerű el égetéséve álltottuk elő, ez 70,0 tömeg% émet tartamaz A harmadik vegyüet a ém kénel való reakciója sorá jött étre ebbe a émtar talom 63,63 tömeg%. Melyik ém és melyik halogéelem szerepel a eladatban, és milye oxidá ciós számmal frdul elő a ém az egyes vegyüetekbe? Egy émet levegő hevítve, aak tömege 25,2%-kal ő, ugyaeek a karboátja hevítés sorá 35,6%os tömegcsökkeést szeved és ugyaaz a vegyüet keletkezik, mit a ém hevítésekor Melyik érő va szó? (A ém oxidációs száma a karboátba és a hevítés sorá keetkező ayagba azonos) 7. A MOLEKULAKÉPLET
A molekularácsos ayagok rácsponaiba molekulák vaak A molekuák összetétele az alkotóelemek moláris tmege és a tömegszázalékos összetétel ismereté be itt is meghatározható A molekulaképlet idexei azonba em csupán az aag meyiségaráyokat jelentik, haem azt is, hogy a vegyület egy molekulája melyik elem atoából háyat tartamaz Az aceilé összegképete például CH lene, ha betartjuk azt a szabályt, hogy a vegyületet elépítő atomok aráyát a legkisebb számok aráyába adjuk megA vegyület molekuláa, ismerve a téyleges molekula szerkezetet, C 2 H2 . 154.A)
B) C)
52A)
B)
24
Egy vegyület 85, 7 tömeg% szeet és 14,29 tömeg% hidrogét tartamaz Milye képletre következtetünk ebbő? Mi a molekuaképlet, ha tudjuk, hogy a vegyület moláris tömege 42 g/mol? Mi a molekulaképlete aak a széhidrogéek, amelyek moáris töme ge 536 g/mol, és 89,55 tömeg% szenet tartalmaz? Egy oxigétartalmú szévegyüet moláris tömege 74 g/mo, összetétele pedig: 48,65 tömeg% szé, 43,24 tömeg% oxigé és 8, 1 tömeg% hidrogé Mi a molekulaképete? Mi a molekulaképlete aak a 4,29 tömeg% hidrogét és 86,7 tömeg% szeet tartalmazó vegyüetek, melyek 100,0 cm 3 e stadard körülmé yek között 0,2290 g? Milye molekulaképletre következtetük abból, ha egy vegyület 5 tö meg% hidrogébő és 95 tömeg% uorból á és a gáz ,00 dm3 éek tömege stadardáapotba 2,4490 g? TCsabI© 2017
53A) B) C) 2.54A) B) 55A) B) 56A) B)
Mi a molekulaképlete annak a 18,18 tömeg% hidrogénből és 8182 tö meg% szénből álló vegyületnek melynek széndioxidra vonatkoztatott sűrűsége 1,000? Mi a molekulaképlete annak a gázhalmazállapotú szénhidrogénnek mely 77 tömeg% hidrogénből és 92,3 tömeg% szénből áll, oxigéngázra vonat koztatott sűrűsége pedig 08125? Egy gázhalmazállapotú vegyületben a nitrogén és az oxigén tömegaránya 7: 16 adott hőmérsékleten és nyomáson a levegőre vonatkoztatott sűrűsé ge 317 Milyen képletre következtetünk ebből? Egy telített, nyílt láncú szénhidrogén moláris tömege 170 g/mol. Mi a vegyüet molekulaképlete? Egy karbonsav gőzének melyet olyan hőmérsékleten mértünk, amikor a molekulák gyakorlatilag mind dimereket képeztek oxigéngázra vonat koztatott sűrűsége 28750 Mi a sav képlete? Egy egyértékű, telített alkohol moláris tömege 88 g/mol. Melyik alkohol ról van szó? Számítsuk ki, hány klóratomot tartalmaz az a metánból származó szubsz tituált klórszármazék melynek haogéntartalma 89,1 tömeg%! Számtsuk ki hány klóratomot tartalmaz az a metánszármazék, amely gőzének nitrogéngázra vonatkoztatott sűrűsége 180! Egy egyértékű telített alkohol 26,7 tömeg% oxigént tartalmaz. Melyik ez az alkohol? Egy kétértékű telített karbonsav 61,5 tömeg% oxigént tartalmaz Melyik ez a vegyület? 8 AZ OLDATOK ÖSSZETÉTELE : A TÖMEGSZÁZALÉK
Oldatnak nevezzük azokat a több komponensből álló homogén rendszere ket ameyekben az egyik (többnyire fyékony) komponens részecskékre oszla tott állapotban tartja a másik vagy több (gáz flyadék vagy szilárd) kompo nenst. Az előbbi anyagot ldózrnek, az utóbbit (utóbbiakat) ldtt ygnak nevezzük Az oldószer és az oldott anyag arányát sokéleképpen jellemezhetjük A tömg zázlé (m/m%) az oldott anyag ( 8) és az oldat (m 0 ) össztömege közötti egyenes arányosságot íra le: (m/m%) (részletesebben lásd 22 oldal),
ahol w B% az odatban lévő oldott anyag tömeg%os összetéteét adja meg 1.57
Hány g nátrium-klorid és hány g víz van 100 ·g 5 m/m%-os konyhasóoldat ban?
TCsabI© 2017
25
258.A) B) C) 59.A) B) 60.A) B) 61.A) B) C)
Hány g nátrium-klorid és hány g víz van 550,0 g 12 m/m%os konyhasóol datban? Hány g kalcium-klorid és hány g víz van 550,0 g 12 m/m%os kalcium klorid-oldatban? Hány g kálium-nitrátból és hány cm vízből készült a 25,0 g 9,0 m/m%os kálium-nitrát-oldat? 100,0 cm desztillált vízben 5,00 g konyhasót oldunk. Hány tömeg%-os lesz a keletkező oldat nátrium-kloridra nézve? 15,00 g szén-tetrakloridban 1,00 g jódot oldunk l Mekkora lesz az oldat m/m%-os összetétele? Hány g 36,0 m/m%os oldatot készíthetünk 60,00 g káliumkloridból? Hány g 8,0 m/m%-os oldatot készíthetünk 36,45 g konyhasóból? 250,0 g 8,0 m/m%-os konyhasóoldatot készítünk. Hogyan járjunk el? 30,0 g 10,0 m/m%-os káliumnitrát-oldatot hogyan kell elkészíteni? Hány dm standardállapotú hidrogénkloridgázt kell vízben elnyeletni, ha 400 g 38,0 m/m%-os sósavoldatot akarunk előállítani? Hány cm desztillált víz kell ehhez? Hány g 5,0 m/m%os oldatban van ugyanakkora tömegű oldott anyag, mint amennyi 25,0 g 10 m/m%-os oldatban van? Hány g 10,0 m/m%os oldatban van ugyanannyi oldott anyag, mint amennyi 150,0 g 2,0 m/m%-os oldatban van? 50,0 cm 3 , 1,59 g/cm 3 sűrűségű szén-tetrakloridban 2,00 gjódot oldunk el Mekkora lesz az így keletkező oldat m/m%-os összetétele? Hány cm szén-tetraklori_dra és hány g jódra van szükség ahhoz, hogy 150,0 g 5,0 /m%-os szén-tetrakloridos jódoqatot állítsunk elő? ( (CC14) = 1,59 g/cm 3) 80,0 cm 3 20,0 m/m%-os 1,16 g/cm 3 sűrűségű kálium-bromid-oldatban hány g káliumbromid és hány g víz van? Hány g kálium-jodid és hány g víz van 50,0 cm 14,0 tömeg%os káium jodidoldatban, melynek sűrűsége 1, 11 g/cm ? 500,0 cm 1,0 m/m%-os konyhasóoldatra van szükségünk. Hogyan ké szítsük el? (Az 1,00 tömeg%-os oldat sűrűsége 1,005 g/cm .) 100,0 cm , 10,0 m/m%os, 1,063 g/cm sűrűségű káliumnitrátoldatot ké szítünk. Hogyan járjunk el? 20,0 g nátriumhidroxidból mekkora térfgatú, 1,11 g/cm sűrűségű, 10,0 m/m%-os oldatot állíthatunk elő? 20,0 g álium-kromátból (K 2 CrO 4 mekkora térfgatú, 8,0 m/m%-os, 1,156 g/cm sűrűségű oldatot állíthatunk elő? 1,000 dm 3 desztillált vízben hány dm 3 standardállapotú ammóniagázt kell elnyeletnünk, hogy 10,0 m/m%-os oldatot kapjunk? Mekkora térfgatú oldat keletkezik, ha sűrűsége 0,957 g/cm ? 100,0 cm3 desztillált víz legljebb hány dm 3 standardállapotú hidrogén klorid-gázt képes oldani, és mekkora a keletkező oldat térfgata? A telí tett oldat 39 m/m%os sűrűsége 1,195 g/cm • 3
3
3
3
6.A) B) 463.A) B)
6.A) B)
3
3
3
65.A)
3
,
3
B) 66.A) B)
3
3
3
67.A)
3
B)
3
26
TCsabI© 2017
.
9 AZ OLDATOK ÖSSZETÉTELE: AZ ANYAGMENNYISÉG-SZÁZALÉK (,,MLSZÁZALÉK") A tömegszázalékhoz hasonlóan adhatjuk meg az oldatok anyagmennyiség százalékos összetételét is: (n/n%)
ahol nB
a E komponens anyagmennyisége, az egész oldat anyagmennyisége n0 xB% az oldat n/n%-os Etartalma -
J68. .69A) B) .0A) B) 71A) B) 472A) B) 5.3A) B)
Hány mol kénsavat és hány mol vizet tartalmaz 100 mol 2,0 n/n%os kénsavoldat? Mekkra tömegű 100 mol 2,5 n/n%-os nátriumhidroxid-oldat? Mekkora tömegű 50 mol 1,8 n/n%-os kénsavoldat? Feloldunk 180 g vízben 80 g nátrium-hidroxidot. Mekkora ennek az ol datnak az anyagmennyiségszázalékos nátrium-hidroxid-tartalma? Feloldunk 2,54 g jódot 15,40 g szén-tetrakloridban Hány n/n% jódot tartalmaz a keletkező oldat? 1,00 dm 3 vízben loldunk 367,5 dm 3 standardállapotú hidrogénklorid gázt Hány n/n% hidrogén-kloridot tartalmaz az így nyert oldat? 1,00 m 3 vízben elnyeletnk 1,00 m 3 standardállapotú ammóniagáztMek kora lesz így az oldat anyagmennyiség-százalékos ammóniatartalma? 200,0 g nátrium-hidroxid ekkora tömegű 2,00 n/n%-os oldat előállításá hoz elegendő? 10,0 dm 3 standardállapotú ammóniagáz hány g 2,50 n/n%-os ammóniaol dat előállításához elegendő? 200,0 g, 1,00 n/n%os nátrium-hidroxid-oldat előállításához hány g nátri um-hidroxidra van szükség ? 1,00 dm, 2 n/n%os, 1,007 g/cm 3 sűrűségű ecetsavoldat előállításához mekkora tömegű jégecetre van szükség? '
10. AZ OLDATOK ÖSSZETÉTELE A TÉRFOGATSZÁZALÉK Az összeggés az előzőekhez hasonlóan V B
rB% · 100%
V
(VV%)
ahol V B a E komponens térfgata (tisztán ), V 0 az egész oldat térfgata, rB% az oldat térfgatszázalékos E-tartalma
A további ladatokban szereplő abszolút alkohol sűrűsége 0,789 g/cm 3 , a desz tillált vízé gyakorlatilag 1,000 g/cm 3 Hány cm 3 abszolút alkoholból készült a 80 VV%-os etanoltartalmú eta J74. nolvíz elegy 100,0 cm -e? •
27 TCsabI© 2017
Hány cm 3 abszolút alkoholból készült az 580 cm 3 térgatú, 70 V/ V% etanolt tartalmazó etanolvíz elegy? B) Hány cm 3 abszolút alkoholból készült a 15,0 cm 3 , 96 VV% etanolt tartal mazó tisztaszesz? 76A) Hány V/V% etil-alkoholt tartalmaz az az elegy melynek 750 cm -ét 200 cm etanol hígításával késztettük? B) Hány V/V% etilalkoholt tartalmaz az az elegy, amelyet úgy készítettünk, hogy 980,0 cm 3 abszolút alkoholt desztillált vízzel 2,00 dm 3-re hígítottunk? 77A) Hogyan készhetünk abszolút alkoholból 500 cm 70 V/V%-os etanoltar talmú etanolvíz elegyet? B) Hogyan készíthetünk abszolút alkoholból 2,000 dm olyan etanolvíz elegyet, amely 85 V/V% etanolt tartalmaz? 3.78A) Összekeverünk 90,0 cm 3 abszolút alkoholt és 10,0 cm 3 desztillált vizet. Mekkora a keletkezett elegy térgata, ha sűrűsége 0,825 g/cm ? B) Összekeverünk 50,0 cm 3 abszolút alkoholt és 50,0 cm 3 desztillált vizet a ke letkező elegy sűrűsége 0,924 g/cm Mekkora a keletkező oldat térgata? 79. Számítsuk ki a 78 feladatban szereplő elegyek V/V%os etanoltartalmát! 80A) Hány cm 3 abszolút alkoholt és hány cm 3 desztillált vizet tartalmaz 100 cm 3 70 V/V% etanolt tartalmazó elegy, ha sűrűsége 0,880 g/cm 3 ? B) Hány cm 3 abszolút alkoholt és hány cm 3 desztillált vizet tartalmaz 100 cm 3 96 VV% etanolt tartalmazó elegy, ha sűrűsége 0,804 g/cm 3 ? 2.75A)
3
3
3
3
3
3
•
E ladatsor megoldása után világosan kell látnunk, hogy az oldatok képződése kor a komponensek között llépő különféle kölcsönhatások miatt a térfogatok legtöbbször nem adódnak össze úgy, int a tömegek Így olyan rcsa eredményhez jutunk, hogy a komponensek térgatszázalékának összege nem 100 Ennek oka az, hogy mivel lehetetlen megállapítani az egyes összetevők oldatban elglalt térgatát a százalékos összetételt a felhasznált alkohol és a képződött elegy térfgatából számítjukBár a kémiai gyakorlat használja a térgatszázalékot az oldatok összetéte lének jellemzésére, a nti meggondolások alapján csak a gázelegyek vagy olyan lyadékelegyek (pl lyékony szénhidrogének) esetén lenne létjogosultsága, ahol a molekulák közötti kölcsönhatások elhanyagohatók, vagy nem különböznek a tiszta halmazokban működő másodlagos kötések erősségétől Ebben az esetben ugyanis az elegyedés nem jár sem kontrakcióval, sem dilatációval, így a térgatok összeadhatók 11 Z OLDTOK ÖSSZETÉTELE: Z NYGMENNYISÉG-KONCENTRÁCIÓ ÉS TÖMEGKONCENTRÁCIÓ
Megadhatjuk az oldatok összetételét oly módon is, hogy az oldat meghatározott tégatábn oldott anyag anyagmennyiségét vagy tömegét tüntetjük l: Az anyagmennyiség-koncentráció (vagy egyszerűen koncentrácó, régies nevén molaritás vagy „mólos" koncentráció):
28
TCsabI© 2017
A tömegkoncentráció:
ahol n a -komponens anyagmennyisége, m a komponens tömege, V 0 - az oldat térfgata. B
B
Ezt a két koncentrációtípust a kémiai gyakorlat tette szükségessé, hiszen sok esetben a reakciókat vizes oldatban hajtjuk végre, melyben lényegtelen az oldószer mennyisége, csupán az adott térfgatban oldott anyag mennyisége a döntő. (Megjegyzés : Míg az előző, tömeg- anyagmennyiség- és térfgatszázalékos összetételnek nincs métékegysége addig e két utóbbi összetéte „vaódi" koncentráció tehát mértékegysége is van.)
81A) B) .82A) B) C)
Számtsuk ki a 0,3 mol/dm koncentrációjú sósavoldat tömegkoncentrá cióját! Számtsuk ki az 5 g/dm koncentrációjú salétromsavoldat koncentrációját (molaritását) ! Hány mol/dm koncenrációjú az az oldat, amelynek 500,0 cm -e 2,00 g nátrium-hidroxidot tartalmaz? Hány mol/dm -es az az oldat, amelynek 500,0 cm e 2,00 g hidrogén kloridot tartalmaz? Mekkora anak az oldatnak a tömeg-, illetve anyagmennyiség-koncentrá ciója, amelynek 200,0 cm ét 11,7 g nátriumkloridból készítettek? Hány mol és hány g nátriu-hidroxidot tartalmaz 200,0 cm 0,5 mol/dm koncentrációjú nátrium-hidroxid-oldat? Hány mol és hány g hidrogénkloridot tartalmaz 200,0 cm 0,5 mol/dm koncentrációjú sósavoldat? Hány mol és hány dm standardállapotú ammóniagázt tartalmaz 200,0 cm 3 1,0 mol/dm 3 -es ammóniaoldat? Hogyan kell készíteni 500,0 cm 0,1 mol/dm -es nátrium-hidroxid-olda tot? Hogyan késztsünk 250,0 cm 0,2 mol/dm -es kálium-nitát-oldatot? Hány dm 3 standardállapotú hidrogénklorid-gáz szükséges 1110 cm 3 3,5 mol/dm koncentrációjú sósav előállításához? Hány cm 0, mol/dm -es konyhasóoldat készthető 5,0 g nátrium kloridból? Hány cm 0,2 mol/dm -es ezüst-nitrátoldat készíthető 10,0 g ezüst-nitrát ból? Hány g nátriumhidroxidot és hány cm desztillált vizet tartalmaz 400,0 cm3 1,04 g/cm 3 sűrűségű, 1,00 mol/dm3 koncentrációjú nátrium hidroxid-oldat? Hány dm standardállapotú hidrogén-kloridgázból és hány cm desztil lált vízből készült az 1,035 g/cm sűrűségű, 2,00 mol/dm es sósav 3
3
3
3
3
3
3
83A) B) C) 84A) B) C)
3
3
,
3
3
3
3
3
3
3
,
3
85A) B) 86A)
3
3
3
3
3
B)
3
3
3
3
2,000 dm 3 -e? TCsabI© 2017
29
Ellenőrző feladatsor I.
(Alapgalmak I.) 1.
Egy ismeretlen vegyület 40,0 tömeg% szenet, 6,67 tömeg% hidrogént és 53,3 tö meg% oxigént tartalmaz a) Mi a vegyüet sztöchiometriai képlete? b) Mi a vegyület molekulaképlete, ha azt is tudjuk, hogy gőzének oxigéngázra 6 pont vonatkoztatott sűrűsége 1,875?
2
Egy ismeretlen, a természetben is létező émion 0,125 mólja 9 · 0 2 3 db protont tartalmaz. a) Melyk és mekkora tömegű émionról van szó? b) Hány darab elektront tartalmaz a adatban szereplő mennyiségű émion? 9 pont
3
Ismeretlen ém ,00 g-ját klórgázzal reagáltatjuk A keletkező terméket vízben olduk, és így 34,4 cm 3 1,056 g/cm 3 sűrűségű, 7,0 tömeg%-os oldatot kaptunk a) Hány g ém-kloridot kaptunk a reakció során? b) Mekkora térfgatú, standardállapotú klórgáz asználódott el? 10 pont e) Meyik mrő leet szó a példában?
20 g nátriumhidroxidot eloldunk 100 cm 3 desztillált vízben ( (víz) = 1,00 g/cm ) . a) Számítsuk ki, hány tömeg%-os a keletkező oldat? b) Határozzuk meg az oldat n/n%-os összetételét! e) Számítsuk ki az oldat mold 3 koncentrációját, a tudjuk, hogy az oldat 10 pont sűrűsége 1,182 g/cm 3 ! 5.
Egy ionvegyüet, mey 1,11 mm% nitrogént, 3,18 m/m% hidrogént, 44,44 m/m% oxigént és 41,7 mm% krómot tartalmaz, melegítve még oxigénmentes térben is hő- és ényjelenség kíséretében olyan krómvegyületté alakul, amely krómon kívül csak oxigént tartalmaz, és tömege a kiindulási vegyület 60,3 %a. A fyamat közben kétkomponensű, színtelen gázelegy távozik el a) Határozzuk meg a kiindulási vegyüet képletét! b) Határozzuk meg a krómtaralmú termék képletét! 15 pont e) Írjuk a reakció valószínű egyenletét!
30 TCsabI© 2017
12. AZ OLDATOK ÖSSZETÉTELE: A KONCENTRÁCIÓK ÁTVÁLTÁSA
Szükség lehet egy ismert összetételű oldat más _koncentrációval történő jellemzé sére is Ha valamelyik ladatot nem tudjuk megoldani nézzük meg a megoldásoknál a példa kidolgozása előtt felsorolt rávezető kérdéseket! 81.A)
B)
88A)
B)
89A)
B)
90A)
Az 5,00 mol/dm 3 koncentrációjú kálium-hidroxid-oldat 1 ,2 1 6 g/cm3 sűrű ségű. Számtsuk ki az oldat: a) tömegkocentrációját! b) tömegszázalékos összetételét! e) mólszázalékos" összetételét! A 050 mol/dm3 koncentrációjú salétromsavoldat sűrűsége 1,19 g/cm 3 Számítsuk ki az oldat a) tömegkoncentrációját! b) tömegszázalékos összetételét! e) anyagmennyiségszázalékos összetételét! A 3,00 n/n%os kálium-bromidoldat sűrűsége 1 288 g/cm Számtsuk ki az oldat a) tömegszázalékos összetételét! b) tömegkoncentrációját ! e) mol/dm 3 ben kifejezett koncentrációját! A 020 n/n%os ezüstnitrá-oldat sűrűsége 1014 g/cm 3 • Számítsuk ki az oldat a) tömegszázalékos összetételét! b) tömegkoncentrációját! e) anyagmennyiségkoncentrációját! A 140 m/m%os réz (II)-szulfát-oldat sűrűsége 1 , 1 54 g/cm 3 Számtsuk ki az oldat a) n/n%-os összetételét! b) tömegkoncentrációját! e) mol/dm 3 es koncentrációját! Az 50,0 mm%-os ecetsavoldat sűrűsége 10575 g/cm 3 • Számítsuk ki az oldat a) mólszázalékos összetételét! b) tömegkoncentrációját! e) anyagmennyiségkoncentrációját! A 70,0 térgatszázalék etilalkoholt tartalmazó etanolvz elegy sűrűsége 0,880 g/cm 3 , az abszolt alkoholé 0789 g/cm 3 • Számtsuk ki az oldat a) tömegszázalékos összetételét! b) anyagmennyiségszázalékos összetételét! e) tömegkoncentrációját! d) mol/dm 3 ben kiezett koncentrációját! .
3
TCsabI© 2017
•
31
B)
A 60,0 VV%-os ecetsavoldat sűrűsége 1,0637 g/cm 3 a tiszta ecetsavé égecet) 1,0497 g/cm 3 . Számítsuk ki az oldat ) tömegszázalékos összetételét! b) ,,mólszázalékos" összetételét ! ) tömegkoncentrációját ! d) mol/dm 3 -es koncentrációját! ,
13. TELÍTETT OLDATOK: AZ OLDHATÖSÁG
Adott hőmérsékleten, adott oldószer a legtöbbször nem képes korlátlanul oldani más ayagokat az oldódás egyensúlyra vezet.Az olyan oldatokat, amelyek összetéte le megegyezik a szilárd anyaggal adott hőmérséklete egyensúlyba lévő oldat összetételével, telített ldtnak evezzük. Az yg ldhtóágát többféleképpe is megadhatjuk: . A telített oldat tömegzázlé összetételével, vagy 2. 100 g ldózer által telítésig (azaz egyensúlyig) felldhtó yg tömegével. Az oldhatóság mellett fel kel tütetni a hőmérsékletet is, amelye vonatkozik. .91
92A) B) 93A) B) .94A)
B)
.95A) B) 96A) B)
32
Háy g 20 °C-on telített konyhasóoldatban van 36,0 g nátriumklorid, ha a só oldhatósága ezen a hőmérséklete: 36,0 g NaCl/100,0 g víz ? Háy tömegszázalékos a 20 °C-o telített átrium-klorid-oldat? (Az old hatóságot lásd a 91. feladatnál.) Háy m/m%os a 20 °C- telített kálium-nitrát-oldat? (20 °Co 100,0 g víz 31,6 g kálium-nitrátot old.) Hány g higay (I )kloridot old 20 °C-on 100,0 g víz, ha ezen a hőmérsék leten a telített oldat 6,5 m/m%os? Mekkora a káliumpermaganát (KMO4) oldhatósága 20 °C-o 100,0 g vízben, ha ezen a hőmérséklete a telített oldat 5,0 m/m%os Hány g kálium-nitrátra és háy cm 3 vízre va szükség, ha 400,0 g 20 °C-on telített oldatot akaruk készíten? (20 °C-o 100,0 g víz 31,6 g kálium nitrátot old.) Háy g ezüstnitrátra és háy cm 3 vzre van szükség, ha 45,0 g 80 °C-on telített oldatot akarunk készíteni? (80 °C-on 100,0 g víz 669 g ezüst-itrá tot old.) Háy mol/dm 3 es a 20 °C-on telített ezüst-nitrátoldat ? 100 g víz 20 °Con 222 g ezüst-nitrátot old, és a telített oldat sűrűsége 1,92 g/cm 3 • 100 g víz 20 °C-on 144 g kálium-odidot old. A teltett oldat sűrűsége 1,73 g/cm 3 . Számtsuk ki a teltett oldat mol/dm 3 es koncentrációját ! Telítette 40 °C-on a 25,0 m/m%-os káliumklorid-oldat? 40 °C-on 100 g víz 42,6 g káiumnitrátot old. Telítette 20 °C-o az 5,875 mol/dm 3-es, 1,175 g/cm 3 sűrűségű ammóni um-itrát-oldat, ha 20 °C-on 100 g víz 192 g ammóium-nitrátot old?
TCsabI© 2017
14. AZ OLDATOK KEVERÉSE
Keverjünk össze két ( 1 és m 2 tömeg) oldatot, melyek w és w 2 tömegzázalék összetételűek. Az új ldat tömege + m (azaz összeadódnak), özetétele : w 3 (/%ban) Az egyes oldatokban lévő oldott anyagok tömege (x, y, ): az 1. ldatban 2
X
1 a
W1
100
,
' gy
x
=
W
.
m
100
(gramm),
2. ldatban y m2
W2 - , e bbl o
100
y
=
z
W . m 2
l 00
(gramm),
az új azaz a 3. ldatban \
ásfelől tuuk azt, hogy behelyettesítve 1 · w1 100
-
+
m2
x + y
z.
( 100
Ebbe az összeggésbe az ismert adatkat
w2 m ) 1 = ·
100
w 3 · ( 1 + m 2) (gramm) 100
·
w3 '
illetve egyszerűsítve a
egyenlethez jutunk Ez az ún ,,keverési" egyenlet meglelő átalakításokkal nemcsak oldatok keverésénél, hanem töményítésnél és hígításnál, sőt átkristályosításnál és a kristályvíz tartalmú sókkal kapcsolatos számításoknál is jól használható! Összekevertünk 250,0 g 10 m/m%-os és 630,0 g 18 m/m%os cukoroldatot Határozzuk meg ennek tömeg%-os összetételét ! B) Összeöntünk 0,250 kg 20,0 m/m%os 450,0 g 30,0 m/m%os és 500,0 g 80,0 m/m%-os oldatot. Mi lesz a keletkező oldat tömegszázalékos összeté tele? 98A ) Milyen lesz annak az oldatnak a tömeg%os összetétele, melyet úgy készí tettek, hogy 22,5 kg 48,0 m/m%-os oldatot 12,5 kg vízzel hígítottak? B) Milyen annak az oldatnak az összetétele, melyet úgy állítottak elő, hogy 50,0 kg 92,0 m/m%-os oldatot 10,0 kg vízzel hígítottak?
1.97A )
33 TCsabI© 2017
99.A)
B)
100AJ
B)
101.AJ B)
102.A) B) C)
103A) B) C)
104.A) B)
105A)
B)
106A)
B)
C)
Mekkora annak az oldatnak a tömegszázalékos cukortartalma, amelyet úgy állítottak elő, hogy 65,0 kg 42,0 m/m%os cukoroldatban még 55,0 kg cukrot oldottak l? 40,0 kg 5,0 m/m%os konyhasóoldatban még floldunk 1,0 kg nátrium kloridot. Milyen a keetkező oldat tömeg%-os összetétele? 100,0 kg 35,0 m/m%-os cukoroldatból állás közben víz párolgott el, s közben tömege 6,0 kg-mal csökkent Milyen a maradék oldat tömegszáza lékos cukortartalma? 450,0 g 5,0 m/m%-os konyhasóoldatból elpárologtatunk 100,0 g vizet Mi lyen a maradék oldat tömegszázalékos összetétele? Hány g víz szükséges ahhoz, hogy 300,0 g 40,0 m/m%os nátronlúgot 22,0 /%-osra hígítsunk? ány g vízzel lehet 200,0 g 50,0 m/m%os kénsavoldatot 10,0 m/m%osra hígítani? ány g 15,0 m/m%-os oldatot kell kevernünk 150,0 g 30,0 m/m%os oldat hoz, ha 22,0 m/m%-os oldatot akarunk előállítani? ány g 50,0 m/m%os oldatot kell 300,0 g 40,0 m/m%-os oldathoz kever nünk, ha 42,0 m/m%os oldatot akarunk előállítani? Hány g cukrot kell még 300,0 g 40,0 m/m%os oldatban floldani, ha 42,0 m/m%-os oldatot kívánunk készíteni? 500 g 23,0 m/m%os oldatot hány g 15,0 m/m %os és hány g 30,0 m/m%-os oldat összekeverésével állíthatunk elő? 150,0 cm 3 desztillált vizünk van. 40,0 m/m%-os oldat hígításával hány g 25,0 m/m%os oldatot állíthatunk elő ezel a desztillált vízzel? 200,0 g cukorral hány 40,0 m/m%-os oldat készíthető 15,0 m/m%os oldatból való töményítéssel? Hány g viet kell elpárologtatni ahhoz, hogy 200,0 kg 10,0 m/m%os cukorlé 60,0 m/m%osra töményedjen? Hány g vizet kell elpárologtatni ahhoz, hogy 150,0 g 5,00 m/m%os nátri umklorid-oldat 10,0 m/m%osra töményedjen? A szertárban 10 m/m%os konyhasóoldatot találtunk. ogyan készíthe tünk ebből a legegyszerűbben 200 g 20 m/m%-os oldatot, a) ha szilárd konyhasót nem találunk a szertárban? b) ha van szilárd konyhasó is? A szertárban egy bizonyos sót szilárd halmazállapotban nem találunk, viszont találunk 500500 g-ot 5,0 m/m%os és 40,0 m/m%os oldatából ogyan készíthetünk el a lehető legnagyobb tömegű 12,0 m/m%os oldatot? Hány g vizet kell elpárologtatni 00 g 5,0 m/m%-os konyhas9oldatból, hogy 20 C-on még ne induljon meg a kristálykiváltás? (20 °C-on 100 g víz 36,0 g nátrium-kloridot old Hány g vizet kell elpárologtatni 200,0 g 25,0 m/m%os kalciumklorid oldatból, hogy 60 °Con éppen meginduljon a kristálykiválás? 60 C-on 100,0 g víz 136,8 g kalciumkloridot old. Megindul-e 20 °Con a kristálykiválás, ha 250,0 g 16,0 m/m%os ólom(II nitrát-oldatból 100,0 g vizet elpárologtatunk? (20 C-on 100,0 g víz 56,5 g ólom (IInitrátot old.)
34 TCsabI© 2017
100,0 g 30,0 m/m%-os kálium-bromid-oldatba még 10,0 g klium-bromi dot szórunk Feloldódik-e az összes kálium-bromid 20 °C-on? (20 °C-on az oldhatóság: 65,2 KBr/100,0 g víz) B) A telített ammóniumszulátoldat 20 °C-on 43,0 m/m%-os 350,0 g 10 tö megszázalékos oldathoz 200,0 g ammóniu-szulátot adva eloldódik-e az összes só? 6.108A) 0,500 dm 3 , 1,40 g/cm 3 sűrűségű, 65,0 m/m%-os salétromsavoldatot hígí tunk 12,0 m/m%-osra. Hány cm 3 vízre van ehhez szükségünk? B) Összekeverünk 100,0 cm 3 90,0 m/m%os 1,820 g/cm 3 sűrűségű és 100,0 cm 3 48,0 m/m%os, 1,380 g/cm 3 sűrűségű kénsavoldatotA keletke ző oldat sűrűségét 1,637 g/cm 3-nek mértük Mekkora térgatú és milyen tömeg%os kénsavtartalmú oldat keletkezik? C) Hány cm 3 98,0 tömeg%os, 1,83 g/cm 3 sűrűségű kénsavoldat és hány cm 3 víz szükséges ahhoz, hogy 2,0 dm 3 20,0 m/m%-os, 1,14 g/cm 3 sűrűségű 107.AJ
D)
7109A) B) 110A)
B)
oldatot kapjunk? Hány cm 3 11,0 m/m%-os 1,12 g/cm 3 sűrűségű és hány cm 3 50,0 m/m%-os
1,527 g/cm3 sűrűségű nátrium-hidroxidoldatot kell összekeverni 100,0 cm 3 36,0 m/m%-os, 1,390 g/cm 3 sűrűségű oldat előállításához? Összekeverünk 100 g 10 n/n%-os és 100 g 20 n/n%os nátrium-hidroxid oldatot Hány m/m%os illetve n/n%-os a keletkező oldat? Összekeverünk 100 g 10 n/n%os és 200 g 20 n/n%-os kénsavoldatot.Hány m/m%-os és hány n/n%os a keletkező oldat? Hány g 5,0 n/n%-os és hány g 10,0 n/n%-os nátrium-hidroxid-oldatot kell összekeverni 100,0 cm 3 15,0 m/m%-os 1,164 g/cm 3 sűrűségű oldat előállíásához? Hány g 3,0 n/n%-os és hány g 10,0 n/n%os konyhasóoldatot kell összeke verni 150,0 g 6,0 n/n%-os oldat előállításához? 15. HÍG OLDATOK KÉSZÍTÉSE TÖMÉNY OLDATOKBÓL
Vannak olyan esetek, amikor flesleges az előbbi képletbe helyettesíteni az adatokat.Vagy kevés az ehhez szükséges adat, vagy bonyolultabb lenne a koncentrá ciókat tömegszázalékra átszámítani, mint a számolás más módon elvégezni. Ebben az esetben is igaz, hogy hígításkor az oldószer mennyisége növekszik ugyan, de ldtt nyg mennyiége váltztln
10,0 cm3 , 98,0 m/m%os 1,83 g/cm 3 sűrűségű tömény kénsavoldatot víz zel 1,000 dm 3 re hígítunk Számítsuk ki a keletkező oldat mol/dm 3 -es koncentrációját (Ha nem tudjuk megoldani, a megoldásnál a kidolgozás előtt rávezető kérdéseket is találunk!) B) 25,0 cm, 96,0 tömeg%-os, 1,059 g/cm 3 sűrsé etsavoldatból 500,0 3 híg oldatot késtünkMekkora a keletkező oldat anyaennyiség-koncentrációja? 112A) Hány cm 3 98,0 m/m%os, 1,83 g/cm3 sűrűségű tömény kénsavoldatot kell elhígítani 5,00 dm 3 -re, ha 1 mol/dm 3 -es oldatot akarunk előállítani? B) Mekkora térgatú 68, m/m%-os, 1,405 g/cm 3 sűrűségű salétromsavol dat szükséges 250,0 cm 3 2,0 mol/dm 3 koncentrációjú oldat előállításához?
111A)
TCsabI© 2017
35
100,0 cm 3 68,1 m/m%-os, 1,405 g/cm 3 sűrűségű salétromsavoldat áll ren delkezésünkre Legljebb mekkora térfgatú, 0,50 mol/dm 3 koncentrá ciójú oldatot állíthatunk elő ebből? B) 150,0 cm3 37,0 m/m%os, 1,185 g/cm 3 sűrűségű tömény sósavoldatból legljebb mekkora térfgatú 2,00 mol/dm3 koncentrációú oldatot állít hatunk elő? 2114A) Hány mol/dm 3-es az a salétromsavoldat, amelyet négyszeres térfgatra hígítva 3,60 tömeg%-os, 1,02 g/cm 3 sűrűségű oldat keletkezik? B) Hány mol/dm 3 -es az a kénsavoldat, amelyet négyszeres térfgatra hígítva 10,51 m/m%-os 1,07 g/cm 3 sűrűség oldat keletkezik? 115A) Azonos térfgatú desztiált vizet és tömény nátrium-hidroxid-oldatot összeöntve a matematikailag vártnál 5%ka kisebb térfgatú oldat kelet kezett, melynek sűrűsége 1,33 g/cm 3 , nátrium-hidroxid-tartalma pedig 30,0 m/m% volt Hány tömeg%-os volt az eredeti, tömény lúgoldat? B) Azonos térgatú desztillált vizet és ismeretlen koncentrációjú kénsavol datot összeöntve a térfgatok matematikai összegénél 2,06%-kal kisebb térgatú oldatot kapunk Ennek sűrűségét megmérve, az 1,335 g/cm 3-nek adódott, mely táblázat alapján a 43,2 m/m%-os kénsavodatnak el meg Hány tömegszázalékos volt a kiindulási kénsavoldat? 116A) Hány cm 3 400 m/m%os, 1,18 g/cm 3 sűrűségű sósavoldatot kell adni 1,000 dm 3 desztillált vízhez, hogy 10,0 mo/dm 3-es, 1,16 g/cm 3 sűrűségű oldatot kapjunk? B) Hány cm 3 2186 mol/dm 3-es, 1,126 g/cm 3 sűrűségű kénsavoldatot kell 1000 cm 3 vízhez kevernüµk, hogy pontosan 4,80 m/m%os kénsavoldat képzőön? A 4,80 m/m%-os oldat sűrűsége 1,030 g/cm 3 113A)
,
•
16. AZ OLDHATÓSÁG HÖMÉRSÉKLETFÜGGÉSE (A számításokná a hőmérsékletváltozások közben a víz párolgásából eredő veszteségektől tekintsünk el!) 50,0 cm3 desztillált vízbe kálium-bikromátot szórunk 50 °C-on megvár juk az oldódási egyensúly beálását, majd leszűrjük az oldatot zután az oldatot 0 °C-ra hűtük. Hány g kálium-bikromát kristályosodik ki? (100,0 g víz °C-on 5,00 g, 50 °Con 34,0 g K 2 Cr 2 Oot od.) B) Hány g kálium-nitrát oldható l 80 °C-on 120 cm 3 vízben? Hány %át kapjuk vissza a loldott sónak, ha a 80 °Con telített oldatot 20 °Cra hűtük? (100 g víz 20 °C-on 31,6 g, 80 °C-on 169,0 KNO 3 -ot old) 2118A) Hány g káliumbikromát kristályosodik ki, ha 100 g 100 °C-on telített oldatot °C-ra hűtünk? A telített oldat °Con 4,76 m/m%-os, 100 °C-on 44,4 m/m%-os. B) Hány g kálium-bromid oldható l még abban a 100 g 20 °C-on telített oldatban, melyet 100 °Cra meegítünk? A telített káium-bromid-oldat 20 °Con 39,5 tömeg%os, 100 °Con 51,0 m/m%os .117A)
36
TCsabI© 2017
Mekkora tömegű kálium-nitrát kristályosodik ki, ha 100,0 g 80 °C-on telített oldatot 20 °C-ra hűtünk? 20 °C-on 100,0 g víz 31,6 g, 80 °C-on 169,0 g kálium-nitrátot old. B) Hány g ólom(I-nitrát válik ki, ha 200,0 g 80 °C-on telített oldatot 20 °C ra hűtünk? 80 °C-on 100,0 g víz 115,0 g, 20 °C-on 56,6 g sót old. 120A) Ha 50,0 g 20 °C-on telített kálium-nitrát-oldatot 100 °C-ra melegítünk, még hány g sót oldhatunk benne? (20 °Con 100,0 g víz 31,6 g, 100 °C-on 246 g sót old B) Ha 100,0 g 20 °C-on telített kálium-bikromátoldatot 80 °C-ra melegí tünk, még hány g sót oldhatunk benne? (20 °C-on 100,0 g víz 12,0 g, 80 °C-on 100,0 g víz 61,0 g K 2 Cr 2 Oot old. 121.AJ 150,0 cm desztillált vízben floldunk 16,5 g ammónium-kloridot. Az ol datot ezután lmelegítjük 60 °C-ra. Az eredetileg eloldódott ammónium kloridnak még hányszorosát oldhatjuk fl ebben az oldatban, ha tudjuk, hgy a 60 °Con telített oldat 35,48 tömeg%-os? B) 10,0 g 10 m/m%-os ezüst-nitrátoldatban még hány g ezüstnitrát oldhat el 80 °Con, ha 100,0 g víz ezen a hőmérsékleten 669 g sót old? 122AJ Mennyi a nátriumhidrogénkarbonát oldhatósága 20 °C-on, ha 100,0 g 60 °C-on telített oldatot 20 °C-ra hűtve 5,75 g nátriumhidrogénkarbonát válik ki? 60 °C-on a telített oldat 14,01 m/m%-os. B) 100 °Con 100,0 g víz 34,2 g báriumnitrátot old. Ha 200,0 g 100 °Con telített oldatát 20 °C-ra hűtük, 37,26 g báriumnitrát kristályosodik ki Hány g bárium-nitrátot old 20 °C-on 100,0 g víz? 123A) 200 g 50 °C-on telíett nátrum-nitrát-oldatot 0 °C-ra hűtünk Hány g só kristályosodik ki? Még legalább hány cm desztillált vizet kell °C-on ehhez a rendszerhez adni, hogy ezen a hőmérsékleten az összes szilárd anyag loldódon? (100,0 g víz 0 °C-on 73,0 g, 50 °C-on 114,0 g NaNO ot old. B) 50,0 cm 3 20 °C-os (1,0 g/cm 3 sűrűségű) desztillált vízbe 4,00 g kálium permanganátot szórunk. Feloldódike az összes só? Ha nem, mennyi marad eloldatlanul? Ezután az edény tartalmát 50 °Cra melegítük.Még hány g hipermangánt szórhatunk az edénybe, ami eloldódik? (A KMnO telített oldata 20 °C-on 6,0 m/m%-os, 50 °C-on 14,5 m/m% os.) .124A) Ólom(II )-nitrátot átkristályosítással tisztítunk Legalább hány g ólom(II nitrátból kell oldatot készíteni, ha 100 °Cról 20 °Cra hűtve az oldatot 100,0 g tiszta, átkristályosított ólom(II)nitrátot akarunk nyerni? (100 °C-on 100,0 g víz 138,8 g ólom(I)-nitrátot old, 20 °C-on a telített oldat 36,1 m/m%-os) B A teltet ammóniumnitrát-oldal 2 C-on 6575 mos 8 Con 8529 m-os. Leaább hány g ammóniumnitrátból kell kiindulni ha azt karuk hogy 8 "Cról 2 "Cra hűtve az oldatot 5 g átkristályos tott sót kaunk? 119A)
3
3
3-
4
17. A KÉMIAI EGYENLET HASZNÁLATA A SZTÖCHIOMETRIAI SZÁMÍTÁSOKBAN I.
Tekintsük az alábbi általános egyenletet aA bB cC + dD ahol A B C és D a képeteket, a b c és d a sztöchiometriai számokat jelölik. Minthogy a sztöchiometriai számok (amelyek kis egész számok) rány megegyezik a eakcióban részt vevő illetve keletkező elemek vegyületek (A B C D) nygmenynyiségének rányával: ab:c:d A B: 0 célszerű a fladatokban szereplő összes mennyiséget (tömeget térgatot) anyag mennyiségre váltani. Ezek értékéből a kérdéses anyag anyagmennyiségét az egyenlet ben szereplő sztöchiometriai számok aránya alapján könnyen kiszámíthatjuk Az átváltogatás kissé hosszadalmasnak tűnik a legegyszerűbb eladatoknál de összetettebb, vagy több adat kiszámítását kérő példánál megtérül ez a „kényelmetlen ség" Fedtok
A következő példákhoz tekintsük az alábbi egyenleteket ! Mg H 2SO4 = MgSO 4 H 2 2 Al + 3 H 2SO 4 Al i (SO4h 3 H 2 125A) B) .126A) B) C) 12A)
B) C) 128A) B)
Mekkora anyagmennyiségű hidrogén lődik 0,3 mol alumíniummal? Mekkora anyagmennyiségű alumíniumszulát képződik 0,4 mol alumíni ummal? Hány mol kénsav szükséges 1,5 g alumínium tees floldásához? Hány mol alumínium szükséges 1,9 g alumínium-szult előállításához? Hány mol hidrogénmolekula képződik 1,35 g alumíniummal? ány dm 3 standardállapotú hidrogéngáz képződik 1,00 g alumíniummal lös mennyiségű kénsavoldatból? Hány g alumínium szükséges 14,7 dm 3 standardállapotú hdrogéngáz előállításához? Hány g magnéziumszulát képződik ha 5,00 g magnéziumot kénsavol datban oldunk? 1,80 g alumíniumot kénsavoldattal reagáltatunk. Számítsuk ki hány g alumíniumszult és hány dm 3 standardállapotú hidrogéngáz flődik? 490,0 cm 3 standardállapotú hidrogéngáz előállításához hány g alumíni umra és hány mol kénsavra van szükség? Hány g alumínium-szulát keletkezik eközben?
3.129A)
1,35 g alumínium tees loldásához elvileg hány cm 2,00 mol/dm 3 kon
B)
centrációjú kénsavoldat szükséges? 150,0 cm 3 1,00 mol/dm 3 es kénsavoldattal elvileg hány g alumínium rea gálhat?
38
TCsabI© 2017
\
.130A)
B)
Mikor fejlődik több hidrogéngáz: ha 4,00 g magnéziumot vagy ha 4,00 g alumíniumot kísérelünk meg feloldani 00,0 cm 3 ,00 mol/dm 3-es kénsav oldatban? 200,0 cm 3 2,00 mol/dm 3 es kénsavoldatba 8,00 g magnézumot, illetve 8,00 g alumíniumot dobunk. Melyik esetben lődik több hidrogéngáz?
18. A KÉMIAI EGYENLET HASZNÁLATA A SZTÖCHIOMETRIAI SZÁMÍTÁSOKBAN II. A következő ladatokhoz tekintsük az alábbi egyenletet! Na 2 CO 3 + 2 HCl
=
2 NaCl CO 2 H 2 O
0,2 mol nátriumkarbonát milyen anyagmennyiségű széndioxid előállítá sához elegendő? B) 0,2 mol széndioxid előállításához hány mól oldott hidrogénkloridra van szükség? 132A) 4,24 g nátrium-karbonát hány dm 3 standardállapotú szén-dioxid leszté séhez elegendő? B) 5,00 dm 3 standardállapotú szén-dioxid lesztéséhez hány mól oldott hidrogén-kloridra van szükség? 133.AJ 3,53 g nátriumkarbonát tejes loldásához hány cm 3 2,00 mo/dm 3 kon centrációjú sósavodatra lenne szükség? B) 250,0 cm 3 200 mo/dm 3 kocentrációjú sósavval elvileg hány g nátrium karbonátot reagáltathatunk maradéktalanul, és mekkora térgatú stan dardálapotú gáz lődik ekkor? .134A) 200,0 cm 3 2,00 mo/dm 3 es sósavoldatban 4,24 g nátrium-karbonátot ol dunk fel. Ha az oldat térgatváltozását elhanyagoljuk, hány mol/dm 3 es esz a reakció lezajása után az oldat a benne oldott különböző vegyületek re nézve? B) 500,0 cm 3 4,00 mo/dm 3 es sósavoldatban 5,30 g nátriumkarbonátot o dunk Ha a reakció után az oldat térfgatát változatlannak tekintjük, hány mo/dm 3 es lesz az oldat a benne oldott állapotban lévő különböző vegyülekre nézve? (Feltételezzük az összes szén-dioxid eltávozását!) 536.A) 200,0 cm 3 20 m/m%-os, , 0 g/cm 3 sűrűségű sósavodattal 55,00 g nátriumkarbonátot reagátatunk. Mekkora térgatú, standardállapotú szén-dioxid lődik, és mekkora lesz a vsszamaradó oldat tömeg%-os sav- és sótartalma? B) 200,0 cm 3 20 m/m%-os, 1 , 0 g/cm 3 sűrűségű sósavoldattal éppen annyi nátrium-karbonátot reagáltatunk, hogy a hidrogén-korid le megmarad on Számítsuk ki, mekkora tömegű nátrium-karbonát szükséges ehhez, mekkora térgatú, standardállapotú széndioxid képződik a reakció so rán, és milyen esz a maradék oldat tömegszázalékos sav- és sótartalma? A kémiai számítások eengedhetetlen feltétee a helyes reakcióegyenlet pontos lírása. Aki ebben bizonytalan, megtanulhata az itt következő elméleti kiegészítés 13A)
,
TCsabI© 2017
39
�
ből. Aki gyakorott a kémiai egyenletek írásában a 56. oldalon lytathatja azokkal a ladatokkal ameyeket a nti fladattípusok megértése ( és a példában szerepő reakció egyenletének helyes lírása) után mindenki könnyen megoldhat A kémiai egyenletek I.
A)
A kémiai számításokhoz használt ún.sztöchiometriai egyenletekben a reagáló és a keletkezett anyagok anyagmennyiség-arányát tüntetjük el. Az egyenletek elírásánál gyelembe kell venni l . a reakcióban szereplő anyagok képletét Nem egyszerűsíthetjük le az egyenetrendezést például azzal hogy a matemati kailag (anyagmegmaradás szerint) helyes N 2 + H2 2 NH vagy N 2 H2 N2 H 2 egyenletet írjuk el mivel az ammóna képlete NH 3. Ugyancsak elvileg hibás a NaCl + AgNO 3 = NaAg ClNO 3 egyenlet, hiszen ionvegyületek nem állhatnak csupa pozitív (Na + és Ag + ) iletve csupa negatív (C és NO ) ionbó 2. a kémiára is érvényes megmaradási törvényeket A tömegmegmaradás és az elemek átalakíhatatlanságának törvénye együttesen azt jelenti, hogy az egyenlet két oldalán az egyes elemek elemi vagy kötött állapotban lévő atomjainak záma és így a két oldal tömege is megegyezik. (Nem jelenti ez a két oldalon lévő molekulák számának egyenlőségét ! Pl. a 2 SO 2 02 2 SO 3 helyesen rendezett egyenlet mivel mindkét odaon 2 S és 6 0 van Ugyanakkor 3 mol anyagból 2 mo anyag keletkezik tehát a moeku lák száma csökken a reakció során.) 3a kémiai reakciók törvényszerűségeit : A csupa helyes képletet tatamazó és jól rendezett egyenlet is ehet elvieg hibás: Cu 2 HCl = CuC1 2 + H2 CH 2 Cl2 CC1 + 2 H 2. A kémia trvényszerűségeinek (pl. elektródpotenciálok reakciómechanizmus ) smeretében megállapítható hogy az első reakció általában nem megy végbe , a második reakciónál pedig nem keletkezik hidrogéngáz: CH 4 Cl2 = CC1 + 4 HCl Fontos tudni hogy csak a vaóban lejátszódó kémiai yamatok egyenleteit írhatjuk l! Tekintsük át hogyan rendezünk egyszerűbb kémiai egyenleteket ! 1 Írjuk l a reagáló anyagok és a termékek helyes képetét! a) N 2 + H 2 NH 3 b) C3 H g Ü 2 2 H 2 O ) FeS 2 02 Fe 2 O 3 SO 2 =
4
4
4
B)
40
4
TCsabI© 2017
2. Egyeztessük valamelyik elem elemi állapotban illetve kötésben lévő atomjai nak szmát a két oldalon majd flyassuk a többi elemmel mindaddig amíg mindkt oldalon az azonos atomok száma megegyezik. a) Ebben az esetben gyakorlatilag mindegy mivel kezdjük az egyeztetést: pl a nitrogén egyeztetése N 2 + H 2 - N H 3
l
l
2N
l N
A két oldal megegyezése érdekében a jobb oldalon is két nitrogént kell vennünk: mivel a N kötésben van az egész molekulát kell megdupláznunk
[ !]
N2 H 2 2 N H 3
1
1
l
l
ezek után a hidrogén egyeztetése következik 2H
6H
A két oldal egyezése érdekében a bal oldalon is 6 H-t azaz 3 Ht kell vennünk N 2 + 3 H 2 = 2 NH 3
b)
A második egyenletnél kell ismerni, hogy nem célszerű az oxigén egyezte tésével kezdeni az egyenletrendezést mivel a jobb oldalon két vegyüet is tartalmaz oxigént s e két vegyüle aránya nem tetszőleges hanem a azaz 3 4. Ehelyett a kreativitást is igénylő lismerés helyett jól alkalmazható az a módsze hogy az egyenletrendezést mindg a legbonyo lultabb, azaz a legtöbb és legöble atomból álló anyaggal kezdjük azaz abból veszünk 1et a szén és a hidrogén egyeztetése C H 0 C0 H 0
ól f, 3
3
2
8
l
_
l
3C 8H
8-
2
2
l
l
lC
2H
Az egyenlőség érdekében 3 C0 ot és = 4 H 0et kell vennünk: 2
C H +0 3
8
2
-
az ox+ egyeztetése 20
2
3 C0 4 H 0
l / 2
2
6 4 �
10
1 Dr. Tóth Zotánnak (KLE, Debreen) az 994 augusztusáan Mezőtúron megrendezett Kémiatanári Konfencián tato eőadása alapján TCsabI© 2017
41
Az gynlőség érdekében a bal oldalon 5 2-t ke vennünk:
C H 5
8
2
3
C 4 H 2
2
) A harmadik egynltbn ismét el kll ismrni, hogy a vas és a kén egyezt tésévl ke kzdnünk
Fe S 2
! ! + 0 2 !Fe 1!S 1 Fe2 S
S 2
F 2 3
+
A kén szempontjából lgndő lnne 2 S 2 ot vnnünk
! ! + 0 2 !Fe + 2!S 1 Fe2 S F 2 3
Fe S 2
2 S 2
d a vas rendzés (bal odalon 2 Fe S 2 )
! ! + 0 - ! + 2S 2 Fe 2 Fe4 S 2 Fe S 2
Fe 2 3
2 S 2
ismét fborítja a kénatomok gynlőségét, mivel a piritbn (FeS 2 ) a vas és a kén meghatározott arányban szrepelnk és gyütt vátozik számuk, zért végül is 4 Sot kll írni az gyenletben 2 FeS 2
+
F2 3
2
+
4 S 2
2 t Js 1 - 2 ie 1 is 1 az oxigén rndezése úabb nhézségk lé állít bennünket ! !8 2 � 11 30
Ahhoz, hogy a bal oldalon is 11 legyen 5,5 t kellene vennünk 2 FeS 2 + 5,5 2 = Fe2 3 + 4 S 2 . Az egynt matematikailag heys sőt kémiai értmet is adhatunk az 55-s „gyütthatónak" 2 mol FeS 2 55 mol (azaz 3,3 · 1024 db) 2-molekulával ragál. Megállapodás szerint azonban a sztöchiometriai számok kis egész számok így az egyenlőség megbolygatása nélkül úgy alakíthatjuk az 5,5-öt egész számmá hogy az gynlet mindn taát kttővl megszorozzuk:
4 FeS 11 = 2 Fe 8 S . 2
2
2
3
2
C) A redoxireakciók bonyolultabb egyenleteit az oxidációs számok (ásd I osztályos gimnáziumi tankönyv) sgítségével rndezhtjük, hasznáva azt az összeg gést hogy gy reakcióban az oxidáció során ladott és a rdukció során lvtt elektronok száma megegyezik , vagyis az egyik anyag oxidációsszámnövkdés mggyezik a másik anyag oxidációs számának csökkenésével
42
TCsabI© 2017
aJ Íuk fl a reagáló anyagok és a termékek helyes képletét és írjuk a képletek
lé az egyes atomok oxidációs számát! bJ Válasszuk ki azokat az atomokat amelyeknek megváltozik az oxidációs száma azaz redoxireakcióban vesznek részt! (A nti egyenleteken bekarikáz hatuk a kérdéses oxidációs számokat, vagy eleve csak ezeket a „változó" oxidációs számokat jelöljük) cJ Állapítsuk meg a redoxireakcióban részt vevő vegyületek együtthatóit úgy hogy az oxidációsszám-változások megegyezzenek! dJ Ha eddig eljutottunk, akkor azoknak az atomoknak, melyek redoxireakció ban (is) részt vesznek azaz oxidációs számuk megváltozik meg kell egyezni ük. Ezeket a továbbiakban többszörözni TILOS! Csak az egyenlet teljes többszörözésekor szabad változtatni együtthatóikon. Most következik a re doxireakciókban részt nem vevő atomok (plH K ) egyeztetése a korábbi akban leírtak szerint Nézzünk néhány konkrét példát: + +6 -
!
+7 -
+
+ 6 -
+3
+6-
+ + 6
+ + 6
+ l -
aJ FeS4 + KMnO 4 + H 2 S 4 ( Fe (S4h + MnS 4 + K 2 S 4 + H 2 +
bJ
+7
+3
+
FeS4 + KMn4 + H 2 S 4 Fe (S 4 + MnS4 + H2 + K 2 S 4 az oxiciós szám változása: +3
2+
Fe Fe +
+
1 nő (oxidálódik)
+2
MnMn
5 csökken (redukálódik
J Igen egyszerű a helyzet mivel a Fe-ból ötsörös mennyiség éppen edezi a mangán elektronelvételét Bonyolíja azonban a helyzetet hogy a termék Fe (S, amelyből ekkor 25 Fe (S4t kellene venni így mindnt duplázva jutunk el a következőhöz:
10 FeS
4
+
2 KMn
4
+
H S ( = ) 5 Fe (S + + 2 MnS 4 + K 2 S4 + H 2 . 2
4
dJ A szutionok : a jobb oldalon 18 SO van (beszámítva azt a K 2 S 4-ot
is mely a 2 KMn káliumából jött létre.) A bal oldal 1 FeS -e mellett még „rendezetlen H 2 S 4ünk van.Ha utóbbiból nyolcat veszünk kész az egyenlőség:
4
10 FeS4 + 2 KMn4 + 8 H2 S 4 ( = 5 Fe2 (S4 + 2 MnS4 + + K 2 S 4 + H 2 . A hidrogénk a kénsav 16 Hjéből 8 H 2 lesz: 10 FeSO4 2 KMnO4 8 H2SO 4 = 5 Fez(SO4h 2 MnSO 4 K 2 SO 4 8 H2 O.
Az egyenlet kész! (A 8 H oxigénje a 2 KMn 8 e a többi oxigén a már rendezett szulátionokban van!) 2
TCsabI© 2017
4
43
0
+ 1+5-2
+2 +52
+2-2
+ -2
2 a) Cu + HNO 3 ( ) Cu(NO 3 ) 2 + N O + H 2 O 0
b ) Cu
+5
+2
+2
HNO 3 Cu(NO 3 ) i + NO + H 2 O
0
Cu
Cu 2
+5
+2
N
N
+ 2 nő (oxidálódik ) 3 csökken (redukálódik)
e) A legkisebb közös többszörös 6, így a Cu-tartalmú anyagok számát három
szorozni, a N-tartalmú HNO 3 és NO számát duplázni kell: 3 Cu+ 2 HNO 3 ( ) 3 Cu (NO 3 +2 NO+ H 2 O Itt a helyzetet az bonyolítja, hogy van olyan N is, amelynek oxidációs száma a reakcióban nem változik, sőt annak számát éppen az a réz határoz za meg, melyet a 2 HNO 3 (vagyis a redukálódó N ) oxidál ez 6 NO -ion (a réz-nitrátban ), amivel a nitrogének számát a bal oldalon is meg kell növelni: 3 Cu + (2 + 6) HNO 3 ( ) 3 Cu (NO 3 + 2 NO + H2 O d) a hidrogének: a salétromsav 8 H-éből 4 H 2 O lesz 3 Cu 8 HN0 3
3 Cu(N0 3h + 2 NO + 4 H20.
Kész az egyenletrendezés (Az oxigének száma is egyezik a két oldalon.) +2-
+ +5-2
+3
+5 2
+6 -2
+ 2- 2
+ -2
3. a) FeS 2 + HNO 3 ( = ) Fe(NO 3 h + 2 SO 4 + N O + H 2 O 2-
+5
+
b) FeS 2 + HNO 3 Fe
2+
=
s
+2
Fe(NO 3 h + H 2 SO4 + NO + H 2 O
---+ F e
3+
+ 1 nő (ox)
+6
-1
+5
6
----+
s
+ 7 nő (ox.)
+2
3 csökken (red) HNO 3 NO e) Ebben az egyenletben a nehézséget az okozza, hogy kétféle anyag is oxidá lódik, ráadásul ezek egy vegyületet alkotnak vagyis határozott szmarány ban, együtt szerepelnek: 1 mol FeS-ben1 mol Fe + 1 oxidációsszám-növekedés 2 mol S + 14 oxidációsszámnövekedés összesen: + 15 oxidációsszám-növekedés Az oxidálószer, azaz a salétromsav N-e 3mal csökken, így azt ötszö rözve rendezhetjük az egyenletet Ezen kívül azonban még azt is gye lembe kell vennünk, hogy az 1 mol FeS 2 2 mol S-éből 2 mol kénsav keletkezik!
44
TCsabI© 2017
Itt is lmerül a 2 példában szereplő probléma (3 N0 ion a jobb odaon, melyek ntrogénjének oxidációs száma nem változik), így a saétromsavból 5 helyett 8at kell vennünk FeS + (5 + 3) HN0 Fe(N0 + 2 H S0 + 5 NO+ H 0. d) Itt is csak a vízmolekulák száma kérdéses a többi vegyülethez a rendezés szabálya matt különkülön má nem nyúlhatunk hozzá A 8 HN0 8 Héből 4 H a 2 H S0 hez, 4 pedig a 2 H 0-hoz kerü: 3 -
2
2
3
4
2
3
2
2
FeS 2 + 8 HN0 3 = Fe(N0 3h + 2 H2 S0 4 + 5 NO + 2 H 2 0.
II.
A)
Összeszámolva mindkét oldalon 24 0 van tehát az egyenetrendezéssel elkészültünk Az ionegyenletek a lyamatok lényegét a sztöchiometriai egyenletekné hűbben tükrözik Ezekben csak a reakcióban ténylegesen átalakuló ionok, molekulák szerepelnek. Ionegyenletet természetesen csak akkor írhatunk, ha onok tényegesen meelennek a reakció során Így az ionegyenlet írásának egyik legelterjedtebb területe a vizes oldatokban lezajó eakciók. Az ionegyenletek rndezéséné a korábba lert szabályok mellett a töltésmegmaradás törvénye is érvényesül, vagyis az, hogy az egyenlet két oldalán az ionok töltésének összege megegyezik. Nézzünk példát néhány, vzes oldatban lezajló reakció egyenleének felírására 1 Írjuk l a reakciók sztöchometriai egyenletét a) CuS0 + 2 NaOH = Cu(O) + Na S0 b) Na C0 + 2 HCl = 2 NaC + H 0 + C0 c) NaOH + HCl NaCl + H 0 d) FeS + 2 HCl = FeC + H S e) Fe + 2 HCl FeCl + H Kémiai ismereteinet használva íruk el az egyenletet úgy, hogy mindent ionosan jelölünk, am ionos rmában rdul elő az oldatban, majd ezután egyszerűstsünk a két oldalon változatlanul szereplő ionokkal! Cu(OH) + Na S0 a) CuS0 + 2 NaOH Cu +S+2Na +20H Cu(OH) +2Na + (csapadék) (Az egyszerűség kedvéért nem jelöltük az ionok hidratáltságát) A reakció lényege tehát (mely az egyszerűsítés után nyivánvalóvá válik), hogy a réz(II) és a droxidionok rosszul oldódó csapadékká kapcsoódnak össze: Cu + 2 OH Cu(OH) vagy Cu (aq) + 2 OH(aq) Cu(OH)(sz). (A töltésmegmaradás +2 ) 2 2
3
2
2
2
2
2
=
z+
2
2
=
2
2
2
i
2
=
+
=
=
45 TCsabI© 2017
Nz CO + HCl = NCl Hz O + COz Itt hlt z bnytj, hg hidrgénklrid ies ldtbn HCl H z O = H O rkció kökztébn prtonk xónum ionk frmjbn srpelnk. H t glmn kívül hgjuk kkr N + � H C = N 2 Hz OCOz (gfdés) illete gyszrűsítés un 1 + H + Hz z l ingnlthz jutunk z nbn rkciónk csk z ldl dm btj ki, hg flmt ért öbbé-késb egirnú mrt fld g ltozik rndsből H z xóniumnkt tünetjük fl z inegnlbn kll jönnünk hg rkció gybn svbáis fmt is! N C� + H O Cl + Cl ( ) Hz OCO z. Ebben z setben znbn z egynég nnmds érdkébn jbb oldln is fl kl ünttnünk at ké zmolkulá, mi bl oldn prtnk hrd. gsrűstés utn tht H O (q ) � (q) 3 H z O (f + COz (g ) negynlt kpjuk mly mr rkció -bzis jllgér is u e) NOH + HCl = NCl H z O A fm girnyúsgt itt z bitsítj hg ízmlkulk ign rssul discilnk (25 °C-n integ 10 7 ml/dm3), g flm gkrlilg tsnk kinh: N + H H = H z ON vgyis 1 OH+H + = HO A sbzis llg (közömbös) kidmbrts érdkébn OH H O H zO. d) FS 2 HC FCl H z S nnek fymtnk léneg ismét gfdés 1 z + H Hz S onbn z flm gbn sv-bis rekció s: z H O = Hz S (g ) 2 Hz O (A tölésmgmrdás ) b)
3
3
3
3
3
3
0
=
46 TCsabI© 2017
Ha a lyamatot teljes pontossággal akarjuk leírni azt is gyelembe kell vegyük hogy a vasszuld vízben rosszul oldódó (atomrácsos vegyület így a ;leghelyesebb" ionegyenlet FeSsz+2H aq = H S(g+2H O(+Fe (aq. (A töltésmegmaradás +2 + Ez az ionegyenlet a következő lyamatokról tékoztat bennünket a vasIIionok oldatba kerülnek a szuldionok protonálódnak a dihidrogénszuld, elérve a telített oldat koncentrációját eltávozik FeC + H S e Fe + 2 HCl Ha megkérdezzük egy gimnazistától, mivel lép reakcióba a vas a Fe + HC reakcióban nagy többségük gondolkodás nélkül a klórra szavaz (mivel vas-klorid keletkezik") Ha helyesen íruk fl az ionegyenletet Fesz + 2 H + 2 Fe (aq + 2 Cl + H egyszeűsítve a Fe(sz+2H Fe (aq + H (g, illetve I Fe (sz + 2 H O (aq Fe (aq + H (g ) + 2 H O 1 egyenlethez jutunk, melyből világosan látszik hogy redoxireakcióról van szó és a vas a hidrogénnek ad át elektront. 2+
+
2
2
3
=
2
2
+
2+
=
2,
2+
2
=
3
2
2
2
B) Foglauk óssze , milyen főbb jellemői vannak a ionegyenleteknek!
1 Az ionegyenlet megmutatja az adott reakció lényegét tehát egy ionegyenlettel gyakran több sztöchiometriai egyenletet is leírhatunk: pl a Cu + 2 OH CuOH) ionegyenlet nemcsak a CuSO + NaOH, hanem a CuC + NaOH a Cu(NO 3)2 + KOH stb reakcióra is igaz vagyis minden olyan esetre amikor az oldatba rézII és hidroxidionok kerülnek (és más zavaró hatás pl. komplexképző ammónia nincs jelen. 2. Egy adott ionegyenletet is többéleképpen írhatunk l, attól ggően hogy mit kívánunk kiemelni d. pl a FeS HCl reakciónál megemlítetteket. A CO� + 2 H O 3 H O + CO reakció a mészkő+ sósav kölcsönhatás esetén például még pontosabb így CaCO sz + 2 H aq 3 H O ( C (g + Ca aq) (A mészkő ugyanis vízben rosszul oldódó vegyület. 2+
=
4
+
3
=
+
J
3
2
2
=
2
2
i
2+
Ezek szerint az ionegyenlet sem írja le egyérteműen a kémiai reakciókat?
A többéle tulajdonképpen helyes ionegyenlet abból adódik hogy a reakciók több különkülön egyegy ionegyenlettel leírható egyensúlyra vezető lépésből tevődnek össze. 47 TCsabI© 2017
Tekintsük például a eS + HCl reakciót! 1 lépés a rosszul oldódó vasszuld igen
kis mértékben oldódik
eS(sz) + aq � Fe (aq) + s (aq) (A lyamat azonban igen nagy mértékben a irányban van eltolódva mindad dig, amíg oxóniumion-elesleg nem kerül az oldatba) 2. lépés : a szuldion protonálódik az oldatban levő oxóniumionok által Ez maga is két lépésben megy végbe: s (aq) + H 3 O (aq) � HS(aq)+ H O(, HS (aq) + H3 (aq) � H S(aq) + H2 O( 3lépés amikor a nagy oxóniumion-elesleg a két lyamatot oly mértékben a H S képződése irányába tolta el am persze csak azért lehet, mert a vas-szuld disszociá ciója állandóan pótoa a gyatkozó szuldionokat , hogy a H S-molekulák oldat bei koncentrációja eléri a telítési értéket, megindul a H S gázbuborékok képződése H2S(aq) � H S(g) A flyamat mindaddig tart, amíg az 1 lépésben az összes vas-szuld l nem oldódikEzen egyensúlyok irányba való eltolódásáért tehát savból származó H O ionok a lelősek Mivel a reakciók ezáltal gyakorlatig egyirányúvá vál nak, az egyszerűség kedvéért egyenlőséelet is írhatunk a megrdítható nyilak helyett.Ha tehát azt emeljük ki a reakcióban, hogy a vasszuldból ejlesztünk dihidrogén-szuld gázt eS + 2 H 3 O = Fe 2 H2O + H S vagy FeS + 2 H = Fe + H S ionegyenletet írunk. (Ez az 13lépés négy egyenletének összegzett ionegyenlete) Ha csupán a dihidrogén-szuld-gáz lődésére kívánunk utalni, akkor a s - +2H HS vagy s - + 2 H 3 O H S + 2 H2O egyenletet írjuk, mely a 23 lépés három egyenletének összegzése Ha pedig az egyensúlyi flyamatokat akarjuk kidomborítani, akkor mind a négy különálló egyenletet leírjuk (megfrdíthatóságukat az ellentétes nyilakkal jelölve) Mindebből világossá válik, hogy az ionegyenlet nem elsősorban a sztöchiometriai számításokhoz, hanem a flyamatok lényegének megértéséhez és megértetéséhez szükségesBizonyos esetekben (pl egyensúlyi reakcióknál, titrálásokkal kapcsola tos számolásoknál) a ionegyenlet is elegendő, sőt alkalmanként az szükséges. 2
2
+
2
2
2
2
2
2
+
3
2
+
+
2
2+
2
2
+
=
+
2
2
C) A redoxireakiók ionegyenleteinek rendezése során a először lírjuk redoxireakcióban ténylegesen részt vevő ionokat és moleku
lákat valamint a belőlük keletkező termékeketAhol a reakció pHggő, ott az oldat kémhatásának meglelően H - vagy OHionokat is írunk Megállapítjuk az oxidációs számokat és egyeztetjük az oxidációsszám-válto zásokat +
b
48
TCsabI© 2017
1
) Ezután következik a redoxireakcióban részt nem vevő atomok számának
rendezése, egyeztetése. Szabályként általánosan szem előtt kell tartanunk: Az eddig már rendezett ionok, molekulák számát csak akkor változtathat juk, ha az egész egyenletet kell többszörözni. Vizes oldatban lezajló reakció esetén az egyenletben H -(H 3 -), OH ionokkal és vímolekulákkal lehet kiegészíteni az egyenletet. Ha például savas közegben dolgozunk (a bal oldalon H -t elöltünk), a termékek között sohasem lehet OH-ion, hiszen elképzelhetetlen, hogy savanytás hatására az oldat lúgossá válik.Ilyen esetben leglebb vízmole kulák keletkezésével számolhatunk. Az ionegyenletet nem egészíthetjük ki olyan ionnal, molekulával, amelynek más az oxidációs száma, mint amilyen oxidációs számmal az egyenlet másik oldalán szerepel. Ezzel ugyanis abb redoxireakciót fltételezünk, ami kizárt, hiszen a redoxireakcióban részt vevő résecskéket már a egyenlet rendezés elején kielöltük, sőt egyeztettük is. A tömegmegmaradás törvénye szerinti rendezés után a végeredményt a töltésmegmaradás törvénye alapján vizsgáuk meg ! Ez mintegy ellenőrése annak, hogy helyesen oldottuk-e meg a fladatot. d) A reagáló vegyületek ismeretében, az ionegyenlet alapján flírhatuk a sztö chiometriai egyenletet is. +
+
+
Nézzünk itt s néhány konkrét esetet : a) 1 + Mn + H + Cl2 + Mn 2 + (savas közegben) b) 2 Cl Cl2 + 2 (oxidáció)
(Célszerű azonos számú atomal dolgozni, ezért érdemes 2 1 iont venni Különben az egyenletrendezés későbbi szakaszában nem lesz egyértelmű, hány klórra számoltuk az elektronátadást ) +7
Mn4 Mn
2+
5 (redukció)
Az oxidációsszámváltozások legkisebb köös többszöröse 10, így a klór atomok számát ötszörözzük, a mangánokat duplázzuk 10 Cl + 2 Mn4 + H 5 Cl 2 + 2 Mn2 ) 10 Cl + 2 Mn4 + H 5 Cl 2 + 2 Mn2
+
+
+
l 80
0
?H
-H
Savas közeg esetén a jobb oldalon legfebb víz keletkezhet.8 O-ból 8 H2 keletkezik, melyhez a bal oldalon 16 H szükséges +
A töltésmegmaradás
10
2
+16
0
+4
= +4
+4
TCsabI© 2017
+O
49
KMnO + HCl 2MnO +10Cl+16H 5 Cl + Mn + 8 H O, 2 KMnO + 16 HCl = 5 Cl + 8 H O + A 16 HCl 6 -ionnal többet tartalmaz, mint amennyi az ionegyenletben szerepel. Ezek a kloridionok a redoxireakcióban nem vesznek részt, a sztöchiometriai egyenletben a termékek képletében mint anion szerepelnek 2 KMnO 2 K 2 KCl (2 Cl ) 2 Mn 2 MnC (4 Cl) 2 KMnO + 16 HCl 5 Cl + 2 MnCl +2 KC1+ 8 H a) H SO + MnO4 O + Mn (semleges vagy gyengén savas oldatban) b) H SO O + 2 (oxidáció) MnO Mn 5 (redukció) A kqös többszörös itt is 10: 5 H SO + 2 MnO 5 SO + 2 Mn ) 5 H SO + 2 MnO 5 SO + 2 Mn l l l l 20 10 H 15 8 23 A jobb oldalon hiányzik: 10 H és 3 Ne feledjük , nem írhatunk H és Ű molekulákat, mivel a bal oldalon a H + 1, az O 2 oxidációs számmal szerepel, és redoxireakcióban nem vesz részt! A megoldás: 3 3 H O 10H4H (az oldat savasodik) 5 H SO +2MnO 5SO+2Mn + 3 H O + 4 H d)
=
4
+
4
z+
=
2
2
2
2
4
z
2
=
2
2
2
z+
2
3
+4
+6
2
3
+7
z+
z+
2
3
2
3
2+
2
-
z
2
+
2
A töltésmegmaradás :
0
d)
z
=
3
2 -2
2
10
- 2
+4
0
+4
H SO + KMnO A kénessavból keletkező szulfátionokból alkothatjuk azoknak a vegyületek nek a képletét, amelyek kationjai a KMnO ből származnak (K , Mn ) 5 H SO + 2 MnO 5 O + 2 Mn + 3 H O+4 H , 2
3
4
=
+
2+
2
50
+
2
3
TCsabI© 2017
z
Azis elvégezhetj egyenletet ümáséleképpen is lí r hattuk volna A reakciót ugyanis úgy k, hogy kén-dioxidgázt vezetünk kálium-permanganát oldatba (5 SO + 5 H O = 5 H SO 5SO +5H O+2KMnO 2MnSO +K SO +2H SO +3H O. Ebben az esetben azonban 3 H O-val egyszerűsíthetjük az egyenletet: \ 5 SO + 2 H O+ 2 KMnO = 2 MnSO + K SO + 2 H SO . SO hel y ett H -és SO� -ionokat viszont az egyenletben H mivel a kénessav, gyenge sav lévén, savas, de még semleges közegben írni, is nagyrészt H SO -molekulák frmájában frdul elő S+OH + O� (lúgos közegben) S 2 (redukció) 2 O� +4 (oxidáció) átion2 (Azoxidációs flyamatnál ismét eleve 2 S-t célszerű venni, hiszen a tioszul S-atomot tartalmaz. A reakció különlegessége, hogy a kén reduká lódik és oxidálódik is [ún. diszproporciós flyamat] . ) Azelektronok egyeztetésszáma könnyű: a redukálódó kén duplázásával a leadott és a lvett is 4, 4 22 +4 2 O� így 4 +H 2 + O� 4 S+OH 2 +S ö� L30 Elvileg elegendő 3 OH-t írni a bal oldalra és akkor a jobb oldalon 3 H ismét azért nem keletkezhet, mert az redoxireakciót ltéte keletkezne ( H -ion sem keletkezhet, mert akkor a lúgosí t ás hatására kapnánk lez), de H savas oldatot Nyilvánvaló, hogy ez a 3 H lúgos oldatban újabb 3 OHionnal 3 H O-t ad: 3 OH 3 0 a S O�ban 30H3H O 4S+6H 2 + O�+3H . Töltésmegmaradás 2
2
2
2
2
3
):
4
4
4
2
2
2
4
2
2
2
4
4
Helytelen lenne
2
2
2
4
2
4
3
3
2
a)
2
2
b)
+2
2
2
2
2
2
2
)
2
2
+
+
2
2
2
2
0
-6
dJ
=
2
4
2
2
0
=
S+NaOH 4S+6 OH = 2 + O�+3H O, =
2
2
2
51 TCsabI© 2017
+ + H (savas közegben) + 1 (oxidáció) 1 5 (redukció) (A flyamat során ismét ugyanaz az elem oxidálódik és redukálódik de itt ellentétben az előzővel azonos oxidációs számúvá válik (ún.színpropo ciós flyamat). Az oxidálódó jodidionok ötszörözésével egyeztethetők az oxidációsszám változások: 5 5 + 5 O 5 összesen: 6 ami 3 -nek flel meg: 5 + + H 3 e) 5 + + H = 3 3 A 3 a jobb oldalon 3 H lesz, amihez 6 H ion kell a bal oldalon 5 + + 6 H = 3 + 3 H Töltésmegmaradás: 5 1 +6 0 0 +
4. a)
2
5
3
2
+
2
+
2
+
2
2
0 = 0
K+ K + H S 5 + + 6 H = 3 + 3 H , 5 KI+ K + 3 H S = 3 + 3 H + 3 K S 1 Néhány gyakorlófadat következik annak ellenőrzésére hogy érthetők-e az egyenlet rendezés szabályai: Egészítsük ki és endezük az alábbi egyenleteket a) Al + = b) NH + N + e) NH + = NO + . d) C H + C + . . ) Li+Cl = f) Al+ 2. Rendezzük az alábbi egyenleteket az oxdációsszám-változások alapján! a) Pb+ Pb + H S PbS + H b) Ag + HN AgN +NO+ H e) Cu + H S CuS + S + H 52 d)
4
2
3
+
2
2
3
2
2
4
2
2
10
3
2
3
2
2
2
2
8
2
2
2
2
3
2
4
2
4
4
2
3
2
2
TCsabI© 2017
2
4
.
As S + NH + H O (NH As + S + H O MnÜ + KN + KOH K n + KNO + H Ü SnCl + KBr + HCl SnC1 + KBr + H O V + HN V Ü + NO+ H Ü Íruk l a alábbi vies oldatban lejátsódó reakciók stöchiometriai és ion egyenletét a) bárium-klorid-oldat+ kénsavoldat b) nátrium-karbonát-oldat + kénsavoldat ) báriumklorid-oldat + eüstnitrát-oldat d) émréz + eüstnitrátoldat e) magnéium-oxid+ sósavoldat f) ammónium-klorid + tömény nátriumhidroxid-oldat (melegítve) g) vas(I)-sulft-oldat + nátrium-hidroxidoldat h) alumíniumsulát-oldat + nátriumhidroxidoldat i) kalcium-kloridoldat + trinátrium-sátoldat Rendeük, és sükség esetén egésítsük ki a alábbi ionegyenleteket majd íruk l a lyamat sztöchiometriai egyenletét is ! a) Fe + Cr + H Fe + Cr + FeS + K Cr + H S b) S � + + S Na S + ) (COOH) + Mn + H CO + n + (COOH) + KMn + H S d) S� + Br Br + S Na S + Br = e) Mn + H O + H Mn + Ű KMn + H Ü + H S f) Zn + N + OH [Zn(OH) ] + NH Zn + NaN + NaOH g) HCOOH + Mn MnO + CO HCOOH + KMn h) Mn + C l + H n + Cl MnO+HCl i) Ag+ CN + Ü + H Ü [Ag(CN) ] + . Ag+KCN+O j) Sn + OH [Sn(OH] + H Sn+NaOH d) e) f)
z
3
z
3
z
3
z
z
z
z+
+
z
z
z
4
3
z
z
4
z
3
4
z
4
4
z
3+
z
7
z
3
=
4
z
z
3
+
z+
z
z
z
z
4
z
4
=
z
3
z+
+
z
z
z
4
z
z
4
=
z
3
4
3
z
z
+
4
=
z+
z
z
=
z
z
z
=
Megoldások :
a) b) ) d) e) f)
2 Al + 3 2 Al 2 N +6 H O 4 NH + 3 Ü 4 NH + 5 4 N + 6 H C H + 12 Ü 10 CO + 4 H O 2 Li + Cl 2 LiCl 4 Al + 3 Ü 2 Al z
=
z
3
=
z
z
=
3
10
3
z
8
z
z
z
=
=
z
3
TCsabI© 2017
53
2 PbSO4 + 2 H 2O (színproporció) a) Pb + Pbü 2 + 2 H 2 SO 4 0 b ) 3 Ag+ 4 HNO 3 3 AgNO 3 + NO + 2 H2 O 0 +6 ) C u + 2 H 2 SO 4 CuSO 4 + S O 2 + 2 H 2 O -1 0 - d) As 2 S 3 + 6 NH 3 + 5 H2 O2 2 (NH4AsO4 + 3 S + 2 H 2 O (az arzén és a kén is oxidálódik, a hidrogénperoxid oxigénje redukálódik) e) MnO 2 + NO 3 + 2 OH 2MnO 4 + NO 2 + H 2 O f) 3 SnCl2 + BrO 3 + 6 HCl = 3 SnC4 + Br + 3 H 2 O 0 +5 g) 6 V + l 0 HNO 3 3 VO 5 + 0 NO + 5 H 2 O a) BaCl 2 + H 2 SO 4 BaSO4 + 2 HCl Ba 2 + - BaSOsz) (csapadékképződés) b) Na 2 CO 3 + H2 SO 4 Na 2 SO 4 + H 2 O + CO2 3 H 2 O + CO2 (g) (gázlődés) C�- + 2 H 3 O ) BaCl 2 + 2 AgNO 3 = 2 AgCl + Ba (NO 3 ) i Ag + 1- = AgCl (sz) (csapadék) d) Cu + 2 AgNO 3 2 Ag + Cu (NO3 ) i Cu(sz)+2Ag + (aq) 2 Ag (sz) + Cu2 (aq) (émkiválás) e) MgO + 2 HCl MgCl 2 + H 2 O + 2 + 2 H3 O 3 H2 O vagy (oldóás, savbázis reakció) Mgü (sz) + 2 H3 O (aq) Mg 2 (aq) + 3 H2 O (f f) NH4Cl + NaOH NH 3 + H 2 O + NaCl NHt + OH- NHg) + H 2 O (gázlődés, savbázs reakció) g) FeSO 4 + 2 NaOH Fe(OH) i + Na 2SO 4 2+ Fe + 2 OH Fe (OH) i (sz) (csapadék) h) Al i (SO 4 + 6 NaOH 2 Al (OH + 3 Na2 SO 4 Al 3 + 3 H - Al (OH (sz) (csapadék) vagy [Al (H2 O) 6 ] 3 + + 3 OH Al (OH (sz) + 6 H2 O (savbázis, csapadék) Lúgleslegben: Al (OH + NaOH Na[Al (OH) 4] A (OH (sz) + OH- (aq) [Al (OH) ] - (aq) (oldódás komplexképz.) i) 3 CaC 2 + 2 Na 3 PO 4 Ca 3 (PO 4) i + 6 NaCl 2+ 3 Ca + 2 PJ - Ca 3 (PO 4) i (csapadék) 2+ a) 6 Fe + Cr2 O - + 4 H + 6 Fe 3 + + 2 C H + 7 H 2 O 6 FeSO4 + 2 Cr2O 7 + 7 H2SO4 3 Fe i (SO4h + Cr i (SO4h + K2SO4 + 7 H2O 2 - + S4 O b) 2 S 2 O � + I 2 2 Na2 S 2O 3 + 2 2 Na + Na 2 S 4O 6 + ) 5 ( C OOH) i + 2 MnO 4 + 6 H 0 C O 2 + 2 M n2 + 8 H 2 O 5 (COOH) i + 2 KMnO 4 + 3 H2 SO 4 0 CO 2 + 2 MnSO 4 + 2 SO 4 + 8 H 2O 0
2
=
+3
=
=
3.
=
=
=
=
=
=
=
=
4
=
4
=
=
54
TCsabI© 2017
+ d) 4 Br 2 + S 2 O � + 5 H 2O 8 Br + S O + l H 4 Br 2 + Na 2 S 2 O 3 + 5 H 2 O 2 NaBr+ 6 HBr + 2 H2 SO4 ( = 8 HBr + H 2 SO4 + Na 2 SO4) + -1 0 2+ e) 2 MnO + 5 H2 O 2 + 6 H 2 Mn + 5 2 + 8 H 2 O (A permanganátion oxigéne nem vesz részt redoxireakcióban!) 2 KMnO4 + 5 H 2 O 2 + 3 H 2 SO 4 = 2 MnSO4 + 5 2 + K 2 SO4 + 8 H 2 O -3 0 2 f) 4 Zn + NO + 7 OH + 6 H2 O = 4 [Zn(OH) 4] + NH 3 4 Zn + NaNO 3 + 7 NaOH + 6 H 2 O 4 Na2 Zn(OH)4] + NH 3 + + g) 3 HCOOH + 2 MnO = 2 MnO 2 + 3 C O 2 + 2 H 2 O + 2 O H 3 HCOOH + 2 KMnO4 = 2 MnO 2 + 3 CO 2 + 2 H 2 O + 2 KOH 0 2 h) MnO 2 + 2 C l + 4 H Mn + Cl2 + 2 H 2O MnO 2 + 4 HCl = MnC12 + Cl 2 + 2 H 2 O 0
0
0
+
2
i) 4 Ag + 8 N + 2 + 2 H 2 O 4 [Ag(CN) i] + 4 H
4 Ag + 8 KCN + 2 + 2 H 2 O = 4 K[Ag(CN) ] + 4 KOH + 0 0 j) Sn + OH + 2 H2 O [Sn(OH + H 2 Sn + NaOH + 2 H 2O = Na[Sn(OH + H 2 +2
GYAKORLÖFELADATOK A 18 FELADATSORHOZ 136.
137 138. 139.
Mekkora tömegű ezüst-nitátra van szükség ahhoz, hogy leslegben vett nátriumbromidoldattal reagáltatva 1 5,00 g ezüst-bromid-csapadékot vá lasszunk le? Mekkora tömegű csapadék válik le, ha 8,50 g ezüstnitrát ezüstionjait leslegben vett nátriumkloridoldattal reagáltatjuk ? 10,00 g bárium-klorid mekkora tömegű báriumszulát előálltásához ele gendő? 10,0 g káliummanganát (K 2 MnO 4) előállításához milyen tömegű vegyü leteket kell összemérnünk, ha az alábbi, rendezendő egyenlet szerinti, olvadékban lezajló lyamat megy végbe : KOH + KNO 3 + MnSO4 = K 2 MnO 4 + KNO 2 + H 2 O + K 2 SO 4 ?
140.
10,0 g króm(II)oxidhoz mennyi káliumhidroxidot és mennyi kálium nitrátot kell mérni, hogy a reakció elvileg éppen végbemenjen? Mekkora tömegű káliumkromát keletkezik? A rendezendő egyenlet KOH + KNO 3 + Cr 2 O 3 K 2 CrO 4 + KNO 2 + H 2 O.
141
00,0 cm 3 térfgatú, 5,00 m/m%-os, 1 ,04 g/cm3 sűrűségű ezüstnitrát oldatból mekkora tömegű nátriumkloriddal lehet leválasztani az összes csapadékot? Milyen a csapadék leszűrése után visszamaradó oldat tömeg százalékos összetétele? TCsabI© 2017
55
·"
142.
143.
144
145
50,0 cm3 , 2,00 mol/dm 3 koncentrációjú, ,10 g/cm 3 sűrűségű kénsavol dathoz hány g báriumkloridot kell adni, hogy az összes szulátiont csapa dékba vigyük? Mekkora tömegű csapadék keletkezik, és milyen lesz a maradék oldat tömeg%-os összetétele? Mekkora tömegű kálium-klorátot (KC 3 ) kell hevíteni, hogy teljes el bontásával 1,000 dm 3 standardállapotú oxigéngázt állítsunk elő? Mekko ra tömegű kálium-klorid marad vissza? 50,0 cm3 , 10,0 m/m%os, 1,17 g/cm sűrűségű réz(II)szultoldathoz 20,0 cm , 20,0 m/m%-os, 1,220 g/cm3 sűrűségű nátriumhidroxid-oldatot öntünk. Mekkora tömegű réz(II)hidroxid-csapadékot szűrhetünk le, és mekkora a maradék oldat tömegszázalékos összetétele? 100,0 cm3 , 18,0 m/m%-os, 1,119 g/cm3 sűrűségű kálium-klorid-oldathoz hány cm 3 10,0 m/m%os, 1,088 g/cm 3 sűrűségű ezüstnitrátoldatot kell önteni, hogy a reakció éppen végbemenjen? Mekkora tömegű csapadékot szűrhetünk le, és ha a veszteségektől eltekintünk milyen a maradék oldat tömegszázalékos összetétele?
19. A KÉMIAI EGYENLET HASZNÁLATA A SZTÖCHIOMETRIAI SZÁMÍTÁSOKBAN i. (GÁZREAKCIÓK) Tekintsük a következő, rendezendő egyenletet!
1,0 mol oxigénmolekula hány mol dihidrogén-szuld teljes oxidációjához elegendő? B) 0,5 mol dihidrogén-szuldhoz mekkora anyagmennyiségű oxigén szüksé ges, ha a reakció maradéktalanul végbemegy? 2.147A) 5,00 dm 3 standardállapotú oxigéngáz mekkora térfgatú, ugyanolyan ál lapotú dihidrogén-szuld tökéetes oxidációjához elegendő? B) 3,00 dm 3 normálállapotú dihidrogén-szuld tökéletes elégetéséhez mek kora térfgatú, ugyanolyan állapotú oxigéngáz szükséges, és mekkora térfgatú kén-dioxd, mekkora tömegű víz keletkezik? 146A)
Ezek után próbálkozzunk meg néhány gyakorlófeladat megoldásával. Vegyük fgye lembe a 147 eladat megoldásánál található megjegyzét is!
148. 149. 150
56
1,00 m 3 standardállapotú metángáz tökéletes elégetéséhez mekkora térf gatú azonos állapotú oxigéngáz szükséges? Mekkora térfgatú szén dioxid és mekkora tömegű víz képződik? 5,00 kg ammónium-karbonát hevítése során mekkora térfgatú standard állapotú ammónia- és szén-dioxid-gáz keletkezik? Milyen térfgatú normálállapotú ammónia- és hidrogén-klorid-gázt kell elegyíteni 15,00 g ammónium-klorid előállításához? TCsabI© 2017
151.
1000 m 3 standardállapotú metából kiindulva acetilénen keresztül elvileg mekkora tömegű etaolt lehet előálltani? Ha a hő bontásból szár mazó hidrogén egy részével a közbenső termékként képződő acetaldehidet redukálják, elvileg mekkora térgatú hidrogént lehetne egyéb területen (pl. ammóniaszintézisél) lhasználni? (Tételezzük l hogy minde reakció teesen végbemegy azaz a kiterme lés 100%-os !)
20 TISZTASÁG, KITERMELÉS A kémiai reakciók gyakra járnak vztégkel.A megrdítható flyamatoknál incs teljes átalakulás máskor a párhuzamosa lejátszódó mellékreakciók miatt képző dő melléktermékekkel kell számolunk de veszteségkét jelentkezik a beredezés lán megtapadó illetve az elillanó ayag is A téylegese inyrt (k nk és az elméleileg várt (m0 n yag mennyisége közti aráyt mely teese analóg az oldatok összetéte lénél megismert egyenes arányossággal a trméi ázaéa wt adjuk meg · 100% · 100% w% illetve w%, m n Számoluk kell azzal is, hogy a reakciókál lhaszált ayagok szennyezettek és gy meg kell adunk %-os tiztaáguat wh h · 00% wh% ahol h a tiszta ayag (ú. hatóyg) tömege, : a szeyezett anyag tees tömege ,
0
0
=
.152A) B)
C)
153A)
B) 154A)
B)
850 g tömegű 500 m/m% oxidszennyeződést tartalmazó émkalciumot sósavval reagáltatuk. Hány dm 3 stadardállapotú hidrogéngáz ejlődik? 80 m/m%-os tisztaságú kalcium-karbid 15,0 g-ja mekkora térgatú nor málállapotú gázt ejleszt? 100 kg 85 m/m% tisztaságú pirit (Fe 2) pörkölésekor mekkora térgatú standardállapotú kén-dioxid lődik? (A szenyeződés két nem tartal maz) Mekkora térgatú azoos állapotú hidrogént kell 100 m 3 nitrogéngáz zal keveri és mekkora térgatú ammóiagázt nyerünk ha a reakció partnereket sztöchiometrikus aráyban alkalmazzuk és a termelés 95% os? Mekkora térgatú azonos állapotú acetilénhez illetve hidrogéhez ju tunk ha 800 dm 3 metán hőbotásakor az átalakulás 70%-os? 100 kg etanolhoz mekkora tömegű ecetsavat kell keverni (ha sztöchio metrikus menyiségeket alkalmazunk) és mekkora tömegű etil-acetátot kapuk ha az átalakulás 667%-os? 0,500 kg ezüstöt töméy salétromsavban oldunk, majd az oldatot bepárol va a kiváló ezüst-nitrátot leszűrjük Mekkora tömegű sót yerünk, ha a kitermelés 93%-os? TCsabI© 2017
57
Mekkora tömegű 90%-os tisztaságú kalciumkarbidot kell vízzel reagál tatni a 2000 dn 3 normálállapotú acetilénre van szükségünk? B) Mekkora térgatú 96 V/V% etanolt tartalmazó tisztaszesz szükséges elvileg a 250 cm 3 standardállapotú etilént akarunk előállítani? Az ab szolút alkool sűrűsége 0789 g/cm 3 • C) Egy karácsonyfdísz-készítő naponta 300 gömbdíszt készít A gömbök belső elszíne 25 cm 2 , az ezüstréteg vastagsága 0,01 mm Az ezüstöt am móniás ezüst-nitrát-oldat és glükóz segítségével állítja elő. Mekkora a kisiparos napi ezüst-nitrát- és glükózgyasztása a tudjuk, ogy a kelet kező ezüstnek 25%-a az oldatban marad és nem rakódik a lületre?
2.155A)
C6H 1 2 O 6 2 A g 2 O H = C 6H 1 2 O 7 + 2 A g + H 2 O +
Cink réz ötvözet 200 g-át sósavoldatban oldjuk.Hány tömeg% rezet tar talmaz az ötvözet a 375,0 cm 3 standardállapotú hidrogéngáz lődik? B) Hány %-os tisztaságú az a részben oxidálódott magnézium, amelynek 100 g-ja sósavban oldva 9580 cm 3 standardállapotú gázt leszt? C) Rézzel sennyezett ezüst 2,00 g-át loldottuk tömény salétromsavoldat ban majd sósavval 252 g ezüst-klorid-csapadékot választottunk leHány % rézszennyeződést tartalmazott a minta? 157.AJ 1000 m 3 normálállapotú metángáz őbontásával acetilént majd ennek léből több lépésben etanolt másik léből ecetsavat állítottak elő Ezek reakciója során keletkezett etil-acetát tömege 2830 g. Hány %-os volt a teljes lyamatsorozat kitermelése? B) 300 m 3 standardállapo'tú metánból klórozással 7,54 kg szé-tetrakloridot nyertünk Hány %-os termeléssel dolgoztunk? C) 100 g alumínium és leslegben vett jód reakciójakor a jód és az alumíni um-odid egy része is szublimált. 982 g alumínium-jodidot nyerünk.Hány %os termeléssel dolgoztunk?
3.156A)
21. A TERMOKÉMIAI EGYENLET ; A REAKCIÖH
A kémiai egyenletekben nemcsak a tömeg- és a töltésmegmaradás anem az rgiamgmaradás törvéy is kieződet. A trmokémiai gyltkben a reagáló anyagok és a termékek energiatartalma közötti különbséget, a rakióhőt is eltüntetjük. Ha a rendszerből a reakció során energia távozik (lszabadul") a lyamat xotrm-, a rendszer energiája csökken, a reakcióő lőjl gatív Ha a renszer energiát vesz el (őelnyelő") a lyamat dotrm , a reakcióő lőjl pozitív. A reakcióő előjelét teát mindig a rendszer energiatartalmának változása szempontjából vizsgáljuk ! Ha egy lyamat az egyik irányban endoterm, az lkző irányban ugyanakkora nagyságú, de ltéts lőjlű energiaváltozás kíséri, teát ugyanolyan mértékben exoterm. Az energiaváltozásokat a lyamattól ggően nevezzük el, mint pl. oldáső, olvadáső, szublimációs ő. A kémiai átalakulásokat kísérő energiaváltozásokat rakcióhők nevezzük 58
TCsabI© 2017
A reakcióhő méréksé kJ/mol.Értéke mindig az egyenletbenü miséű és hamazáapoú anyagokra vonatkozikA reakcióhő értékének egyértelműbbé tétele érdekében is még inkább be kell tartanunk azt a szabályt, hogy az egyenletben szereplő sztöchiometriai számok ndig a lehető legkisebb egész számok legyenek! (Mjzés : A reakcióhő értéke gg a hőmérséklettől. Mi 25 °Cra vonatkozó reakcióhőkkel dolgozunk.) .158 Tekintsük a következő termokémiai egyenletet: 2 H ( g ) + O ( g ) 2 H2 O ( g ) Q 484 kJ/mol A) 484 kJ hő lszabadulása hány mol hidrogén elégetését kíséri? B) 484 kJ hő lszabadulása milyen anyagmennyiségű oxigén hidrogénnel való egyesülését kíséri? C) 484 kJ hő lszabadulása hány mol víz képződését kíséri? .159A) Írjuk l az ammóniagáz elemeiből való képződésének termokémiai egyen letét, ha tuduk, hogy ,00 mol hidrogén nitrogénnel való egyesülésekor 30,76 kJ energia szabadul l! B) Írjuk l a magnézium és a szén-dioxid között leátszódó (rendezzük Mg (sz) CO (g) MgO (sz) + C (sz) ) reakció termokémiai egyenletét, ha tudjuk, hogy ,00 mol magnézium szén-dioxiddal való reakciójakor 405 kJ hő szabadul l! Fe (sz ) CJ Írjuk l a termitreakció (rendezzük: Fe Osz) Al (sz ) + Al2 O 3 (sz ) ) termokémiai egyenletét, ha tudjuk, hogy ,00 mol vas (III ) oxid redukciójakor 848 kJ szabadul l! 160164 Tekintsük az alábbi termokémiai egyenletet: 2 CO (g) O(g) 2 CO (g) Q 566 kJ/mol. 160A) Mekkora hő szabadul l ,00 dm 3 standardállapotú szén-monoxid elége tésekor? B) Mekkora hő szabadul el, miközben ,00 dm 3 standardállapotú oxigén oxidálja a szén-monoxidot? 161AJ ,00 kg szén-monoxid elégetésekor mekkora hő szabadul l? B) Mekkora hő szabadul l a sénmonoxid oxidációjakor miközen ,00 kg szén-dioxid képződik? 162A) Mekkora térfgatú standardállapotú szénmonoxidot kell elégetni ha 00 kJ hő elszabadulására van szükségünk? B) Mekkora térfgatú standardállapotú oxigén fgy el a szén-monoxid oxi dációjára, miközben 250 kJ hő szabadul l? 4.163A) ,000 m 3 0 térfgat% szén-dioxdszennyeződést tartalmazó standardál lapotú szén-monoxid elégetésekor mekkora hő szabadul l? B) 500 dm 3 standardállapotú, 95 térfgat% szén-monoxidot tartalmazó gáz mey a szén-monoxidon kívül nem tartalmaz éghető komponenst elégetésekor mekkora hő szabadul l? 164.A) Mekkora térfgatú standardállapotú, 0 V/ V% szén-dioxidot tartalmazó szén-monoxidot kell elégetni ahhoz, hogy 800 kJ hő szabaduon l? B ) Mekkora térfgatú standardállapotú, 95%os tisztaságú szén-monoxidot kell elégetni, hogy 1000 kJ hő szabaduljon l? (A szennyeződés nem éghető)
2
=
-
TCsabI© 2017
59
.165A)
150 g CuSO 4 • 5H 2 O vízmentesítéséhez elvileg hány g szén tökéletes elégetéséből származó hő szükséges? Tételezzük el azt a képtelen esetet hogy a lszabaduló hő teljes mennyisége a kristályvíz-mentesí tésre rdtódik.) CuSO4 5 H2 Osz) CuSO 4sz) + 5 H Og) Q 1 Csz) + Og) Cg) Q2 =
•
=
B)
=
+ 300 kJ/mol 394 kJ/mol.
100 kg jég megolvasztásához elvileg mekkora térgatú standardállapotú metángáz elégetéséből származó hő szükséges? H 2Osz) O (f CHg) + 2 Og) Cg) + 2 H O
+ 603 kJ/mol Q 891 kJ/mol Q1
=
=
166A)
=
=
1000 m 3 standardállapotú szén-monoxidot állítunk elő az alábbi módon: Csz) + Ü 2 (g) Cg) Csz) + CO 2 g) 2 COg) =
=
Q = 394 kJ/mol · + 12 kJ/mol. Q2 =
a Mekkora tömegű szenet használunk l ha az első lyamatban flsza
B)
baduló hőnek csak 40%-a rdítódik a széndioxid redukciójára? b Mekkora térfgatú standardállapotú szén-dioxid keletkezik mellékter mékként? A metán hőbontásához: Q
=
+ 3767 kJ/mol
szükséges hőt a metán ey résének teljes elégetéséből dezzük: Q
=
803,1 kJ/mol.
a) Milyen térgatarányban kell elégetni illetve hőbontásnak alávetni a
metánt ha az égés során elszabaduló hőnek csak 40%a rdítódik a metán acetilénné alakítására és a hőbontás reakcióában a metánnak csak a ele alakul acetilénné a többi vagy nem alakul át vagy más termékké alakul)? b 1000 m 3 standardállapotú acetilén előállításához ezek szerint mekkora térgatú standardállapotú metángázból kell kiindulnunk? 22. A MEGFORDÍTHATÓ KÉMIAI REAKCIÓK : A KÉMIAI EGYENSÚLY I.
A kémiai reakciók egy része „nem megy telesen végbe"A keletkező vegyületek egymással reagálva visszaalakulnak a kiindulási anyagokká így a reakció előrehala dása csupán a termékek és a reagáló anyagok meghatározott koncentrációarányáig tart Vegyük például az alábbi általános egyenletet: aA + bB � cC + dD.
60
TCsabI© 2017
Az egyensúly beálltakor kialakuló[ [ [C és[D ún.egyensúlyi koncentrációkból az alábbi módon képzett tört az egyensúlyi állandó amely azonos körülmények között adott reakcóra állandó érték [C ] [D . K [] [ Fontos hangsúlyoznunk hogy a reagáló anyagok koncentrácó-arányanak meg változtatásával ugyanazon reakció esetében adott hőmérsékleten és nyomáson s elérhetünk más egyensúly koncentrációkat tehát a változatlanság csak az éppen kialakult és fnnálló egyensúlyra az ott lévő anyagok koncentrácóira érvényesül. A nti képlet alapján úgy tűnk mintha az egyensúly állandónak a hatványkite vőktől ggően különböző mértékegységei lennének Itt most nem részletezhető okok miatt az egyensúlyi állandónak nem lehet mértékegysége. Ezt megállapodás szerint úgy oldják meg hogy minden egyes egyensúlyi koncentrácót elosztanak a standard koncentrácó értékével A standard értéket minden esetben közöln kell az egyensúlyi állandó mellett. A középskolai kémiaoktatásban standard koncentrácó ként a 00 mol/dm értéket használjuk ezért a továbbakban ezt nem tüntetjük l mnden egyes esetben: [C [D 1 (mol/dm )c + [C ] ·[D ] (mol/dm ) _ K [ [ [ ·[ (mol/dm ) Ez a beavatkozás azt eredményezi hogy az egyensúly állandó számértéke ugyan nem tér el a hagyományos módon koncentrácókból képzett tört értékétől de mér tékegysége nincs .16A) Milyen az egyensúlyi rendszer komponenseinek koncentrációja ha 3030 mol/dm kndulási - és -koncentrácó esetén az anyag 0%-a alakul át az +�C egyensúlyi lyamatban? Mekkora lyen körülmények közöt az egyensú lyi állandó értéke? B) Milyen az egyensúly rendszerben a komponensek koncentrációja ha 202,0 mol/dm kndulási és -koncentráció esetén az anyag 20%-a alakul át? Mekkora ilyen körülmények között az egyensúly állandó értéke? (A fnti reakcióegyenletet vegyük gyelembe!) e
e
e
e
1
0
3
=
3
=
-
e
e
3
3
3
3
1 Az hogy az egyensúyi állandó érékéhe mértékegysége is rendelünk, akkor kezd problémá okozni, aikor az egyensúyi álandó és a sabadenegia-válozás kapcsolaá vizsgájuk meg: LG
0
RTK,
mérékegységnek ugyanis nem érelmezheő a logarimusa.
TCsabI© 2017
61
C)
Milyen az egyensúlyi rendszerben a komponensek koncentrációja ha kiin dulási 05 mol/dm 3 es koncentráció esetén az A anyag le disszociál az �B+C
2168)
egyenlet szerinti lyamatban? Mekkora ilyen körülmények között az egyensúlyi állandó értéke? Milyen az egyensúlyi rendszerben a komponensek koncentrációja ha 20 mol/dm 3 és 30 mol/dm 3 B kiindulási koncentráció mellett az A anyag 10%a alaku át az +B� C
egyenlet szerinti lyamatban? Mekkora ilyen körülmények között az egyensúlyi állandó értéke? B) Milyen az egyensúlyi rendszerben a komponensek koncentrációa ha 30 mol/dm3 és 20 mol/dm 3 B kiindulási koncentráció mellett az A anyag 20%-a alakul át az +B� C
3.169)
egyenlet szerinti lyamatban? Mi ezen körülmények között a flyamat egyensúlyi állandója? Mi az egyensúlyi rendszerben a komponensek koncentrációja ha 303,0 mol/dm3 A- és Bből kiindulva az A anyag 10%-a alakul át az +2B�C
B)
egyenlet szerinti egyensúlyi reakcióban? Mi ezen körülmények között az egyensúlyi állandó értéke? Mi az egyensúlyi rendszerben a komponensek koncentrációja, ha 1 ,0 0 mol/dm 3 A- és Bből kiindulva az A anyag 15%-a alakul át az +3B�2C
C)
egyenlet szerinti egyensúlyi reakcióban? Mi ezen a hőmérsékleten a flya mat egyensúlyi állandójának értéke? Milyen lesz az egyensúlyi rendszerben a komponensek koncentrációja ha 2,0 mol/dm3 kiindulási koncentrációt alkalmazva anyag le disszociál az �B4C
410)
egyenlet szerinti reakcióban? Mi ilyen körülmények között az egyensúlyi állandó értéke? Az + 2 B � C egyensúlyi lyamatban az alábbi egyensúlyi koncentráci ók alakulnak ki T hőmérsékleten és p nymáson: [] 0,5 mol/dm [B] 0 mol/dm 3 [C] = 0,5 mol/dm . Mekkora ilyen körülmények között az egyensúlyi állandó és mekkora és B kiindulási koncentrációja?
62 TCsabI© 2017
Az A + 3 B � 2 C egyensúlyi lyamatban (adott T a következő egyen súlyi koncentrációk alakultak ki: [ ] 0,5 mol/dm , [B 1,5 mol/dm 3 , [J 3,0 mol/dm . Mekkora ilyen körülmények között a lyamat egyensúlyi állandója? Milyenek voltak a kiindulási koncentrációk? C) Az A � B 4 C egyensúlyi lyamatban (adott p, T a következő egyensú lyi koncentrációk alakulnak ki: [ = 0,25 mol/dm , [B 0,75 mol/dm , [J 3,00 mol/dm . Mekkora ilyen körülmények között a lyamat egyensúlyi állandója? Milyen kiindulási koncentrációt alkalmaztunk, és az hány %-a disszo ciált a lyamatban? 5171.A) Az A 2 � C egyensúlyi lyamatban valamennyi komponens egyensú lyi koncentrációja 0,5 mol/dm Mekkora ilyen körülmények között a lya mat egyensúlyi állandója? A vagy B anyag alakulte át nagyobb %ban? B) Az A 3 B � 2 C egyensúlyi flyamatban (adott p az alábbi egyensú lyi koncentrációk alakultak ki [ 0,5 mol/dm [B = 1,0 mol/dm , [ 1,0 mol/dm Mekkora ilyen körülménye zt lyamat egyensúlyi állandója? A vagy B anyag alakult át nagyobb %ban? Ha az előző ladatokat tüzetesen megnéztük, átgondoltuk, oldjuk meg az alábbi gyakorlófeladaokat is! 172 A nitrogén és a hidrogén eyensúlyi reakcióban ammóniává egyesül Egy kísérletben 3,0 mol/dm kiindulási nitrogén és 9,0 mol/dm hidrogénkon centrációt alkalmazva az egyensúlyig 10%-os átalakulás volt mérhető Számítsuk ki az egyensúlyi koncentációkat és az egyensúlyi állandót! (A reakciót zárt edényben hajtjuk végre.) 173 Állandó térgatú tartályban a szénmonoxidból és a vzgőzből 5,5,0 mol/dm t alkalmazva 830 Con 50%os átalakulást tapasztalunk a CO(g) + H O(g) � C (g) + H (g) egyenlet szerinti egyensúlyi lyamatban. Mekkora az egyensúlyi állandó értéke 830 °Con? 174. Zárt, ,00 dm -es edényben 2,94 mol jódgőzt és 8,1 mol hidrogéngázt elegyítenek 445 °C-on 5,64 mol hidrogénodid keletkezik az egyensúlyi reakcióbanHány %os volt a jód, illetve a hidrogén átalakulása? Számt suk ki az ehhez a hőmérséklethez tartozó egyensúlyi állandót! A kéntrioxid előálltása során adott hőmérsékleten és nyomáson a következő 175 egyensúlyi koncentrációk alakultak ki (a zárt, állandó térgatú edényben) [SO J · 0,0 mol/dm , [O J = 0,05 mol/dm , [SO J 0,90 mol/dm . Számtsuk ki, hány %-os volt az átalakulás és mekkora az egyensúlyi állandó? B)
3
3
e
e
3
3
e
e
3
•
3
3
e
3
e
e
e
3
e
3
3
3
2
i
3
2 e
2 e
3
3 e
3
63 TCsabI© 2017
.
176.
177.
178.
A 0, 0 mol/dm 3 koncentrációjú hangyasavoldatban (HCOOC) 25 C-on a molekuák 4,2 %a disszociál ionjaira. Számtsuk ki az oldatban lévő oxónium és rmiátionok, valamint a hangyasavmolekulák koncentrá cióját és a hangyasav savállandóját A 0,010 mol/dm3 -es hangyasavoldatban az oxóniumionkoncentráció ,24 · 1 o - 3 mol/dm3 . Számtsuk ki az oldatban lévő rmiátionok és han gyasavmolekulák koncentrációját és a hangyasav savállandóját Egy 1 3,0 dm3 es edény 1 6,9 mol ciklohexánt (C 6H 1 2) tartalmaz. Ha 727 C ra melegtjük a rendszert, az alábbi egyensúlyi lyamat megy végbe : C H 2 � 3 C 2H4
179.
A lyamatban a ciklohexán 50%a disszociál. Milyenek az egyenúlyi koncentrációk, és mekkora 727 Con az egyensúlyi áandó értéke? Egy 5,0 dm 3 -es edénybe 128,3 g fszfrpentakloridot mértünk, majd a zárt edényt 250 °Cra meegítettü, melynek során a szfrpentaklorid le fszfrtriloridra és kórmoleulákra disszociált. Mekora ezen a hőmérséketen a disszociációállandó? 23. KÉMII EGYENSÚLYOK II
.180A)
Az A anyagból 4,0 mol/dm 3 kiindulási koncentrációt alkamazva az T hőmérsékleten az alábbi egyenlet szerint disszociál �B+ A zárt, állandó térfgatú edényben az egyensúlyi gázelegyben a három
komponens azonos koncentrációban van jelen. Hány %os volt az A anyag disszociációja, és mekkora az egyensúlyi állandó? Az A anyagból 1,0 mol/dm 3 kiindulási koncentrációt alkalmazva az T hőmérsékleten a A� B+ 3 C
egyenet szerint disszociál. Az egyensúlyi gázelegyben az A oncentrációja há romszor több, mint a koncentrációja Milyenek az egyensúly koncentrációk, és hány %os az A anyag disszociácia? Mekkora az egyensúlyi állandó ? 2.181A) Az A 2 B � C egyensúlyi reakció szerinti egyensúlyi rendszerben (adott p , a molekuák összkoncentrációja 7,0 mol/dm 3 A koncentrációja kétszerese C koncentrációjának, B koncentrációja pedig A koncentrációjának a kétszere se. Számtsuk i az egyensúlyi koncentrációkat, az egyensúlyi áandót és azt, hogy A vagy B anyag alakult-e át nagyobb %-ban C anyaggá ! Az A 3 B � 2 C egyensúlyi reakció szerinti egyensúlyi rendszerben (adott p a moekulák összoncentrációja 3,0 mol/dm 3 Milyenek az egyensúlyi koncentrációk, ha tudjuk, hogy A-t és B-t kiinduláskor az egyenletnek meglelő (sztöchiometrius) arányban kevertük össze, és egyensúlyban A koncentrációja megegyezik C koncentrációjával ? Meko ra az egyensúlyi állandó értéke? Hány %os az átalakulás? •
64
TCsabI© 2017
Ha megoldottuk az előző eladatokat, átgondoltuk a lényeget a kidolgozásukban, következzen néhány gyakorlófeadat: 182.
gy 5,00 dm 3 -es zárt edényben 546,0 g ciklohexán van. Ha 727 C-ra meegítjük a rendszert, a cikohexán a C 6 H 1 3 C 2 H4
183
egyenlet szerint disszociál, és az egyensúlyi gázelegyben az etilén koncent rációja háromszorosa a ciklohexán koncentrációjának. Hány %-os a cik lohexán disszociációja, és mekkora az egyensúlyi állandó? Meglelő körülmények között a dodekán bomlása egyensúlyra vezető flyamat C 2 H 2 C4H 0 + C H 1 0 + 3 H2 .
84
Számítsuk ki, hogy a dodekán hány %a bomlott el, és mennyi az egyensú lyi állandó értéke, ha tuduk, hogy az egyensúlyi elegy dm 3 enként 2,5 mol anyagot tartalmaz, s benne a hidrogén anyagmennyisége 7 /8-szorosa a bomlatlan molekuláknak ! A szulr-klorid az SO 2 C2 SO 2 C 2 egyenlet szerint disszociál. 100,0 dm 3 -es edényben, adott hőmérsékleten 0,354 mol molekulát tartalmaz az egyensúlyi elegy, és valamennyi kompo nens koncentrációja azonos. Hány % szulril-klorid disszociált, és mek kora az egyensúlyi állandó?
Ellenőrző feadatsor II 1 Tekintsük az alábbi, egyensúlyra vezető flyamatot:
CO (g) + 2 H (g) CH3 OH(g). Egy 50 dm 3 -es tartályba 1 mol CO-ot és 4 mol H2 -t töltve, T hmérsékleten, egyensúlyig a szén-monoxid 20%-a alakul át a) Hány %-os hidrogén átalakulása? b) Mekkorák az egyensúlyi koncentrációk és mekkora az egyensúlyi állandó? 5 pont 2 50 g 10 m/m%-os ammóniumnitrátoldatban még hány g sót oldhatunk l 20 °C on? Hány g só kristályosodik ki, ha az így keletkezett oldatot Cra hűtük? (20 C-on 100 g víz 19 2 g NH4NO 3-ot old, 0 °C-on a telített oldat 54,2 m/m%-os . ) . 0 pont
65 TCsabI© 2017
.•
Nedvességet is tartalmazó lítiumkarbonát 6,25 g-ját 100 cm 3 4,00 mol/dm 3 kon centrációjú, 1,066 g/cm3 sűrűségű sósavban oldjk. Eközben 2,000 dm3 standard állapotú szén-dioxidgáz flődik. a) Hány tömeg% nedvességet tartalmaz a lítimkarbonát? b) Az oldott hidrogén-kloridnak hány %-a marad meg a reakció végére? e) Hány tömeg%-os a keletkező oldat a lítimkloridra nézve? [(Li) = 7, (Cl) 35,5 10 pont 3 4 500 cm 2,00 mol/dm 3 koncentrációjú kénsavoldatot állítunk elő, melynek sűrűsé ge 1,123 g/cm 3 . Hány cm3 98 m/m%-os, 1,84 g/cm 3 sűrűségű tömény kénsavból kell kiindlnunk? Hány mol/dm -es lesz az az oldat amelyet úgy készítettünk, hogy a enti 500 cm 3 2,00 mol/dm 3 -es kénsavoldathoz 500 cm 3 tömény kénsavat (adatait 1 előbb ) keverünk? (A keletkező oldat sűrűsége 1,585 g/cm ) 10 pont [(S) 32,0.] 3 5 Egyértékű sav 20,00 m/m%-os oldatba 6,67 mólszázalékos, illetve 3,54 mol/dm koncentrációjú. a) Határozzuk meg az ismeretlen sav moáris tömegét! b) Melyik lehet ez a sav, ha molekulája 76,2 töegszázalék oxigént tartalmaz? e) Számítsuk ki a 20,00 m/m%-os savoldat sűrűségét! 15 pont 3.
3
3
Ellenőrző feladatsor III.
Igazoluk az ammónia kitűnő vízoldékonyságát! Számítsk ki, hogy a desztillált víz 20 C-on, 0,101 MPa nyomásn saját térgatának hányszorosát képes lolda ni ammóniagázból! A rendelkezésre áló adatok: a desztiált vz sűrűsége közelítőeg 1 g/cm3 , az ammónia telített oldata 20 Con 34 tömeg%-os, a moláris gáztérgat 20 °Con, 0,101 MPa nyomáson 24 dm 3 /mol. 5 pont 2 200 g 0 tömeg%-os sósavban még mekkora térgatú, normálálapotú HCl-gáz oldható el, ha a telített sósav 40 tömeg% hidrogénkloridot tartalmaz? Hányszoro sára nő közben a sósav térgata? [(Cl) 35,5. Az oldatok sűrűsége: 10 pont Q (l0 w % 1,05 g/cm 3 ; Q (40 w % 1,20 g/cm 3 ] 5,00 m 3 standardállapotú nitrogéngázból és sztöchiomerikus mennyiségű hidro géngázból kiindulva salétromsavat álítanak elő (rendezendő ) N 2 H2 NH 3 NH 3 + Ü katalizáor NO HÜ (rendezendő ) (rendezendő) 1
=
66
TCsabI© 2017
Tegyük l hogy az ammóniaszintézis kitermelése 95%os az ammónia oxidációja 90%os mértékben a többi lyamat pedig telesen végbemegy. a) Mekkora térgatú standardállapotú hidrogéngázt kell flhasználni a reakció hoz b) Mekkora tömegű 70 tömeg%-os salétomsavoldatot lehet előállítani a fladat 10 pont ban szereplő mennyiségekből? A 2 mol/dm 3 es perklórsavoldat 18 tömeg%-os.[A perklórsav képlete: H C1O4 .] a) Határozzuk meg az oldat tömegkoncentrációát b) Számítsuk ki a mólszázalékos összetételét 10 pont e) Számítsuk ki az oldat sűrűségét [(Cl) = 35,5] 100 cm 3 430 tömeg%os kalcium-klorid- és 100 cm 3 500 tömeg%-os kálium karbonátoldatot összeöntve a reakció éppen végbemegy. A kicsapódó kalcium karbonát mellett a kálium-klorid egy része is kikristályosodik A reakció befeztével leszűrt csapadék tömege 810 g a lyadék térgata 1799 cm 3 . A csapadék 100 gját fleslegben vett sósavva reagáltatva 164 cm 3 standardállapotú gáz flődik a) Mekkora tömegű kalciumkarbonát csapódott ki? b) Határozzuk meg a két összeöntött oldat sűrűségét! ) Határozzuk meg az adott hőmérsékleten a káliumklorid oldhatóságát 100 g vízre vonatkoztatva! 15 pont dJ Adjuk meg a keletkezett telített káliumkloridoldat sűűségét
'.
TCsabI© 2017
67
TCsabI© 2017
II. KÉMIA KÖZÉPHALADÓKNAK
A) GÁZELEGYEK 1. A gázelegyek összetétele
185
( Beveeő felada)
1 Összekeverünk 5,0 dm3 standardállapotú nitrogén- és 7,0 dm3 stan dardállapotú oxigéngát Mekkora a keletkező gázelegy térfgata stan dard körülmények között? 2. Számítsuk ki a fnti gázelegy térfgat %os összetételét ! 3. Számítsuk ki különkülön a két komponens anyagmennyiségét! 4 A előzőekben kiszámolt adatokból sámítsuk ki a mólszázalékos ösz szetételt ! 5 Számítsuk ki a fnti adatokból a gázelegy tömeg%-os összetételét! 7 Sámítsuk ki 1 mol gáelegy tömegét (az ún. átlagos moláris töme gét) ! A (ideális) gázokban a kölcsönhatások elhanyagolhatók, ezért egymással bizto san korlátlanul elegyednek, az elegyedés során térfgatuk összeadódik. A gázok térfgata anyagi minőségtől fggetlenül a nyomáson és a hőmérsékleten kívül csak anyagmennyiségüktől fgg A gázelegyek összetételét az oldatokého hasonlóan adhatjuk meg. (. I. fezet 2529 oldal) Leggyakrabban a érfgaázalékot és a „mólzáalék"-ot használjuk összetételük jellemzésére E két adat számértéke az előző bekedésben leírtakból következően an. Ezen kívül használható még a tömegszáalék is. Jellemző adata a gáelegyeknek az álag mlári ömeg mely 1 mol gázelegy tömegét jelenti Olyan molekulát természetesen nem fltétlenül találunk mely való ban ilyen moláis tömegnek flel meg, de sok esetben et a átlagos étéket tudjuk mérni (pl a gátörvény alapján kiszámolni), s ebből következtethetünk a gázelegy össetételére 1 3 térfgatarányban összekeverünk azonos állapotú nitrogén- és hidro géngázt Mi a keletkeő gázelegy V V%-os, n/n %-os, m/m %-os összetétele és átlagos moláris tömege? B) 4 : 3 térfgatarányban összekeverünk azonos állapotú oxigén- és klórgát Mi a keletkeő gáelegy n/n%-os, VV%os, m/m%-os összetétele és átla gos moláris tömege? 187.) Egy gáelegy azonos tömegű oxigén és metángából áll. Számítsuk ki átlagos moláris tömegét, n/n%os, VV%os és m/m%os összetételét! B) Egy gázelegy 2 3 tömegarányban tartalmaz nitrogén és ammóniagázt. Számtsuk ki átlagos moláris tömegét, n/n%-os, VV%-os, és m/m%-os összetételét!
.186A)
TCsabI© 2017
69
188A)
B)
189A)
B)
190A) B)
191A) B)
4.192A)
B)
5.193A)
B)
C)
70
Összekeverünk 5,0 dm 3 standardállapotú nitrogén és 5,0 dm 3 normálál lapotú hidrogéngázt.Számítsuk ki a keletkező gázelegy n/n%-os és VV% os összetételét, valamint átlagos moláris tömegét miután lvette a közös hőmérsékletet Összekeverünk 40 dm standardállapotú oxigén- és 50 dm 3 normálálla potú hidrogéngázt. Számítsuk ki a keletkező gázelegy n/n%-os, VV%-os összetételét, átlagos moláris tömegét miután a gázelegy fvette a közös hőmérsékletét Egy nitrogénből és hidrogénből álló gázelegy átlagos moláris tömege 10,0 g/mol. Számítsuk ki n/n%-os VV%os és m/m%os összetételét (Ha nem tuduk önállóan megoldani a megoldásoknál található segítő kérdések szerint dolgozzunk ) Szén-monoxidból és szén-dioxidból álló gázelegy átlagos moláris tömege 40,0 g/mol. Számítsuk ki az elegy mólszázalékos, térfgat- és tömegszáza lékos összetételét! Egy metánhidrogén gázelegy 150 g-ának térfgata standard körülmé nyek között 76,56 dm 3 Határozzuk meg a gázelegy összetételét Mi annak a metánszén-monoxid gázelegynek az összetétele amelyiknek 100,0 g-a standard állapotban 1178 dm 3 térfgatú? Egy propán-bután gázelegy hidrogéngázra vonatkoztatott sűrűsége 23,75. Számítsuk ki a gázelegy százalékos összetételét Határozzuk meg · annak a szén-monoxidból és széndioxidból álló gáz elegynek az összetételét, amelyiknek levegőre vonatkoztatott sűrűsége 1 1034 (A levegő átlags moláris tömege 29 g/mol). Egy gázelegy nitrogént hidrogént és ammóniát tartalmaz. Az elegy sűrű sége standard körülmények között 0540 g/dm 3 • Az elegyben háromszor több hidrogénmolekula van, mint nitrogénmolekula. Számtsuk ki a gáz elegy n/n%-os VV%-os m/m%-os összetételét Egy gázelegy metánt szénmonoxidot és hidrogéngázt tartalmaz. A gáz elegy levegőre vonatkoztatott sűrűsége 0,4039 Számítsuk ki a gázelegy n/n%-os VV%-s és m/m%os összetételét, ha tudjuk, hogy a gázelegyben azonos a metán és a hidrogéngáz anyagmennyisége (A levegő átlagos moláris tömege 29 g/mol.) (Szervetlen kémiai ladat) A periódusos rendszerben közvetlenül egymás alatt lévő két nemesgáz keverékének levegőre vonatkoztatott sűrűsége 1,103 Melyik két gáz milyen VV%os és m/m%-os összetételben alkota a gázelegyet? A perióduss rendszerben közvetlenül egymást követő, közönséges körül mények között gáz-halmazállapotú elem elegyének sűrűsége standardálla potban 1000 g/dm 3 • Melyik két gáz és milyen összetételben (V/V%-os n/n% m/m %) alkotja az elegyet? Dihidrogén-szuldból és egy nemesgázból álló gázelegy 000 dm 3 stan dardállapotban 02450 g tömegű Melyik nemesgázt tartalmazza a gáz elegy? Mi az elegy VV%-os n/n%os és m/m%os összetétele?
TCsabI© 2017
194A)
B)
(Szerves kémiai fladat) Az olenek homológ sorában két egymást követő szénhidrogén elegyének 112,0 ga standardállapotban 61,25 dm 3 térfgatot tölt be Milyen vegyü letek alkotják az elegyet és milyen V/V%-os összetételben? A teltett, nyílt láncú szénhdrogének edik és (n + 2)-di taának elegyét elpárologtatva a gőz levegőre vonatkoztatott sűrűsége 3,000. Milyen ve gyületek alkotják az elegyet és milyen V/V%-os összetételben (M (leve gő) 29 g/mol) 2. feladatsor (gázelegyek)
Az itt következő fladatokban szereplő levegő összetétele : 21 V/V% oxigén, 79 V/V% nitrogén. .195A) Mekkora tömegű szén égethető el 1,000 m 3 standardállapotú levegőben? B) Mekkora tömegű kén égethető el 1,000 m 3 normálállapotú levegőben? 2196.A) 10,0 dm 3 normálállapotú levegőben 0,50 g szenet égetünk el. Milyen a keletkező gázelegy térfgata normál körülmények között, és milyen térf gatszázalékos összetétele? B)
10,0 dm 3 standardállapotú levegőben 1,00 g ként égetünk el. Milyen a keletkező gázelegy térfgata és térfgatszázalékos összetétele standard körülmények között?
319A)
B)
198A)
B)
199A)
B)
200A)
B)
10,0 dm 3 normálállapoú levegőben 1,20 g magnéziumot égetünk el. Mek kora a maradék gázelegy normálállapotú térfgata és térfgatszázalékos összetétele? 10,0 dm 3 standardállapotú levegőben 3,00 g nátriumot égetünk el Mi a maradék gázelegy standard térfgata és térfgatszázalékos összetétele? (Vegyük gyelembe, hogy a nátrium nátrium-peroxiddá (Na 2 O 2 ) alakul!) Standardállapotú levegőben 1,00 g ként égetünk el. A keletkező gázelegy összetétele 10,0 V/V% SO2 110 V/V% 2 79,0 V/V% N 2 • Mekkora térfgatú levegőben égettük el a ként? Normálállapotú levegőben 1,00 g szenet égetünk el. A keletkező gázelegy 5,0 V/V% CO 2 , 16,0 V/V% 2 és 79,0 V/V% N 2 . Mekkora térfgatú levegőben égettük el a szenet? Mekkora térfgatú, standardállapotú levegőben égettünk el 3,0000 g sze net, ha a keletkező gázelegy levegőre ( iev = 29 g/mol) vonatkoztatott sűrűsége 1,0566? Standardállapotú levegőben 3,0000 g ként égettünk el. A keletkező gáz elegy sűrűsége standard körülmények között ,2555 g/dm 3 • Mekkora tér fgat levegőt használtunk fl? Mekkora tömegű szenet égettünk el ,000 dm 3 normálállapotú levegőben, ha a reakció után a gázelegy sűrűsége normál körülmények között 1,3 37 g/dm3 ? 350,0 cm 3 standardállapotú levegőben ként égettünk el. A képződő gáz elegy levegőre vonatkoztatott sűrűsége 1,1931 (M (levegő) = 29 g/mol) Mekkora az elégetett kén tömege? TCsabI© 2017
71
201A)
B)
Standardállapotú levegőben 1, g magnézumot égetünk el. A maradék gázelegy összetétele: 1, V/ V% oxgén, 9, V/V% ntrogén. Mekkora térgatú levegőt használtunk a magnéum égetésekor? Mlyen oxgén lesleget alkalmaztunk? Standardállapotú levegőben , g kalcumot égetünk el A maradk gázelegy összetétele 5, V V% 0 2 és 95, V/V% N 2 Mekkora térgatú levegőt használtunk l és hány %os levegőlesleget alkalmaztunk? Mekkora tömegű kalcumot égettünk el a standardállapotú, 1,5 dm 3 térgatú levegőben, ha a reakcó után vsszamaradó gázelegy hdrogén gázra vonatkoztatott sűrűsége 14,3? Mekkoa tömegű magnézumo égettünk el a standadállapotú, 8 , cm 3 térfgatú levegőben, ha a reakcó után vsszamaradó gázelegy sűrűsége standard körülmények között 1,1494 g/dm 3? .
202A)
B)
3. feladatsor (gázeegyek)
Az alább ladatokban szereplő (oxgénben nem dúsított) levegő 21 V/ V% ox gént és 79 V/V% ntrogént tartalmaz. 203A) B) 204A) B)
205A) B) C) 206A)
B)
Mekkora térfgatú, azonos állapotú oxigéngáz szükséges 1, dm 3 etángáz tökéletes elégetéséhez? Mekkora térgatú, azonos állapotú oxgéngáz szükséges 3, dm 3 szén monoxd tökéletes elégetéséhez? 1, dm 3 , 3 V/V% etán és 7 V/V% metánt tartalmazó gázelegy tökéletes elégetéséhez mekkora térgatú, azonos állapotú oxgéngáz szükséges? Mekkora térgatú, azonos állapotú oxgéngáz szükséges 5, dm 3 olyan propánbután gázelegy elégetéséhez, amelynek levegőre vonatkoztatott sűrűsége 1,862? (Miev = 29 g/mol). Mekkora térgatú, azonos állapotú levegő szükséges 3, dm 3 metángáz tökletes elégetéséhez? Mekkora térgatú, azonos állapotú levegő szükséges 1, dm 3 propángáz tökéletes elgetéséhez? Mlyen a durranógáz optmáls hdrogén: levegő térfgataránya? Mekkora térgatú, azonos állapotú levegő szükséges 1, dm 3 térgatú, · 4 V/ V% etánt és 6 V/ V% metánt tartalmazó gázelegy tökéletes elégetésé hez? Egy propánbután gázelegy sűrűsége standard körülmények között 2, g/dm 3 Mekkora térgatú, azonos állapotú levegő szükséges a gázelegy 1, dm 3-ének tökéletes elégetéséhez? Metángázt égetünk el éppen szükséges (ún.sztöchometrkus) mennységű levegőben.Mlyen a keletkező gázelegy V/V%-os összetétele a víz lecsapó dása után? Szén-monoxd-gázt égetünk sztöchomerkus mennységű levegőben.Ha tározzuk meg az égéstermék térgatsázalékos összetételét! •
.207A)
B)
72 TCsabI© 2017
208.A) 30 VV% etánt és 70 V V% propánt tartalmazó gázelegyet elégetnek éppen szüksées mennyiségű levegőben Milyen a keletkező vízmentes gázelegy térfgatszázalékos összetétele? B) Szén-monoxidból és metánból álló gázelegy 00,0 cm -ének tömege stan dardállapotban 0,0702 g.Ha ezt a gázelegyet éppen szükséges mennyiségű levegőben tökéletesen elégetjük, mlyen lesz a keletkező, vízmentes gáz elegy térgatszázalékos összetétele? 4209.A) ,0 dm etángázhoz 20,0 dm azons állapotú levegőt keverünk, és a gázt elégetjük. Hány % levegőlesleget alkalmaztunk? Milyen a keletkező stázok térfgatszázalékos összetétele? (A vízgőz lecsapódik !) B) ,0 dm szénmonoxidhoz ,0 dm azonos állapotú levegőt keverünk és a gázt eléetük. Hány %-os leslegben alkalmaztuk a levegőt? Milyen a keletkező vízmentes stgáz, a kiindulásival azonos körülmények között mért térfgata és térgatszázalékos összetétele? 210.A) 100,0 cm VV% metánt és 60 VV% etánt tartalmazó gázelegyhez 2000 dm azonos állapotú levegőt kevertünk és a gázt elégettük Hány százalék levegőlesleget alkalmaztunk? Milyen a keletkező stgá zok térfgata a vízgőz lecsapódása és a kiindulási körülmények visszaállí tása után? Milyen a keletkező ázelegy térgatszázalékos összetétele (a vízgáz lecsapódása után)? (M (levegő) = 29 g/mol) B) Egy olyan propánbután gázelegyet, melynek levegőre vonatkoztatott sűrűsé ge ,62 harmincszoros térfgatú, azonos állapotú levegővel keverünk össze, és a szénhidrogéneket elégetjük Milyen a keletkező stgázok V V%-os össze tétele a víz lecsapódása utá�? Hány %os levegőlesleget alkalmaztunk? 521.A Metánt 0%-os levegőlesleggel égetünk el.Milyen a keletkező vízmentes stgázok térgatszázalékos összetétele? B) Szén-monoxidot 5%-os levegőeleslegben égetünk el. Milyen a keletkező vízmentes stgáz térfgatszázalékos összetétele? 212.A) Egy 0 VV% etánt és 90 VV% metánt tartalmazó gázelegyet 0%-os levegőleslegben tökéletesen eléetünk. Milyen lesz a keletkező gázelegy V V%os összetétele a vízgőz lecsapódása után? Mekkora térgatú a vízgőz lecsapódása utáni gázelegy a kiindulási körülmények között mérve, ha ,000 dm metán-etán elegyből indultunk ki? B) Egy normál körülmények között 0,8925 g/dm 3 sűrűséű metánetán gáz elegyet 20%os leveőleslegben éetünk el Mekkora a keletkező gázelegy V%os összetétele a víz lecsapódása után? Mekkora térfgatú a vízgőz lecsapódása után a gázelegy a kiindulási körül mények között mérve, ha 500,0 dm metánetán elegyből indultunk ki? 623.A) Etánt levegőeleslegben elégetve a következő összetételű stáz keletke zett: ,40 V/V% C 2,85 VV% 85,75 VV% N Hány %-os levegőelesleget alkalmaztunk? B) 0 V V% metánt és 70 V V% szén-monoxidot tartalmazó gázelegyet leve őlesleben elégettünk A következő összetételű stgáz keletkezett: 20,78 VV% C ,04 VV% 78,8 VV% N Hány %-os levegőeles leget alkalmaztunk? 3
3
3
3
3
3
3
3
3
2,
2,
2,
2
TCsabI© 2017
2.
2
7
214.AJ
B)
7215AJ
B)
216A)
B)
9.21A)
B)
218.AJ
B)
74
Hány százalékos evegőfeleslegben gytottuk meg a hidrogéngázt ha a vízgőz _lecsapódása után visszamaradó gáz sűrűsége standard körümé nyek között 11612 g/dm 3 ? (Feltételezzük hogy csak a hidrogén és az oxigén között játszódik le számottevő reakció ) Hány százalékos esleget tartalmazott az egyik komponensbő az a hidrogén-klór gázelegye ameyet meggyújtva a keetkező gázelegy evegő re vonatkoztatott sűrűsége 05448? (M (levegő ) = 29 g/mol) 80 VV% metán és 20 VV% acetiént tartalmazó gázelegyet evegőeseg ben elégettünk A keletkező stgáz 109 VV% CO 2-ot 36 V V% 0t és 855% VV% nitrogént tartamazott Hány %os levegőesleget aka maztunk? 25 VV% propánt és 75 VV% butánt tartamazó gázelegyet levegőelesleg ben elégetünk 1050 VV% COot 525 VV% O 2-t és 8425 VV% N 2 -t tartamazó stgáz keletkezett Hány %-os levegőlesleget alkalmaztunk? Etánt égetünk el levegőeleslegben. A keetkező stgázban négyszer na gyobb a szén-dioxid anyagmennyisége mint a maradék oxigéné. Hány %os levegőlesleget alkalmaztunk és hány % nitrogént tartalmaz a vízmentes üstgáz? Metánt és etánt tartalmazó gázeegyet meynek héliumra vonatkoztatott sűrűsége 6 1 levegőeslegben elégetünk Hány %-os levegőleseget alkalmaztunk és hány VV% nitrogént tartalmaz a stgáz ha abban a széndioxid és az oxigénmoekulák aránya 20 1? Metánt oxigé dúsío lvgőben égetünk el A keletkező vízmentes stgáz összetétele: 1111 VV% CO 2 , 555 V/V% 2 8333 VV% N 2 Hány %os levegőleseget akalmaztunk? Hány VV% oxigént tartamazott a dúsított levegő? Szénmonoxidot oxigénben dúsított levegővel kevertek össze és eégették. 333 VV% CO 2 ot 833 VV% O 2 t és 5833 VV% Nrt tartamazó stgáz keletkezett. Hány %-os evegőesleget alkamaztunk? Hány V V% oxigént tartalmazott a dúsított levegő? 40 VV% metánt és 60 VV% propánt tartalmazó gázelegyet oxigénben dúsított levegőben eégetünk A keletkező vízmentes stgáz összetétele 1528 VV% CO 2 139 VV% 2 , 8333 VV% N 2 • Hány %-os levegőleseget akalmaztunk? Hány V V% oxigént tartalmazott a dúsított evegő? Egy 1,8776 g/dm 3-es sűrűségű standardállapotú propán-bután gázeegyet oxigénben dúsított evegőben égetünk A keetkező vízmentes stgáz összetétee 1753 VV% CO 2 438 VV% 2 7808 VV% N 2 Hány %os levegőesleget alkalmaztunk? Hány V V% oxigént tartalmazott a dúsított evegő?
TCsabI© 2017
4. A) feladatsor (gázelegyek)
219A)
B)
220.A)
B) 3221A )
B)
C)
4222A)
B)
Egy szén-monoxidhidrogén gázelegy elégetésekor 1 ,2-szer több mol víz keletkezik, mint széndioxid. Milyen a kiindulási gázelegy V/ V%-os össze tétele? Egy szén-monoxidhidrogén gázelegy elégetésekor 1,6szor nagyobb anyagmennyiségű szén-dioxid keletkezik, mint víz Határozzuk meg a kiindulási gázelegy térfgatszázalékos összetételét ! Egy metánszén-monoxid gázelegy elégetésekor 1,2-szer nagyobb anyag mennyiségű szén-dioxid keletkezett, mint víz. Számítsuk ki a kiindulási gázelegy térgatszázalékos összeételét ! Egy metánhidrogén gázelegy elégetésekor 2,2-szer több mol víz keletkezik, mint széndioxid. Számítsuk ki a kiindulási gázelegy V/V%-os összetételét ! Egy szén-monoxidból és hidrogénből álló gázelegy 10,0 cm3 -ét azonos állapotú, eleslegben vett oxigénben elégetve a keletkező vízgőzt lecsapat va, a hőmérsékletet és a nyomást az eredeti értékre állítva 10,0 cm 3 víz mentes gázelegyet kapunk. Ezt tömény KOR-oldatban átbuborékoltatva, a gáztérgat 4,0 cm 3 re csökkent Milyen gázkomponenssel, hogyan reagál a kálilúg? Milyen volt a kiindu lási gázelegy térgatszázalékos összetétele? Mekkora térgatú, azonos állapot_ú oxigéngázzal kevertük össze az eredeti elegyet? Egy szén-monoxidhidrogén gázelegy 20,0 cm 3 -ét leslegben vett, azonos állapotú oxigénnel összekeverve meggyútunk, mad a vízgőz lecsapódása után megmérük a gáztér�gatot : 1 5,0 cm3 • Ezt tömény KOHoldaton átvezetve a térgat 12,0 cm3 -re csökken Milyen volt a kiindulási gázelegy V/V%os összetétele? Mekkora térgatú, azonos állapotú oxigéngázzal kevertük össze az elegyet? Egy metánból és hidrogénből álló gázelegy 100 cm 3 -ét leslegben vett, azonos állapotú oxigéngázzal kevertünk össze, mad a reakció után a vízgőzt lecsapva, az eredeti hőmérsékleten és nyomáson 1 0,0 cm3 gáztér gatot mértünk. KOR-oldaton átvezetve a gázt, 2,0 cm3 es térgatcsökke nést tapasztaltunk. Számítsuk ki a kiindulási gázelegy térgatszázalékos összetételét és azt, hogy mekkora térgatú azonos állapotú oxigéngázzal kevertük össze az elegyet! Egy metánból és szén-monoxidból álló gázelegy 20,0 cm3ét 30,0 cm3 azonos állapotú oxigéngázzal kevertünk össze, mad az elegyet meggyú tottuk. A reakció lezajlása, a vízgőz lecsapódása és az eredeti körülmények visszaállítása után visszamaradt gáz térgata 28,0 cm3 Számítsuk ki az eredeti gázelegy V/V%os összetételét! Milyen volt az 2lesleg? Egy szén-monoxid metán gázelegy 1 5,0 cm 3 -ét 20,0 cm3 azonos állapotú oxigéngázzal kevertünk össze, majd az elegyet meggytottuk. A reakció lezalása, a vízgőz lecsapódása és az eredeti körülmények visszaállítása után megmaradt gáz térgata 20,0 cm 3 Számítsuk ki az eredeti gázelegy V/V%os összetételét és azt, hogy hány %os oxigénlesleget alkalmaztunk! TCsabI© 2017
75
.A)
Egy CHCOH 2 gázelegy 10,0 cm 3-ét 20,00 cm azoos álapotú ox géngázzal kevertük össze, majd az elegyet meggyútottuk. A reakcó lezajlása, a vízgőz lecsapódása és az eredet körülmények vsszaálítá sa utá megmaradt gáz térgata 15,5 cm 3 melyet OR-oldato át vezetve, 8,0 cm 3 gáz marad vssza Számítsuk k a kdulás gázelegy térfgatszázalékos összetételét és azt, hogy háy %os oxgéelesleget alkalmaztuk ! Egy metászé-mooxdhdrogé gázelegyet kétszeres térgatú, azo os állapotú oxgégázzal kevertek össze.Az elegy meggyútása, a reakcó lezajlása a vízgőz lecsapódása és az eredet körüméyek vsszaálítása után vsszamaradt gázelegy térfgata a reakcó eőtt oxgét tartamazó gázelegy térgatáak 55,0%-a. Ezt ORoldato átvezetve, térfgata 18,2%-kal csökke. Számítsuk k a gázelegy V/V%-os összetételét és azt, hogy háy %-os oxgéelesleget alkalmaztuk ! ,
B)
4. B) ladatsor (gázeegyek, szerves kémiai feadatok) 1224A)
B)
C)
225A) B)
3226A)
Egy etápropá gázeegy tökéetes elégetéséhez a gázelegy anyagmey ségéek égyszerese kel oxgéből. Számítsuk k a gázelegy térfgatszáza lékos összetételét ! Egy etáeté gázelegy tökéetes elégetéséhez elvleg 3,2-szeres anyag menységű oxgé szüséges. Számítsuk k a gázelegy térfgatszázalékos összetételét ! Egy metápropá gázelegy elégetésekor 1,8szor agyobb ayagmey ségű szén-doxd keetkezk, mt a kndulás gázeegy anyagmenysége. Számítsuk k a gázelegy V/V%-os összetételét ! Egy metáetá gázelegy elégetésekor 1,6-szer agyobb ayagmenységű víz keletkezk, mnt szédoxd. M a gázelegy V/V%os összetétee? Egy propánbutá gázelegy elégetésekor 1,30-szor több mól víz keletke zett, mnt a szé-doxd ayagmeysége. Száítsuk k a gázelegy térf gatszázalékos összetételét ! Egy metáetá gázelegy 10,0 cm 3 ét oxgéneesegben elégettük. A reakcó lezajlása, a vz lecsapódása és a yomás vsszaállítása utá vsszamaradó gázelegy térfgata 20,0 cm 3 Ha ezt OR-oldato bu borékoltatjuk át, a gáz térogata 16,0 cm 3 -rel csökke. Számtsuk k a gázelegy V/V%-os összetételét és azt, hogy háy %os oxgéleseget alkalmaztuk ! Egy propá bután gázeegy 20,0 cm 3 ét oxgéleslegben tökéletese el égetük. A reakcó lejátszódása, a víz lecsapódása és a yomás vsszaállí tása utá vsszamaradó gázelegy térgata 70,0 cm 3 Ha ezt a gázelegyet KOR-oldato buborékoltatjuk át, 6,0 cm gáz marad vssza Számítsuk k az oxigénelesleget és a szénhdrogéelegy térfgatszázalékos összetéte lét! .
B)
•
76 TCsabI© 2017
4227.A)
B)
5228A)
B)
6229A)
B)
230A)
Egy gázelegynek, mey propánt és propént tartalma, 0,0 cm 3-ét 60,0 cm 3 azonos álapotú oxigéngázzal keverünk össe, majd a szénhidrogéneket tökéletesen elégetjük A reakció beejeztével, a víz lecsapódása és az eredeti körülmények visszaállítása után 41,0 cm 3 gáelegyet kapunk. Szá mítsuk ki a gázelegy VV%-os összetételét és azt, hogy hány százalékos oxigénlesleget alkalmatunk ! Egy etánt és acetilént tartalmazó gáelegy 20,0 cm 3-ét 100,0 cm 3 azo nos állapotú oxigéngázzal kevertük össe és a sénhidrogéneket el égettük A reakció és a víz lecsapódása után, az eredeti körülmények között mérve 840 cm 3 térogatú gázelegyet kaptunk Számítsuk ki a gázelegy V/ V%-os össetéteét és azt, hogy hány %-os oxigénlesleget alkalmaztunk Egy gáelegy sénmonoxidot, metánt és acetilént tartalmaz A gázelegy 20,0 cm 3-ét 60,0 cm 3 azonos állapotú oxigéngázzal keverjük össe és meg gyújtjukA reakció beeződése, a víz ecsapódása után az eredeti körül mények között mérve, 4,0 cm 3 gázelegyet kapunk, melyet KOH-oldaton átveetve 23,0 cm 3 -es térgatcsökkenést tapastalunk. Számítsuk ki a gázelegy V V%-os össetételét és azt, hogy hány %-os oxigénelesleget akamaztunk ! Egy gáelegy 5,0 cm 3 -ét mely metánt, etánt és acetiént tartalma 60,0 cm 3 azonos állapú oxigéngázzal keverünk össe, és a sénhidrogéne ket tökéletesen elégetjük A reakció beejeződése, a vízgőz lecsapódása után az eredeti körülmények között mérve, 42,5 cm 3 gáelegyet kapunk, melynek térgata a KOH-ldaton való átvezetés alatt 20,5 cm3 re csök ken Sámtsuk ki a gáelegy VV%-os össetételét és azt, hogy hány %os oxigénlesleget alkalmatunk Egy kétkomponensű gázelegyet vizsgálunk, mey két, a homológ sorban egymást követ§ paran sénhidrogént tartalma 10,0 cm 3 gázelegyet 50,0 cm3 aonos állapotú oxigéngázzal keverünk össze, és a szénhidrogé neket tökéletesen elégetjük. Ezután megvárjuk, míg a vízgő lecsapódik, és a eredeti hőmérséklet és nyomás visszaáll : ekkor 31,5 cm 3 gáztérga tot mérünk, mely KOH-oldatos mosás után 27,0 cm 3-rel csökken.Melyik két gáz alkotta a gáelegyet, milyen térgatszázalékos összetételben? Miyen oxigénlesleget alkalmatunk? Egy gázelegy az olenek homológ sorának edik és (n + 2)edik tag ját tartalmaza A gázelegy 25,0 cm 3 ét 150,0 cm 3 azonos álapotú oxigénnel keverünk össze, és a szénhidrogéneket tökéletesen elégetük. A reakció befjetével, a vízgőz lecsapódása után az eredeti körülmények között mérve, 120,0 cm 3 gáelegyet kapunk, melynek térgata KOH-oldaton átvezetve, a elére csökken. Melyik két gá alkotta a gázelegyet, miyen V/ V%-os össetételben, és hány %os oxigénlesleget alkalmaztunk? Metánból és etánból álló gázelegy 10,0 cm 3-ét 190,0 cm 3 azonos állapotú, 21 V V% oxigént tartalmazó levegővel keverjük össze, és a szénhidrogéne-· TCsabI© 2017
77
•
B)
ket tökéletesen elégetjük A reakció beejeztével, a vízgőz lecsapódása után az eredeti körülmények közt mérve, 175,5 cm 3 gázelegyet kapunk, melyet KOH-oldaton átvezetve a gáztérgat 19,0 cm 3 rel csökken Számítsuk ki az eredeti gázelegy V/V%-os összetételét és azt, hogy hány %os levegőlesleget alkalmaztunk ! Egy prpánbután gázelegyet 30szoros térfgatú levegővel keverünk össze. Az égés, a vízgőz lecsapódása és az eredeti hőmérséklet és nyomás visszaállítása után kapott gázelegy térfgata a levegővel összekevert gáz elegy térfgatának 89,6 % -a Ezt KOH-oldaton átvezetve a térfgat 2,3% kal csökken Számítsuk ki az eredeti gázelegy V/V%-os összetételét és azt, hogy hány %os levegőlesleget alkalmaztunk ! 5. A) fladatsor (gázelegyek)
1.23A)
B)
C)
.232 A)
B) 233.AJ
Egy gázelegy hidrogént és oxigént tartalmaz. Az elegyen elektromos szik rát üttetünk át és megvárjuk, hogy a hőmérséklet és a nyomás ismét az eredeti legyen A vízgőz lecsapódása után visszamaradt száraz gáz térga ta a ele a kindulási gázelegyének. Számítsuk ki, milyen lehetett a kiindu lási elegy térgatszázalékos összetétele! Egy gázelegy hidrogént és oxigént tartalmaz. Az elegyen szikrát üttetünk át és megvárjuk, hogy a hőmérséklet és a nyomás ismét a kiindulási értéket vegye el A vízgőz lecsaódása után visszamaradó gáz érgata a kiindu lási gáztérfgat 80%-a. Számítsuk ki, milyen lehetett a kiindulási elegy V V%-os összetétele! Egy gázelegy hidrogént és klórt tartalmaz. Az elegyet meggyújtva, a reakció után a vízoldékony komponenst elnyeletve, a maradék száraz gáz mely KI-oldaton átbuborékoltatva abban színváltozást nem okoz térgata a kiindulási körülmények között mérve, az eredeti gázénak 20%-a Számítsuk ki a kiindulási elegy V/V%os összetételét ! Egy gázelegy szénmonoxidot és oxigént tartalmaz Az elegyet meggyt va, mad a reakció után az eredeti körülményeket visszaálltva, a gázelegy térgata az eredetinek 70%a Számítsuk ki, milyen összetételű lehet a kiindulási gázelegy! Számítsuk ki annak a C 2 elegynek a térfgatszázalékos összetételét, melynél a entiek szerint 10 %-os a térgatcsökkenés ! Egy C 2 gázelegyet elégetve olyan gázelegyhez jutunk, amelynek sűrű sége standardállapotban 1,358 g/dm 3 Milyen összetételű lehet a kiindulá si elegy? Milyen annak a C 2 gázelegynek a V/V%-os összetétele, melynek elégetésekor képződő gáz 100,0 cm 3 e standardkörülmények között 122,4 mg tömegű? Milyen annak a C 2 gázelegynek az összetétele, melynek elégetése során képződő gáz oxigéngázra vonatkoztatott sűrűsége 1,375? •
B)
C)
78
TCsabI© 2017
s
.234A)
B)
C)
235A)
B)
Egy gázelegy szén-dioxidot, szén-monoxidot és oxigént tartalmaz, mely nek levegőre vonatkoztatott sűrűsége 1,3380. Ha a gázelegyet elégetjük, a reakció során képződő gázelegy levegőre vonatkoztatott sűrűsége 1,4083-ra nő. Számítsuk ki a kiindulási elegy V/V%-os összetételét! ( 1ev = 29 g/mol.) Egy hidrogénből, nitrogénből és oxigénből álló gázelegy oxgengázra vonatkoztatott sűrűsége 0,75 Ha az elegyet flrobbantjuk, majd gyorsan lehűtjük (eközben ammónia gyakorlatilag nem keletkezik), és a lyékony terméket eltávolítjuk, a maradék gázelegy oxigénre vonatkoztatott sűrűsé ge 0,91 lesz Számítsuk ki a gázelegy V/V%-os összetételét! Egy CO N 2 gázelegy sűrűsége normálállapotban 1,3208 g/dm 3 Az elégetése után keletkező gázelegy sűrűsége 1,4676 g/dm 3-re nő azonos állapotban Határozzuk meg a gázelegy térgatszázalékos összetételét! Egy metánból, szén-monoxidból és eleslegben lévő oxigénből álló gázelegy átlagos moláris tömege 28,4 g/mol. Ha a gázelegyet meggytjuk, a rró vízgőzt is tartalmazó égéstermék 29,9 g/mol átlagosmoláris tömegű lesz. Számítsuk ki a kiindulási gázelegy térgatszázalékos összetételét! Metánból, hidrogénből és eleslegben lévő oxigénből álló gázelegy átlagos moláris tömege 24,60 g/mol. Ha a gázelegyet flrobbantjuk, a rró, víz gőzt is tartalmazó égéstermék átlagos moláris tömege 25,89 g/mol lesz Számítsuk ki az elegy térgatszázalékos összetételét! .
5. B) fladatsor (gázelegyek, szerves kémiai példák) 1.236A) B) C) .23A)
B) 238A)
B)
Etántén gázelegy 10,0 cm 3 ének telítéséhez 3,0 cm 3 azonos állapotú hidrogéngáz szükséges Mi a gázelegy V/ V%-os összetétele? Propán propén gázelegy 10,0 cm 3 -e 4,0 cm 3 azonos állapotú hidrogén klorid-gázt addicionál Mi a gázelegy térgatszázalékos összetétele? Etántin gázelegy a saját térgatával azonos térgatú, azonos állapotú hidrogéngázzal telíthető. Mi a gázelegy térgatszázalékos összetétele? Egy eténből és butadiénből álló gázelegy 10,0 cm 3 -ének telítéséhez 12,0 cm 3 azonos állapotú hidrogéngáz szükséges.Mi a gázelegy V/V%os összetétele? Egy buténbutadién gázelegy 5,0 cm 3 -e 16,0 cm 3 azonos állapotú klór gázt addicionál. Mi a gázelegy V/V%os összetétele? Egy gázelegy etént és hidrogént tartalmaz. Ha a gázelegyet platinakatali zátorral hozzuk érintkezésbe, a gázelegy térgata azonos körülmények között mérve a elére csökken. (Az etén és a hidrogén reakcióját gyakor latilag teljesnek tekinthetjük.) Mi volt a kiindulási gázelegy összetétele térgatszázalékban? 20,0 cm3 - propénből és hidrogénből álló gázelegyet platinakatalizátor ral hozunk érintkezésbe A reakció végén azonos körülmények között mérve 12,0 cm3 térgatot mérünk Milyen összetételű lehetett a gáz elegy V V%-ban? 79 TCsabI© 2017
Egy etánténhidrogén gázelegyet platinakatalizátorral hozunk érintke zésbe.A reakció végén azonos körülmények között mérve a gáztérf gat az eredetinek 80%-ára csökken, és a maradék gáz oxigéngázra vonat koztatott sűrűsége 0,7 88 Számítsuk ki a kiindulási gázelegy V/V%-os összetételét! B) Egy etánetén hidrogén gázelegyet platinakatalizátorral hozunk érintke zésbe A reakció végére a gáztérfgat az eredeti 90%ára csökken, és a maradék gáz oxigéngázra vonatkoztatott sűrűsége 0,9375 lesz.Számítsuk ki a kiindulási gázelegy térgatszázalékos összetételét ! 240A) Egy etántinhidrogén gázelegy hidrogéngázra vonatkoztatott sűrűsége 11,6.Ha a gázelegyet platinakatalizátorral hozzuk érintkezésbe, a keletke ző gázelegy térfgata a kindulási körülmények között mérve az eredeti 80%-a lesz Álapítsuk meg a kiindulási és a képződött gázelegy átlagos moláris tömegét és V/ V%-os összetételét! B) Egy etánetin hidrogén gázelegy 61,25 dm 3 ének tömege standardálla potban 32,00 g Ha a gázelegyet platinakatalizátorral hozzuk érintkezés be, akkor a térfgata a kiindulási körülmények között mérve az eredeti 80%ára csökken.Számítsuk ki a kiindulási é a keletkező gázelegy V/ V% os összetételét és átlagos moláris tömegét ! 5.241A) Egy etánpropénhidrogén gázelegyet platinakatalizátorral érintkezésbe hozva a keletkező gázelegy térfgata a kiindulási körülmények között mérve az eredeti 80%-a, s a keletkező gázelegy hidrogéngázra vonatkoz tatott sűrűsége 1 1,5. Számítsuk ki a kiindulás gázelegy V/V%-os összetételét és tlagos moláris tömegét! B) Egy etán propénhidrogén gázelegy 25,0 cm 3 ét platinakatalizátorral ho zunk érintkezésbe. A reakció lejátszódása után, a kiindulási körülmények visszaállításával a gáz térfgata 15,0 cm 3 lett, a keletkező gáz standard sűrűsége 1,51 g/dm 3 • Állapítsuk meg a kiindulási gázelegy térfgatszázalé kos összetételét és átlagos moláris tömegét! C) Eg etén bután drogén gázeleget platinakatalzátorral hozunk érntkezés be.A reakció lejátszódása után, a kiindulási körülmények között a gáztéro gat az eredeti háromnegyedére csökken, és a maradék gázelegy levegőre vonatkoztatott sűrűsége 1,292Számítsuk ki a kiindulási gázelegy térgatszá zalékos összetételét és átlagos moláris tömegét! (M (levegő) = 29 g/mol.) 242A ) Egy propáneténhidrogén gázelegy 61,25 dm 3 ének tömege standardál lapotban 69,00 g 50 cm3 ilyen gázelegyet platinakatalizátorral hozunk érintkezésbe.A reakció után, a kiindulási körülmények közöt mérve a gáz térgata 120 cm 3-re csökken. Számítsuk ki a kiindulási és a képződött gázelegy V/ V%-os összetételét, átlagos moláris tömegét ! B) Egy propénbutánhidrogén gázelegy nitrogéngázra vonatkoztatott sűrű sége 1 ,30 Ha a gázelegyet platinakatalizátorral hozzuk érintkezésbe, mad a reakció után az eredeti körülményeket visszaállítuk, a térfgat a kiindu lásinak 70%-ára csökken Számítsuk ki a kiindulási és a keletkezett gáz elegy V/V%-os összetételét és átlagos moláris tömegét ! .239A)
80 TCsabI© 2017
,•
.243A)
Egy etén propén hidrogén gázelegyet platinakatalizátorral hozunk érint kezésbe. A gázelegy térgata a kiindulási körülmények között mérve 30%-kal csökken, és a keletkezett gázelegy normál sűrűsége 701,2 g/m Számítsuk ki a kiindulási gázelegy V V%-os összetételét! Egy etnpropén hidrogén gázelegy 140 cm ét melyne tömege 54,9 mg standardkörülmények között platinakatalizátorral hozzuk érintkezésbe A reakció beeződése és a kiindulási körülmények visszaállítása után a gáztérfgat 84 cm lett. Számítsuk ki a kiindulási és a keletkezet gázelegy térfgatszázalékos összetételét! Egy propénbutén hidrogén gázelegy átlagos moláris tömege 15,4 g/mol, platinakatalizátor segítségével reakciót indítunk meg és annak beeztével a gázelegy átlagos moláris tömege 22,0 g/molra nő Állapítsuk meg, hogyan változik a reakció során adott körülmények között a térfgat, és számítsuk ki a gázelegy V/ V%os összetételét! Egy etén propén hidrogén gázelegy átlagos moláris tömege 15,2 g/mol Platinakatalizátor segítségével reakciót indítva a gázelegyben, annak be jeztével a gázelegy átlagos moláris tömege 25,33 g/mol-ra nő. Állapítsuk meg, hogyan változik a reakció során azonos körülmények között a térgat, és számítsuk ki a gázelegy V V%-os összetételét! 3
B)
•
3
3
.244A)
B)
6. fladatsor (gázelegyek, szerves kémiai példák) 1.245A)
B)
246A)
Egy etin metán butén gázeJegy telítéséhez háromnegyedakkora térfgatú hidrogéngáz kell, elégetésekor pedig kétszerakkora térgatú szén-dioxid keletkezik, mint amekkora térgatú gázelegyet reagáltattunk. A térga tokat minden esetben azonos körülmények között mértük. Számítsuk ki a kiindulási gázelegy V V%-os összetételét! Egy acetilénpropilén gázelegy elégetésekor kétszerakkora térgatú szén dioxid keletkezik, mint amekkora térfgatú azonos állapotú hidrogénnel telíthető az előző reakcióban elhasznált mennyiségű, kiindulási összetéte lű gázelegy. Számítsuk ki térgatszázalékos összetételét! 10,0 cm metánetánetén gázelegy 1,0 cm azonos állapotú klórt addi cionál. Ha a kiindulási gázelegy újabb 10,0 cm -ét tökéletesen elégetük, 14,0 cm azonos állapotú széndioxidgáz keletkezik Számítsuk ki a kiin dulási gázelegy V V%os összetételét I 5,0 cm metán etánetn gázelegy 3,0 cm azonos állapotú hidrogéngáz zal telíthető. Ha a kiindulási gázelegy 10,0 cm -ét tökéletesen elégetjük, 14,0 cm azonos állapotú széndioxid-gáz keletkezik. Számítsuk ki a kiin dulási gázelegy V V%-os összetételét! 50,0 cm metánténpropén gázelegy 40,0 cm azonos állapotú hidro génkloridgázt addicionál A kiindulási gázelegy 20,0 cm -ének elégeté sekor 43,0 cm azonos állapotú szén-dioxid keletkezik Számítsuk ki a kiindulási gázelegy V V%-os összetételét 3
3
3
3
B)
3
3
3
3
247A)
3
3
3
3
81
20,00 cm 3 metáneténpropén gázelegy 14,00 cm 3 azonos állapotú klór gázt addicionál. A kiindulási gázelegy 10,00 cm 3 ének elégetéséhez 30,75 cm 3 azonos állapotú oxigéngáz szükséges Számítsuk ki a kiindulási gázelegy V/ V%os összetételét ! 3.248A) Egy metánacetilénpropén gázelegy 0,0 cm 3 -e 7,0 cm 3 azonos állapotú hidrogéngázzal telíthetőUgyancsak 10,0 cm 3 kiindulási gázelegyet eléget ve, 18,0 cm 3 azonos állapotú szén-dioxidgáz keletkezik. Számítsuk ki a gázelegy térgatszázalékos összetételét ! B) Egy etánacetilénpropn gázelegy 15,0 cm 3 e 5,5 cm 3 azonos állapotú hidrogéngázzal telíthető. 10,0 cm 3 kiindulási gázelegy elégetésekor pedig 2 ,5 cm3 azonos állapotú szén-dioxid-gáz keletkezik.Számítsuk ki a gáz elegy V V%-os összetételét ! 249A) 10,0 cm 3 térfgatú, etánt, etént és metánt tartalmazó gázelegyhez 50,0 cm 3 azonos álapotú oxgéngázt kevertünk, és a szénhidrogéneket elégettükA re akció beeztével, az eredeti körümények között mére 37,0 cm 3 gázelegy keletkezett (víz nélkül), melyet KOR-oldaton átvezetve, a gáztérfgat 200 cm 3-re csökken Számítsuk k a kiindulási gázelegy V V%-os összetételét! B) 20 cm 3 metáneténetin gázelegyhez 90 cm 3 azonos állapotú oxigéngázt kevertünk, és a szénhidrogéneket elégettük A reakció beeztével, a vízgőz lecsapódása után visszamaradt gázelegy térfgata a kiindulási körülmények között mérve 74 cm , melyet KORoldaton átvezetve, 35 cm 3 es térfgatcsökkenést tapasztalunk Határozzuk meg a kiindulási gázelegy térfgatszázalékos összetételét ! B)
7. Gázegyensúlyok 1250A)
Hányszorosára nő meg a molekulák száma, ha a 4 PHg) � P g) 6 H (g)
B)
egyenlet szerint, adott hőmérsékleten és nyomáson a fszn 10%-a disszo ciál? Hányszorosára nő meg a molekulák száma, ha a C 6 H 1 4 (g) � C 6 H g) + 4 H 2 (g)
C)
egyenlet szerint, adott hőmérsékleten és nyomáson, a hexán 20%-a disszo ciál? Hányszorosára nő meg a molekulák száma, ha a 2 H (g) � H (g) + I 2 (g)
25A)
egyenlet szerinti reakcióban a hidrogén-jodid 20%-a disszociál? Hogyan változik meg a molekulák száma, ha 1:1 anyagmennyiség-arány ban alkalmazott N 2H 2 esetén az N (g) + 3 H (g) 2 NHg) reakció során a nitrogénmolekulák 20%-a alakul át ammóniává?
82
TCsabI© 2017
B)
C)
.252A)
B)
Hogyan változik meg a molekuák száma a ni reakcióban, ha 1 :3 anyagmennyiségarányban alkalmazva a nitrogént és hidrogént adott hőmérsékleten és nyomáson a nitrogén 60 %a átalaku ammóniává? Hogyan változik meg a molekulák száma, ha 1 :3 anyagmennyiség-arány ban alkalmazott hidrogén és jód esetén a hidrogén 80%-a hidrogénodid dá alakul? Ha a nitrozil-bromid az alábbi 2 NOBr(g) � 2 NO(g) + Bri (g) egyenlet szerini disszociációját vizsgájuk 240 °C-on, akkor azt tapaszta juk, hogy 2,88 mol/dm 3 kiindulási NOBrkoncentráció esetén a vegyüet 50 %a disszociál, 213,3 mmol/dm 3 kiinduási koncentráció esetén viszont 75% nitrozilbomid disszociál. Számítsuk ki mindkét esetre az egyensúyi koncentrációkat, az egyensúyi gázelegy átagos moáris tömegét, az egyensúyi álandót ! Ha a hidrogénodid 2 HI(g) � H i (g) i (g) egyenlet szerinti disszociációját vizsgáljuk 327 C-on, azt tapasztauk, hogy 1,0 mol/dm 3 illetve 0, 5 mo/dm3 kiindulási H-koncentráció esetén is 10,7 1 %os disszociációt mérünk. Hogyan lehetséges ez? Számítsuk ki mindkét esetre : az egyensúlyi koncentrációkat, az egyensúlyi gázelegy álagos moláris ömegét, az egyensúyi állandó értékét! A propán termikus disszociációja : C 3 H 8 (g) � C 3 H 6 (g) H 2 (g). 800 Kon az egyensúyi gázelegy átagos moláris tömege 34,3 g/mo. Számítsuk ki az egyensúlyi gázelegy mólszázalékos összetéteét! Számítsuk ki az aábbi kérdések közü azokat, ameyekhez eegendő adat ál a rendelkezésünkre! a) A propán hány %-a disszociát? b) Hány mo propánt tartamazott kezdetben a tartáy dm 3 enként? e) 800 Kon ez az egyetlen egyensúyi összetétel és disszociációfk ? d) Mekkora az egyensúlyi álandó értéke? A kén-trioxid termikus disszociációja 2 SO g) � 2 SO i (g) + O i (g). 1 1 70 K-on az egyensúlyi gázelegy átagos moláris töme&e 64 g/mol. a) Számítsuk ki az egyensúlyi gázeegy mószázaékos összetételét! b) A kéntrioxid hány %-a disszociált? e) Hány mol kéntrioxidot tartalmazott dm 3 -enként a tartály? d) 1 170 K-on ez az egyetlen lehetséges egyensúlyi összetéte és disszociá ciófk? ) Megadhatóe az egyensúyi áandó? ,
253A)
B)
83 TCsabI© 2017
.254A)
A benzol magasabb hőmérsékleten a C6H g) � 3 C 2 H(g)
egyenlet szerint disszociál. Adott (T ) hőmérsékleten, 0,50 mol/dm3 kiin dulási benzolkoncentráció alkalmazása esetén az egyensúlyi elegy átlagos moláris tömege 5,12 g/mol a Számítsuk ki az egyensúlyi gázelegy n/n%-os összetételét! b Számítsuk ki az egyensúlyi állandót e Vgyanezen a hőmérsékleten nagyobb kiindulási koncentráció alkalma zásakor nő vagy csökken az egyensúlyi elegy átlagos moláris tömegé nek értéke? B) A dinitrogén-tetraoxid a N 2 Og) � 2 NO(g) egyenlet szerint disszociál Bizonyos T hőmérsékleten 0,40 mol/dm 3 kiin dulási N 2 O 4koncentráció esetén az egyensúlyi gázelegy átlagos moláris tömege 50,0 g/mol. a Számítsuk ki az egyensúlyi elegy mólszázalékos összetételét b Számítsuk ki az egyensúlyi állandó értékét e Ugyanezen a hőérsékleten nagyobb kiindulási koncentráció alkalma zásakor hogyan változik az egyensúlyi gázelegy átlagos moláris tömege? 255A) a Milyen anyagmennyiség-arányban kevertünk össze nitrogén- és hidro géngázt, ha hőmérsékleten az egyensúlyi gázelegyben 17,6 VV% ammó niatartalom mellett a gázelegy átlagos moláris tömege 25,29 g/mol? b ány %os a nitrogé és a hdrogén átalakulása? e Mekkora az egyensúlyi állandó értéke? B) a Milyen anyagmennyiségarányban kevertünk össze kéndioxidot és oxigént, ha T hőmérsékleten az egyensúlyi gázelegy átlagos moláris tömege 40,0 VV% kén-trioxid mellett 60,80 g/mol? b Hány %os a kéndioxid, illetve az oxigén átalakulása? e Mekkora az egyensúlyi állandó értéke? .256A)
B)
A C 6 1 g) � C 6H 6 (g) + 4 H(g) egyenlet szerinti egyensúlyi elegyben a molekulák összkoncentrációja 0,1895 mol/dm , a gázelegy átlagos moláris tömege 20,48 g/mol. a A hexán hány %-a disszociált? (Tételezzük el, hogy kezdetben csak hexán volt az edényben) b Mekkora een a hőmérsékleten a flyamat egyensúlyi állandója? 300 °Con az ammónia a 2 NHg) � N(g) + 3 (g) egyenlet szerint disszociál, és a gázelegy átlagos moláris tömege T hőmér sékleten, egyensúlyban 12,92 g/mol. Az egyensúlyi elegyben a molekulák összkoncentrációja 2,13 mol/dm 3 a Az ammónia hány %a disszociált? b Mekkora ezen a hőmérsékleten az egyensúlyi állandó értéke? •
84
TCsabI© 2017
.257AJ
B)
Ha egy 1 0,67 g/mol moláris tömegű nitogén hidrogén gázelegyet egy bizonyos hőmérsékletre melegítünk, a kialakuló gázelegy átlagos moláris tömege 1 6,00 g/mol lesz. a) A nitrogén, illetve hidrogén hány %-a alakult át ammóniává? b) Mekkora a flyamat egyensúlyi állandója ezen a hőmérsékleten? Ha egy 42,67 g/mol átlagos moláris tömegű kéndioxidoxigén gázelegyet adott hőmérsékletre melegítünk, a kialakuló egyensúlyi gázelegy átlagos moláris tömege 46,55 g/mol lesz. a) A kén-dioxid, illetve az oxigén hány %-a alakul át kén-trioxiddá? b) Mekkora ezen a hőmérsékleten a flyamat egyensúlyi állandója?
8 feladatsor (gázok, gázelegyek)
Szenet égetünk levegőben A keletkezett gázt NaOH-oldaton vezetjük át, melynek tömege ennek követketében 5,50 gmal nő. Hány g szenet éget tünk el? B) Ként égetünk levegőben. A keletkezett gázt NaOH-oldaton vezetjük át, melynek tömege ennek következtében 2,56 g-mal nő meg. Hány g ként égettünk el? 259A) Magnéziumot égetünk el 1 ,00 dm 3 standardállapotú oxigéngázban.A re akció végén a gáz térgata azonos nyomáson és hőmérsékleten mérve az eredetinek a ele. Hány g magnéziumot égettünk el? B) Nátriumot égetünk 1 ,000 dm 3 normálállapotú klórgázban. A reakció vé gén a gáz térfgata azonos hőmérséketen és nyomáson mérve az eredetinek 3/4-e. Hány g nátrium volt az edényben? 3.260A) Oktánt égetünk 1 ,000 dm 3 standardállapotú oxigéngázban.A reakció után a gáztérben megegyezik az oxigén- és a széndioxid-molekulák száma. Hány g oktánt égettünk el és milyen a rró (vízgőzt is tartalmazó) stgáz V V%-os összetétele? B) Ciklohexánt égetünk 5,000 dm 3 normálállapotú oxigéngázban.A reakció után a gáztérben háromszor több az oxigénmolekulák száma, mint a szén-dioxid-molekuláké Hány g ciklohexánt égettünk el és milyen a frró (vízgőzt is tartalmazó) stgáz V/ V%-os összetétele? 4.261A) Oktánt égetünk el 1 ,000 dm 3 standardállapotú oxigéngázban A reakció után rró, vízgőzt is tartalmazó, 30,34 g/mol átlagos moláris tömegű stgáz keletkezik. Hány g oktánt égettünk el? B) Benzolt égetünk 1 ,000 dm 3 normálállapotú oxigéngázban (tökéletesen). A reakció után a rró, vízgőzt is tartalmazó stgáz átlagos moláris tömege 34,37 g/mol. Hány g benzolt égettünk el? 262A) 1 0,00 kg izzó szénen frró oxigéngázt vezetünk á A reakciótérből eltávo zó gáz mely oxigéngázt már nem tartalmaz össztérfgata standard körümények között mérve 1 ,000 m 3 tömege 1 ,2245 kg. Milyen gázokból áll a gázelegy és mi a V/V%-os összetétele? Az izzó szén hány %a oxidálódott? .258A)
,
TCsabI© 2017
85
B)
263.A)
B)
Egy 50 dm 3 es tartályban lévő standardállapotú hidrogéngázban vékony csövön bevezetett klórgázt égetünk Egy idő után megszüntetük a klórgáz bevezetését. Ekkor a tartályban lévő gáz tömege 33,06 g. Miből áll a gázelegy és mi a térfgatszázalékos összetétele? Mekkora térfgatú stan dardállapotú klórgázt vezettünk a tartályba? 1 ,000 m standardállapotú metángáz hőbontása során 49 g korom rakó dik le a berendezés lára. A reakció bejeztéel a gázelegy össztérfgata standard körülményekre vonatkoztatva 1,500 m 3 , és benne metánon és hdrogénen kívül acetilénmolekulák találhatók. A metán hány %-a bomlott elemeire, hány %-a alakult acetlénné és hány %-a maradt bomlatlanul? Elektromos ívkemencében 500 m normálállapotú metánból oyan gázele gyet kaptak, amely 12 V/V% acetilént, 10 V/ V% metánt és 78 V/V% hidrogént tartalmazott Határozzuk meg: a) a reakciótérből távozó gázok térgatát normálállapotban ! b) mekkora térfgatú metán alakult acetilénné ! e) mekkora térfgatú metán bomlott elemeire ! d) mekkora tömegű gázkorom rakódott le a berendezésben ! 3
3
Ellenőrző fladatsor IV. (Gázelegyek)
Ismeretlen térfgatú edényben mey normálállapotú, 21 V/V% oxigént tartalmazó levegővel van tele 50,0 mg ként égetünk el. A képződött gázelegy 5 térfgat% 5 pont kén-dioxidot tartalmaz Mekkora térfgatú volt az edény? 2 Ismeretlen összetételű metánetán gázelegy 10 cm 3 -ét 38 cm 3 azonos állapotú oxi géngázzal keverünk össze és elégetük A reakció és a vízgőz lecsapódása után, az eredeti körülmények között mérve, 24 cm 3 gázelegy marad vissza, melynek hidro géngázra vonatkoztatott sűrűsége 20,5 Állapítsuk meg a szénhidrogénelegy térgat %os összetételét és azt, hogy hány %os oxigénlesleget alkalmaztunk ! 1 0 pont 3. Ammónia termikus disszociációakor (hőbomlásából) képződő ntrogénhidro génammónia gázelegy sűrűsége standard nyomáson és 25 °C-on 0,5551 g/dm 3 • a) Számítsuk ki a gázelegy V/ V%-os összetételét! b) Határozzuk meg, hány % ammónia bomlott el ! e) Hogyan változik meg a gáz térfgata és mekkora lesz a sűrűsége standard nyomáson és 25 °Con, miután a gázelegyet lös sósavon buborékoltattuk át? 10 pont Etilént, acetilént és hidrogént tartalmazó gázelegyet platinakatalizátorral hozunk érintkezésbe. A reakció közben a gáztérfgat azonos hőmérsékleten és nyomáson mérve a kiindulásinak flére csökken, és a keltkező gázelegy metánra vonatkoz tatott sűrűsége 1 , 175. Számítsuk ki a kindulási gázelegy térfgatszázalékos összeté telét és metánra vonatkoztatott sűrűségét ! 10 pont 86
TCsabI© 2017
5.
Szénmonoxidot, hidrogént és dihidrogén-szuldt tartalmazó gázelegy standard nyomású és 25 °C-on 50 cm 3 ét vizsgáljuk 500 cm 3 azonos állapotú, 20 V/V% oxigént tartalmazó levegőt keverünk hozzá, és az éghető anyagokat tökéletesen elégetjük, majd a reakció beeztével és a víz lecsapódása után megmérjük a gáz térfgatát: 490 cm 3 -t mérünk a kiindulásival azonos hőmérséketen és nyomáson. Ha ezt lúgoldaton vezetjük át, a térfgat 470 cm 3 re csökken. Határozzuk meg a kiindulási, háromkomponensű gázelegy térfgat%os összetételét és a vizsgált min ta tömegét! 15 pont Elenőrző feladatsor V.
Egy hidrogénklór gázelegy sűrűsége standardállapotban 0,758 g/dm 3 • Határozzuk meg annak a gázelegynek a térfgat%os összetételét és sűrűségét standardállapot ban, amely akkor keletkezik, amikor a nti gázelegyet lrobbantjuk ! 5 pont 2.
Tekintsük az alábbi, egyensúlyra vezető lyamatot CH g) + H 2 (g) � CO (g) + 3 H (g) a) Milyen anyagmennyiségarányban kevertük össze a metángázt és a vízgőzt abban az esetben, amikor adott hőmérsékleten kialakuló egyensúlyi gázelegy ben és
[H 2 (g)] [H (g)] =
b) Milyen anyagmennyiség-arányban kevertük össze egy másik esetben a metán gázt és a vízgőzt, amikor 30 téfat% hidrogén mellett az egyensúlyi gázelegy 10 pont átlagos moláris tömege 13,20 g/mol? 3 3 3. Metánt frmaldehidet és propánt tartalmazó gázelegy 20 cm ét 80 cm azonos állapotú oxigéngázzal keverjük, és elégetjük.A terméket lehűtve a víz eltávolítása után az eredeti körülmények között 54 cm 3 térfgatú gázt mérünk, amelyet KORoldaton átvezetve a gáztérfgat 36 cm 3-rel csökken Határozzuk meg a gázelegy térfgat%os összetételét ! Hány százalékos oxigénles leget alkalmaztunk? 10 pont Egy gázelegy, azonos tömegben, hidrogént, oxigént és egy ismeretlen vegyületet tartalmaz A gázelegy sűrűsége standardállapotban 0,2239 g/dm 3 . a) Számítsuk ki a gázelegy átlagos moláris tömegét ! b) Határozzuk meg az ismeretlen vegyület moláris tömegét ! Melyik vegyület lehet ez? 10 pont c) Határozzuk meg a vizsgált gázelegy térgat%-os összetételét ! 5. Egy gázelegy oxigént és szén-dioxidot tartalmaz. A gázelegy sűrűsége standardála potban 1,649 g/dm 3 a) Hatáozzuk meg a gázelegy térgat%-os összettelét és metána vonatkoztatott sűűségét Ha a gázelegyhez egy másik eemi gázbó azonos tömegű mennyiséget keverünk, akkor az új gázelegy hidogéngázra vonatkoztatott sűrűsége 3,64 esz b) Határozzuk meg, melyik elemi gázt kevertük az elegyhez, és azt is, hogy milyen lett az új gázelegy tégat%-os összetétele ! 15 pont
4.
87 TCsabI© 2017
B) A SZERVES VEGYÜLETEK KÉPLETE A vegyületek képlete meghatározható tömegszázalékos összetételükből ( I jezet 67 ladatsor) A szerves vegyületek összegképlete de még molekulaképlete sem árul el mindent a szerkezetükről A szerkezet (konstitúció, illetve konguráció) a kémiai reakciók illetve a zikai tuladonságok (pl.olvadáspont rráspont) alapán határozható meg egyértelműenSokat segít számításainknál ha ismerük a fntosabb vegyületcsoportok általános képletét Emlékeztetőül néhány példa:
CnH n + CnH n CnH n - CnH 2n O
CnH nÜ CnH n Ü CnH nÜx CHyO
nyílt láncú paranok; nyílt láncú olenek vagy cikloparanok; nyílt láncú diolenek, illetve alkinok cikloalkének; telített, egyértékű, nyílt láncú aldehidek és ketonok, telítetlen szénláncú egyértékű alkoholok, éterek; telített szénláncú karbonsavak telített szénláncú észterek; telített, egyértékű, nyílt láncú alkoholok, telített szénláncú éterek; x értékű alkoholok (telítette¼); valamilyen egyértékű alkohol aldehid keton vagy éter
1. fladatsor : Szénhidrogének és halogénezett származékaik képlete tömegszázalékos összetételük alapján 1.264A) B) .265A) B) 266A)
B ) 3.267A) B) .268A) B )
269.A)
Telített, nyílt láncú szénhidrogén moláris tömege 114 g/molMi a moleku laképlete? Melyik az az olen amelyiknek 98 g/mol a moláris tömege? Melyik a szénhidrogén, amelyiknek a moláris tömege 0 g/mol? Melyik lehet az a szénhidrogén, amelyiknek 92 g/mol a moláris tömege? Egy szénhidrogén moláris tömege 84 g/mol. Melyik szénhidrogénről lehet szó ha tuduk hogy a brómos vizet közönséges körülmények között nem színteleníti el? Egy szénhidrogén moláris tömege 0 g/mol, a brómos vizet közönséges körülmények között igen gyorsan elszínteleníti.Melyik ez a szénhidrogén? 53 g/mol moláris tömegű szénhidrogén széntartalma 89,55 m/m%. Mi a szénhidrogén molekulaképlete? Egy szerves vegyület moláris tömege 99 g/mol, klórtartalma 1, m/m%, széntartalma 24,2 m/m% a többi hidrogén. Mi a vegyület összegképlete? gy szerves vegyület 459 mm% szenet, 32 m/m% hidrogént és ezen kívül brómot tartalmaz Mi az összetételének meglelő legegyszerűbb képlet? 90,0 m/m% szenet és 10,0 m/m% hidrogént tartalmazó szénhidrogénnek mi a legegyszerűbb molekulaképlete? Egy szénhidrogén 85, m/m% szenet tartalmaz Milyen képletre következ tethetünk ebből? Melyik vegyületről lehet szó, ha azt is tuduk hogy stan dard körümények között sűrűsége 2,28 g/dm 3 és gáz-halmazállapotú? Melyik vegyületről van szó, ha tuduk hogy klóraddícióakor egyetlen kiralitáscentrummal rendelkező vegyület képződik belőle?
88 TCsabI© 2017
B)
C)
D) E)
520.A)
B)
C)
6271A)
B)
C)
37,2 m/m% szenet és 55,0 m/m% klórt tartalmazó vegyület a ntieken kívül még hidrogént tartalmaz. Milyen képletre következtethetünk ebből? Elegendő adat áll-e rendelkezésünkre a molekula szerkezetének pontos megálapítására? Közönséges körülmények között gáz-halmazállapotú vegyület 38,4 m/m% szenet, 56,8 m/m% klórt és még hidrogént tartalmaz.Mi a vegyület képlete és neve? Egy királs vegyület 51,9 m/m% szenet, 38,4 m/m% klórt és még hidrogént tartalmaz Meyik vegyületről lehet szó? Egy ismeretlen szénhidrogén (A) 83,72 tömeg%, a szénhidrogén klórozá sával előállított vegyület (B) pedig 38,00 tömeg% szenet tartalmaz.Adott B konstitúcióhoz 8 különböző sztereoizomer tartozik. a) Határozzuk meg az és a B vegyület összegképletét b) Válasszuk ki lehetséges konstitúcói közül azokat, amelyek klórozott származéka a ladatban szereplő B lehet ! Írjuk el B lehetséges konsti túcióit Hány kettős kötést tartalmaz annak a nyílt láncú, standard nyomáson és hőmérsékleten gázhalmazállapotú szénhidrogénnek egy molekulája, melynek széntartalma 88,89 m/m%? Hány kettős kötést tartalmaz annak a nyílt láncú, standard körülmények között flyékony szénhidrogénnek egy molekulája, ha széntartalma 85,7 m/m%? Hány kettős kötést tartalaz az a szénhidrogénmolekula, ha a hidrogén tartalom 6 m/m%? Milyen hamazállapotú standard nyomáson és hő mérsékleten a vegyüet? Egy szénhdrogén monohalogén-származéka 59,9 m/m% halogént tartal maz. A vegyület molekulája két kiralitáscentrummal rendelkezik. Ha a vegyületet NaOH-dal reagáltatjuk, olyan szervetlen vegyület keletkezik, amelynek vzes oldatában a klórgáz barnás színreakciót okoz Szén-tet rakloridot adva a rendszerhez az apoláris ázisban ibolyás elszíneződést tapasztalunk.Mi volt a szénhidrogén halogénezett származékának összeg képlete és konstitúciója? Egy olen klórozásával olyan vegyület keletkezett, amelyik 559 m/m% klórt tartalmaz Mi az olen összegképlete és konstitúciója, ha tudjuk, hogy sem az olennek, sem klórozott származékának nincs semmiyen térizomerje? Egy nyílt szénláncú szénhidrogén monohalogén-származéka 53,66 tömeg% halogént tartalmaz A vegyület nátrium-hidroxdda történő hevítése során olyan szervetlen vegyület keletkezik, amelynek vizes oldatában a klórgáz sár gásbaa színreakciót okoz Ehhez az oldathoz szén-tetrakloridot adva és összerázva, az alsó flyadékzis intenzív vörösbaa színeződést mutat. a) Mi a monohalogénszármazék összegképlete? b) Mi a monohalogénszármazék pontos konstitúciója és szabályos neve, ha tudjuk, hogy a molekulának négy különböző, egymásba konfrmá ciósmozgásokkal nem frgatható térizomerje létezik? TCsabI© 2017
89
2. feladatsor : A szénhidrogének képletének meghatározása addíciós, illetve szubsztitúciós reakcióik alapján 17) B) 273.AJ B) 274.AJ
B)
2.5A) B) 6A) B) 277.AJ
B)
3.8A)
B)
C) 279.AJ B) 280.AJ
90
Hány g brómot képes addicionálni 250 cm 3 standardállapotú buténgáz? Hány cm3 standardállapotú klórgázt képes addicionálni 2, 72 g izoprén? Hány cm 3 standardállapotú klórgázt képes addicionálni 20 cm stan dardállapotú butadién? Hány cm 3 standardállapotú hidrogén-klorid-gázt képes addicionálni 20 cm 3 tandardállapotú etilén? Mekkora tömegű a termék? Mekkora térfgatú standardállapotú klórgáz szükséges elvileg dm 3 stan dardállapotú metánhoz, ha széntetrakloridot akarunk előállítani? Mek kora tömegű tetraklór-metán képződik? 1 kg triklór-benzol előállításához elvileg mekkora térfgatú, 0,879 g/cm 3 sűrűségű benzolra és mekkora térfgatú, standardállapotú klórgázra van szükség? 0,2400 g tömegű diolen standard hőmérsékleten és nyomáson ,422 g brómot addiconál Mi a szénhidrogén moláris tömege és képlete? 0,8680 g tömegű olen 2,4800 g brómot addicionál.Melyik szénhidrogén ről van szó? Egy olen szénhidrogén 1,00 g-ja 350,0 cm3 standardállapotú hidrogén klorid-gázt képes addicionálni Melyik ez a szénhidrogén? 3,00 g tömegű, ismeretlen diolen 1,64 dm3 normálállapotú HCl-gázt képes addicionálni. Melyik ez a szénhidrogén? Metánt klórozunk Mi a keletkező halogénszármazék képlete és neve, ha 9, 88 dm3 standardállapotú metánból 31,875 g vegyületet kaptunk? (Fel tételezzük, hogy csak egyéle klórozott származék képződött) Hány dm 3 standardállapotú klórgáz volt szükséges ehhez? Benzolt brómozunk Ha ltételezzük hogy csak egyéle termék keletkezik, mi annak összegképlete, ha 3,90 g benzolból 15,75 g brómozott származékot kaptunk? Mekkora térfgatú standardállapotú meléktermék keletkezett? Egy flyékony szénhidrogén 87,8 m/m% szenet tartalmaz, 1,00 g-a 1,95 g brómot addicionál Mi az adatok alapján meghatározható legegyszerűbb molekulájú vegyület képlete és hány kettős kötést tartalmaz egy molekulája? Folyékony szénhidrogén 85,7 m/m% szenet tartalmaz. 1,00 g-a 250,0 cm 3 standardállapotú hidrogéngázzal telíthető. Mi a képlete és hány kettős · kötést tartalmaz? Melyik az a flyékony szénhidrogén, mely 92,3 tömegszázalék szenet tartalmaz, és 5,00 ga 7,69 g brómot addicionál? Melyik az az olelen, melynek hidrogén-jodid-addíciójakor 130,5%-os tömegnövekedést tapasztalunk? Melyik az a dién, melynek klóraddíciójakor keletkező termék tömegének a kiindulási szénhidrogén tömege a 22%a? Egy ismeretlen szénhidrogén 14,3 m/m% hidrogént tartalmaz. Hidrogén kloridot addicionáltatva rá, tömege 130,4%-kal megnő Melyik ez a szén hidrogén? TCsabI© 2017
B)
4.28A)
B)
Egy monoolen brómozásakor keletkező termék ömege a kiindulási szénhidrogén tömegének 328,6%a Meyik ez a szénhidrogén? Vane a vegyületnek cisz-transz izomerje, ha tudjuk, hogy a brómaddíció során képződő termék molekulája két kiralitáscentrumot tartalmaz? A paradicsom vörös színét adó likopin 8 izoprénegységből áll, de abból további dehidrogénezéssel származtatható, nyílt láncú szénhidrogén Hány kettős kötést tartalmaz molekulája, ha 1,00 ga 3,88 g brómo képes addicionálni? A babér illatanyagának egyik komponense, az ocimén és a citromolaj egyik alkotórésze, a limonén is 2 izoprénegységből vezethető le, összegkép letük is azonos. Az ocimén 1,00 gja 3,53 g, a limonén 1,00 ga viszont csak 2,35 g brómot képes addicionálni. Mi a két vegyület összegképlete, és hogyan magyarázhajuk az addíciós képességekben megmutatkozó eltérést?
3. feladatsor : Szénhidrogének képetének meghatározása égetésük során képződő vegyüetek mennyisége ismeretében 1282A) B) 283A) B) C) 28A)
Írjuk l a telített, nyílt láncú szénhidrogének tökéletes égésének általános egyenletét? Íruk e a nyílt láncú olenek tökéletes égésének általános egyenletét ! Hányszor több vízmolekula képződik a propán égése során mint szén dioxid? Hányszor nagyobb anyagmennyiségű víz képződik a hexán égése során, mint amennyi széndioxid? Hányszor nagyobb anyagmennyiségű víz képződik a hexén égése során, mint széndioxid? Hány cm normálállapotú széndioxid és mekkora tömegű víz keletkezik 300 cm normáállapotú propángáz elégetésekor? Hány cm 3 standardállapotú széndioxidgáz és hány g víz keletkezik 1,20 g nonán tökéletes elégetésekor? Ismeretlen összetételű gázhalmazállapotú nyílt láncú telített szénhidro gén 10 cm 3 ének elégetésekor 30 cm 3 azonos állapotú szén-dioxid képző dik Melyik ez a szénhidrogén? Ismeretlen, gázhalmazállapotú, nyílt láncú, telített szénhidrogén 20 cm 3 ét oxigéngázza elegyítjük és tökéletesen elégetjük. Az égésterméket az eredeti hőmérsékletre hűtjük, és visszaállítjuk az eredeti nyomást : 100 cm 3 vízmentes gázelegyet kapunk melyet KORoldaton átvezetve, a gáztérf gat 60 cm 3 re csökken elyik parant égettük el? Ismeretlen, nyílt láncú, telített szénhidrogéngáz standardállapotú 100 cm ét elégetve a keletkező égésterméket a vízgőz lecsapódása után KOH-oldaton vezetjük át. Az oldat tömege 7184 mgmal nő. Melyik paran szénhidrogént égettük el? 3
3
B) .285A)
B)
286A)
-
3
91 TCsabI© 2017
B)
4.287AJ
B) 5.288AJ
B)
C)
6289A) B)
290A)
B)
Ismeretlen, gáz-halmazállapotú diolen standardállapotú 250 cm 3 -ét oxi génleslegben elégetjük. A keletkező égésterméket a vízgőz lecsapódása után K OR-old OR-oldaton aton átvezetve, annak tömege 1, 1,9 99 9 gmal g mal nő. Melyik diolent égettük el? Ismeretlen, gáz-halmazállapotú, nyílt láncú, telített szénhidrogén normál állapotú 100 cm 3-ét elégetve 241,0 mg víz képződik. Melyik ez a szénhid rogén? Ismeretlen, gáz-halmazállapotú, nyílt láncú olen standardállapotú 300 cm 3-ét elégetve 661 mg víz képződik. Melyik olenről van szó? Nyílt Nyí lt láncú, telített szénhidrogén szénhidrogén 1,00 g-ját tökéletesen elégetve elégetve 1,50 g víz v íz képződik. Melyik ez a parn? smeretlen, nyílt láncú, telített szénhidogén elégetése során 40,6%-kal nagyobb tömegű víz képződik, mint a kiindulási szénhidrogén volt. Me lyik ez a szénhidrogén? smeretlen, nyílt láncú olen 1,00 g-jának elégetésekor 1,29 g víz képző dik. Melyik lehet ez a vegyület? Egy nyílt láncú paran paran szénhidrogén szénhidrogén 1,0000 1,000 0 gjának elégetésekor elégetésekor 4,5349 g az égéstermékek együttes tömege Melyik lehet ez a szénhidrogén? Egy alkilbenzol 0,50 g-jának tökéletes elégetésekor keletkező szén-dioxid és víz együttes tömege 2,10 g. Melyik lehet ez a benzolhomológ? smeretlen, nyílt láncú, telített szénhidrogén bizonyos mennyiségét eléget tük 3,07 g széndioxid és 1,465 g víz keletkezett. Melyik szénhidrogént égettük el, és mekkora tömeget égettünk el belőle? I smeretlen nyílt szénlánc szénlánc dién bizonyos mennyiségét elégettük: 3, 3,92 92 dm3 standardállapotú szén-dioxid és 2,52 g víz keletkezett. Mi volt a dién összegképlete és mekkora tömeget égettünk el belőle?
4. feladatsor feladatsor : Ismeretlen Isme retlen telí telítettségi tettségi kú szerves vegyületek képletének képletének meghatározása J 291
.292A) B)
.293A) B)
294A)
Írjuk l egy általános, C xHy összetételű szénhidrogén tökéletes égésének egyenletét! Hányszor több vízmolekula képződik az oktán tökéletes égése során a széndioxid-molekulák számához képest? Az izoprén tökéletes töké letes égése során víz vagy szén-dioxid szén-dioxi d keletkezik nagyobb anyagmennyiségben? Hányszor több keletkezik ebből? Ismeretlen szénhidrogén szénhidrogén elégetése során 1,125-ször több vízmolekula kép ződik, mint amennyi szén-dioxid. szén-dioxid.Mi Mi lehet a szénhidrogén képlete és neve? Ismeretlen szénhidrogén szénhidrogén tökéletes elégetése elégetése során 1,33-szor 1 ,33-szor több szén-di szén-dio o xid-molekula képződik, mint vímolekula Melyik lehet ez a szénhidro gén? Ismeretlen, gázhalmazállapotú szénhidrogén térfgata standardállapot ban 100,0 cm Tökéletes égetése során 300 cm azonos állapotú szén dioxidd és 220,4 mg víz keletkezett. dioxi keletkezett. Melyik ez a szénhidro szénhidrogén? gén? 3
3
.
92
TCsabI© 2017
B)
.295A)
B)
96A)
B)
291A)
B)
298A) B)
C)
Melyik az a szénhidrogén, amelyiknek °C-os, 010 010 MPa nyomasu 3 3 250 cm -ét elégetve, 1000 dm azonos állapotú szén-dioxid és 6024 mg víz képződött? Ismeretlen szénhidrogén szénhidrogén elégetése során 1,00 1, 00 dm 3 standardállapotú szén dioxid és 1,47 g vz képződött Mi lehet a képlete és mekkora tömeget égettünk el belőle a meghatározás során? Ismeretlen Ismeretl en szénhidrogén elégetése során 15,28 15,2 8 g széndioxidot és 750 g vizet kaptunk. Mi lehet a szénhidrogén képlete és mennyit égettünk el belőle? Szenet, hidrogént és klórt tartalmazó vegyület oxigénatmoszérában elé gettünk: 980,0 cm 3 standardállapotú szén-dioxidot és 720,0 mg vizet kap tunk A klór meghatározásához ugyanannyi vegyületet használtunk el, mint előb előb és ekkor ekkor meg megfle flelő lő elárás során során 114 1148 8 g ezüst-klor ezüst-kloridot idot kaptunk Meg lehet-e ezekből az adatokból egyértelműen határozni a szénhidrogén képletét, molekulaképletét és szerkezetét? Szenet hidrogént és klórt tartalmazó vegyület 567,6 mg-át mg-át elégetve szén 3 tartalma 445,0 cm standardállapotú szén-dioxiddá, hidrogéntartalma hidrogén tartalma pe dig 245,2 mg vízzé oxidálódott A klór meghatározásához 100,0 mg kiin dulási vegyületből indultak ki és megflelő kezelési eljárással 229,6 mg ezüst-kloridot nyertek. Meg lehet-e ezekből az adatokból egyértelműen határozni a vegyület molekulaképletét, illetve szerkezetét? smeretlen szénhidrogén bizonyos mennyiségének mennyiségének elégetése során 1320 13 20 g szén-dioxid és 450 g víz képződött.Ugyanilyen mennyiségű szénhidrogén 16,00 g brómot addicionál.Meghatározhatjuk-e Meghatározhatjuk-e egyértelműen a képletét? Ismeretlen szénhidrogén szénhidrogén elégetése elégetése során 5,40 g víz és 735 7 35 dm 3 standardál keletkezett Az égetéshez használt szénhidrogén meny lapotú szén-dioxid keletkezettAz nyiségének a dupláját 245 dm 3 standardállapotú hidrogéngáz telíti Mi lyen képletre következtethetünk ezekből az adatokból? 100 cm 3 normálállapotú szénhidrogéngáz elégetése során képződő szén dioxid és víz együttes tömege 1,187 g Mi a szénhidrogén képlete? 220 cm 3 standardállapotú szénhidrogént tökélet tökéletesen esen elégetünkA rró vízgőzt is tartalmazó stgázt KOR-oldaton KOR-oldaton átvezetve átvezetve annak tömege 1,67 gmal nő Mi lehet a szénhidrogén képlete? 1,000 dm 3 standardállapotú szénhidrogéngáz tökéletes elégetése után a vízgőzt zt is tartalmazó égés égésterm terméke ékett tömény KORoldaton vezet vezet rró vízgő jük át, melynek tömege ennek következtében 3,2653 g-mal megnőMilyen képletre következhethetünk ezekből az adatokból?
5. feladats eladatsor or : A szénhidrogének sz énhidrogének képl képletének etének meghatározása meghatároz ása az a z égetésü égetésükhöz khöz felhasznált oxigén gyelembevételével .299A)
1000 dm 3 propángáz tökéletes elégetéséhez mekkora térgatú azonos állapotú oxigéngáz szükséges, szükséges, és mekkora térgatú azonos állapotú szén dioxid keletkezik? 93 TCsabI© 2017
B)
2.300A) B)
301.A)
B)
.30A)
B)
4303A)
350 cm 3 butángáz tökéletes elégetésekor mekkora térfgatú, azonos álla potú oxigéngázt használunk l, és mekkora a keletkező szén-doxid térf gata? Melyik az a telített, nyílt láncú szénhidrogéngáz, amelyik 20 cm 3-ének elégetéséhez 130 cm 3 azonos állapotú oxigéngáz szükséges? Melyik az a gázhalmazállapotú olen, amelyiknek 1,0 dm 3 -éhez 4,5 dm 3 azonos állapotú oxigéngáz fgy el az égetés során? Ismeretlen standardállapotú szénhidrogéngáz közönséges körülmények között nem színteleníti el a brómos vizet. A vegyület 25 2 5 cm 3-ének elégeté séhez 200 cm 3 azonos állapotú oxigéngáz szükséges Melyik ez a szénhid rogén? Ismeretlen, standard körülmények között gázhalmazállapotú szénhidro elszínteleníti A gáz 10 cm 3 -ének tökéletes gén a brómos vizet igen gyorsan elszíntelenítiA elégetéséhez elégetés éhez 25 cm 3 azonos állapotú oxgéngáz fgy Melyik ez a vegyület? Egy szénhidrogéngáz 15 cm 3 ének tökéletes elégetéséhez 52,5 cm 3 azonos állapotú oxigéngázra van szükség, és 30 cm 3 szén-dioxid keletkezik. Me lyik ez a vegyület? Melyik az a szénhidrogéngáz, melynek 20 cm 3 -es térfgatát elégetve 100 cm 3 azonos állapotú szén-dioxid keletkezik és az égetéshez 150 cm 3 oxigéngáz használódott el? Ismeretlen, gáz-halmazállapotú szénhidrogén 10 cm 3 -ét 100 cm 3 oxigén gázzal kevertünk össze, majd elektromos szikrával beindítottuk a reakci ót. A reakció rea kció és a vízgőz lecsapódása után visszamaradt gáz 85 cm 3 melyet KOR-oldaton tvezetve, a gáztérfgat 40 cm 3-rel csökkent. Me lyik volt ez a szénhidrogén? (A gáztérfgatokat azonos a zonos nyomáson és hőmérsékleten mértük ) Ismeretlen, gáz-halmazállapotú szénhidrogén 10 cm 3 -ét 80 cm 3 azonos állapotú oxigéngázzal kevertünk össze és a gázelegyet meggyútottuk. A reakció után az eredeti hőmérsékletre hűtöttük a rendszert, és a víz eltávolítása után az eredeti nyomáson 70 cm 3 gáztérfgatot mértünk. Amikor ezt a gázt KORoldaton vezettük át, 40 cm 3 re csökkent a térf gata Mi volt az ismeretlen szénhidrogén képlete? Ismeretlen szénhidrogéngáz 15 cm 3 ét 50 cm 3 azonos állapotú oxigén gázzal kevertünk össze, és a szénhidrogént elégettük. A reakció be jeztével a vízgőz lecsa lecsapódása pódása után 42, 42,5 5 cm 3 gázt kaptunk melyet KOR-oldaton átvezetve 12,5 cm 3 gáz maradt vissza Melyik szénhid rogént égettük el? (Minden (Min den gáztérfgatot azonos az onos nyomáson és hőmérsékleten mértünk ) Ismeretlen, közönséges körülmények között gáz-halmazállapotú nyílt szénláncú szénhidrogén 10 cm 3 -ét 60 cm 3 azonos állapotú oxigéngázzal kevertünk össze, és a szénhdrogént elégettük. A reakció és a vízgőz lecsapódása után, lecsapódása után, a kiindulási kör körülmények ülmények között mérve 45 cm 3 es tér gatot mértünk, melyet KOR-oldaton átvezetve, 40 cm 3-es térfgatcsökke nést tapasztaltnk. Mi vlt az ismeretlen szénhidrogén? ,
B)
C)
D)
94
TCsabI© 2017
A következő feladatokat a ntiek alapján, egy-egy ötlettel kiegészítve leet megoldani! 304A)
B)
305.A)
B)
306.A)
B)
Ismeretlen alkil-benzol bizonyos mennyiségét 200 cm 3 tiszta oxigénben maradéktalanul elégettük A stgáz térgata a víz lecsapódása és az eredeti őmérséklet, illetve nyomás visszaállítása után 70 cm 3 , melyet marad t vissza.Melyik szénhidrogént KOR KO Rolda oldaton ton átvezetve, átvezetve, 65 cm 3 gáz maradt égettük el? smeretlen, nyílt láncú, telített szénidrogén bizonyos mennyiségét 1,000 dm3 tiszta oxigénben maradéktalanul elégettük.A stgáz térgata a víz lecsapódása és az eredeti körülmények visszaállítása után 725 cm 3 melyet KOR-oldaton átvezetve, 500 cm 3 -es térgatcsökkenést tapasztal tunk Melyik szénidrogénből indultunk ki? Ismeretlen szénidrogéngáz 40 cm -ét ugyanennyi idrogéngázzal és 200 cm 3 azonos állapotú oxigéngázzal keverjük össze. Elektromos szikra szik ra atására az elegy elég, a víz lecsapódik, és a maradék elegy már csak széndioxidot és oxigént tartalmaz Ennek a gázelegynek a sűrűsége nor málállapot málál lapotban ban 1,7 1,785 85 g/dm3 • Melyik szénidrogén lehetett az elegyben? Ismeretlen szénidrogéngáz 20 cm 3-ét ugyanannyi nitrogéngázzal és 40 cm 3 oxigéngázzal kevertek, és a szénidrogént elégették A reakció után a víz lecsapódott, lecsapódott, és az eredeti körülmények között mérve 40 cm3 gáz maradt vissza, melyet KOR-oldaton átvezetve, a gáztérgat a lére csökken. Melyik szénidrogénről leet szó? Ismeretlen, Ismeret len, nyílt nyíl t láncú paran, és azono azonoss szénato szénatomszámú, mszámú, nyílt láncú olen keverékét tartalmazó 50 cm·3 gázt 250 cm3 azonos állapotú oxigénnel kever tünk össze, és a szénhidrogéneket szénhidrogéneket elégettük.A elégettük.A reakció és a vízgőz lecsapódá sa után, az eredeti körülmények között méve 180 cm 3 gázelegyet kaptunk, melyet lúgoldaton átvezetve, a gáztérgat 80 cm 3 re csökkent.Mely gázok alkották a kiindulási elegyet és milyen térgatszázalékban? Háromkomponensű gázelegy paran és olen szénidrogéneket tartal maz Közülük kettő azonos szénatomszámú, a harmadik egy szénatom mal többet tartalma tartalmaz, z, mint az előző előzők. k. 0 0 cm ilyen gázelegyet 60 cm azonos állapotú oxigénnel kevertünk össze és a szénhidrogéneket eléget tük. A kiindulási körülmények között mérve a vízmentes gázelegy a reakció után 46,0 cm volt, mely lúgoldatos mosás után 25,0 cm re csök Melyik árom szénidrogén alkotatta a gázelegyet és milyen tér kent.Melyik kent. gatszázalék gatszá zalékos os összeté összetételb telben en?? 3
3
3
3
3
6. feladatsor feladatsor : Égetés levegőben levegőben I
_,
A számolás egyszerűsége kedvéért az alábbi feladatokban szereplő levegő össze tétele: 20 V/V% 80 VV% N 2,
1307.A)
2
.
150 cm3 propángázoz mekkora térgatú azonos állapotú levegőt kell keverni, ogy a reakció maradéktalanul végbemenjen? TCsabI© 2017
95
B)
.308A)
B)
309A)
B) C) 4.310A)
Mekkora lesz az égéstermék térgata a vízgőz lecsapódása után, illetve KOHoldatos mosás után, ha a gáztérgatokat a kndulásival azonos hő mérsékleten és nyomáson mérjük? 35 cm butángázhoz mekkora térgatú azonos állapotú levegőt kell keverni, hogy a reakció maradéktalanul végbemenjen? Mekkora lesz az égéstermék térgata a vízgőz lecsapódása után, illetve KOHoldatos mosás után, ha a gáztérgatokat a kiindulásival azonos hő mérsékleten és nyomáson mérjük? 00 cm etángázhoz 2,000 dm azonos állapotú levegőt keverünk.Mekkora az égéstermék térgata az eredeti hőmérsékleten és nyomáson a vízgőz lecsa pódása, illetve KOH-oldaton való átbuborékoltatás után? 00 cm acetilénhez 2,000 dm azonos állapotú levegőt keverünkMekkora az égéstermék térgata az eredeti hőmérsékleten és nyomáson a vízgőz lecsa pódása, illetve KOH-oldatos mosás után? Írjuk el paraméteresen a térgatú, C H + képletű gáz tökéletes égéséhez szükséges levegő, illetve az égés során képződő szén-dioxid térfgatát ! Min den gáztérgatot azonos körülmények között mérünk. Végezzük el a számítást V térgatú, C H képletű gázra! Végezzük el a számítást a C HP képletű gázra! Ismeretlen szénhdrogéngáz 10 cm -éhez 325 cm azonos állapotú levegőt kevertünk és meggytottukA reakció beejeztével az eredeti hőmérsékletet és nyomást visszaállítottuk: ekkor 300 cm vízmentes gázt kaptunk, melyet KOHoldaton átvezetve, a térgat 260 cm -re csökkentÁllapítsuk meg a szénhidrogén molekulakéletét ! Ismeretlen szénhdrogéngáz 8,0 cm ét 200 cm azonos állapotú levegővel kevertünk, és meggytottuk A reakció beeztével, az eredeti hőmérséklet s nyomás visszaállítása után 184 cm es vízmentes gáztérgatot mértünk, mely lúgoldatos mosás során 24 cm -rel csökkentÁllapítsuk meg a vizsgált szénhidrogén képletét! 10 cm térgatú ismeretlen szénhidrogéngázt 200 cm azonos állapotú leve gővel kevertünk, és a szénhdrogént elégettük. A reakció beezése után a hőmérsékletet és a nyomást visszaállítva 185 cm vízmentes gázt kaptunk, melyet KORoldaton átvezetve, 20 cm es térgatcsökkenést tapasztal tunk.Állapítsuk meg a szénhidrogén képletét és azt, hogy hány %-os levegő lesleget alkalmaztunk! Ismeretlen szénhidrogéngáz 5,0 cm -ét 125 cm azonos állapotú levegővel kevertük, és a szénhidrogént elégettükA reakció és az eredeti körülmények visszaállítása után 120 cm vízmentes gázelegyet kaptunk, melynek térgata NaOH-oldatos mosás után 105 cm lett.Állapítsuk meg a szénhidrogén kép letét és azt, hogy hány %-os leslegben alkalmaztuk a levegőt! Ismeretlen szénhdrogéngázt 35-szörös térgatú, azonos állapotú levegővel ke vertek, és elégették A reakció után, az eredeti körülmények között mére, a víz nélkü gázelegy térgata a kiindulási szénhidrogénlevegő elegyének 936%-a. Haezt KOR-oldaton vezetjük át, a gáztérgat az utóbbinak 88,06%-ára csök kenMi a szénhidrogén képlete és hány %-os levegőlesleget alkalmaztunk? 3
3
3
3
3
2
n
x
y
x
3
3
3
3
B)
3
3
3
3
5.311A)
3
3
3
3
B)
3
3
3
312A)
96
TCsabI© 2017
3
Ismeretlen szénhidrogéngázt 1 15 térfgatarányban levegővel kevertek, és elégettek.A reakció után, az eredeti körülmények között mérve, a vízmen tes gáz térfgata 1,5%-kal, KOH-oldatos mosás után további 6,5%-kal kevesebb, mint a kiindulási szénhidrogénleegő elegyé Állapítsuk meg a szénhidrogén képletét, és az alkalmazott levegőlesleget ! 6.33A) Ismeretlen, nyílt láncú, paran szénhidrogéngáz 10 cm 3-ét 50 cm 3 azo nos állapotú, oxigénben dúsított, 0 V/V% oxigént tartalmazó levegővel kevertek össze, és a szénhidrogént elégették. A reakció beeztével az eredeti körülmények között mérve 5 cm térfgatú, vízmentes gázelegyet kaptak, melyet KOHoldaton átvezetve, 185 cm -re csökkent a gáztérgat Határozzuk meg a szénhidrogén képle tét és azt, hogy hány%os levegőlesleget alkalmaztunk ! B) Az alkinok homológ sorába tartozó szénhidrogéngáz 120 cm -ét 2,000 dm azonos állapotú, 5 V/V% oxigént tartalmazó, dúsított levegő vel keverték, és a szénhidrogént elégették A reakció beeztével, az eredeti körülmények között mérve, 1940 cm vízmentes gázt kaptak, mely 1700 cm -re csökkent a lúgoldatos mosás után Állapítsuk meg a szénhid rogén képletét és az alkalmazott levegő elesleget ! C) Nyít áncú olen szénhidrogéngázt harmincszoros térgatú, oxigénben dúsított, 30 V/ V% oxigént tartalmazó, dúsított levegővel kevertek, és a szénhidrogént elégették A keletkező, vízmentes gázelegy térfgata az eredeti körülmények között mérve 88,71%a a kiindulási szénhidrogénle vegő keverékének Ha a gázelegyet KOH-oldaton vezetjük át, annak térfgata 18,18%kal csöken. Áapítsuk meg az olen képletét és az alkalmazott levegőelesleget ! B)
3
3
3
3
3
3
7 fladatsor: Égetés evegőben II.
Az égetéshez használt levegő összetétele: 0 V/V% 2 és 80 V/V% N 2 . 1.34A)
B)
2.315A) B)
316A)
Mekkora térgatú azonos állapotú levegő szükséges 1,000 dm butángáz tökéletes elégetéséhez? Milyen a keletkező stgázok térgat%os összeté tee és átlagos moláris tömege a víz lecsapódása előtt és után? Mekkora térfgatú, azonos állapotú levegő szükséges 150 cm etángáz tökéletes elégetéséhez? Milyen a keletkező stgázok térfgat%-os összetétele és átlagos moláris tömege a víz lecsapódása előtt, illetve után? Milyen a stgázok összetétele és átlagos moláris tömege a víz lecsapódása előtt, illetve után, ha metánt 10%-os levegőlesleggl égetünk el? Végezzük el a enti számítást arra az esetre, amikor acetilént égetünk el 50%-os levegőlesleggel ! (Az acetilén tökéletesen elég.) Metánt 15szörös térfgatú, azonos állapotú levegővel elegyítünk és meg gyújtjuk. Mi a keletkező stgáz térgat%os összetétele és átlagos molá ris tömege a víz lecsapódása előtt és után? Hány %os levegőlesleget alkalmaztunk? 3
3
Etilént 20szoros térfgatú, azonos állapotú levegővel elegyítünk, és a szénhidrogént elégetjük. Számítsuk ki a stgáz térfgat%-os összetételét és átlagos moláris tömegét a víz lecsapódása előtt és után! Hány %-os levegőlesleget alkalmaztunk? 317.A) Fejezzük ki paraméteresen 1 mol C H n összetételű szénhidrogén teljes oxidációjához szükséges levegő anyagmennyiségét ! B) Fejezzük ki paraméteresen 1 mol C xHy összetételű szénhidrogén teljes oxidációjához szükséges levegő anyagmennyiségét! C) Fe jezzük ki paraméteresen 1 mol CxHyOz összetételű vegyület teljes oxidá ciójához szükséges levegő anyagmennyiségét! 318.A) Fejezzük ki paraméteresen, milyen anyagmennyiségű levegő szükséges 1 mol CnH + összetételű vegyület oxidációjához, ha 10%os elesleggel számolunk! Milyen anyagmennyiségű oxigént, nitrogént, szén-dioxidot és vizet tartalmaz az égéstermék? B) Végezzük el a ntiekhez hasonlóan C nHn összegképletű vegyületre a számításainkat, ha 30%-os lvegőlesleget alkalmaznánk! B)
C)
Végezzük el számításainkat CxHyOz összegképletű vegyületre 15%-os leve gőf elesleg esetén!
4.319A)
Melyik az a telített szénhidrogén, amelynek elégetése során keletkezett stgáz térgat%-os összetétele 11,11 % CO 2 14,81% vízgőz, 74,07% N 2 ? Melyik az a telített szénhidrogén, amelynek elégetése során keletkező stgáz 11,63 V/V% CO 2 -ot, 13,95 V/V% vízgőzt és 74,42 V/V% N-t tartalmaz? Ismeretlen szénhidrogégázt 37,5szeres térfgatú, azonos állapotú leve gővel kevertünk össze és elégettükAz égéstermék 12,5 V/V% CO 2-ot, 12,5 V/V% vízgőzt és 75,0 V/V% nitrogént tartalmaz Mi a szénhidrogén képlete? Ismeretlen szénhidrogéngázt 22,5szörös térfgatú, azonos állapotú leve gővel kevertünk össze, és a szénhidrogént elégettük. Az égéstermék tér fgatszázalékos összetétele: 12,5 V/V% CO 2 12,5 V/V% vízgőz és 75,0 V/V% N 2 Melyik ez a szénhidrogén? Melyik az a nyílt szénláncú paran, amelyiknek sztöchiometrikus meny nyiségű levegőben való tökéletes elégetése során keletkező, vízgőzt is tartalmazó elegy átlagos moláris tömege 28,465 g/mol? Melyik z a nyílt szénláncú, paran szénhidrogén, amelyiknek sztöchio metriai mennyiségű leegőben való elégetésekor képződő, vízgőzt is tartal mazó stgáz átlagos moláris tömege 28,602 g/mol? Ismeretlen szénhidrogéngázt 30-szoros térfgatú, azonos állapotú levegő ben elégetve, az égéstermék összetétele 4,76 V/V% 2 76,1 V/V% N 2 9,52 V/V% CO 2 és 9,52 V/V% vízgőz. Mi a szénhidrogén képlete és hány %os levegőlesleget alkalmaztunk? Ismeretlen szénhidrogéngázt 30-szoros térfgatú, azonos állapotú levegő ben elégetve az égéstermék térgat%os összetétele 77,42% N 2 , 968% CO 2 6,45% vízgőz, 6,45% 2 Mi a szénhidrogén képlete és hány %-os levegőlesleget alkalmaztunk? ,
B)
5.320A)
B)
,
.
321A)
B)
6322A)
B)
98
TCsabI© 2017
Ismeretlen szénhidrogéngázt 40szeres térgatú, azonos állapotú levegő vel kevertek össze és elégették. A reakció és a vízgőz lecsapódása után az elegy térgatszázalékos összetétele 13,16% C0 2,63% 0 , 84,21 % N . Mi a szénhidrogén képlete és hány %os levegőflesleget alkalmaztunk? B) Ismeretlen szénhidrogéngázt 40-szeres térgatú, azonos állapotú levegő vel kevertek és elégettek A reakció befeztével, a vízgőz lecsapódása után az elegy térgat%-os összetétele: 10,67 V/ V% CO 4,00 V/ V% 2 85,33% V/ V% N 2 Mi a szénhidrogén képlete és hány %os levegőelesleget alkalmaztunk? .324A) Ismeretlen szénhidrogén 0,02 mol-át levegőleslegben égetünk el. A víz gőz lecsapódása után 32,34 dm 3 standardállapotú gázelegy marad vissza, mely 12,12 V/V% C0 2 ot, 3,03 V/V% 0 -t és 84,85 V/V% N -t tartalmaz. Mi a szénhidrogén képlete, mekkora térgatú levegőben égettük el és hány %os levegőelesleget alkalmaztunk? B) Ismeretlen szénhidrogén 0,02 mol-át levegőfleslegben elégetve 33,31 dm 3 standardállapotú, vízmentes gázelegyet kapunk, mely 14,71 V/V% C0 2 ot, 2,94 V/V% -t és 82,35 V/ V% N -t tartalmaz Melyik szénhidrogént égettük el, mekkora térgatú standardállapotú levegőben égettük és hány %os levegőflesleget alkalmaztunk? 7.323A)
2
2
2
2
•
2
2
-
2
2
8 fadatsor : Nitrogén- és oxigéntartalmú szerves vegyületek képletének meghatározása J325. A) B)
C) D) E) F) .326A) B) 321A) B) .328A) B) .329A B)
Íruk fl általános egyenlettel az alábbi reakciókat! Nyílt szénláncú, telített, egyértékű alkohol és nátrium reakcióa. Kétértékű, nyílt láncú, telített alkohol tökéletes égése Egyértékű, nyílt láncú, telített karbonsav és egyértékű, nyílt láncú, teltett alkohol észteresítési reakcióa Egyértékű, nyílt láncú, 'telített aldehid oxidációa (ezüsttükörpróba) Kétértékű, telített, nyílt láncú primer alkohol enyhe oxidációa Telített szénláncú, keton lánchasadást okozó, erélyes oxidációa. Ismeretlen, nyílt láncú, telített, egyértékű karbonsav 88 g/mol moláris tömegű. Melyik ez a vegyület? Melyik az a kétértékű alkohol, amelyiknek a moláris tömege 62 g/mol? elyik az a hidroxikarbonsav, amelyiknek a moláris tömege 76 g/mol? Melyik az az egyértékű alkohol, melynek a moláris tömege 58 g/mol? Ismeretlen, oldalláncot nem tartalmazó, teített, gyűrűs éter 2, 75 mmol-ját tökéletesen elégetve 1 1 ,0 mmol szén-dioxid keletkezik. Melyik ez az éter? Valamely telített, egyértékű aldehid 2,00 mmol-jának elégetésekor 147,0 cm 3 standardállapotú szén-dioxid keletkezik.Melyik ez az aldehid? Ismeretlen, egyértékű, telített aldehid 1,00 ga 3,00 g ezüstöt választ le az ezüsttükörpróba során Mi a vegyület képlete és szerkezete? Ismeretlen, telített, egyétékű, primer alkohol 1 ,20 gja 224, 1 cm normál állapotú hidrogéngázt fleszt. Melyik ez a vegyület? 3
C) 5.330A) B)
6.331A) B)
7.332A)
B)
333A)
B)
Ismeretlen, kétértékű karbonsav 1,80 gát 40,0 cm 3 1,00 mol/dm 3 kon centrációjú NaOH-oldat közömbösíti Melyik ez a sav? Ismeretlen észter 2,50 mmol-át tökéletesen elégetve 122,5 cm 3 standardál lapotú C gáz és 90,0 mg víz képződik. Melyik észterről van szó? Ismeretlen, egyértékű alkohol 1,50 mmolát tökéletesen elégetve 110,25 cm 3 standardállapotú szén-dioxid és 81,0 mg víz képződik. Melyik ez az alkohol? Ismeretlen kétértékű alkohol 3,04 g-át tökéletesen elégetve 2,69 dm 3 nor málállapotú széndioxid és 2,88 g víz képződik. Melyik ez az alkohol? Ismeretlen egyértékű keton 1,20 g-át tökéletesen elégetve 1,63 dm 3 stan dardállapotú széndioxid és ,0 g víz keletkezik elyik ez a keton? Ismeretlen egyértékű keton 1,96 g-ját oxigéngázban tökéletesen eléget t[k A keletkező, frró stgáz összetétele: 48,0 VV% C 2 , 40,0 V V% vízgőz, 12,0 VV% Ha a rró gázt (mely még a vízgőzt is tartalmazza) hideg, tömény NaOH-oldaton vezetjük át, annak tömege 7,08 g-mal nő Melyik ketonról lehet szó? Számítsuk ki az oxigéne lesleg %-os értékét? Ismeretlen, kétértékű alkohol 1,76 g-át oxigéngázban tökéletesen eléget tük. A keletkező frró stgáz összetétele 40,0 VV% C , 40,0 VV% vízgőz, 20,0 VV% . A terméket KOR-oldaton átvezetve, 4,96 g-os tömegnövekedést tapasztalunk a flyadékázisban Melyik alkoholról le het szó és mekkora volt az oxigénlesleg? Ismeretlen, gyűrűs, telített, egyértékű alkohol 1,00 gját oxigéneleslegben elégetjükA keletkező víz és szén-dioxid együttes tömege 3,72 g, a stgáz átlagos moláris tömege 31,04 g/mol.Melyik alkoholról lehet szó és milyen oxigénlesleget alkalmaztunk? Hány cm 3 standardállapotú oxigéngázban égettük el a vegyületet? Telített oldalláncú, szimmetrikus éter 1,48 gját oxigéneleslegben tökéle tesen elégetünk. A keletkező víz és széndioxid együttes tömege 5,32 g, a stgáz átlagos molári tömege 2,80 g/mol. elyik étert égettük el, mi lyen térfgatú standardállapotú oxigéngázt alkalmaztunk? Mekkora az oxigénlesleg?
9. feladatsor : Nitrogén- és oxigéntartalmú szerves vegyületek képletének meghatározása a unkciós csoportok reakciói alapján .334A)
B)
00
Ismeretlen szerves vegyület széntartalma 62,07 m/m%, oxigéntartalma 27,59 m/m%, hidrogéntartalma 10,34 m/m%, nm adja az ezüsttükörpró bát és nem színteleníti el a brómos vizet. Mi a vegyület képlete és neve, ha a moláris tömege 58 g/mol? Egy lyékony vegyület moláris tömege 60 g/mol, 40,0 m/m% szenet, 6,67 m/m% hidrogént és 53,33 m/m% oxigént tartalmaz Vízben kismér tékben oldódik, nátriummal nem lép reakcióba, az ezüsttükörpróbát adja i a vegyület képlete és neve? TCsabI© 2017
335A)
B)
2336A)
B)
331A)
B)
C)
D)
338.A)
B)
339A)
Ismeretlen 73 g/mol moláris tömegű, 19,18 m/m% nitrogéntartalmú, ve gyület széntartalma 65,75 m/m% A vegyület ezen kívül még hidrogént tartalmaz. A vegyület vizes oldatának kémhatása lúgos. Mi a vegyület szerkezete, ha tudjuk róla, hogy molekulája királis? Ismeretlen, nitrogéntartalmú vegyület moláris tömege 79 g/mol, nitrogén ból 17,72 m/m%ot, szénből 75,95 m/m%-o tartalmaz. A vegyület vizes oldata lúgos kémhatású, a brómmal közönséges körülmények között nem lép sem addíciós, sem szubsztitúciós reakcióba. Mi lehet a szerkezete és a neve? Szenet, hidroént és oxigént tartalmazó szerves vegyület moláris tömege 72 g/mol, oxigéntartalma 44,4 m/m% A vegyület 1 ,00 g-jával elvégezve az ezüsttükörpróbát, 6,00 g émezüst válik ki Melyik vegyületről van szó ? Ismeretlen, szenet, hidrogént és oxigént tartalmazó vegyület moláris töme ge 88 g/mol, oxigéntartalma 36,36 m/m%. A vegyület 1 ,00 g-ja 1 39,2 cm3 standardállapotú hidrogéngázt leszt, az ezüsttükörpróbát adja. Melyik ez a vegyület? Milyen lehet a szerkezete, ha azt is tudjk róla, hogy molekulája királis ? Ismeretlen szerves vegyület moláris tömege 74 g/mol 1 ,00 g-át elégetve 1 ,324 dm 3 standardállapotú széndioxid és 1 ,2 16 g víz keletkezik. A vegyület nátriummal hidrogénflődés közben reagál, és csak erélyes körülmények között, lánchasadás közben oxidálható. Melyik vegyületről van szó? Ismeretlen szerves vegyület moláris tömege 7 4 g/mol. A vegyület 1 ,00 g-ját elégetve 908, 5 cm3 normálállapotú széndioxid és 0,7297 g vz keletkezik. A vegyület vizes oldata savas kémhatású Melyik ez a vegyület? Valamely szerves vegyület oláris tömege 108 g/mol A vegyület 2, 70 gát tökéletesen elégetve 4,288 dm 3 standardállapotú széndioxid és 1 ,80 g víz képződik A vegyület nátriummal nem lép reakcióba, vízzel gyakorlatilag nem elegyedik Mi lehet a vegyület, és milyen a szerkezete? Valamely szerves vegyület moláris tömege 08 g/mol. A vegyület 3, 60 g-ját elégetve 5,7 1 7 dm 3 standardállapotú szén-dioxid és 2,40 g víz képződik Az ismeretlen vegyület nátriummal hidrogénlődés közben reagál, a vízben igen korlátozottan oldódik, vizes oldata igen gyengén savas kémha tást mutat Mi lehet ez a vegyület, és milyen a szerkezete? Valamely szerves vegyület moláris tömege 100 g/mol A vegyület a brómot nem addicionálja, 1,00 g-a nátriummal 22,5 cm 3 standardállapotú hid rogéngázt leszt. Mi az összegképlete? Milyen a vegyület szerkezete, ha tudjk, hogy királis szénatomot tartalmaz? Szenet, hidrogént és oxigént tartalmazó szerves vegyület moláris töege 90 g/mol. A vegyület molekulája királis, vizes oldata semleges. 1 ,64 g-a 446,4 cm3 standardállapotú hidrogéngázt fleszt. Ha a vegyületet enyhén oxidáuk, a termék nem adja az ezüsttükörpróbát. Melyik ez a vegyület, és milyen a szerkezeti képlete? Ismeretlen szerves vegyület moláris tömege 56 g/mol 5,00 g-a 14,29 g brómot addicionál, illetve 19,29 g ezüstöt választ le az ezüsttükörpróba során. Melyik vegyületről van szó ? TCsabI© 2017
101
B)
Ismeretlen szerves vegylet moás tömege 90 g/mol. A vegyület 2, 70 g-a 60,0 cm 0,5 mol/dm -es NaOHodattal közömbösíthető, nátumma pedig ugyanennyi vegylet 735,0 cm 3 standardálapotú hidrogéngázt leszt. Melyik ez a vegylet, ha azt is tudjuk, hogy molekulája kiráis szénatomot tartamaz? Ismeretlen szerves vegyület moláris tömege 100-ná kisebb A vegyület 1 ,00 g-a 3 ,00 g ezüstöt választ le az ezüsttükörpróba során. Ha a kiinduá si vegyület 1,00 gát hidrogénne redukájuk, akkor a keetkező vegyüet nátriumma 430,3 cm standardállapotú hidrogéngáz ejleszt Mi a vegyü let képlete és neve? Ismereten szerves vegyület moáris tömege kisebb 100-nál. 2,25 g-át 1,00 g nátrium-hidroxid közömbösíti. Ugyancsak 2,25 g vegyüetet eny hén oxidáva, a keletkező vegyület 5,40 g ezüstöt választ le az ezüsttükör próba során Mi lehet a vegyület képlete és neve? 3
.340A)
3
3
B)
Ellenőrző feladatsor VI.
(Képletek) Ismereten, hérje eredetű aminosav 36, 1 m/m% szenet, 10,5 m/m% nitroént, 48, 1 m/m % oxigént tartalmaz Határozzuk meg a vegyüet összegképetét és vaószí 5 pont nű konstitúcióját! 2. Melyik az az olen (monooen) szénhidrogén, amelyiknek brómaddíciója során a vegyüet tömege 1 90,5%kal nő? Határozzuk meg az olen konstit�cióját és nevét is, ha tudjuk, hogy a molekuának nincs cisz-transz izomerje, a bómozássa keletkezett termék pedig akirális ! Írjuk l az első kritériumnak meglelő konstitúciókat és válasszuk ki a helyes megodást! 10 pont 3. Ismeretlen, nyílt láncú, paran szénhidrogén 1,08 gát 17,50 dm térgatú, stan dardállapotú (21 V/V% oxigént tartalmazó) levegőben tökéetesen elégetjük. A keetkező víz és szén-dioxid együttes tömege 4,92 g Határozzuk meg a paran összegképetét és azt, hogy mekkora a keletkező víz és szén-dioxid eltávolítása után megmaradó gáz térfgata és térgat%os összetétee a kiindulási körümények között ! 10 pont 4. Két ismeretlen, nyílt láncú szénhidrogénből álló gázelegyet a két komponens éppen akkora tömeg%-ban alkot, mint amekkora moáris tömegük számértéke A két moáris tömeg aránya 1 ,38 : 1,00 a) Álapítsuk meg, meyik két szénhidrogén alkotta az eegyet és milyen térgat %os összetételben! b) Határozzuk meg a gázeegy sűrűségét standard nyomáson és °Con ! e) Ha a gázeegyet azonos térgatú, hőmérsékletű és nyomású hidrogéngázzal keverk össze patinakataizátor jelenétében, mekkora térgatvátozás követ kezik be? (Az eredményt a keverék térgatának %-ában adjuk meg !) 10 pont 5. Ismeretlen, oxigéntartamú szerves vegyüet moáris tömege 88 g/mo. A vegyüet 1,00 g-át tökéletesen eégetve 1,392 dm standardállapotú széndioxidgáz és 1,227 g víz keletkezik 3
3
102 TCsabI© 2017
A vegylet víel korlátoottan elegyedk, nátrummal hdrogénlődés köben reagál Határouk meg a vegyet képletét és nevét! Állapítsuk meg a vegylet (A ) serkeet képletét és aduk meg nevét, ha tuduk, hogy a vegylet ( 1 ) a alább reakcósoroatban ves rést.A és 3 konsttú cós omere, B 1 és B -tól eltérő össegképletű vegyletek, egyásnak aonban konsttúcós omere: 2
2
_
A
c.
H,so.
-H, O
B
+
H,o
A2
cc
H,o
_ O
B 2
H,o A
Íruk el és ndokoluk a reakcósoroatban sereplő mndegyk vegyület serkee tét! 15 pont Eenőrző fladatsor VII. 1. Ismeretlen, nyílt szénláncú alkn 1,00 ga 720,6 cm3 standardállapotú hdrogén
gáal telíthető. Melyk alknról van só, ha at s tuduk, hogy acetonos oldatban 5 pont sem lest nátrummal hdrogéngát? 2. Egy vegylet 24,7 tömeg% senet, 73,2 tömeg% klórt és 2,1 tömeg% hdrogént tartalma, és tuduk, hogy össesen három klönböző omere létek M a vegyület össegképlete és a három könböő serkeete? Ada meg sabályos nevket s! 10 pont 3. Melyk a a cskongurácóú, nyílt sénláncú, králs olen, amelykre HClot addconáltatva králs vegyületek keveréke keletkek? Tuduk még, hogy a addí có kben a serves vegyület tömee 37,2%-kal nő meg. Határoa meg a olen össegképletét, íra l a serkeetét, és ada meg a addícós termékek konsttúcó át s! Nevee el mndegyk serves vegyetet, és elöle a kiraltáscentrumo (ka)t s! 10 pont 4. Egy oxgéntartalmú serves vegylet 1,00 g-ja 2,40 g eüstöt válast e a estt körpróba során. Tuduk, hogy a vegyület molárs tömege 100 g/molnál ksebb, és 53,3 tömeg% oxgént tartalmaz, víben ól oldódk, a ves oldata semleges kémha 10 pont tású M lehet a serkeet képlete? 5. Ismeretlen össetételű serves vegylet 500,0 mgt oxgénben maradéktalanul elégetve a égésterékek 720,6 cm3 standardállapotú CO2 és 617,6 mg ví. M a vegylet össegképlete? Íruk l a konsttúcós képletét, ha tuduk, hogy a molekulának négy, egymásba konfrmácós mogásokkal nem alakítható kongurácóa létek! 15 pont C) KEVERÉKEK
A gáelegyek ( A ) eet) össetételénél megkönnyítette a dolgunkat, hogy Avogadro törvénye értelmében a reakcóegyenletkben sereplő stöchometra sámok aránya nemcsak a anyagmennység-, hanem a térfgatarányokat s megadta. Ha egy keverék nem gá-halmaállapotú, et a össeggést nem hasnálhatuk. TCsabI© 2017
103
1. fladatsor
341A)
)
C)
342A)
B)
343A)
B)
344A) B)
CJ
.345A)
B)
40 tömeg% rezet tartamazó rézink ötvözet 500 g-ját lös mennyiségű sósavoldatta reagátatjuk.Mekkora térfgatú standardáapotú gáz ejlő dik? 40 tömeg% kalcium-karbonátot tartalmazó CaCO 3 CaO keverék 500 g ját lös mennyiségű sósavoldatta reagátatjukMekkora térfgatú, stan dardállapotú gáz jlődik? 30 m/m% hexént tartalmazó hexán-hexén elegy 300 g-ja mekkora térfga tú 160 g/dm 3 koncentrációjú széntetrakloridos brómoldatot színtelenít el, ha a reakciót olyan hőmérséketen végezzük amelyen csak addíciós flyamat megy végbe? 10 mószázalék rezet tartalmazó rézcink ötvözet 500 gát lös mennyi ségű sósavval reagáltatva mekkora térfgatú standardállapotú gáz ejlő dik? Magnéziumot és alumniumot 1 9 anyagmennyiség-arányban tartalmazó ötvözet 300 g-ját lö mennyiségű NaOH-oldattal reagáltatva mekkora térgatú standardállapotú gáz ejlődik? Cinket és alumíniumot 2:3 tömegarányban tartalmazó ötvözet 500 g-át lös mennyiségű NaOH-oldattal reagáltatva mekkora térfgatú standardállapotú gáz lődik? 30 tömeg% kacium-karbonátot tartamazó CaCO 3MgCO 3 keverék 100 g-ját eleslegben vett sósavval reagátatva mekkora térfgatú stan dardállapotú gáz lődik? 40 n/n% káliumot tartalazó káliumnátrium ötvözet 200 gát vízzel reagáltatjuk Mekkora térfgatú standardállapotú gáz ődik? 30 mólszázalék cinket tartalmazó cinkalumínium ötvözet 4,00 g-át lös mennyiségű sósavval reagáltatva mekkora térfgatú standardálapotú gáz ődik? Mekkora térgatú standardállapotú hidrogéngázzal redukálható egy 20 mólszázalék propanalt tartamazó propana-etanal elegy 300 g-a? Azonos anyagmennyiségű KOHot Cr 2 O 3-ot és KNO 3 ot mérünk ki és összekeverve megömlesztünk Ekkor a következő kiegészítendő egyenlet szerinti reakció megy végbe:
Számítsuk ki a keletkező anyag n/n%-os és tömegszázalékos összetételét ha ltételezzük hogy közben az összes vízgőz eltávozott! Azonos anyagmennyiségű KOH-ot MnOot és KNO 3 -ot keverünk össze és az alábbi kiegészítendő reakcióegyenlet szerint megömlesztjük:
Számítsuk ki a keletkező anyag n/n%-os és m/m%os összetételét, ha ltételezzük, hogy a reakció során az összes vízgőz eltávozik 104
TCsabI© 2017
346A)
B)
347A)
B)
Azonos tömegű vasport és kénport összekeverve a reakció után milyen összetételű (/%, m/m%) keverék keletkezik, ha a) eltételezzük, hogy a kén a reakció során nem szublimál? a reakcióban eleslegben maradt kénnek 40%-a szublimál? 80 tömeg% ként és 20 tömeg% cinkport tartalmazó keveréket meggy tunkSzámítsuk ki a keletkező keverék /%-os és m/m%-os összetételét, ha a) eltekintünk a kén szublimációjától! a eleslegben lévő kén le szublimál! (SO2 képződésével nem számo lunk!) Azonos tömegű KOH-ot, Cr 2 O 3 -ot és KNO 3 ot összekeverve megömlesz tünk. Számtsuk ki a termék összetételét /%ban és /%-ban, ha az összes vzgőz eltávozik! (Az egyenletet 1. 345A)-nál!) Azonos tömegű KOH-ot, MnO 2 ot és KNOot összekeverve megömlesz tünk.Számítsuk ki a vízmentes ömledék összetételét! (Egyenletet 1.345.B) nél!)
2 feadatsor
Vannak olyan keverékek amelyekben csak az egyik komponens vesz részt reak cióban Ilyenkor a végtermékből viszonylag egyszerűen visszakövetkeztethetünk a reakcióban részt vett komponens mennyiségére, és ez alapján megadhatuk a keverék összetételét! 1.348A)
B)
C)
2.349A) B)
C)
Egy barnaszén tömegszázalékos széntartalmának meghatározására 2,50 gos mintát elégetünk, s a keletkezett széndioxidot NaOH-oldatban elnyeletjük. Az oldat tömegnvekedése 6,20 g. Hány tömeg% szenet tar talmaz a szén? A kalcium-karbidot kalcium-oxidból és szénből állítják elő magas hőmér sékleten és nyomáson. Hány tömegszázalék szennyeződést tartalmaz az a karbidminta, melynek 1,00 g-ját vízzel reagáltatva 280,1 cm 3 normálálla potú gáz ejlődik? (A szennyeződés nem tartalmaz vízzel gázflődéssel reakcióba lépő egyéb komponenst.) Hány tömegszázalék szennyeződést tartalmaz az a mészkő, melynek 3,50 g-át tömegállandóságig hevítve 2,45 g szilárd anyag marad vissza? (Feltételezzük, hogy a szennyeződés tömege a hevítés során nem változik.) Hexán hexén elegy 1,00 g-a 0,76 g brómot addicionál Számítsuk ki az elegy tömeg- és anyagmennyiség-százalékos összetételét! Oktán oktén elegy 2,50 gja 218,8 cm 3 standardállapotú hidrogén-klorid gázt addicionál. Számítsuk ki a kiindulási elegy m/m%-os és /%-os összetételét! zoprénből és ciklohexánból álló elegy 2,00 g-a közönséges körülmények között 2,35 g brómot addicionál.Számítsuk ki az elegy összetételét tömeg és anyagmennyiség-százalékban! 105 TCsabI© 2017
D)
350A)
B)
351A)
B)
352A)
B)
Pirrol acetonos oldatának 3,00 gja közönséges körülmények között (hű tés közben) 9 ,5 5 g brómmal lép reakcióba.Számítsuk ki a kiindulási elegy tömeg és anyagmennyiségszázalékos összetételét Etanolaceton elegy 3,00 gja 266,3 cm 3 standardállapotú hidrogéngázt leszt émnátriummal Számítsuk ki az elegy m/m%-os és n/n%-os össze tételét Acetaldehid acetonos oldatának 2,00 gja 4,91 g ezüstöt választ le az ezüsttükörpróba során. Számítsuk ki az elegy tömeg- és mólszázalékos összetételét Egy rézalumínium ötvözet 3,20 g-os, elporított részletét sósavval reagál tatjuk. 3,675 dm standardállapotú hidrogéngáz lődik. Számtsuk ki a minta réztartalmát: a réz tömegét, valamint a keverék tömeg- és mólszáza lékos összetételét Egy alumíniummagnézium ötvözet 2,50 g-a nátrium-hidroxid-oldat f leslegben vett mennyiségében oldva ,25 dm normálállapotú hidrogén gázt leszt Számítsuk ki a émötvözet tömeg- és anyagmennyiségszáza lékos összetételét Nátrum-kloriddal szennyezett nátrium-nitrát 5,00 gát vízben oldjuk, és lesegben vett ezüst-nitráttal csapadékot választunk le245,3 mg tömegű csapadék keletkezik Számítsuk ki a keverék tömeg- és anyagmennyiség százalékos összetételét Egy magnézium-szulátból és alumínium-szulátból álló keverék 3,0000 g ját vízben oldjuk, és eleslegben NaOH-oldatot adunk hozzá. A kinyert csapadék hevítés során ém-oxiddá alakul, melynek tömege 0,3316 g. Számítsuk ki a minta töeg- és anyagmennyiség-százalékos összetételét! [ (Mg = 24,3 ] Nátrium-klorid-szennyeződést tartalmazó nátrium-nitrát klórtartalma (kloridion-tartalma 3,03 tömeg%.Hány tömeg% nátriumkloridot tartal maz a szennyezett nátrium-nitrát? Klórbenzollal szennyezett benzol klótartalma 3,16 m/m%. Hány tö meg% klór-benzolt tartalmaz az elegy? Kálium-kloridot és kalciumkloridot tartalmazó keverék 5,00 m/m% káliu mot tartalmaz (K + -ion) Számítsuk ki a keverék összetételét tömeg%ban Hány tömegszázalék kálium-nitrátot tartalmaz az a kálium-odidból és káliumnitrátból álló keverék, melynek tömege megegyezik annak a csa padéknak a tömegével, mely akkor keletkezik, ha a keverékből készült oldatot leslegben vett ezüstnitráttal reagáltatjuk? Milyen annak a magnézium-kloridból és bárium-kloridból álló keverék nek a tömeg%os összetétele, melynek tömege megegyezik annak a csapa déknak a tömegével, mely akkor keletkezik, amikor a keverékből készült oldatot lesegben vett kénsavoldattal reagáltatjuk? Részben karbonátosodott égetett mész 1,5 6 g-át lös mennyiségű sósav val reagáltatva 245,0 cm 3 standardállapotú gáz lődött Mi a minta tömeg- és anyagmennyiség%os összetétele? A kalciumoxidnak hány %-a karbonátosodott? r
353A)
B)
C) 354A)
B)
.355A)
06
TCsabI© 2017
Egy üvegben tárolt, részben oxidálódott kalcium 1 ,05 gát sósavval rea gáltatva 55 1 ,3 cm 3 standardállapotú hidrogéngáz flődött. A kalciumnak hány %a oxidálódott? 356A) Zárt üvegben tárolt, részben oxidálódott kalciumot tökéletesen elégetve a szilárd anyag tömege 19,23%kal megnőtt. Számítsuk ki a vizsgált, részben oxidálódott kalcium m/m%os és n/n%os összetételét! Állapítsuk meg, a kalcium hány %a oxidálódott az üvegben állás közben ! B) Részben karbonátosodott égetett meszet tömegállandóságig hevítve 1 5,0%os tömegcsökkenést tapasztalunk A kalciumoxidnak hány %a karbonátosodott? B)
3 feladatsor
Ha a keverék mindké komponense reakcióba lép, akkor ismeretlen bevezetésére van szükség Az smeretlen (x, y z stb.) a célszerűség gyelembevételével lehet a keverékek komponenseinek tömege vagy anyagmennyisége. Egyes esetekben a reakcióegyenletek alapján adódó speciális összeggés gyelembevételével a megoldás egyszerűbbé tehető, esetleg eggyel kevesebb ismeretlennel számolhatunk. Az lyen megoldásokat s indexszel jelöltük meg (pl. [16). A) Szerve kémiai feladatk
1 ,8 mol mennyiségű meán etán gázelegy elégetésekor 4,68 mol víz keletkezik Hány mol metánt tartalmazott a minta? B) 130 mol ciklohexánizoprén elegy elégetésekor 5,98 mol víz keletkezik. Milyen anyagmennyiségarányban alkotta a két szénhidrogénkomponens az elegyet? 358A) Mekkora annak a szénhidrogénelegynek az átlagos moláris tömege, amely kizárólag oleneket tartalmaz, és 1 ,000 gja 245,0 cm 3 standardálla potú hidrogéngázzal telíthető? B) Mekkora annak az egyértékű alkoholokból álló elegynek az átlagos moláris tömege, amelynek 1 ,000 ga 1 53 ,1 cm 3 standardállapotú hidrogéngázt fleszt nátriummal? 2359A) Egy hexénheptén elegy 1 ,00 gja 272,2 cm 3 standardállapotú hidrogénkloridgázt addicionál. Számítsuk ki az elegy n/n%-os és m/m%os összeté telét! B) Egy okténdecén elegy 7,50 ga 9,70 g brómot addicionál. Számtsuk ki az elegy n/n%os és m/m%-os összetételét! 360A) Egy ciklohexániklohexanon elegy 1 ,53 gjának tökéletes elégetésekor 2,50 dm 3 standardállapotú C 2gáz képződött. Mi az elegy mól és tömeg%os összetétele? B) Milyen a tömeg és anyagmennyiség%os összetétele annak a hexánheptén elegynek, melynek 1,46 gát elégetve 2,00 g víz képződik? .351A)
:
107 TCsabI© 2017
361A)
B)
362A)
Egy etanolpropanol elegy 00 g-a nátriummal 2037 cm normálállapo tú hidrogéngázt leszt. Határozzuk meg az elegy tömeg és mólszázalé kos összetételét! ibózból és glükózból álló porkeverék 300 g-ja az züsttükörpróba során 393 g ezüstöt választ le Állapítsuk meg a keverék tömeg- és anyagmeny nyiség-százalékos összetételét Egy ciklohexánipropil-éter elegy 440 mg-át 2000 dm standardálla potú oxigénben égetünk el.A képződött elegyet lehűtük a lecsapódó vizet eltávolítuk majd KORoldaton is átbuborékoltatjuk a gázt Ekkor 0898 dm térgatú standardállapotú oxigén marad vissza.Számítsuk ki a kiindulási elegy n/n%-os és m/m%-os összetételét Egy benzoletil-izopropil-éter elegy 4050 mg-át 1500 dm standardálla potú oxigénben elégetünk A reakció beetével a vízgőz lecsapódása után KOR-oldaton átvezetve a gázt annak térfgata 5813 cm -re csök ken standard körülmények között. Számítsuk ki az elegy n/n%-os és m/m%-os összetételét! Két a homológ sorban egymást követő egyértékű aldehid keverékének 208 ga 864 g ezüstöt választ le az ezüsttükörpróba során. Melyik két aldehid és miyen összetételben alkotja az elegyet? Két a homológ sorban egymást követő telített egyértékű alkohol elegyének 100 g-a nátriummal 2241 cm normálállapotú hidrogén gázt ejleszt. Melyik két alkohol alkotta az elegyet és milyen összeté telben? Egy hexánheptán elegy 20000 g-ának elégetésekor 3425 dm standar dállapotú szén-dioxid ketkezett. ilyen a kiindulási elegy tömeg- és anyagmennyiségszázalékos összetétele? Egy ciklohexánbenzol elegy 155 gának elégetésekor 155 g víz keletke zett.Határozzuk meg a kiindulási elegy n/n%-os és m/m%-os és m/m%-os összetételét! Milyen annak az izoprénpentén elegynek az n/n%-os összetétele amely nek 10000 gja 25183 g brómot addicionál?[(Br) = 799.] Egy butadiénhexén elegy 20000 g-a 6895 cm normálállapotú klórgázt addicionál. Milyen a kiindulási szénhidrogén-elegy n/n%-os m/m%os összetétele? Egy metanoletanol elegy 2060 mg-jának tökéletes elégetésekor képződő víz és szén-dioxid együttes tömege 542,0 mg.Számítsuk ki az alkoholelegy tömeg és anyagmennyiségszázalékos összetételét! Milyen összetételű az a dietiléteraceton elegy melynek 05960 g-ját tökéletesen elégetve a keletkező víz és szén-dioxid együttes tömege 19400 g? 216 g tömegű etanolt és metanolt tartalmazó elegyet 5000 dm standar dállapotú oxigénben tökéletesen elégetünk majd a keletkező elegyet KORoldaton vezetjük át. Ekkor 1693 dm 3 vízmentes gázt kapunk stan dard körülmények között. Mi volt a kiindulási alkoholelegy n/n%os és /m%os összetétele? 3
3
3
B)
3
3
363A)
B)
3
.364A)
B)
365A) B)
366A)
B)
367A)
3
3
3
108 TCsabI© 2017
Egy dietil-éterikloexán elegy 2,42 gját 7,000 dm 3 standardállapotú oxigénben elégetve, majd a reakció után a gázt KOR-oldaton átbuboré koltatva 1, 20 dm3 standardállapotú, vízmentes gáz marad vissza Számít suk ki az elegy összetételét /%-ban és /%-ban ! 4.368A) Egy eptán oktán elegy tökéletes elégetsekor 1, 135-ször nagyobb anyag mennyiségű víz képződik, mint szén-dioxid. Milyen n/n%-os és m/m%os összetételű a kiindulási szénidrogénelegy? B) Egy benzolikloexán elegy tökéletes elégetése során 1,55-szö nagyobb anyagmennyiségű szén-dioxid keletkezik, mint víz Milyen volt a kiindulá si elegy összetétele /%ban és /%ban? C) Milyen összetételű az a metanoltanol elegy, melynek tökéletes elégetése kor 1,825ször nagyobb anyagmennyiségű víz keletkezik, mint szén dioxid Számítsuk ki az alkoolelegy összetételét /%-ban és /%ban ! 5.369A) Mekkora tömegű mintát égettünk el abból a exán eptán elegyből, melyből 661,5 cm 3 standardállapotú szén-dioxid és 558,0 mg víz képződött? Hatá rozzuk meg a kiindulási ·elegy tömeg és mólszázalékos összetételét is ! B) Számítsuk ki, mekkora tömegű mintát égettünk el abból a metanoletanol elegyből, melyből 134,8 cm 3 standardállapotú szén-dioxid és 171,0 mg víz keletkezett. Határozzuk meg a kiindulási elegy tömeg- és anyagmennyi ség-százalékos összetételét is ! 370AJ Egy acetonetanol elegy bizonyos mennyiségét 500 cm 3 standardállapotú oxigéngázban tökéletesen elégettünk. A reakció beeztével, a vízgőz lecsapódása után, standard körülmények között a gáz térfgata 402,0 cm , melyet lúgoldatn átvezetve a térfgat 32,5 cm 3-re csökken. Mekkora tömegű elegyet égettünk el, ány %-os oxigénelesleget alkal maztunk, és milyen volt az elegy összetétele? B) Aceton és dietil-éter elegyét 7,000 dm 3 standardállapotú oxigéngázban ége tünk el A reakció és a víz lecsapódása után 5,285 dm 3 lúgoldatos mosás után 1,120 dm 3 standardállapotú gázt mérünk. Számítsuk ki az elegy össze tételét, az elégetett minta tömegét és az alkalmazott oxigénlesleget ! C) Benzolból és dietil-éterből álló elegy bizonyos mennyiségét 6,000 dm3 20 V/ V% oxigént tartalmazó, standardállapotú levegőben tökéletesen elé gettünk.A reakció beeztével, a víz lecsapódása után 5,804 dm 3 standar dállapotú gáztérgatot mértünk. A gázelegyet KOR-oldaton átvezetve 5,118 dm 3 gáz maradt vissza.Mekkora tömegű elegyet égettünk el, milyen volt az elegy összetétele és ány %-os levegőlesleget alkalmaztunk? B)
,
B) Szervetlen kémiai feladatk
A fntos megegyzéseket 1 a 107. oldalon ! 371.AJ
13,5 mol anyagmennyiségű alumínium magnézium ötvözet sósavval reagáltatva 17,0 mmol hidrogént leszt. Hány mmol alumínium volt az ötvözetben? TCsabI© 2017
109
B) .372A)
B)
)
D)
373.A)
B)
374.A)
B)
)
375.A)
B)
110
3,45 mol, kalciuhidridből és nátriumhidridből álló keverék vízzel 4,00 mol hidrogént leszt Hány mol nátrium-hidridet tartalmaz a keverék Mekkora annak a cinkmagnézium porkeveréknek az átlagos moláris tömege, melynek 2,80 ga 2,018 dm 3 standardállapotú hidrogéngázt leszt sósavból Határozzuk meg a keverék tömeg és anyagmennyiség százalékos összetételét! Mekkora annak a káliumnátrium ötvözetnek az átlagos moláris tömege, melynek 1,60 gja vízből 640,3 cm 3 normálállapotú hidrogéngázt leszt Határozzuk meg a keverék tömeg- és mólszázalékos összetételét is! Egy kalciumkarbonátból és magnézium-karbonátból álló keverék 4, 76 g ját sósavoldatban teljesen floldva 1,225 dm 3 standardállapotú szén-dio xid flődik Számítsuk ki a keverék n/n%-os és m/m%os összetételét! Nátrium-hidrogénkarbonátból és nátriumkarbonátból álló porkeverék 2,26 gát sósavval reagáltatva 557,0 cm 3 standardállapotú széndioxid flődött. Számítsuk ki a keverék mól- és tömegszázalékos összetételét! Káliumklordból és káliumbromidbl álló porkeverék 300 g-a tömény kénsavval hevítve hidrogén-halogenidgázok keletkezése közben szult keverékké alakul A keletkező, savmentes émszulát tömege 3,00 g.Szá mítsuk ki a kiindulási tömeg- és anyagmennyiség-százalékos összetételét! Káliumkloridot és nátriumkloridot tartalmazó porkeverék 2,53' g-ját vízben oluk Ebből az oldatból fleslegben vett ezüst-tráttal az összes halogenidiont lecsapjuk: 5,74 g szilárd anyagot kapunk Számítsuk ki a kiindulási keverék összetételét /%-ban és /%-ban [ (K) = 39, l , (Ag) = 107,9, (Cl) 35,5 Egy kalciummagnézium keveréket elégetve a szilárd anyag tömege 56,7%-kal nő. Határozzuk meg a keverék anyagmennyiség- és tömegszá zalékos összetételét![ (Mg) 24,3 Kalcium-karbonátot és magnézium-karonátot tartalmazó keveréket tö megállandóságig hevítve, 49,0%-os tömegcsökkenést tapasztalunk. Mi volt a kiindulási keverék n/n%-os és m/m%os összetétele Milyen annak a kálium-kloridól és nátrium-kloridból álló keveréknek az anyagmennyiség és tömegszázalékos összetétele, melynek tömege fleak kora, mnt a vizes oldatukból leválasztható ezüst-klorid-csapadék töme ge[ (K) 39,1, ,(Ag 107,9, (Cl 35,5 Vízmentes vas (II)kloridból és vas (III)-kloridbó álló keverék 2,50 g-át vízben oluk, nátriumhidroxiddal az összes vasiont leválaszuk, majd a csapadékot hidrogén-peroxid-oldattal kezeljük Amikor már további szín változás nem történik, a csapadékot leszűrjük és tömegállandóságig hevít jük 1,33 g tömegű, vörösbarna, szilárd anyagot kapunk Számítsuk ki a kiindulási keverék n/n%-os és m/m%-os összetételét! [ (Fe ) 56, ,(Cl = 35,5 Bárium-oxidból és bárium-karbonátból álló keverék 5,37 g-át fleslegben vett salétromsavoldatban floldunk, majd kénsavoldattal 7,06 g tömegű csapadékot választunk le. Miyen volt a kiindulási keverék tömeg- és anyagmennyiségszázalékos összetétele?[ (Ba) 137,3 TCsabI© 2017
Vízmentes réz(II)-kloridból és réz()-szultból álló keveréket vízben old va, nátrium-hidroxiddal az összes réz(II)iont leválasztuk. A csapadékot leszűrve tömegállandóságig hevítük: a visszamaradó fkete, szilárd anyag tömege a kiindulási keverék tömegének 54,8 %a Számítsuk ki a kiindulási keverék /%os és m/m%-os összetételét! 376A) Kálium-kloridból és nátrumkloridból álló keverék kloridiontartalma 50,94 m/m%. Számítsuk ki a keverék mól- és tömegszázalékos összetételét! B) Nátriumkloridot és nátrium-bromidot tartalmazó keverék nátrumtartal ma 24,44 m/m%. Számítsuk ki a keverék összetételét! .377A) Magnézium-oxidból és alumnium-odból álló keverék oxigéntartama 46,75 m/m% Milyen a keverék anyagmennyiség- és tömeg%os összetétele? B) Magnéziumkloridból és alumíniumkloridból álló keverék 76,48 m/m% klórt tartalmaz. Számítsuk ki a keverék /%os és m/m%os összetételét! 378.A) Lítiumkalcium keverék 668,0 mg-át vízben oldva 441,0 cm 3 standardál lapotú hidrogéngáz flődik. Számítsuk ki a keverék /%os és m/m%os összetételét![(i) 7,0, (Ca) 40,0. B) Cink alumínium ötvözet 1,00 g-ja sósavból 538,0 cm 3 normálállapotú hidrogéngázt fleszt. Aduk meg az ötvözet összetételét /%ban és /%-ban! 4.379A) Káliumkloridot és nátriumkloridot tartalmazó keverék ,5000 g-ját tö mény kénsavval kezelve 1,7980 g ém-szulftkeveréket kapunk. Számít suk ki a kiindulási és a képődött keverék /%os és m/m%os összetéte lét! B) Kalcium-karbonátból és magnézium-karbonátból álló keverék 0,88 g-ját sósavban elolduk, mad az oldatot bepároluk. Ekkor 2,07 g tömegű, kristályvíztartalmú keveréket kapunk. (Mindkét fm-klorid 1 mol-ja 6 mol kristályvízzel kristályosodik.) Számítsuk ki a kiindulási és a képződött keverék / %os m/m %os összetételét! C) Bárium-kloridból és kálium-bromidból álló keverék 5,00 g-os mintáának vizes oldatából az összes halogenidiont leválasztva 7,50 g ezüst-halogenid csapadék keletkezik. Határozzuk meg a kiindulási és a keletkező keverék tömeg és anyagmennyiség-százalékos összetételét! 380A) Kálium-kloridból és kálium-bromidból álló keverék bizonyos tömegéből vizes oldatot készítve éppen akkora tömegű ezüst-nitrátot kell az oldathoz adni, hogy az összes halogenidiont leválasszuk, mint amekkora a kiváló csapadék tömege. Számítsuk ki a kiindulási porkeverék és a leváló csapa dék tömeg és anyagmennyiség-százalékos összetételét [(K) 39,1, (Br) 79,9, (Cl) 35,5, ,(Ag) 107,9] B) Nátrium-kloridból és kálium-bromidból álló keveréket vízben oldva, és abból ezüst-nitrát-oldattal az összes csapadékot leválasztva, a keletkező anyag éppen kétszerese a kiindulási keverék tömegének. Számítsuk ki a kiindulási porkeverék és a leváló csapadék /%os és tömegszázalékos összetételét! C)
=
=
TCsabI© 2017
111
C)
5.381A)
Határozzuk meg miyen tömeg- ietve anyagmennyiségarányban tarta mazta a báriumkoridot és a káiumbromidot az a keverék meynek vizes odatábó az összes haogenidion eváasztásához éppen akkora tö megű ezüst-nitrátra van szükség mint amekkora a keetkező ezüst-haoge nidek együttes tömege ! Számítsuk ki a keetkező csapadékban évő kom ponensek tömeg és anyagmennyiségarányát is ! Egy cink magnézium keverék híg sósavbó 8820 dm3 standardáapotú hidrogéngázt leszt Az eőzőve azonos tömegű cinkaumínium keve rék meyben ugyanakkora tömegű cink van mint a másik keverékben 10878 dm 3 standardáapotú hidrogént eszt Mekkora tömegű vot a minták tömege és hány g cink vot egy-egy mintában? [ (Zn) 654 (A) 270 (Mg) 243] Vasmagnézium porkeverékbő két azonos tömegű mintát mérünk e: az egyik minta sósavbó 1225 dm3 standardáapotú hidrogéngázt ejesztett A másik mintát eemi kórra eréyesen oxidáva 6768 g émkorid-keve réket kapunk Miyen vot a kiinduási keverék n/n%os és m/m%os összetétee?[ (Fe) 558 (Mg) 243] Vasink porkeverék bizonyos mennyiségét kénne reagátatva a eseg ben évő ként etávoítva 234 g tömegű szudkeveréket kapunk Ugyani yen összetéteű és tömegű keveréket oxigénben eégetve 202 g tömegű oxidkeveréket kapunk Mekkora tömegű émkeverékmintákat haszná tunk és mi vot a tömeg- és mószázaékos összetéteük? [ (Zn) 654 (Fe) 558 (S) 320] Stroncium-koridbó és bárium-koridbó áó porkeverék bizonyos töme gét vízben odjuk az odatot két egyenő térfgatú részre osztuk Az odat egyik részét kénsavva a másikat trisóodatta csapuk ki A szut csapadék tömege 53355 g a fsztcsapadéké 45188 g. Számítsuk ki mekkora tömegű koridkeverékbő indutunk ki és miyen vot annak mjm%-os és n/n%os összetétee ! [ (Sr) 876 (Ba) = 1373 (C) 35, (S) 320 A,(O) 160 A(P) 310 ]
B)
382A)
=
B)
r
4. feladatsor
A) Szerve kémiai feladatk .383A)
B)
112
Metanot etanot és propanot tartamazó eegy bizonyos mennyiségét émnátriumma reagátatva 224 1 cm 3 normááapotú hidrogéngáz ejő dik. Ki tudjuk-e számítani az adatokbó az eegy a) anyagmennyiségét? b) anyagmennyiség-százaékos összetéteét? Aceton etano és propano eegyének bizonyos mennyiségét eégetve 9800 cm 3 standardáapotú szén-dioxid-gáz keetkezik Ki tudjuk-e számítani az adatokbó az eegy a anyagmennyiségét? b) anyagmennyiség-százaékos összetéteét? TCsabI© 2017
C)
Aceton, etanol és metil-acetát elegyének bizonyos mennyiségét elégetve 2, 70 g víz képződik. Ki lehet-e számítani az adatokból az elegy a) anyagmennyiségét? b) anyagmennyiség-százalékos összetételét? 2384A) Hexán heptán elegyünkben kétszer akkora a heptánmolekulák száma, mint a hexánmolekuláké.Hány mol elegyet égettünk el, ha az égetés során 980,0 cm 3 standardállapotú szén-dioxid keletkezik? B) Egyenlő anyagmennyiségű oxálsavat és hangyasavat tartalmazó oldat bizonyos mennyiségét 0,40 g nátriumhidroxid közömbösíti. Hány mol oxálsavat és hány mol hangyasvat tartalmaz a vizsgált minta? .385A) Két azonos, C 3 H 6 összegképletű vegyület elegyéről az alábbiakat tudjuk: az elegy a brómos vizet elszínteleníti, adja az ezüsttükörpróbát, az elegy bizonyos mennyiségét nátriummal reagáltatva 24,5 cm 3 standardállapotú hidrogéngáz fejlődik, az elegy előzővel azonos mennyiségének tökéletes elégetése során kelet kező víz tömege 270,0 mg. Melyik két vegyület alkotja az elegyet, milyen összetételben? Mekkora tömegű elegyet használtunk a nátriumos reakciónál, illetve az égetésnél? B) Izopropilalkohol és aceton elegyének bizonyos mennyiségét nátriummal reagáltatva 22,4 cm 3 normálállapotú hidrogéngáz fejlődik Az előzővel megegyező mennyiségű és összetételű elegy tökéletes elégetése során pedig 403,4 cm 3 normálállapotú szén-dioxid-gáz keletkezik. Számítsuk ki az elegy összetételét és azt, hogy mekkora tömegű eleggyel végeztük a kísérle tet! 386A) Butanol és 2-propén-1-ol keverékének bizonyos mennyisége 320,0 mg brómot addicionál Ugyanilyen mennyiségű és összetételű elegy tökéletes elégetésekor keletkező szén-dioxid és víz együttes tömege 1, 7 g. Számít suk ki az elegy összetételét /%-ban, és adjuk meg a vizsgált minták tömegét ! B) Dietiléter és pirrol elegyének bizonyos mennyisége, hűtés közben 6,40 g brómmal lép reakcióba Ugyanilyen tömegű és összetételű elegy tökéletes elégetésekor keletkező víz és szén-dioxid együttes tömege 26,15 g. Számít suk ki az elegy összetételét és a vizsgált minták tömegét ! .387A) Pirrol, ciklohexanol és aceton elegyének 1,53 g-ja nátriummal 122,5 cm 3 standardállapotú hidrogéngázt fejleszt. Ugyanilyen mennyiségű és össze tételű elegy, hűtés közben, 1,28 g brómmal reagál. (Ilyen körülmények között gyakorlatilag csak a pirrol lép reakcióba a brómmal.) Számítsuk ki az elegy összetételét tömeg és anyagmennyiségszázalékban ! B) Propanal, propanon és propanol elegyéek 2,92 g-a ezüsttükörpróba során 2,16 g ezüstöt választ le, illetve ugyanekkora tömegű elegy nátrium mal 122,5 cm 3 standardállapotú hidrogéngázt leszt. Határozzuk meg a kiindulási elegy tömeg és mólszázalékos összetételét ! 113 TCsabI© 2017
C)
5388.AJ
2popén1-ol, 1propanol és propánsav elegyének 499,0 mgja 160,0 mg brómot addicionál, illetve 60,0 mg nátrium-hidroxiddal közömbösíthető. Auk meg az elegy összetételét tömeg- é anyagmennyiség-százalékban ! Számítsuk ki, mekkora térfgatú hidrogéngáz ejlődne nátriummal az elegy 499,0 mg-jából standard körülmények között! Metántánetilén elegy 1 ,00 mol mennyiségét mely egyébként 500 cm 1 mol/dm koncentráiójú szén-tetrakloridos brómoldatot képes elszínte leníteni oxigéneleslegben elégetünk. Az égésterméket a víz eltávolítása után KOHoldaton vezetjük át: ekkor az oldat tömege 79,2 g-mal nő. Számítsuk ki az elegy n/n%os és m/m%-os összetételét! Etanol, propanol és 2propén-1-ol elegyének 0,8 mol mennyiségét mely 1 6,00 g brómot addicionál tökéletesen elégetve, 49,0 dm standardálla potú szén-dioxid-gáz lődött Számítsuk ki az elegy összetételét tömeg és anyagmennyiségszázalékban! Eténtintanol elegy gőzének 0,60 mol anyagmennyiségét 2,00 mol oxigéngázzal keverünk és meggyújtjuk. Ekkor 2,80 mol gázkeveréket ka punk, melyet 20 °C-ra hűtve 0,101 MPa nyomáson, 36,0 dm térfgatú gáz marad vissza. Eztmeszes vízen átbuborékoltatva 7,20 dm térfgatú azonos állapotú gázt kapunk. Határozzuk meg az elegy összetételét és a vizsgált minta tömegét! Acetonetindietiléter elegy 0,09 mol-át ötszörös anyagmennyiségű oxi génben égetünk el Az égéstermék összanyagmennyisége 0,635 mol Ha ezt 25 C-ra hűtjük, 0,10 MPa nyomáson 8,649 dm száraz gázelegyet ka punk, melyet lúgoldaton _átvezetve 1 ,887 dm azonos állapotú gáz marad vissza. Számítsuk ki az elegy összetételét és a vizsgált minta tömegét! Metánetánetin gázelegy 1 mol-át nyolcszoros térfgatú oxigénnel ke verve égetünk el. A keletkező, frró gázelegyben a vízmolekulák száma megegyezik a széndioxid�molekulák számával, és az oxigénlesleg a reakció utáni elegy térfgatának 57,54%-át teszi ki. Határozzuk meg a kiindulási elegy tömeg és mólszázalékos összetételét ! Benzolciklohexándietil-éter elegy 0,4 mol mennyiségét 4,8 mol oxigén gázban tökéletesen elégetünk. A keletkezett égéstermékben a maradék oxigénmolekulák száma 3/4-e a szén-dioxid-molekulák számának, a víz molekulák száma pedig megegyezik a szén-dioxid-molekulák számával. Állapítsuk meg az elegy összetételét! Metanolfrmaldehidhangyasav keverék 230,0 mg-a nátriummal 49,0 cm standardállapotú hidrogéngázt leszt, illetve ugyanennyi ele gyet 0, 1200 g nátrium-hidroxid közömbösít. Számítsuk ki az elegy tömeg és anyagmennyiségszázalékos összetételét! Akrilsav(propénsav}2-propén1-ol(allil-alkohol}1-propanol tartalmú elegy 429,0 mg-át pontosan 10,0 cm 0, 1000 mol/dm koncentrációjú NaOH-oldat közömbösíti. Ugyanilyen mennyiségű és összetételű elegy 5,00 cm 0,5 mol/dm koncentrációjú szén-tetrakloridos brómoldatot színtelenít el Határozzuk meg az elegy tömeg és mólszázalékos összetéte lét! 3
3
B)
3
6.389A)
3
3
B)
3
3
390A)
B)
7391A)
3
B)
3
3
114
3
TCsabI© 2017
3
8.392A)
B)
393.A)
B)
394A)
B)
Propánsavacetonpropanol elegy 0,6000 g-át tökéletesen elégetve 735,0 cm 3 standardállapotú széndioxid és 576,0 mg víz keletkezik. Hatá rozzuk meg az elegy n/n%-os, mm%os összetételét! Etanolacetonbenzol keverék 5,64 gát tökéletesen elégetve 13,20 g szén dioxid és 5,40 g víz képződik. Határozzuk meg az elegy tömeg- és anyag mennyiség-százalékos összetételét! Metanolmetanalmetánsav 0,1720 g-os elegyészlete ammóniás ezüstnit rát-oldatból 648,0 mg ezüstöt választ le, ugyanekkoa tömegű minta nátri ummal 44,8 cm 3 normálállapotú hidrogéngázt fejleszt. Határozzuk meg az elegy összetételét! Etanolt, acetont és metanolt tartalmazó elegy 0,2140 gja nátriummal 49,0 cm 3 standardállapotú hidrogéngázt leszt, illetve tökéletes elégeté sekor 220,5 cm 3 standardállapotú széndioxid-gáz keletkezik. Számítsuk ki az elegy tömeg és mólszázalékos összetételét! Etint és etanolt tartalmazó aceton bizonyos mennyiségét tökéletesen elé getve 3,43 dm 3 standardállapotú szén-dioxid-gáz és 2,52 g víz képződik Ugyanekkora tömegű és összetételű oldat nátriummal 183,75 cm 3 stan dardállapotú hidrogéngázt leszt. Mi volt a kiindulási elegy n/n%-os összetétele, és mekkora volt a minták tömege? Metanolmetánsav metanal elegy három, azonos tömegű mintáját vizs gáljukAz első minta leslegben vett nátriummal 490,0 cm 3 standardálla potú hidrogéngázt leszt, a másik minta ammóniás ezüstnitrát-oldatban 12,96 g ezüstöt választ le, a harmadik minta feleslegben vett NaHCO 3 oldatból 612,5 cm 3 standardállapotú széndioxidot lesztMi a kiindulá si elegy n/n%-os összetétele, és mekkora volt a minták tömege? Metanoletanolpropénol elegyének 473,0 mgát tökéletesen elégetjük: az égéstermék 946 mg széndioxidot és 495 mg vizet tatalmaz. Számítsuk ki a kiindulási elegy összetételét tömeg- és anyagmennyiségszázalékban! Dietiléterheptán benzol elegy 0, 7420 gát tökéletesen elégetve 2,3760 g szén-dioxidot és 0, 7020 g vizet kapunk. Számítsuk ki a kiindulási elegy n/n%-os és m/m%os összetételét! Számítsuk ki annak az elegynek az anyagmennyiség-százalékos összetételét, amely egy telített, nyílt láncú szénhidrogénből és monoklór származékából, valamint azonos szénatomszámú, egyértékű, nyílt szénláncú alkoholból áll. Az elemzés során 5,4000 g keverékből roncsolás után 1,1480 g AgCl csapadékot mértünk.Ugyanilyen tömegű és összetételű keverékből fémnát riumal való reakció során 360 cm 3 20 °C-os, 0,101 MPa nyomású hidro gént gtunk l 5,4000 g keverék tökéletes elégetésekor 7,776 dm 3 20 °C-os, 0,10 MPa nyomású szén-dioxid keletkezett Azonos szénatomszámú, telített, egyértékű karbonsav, telített, egyértékű alkohol és telített, egyértékű aldehid elegyének 3, 6 gját tökéletesen el égetve 2,94 dm 3 standardállapotú széndioxidgáz és 2,52 g víz képződött. Ugyanilyen mennyiségű kiindulási elegy nátriummal 612,5 cm 3 stan dardállapotú hidrogéngázt leszt. Mi volt a kiindulási elegy n/n%os összetétele? -
395A)
B)
396A)
B)
115 TCsabI© 2017
B Szervelen kémiai feladaok 1.397A)
B)
C)
CaMgZn ötvözet bizonyos mennyiségét sósavban oldva 1 ,225 dm standardállapotú hidrogéngáz keletkezik. Megállapítható-e az adatokból az ötvözet vizsgált mintájának a anyagmennyisége, b tömege, összetétele? Al ZnFe ötvözet sósavban oldva 1 ,225 dm standardállapotú hidrogén gázt leszt. Megállapíthatóe az adatokból a vizsgált minta: a anyagmennyisége, b tömege, összetétele? K NaRb ötvözet bizonyos menniségét vízzel reagáltatjuk. Ekkor 245,0 cm standardállapotú hidrogéngáz flődik Megállapítható-e az adatokból a vizsgált minta a anyagmennyisége, b tömege, összetétele? 0,6 mol keveréket mely nátrium-hidrogén-karbonátot, nátriumkarbo nátot és magnézium-karbonátot tartalmaz hevítve, nátrium-karbonát ból és magnézium-oxidból álló keverék marad vissza, miközben 0,1 mol vízgőz és 0,4 mol szén-dioxid távozik a rendszerből. Mekkora volt az egyes komponensek anyagmennysége és a keverék tömege? 0,80 mol anyagmennyiséű, nátrium-bromidból, kalcium-kloridból és ká liumkloridból álló keverék 0,85 mol ezüst-nitráttal reagál és 146,45 g ezüsthalogenid-csapadék keletkezik. Számítsuk ki az egyes komponensek anyagmennyiségét és a keverék tömegét ! 1,00 mol anyagmennyiségű, LiCaAl keverék 1,05 mol klórgázzal lép reakcióba A keletkező vegyületkeverék tömege 104,05 g. Hány mol líti um, kalcium, illetve alumínium volt a keverékben? Vasat, magnéziumot és alumínmot tartalmazó keverék 0,6634 g-a só savból 575,8 cm standardállapotú hidrogént fleszt A keverék ugyan csak 0,6634 g-ja klórral 2,5094 g émklorid-keverékké alakul Határoz zuk meg a keverék tömeg és anyagmenyiségszalékos összetételét ! A fnti fladat jó példa olyan háromkomponensű keverékre, amelynél gyakorlatilag nem „spórolhatunk meg" ismeretleneket a megoldás során m tömegű keveréken x mol A-, y mol B-t és z mol -t, vagy x g A-t, y g Bt és (mx) g t ltételezve, a reakcióegyenletek sztöchiometriai sámarányai szerint állíthatunk l három, illetve két egyenletet. Ezt min n további, háromkomponensű keverékről készült ladatban megtehet jük. Egyes esetekben a példában szereplő különleges összeggés gyelembevételével, akár egyismeretlenes egyenletre egyszerűsíthetjük a megoldást A továbbiakban a Megoldások című ezetben csak ezeket a rtélyos levezetéseket közölük. 3
3
3
398
399
400
2.401
3
116
TCsabI© 2017
402.A)
Alumniumot, magnéziumot és rezet tartalmazó ötvözet 3,00 g-át sósav ban oldva 2,450 dm nátrium-hidroxid-oldatban oldva 1,225 dm stan dardállapotú hidrogéngáz lődik Milyen tömeg és anyagmennyiség százalékos összetételű az ötvözet? Fémkalciumot, kalciumoxidot és kalciumkarbonátot tartalmazó keve rék hevítésekor 05600 g tömegű anyag képződik, mely egyetlen vegyület ből állA flyamat közben 73,5 cm standardállaptú gáz lődik.A kiin dulási keverék előzővel azonos tömegű részletét sósavban oldva pedig 196,0 cm standardállapotú gázelegy képződik Határozzuk meg egy-egy minta összetételét és tömegét! Kálium-hidrogénkarbonátot, kálium-karbonátot és stroncium-karboná tot tartalmazó keveréket 400 C-on hevítve, a kálium-hidrogén-karbonát kálium-karbonáttá alakul, és a keverék tömege az eredeti 92,0%-ára csök ken. Ha a keletkezett porkeverék�t tovább hevítük 1300 Cra akkor a stroncium-karbonát bomlik a porkevrék tömege az előző hevítés mara dékának 94,3%aSzámítsuk ki kiindulási keverék n/n%-os és m/m%-os összetételét! Kálium-kloridot, nátriumkloridot és kálium-odidot tartalmazó keverék 10800 g-át vízben olduk mad az oldatból ezüst-nitráttal az összes halogenidiont lecsapuk. Az ezüst-halogenid-csapadék tömege 1,7480 g mely 2 mol/dm -es ammóniaoldatban részlegesen loldódik és 1 , 1 740 g tömegű, halványsrga csapadék marad vissza.Állapítsuk meg a kiindulási minta összetételét ! Vasat, magnéziumot és aluíniumot tartalmazó keverék 1 ,1364 g-ját sósav ban oldva 8575 cm nátriumhidroxid-oldatban oldva pedig 367,5 cm standardállapotú gáz elődik. Állapítsuk meg a keverék összetételét! Kalcium-, magnézium- és báriumkarbonátot tartalmazó keverék 6,0670 gát 540 Con hevítve csak a magnézium-karbonát bomlik el. Eközben a keverék tömege 1, 1000 g-mal csökkenHa a maradékot sósav ban olduk, 6 125 cm standardállapotú gáz lődikSzámítsuk ki a keve rék összetételét tömeg és anyagmennyiség-százalékban ! Vasat, cinket és kalcumot tartalmazó keverékben azonos számú vas- és cinkatom van 1 ,00 g tömegű keverék sósavból 4453 cm normálállapotú hidrogéngázt leszt Állapítsuk meg a keverék összetételét! Kalcium magnézium és bárium-karbonátot tartalmazó keveréket 900 C-on hevítve a kalcium- és magnéziumkarbonát elbomlik, eközben a szilárd anyag tömege 15,44%-kal csökken 1400 °C-ra hevítve az utóbbi keveréket annak tömege 182%-kal csökken (Ekkor a bárium-karbonát bomlik el) Számítsuk ki a minta tömeg- és anyagmennyiség%-os összetételét ! Réz(II)-szuldot émrezet és réz(II)-oxidot tartalmazó keverék két azo nos tömegű részletét vizsgálták: az egyik részletét oxigénnel reagáltatva a szilárd anyag tömege 468%kal nőtt, a másik részletbl a sósavval kioldható oxidot eltávolítva a szilárd anyag tömege 349%kal csökkent Határozzuk meg a keverék összetételét ! 3
B)
3
3
C)
403.A)
3
B)
3
C)
3
404.
3
405A)
B)
406A)
Kálium-hidrogénkarbonátot, lítiumhidrogénkarbonátot és magnez um-karbonátot tartalmazó keverék 0,8255 g-át bizonyos hőmérsékletre hevítve 0,4505 g tömegű szilárd anyag marad vissza. Ez alkáli-karbonáto kat és magnézium-oxidot tartalmaz. A képződött keverékhez sósavat adva 6,3 cm standardállapotú szén-dioxid képződik. Határozzuk meg a keverék összetételét! Bárium-kloridból, káliumkloridból és bárium-nitrátból áló keverék két, egyenként 4,9702 g-os részletét vízben oldjuk. Az első oldatot ezüst-nitráttal reagáltatva 3,7310 g csapadék keletkezik. A második oldatot kénsavval kezelve 4,8993 g tömegű csapadék váik le. Határozzuk meg a keverék összetételét! Kálium-nitrátot, ólom(II )-nitrátot és ezüst-nitrátot tartalmazó keveréket hevítve a szilárd anyag tömege 25,34%-kal csökken A hevítési maradék ból a vízzel kioldható komponenst eltávolíták Az oldhatatlan maradék szűrés, mosás és szárítás után 48,22%a a hevítési maradéknak. Számítsuk ki a keverék összetételét és azt, hogy a hevítés során keletkező gázelegy milyen térgat%os összetételű! A hevítés során bekövetkező bomlási reakciók 3
B)
401.A)
KNO
3
°
KNO + 0,5 2
2,
Pb(NO ) = PbO + 2 NO + 0,5 3
2
i
AgNO = Ag+NO + 0,5 3
B)
· 408.A)
B)
409.A)
B)
2
2,
2.
Vasat, vas(II )- és vas(III )oxidot tartalmazó keverék bizonyos tömegét hidrogénnel redukálva 9QO,O mg víz képződik és 3,9220 g émvasat ka punk. Az előzővel azonos tömegű és összetételű keveréket réz(II )-szulfát oldatba helyezve, a szilárd fázis tömege 240,0 mgmal nő. Számítsuk ki a keverék összetételét és azt, hogy mekkora volt egy-egy minta tömege! Alumíniumot, alumínium-oxidot és alumínium-hidroxidot tartalmazó porkeverék 7,50 g-ját hevítve 6,63 g szilárd anyagot kapunk. Ugyancsak 7,50 g kiinduási keverék savval 735,0 cm 3 standardállapotú hidrogéngázt leszt. Számítsuk ki a keverék összetételét! FeMgAl keverék 565,6 mg-a nátriumhidroxid-oldatból 201,7 cm 3 normálállapotú hidrogéngázt leszt. A kiindulás keverék oxigénnel való egyesülése során 67,9%os tömegnövekedést tapasztaltunk. Számítsuk ki a keverék összetételét Káliumkloridból, nátrium-kloridból és nátriumbromidból álló keverék 4,0863 g-át vízben oldjuk, majd leslegben vett ezüst-nitráttal csapadé kot választunk le: 7,9513 g tömegű keveréket kapunk Ha ezt a csapadé kot hidrogénáramban redukáljuk, 5,4000 g fémezüstöt kapunk. Határoz zuk meg a keverék összetételét! Kálium- és lítiumhidrogén-karbonátból, valamint magnézium-karbonát ból álló keverék hevítése során alkáli�karbonátokat és magnézium-oxidot tartalmazó keverék keletkezik, közben a 0,8418 g tömegű keveré 0,4538 g-ra csökken. Újabb minta 0,8418 gos részlete 224,1 cm 3 no málállapotú gázt leszt sósavval. Határozzuk meg a keverék összetételét!
8 TCsabI© 2017
Kristályszódát (Na2C 3 10 H 2), valamin kálium- és nátrium-hidrogén karbonátot tartamazó keveréket hevítve vízmentes karbonátkeverék keletke k, melynek tömege a kiindulásinak 43,94%a A utóbbi hevítési maradék 0,8270 gát sósavval reagáltatva 183,8 cm 3 standardállapotú gáz keletkezik. Határozzuk meg a keverék összetételét!
410.
·
5. feladatsor
(Szervetlen kémiai példák) 411A) B) 412A) B) 413A) B) 414A)
B)
.415A)
B)
Melyik az a kétvegyértékű fém, amelynek 1,00 g-ja 612,5 cm 3 standardálla potú hidrogéngázt fejleszt sósavból? Melyik az a háromvegyértékű fém, melynek 2,50 g-a 3,113 dm 3 normáál lapotú hidrogéngázt leszt savakból? Melyik az a kétvegyértékű fém, melynek karbonátját hevítve a keletkező fémoxid tömege 77,7%-a a karbonáténak? Melyik az az egyvegyértékű m, melynek hidrogénkarbonátját hevítve 31% os tömegcsökkenést tapasztalunk? (A szilárd maradék a fém karbonátja.) Melyik z a fém, amelynek 1,00 g-a savakból 1,361 dm 3 standardállaotú gázt leszt? Melyik az a fém, amelyik karbonátjának 1,00 g-át sósavval reagáltatva 142,1 cm 3 standardállapotú szén-dioxid-gáz lődik? Egy ötvözet alumíniumból és egy ismeretlen fémből állHa a keverékegy részle tét sósavba tesszk, akkor az összes fém loldódik és 612,5 cm 3 standardálla potú hidrogéngáz lődik, ha azonban nátriumhidroxid-oldatba teszünk ugyanennyit az ötvözetből, akor 367,5 cm 3 standardállapotú hidrogéngáz lődik, és szilárd fém marad vissza, mely a reakcióban lhasznált ötvözet töme gének 68,5%a. Melyik fém, milyen n/n%-os, illetve m/m%os összetételben alkotta a keveréket? Mekkora volt a vizsgált minták tömege? Egy porkeverék egy fém karbonátjából és a fém oxidjából áll. Hevítése során fémoxidot kapunk, közben a szilárd anyag tömege 6,7%-kal csök ken.Ha a hevítési maradékot sósavban oldjuk, majd az oldato bepárouk, a vízmentes m-klorid tömege 35,9%-kal nagyobb, mint a fém-oxidé. Melyik fém vegyületei alkották a keveréket és milyen összetételben? Egy egyvegyértékű, egy két- és egy háromvegyértékű mből álló keverék ben a különböző atomokból azonos számú van 07960 g tömegű keveréket lös mennyiségű sósavban oldva 306,25 cm3 standardállapoú hidrogéngáz lődik és szilárd fém marad vissza. Ha ezt a fémet tömény salétromsavban loldjuk, majd bepárolva vízmentesre szá rítjuk, 0,8500 g fém-nitráthoz jutunk.Ugyancsak 0,7960 g-os minta nátri umhidroxid-oldattal 183,75 cm 3 standardállapotú hidrogéngázt fejleszt, és 0,6610 g szilárd fém marad vissza. Melyik három fém alkotta a keveré ket? Hány g fém maradt vissza a sósavas reakció után? Három fém atomtömegének aránya 3 5 7 A keverékben lévő atomok számának aránya 4:2 1 Ha a keverék 2,32 gát feloldjuk sósavban, · akkor 1,568 dm 3 normálállapotú hidrogéngáz fejlődik, és az összes 1 9 TCsabI© 2017
5.416A)
B)
ém loldódik Mindhárom ém kétvegyértékű. Mi a émek moláris tömege és neve? 5,40 g kiindulási émkeveréket híg kénsavval reagáltatunk, ekkor 0,45 mol gáz képződik.Az első ém atomtömege háromszor kisebb, mint a másodi ké, a keverékben lévő atomok számaránya viszont 3: 1A két ém oxidáci ós száma is eltér Melyik két émről van szó? Két ém ötvözetének meghatározott mennyiségét három egyenlő tömegű részre osztották Az első mintát sósavval reagáltatták, ekkor 1,792 dm 3 normálállapotú hidrogéngáz lődött. A második mintát nátrium-hidroxid-oldattal reagáltatva 1,344 dm 3 nor málállapotú hidrogéngáz ejlődött, és oldhatatlan ém maradt vissza, mely az eredeti keverék tömegének 52%-a A harmadik mintát oxigénel reagál tatták és ekkor 3,53 g oxidkeveréket kaptakEgy-egy ém oxidációs száma a különböző reakciókban azonos (de egymástól különböző).Mely két ém alkotta a keveréket és milyen összetételben? Ellenőrző f ladatsor VIII.
(Keverékek, szervetlen reakciók) BaCO 3BaSO4 keveréket nagy mennyiségű, híg sósavban oldjuk. 245 cm 3 stan dardállapotú gáz lődik és 527,0 mg loldatlan, szilárd anyag marad vissza (az oldat még mindig savas kémhatású). Számítsuk ki a keverék tömegét és tömeg%-os összetételét ! [ (Ba) 137,3.] 5 pont =
2
A periódusos rendszerben közvetlenül egymás alatt lévő két alkáliém ötvözetének 1,00 g-os mintáját 50 cm 3 desztillált vízzel reagáltatjuk, majd a keletkezett oldatot desztillált vízzel 500 cm 3 -re hígítjuk. A reakció közben 280 cm 3 standardállapotú hidrogéngáz lődött. Számítsuk ki az ötvözet összetételét tömeg- és mólszázalék ban Határozzuk meg az 500 cm 3 oldat hidroxidion-koncentrációját ! (A két ém atomtömegét tizedpontosságga használjuk !) 10 pont
3. Vasnikkel ötvözet
,3190 g-ját eleslegben lévő klórral oxidálták: 5,5 40 g szilárd anyag keletkezett, melyben a két ém oxidációs száma eltért egymástól. Határozzuk meg az ötvözet tömeg%-os összetételét és azt, hogy mekkora térfgatú standard nyomású és 25 °C-os gáz lődne, ha a kiindulási, 2,3190 g tömegű mintát leslegben lévő sósavval reagáltatnánk ! [ (Fe) 55,8, (Ni) 58,7, 10 pont (Cl) = 35, 5 ]
Egy cink alumínium vas keveék 3,06 g-ja eleslegben alkalmazott sósavból 1,715 dm3 , szintén leslegben vett NaOH-oldatból 1,470 dm 3 standardállapotú hidrogéngázt ejleszt Határozzuk meg a keverék mólszázalékos összetételét ! 10 pont [ (Zn) 65,4, (Al) 55,8 ] . 27,0, A,(Fe)
2,0000 g tömegű, ezüstöt, rezet, cinket és magnéziumot tartalmazó ötvözetet elporí tunk és leslegben vett sósavval reagáltatjuk: 419 cm 3 standardállapotú hidrogén gáz lődikA l nem oldódott részt leszűrük, mossuk, majd tömény salétromsav ban loldjuk. Ebből az oldatból sósavval 0,7170 g hér csapadékot választhatunk le. A csapadék eltávolítása után megmaradt oldatot NaOH-dal meglúgosíuk, a 120 TCsabI© 2017
leváló kék csapadékot leszűrjük, majd tömegállandóságig hevítjük: 0, 7950 g ekete színű vegyületeit kapunk. Írjuk l a végbemenő reakciók egyenletét és számítsuk ki a keverék tömeg%os össetételét! (Ag) 107,9, A(Cu) 63,5, A,(Zn) 65,4, A(Mg) 24,3.] 15 pont
=
Ellenőrző fladatsor IX
(Keverékek, szerves kémiai fladatok) 1 Sámítuk ki annak a propénolból (2propén-1ol) és propénsavból álló keveréknek
a mólsáalékos összetételét, amelynek 2,50 ga 6,25 g brómot képes addicionálni ! [ (Br) 80] 5 pont 2 Ismeretlen összetételű etanoletanalcetsav elegy három azonos tömegű mintáját vizsgálták a Az első réslet ammóniás eüstnitrát-oldatból 2,16 g ezüstöt választott le b A második minta 36, 7 cm 3 0,50 mol/dm3-es NaOHoldattal volt közömbösíthető. A harmadik minta leslegben vett nátriummal 347,1 cm standard nyomású, 25 °C-os hidrogéngát lesztett. Számítsuk ki egyegy minta tömegét és összetételét (tömeg vagy mólszázalékban) ! 10 pont [ (Ag) 08] 3. Ismeretlen össetételű glükózmaltózszacharóz keverék átlagos moláris tömegét meg lelő módszerrel megmértük: 210 g/moltkaptunkAkeverékaeüsttükörpróbasorán akkora tömegű ezüstöt választ le, mnt amekkora a vizsgált minta tömege. Sámtsuk ki a keverék mólszázaléko� össetételét![ (Ag) 108.] l pont 4. Metanolból és etanolból álló elegyből annyi grammot égettünk el, ahányszor nagyobb anyagmennyiségű ví képődik az elegy elégetése során, mint széndioxid kkor a kép ződő szén-dioxid és víz együttes tömege 4, 70 g voltSzátsuk ki, mekkora tömegű alko holelegyet égettünk el és milyen volt a minta mólszázalékos össetétele ! l pont 5 Ioprént, ciklohexánt és acetont tartalmazó lyadékelegy 3,36 át 10,0 dm stan dardállapotú oxigéngázba porlasztva tökélt elégetjükA keletkező, rró gázele gyet először tömény kénsavon vezetjük át, melynek tömege eközben 3,60 gmal nő meg zután KOHoldatos mosás következik, amikor a lúgoldat tömege 9,68 g mal nő.A visszamaradó, víz és széndioxidmentes gá térgata a kezdeti körülmé nyek között mérve 2,4 dm Határozuk meg a kiindulási elegy mól- és tömegsázalékos összetételét ! 15 pont
3
=
=
3
3
.
D) TERMOKÉMIA
A rendszer belső energiáját a benne lévő kémiai kötések határozzák meg, melyet kétéleképpen változtathatunk meg Energia bektetésével (munkavégzéssel) megla zíthatjuk a kötéseket, vagy újabb, erősebb kötések képződésekor energiát nyerhetünk (munkát végeztethetünk a rendszerrel). Másrészt hőközléssel is megváltoztathatjuk a vizsgált anyag részecskéi köötti kölcsönhatásokat.A belső eeria megváltoásának (L U ) lehetőségeit tehát a következő módon összegezhetjük: TCsabI© 2017
121
U
=
Q + W, ahol W a végzett munka Q: a közölt hő.
Ha mi végzünk munkát, illetve közlünk hőt a rendszerrel, az előjel ozitív, vagyis a belső energia nő, és rdítva, a rendszerből távozó hő és a rendszer által végzett munka csökkenti a rendszer belső energiáját, ezért az előjel negatív A kémiai számításokban általában olyan lyamatokat vizsgálunk, amikor a rendszer hasznos munkát nem végez Legtöbbször azonban ekkor sem mondhatjuk az első illanatban logikusnak tűnő kijelentést: azt, hogy W 0, tehát a belső energia változása megegyezik a lvett, illetve leadott hővel =
U
=
Q.
Ennek oka az, hogy a reakció általában nytott térben, tehát állandó, légköri nyomáson mennek végbeA lyamatok közben különösen gázlődés vagy gázok oldódása esetén a rendszer térgata megváltok.Ha éldául egy gázlődéssel járó reakciót vizsgálunk, be kell látnunk: ahhoz, hogy a vizsgált rendszer a köyezetéből nagyobb tért „szorítson ki magának, munkát kell végezne (az állandó külső nyomás ellenében). zt a végered ményben másra nem hasznosíthatómunkatát térfogati munkának ( WJ nevezzük, mely ugyanakkora belsőeneraváltozásnál csökkenti a elszabaduló hőt U = QP + , a térgati munka, Q: az állandó nyomáson mért reakcióhőt jelenti. (Ha a reakciótér zárt, térfgata álladó, és hasznos munkavégzés nincs, akkor U = Q v, ahol Q az állandó térgaton mért reakcióhő.) Mivel kémiai számításainkban általában nyílt rendszerekkel dolgozunk, vagys hasz nos munkavégés hányában is van térgati munka, a reakcióhőt (Q )megkülönböztetésül a belső energia (teljes) megváltozásától, entalpiaváltozásnak (LH nevezzük. A reakcióhőt így értelemszerűen r -val, a halmazállapot-változásokat kísérő lyamathőket, l az olvadáshőt val, a szublimációs hőt �val, az oldáshőt -val (vagy q-val) jelöljük. A reakcióhő mértékegysége kJ/mol (lásd I. ezet 21 ladatsor). 1. fladatsor: A képződéshő
A reakcióhők számításához gyakran használjuk a kéződéshőket, melyeket táblázatok tartalmaznak. A képződéshő olyan különleges" reakcióhő, amely 1 mol anyag adott körülmények között stabilis halmazállaotú, illetve móosulatú elemeiből vaó kéződését kíséri. A kéződéshő, azaz a képződési entalia jele k , mértékegysége kJ/mol. kéződéshő deníciójából következik, hogy egy egyenletben, melyhez a képző déshő értéke tartozik, megengedett tört értékű sztöchiometriai számok írása is, mivel mindig 1 mol mennyiségű végterméket kell ltüntetnünk 122
TCsabI© 2017
pl. 1/2 H (g) + 1/2 Cl (g )
=
HCl(g)
L k
=
-
92,5 kJ/mol.
A képződéshő gyakran ktív reakcióhő, mivel a ltüntetett elemek egyszerű egyesítésével az adott anyag nem állítható elő: pl.Na (sz )+ 1/2 H (g) + 1/2 O (g)
NaOH(sz).
A képződéshő gyakorlati jelentősége az, hogy segíségével más reakcióhők köny nyen kiszámíthatók (lásd 2. ladatsor ) Hogyan határozható meg a képződéshő? Az egyik lehetőség, hogy mérjük az elemekből való képződés tényleges reakcióhőjét, vagy a lyamatot elemi lépésekre bontva, más kötési ionizációs stb energiák ismeretében kiszámítjuk. 41A)
Mekkora energiával lehet atomjaira bontani 2 mol vízmolekulát? Tüntes sük fl a lyamatot energiadiagramon! [ (O H ) 463 kJ/mol.] Mekkora energia szükséges 1 mol nitrogénmolekula elbontásához? Tün tessük fl a lyamatot energiadiagramon! [LU diss (N 2) = 950 kJ/mol ] Mekkora energia szükséges 3 mol hidrogénmolekula atomjaira való bon tásához? Tüntessük l a lyamatot energiadiagramon! [L U is (H 2) 436 kJ/mol] Mekkora energiaváltozás kíséri azt a lyamatot, amikor 2 mol hidrogén molekula szabad atomjaiból képződik? Tüntessük fl a lyamatot ener giadiagramon! [LU dss (H 2) 436 kJ/mol.] Mekkora eneraváltozás kíséri 2 mol ammóniamolekula szabad atomjaiból való képződését? Készítsünk eneradiagramot! [N H) 391 kJ/mol Írjuk fl az ammóniagáz eleeiből való képződésének termokémiai egyen letét! Számítsuk ki a képződéshőt a kötési energiák elhasználásával! Készítsünk energiadiagramot! [Ldss (H 436 kJ/mol, L dss (N ) 950 kJ/mol, NH) 391 kJ/mol ] Íruk el a vízgőz képződéshőjének termokémiai egyenletét!A számításhoz a kötési energiákat használjuk! Készítsünk energiadiagramot! LU d (O ) 5 kJ/mol, L diH ) 436 kJ/mol, OH) 463 kJ/mol Számítsuk ki a hidrogén-kloid-gáz képződéshőjét!Ábrázoljuk a számítás lépéseit energiadiagramon! [Ldissz) 436 kJ/mol, L Cl 243 kJmol, L �Cl) 432 /mol.] Számítsuk ki a csepplyós víz képződéshőjét a kötési energiák lhaszná lásával! L diss (O2) 500 kJ/mol, L diss (H2) 436 kJ/mol, OH) 463 kJ/mol, a víz párolgáshője 25 °C-on: L 44 kJmol.] Számítsuk ki a dihidrogén-szuld-gáz képződéshőjét, és írjuk l a ya mat termokémiai egyenletét! [L css (H2) 436 kJ/mol, (S H) 368 kJ/mol, (S S) 266 kJ/mol, a rombos kén rácsenergiája: + 111,2 kJ/mol
B) C)
418.AJ
B)
.419A)
2
B)
2
C)
3.420A)
2
2
=
B)
=
A kémiai reakció egyta meghatározása szerint „a régi kötések lbomlanak és új kötések jönnek létre". Ez a valóságban persze sokkal összetettebb lyamat: a enti deníció azt eltételezi, hogy minden reakció során minden kötés flszakad tehát TCsabI© 2017
123
,s
gáz-halmazállapotú, teljesen kötetlen atomok rendeződnek új kötésekbe. Ha ez gaz lenne tömérdek reakcó nem menne végbe, vagy legalábbs nem olyan hevesen, robbanásszerűen, mnt ahogy tapasztaljuk. Egy-egy reakcóban szereplő összes mole kula, lletve elem egység elbontásához szükséges energa ugyans olyan nagy, amit közönséges hőmérsékleten sem a hőmozgás energája, sem az égő gyu adta hő nem kölcsönözhet a reakcónak A flyamat ktiválási nrgiája tehát nem a kötések lbontásához szükséges összes energa, hanem csak anny, amenny az átmenet komplexum létrejöttéhez elegendő. (Ebben a reakcó kötésátrndződése megy vég be. Például a hdrogén-klord-gáz képződésekor ény hatására a klórmolekulák egy része dsszocál, és az így létrejövő klóratomok ndták meg a láncreakcót. Ennek során a hdrogénmolekulákból sohasem két hdrogénatom, hanem mndg egy HCl molekula és csak egy reakcóképes hdrogénatom jön létre, mely a lyamatot tovább vsz) Az eddg és a tovább termokéma számtásankban mégs olyan módszert alkalmazunk, hogy képzeletben szabad atomokat álltunk elő, és ezeket reagál tatjuk egymással. Elv hbát termokéma szempontból nem vétünk ezzel. A rkcióhőt ugyans gyértlműn mghtározz kiindulási nygok és végtrmékk nrgitrtlm , tehát bármlyen köztes állapotokon keresztül jutunk el a végtermékg az egyes részlyamatok lyamathőjének pontos értékét smerve, azok összegzése mnden esetben ugyanahhoz a reakcóhőértékhez vezet, ltéve hogy ugyanabból az anyagból (anyagokból jön létre a végterék (HESS TÉTE-
LE). Az alább dagramon egy ktv reakcó energavszonyat tüntettük l három átmenet állapotot jelölve :
E
Akvt kompexm Akvl k m pem k aalz tr ak al m aós - Kindulás
•
Teékek _
. . .
124
TCsabI© 2017
.421A)
Számtsuk ki a nátrum-kord képődéshőjét az alább adatok alap ján ! AU ciszC1 2) L � H (Na) A �,H (Na C) 2
=
=
=
243 kJ/mol, 1 0,0 kJ/mol, 789,5 kJ /mol,
Na (g) = Na (g) + e C (g) Cl(g) + e
B)
E (Na) = 502 kJ/mo, E e (C) 355 kJ/mol
Számítsuk k a nátrumoxd képződéshőjét a kötés, rács- és onképződés energák alapján! 0,0 kJ/mol, � (Na) 2 (Na O) 2530 kJ/mol, 500 kJ/mo, U c;sO 2) Na(g) Na + (g) + e E (Na) + 502 kJ/mo, 2 O (g) (g) + e E ea 2 787 kJ/mol, O (g) O (g) e + 147 kJ/mol. E ea
2
=
=
-
1
Az alább tábázatokban néhány, a következő fladatok megoldásához szükséges képződéshőt tüntettünk e: I. Szervetlen vegyületek képződési entalpiái Képődéshő
Képlet
Képlet
(kJ/mo) AgC(sz) Ag O (sz) AgNO (sz) Al O (sz) Al (OH (sz) Al (SO (sz) A (SO h · 2 H O(sz) CO (g) CO (g) CaCO (sz) CaC (sz) CaC 6 H O (sz) CaO(sz) Ca(OH)i (sz) CuSOsz) CuSO 5 H O (sz) Fe Osz) 2
3
2
3
4 4
2
2
3
2
4
2
2
•
2
27 30,6 123 1671 1285 3222 6059 11 - 394
1208 796 2609 636 987 770 2280 823
Képődés hő
(kJ/mol) HCl(g) H O (g) H O( H S(g) KC(sz) KCO (sz) MgO (sz) NH NOsz) N O (g) NaC(sz) NaHCOsz) NaOH(sz) Na CO (sz) Na CO 0 H O (sz) SO (g) S (kvarc) S (trdmt) 2 2 2
3
4
2
2
3
2
3
TCsabI© 2017
·
2
92,5 242 286 20,1 436 392 602 365 82,4 41 948 428 132 4082 297 854 849 25
.
I. Szerves vegyüleek képződési enalpiái Képle
CHig )
C 2 H ig ) C 2 H ig )
Képződés hő
Képle
Képződéshő
(kJ/mol) 74,9 84,6
(kJ/mol) C 3 H 8 (g )
- 105
C H (g) (n-bután )
144
+ 226,9
C6 H it
4
10
+ 49
Néhány hiraál ion képződési enalpiája Képle
Ag (aq ) co� - (aq )
Ca (aq) 1 (aq ) Cu (aq ) H (aq) 2
2
Képződéshő
(kJ/mol) + 106 677 543 168 +65 0
Képle
K + (aq ) Mg2 + (aq )
Na (aq) N (aq) H (aq) (aq) +
Képződés hő
(kJ/mol) 252 462 240 207 230 898
2. f ladatsor : A reakcóhő
A reakcióhőt a termékek és a kiindulási anyagok energiatartalma egyértelműen meghatározza (Hess tétele). Egy anyag energiatartalmának abszolút értékét azonban nem tudjuk meghatározni Vszonyíási rendszert kellett létrehozni.Amikor meghatá rozták a képződéshő fgalmát, azt a viszonyítási rendszert alkották meg, melyben a stabilis állapotú elemek energiatartalma jelenti a 0-pontot (ezeknek az anyagoknak a képződéshője 0 kJ/mol) 1422A) Írjuk l a vörösszr sárgafszrrá alakulásának termokémiai egyenle tét! Késztsünk energiadiagramot is! Standard körülmények között a vörösszfr a stabilis módosulat, a sárgaszr képződéshője + 17, 7 kJ/mol B) Írjuk l a gyémánt grat átalakulás termokémiai egyenletét ! A re akcióhő meghatározásához készítsünk energiadiagramot ! A grat a stabi lis módosulat, a gyémánt képződéshője + 2, 1 kJ/mol A ovábbi feladaokhoz szükséges képződéshőket a 125126.oldalon található táblá zatokból vehetjük .423A) Írjuk l a víz párolgásának egyenletét ! A számtáshoz használjuk a víz és a vízgőz képződéshőjét ! Késztsünk energiadiagramot ! B) Íuk l a kvarc tridimit módosulatváltozás termokémiai egyenletét a két vegyület képződéshőjének ismeretében! Késztsünk energiadiagramot ! 126
TCsabI© 2017
Az előző ladat megodása során világos, hogy a reakcióhő értéke megegyezik a termék (ek) és a kiinduási anyag (ok) képződéshője közti különbséggel.
Exoterm reakciónál
Ez akkor is igaz, ha többée reagáló anyag, illetve többéle termék szerepel a reakcióegyenetben Ebben az esetben azonban a reakcióban szereplő összes anyag képződéshőjét gyeembe kell venni!
E
lmk
Q -----------
!f(tme)-6 d. rH T -·· · · ··· ·····� · · ··' Kinduas
!
Endoterm folyamatnál:
m
0 , --------
í nd k
6=AzL6Öj 2 d á/ o ggy mk , x c 1·J 1
nd
Mivel a rendszer által leadott (flszabadult" ), iletve a rendszer által flvett (,elnyelt" ) hő értéke gg a reagáló anyagok mennyiségétől a egyenletekben szerep ő sztöchiometriai számokka szorzott képződéshőkkel kell számolnunk! Nézzünk ezekre a továbbiakban néhány konkrét példát : 3424.A) B)
Számítsuk ki a C (sz) + H 2 O (g) = CO (g ) + H (g) (vízgázreakció ) reakció hőjét Számítsuk ki a vas (III )-oxiddal elvégzett alumíniumtermit-reakció lya mathőjét! TCsabI© 2017
127
.425J BJ
.426 J BJ
CJ DJ 427. J BJ
428J BJ
429J BJ
430AJ BJ
431.AJ BJ
432.AJ BJ
433.AJ BJ
434.AJ BJ
.435J
Számítsuk ki a C(sz) CO(g) 2 CO(g) lyamat reakcióhőjét! Számítsuk ki a 2 Mg(sz) CO(g) 2 MgO(sz ) C(sz ) flyamat reakció hőjét ! Az egyenletek rendezése után számítsuk ki az alábbi reakcióegyenletekkel jellemezhető flyamatok reakcióhőjét, a képződéshők elhasználásával ! CHg) O(g) CO(g) H O(g), NH 4NO 3 (sz) N 2 O(g) + H 2 O(, Al(SO 4 · 12 H 2 O(sz) Al(SO4(sz ) H 2 O(g), Al(OH(sz) Al 2 Osz) + H 2 O(g). Az alábbi egyenletek kiegészítése és rendezése után számítsuk ki a reakció hőket! H S(g) S(g) = NaHCOs) Na 2 CO 3 (sz) ... Számítsuk ki a vízmentes nátriumkarbonát oldáshőjét a hidratált ionok és a szilárd vegyületek képződéshőjének ismeretében! Számítsuk ki az ezüst-nitrát oldáshőjét ! Számítsuk ki a kristályvíztartalmú réz(I)szulát oldáshőjét ! Számítsuk ki a kristályvíztartalmú nátrium-karbonát oldáshőjét ! Számítsuk ki a magnézium és a sósav között vébemenő flyamat reakció hőjét ! Számítsuk ki annak a flyamatnak a reakcióhőjét, mely akkor megy végbe, amikor rézlemezt mártunk ezüst-nitrátoldatba ! Káliumot reagáltatunk nagy mennyiségű vízzel. Számítsuk ki a reakció hőt ! Számísuk ki a kalcium és nagy leslegben lévő víz között végbemenő flyamat reakcióhőjét ! Híg ezüst-nitrát-oldatot és híg nátrium-kloridoldatot öntünk össze Szá mítsuk ki a flyamat reakcióhőjét ! Számítsuk ki annak a flyamatnak a reakcióhőjét, amely akkor jön létre, amikor ezüst-nitrátoldatot és nátrium-hidroxid-oldatot öntünk össze ! Számítsuk ki a híg nátrium-hidroxidoldat és a híg sósav között végbeme nő lyamat reakcióhőjét ! Híg sósavat meszes vízbe öntünk. Íruk l a flyamat termokémiai egyen letét! Szilárd nátrium-hidroxidot oldunk l sósavban Számítsuk ki a reakció hőt ! Mészkövet oldunk sósavban. Számítsuk ki a reakcióhőt ! Az etén tökéletes égése: =
2
=
2
r
BJ
128
=
-
1324,6 kJ/mol.
Számítsuk ki az etén képződéshőjét, ha táblázatbó ismerjük a vízgőz és a szén-dioxid képződéshőjét ! 1 mol csepplyós etanol tökéletes égése során 1236,2 kJ hő szabadul l. A flyamat során vízgőz és szén-dioxid-gáz keletkezik. Számítsuk ki utóbbiak képződéshőjének ismeretében az etanol képződéshőjét ! TCsabI© 2017
7436AJ
Számítsuk k a szén- és oxigénatomok közötti kötés �rősségét a szén monoxidban, ha az alábbi adatokat ismerjük: képződéshők L k[CO(g) = 111 kJ/mol, 394 kJ/mol, L k[CO i(g) kötési energiák: L sszU(O ) 500 kJ/mol, 725 kJ/mol ! E(C=O) Számítsuk ki, milyen erősen kötöttek a hidrogénatomok a benzol molek lájában, vagyis mekkora a CH kötési energia ! Ehhez az alábbi termokémiai adatok állnak a rendelkezésünkre: képződéshők: + 83 kJ/mol, L k[C 6Hg) ] 394 kJ/mol, L k[CO i (g) 242 kJ/mol. L k[H 2O(g)] kötési energiák: LdsszU(O 2 ) 500 kJ/mol, 436 kJ/mol, L dssz H 2 ) 725 kJ/mol, E(C=O) 500 kJ/mol (a benzolban) E(C C) =
B)
=
:
3. feladatsor : A reakcióhő a sztöchiometriai számításokban
.431A)
Mennyi hő szabadul l 0,500 kg etán tökéletes elégetése során? A számí táshoz az alábbi kötési energiák használhatók LdsszU(O ) E(O- H )
B)
=
337 kJ/mol, E(C=O) 344 kJ/mol.
=
725 kJ/mol,
=
Mekkora hő szabadul l, amikor egy 20,0 cm 3 es kémcsőben, standardál lapotban klórdurranógáz-próbát hajtunk végre? A számításhoz az alábbi kötési energiákat használjuk: s H2) 436 kJ/mol, LdsszU(C) 243 kJmol, Ldssz Cl) 432 kJ/mol. 1,00 dm 3 es tartályban lévő standardállapotú metánt égetünk el A reak ció után a víz gőzállapotú. Mekkora hő szabadul el? A számításhoz az alábbi kötési energiák hasznáhatók: LdsszU(O2 ) 500 kJ/mol, (H) 463 kJ/mol, E(C ) 725 kJ/mol, (CH) 375 kJ/mol Mekkora hő szabadu l, ha 5,0 cm 3 0,866 g/cm 3 sűrűségű benzolt tökéle tesen elégetünk? A reakció során vízgőz keetkezik. A számításhoz a képződéshőket hasznáuk (105. odal) ! 100 cm 3 0,100 mol/dm 3 koncentrációjú ezüstnitrát-oldatot és 100 cm 3 0,100 mol/dm 3 koncentrációjú nátrium-kloridodatot öntünk össze Mekkora hő szabadul el a flyamat során? A számításhoz a 105. odalon található képződéshőket használjuk! Egy propánbután gázelegy hidrogénre vonatkoztatott sűrűsége 23,75 Számítsuk ki, mekkora hő szabadul l a gázeegy standardállapotú 1,000 m 3 ének tökéletes elégetéskor, miközben vízgőz keletkezik !
C)
500 kJ/mol, EC-H) 463 kJ /mol, E(C-C)
=
=
=
=
=
=
=
438.AJ
B)
439A)
129 TCsabI© 2017
Mennyi hő ejlődik 1,00 kg tömegű, olyan propán-bután gázelegy elége tésekor, melynek normál sűrűsége 2,2133 g/dm 3 ? .440A ) 1,000 g ciklohexánt tökéletesen elégetnek: 43,54 kJ hő szabadul el. Mek kora a ciklohexán képződéshője, ha ismerjük a vízgőz ( 242 kJ/mol) és a szén-dioxid-gáz ( 394 kJ/mol) képződéshőjét? B) 1,00 g etán tökéletes elégetésekor 52,0 kJ hő szabadul l. Számítsuk ki az etán képződéshőjét, ha ismerjük a széndioxidgáz és a cseppflyós víz képződéshőjét! 441A) Egy telítetlen, nylt láncú, monoolen szénhidrogénre hidrogénkloridot, illetve klórgázt addicionáltatunk. A klóraddícióval keletkezett termék moláris tömege 373%kal nagyobb, mint a hidrogén-klorid-addícióval keletkezett terméké. Ha a szénhidrogén 1,000 kg-ját tökéletesen elégetjük, akkor 45 250 kJ hő szabadul l. Mi a vegyület képlete és mekkora a képződéshője? A számításhoz ismert még a széndioxid és a vízgőz képző déshője. B) A szacharóz képződéshőjének megállapítására 1,00 g répacukrot tökélete sen elégetünk a víz a flyamat végére lecsapódik, és összesen 16,53 kJ hő szabadult l Ismerjük a széndioxid és a cseppflyós víz képződéshőjét. Számítsuk ki a szacharóz képződéshőjét! 3.442A) Számítsuk ki, mekkora tömegű szén elégetése edezné 100 g kristályvíztar talmú réz (II )szulát vízmentesítését A flyamat során vízgőz keletkezik. Tételezzük l, hogy az összes hő a reakcióra frdítódik B) A higany (I I)oxid termikus bomlása során oxigéngáz képződik: B)
2 HgO (sz)
2 Hg ( (g).
3,50 dm 3 standardállapotú oxigéngáz előállításához mekkora térfgatú standardállapotú ldgáz (metán) tökéletes elégetéséből származó hő len ne szükséges (vízgőz keletkezik!), ha a lszabaduló hőnek csak 20% -a frdtódik a kívánt reakcióra? ( k[HgO (sz)] 443.AJ
=
90,4 kJ/mol.)
Mekkora tömegű szénre van szükség, ha ,000 dm 3 normálállapotú szén monoxidot akarunk előállítani, és a szén-monoxid előálltásához szüksé ges hőt a szén égetésével biztosítjuk? C (sz) + O (g) CO i (g), C (sz) + CO (g) 2 CO (g). =
=
A reakcióhoz szükséges hőt 500%-os lesleggel alkalmazzuk B)
130
Mekkora térfgatú, standardállapotú metángázt kell lhasználni 1,000 m 3 standardállapotú vízgáz előállításához, ha a reakcióhoz szüksé ges hőt is metánból, annak szén-dioxiddá és cseppflyós vízzé való elégeté sével állítjuk elő? A vízgázreakció
TCsabI© 2017
(Megjegyzés : Eddigi számításainknál sem vettük gyelembe azt, hogy a
C)
444A)
B)
reakciók mint az előzőekben is többször nem standard körülmények között mennek végbe, nem ilyen körülmények között történik a hőátadás, képződésientalpiaértékeink viszont ezen hőmérsékletre érvényesek. A re akcióhő értéke tehát fgg a hőmérséklettől, melyet számításainkban elha nyagolunk Jelen esetben még az egyébként elkerülhetetlen hővesztesé geket sem számítjuk be.) Az acetiléngázt a metán hőbontásával állíthatjuk elő, miközben mellék termékként hidrogéngáz is keletkezik. a Számítsuk ki a hőbontás reakcióhőjét ! b) A hő bontáshoz szükséges energiát a metán egy részének elégetésével nyerik. Számítsuk ki, a metán térfgatának hány %-át kell elégetni ahhoz, hogy 300%-os lesleggel biztosítsuk a hőbontás energiáját! A számításhoz a metángáz, a szén-dioxid és a vízgőz képződéshőjét használjuk el ! 1000 dm 3 térfgatú kaloriméterben (termokémiai mérésekre használatos berendezés) 0, 1 0 1 MPa nyomású 25 °Cos H 2 és CO elegye van A tartály ba ezután flös mennyiségű oxigéngázt töltünk, és a gázelegyet tökéletesen elégetjük, miközben vízgőz keletkezik. Ekkor 10,05 kJ hő lődik. Mek kora a kiindulási gázelegy térfgat%os összetétele? Ismeretlen összetételű metán etán nitrogén gázelegy sűrűsége standardál lapotban 1 , 1 1 22 g/dm3 A standardállapotú gázelegy 1 ,000 m 3 ének elége tése közben 25 982 kJ hő szabadul fl, miközben vízgőz keletkezik. Szá mítsuk ki a gázelegy V V9-os összetételét ! 1 ,225 m 3 standardállapotú metánpropán gázelegy tökéletes égése során 52 584 kJ hő szabadul fl, miközben szén-dioxid és vízgőz képződik Számítsuk ki az elegy n/n%-os összetételét, ha az alábbi flyamatok reak cióhőit ismerjük ! .
C)
C(sz) + O z (g) CO z(g) 2 H (g) + (O(g) 2 H O(g) CHg) C(sz) + 2 H(g) 3 C(sz) + 4 H 2 (g) C 3 H 8 (g)
D)
445.A)
LH1 394 kJ/mol, LH2 = 484 kJ/mol, LH3 = 74,9 kJ/mol, LH4 105 kJ/mol.
-
=
Egy ftőgáz metánt, szénmonoxidot és hidrogéngázt tartalmaz. Benne a szén-monoxid és a hidrogén anyagmennyisége azonos Ha a ftőgáz stan dardállapotra számított 200,0 cm 3 ét elégetjük, és megvárjuk, míg a víz lecsapódik, összesen 6,284 k hő szabadul fl. Milyen a gázelegy összetéte le V/ V%-ban? Számításainkhoz a 1 251 26. oldal táblázatait hasznájuk ! A magnézium-oxidból és magnézium-hidroxidból álló keverék 39,23 g-ját sósavban oldva 1 04,9 kJ hő szabadult fl. Határozzuk meg a keverék m/m%-os és n/n%os összetételét ! A reakcióhők számításához az alábbi képződéshőket használhatjuk : kMgO(sz)] 602 kJ/mol, kMg(OH) z (sz)] = 924 k/mol, [Mgz + (aq)] 462 kJ/mol, kCl (aq)] 168 k/mol + 286 k/mol H (aq)] 0,00 k/mol, L [H 2 O(]
=
TCsabI© 2017
-
13
Egyját sókeverék A Ot és Al ( O H o t t a rt a m az A keverék 1 4 , 8 0 g H O s a vban e l o l d va 24, 3 kJ hő s z abadu t l . Határozzuk meg a keverék ösA sfzethéastezénát! ható képződéshők: L [[HAl(O(OH(] =sz286)] = 1kJ/285molkJ/, Lm[ol,A O[AlH O((aq)sz])]==251972kJ/kJ/molm,ol, [H (aq)] = 0,00 kJ/mol Hes s t é t e l e al a pj á n nyi l v ánval ó , hogyha ki i n du u nk val a mi l y en anyagegyüt t e s bőössz, esés energi több aéválpésteonzáskeres kJ,ztüazaz átaakítva végü vis zajutunk az eredeti állapotba, Eztaz azha ösössszzefegezzük ggést ahaskiiznnáldultuáski anyagok l végeredményben eddi g i s z ám t á s a i n kban i s : ugyani s , képződés h ői t , a t e rmékek képződés h ői t ( m egf lelő eője el) és a reakcióhőt az összeg zérus: o- , B)
2
k
3
·
2
2
k
k
3
2
•
H
k
+
k
4. feladatsor: Körlyamatok
a részfolyamatok reakcióhőinek összege zérus.
!
1
+ ·� Ezekben a f y amat o kban a „ki t é rő" mi n di g a energi a s z i n t , vagyi s az e e mek energi a s z i n t j e vol t . Has o nl ó képpen j á rhat u nk el azonban bármi l y en más reakci ó iPésmdereáulébenAB ha azokatLkörfreakcilyamatóhőttákerestudjvue,k éskiegészíteni: AC L DC DB reakci ó őt i s m erve a következő körflyamatot írhatjuk fl: _ � Ö 132 -ItkH(�il
-!rH
\· 1
rt hrm -
x
1
,
2,
3
1
C - D
TCsabI© 2017
6rH = 0
A körflyamatra a következő egyenet írható fl : 1 2 + 3 X 0 ebbő x 2 + 3 A következő példákhoz csak a feladatban szereplő termokémiai adatok használhatók! .446A)
Számítsuk ki a hidrogénjodid-gáz képződéshőét a következő két termo kémiai egyenlet alapán 1 1 84 1 kJ/mol H(g) + Cl(g) 2 HC(g) 2 HI(g) + Cl(g) (sz) + 2 HC(g) 2 2343 kJ/mol Számítsuk ki a 2 S(sz) + 3 O(g) 2 SO (g) flyamat reakcióhőét az alábbi adatok ismeretében ! S(sz) + O(g) S (g) 1 297 kJ/mol 2 S(g) + O(g) 2 SO (g) 2 198 kJ/mol Számítsuk ki a benzol 3 C H(g) � C Hf flyamat szerinti képződésének reakcióhőét az alábbi adtokból ! 2 C H+15O 1 2 C + 6 H O(f 6542 kJ/mol 4 CO + 2 H O(f 2 26018 kJ/mol 2 C H(g) + 5 Számítsuk ki a mészégetés flyamatának reakcióhőét az alábbi termoké miai egyenletek ismeretében ! 78 kJ/mol Ca(sz) + H O(f Ca(OH)(aq) Ca(OH)(aq) + C (g) CaCOsz) + H O(f 2 100 kJ/mol. Számítsuk ki a hdrogén-uorid képződéshőét az alábbi reakcióhők isme retében! Si (kvarc) + 2 (g) Si g) + O(g) · H 7045 kJ/mol 15 kJmol Si(krisztobalit) Si(kvarc) 2 Si(krisztobalit) + 4 H SiF g) + 2 H O(g) 3 1069 kJ/mol 2 H(g) + O(g) = 2 H O(g) 4840 kJ/mol Számítsuk k az Al Cl (sz) képződéshőét ha az alábbi termokémiai egyenleteket ismerük! = 184,8 kJ/mo H(g) + Cl(g) 2 HC(g) 2 167 1 kJ/mo 1/2 H(g) + 1/2 Cl (g)+ aq HC(aq) 2 Al(sz) 6 HC(aq) Al Claq) + 3 H(g) 10070 kJ/mol = 6455 kJ/mol. Al Cl (sz) + aq Al C (aq) =
=
=
B)
=
3
=
2.441A)
2
6
6
2
2
B)
=
2
2
2
=
1
=
2
2
=
=
2
=
2
\
448A)
=
1
=
=
=
2
4
2
B)
2
6
=
1
=
2
=
2
6
=
=
2
2
6
TCsabI© 2017
3
33
449.A)
Számítuk ki a Hg) HCl(g)
H 4Cl(z)
=
flyamat eakcóhőjét az alábbi emokémiai egyenletek imeetében NHg) aq Haq) HCl(g) aq HCl(aq) Haq) + HCl(aq) = H (aq) + Cl (aq) H 4Cl(sz) aq H(aq + Cl (aq) =
B)
1 2 3 4
= =
= =
344 kJ/mo 726 kJ/mol 5 1 ,0 kJ/mol, + 1 66 kJ/mol
-
Számíuk k a C 2 H 2 (g) H i ()
C 2 H g)
=
flyamat eakcióhőjét a következő temokémiai egyenletek aapján CH g) 2 i (g) C 2 (g) 2 H 2 ( 2 CHg) C 2H i (g) + 3 H i (g) C 2 Hg) + 3 i () 2 Cü i (g)+ 2 H 2 ( 2 H i(g) + 2 (g) 2 H 2( =
=
=
=
C)
2 3 4
=
=
=
81 kJ/mol, + 37 kJ/mol 141 2 kJ/mol 572 kJ/mol.
Számítsuk ki a K(z) H 2(
=
K (aq) + H (aq) 1/2 H i (g)
fyama reakcóhőjét az alábbi fyamaok imeretében ! K(z) 1/2 Cl i (g) KCl(z) H 2 (g) Cl 2 (g) + aq 2 H (aq + 2 1 (aq) H (aq) OH (aq) H 2 ( KCl(z) aq K + (aq) + Cl(aq) =
=
450.A)
1 2 3 4
=
=
=
436 kJ/mol 336 kJ/mol, 56 kJ/mol, 6 kJ/mo.
Számítuk ki az alumínum-karbid [Al 4C 3 (z)] képződéshőét az alábbak imereében : A14Cz) 2 H 2( = 4 Al(H)z) + 3 CH) H i(g) 1/2 Oi(g) H 2( C(z) + i () Cü i(g) CHg ) + 2 i(g) Cü i(g)+ 2 H 2( Al(sz) l ,5 i( g ) + l 5 H i() Al(H(z) =
=
B)
=
= 16,3 kJ/mol 2 286,0 kJ/mo, 33,8 kJ/mol 3 4 80, kJ/mol 5 273,6 kJ/mol =
=
=
Számítuk k a kaciumkabd képződéhőét a következő hat egyenlet alapján ! aC 2 (z) 2 H 2( Ca(H) i (z) C2 H i (g) 2 H 2 (g) 1/2 i (g) H 2 ( 3 C() + i (g) Cü i (g) 4 CH g) 2 i () Cü i (g) + 2 H 2 ( 5 2 CHig) C 2 H i(g) + 3 H i (g) Ca(z) + H i (g)+ i (g) Ca(OH) i (z) 6
=
=
=
=
34
=
= =
= =
=
12, kJ/mo, 2860 kJ/mol, 33, 8 kJ/mo 80,9 kJ/mol, + 377 1 kJ/mo, 870 kJ/mo
-
-
Ellenőrző feladatsor X.
(Termokémia) Aduk meg iletve számítsuk ki az alábbi termokémiai egyenletek alapán az azokban szereplő vegyületek képződéshőit ! 2 WC (sz) + 5 O (g) = 2 WO (sz) + 2 CO (g) i H - 2391,6 kJ/mol 17l kJ/mol WOsz) + 2 H (g) W(sz) + 3 H O ( 3935 kJ/mol, C(sz) + O(g) CO(g) i H 5 pont - 571,6 kJ/mol. 2 H (g) + O(g) 2 H O ( 2 2. Számítsuk ki az O (g) + 2 e - (g) lyamat reakcióhőét az alábbi adatok ismeretében! 3524 kJ/mol A kalciumoxid rácsenergiáa: 6351 kJ/mol a kalciumoxid képződéshőe: 1926 kJ/mol a kalcium szublimációs hőe: az O O kötés energiáa 4984 kJ/mol az oxigénmolekulában: a kalcium ionizációa: 10 pont Ca(g) Ca + (g) + 2 e 1741,5 kJ/mol 3 Ismerük a dihidrogén-peroxid bomláshőét: 196 kJ/mol 2 H O ( 2 H O ( + O (g) Ismertek még az alábbi adatok: a víz képződéshőe: a H Hkötés energiáa 436 kJ/mol a hidrogénmolekulában az O O-kötés energiáa 500 kJ/mol az oxigénmolekulában: az H-kötés energiáa 377 kJ/mol a H O molekulában: az O O-kötés energija 314 kJ/mol a H O molekulában: Számítsuk ki a dihidrogén-peroxid képződéshőét a bomlás egyenletéből illetve a kötési energiákból! Hasonlítsuk össze a két eredményt és magyarázzuk meg a 10 pont különbséget! 4. Az arabinóz a ribózzal konstitúciós izomer monoszacharid. Ennek 05480 gát kaloriméterben (reakcióhő mérésére alkalmas berendezés) égettük el megvártuk a vízgőz lecsapódását és ekkor 8,532 kJ hő szabadult l. a) Íruk fl az égés termokémiai egyenletét! b) Számítsuk ki az arabinóz képződéshőét ha ismerük a víz ( 2858 kJ/mol) és 10 pont a szén-dioxid ( 3935 kJ/mol) képződéshőét! 1.
1
3
=
2
2
2
3
=
2
4
2
r
=
2
2
2
2
=
=
=
-
=
=
r
=
135
5. Metánt,
propánt és oigéngázt tartalmaó gáelegy 1,00 dm ét (standard nyomá son, 25 °C-on) tökéletesen elégetjük, és égéstermékeket etávolítjuk. A maradék gáz térfgata az eredetnek 10%a. A reakció közben 1 ,81 kJ hő lsabadulását mértük. (A maradék gázban az izó gyújtópálca lángralobban.) Határozzuk meg a kindulási gáelegy térfgatsáaékos össetéteé és a alkalma zott oxigénflesleget (%-ban) ! Sámításainkho a alábbi képződéshőket hasnáljuk k [CHg) ] 75 kJ/mol, L k [C 3 H (g) ] 105 kJ/mol, k [CO(g) 394 kJ/mol, 15 pont 286 kJ/mol. L k [H O(f ] 3
=
2
Ellenőrző fladatsor XI
Szén-doxdmentes térben tárolt égetett mész a levegő nedvességtartalmát részben megkötötte. A részben oltott mésszé alakult anyag 14,90 g-át sósavban oldva 450 kJ hő flszabadulását mértük. Sámítsuk ki, hogy a mésznek hány %a „oltó dott be" a levegő nedvességtartalma hatására ! A sámításhoz válassuk ki az alábbak közül a sükséges képődéshőket: = 636 kJ/mol, k [CaO(s) k [Ca(OH) i (sz) ] 987 kJ/mol, 543 kJ/mo, L k [Ca 2 + (aq) ] k [HC(g) 92,5 kJ/mol, + k [H (a) ] 0 kJ/ol, k [Cl (aq) ] 168 kJ/mol, L k [H O(f 286 kJ/mol. 10 pont
=
2
-
Határozuk meg annak a metanoletanol elegynek az anyagmennység- és tömeg% os összetételét, amelynek 4,50 g-ját tökéletesen elégetve 121,2 kJ hő sabadul f ! Képődéshők: metanol 239 kJ/mol etano 278 kJ/mol CO(g) 394 kJ/mo 10 pont H O(f 286 kJ/mol. 3. 2,55 g pirrolt megelelő körülmények köött elégetünk, és mérük a flszabadó hőt Olyan égés során, miköben korom, iletve sén-monoxid nem képődött, és a víz a reakció végén flyékony halmazálapotban volt jelen, 90,56 kJ hő sabadult Az előzőek alapján és az aábbi képződéshők ismeretében íruk el a prrol égésének egyenletét! Képződéshők: L k [C4H 5 N(f + 88,4 kJ/mol, k [CO(g) ] 394,0 kJ /mol, L k [H O(f 286,0 kJ/mol, k NO(g) ] + 90,4 kJ/mol, 10 pont 30,5 kJ/mol. L k [NO (g)
2.
2
=
2
2
136
TCsabI© 2017
,
Határozzuk meg a pirit (eS 2) képződéshőjét az alábbi termokémiai egyenletek ismeretében! (Más adat a számításhoz nem használható !) 3310 kJ/mol, 4 eS(sz) + 11 O (g) 2 e Osz) + 8 S(g) L 1 6 e2 O 3 (sz) 4 Fe3 Osz) + O(g) L = + 466 kJ/mol, Fe 3 O4 (sz) 4 H(g) 3 e(sz) + 4 H2 O( L 26 kJ/mol, L 4 297 kJ/mol, S(sz) + O(g) S(g) = 572 kJ/mol. 10 pont H(g) + O(g) H O(
=
2
=
2
r
3
=
r
2
-
s
Ismeretlen, gázhalmazállapotú szénhidrogén 0,01 móát kilencszeres térfgatú, azonos állapotú oxigéngázzal keverték és elégették. A reakció és a kiindulási körülmények visszaállítása után 27, 1 kJ hő lszabadulását mérték, megmérték a vízmentes gázelegy térgatát is: ez a szénhidrogén oxigén gázelegy térfgatának 70%-a volt, mely KOH-os mosás után a 3/7részére csökkent Melyik szénhidrogént égettük el, és mekkora a szénhidrogén képződéshője? (A víz képződéshője 86 kJ/mol, a szén-dioxidgázé 394 kJ/mol ) 10 pont E) OLDATOK 1. fladatsor : Ismétlés
Az I. ezetben tanultak alapján oldjuk meg a következő eladatokat ! Ha szükséges, térjünk vissza az I. ezet oldatokkal kapcsolatos példáira ! 451.
100 cm 3 desztilált vizet és 100 cm 3 1,05 g/cm 3 sűrűsége jégecetet elegyí tünk A keletkező elegy sűrűségű 1,06 g/cm Számítsuk ki a keletkezett oldat m/m%os és n/n%os összetételét, valamint mol/dm ben kiezett koncentrációját ! 00 cm 3 desztillált vízbe hidrogén-kloridgázt vezetünkA keletkező oldat sűrűségét 1,12 g/cm -nek mértük, ami táblázat alapján a 24,25 m/m% os oldat sűrűsége. Hány dm standardállapotú hidrogén-klorid-gáz oldó dott a vízben és mekkora a keletkezett oldat térgata? Reagens, 2,00 mol/dm 3 koncentrációjú salétromsavoldatot állítunk elő. 65,0 m/m%-os, 1,40 g/cm sűrűségű tömény oldat áll a rendelkezésünkre. Írjuk le, hogyan járjunk el, ha 5,00 dm reagens oldatra van szükségünk? Egy bizonyos vegyületből 00 °Con 100,0 g víz 100,0 got old, 10 °C-on pedig a telített oldat 10,0 m/m%-os. egalább hány g sóból kell kiindulni, hogy átkristályosítás után 100,0 g sót kapunk 100 C-ról l 0 C-ra hűtött oldatból? 0 °Cos helyiségben egy nytott zőpohárban hosszabb ideig állni ha gyunk 200 cm 18,0 m/m%-os kálium-nitrát-oldatot, melynek sűrűsége 1,118 g/cm A tömeg állás közben 700 g-mal csökken. Mt tartalmaz ekkor a zőpohár? (20 °C-on 100,0 g víz 31,6 g kálium-nitrátot old) 3
•
3
452.
3
3
453
3
3
454.
455
3
3
137
2. feladatsor : Kristályvítartalmú vegyületek
Van olyan eset, amikor egy ionvegyület vizes oldatából úgy kristályosodik ki, hogy a rácspontok közötti résekbe vagy egyes ionokhoz koordinálódva (komplexeket alkotva ) vízmolekulák is kerülnek Ezt a vegyület sztöchiometriai képletében is fltün tetjük. Például a CuSO 5 H O képlet azt jelenti, hogy a kristályvíztartalmú sóban a 2+ Cu , a soi- ionok és a kristályvíz anyagmennyiség-aránya 1 1 5. A víztartalom a vegyületből hevítéssel eltávolítható Vizes oldatok készítésénél gyelembe kell venni, ha egy vegyület kristályvizet tartalmaz : ekkor ugyanis a kristályvíz az oldódás során mintegy hígítja" az oldatot. Bepárlás során pedig azt kell szem előtt tartani, hogy akár vízmentes, akár kristályvíz tartalmú vegyületből készítettük is az oldatot, az mindig a kristályvizet adott hőmér sékleten rá jellemző arányban tartalmazó kristályok rmájában válik ki A számítások során a kristályvíztartalmú vegyületeket szilárd oldatoknak" is tekinthetjük, melyek aározott, állandó tömeg%-ban tartalmazzák az „oldott anya got" .456A) Mekkora tömegű kristályvíztartalmú réz (II)-szult szükséges 150 g 5,00 tömeg%-os rézszulát-oldat készítéséhez? B) Hány g kristályvíztartalmú cinkszulátból készült az 5,00 tömeg%-os cink-szulát-oldat 250 g-a? (A só képlete nSO 7 H O.) 45A) Hány g CuSO 5 H Ora és hány cm desztillált vízre van szükség 200 g 10,0 tömeg%-os réz-szultoldat előállításához? B) 500 g 20,0 tömeg%os nátriumkarbonáoldatot akarunk készíteni.Hány g kristályszódát (Na C 10 H O) és hány cm desztillált vizet kell elhasználni ehhez? 458A) Mekkora tömegű 112 m/m%os vas (II-szulátoldatot készíthetünk 30,6 g kristályvíztartamú vas (IIsztból (FeSO 7 H O)?[ (Fe = 56] B) Hány g 5,0 m/m%-os réz(II)szulát-oldatot készíthetünk 34,0 g kristály víztartalmú sóból? 459A) 60,0 cm desztillált vízben 100 g kristályvíztartalmú kalcium-kloridot (CaC1 6 H O ) oldunk l Milyen az így kapott oldat tömeg%-os össze tétele? B) Hány tömegszázalékos az az oldat amit úgy készítettünk, hogy 50 cm desztillált vízben 50 g kristályvíztartalmú nátriumkarbonátot (Na CO 10 H O oldottunk el? 460A) Kristályvíztartalmú cink-szulát (ZnSO 7 H O 21,55 gából 150,0 cm oldatot készítettünk, melynek sűrűsége 1,078 g/cm Hány tömeg%-os a keletkezett oldat? B) Kristályíztartalmú réz(II)szult 0,10 molából 250 cm oldatot készí tettünk, melynek sűrűsége 1,06 g/cm Hány tömeg%-os a keletkezett oldat? 461A) 250 g 20 °C-on telített nátriumtioszulát-oldat előállításához hány g kris tályvíztartalmú nátrium-tioszulátra (Na S O 5 H O) van szükség? 100 g víz 20 °Con 700 g nátrium-tioszulátot old 4
2
4
4
2
•
3
2
2
3
·
3
2
4
2
3
2
•
2
3
2
3
·
2
4
3
2
3
•
3
3
2
138
TCsabI© 2017
2
3 •
2
B)
100 g 50 °Con telített cink-szulátoldathoz hány g kristályvíztartalmú sóra (ZnSO 7 H O) van szükség, ha 50 °C-on a telített oldat 43,4 m/m% cink-szulátot tartalaz? 100 g 4,0 m/m%-os réz (II)-szulát-oldathoz hány g kristályvíztartalmú réz (I)-szulátot kell adni, hogy 8,0 m/m%os oldatot kapjunk? 100 g kristályvíztartalmú réz (II)-szulátot hány g 5,0 m/m%os oldatban kel floldani, hogy 10,0 m/m%os oldatunk keletkezzen? 100 g víz 0 °Con 5,9 g KAl (SO 4) -ot old.Hány g KAl (SO 4) · 1 H 2 Ot képes oldani 100 g víz 0 °Con? A 0 °C-on telített kalcium-kloridoldat 4,7 m/m %os. 100 g víz 20 °Con hány g CaCl 2 6 H2O-t old? 100 g 80 °C-on telített KAl (SO4) -oldatot 0 °C-ra hűtve hány gram KAl(SO ) · 1 H Okristály válik ki? 80 °C-on 100 g víz 71 g, 20 °C-on 100 g víz 5,9 g vízmentes sót old. 250 g 80 °Con telített agnéziu-szulátoldatot 0 °C-ra hűtünk. Hány g MgSO4 • 7 H O összetételű kristály válik ki? A telített odat 80 °C-on 38,6 m/m%-os, 0 °C-on 9,0 m/m%-os 00 g 15,0 m/m%os magnéziuszult-oldatbó 20 °Con elpárologta tunk 100 g vizet.Hány g lesz ekkor a maradékban a lyadékzis tömege? 20 °C-on 100 g víz 35,0 g magnéziumszultot old, és ezen a hőmérsékle ten az oldattal MgSO 7 H O összetételű kristályok tartanak egyensúlyt. Egy zőpohárban lévő 10,0 m/m%-os réz-szulát-oldat (melynek sűrűsége 1,117 g/cm ) tömege állás közben a flére csökken. Milyen lesz a zőpo hárban évő szilárd- és lyadékázis tömegaránya? Ezen a hőmérsékleten 100 g víz 0,7 g CuSO -ot ld és a telített oldattal CuSO 5 H O összeté telű kristályok tartanak egyensúlyt. NiSO · 7 H O-t átkristályosítunkLegljebb hány %-os tereléssel dol gozhatunk? A nikkel (II)-szulát telített oldata 100 °C-on 43,4 m/m%-os 0 °C-on 21,4 m/m%os. 00 g 80 °C-os, 0,0 m/m%-os KAl(SO4) 2-oldathoz ekkra tömegű KAl(SO ) 12 H O-ot kell adni, hogy 80 °Con telített oldatot kapjunk? 0 °Con 5,9 g, 80 °Con 71,0 g KAl (SO4) -ot old 100 g víz Visszakapunk-e annyi kálium-alumíniumtimsót, int aennyit a 80 °C-os, kiindulási oldatban oldottunk, ha 0 °Cra hűtük az oldatot? A nátriumkarbonát telített vizes oldata 0 °C-on 17,7 m/m%os 80 °C-on 31,4 m/m%-osHány g 80 °C-on telített oldatot kell készíten ahhoz, hogy 20 °Cra hűtve 100 g Na CO 3 · 10 H2 O váljon ki? Hány g ZnSO · 7 H Obó kell (legalább) kiindulni, ha azt akarjuk, hogy a belőle készített telített oldatot 80 °C-ról lehűtve, 100 g kristályos cink szulát váljon ki °Con? 100 g víz 80 °Con 86,6 g, 0 °Con 41,9 g ZnSO4-ot old. 100 cm 20 °C-os desztillált vízbe szórunk 400 g MgC1 6 H O-ot. Hány g szilárd só marad floldatlanul? 20 °C-on a telített oldat 35,3 tömeg%-os 4
462A) B)
463A) B)
.464A)
2
i
i
2
4 i
B)
i
2
465A)
4
B)
2
3
4
466A)
B)
4
2
·
2
4
4 i
2
i
461A)
B)
468A)
4
2
3
2
TCsabI© 2017
2
139
B)
150 cm 150 m/m%os réz(II)-szulfát-oldatba amelynek 117 g/cm a sű rűsége 150 g CuSO 5 H O összetételű kristályokat szórunk. Hány g só marad loldatlanul 20 °C-on ha tuduk hogy 100 g víz ezen a hőmérsék leten 20,7 g CuSO -ot old? A mngán(II)klorid telített oldata 80 °C-on 530 m/m%-os, 20 °Con 425 m/m%-os Ha a só 80 °C-on telített oldatát 20 °C-ra hűtük, akkor a mangán(II)-klorid 5964%-a kikristályosodik Hány mol vízzel kristályo sodik a mangán(II)klorid 1 molja 20 °C-on? Ha 200 g 40 °C-on telített nikkel(II )-nitrát-oldatot °Cra hűtünk 115 7 g szilárd anyag válik ki Mi a kivált kristályvíztartalmú só pon tos képlete? 100 g vz 40 °C-on 1224 g nikkel(II)nitrátot 0 °Con 796 g sót old. 100 cm desztillált vízbe 600 g kristályszódát (Na CO 10 H O ) szórunk és a rendszert 100 °Cra melegítük.Mekkora tömegű sziárd anyag marad az odatban ha 00 °C-on a telített oldattal Na CO H O összetételű kristályok tartanak egyensúlyt? 100 °C-on 100 g vz 45,5 g nátrium-karbo nátot old. A cink-szulfát telített oldata 80 °C-on 464 m/m%os. Ezen a hőmérsékle ten a telített oldattal ZnSO H O összetétel: szilárd kristályok tartanak egyensúlyt Hány g szilárd anyag marad az oldatban abban a 80 °C-os rendszerben amelyet úgy készítettünk hogy 100 g vízzel 600 g tömegű ZnSO 7 H Oot kevertünk össze? [ (Zn) 654] Kihevített kristályvízmentes réz(II)szulfátot rosszul záró üvegben tárol tunk ezért kristályvizét részben ra lvetteEbből az anyagból 2000 got 2500 g rró vízben telesn loldottunk 20 °Cra való lehűtés során az oldaból 1528 g CuSO 5 H O összetételű kristályok váltak ki Az átk ristáyosításhoz használt anyag hány tömegszázalék kristályvizet tartal mazott és 1 mol rézszulfát átlagosan hány mol kristályvizet tartalmaz? 20 °C-on 100 g víz 207 g CuSO -ot old. Átlagosan hány mol kristályvizet tartalmaz annak a nátrium-karbonátnak 1 moa, melynek bizonyos tömegét azonos tömegű enyhén felmelegített vízben feloldva mad az oldatot °C-ra hűtve a visszamaradó oldat tömege a teles rendszer 1/4-e? 0 °C-on 100 g víz 70 g nátrium-karbonátot tart oldatban, és a telített oldattal Na CO 10 H O összetételű kristá lyok tartanak egyensúlyt. Milyen anyagmennyiség- illetve tömegarányban kevertünk össze 20 °C-on vízmentes réz(II)szulfátot és vizet, ha a telítési egyensúly beállta után egyik fázis tömege sem változott? 20 °C-on 100 g víz 207 g CuSO -ot old és a telített oldattal CuSO 5 H O összetételű kristályok tartanak egyen súlyt. Milyen anyagmennyiség- illetve tömegarányban kevertünk össze vízmen tes nátrium-karbonátot és vizet 20 °C-on ha a telítési egyensúly beállta után a lyadékfázis tömege kétszerese a szilárd fázis tömegének? 20 °C-on a telített nátriumkarbonát-oldat 17,7 m/m%-os, és ezen a hőmérsékleten Na CO 10 H O összetételű kristályok tartanak egyensúlyt az oldattal. 3
3
4 ·
469.A)
B)
470AJ
2
4
3
2
3
2
B)
4 •
4
471.AJ
r
4 •
3
2
2
2
2
·
·
=
2
4
B)
2
472A)
3
2
4
4
B)
2
140
3
•
·
2
2
TCsabI© 2017
473A)
A 2 °Con telített MnCl -oldat 42,5 m/m%-os. A telített oldattal egyen súlyban lévő szilárd zis összetétele : MnC12 4 H 2 O. A 8 °Con telített MnC12-oldat 53, m/m%-os. A telített oldatta egyen súlyban lévő szilárd ázis összetétele : MnC1 · 2 H O. a) 2 °Cos egyensúlyi rendszerünkben a szilárd ázis tömege kétszer any nyi, mint a lyadékázisé Mi lesz a lyadék/szilárd tömegarány, ha a rendszert 8 °C-ra melegítjük, s megvárjuk, míg beáll az egyensúlyi állapot? b) M a szilárd/lyadék tömegarány a 2 °Cos egyensúlyi rendszerben, ha azt 8 °C-r melegítve éppen telített oldatot kapunk, s az egész szilárd ázis loldódik? (A párolgásbó adódó veszteségektől eltekintünk) 2 °C-on 1 g víz 1, g Co (NO 3) ot old A telített oldattal Co (NO 3) i 6 H 2O összetételű kristályok tartanak egyensúlyt 8 °C-on 1 g víz 217, g Co (NO 3) i ot old. A telített oldattal Co (NO 3) · 3 H 2 0 összetételű kristályok tartanak egyensúlyt a) 8 °C-os egyensúlyi rendszerünkben a lyadék tömege tízszerese a szilárd anyagénakMekkora lesz a lyadék és a szilárd anyag tömega ránya a 2 °C-ra való lehűtés után beálló egyensúlyi rendszerben? b) 2 °C-os egyensúlyi rendszerünkben a szilárd anyag tömege tízszerese a flyadékénak 8 °C-ra melegítve az edény tartalmát, milyen a kialakuló egyensúlyi rendszerben a lyadék és a szilárd anyag tömegaránya? •
B)
3. fladatsor : Az oldatok tömegszázalékos összetételének alkalmazása 1474A)
B) 475A) B) C) 476A) B) 2.477A) B)
Hány g 45 m/m%-os szfrsavoldat készítéséhez elegendő 5, g difsz r-pentaoxid? Mekkora tömegű desztillált víz szükséges az oldat elkészí téséhez? Mekkora tömegű 6 m/m%-os kénsavoldatot lehet készteni 1 g kén trioxidból? Mekkora tömegű víz szükséges ehhez? 1 g vízben 2, g kén-trioxidot oldunk l. Hány tömegszázalékos kén savoldatot kapunk? 5 cm 3 desztillált vízben 1 g diszr-pentaoxidot oldunk l. Hány tömeg%-os szrsavoldat keletkezik? 1 g vízben 5, g égetett meszet eloldva hány tömeg%-os meszes vizet kapunk? Hány g vízben kell eloldan 8, g diszfr-pentaoxidot, hogy 2, m/m%-os szrsavoldatot kapjunk? Hány g vízben kell loldani 5, g kén-trioxidot, hogy 5, m/m%-os kénsavoldatot kapjunk? Hány g 5, m/m%-os kénsavoldatban kell loldani 24 g kéntrioxidot, hogy 93,5 m/m%os kénsavoldatot kapjunk? Hány g 6 m/m%os szrsavoldatban kell loldani 71 g diszr-pen taoxidot, hogy 85 m/m%-os szrsavoldatot kapjunk? TCsabI© 2017
141
48A) B) .49A) B) C)
480A) B) 481A)
B)
482A)
Hány g kéntrioxidot oldottunk l 60,0 g 4,9 m/m%os kénsavoldatban, ha az oldat töménysége 12,25 m/m%ra növekedett? Hány g difszfr-pentaoxidot oldottunk l 150 g 65 m/m%-os szr savoldatban, ha az oldat töménysége 85 m/m%-ra növekedett Hány g vízzel kell hígítani 70 m/m%osra az olyan vízmentes kénsavnak (ún óleumnak) 100 g-ját, mely 10 m/m% kén-trioxidot is tartalmaz? Mekkora tömegű, 80 m/m%os kénsavoldatot lehet előálítan 15 m/m% kéntrioxidot tartalmazó óeum 250 gából? 100,0 cm 3 98,0 tömeg%-os, 1,84 g/cm 3 sűrűségű tömény kénsavoldatot egy ideig a szabad levegőn nyitott edényben állni hagyunk Ezután meg mérjük a sűrűségét, amely 1,73 g/cm 3 nek adódik Táblázatból megálla píthatjuk, hogy ilyen sűrűsége a 80,0 tömeg%os kénsavoldatnak van. a) Hány grammal nőtt állás közben a kénsavoldatunk tömege? b) Hány cm 3 rel nőtt a kénsavoldat térgata? e) Ha olyan óleum áll rendelkezésünkre, amely tiszta kénsavban oldott, 10 tömeg% kéntroxidot tartamaz, ebből mekkora tömegűt kell az állás közben elhígult, 80,0 tömeg%os kénsavoldathoz keverni, hogy ismét 98,0 tömeg%-os tömény kénsavat kapjunk 100 cm 3 desztillált vízben loldunk 15,0 g émnátrumot. Hány tömeg% os lúgoldatot kapunk 250 cm 3 vízben oldunk 15,0 g nátrium-hidridet Hány tömeg% nátron lúgot tartalmaz a keletkező oldat? 100 cm 3 20 m/m%os, 1,10 g/cm 3 sűrűségű sósavoldatban sztöchiometri kus mennyiségű kalciumt oldunk. ány m/m%os kalciumkorid-olda tot kapunk? 250 cm 3 15 m/m%os 1,14 g/cm 3 sűrűségű kálium-hidroxid-oldatba addig vezetünk hidrogén-kloridgázt, ameddigaz oldat semleges nem lesz Mek kora térgatú standardállapotú hidrogén-klorid-gázt nyelt el az oldat, és hány tömeg% sót tartalmaz 10 m/m% oxidálódott kalciumot tartalmazó reszelék 10 g-ját sztöchomet rikusan éppen szükséges mennyiségű, 10 m/m%os 1,05 g/cm 3 sűrűségű sósavban oldjuk. Hány dm standardállapotú gáz lődik? Hány m/m%os oldatot kapunk? Hány g CaC • 6 H 2 O összetételű kristály válik ki, ha az odatot bepárol juk? 5,0 m/m% oxidot tartalmazó émmagnézium 10,0 gját sztöchiometriaiag szükséges, 15 m/m%-os 1,10 g/cm 3 sűrűségű kénsavodatban oldjuk Mekkora térfgatú normálállapotú gáz lődik Hány tömeg%-os sóoldatot kapunk? Mekkora tömegű MgSO 4 · 7 H Okristályt kapunk az oldat bepárlásával? 30,0 m/m%os 1,29 g/cm 3 sűrűségű kálium-hidroxidoldatban 14,20 g di szr-pentaoxidot odunk és a keletkező oldatot bepárolva kálum-di hidrogén-szátot kapunk. Hány cm 3 3 m/m% kálum-hidroxd-odat ból indultunk ki? 3
B)
483A)
142
TCsabI© 2017
B)
484.A)
B)
485A)
B)
C)
486.A)
B)
487.AJ
B)
40 m/m%os, 1,43 g/cm 3 sűrűségű nátrium-hidroxid-oldatban 20,0 g kén trioxidot oldottunk és a keletkező oldatot bepárolva savanyúsót kaptunk. Hány cm 3 40 m/m%-os lúgoldatban oldottuk a kén-trioxidot? 11,60 g tömegű, részben oxidálódott kalciumot sztöchiometriailag szüksé ges mennyiségű, 10,0 m/m%-os, 1,05 g/cm3 sűrűségű sósavban oldjuk, majd bepárolva, 54,75 g tömegű CaC12 • 6 H 2 ot kapunk. Mekkora térfgatú sósavoldatban oldottuk a mintát? Hány m/m% kalcium-oxidot tartalmazott a mintánk? A émkalcium hány %-a oxidálódott? 0,7500 g, részben oxidálódott magnéziumot sztöchiometriailag szükséges mennyiségű, 20,0 m/m%-os, 1,10 g/cm 3 sűrűségű sósavban olduk, majd bepárolva, 6,10 g MgC12 • 6 H 2 -ot kapunk. Mekkora térfgatú sósavban oldottuk a mintát? Hány tömeg% magnéziumoxidot tartalmazott a mintánk? A magnézium hány %-a oxidálódott? 100 cm 3 40,0 m/m%-os 1,40 g/cm 3 sűrűségű kálium-hidroxidoldatot sztöchiometrikus mennyiségű, 63,0 m/m%-os 1,39 g/cm 3 sűrűségű salét romsavoldattal keverünk össze, majd az oldatot 20 °C-ra hűtük le. Mek kora tömegű só kristályosodik ki? (100 g víz 20 °C-on 31,6 g kálium-nitrá tot old.) 50,0 cm , 37,0 m/m%-os, 1,185 g/cm 3 sűrűségű sósavhoz sztöchiometrikus mennyiségű, 30,0 m/m%os 0,892 g/cm 3 sűrűségű ammóniaoldatot elegyí tünk, majd 0 °Cra hűtük az oldatot.Mekkora tömegű só válik ki? (100 g víz °C-on 29,4 g NH4Cl-ot old) 300,0 g ecetsavoldatot 547,3 g, 2719 m/m%-os NaOH-oldat közömbösít. A keletkező oldatból 20 °C-on 126,48 g C H3 COONa 3 H2 összetételű só kristályosodk ki Hány tömeg%os volt az ecetsavoldat, és 20 °C-on 00,0 g víz hány g vízmentes nátriumacetátot old? Kálium-alumíniumtimsót[KA1(S 4 ) i · 12 H 2 ] állítunk elő 100,0 g eny hén lmelegített, 30,0 m/m%os alumínium-szult-oldattal, és sztöchio metrikus mennyiségű, enyhén lmelegített, 12,0 m/m%os kálium-szulát oldatal A telített oldat 20 °Con 5,50 m/m% KA(S 4 ) i ot tartalmaz. Mekkora tömegű kálium-alumínium-timsót nyerhetünk? 100,0 cm3 29,00 m/m%-os, 1,0345 g/cm 3 sűrűségű, frró ecetsavoldatban sztöchometrikus mennyiségű bárium-oxidot oldunk l Hány g só kristá lyosodik ki, ha a keletkezett oldatot °C-ra hűtük le? 0 °C-on 100 g víz 59,0 g bárium-acetátot old és a kikristályosodó bárium acetát 1 mola 3 mol vízzel kristályosodik 600 g 12 m/m%-os ecetsavoldatban sztöchiometriailag szükséges mennyi ségű émcinket oldunk el Megváruk, hogy a reakció teljesen végbemen jen. Hány g vizet kell ebből az oldatból elpárologtatni, hogy az oldatban levő cink-acetát le kikristályosodjon? 20 °Con 100 g víz 31,0 g cink acetátot ad, és 1 mol vegyület 2 mol vízzel kristályosodik 20,0 g bárium-karbonátot sztöchiometrikus mennységű, 20,0 m/m%-os ,10 g/cm 3 sűrűségű sósavban oldunk, majd az oldatot °C-ra hűtük TCsabI© 2017
43
Hány g szilárd anyag válik ki? A telített oldattal egyensúlyban lévő szilárd ázis összetétele: BaC 2 H O 100 g víz 0 °Con 30,7 g vízmentes bári um-kloridot old 488.A) Kétvegyértékű ém oxidját sztöchiometriailag szükséges mennyiségű, 20,0 m/m%-os kénsavoldatban oldva 22,64 m/m%-os sóoldatot kapunk. Melyik émről van szó? B) 100 g 4,00 m/m%-os NaOH-oldatot valamely egyértékű sav 12,60 m/m%-os oldatával közömbösítettük. A reakció leátszódása után az oldat 5,67 m/ %-os (a keletkező sóra nézve ). Számítsuk ki a közömbösítéshez használt sav moláris tömegét! Melyik lehet ez a sav? C) Egy egyvegyértékű ém hidrogénnel alkotott vegyületéből bizonyos meny nyiséget 100 g vízzel reagáltatunk Így olyan oldatot kapunk, amelyben a hidridből származó vegyület 2,38 tömegszázaléknyi mennyiségben van jelen Az oldat tömege 0,20 g-mal kevesebb, mint a kiindulási hidrid és vz együttes tömege Melyik elem hidridjéről van szó? 2
2
•
4 feladatsor : z oldatok mol/dm3 -ben kijezett koncentrációjának alkamazása 1.489A)
Összeöntünk 100,0 cm 1,00 mol/dm koncentrációjú kénsav és 100,0 cm 1,00 mol/dm koncentrációú nátrium-hidroxidoldatot Mi lyen anyagmennyiségű új anyag keletkezik az oldatban? Melyik reagáló anyagból és milyen mennyiségű marad? Összeöntünk 150,0 cm 1,00 mol/dm koncentrációjú nátrium-hidroxid-olda tot és 50,0 cm 0,500 mol/dm es fszfrsavoldatot. Milyen anyaennyisé gű anyag keletkezik az oldatban, melyik anyagból és mennyi marad? Összeöntünk 100,0 cm 0,500 mol/dm -es kalciumklorid-oldatot és 500,0 cm 0,300 mol/dm -es trisóoldatot. Milyen anyagmennyiségű csa padék keletkezik és milyen anyagmennyiségű anyag marad oldatban? Összeöntünk 100,0 cm 5,00 mol/dm -es, 1,08 g/cm sűrűségű sósavat és 100,0 cm 3 5,00 mol/dm 3 es, 1,185 g/cm 3 sűrűségű nátriumhidroxid-oldatot. A keletkező oldat sűrűsége 1,09 g/cm 3 Mekkora a keletkező oldat térgata? Hány mol/dm 3-es a keletkező oldat? Hány %os hibát vétettünk volna a számolásnál, ha eltekintettünk volna az oldatok sűrűségének változásától (azaz a térfgatokat additívnek tekin tettük volna)? Összeöntünk 100,0 cm 5,00 mol/dm -es, 1,08 g/cm sűrűségű sósavat és 500,0 cm 1,00 mol/dm es, 1,21 g/cm sűrűségű ezüstnitrát-oldatot. A csapadék leszűrése után visszamaradó oldat sűrűsége 1,02 g/cm Ha a szűrés közben bekövetkező veszteségektől eltekintünk, mekkora lesz az oldat térfgata és mol/dm 3es koncentrációja? Hány %os hibát vétettünk volna a számolásnál, ha a térgatokat additív nek tekintettük volna? 3
3
B)
3
3
3
3
3
C)
3
3
2490A)
3
3
3
3
3
3
•
B)
3
3
3
3
3
3
3
.
144
TCsabI© 2017
491A)
100,0 cm 0,100 mol/dm es sósavat és 100,0 cm 0,100 mol/dm -es eüst nitrátoldatot öntün össe. A sósav sűrűsége 1,000, a est-nitrátoldat sűrűsége 1,010 g/cm , a eletező oldaté 1,015 g/cm Meora lesz a csapadé leszűrése után vissamaradó oldat térfgata és ol/dm -es on centrációja? Hány %-os hibát vétettün volna, ha elte:ntün a térfgati dilatációtól, illetve ontraciótól? Összeöntün 100,0 cm 0,200 moldm -es, 1,00 g/cm sűrűségű salétrom sav és stöchiometrius mennyiségű, · 0,200 mol/dm -es álium-hidroxid oldatot A áliumhidroxid-oldat sűrűsége 1,01 g/cm , a eleteő oldaté pedig 1,005 g/cm Meora térgatú és milyen oncentrációjú a eleteő oldat? Hány %os hibát övettün volna el, ha a térgatoat egyserűen összeadtu volna? 3
3
3
3
3
3
•
3
B)
3
3
3
3
3
3
A utóbbi ladatoból világossá vált a általánosítható összefggés, hogy hg b 1 o- mol/dm -es, illetve annál hígabb oldatok térfogatai jó megközelítéssel összea3
1
hatók! .492A)
Összeöntün 100 cm 0,010 mol/dm -es áliumarbonát- és 50,0 cm 0,010 mol/dm es báriumloridoldatot. Milyen oncentrációú a elet ező oldat a benne maradó oldott anyagora néve? Összeöntün 50,0 cm 0,010 mol/dm os alciumlorid- és 50,0 cm 0,010 mol/dm oncentrációjú ezüst-nitrát-oldatot Milyen oncentráció jú a eleteő oldat a benne maradó oldott anyagora nézve? Össeöntk 50,0 cm 0,200 ol/m -es énsav- és 150,0 0,200 moldm es nátrium-hidroxid-oldatot. Milyen oncentrációjú a eleteő oldat a ben ne lévő oldott anyagoa néve? Összeöntün 150,0 cm 0,10 mol/dm oncentrációjú sósavat és 50,0 cm 0,200 mol/dm es áliumhidroxid-oldatot. Milyen oncentrációjú a e leteő oldat a benne lévő egyes anyagora néve? Össeöntün 150,0 cm 2,00 mol/dm -es álium-hidroxid-oldatot és 750 cm 0,500 mol/dm es énsavoldatot, mad a eleteő oldatot mérő lombiban 1,000 dm re hígítu destillált víel. Milyen oncentrációú a eleteett oldat a egyes anyagora néve? Össeöntün 10,00 cm 5,00 mol/dm -es salétromoldatot 20,00 cm 1,00 mol/dm es áliumhidroxid-oldattal, majd desztillált víel 500,0 cm -re hígítu a eletező oldatot. Milyen a így elésült oldat mol/dm oncentrációa a egyes anyagora néve? 3
3
3
3
B)
3
3
3
3
493A)
B)
3
3
3
3
3
3
3
3
494A)
3
3
3
3
3
B)
3
3
3
3
3
3
5. fladatsor : Az oldatok térgatos elemzése (titimetia)
Igen elterjedt módszer a émiában a oldat oncentrációána meghatároá sa A mérés elve, hogy a ismeretlen oncentrációú oldat ismert térfgatát ismert oncentrációjú oldattal reagáltatu, melyne hatóanyaga a ismeretlen oldat ható anyagával ölcsönhatásba lép Mérve a reacióho süséges (,,a reacióban fTCsabI© 2017
145
gyott"), ismert koncentrációjú oldat térfgatát, abból és a koncentrációból, a reakció egyenlet ismeretében meghatározhatjuk az ismeretlen oldatban lévő oldott anyag mennyiségét, a vizsgált oldat térfgatának ismeretében pedig a koncentrcióját Egyéb adatok lhasználásával a módszer alkalmazásának lehetősége nagymértékben kiterjeszthető.Például kristályvíztartalmú vegyületek víztartalmát, vegyületek oldha tóságát, keverékek összetételét stb. is meghatározhatjuk e módszerrel. A meghatározásnál lhasznált reakció típusa alapján osztályozva, például acidi alkalimetriát (sav-bázis titrálások), oxidi-reduktometriát (redoxiflyamaton alapuló titrálást) különböztetünk meg A sav-bázis titrálások lényege minden esetben az alábbi ionreakció: H + OH = H2 O. A lyamat során az oldatok kémhatása változik, így a keletkező vegyület oldatának kémhatása alapján választhtjuk meg a titrálás végpontját jelző indikátort.Példakép pen tekintsük azt a titrálást, amikor ecetsavat határozunk meg nátriumhidroxid oldattal. A reakció során nátrium-acetát-oldat keletkezik A nátrium-acetát lúgosan hdrolizál, vagyis a titrálás végpontja (az ún. ekvivalenciapont) nem az erős bázisok és savak (pl. sósav és nátriumhidroxid) reakciója során megszokott semleges (nátri um-klorid-oldat), hanem az enyhén lúgos kémhatás (1 III. ejezet B témakör) Ilyen körülmények között nolaleinindikátort használhatunk, melynek színváltása a gyengén lúgos (810 pH közötti) tartományban van. Mivel a titrálások végpontja nem mindig a semleges kémhatásnál van, helyesebb a flyamatot közömbösítésnek nevezni. A redoxititrálások mérőoldata között erős redukáló-, illetve oxidálószerek van nak.A permanganometria mérőoldata a kálium-permanganát (KMnO ), mely semle ges közegben mangán-dioxidig (MnO 2), savas közegben Mn 2 -ionokig redukálódik, miközben oxidálja a vizsgálandó anyagot. A jodometria ún segédmérőoldata lehet például a nátrium-tioszulát (Na S O 3 )-oldat, mely valamilyen reakcióban keletkező vagy megmaradó jódot redukálja jodidionokká, miközben a tioszulátionok tetratio nátionokká S O� oxidálódnakA végpont vagy a mérőoldat színének meelené se, illetve eltűnése (pl a permanganátionok lila színének meelenése), vagy valami lyen indikátor (pl a jodometriánál a keményítő, mely kék színnel indikálja a jód jelenlétét) jelzi A ntieken kívül megkülönböztetünk még csapadékképződésen, illetve komp lexképződési flyamatokon alapuló titrálásokat is 1495.A) Mlyen koncentrációjú az a sósavoldat, amelynek 10,00 cm 3 -ét 11,50 cm 3 0,100 mol/dm 3 koncentrációjú nátrium-hidroxid-oldat semlegesíti? B) Milyen koncentrációjú az az ecetsavoldat, amelynek 10,00 cm 3 -ét 12,53 cm3 0,0987 mol/dm 3 es NaOHoldat közömbösíti? C) Milyen koncentrációjú az a nátrium-kloridoldat, melynek 10,00 cm 3 -ét 9,85 cm 3 0,0988 mol/dm 3 koncentrációjú ezüst-nitrát-oldat titrálja? 496A) Határozzuk meg annak a kénsavoldatnak a koncentrációját, melynek 10,0 cm 3 -ét 12,50 cm 3 0,100 mol/dm 3 -es NaOH-oldat semlegesíti? B) Milyen koncentrációjú az az oxálsavoldat, amelyne 10,00 cm 3-ét 9,85 cm 3 0,105 mol/dm3 koncentrációjú NaOHoldat közömbösíti? +
4
+
4
146 TCsabI© 2017
491.A)
Határozzuk meg annak az oxálsavoldatnak a koncentrációját, melynek 10,00 cm 3-ét 12,00 cm 3 0,020 mol/dm3 es KMnO 4-oldat oxidál savas kö zegben, az alábbi, kiegészítendő egyenlet szerint: MnO + (COOH) 2 + H Mn 2 + + 2 + H 2 O !
B)
Milyen annak az oldatnak a vas(II)ionkoncentrációja, melynek 10,00 cm 3-ét 8,50 cm3 0,020 mol/dm3 koncentrációjú KMnO 4oldat oxi dál, kénsavas közegben, a következő, kiegészítendő egyenlet szerint MnO + Fe 2 + H = Mn 2 + Fe 3 + H 2 O ?
C)
Klóros vz 10,00 cm 3 éhez leslegben vett káliumodidot adunk, és a keletkezett jódot 1 5,60 cm 3 0,0988 mol/dm 3 koncentrációjú Na 2 S 2 O 3 odattal titráluk az alábbi, kiegészítendő egyenletek szerint
-
Cl 2 + I = I 2 S 2O� = I + S 4 O Határozzuk meg a víz klórtartalmát mol/dm 3ben é s g/dm 3 ben! 2498.A) Egy oxálsavoldat titrálására 8,71 cm 3 0, 100 mol/dm3 koncentrációjú nát riumhidroxid-oldat fgyott Hány cm 3 0,020 mol/dm3 -es KMnO 4-oldat tal oxidálható ugyanez a savoldat az alábbi, kiegészítendő reakcióegyenlet alapján MnO + (COOH) i + H + = Mn 2 + + CO 2 + H 2 O ? B)
Hangyasavoldat titrálására ,88 cm3 0,0989 mol/dm 3 koncentrációjú nát riumhidroxidoldat fgyott Hány cm 3 0,020 mol/dm 3es gyengén lúgos káliumpermanganátoldattal oxidálható ugyanez a savoldat az alábbi, kiegésztendő egyenlet szerint MnO + HCOOH CO 2 + MnO 2 + H 2 O + O H ?
Ismeretlen koncentrációjú ecetsavoldat 10,00 cm 3 -ét 100,0 cm 3re hígít juk. Ebből az ún törzsoldatból pontosan 10,00 cm 3-es részleteket titrá lunk 0,0987 mol/dm3 es nátriumhidroxidoldattal a fgyott térfgatok átlaga 1 1 ,06 cm 3 Milyen volt a törzsoldat koncentrációja? Mekkora tömegű ecetsavat tartalmazott a vizsgált mintánk ? Határozzuk meg a vizsgált minta koncentrációját B) Ismeretlen töménységű kénsavoldat 5,00 cm 3ét 00,0 cm 3 re hígítuk Ebből a törzsoldatból pontosan 10,00 cm3 -es térfgatokat titrálunk 0,0998 mol/dm 3 koncentrációjú nátrium-hidroxidoldattal az átlagf gyás 1008 cm 3 . Milyen volt a törzsoldat koncentrációja mol/dm 3 ben? Mekkora tömegű kénsavat tartalmazott a mintánk? Határozzuk meg a vizsgált minta koncentrációját 500.A) 100,0 g tömegű 20 °Cos telített ólomnitrátoldatból 1000,0 cm 3 törzsol datot készítünk Ebből 25,0 cm 3es részleteket titrálunk 0,500 mol/dm3
3499.A)
•
TCsabI© 2017
147
koncentrációjú nátrium-tioszultoldattal úgy, hogy az ólomionokat elő zőleg kromátionokkal ecsapjuk, majd a kromátlesleg eltávolítása után a csapadék kromáttartalmával kálium-jodidból jódot választunk le, s ezt mérjük a tioszulát mérőoldattal Pb2 + Cr PbCr PbCr4 I H + I 2 Cr 3 + + Pb 2 I 2 S 2 � S
4
,
=
4
B)
Számítsuk ki a 20 °Con telített ólom(II )nitrát-oldat tömeg%-os összeté telét és a só oldhatóságát 100 g vízben, ha a 25,0 cm 3 térgatú ismeretlen re átlagosan 16,25 cm 3 0,500 mol/dm 3 es Na 2S 2 3 oldat gyott! 20 Con telített nátriumkromát-oldat 1,000 g-jából 100,0 cm 3 törzsolda tot készítünk 10,00 cm 3 törzsoldathoz, savanyítás után, leslegben káli um-jodidot adunk, és az oldatot 0,100 mol/dm 3 es nátrium-tioszultol dattal titráljuk 8,70 cm 3 mérőoldat fgy. 100 g 20 °C-on telített nátrium-kromát-oldatot O C-ra hűtve 99 g só válik ki. A maradék oldatból ismét 100 cm 3 törzsoldatot készítünk, és 25,0 cm 3-ét a nt leírtak szerint megtitráljuk ekkor 7,50 cm 3 mérőoldat fgy Hány mol kristályvízzel kristályosodik 1 mol nátrium-kromát? A kiegészítő egyenletek: CrJ H + Cr 2 Cr 2 H + Cr 3 2 H 2 I 2 2 � =
Közepes töménységű kénsavoldatból kimértünk 10,00 cm 3 -t és megmér tük a tömegét az eredmény 16,55 g. A kénsavoldat 10,00 cm 3 desztillált vízzel 200,0 cm 3 re hígítottuk és ennek a törzsoldatnak 5,00 cm 3-es részle teit 0,500 mol/dm 3-es nátrium-hidroxidoldattal titráltuk az átlagfgyás 12,46 cm3 • Hány tömeg%os volt az eredeti kénsavoldat? Milyen térfgatarányban kell az eredeti kénsavoldatot desztillált vzzel hígítani, hogy 20,0 tömeg%-os oldatot kapjunk ! B) 1,126 g/cm 3 sűrűségű kénsavoldatot tízszeres térfgatúra hígítunk, majd ebből 5,00 cm 3-t 0,1085 mol/dm 3 koncentrációjú nátrium-hiroxidoldat tal titráljuk ebből 20,15 cm 3 fgy. Határozzuk meg a hígítatlan kénsavoldat koncentrációját és n/n%-os összetételét! Hány cm 3 hígítatlan kénsavoldatot és hány cm 3 desztillált vzet kell elegyítenünk, ha 1,000 dm 3 pontosan 0,500 mol/dm 3 koncentrációjú olda tot akarunk készíteni, melynek sűrűsége 1,30 g/cm 3 ? 502 Szennyezdst is taalmazó technikai rzszulát 8 gjából 25 cm trzsoldatot ksztnk majd ennek 1 cmes rszeteiben 1 m/m%os knsavoldattal trtnő savanytás után a leslegben hozzáadot káli umjodidból leváló jódot átlagosan 115 cm 985 modm koncentrá cióú nátriumtioszulátoldattal titráljuk.
501.A)
3
148
TCsabI© 2017
3
Hány m/m% szennyeződést tartalmaz a technikai rézgálic? (Feltételezzük, hogy a szennyeződés nem tartalmaz olyan anyagot, mely a mérőoldattal reagál) A kiegészítendő egyenletek: Cu 2 + 2 + S 2 32 -
Cu + 2 2 + 4 6 -
=
Nátrium-klorid-szennyeződést tartalmazó vízmentes nátriumkarbonát ból 1,500 g-ot lemérünk, és 00 cm 3 törzsoldatot készítünk belőle. A törzsoldat 10,00 cm 3-ét 9,95 cm 3 0,101 mol/dm 3 koncentrációjú sósav oldattal titráljuk Hány tömeg% nátrium-kloridot tartalmazott a mintánk? 503.A) 2,0000 g kristályvíztartalmú nátrium-oxalátot vízben oldunk és 100,0 cm 3 törzsoldatot készítünk belőle A törzsoldatból 10,00 cm t 3,50 cm 0,1000 mol/dm 3-es cérium(V)szultoldat titrálja az alábbi, kiegészíten dő egyenlet alapján B)
3
3
Ce(S 4 ) + Na(C )
=
Ce(S 4h + C 2 + Na 2S 4.
Hány mol kristályvízzel kristályosodik 1 mol nátrium-oxalát? B) ,500 g oxálsavból desztillált vízzel 50,0 cm 3 oldatot készítünk. z így nyert törzsoldatból 10,00 cm 3-t 16,14 cm 3 0,0979 mol/dm 3 es nátrium hidroxid-oldat közömbösít Mi a kristályvíztartalmú oxálsav képlete? C) Kristályvizét részlegesen elvesztett szóda 2,805 g-jából 50,0 cm törzsol datot készítettünk Ennek _10,00 cm 3ét 12,00 cm, 0,100 mol/dm 3 kon centrációjú sósavoldat mérte. Mi a vizsgált szóda (Na C xH 0) képlete? 504.A) Egy kétvegyértékű ém jodidának 1,000 g-ából 100,0 cm 3 törzsoldatot készítenek.Ennek 5,00 cm 3-én klórgázt átvezetve az oldat előbb megbar nul, majd újra elszntelenedik. klórlesleg kirralása után leslegben káliumjodidot adnak a rendszerhez és a kivált jódot 18,80 cm 3 0,5000 mol/dm 3 es nátrium-tioszulft-oldat titráa Melyik ém jodidát vizsgáltuk? A kiegészítendő egyenletek 3
3
2
•
2
Cl 2 + + Cl + + + + H + � =
=
2
2
2
2
=
Egy kétértékű karbonsav 696,0 mg-ából 100,0 cm törzsoldatot készí tünk Ennek 10,00 cm 3-es részleteire pontosan 1,00 cm 3 0,100 mol/dm 3 koncentrációjú nátriumhidroxid-oldat gy. Mi a kétértékű karbonsav összegképlete, és mi lehet a szerkezete? 505.A) 1,2500 g vízmentes kálium-karbonátból és nátrium-karbonátból álló ke veréket vízben oldunk és 00 cm 3 törzsoldatot készítünk. Ennek 10,00 cm 3-ét 9,87 cm 3 0,100 mol/dm 3 sósavoldat titrálja Számítsuk ki, hány tömeg-, illetve molszázalék nátriumkarbonát volt a keverékben! 3
B)
TCsabI© 2017
149
Vízmentes oxálsavat és vízmentes nátriumoxalátot tartalmazó keverék 750,0 mgából 100,0 cm 3 törzsoldatot készítettünk és 10,00 cm 3 es rész leteit kénsavas savanyítás után 0,0200 mol/dm es kálium-permanganát oldattal titráltuk: az átlaggyás 1500 cm volt Milyen a kiindulási keverék tömeg- és anyagmennyiség%-os összetéte le? A következő gykorlófeldtokban ügyeünk arra hogy gyelembe kell-e venni az oldat hígítását vagy sem! A ladatok egy részének megoldásához a korábbi fladatsorokban alkalmazott ötletekre is szükség lesz 506. A enol 20 °Con telített oldatának sűrűsége 1,05 g/cm Az oldat 5,00 cm 3 -ét 11,54 cm 3 0,400 mol/dm 3 koncentrációjú NaOH-oldat kö zömbösíti Számítsuk ki a fnol oldhatóságát 20 C-on 100 g vízben! 507. 500 cm 3 700 m/m%-os, 1,073 g/cm 3 sűrűségű réz()szultoldatra van szükségünk.Az oldat készítéséhez egy már meglévő ismeretlen koncentrá ciójú réz ()szultoldatot kívánunk flhasználni.Ennek koncentrációját a következőképpen határozzuk meg az oldat 20,0 cm -es részleteihez leslegben káliumodidot adunk A lyamat során kiváló jódot 1274 cm 3 0200 mol/dm 3 -es nátriumtioszult-oldat titrála Cu 2 + + 1 = Cu + I I 2 + 20� = Hány tömegszázalékos ez az oldat ha a sűrűsége 1,019 g/cm ? Hány g CuSO 4 • 5 H2O összetételű kristályt kell még loldani benne' hogy 500 cm 7,0 m/m%-os oldtot kapjunk? 508. Benzolt brómozunk A lyamat során keletkező gázt vízbe vezetjük és 1000 cm 3 oldatot készítünk belőle. Ebből 10,00 cm 3 t 2080 cm 3 0,100 mol/dm 3 nátriumhidroxid-oldat semlegesít. Hány cm 3 benzolt bró moztunk (e= 0,874 g/cm )? (Tételezzük l hogy csak monobróm-benzol keletkezett) 509. Nátrium-hidroxid kabonátszennyeződését határozzuk meg A lemért 1,9125 g tömegű mintából 250 cm törzsoldatot készítünk Ebből 10,0 cm 3-t 0,100 mol/dm 3 koncentrációjú sósavval, fnoltaleinindikátor mellett titrálunk. 8-10 pH-ig gyakorlatilag az összes nátrium-hidroxidot megtitráljuk a karbonátot pedig hidrogénkarbonátig. Ezután metilna rancs indikátort cseppentünk az oldatba (átcsapása 3,1-4,4 pH között) és tovább titálunk az átmeneti színig. A széndioxid kirralása után bejezzük a titrálást Fenoltalein mellett 15,00 cm 3 metilnarancs mellett 250 cm savoldat gyott Számítsuk ki a minta karbonátszennyeződését tömeg%ban ! 510 Kristálytartalmú oxálsavat [ (COOH) i · 2 H O ] kristályvíztartalmú káli um-oxalátot (K 2 C 2 O · H 2 O 2) és vízmentes káliumszulátot tartalmazó everék 25000 gját vízben oldottuk és 100,0 cm törzsoldatot készítet tünk belőle B)
3
3
3
•
3
2
3
3
3
3
3
2
3
150
TCsabI© 2017
A törsoldat 10,00 cm 3-ét megtitráltuk 0,0960 mol/dm 3 koncentrációjú NaOH-oldattal. A fgyás 15,71 cm 3 volt. A törsoldat újabb résletét eúttal 5,00 cm3 -t, 20 tömeg%-os kénsavval megsavanyítva KMnO -ol dattal titráltuk amelynek koncentrációja 0,0218 mol/dm 3 • A átlaggyás 12,40 cm 3 volt Sámtsuk ki a keverék tömeg%-os össetételét a követkeő egyenletek elhasználásával! A kiegészítendő egyenletek (COOH) 2 + OH (COOH) + MnO + H + = CO + Mn 2 + + H O. (A tömény kénsavas köegben a kálium-oxalátból sármaó aon s protonálódik.) 25 cm 3 H 2 O 2-oldatból 250 cm 3 törsoldatot késítünk. A törzsoldat 100 cm 3-ét KMnO4-, másik 10,00 cm 3-ét K Cr Üoldattal, savas közeg ben megtitráljuk A KMnO 4-oldatból, mely 0,0500 mol/dm 3 koncentrá ciójú, 20,3 cm fgy a H O meghatározására. A K Cr Ooldatból 17,1 cm 3 re van szükség a) Határouk meg a H O -oldat g/dm koncentrációját ! b) Határouk meg a K Cr Ooldat koncentrációját mol/dm -ben! e) Hány cm -nyi eredeti H O oldatot kell MnO segítségével katalitiku san elbontani hogy a képződött gáal megtölthessünk egy 500 cm 3-es lombikot 25 °C-on 0101 MPa nyomáson? A kiegésítendő egyenletek MnO - + H O + H + Mn' 2 + + H 0 + Cr O + H O + H + Cr H + H O + O Állapítsuk meg annak a MnO 2KO 3 keveréknek a tömegsázalékos és mólsáalékos összetételét, melynek 100,0 mgát savban oldva és KI-ot hoáadva, a kivált jód titrálására 25,0 cm 0100 mol/dm koncentráció jú Na 2 S 2 O 3-oldat gy! MnO 2 + + H + I 2 + Mn 2 + + + H = I 2 + S 2 O� 1000 mg tömegű bázisos ólom(II)-fsátot[Pbx(PO 4) y(OH) z] loldunk. Az oldatból meglelő előkésítés után a ólomtartalmat ólomkromát csapadék alakjában leválasztjuk. Ez a csapadék savas KIoldatból annyi jódot választ ki, amennyit 11,22 cm 0,100 mol/dm -es Na S O oldattal színteleníthetünk el. Mi a vegyület képlete? ((Pb) 207.)
2
511
1
2
2
3
2
2
2
2
3
2
2
3
2
2
3
2
2
4
2
512.
2
2
2
2
2
2
2,
2
2.
3
3
2
513
3
3
2
2
3
=
A kiegésítendő egyenletek: Pb 2 + Cr PbCrO4 PbCrO + + H + Pb + + Cr H + + S 2 � =
4
2
2
2
TCsabI© 2017
151
_,
514.
A króm egy karbdjából (CrxCy ) 3,00 g-ot lemérünk, a krómtartalmat kromáttá oxidáuk, az oxidálószer eleslegét eltávolítjuk, majd ,000 dm 3 törzsoldatot készítünk Az oldat 10,00 cm 3 éhez leslegben kálumodi dot adunk. A kivált jód titrálására 30,00 cm3 0,0500 mol/dm 3 es Na 2S 2 O 3 -oldat fgy. A titrálás a következő két kiegészítendő egyenlet szerinti reakcón alapul C r + I H I 2 Cr 3 + + H 2O S 2 0 � - + 1 2 Határozzuk meg a króm-karbd pontos képletét! =
=
6 fladatsor : Visszaméréses titrálások
A titrálások egy részénél a mérőoldatot feleslegben alkalmazzák módszer elhasználásának több oka lehet. Felesleget adunk például a mérőoldatból, ha a reakció nem· pillanatszerű I lyenkor várakozásiidőt kell beiktatni a mérőoldat hozzá adása és a ttrálás között, esetleg melegíteni is kell a rendszert Más esetben a vizsgálandó anyag nem oldódk vízben, s így a leslegben bemért mérőoldatban oldjuk l azt Lehet az is, hogy a vizsgált anyag illékony és a titrálás közben várható veszteségek elkerülésére alkalmazzuk a gyorsan hozzáadott mérőoldatlesleget. A visszamérésen alapuló titrálásoknál a mérőoldat maradékát titráuk meg egy másik mérőoldattal. 515A) 10,00 cm 3 , smeretlen koncentrációjú ammóniaoldathoz 20,00 cm3 0,1120 mol/dm3 -es sósavt mérünk, majd a savlesleget 0,0988 mol/dm 3 es nátriumhidroxid-oldattal titráljuk: az átlagfgyás 9,46 cm 3 Számítsuk ki az ammóniaoldat koncentrációját! B) NaClNH 4Cl keverék 1,00 g-ját tömény NaOH-oldattal frralva a lő dő gázt 100 cm 3 0,2500 mol/dm3 es kénsavoldatba vezetjükAz így képző dött oldatot 33,60 cm 3 0,988 mol/dm 3 -es NaOHoldat közömbösít Hány tömeg% ammónumklord volt a kindulási porkeverékben? 516.A) 10,00 cm3 smeretlen koncentrácójú nátriumntrt-oldathoz 2000 cm 3 0,0198 mol/dm 3 -es kálium-permanganát-oldatot mérünk, majd ezután 1 mol/dm3 koncentrácójú kénsavoldattal megsavanyítjuk. kkor a kö vetkező reakció játszódk le: MnO + NO H + Mn 2 + NO + H2 O 5 perc várakozás után 20,0 cm 3 0,0500 mol/dm 3-es oxálsavoldatot mé rünk az oldathoz, és a rendszer elszíntelenedése után az oxálsavlesleget 9,55 cm 3 0,0198 mol/dm 3 -es kálium-permanganát-oldattal titráuk. Szá mítsuk ki a nátrium-ntrit-oldat koncentrácóját! B) Egy alkálémszuldból savanyításra lődő dhdrogén-szuldot bróm mal oxdáuk, melyet KBrO 3-mérőoldat és ehhez képest eleslegben vett kálium-bromid reakcójával az oldatban állítottunk elő. A elesleg ben megmaradó brómmal kálum-jodidot oxidálunk, s a kivált jódot nátrium-tioszulátoldattal titráljuk •
=
152 TCsabI© 2017
Melyik alkáliém szuldjáról van szó, ha 212,0 mg mintához 30,00 cm 3 0,100 mol/dm 3 koncentrációjú KBr 3-oldatot és leslegben vett KBrot adva, az utolsó lépésben 25,82 cm 3 0,100 mol/dm 3 koncentrációjú nátri um-tioszulátoldat gy? A kiegészítendő egyenletek: Br + Br Br + H + Br2 + H 2S + H2 Br + 2 + S 2 � 2
=
=
Br2 HBr+H2 S
4
251 51 A) A)
10,00 cm 3 ismeretlen összetételű acetonvíz acetonvíz elegyből 100 cm 3 törzsoldatot készítünk, majd ebből 10,00 cm 3-t mérünk ki, 2 mol/dm 3 es nátrium-hid roxid-oldattal meglúgosítjuk, meglúgosítjuk, és 25,00 cm c m 3 0,0500 mol/dm 3 kocentráció jú (kálium(kálium-odidos odidos jódoldatot mérünk hozzá 10 perc állás közben az alábbi, kiegészítendő egyenletek szerinti reakciók mennek végbe: I 2 + H + + H2 , + C H3 COCH 3 CH 3 + CH 3 C+H. =
=
visszasavanyítukk a rendszert, és a fles Állás után 2 mol/dm 3 -es sósavval visszasavanyítu legben lévő jódot keményítőindikátor jelenlétében 0,0978 mol/dm 3 kon centrációjú Na 2 S 2 3 -oldattal megtitráljuk, a fgyások átlaga 12,25 cm 3. Hány mol/dm 3-es a törzsoldat? Számítsuk ki, hány mg acetont tartalma zott a mintánk! B) 10,00 cm 3 ismeretlen koncentrációjú frmalinból 100 cm 3 törzsoldatot készítünk.Ennek készítünk. Ennek 10,00 cm 3 -éhez 50,00 cm 3 0,0500 mol/dm 3-es jód jódolda oldatot tot 3 mérünk, majd 20 cm 3 1 mol/dm -es NaOH-oldattal meglúgosítjuk. 15 perc várakozás alatt az alábbi, kiegészítendő egyenletek szerinti reakciók zajlanak le 2 + H + + H 2 , H + + H H H + + H2 =
Állás után kb 10 cm 3 20 m/m%-os kénsavoldattal megsavanyítjuk az oldatot, majd 0,0999 mol/dm 3 -es nátrium-tioszulft-oldattal titráljuk a jódflesleget. A mérőoldat átlagfgyása 12,00 cm 3 . Számítsuk ki a törzsoldat koncentrációját! Számítsuk ki a minta koncentrációját! Számítsuk ki a minta frmaldehid-tartalmát mgban! 518.A) 10,0380 g tömegű hangyasavoldatból 100,0 cm 3 törzsoldatot készítünk. Ennek 10,00 cm 3 ét 5 cm 3 telített nátriu-karbonát-oldatta meglúgosít juk, majd 25,00 cm 3 0,0200 mol/dm 3 -es kálium-permanganátoldatot adunk hozzá1015 perces melegítés közben a következő (kiegészíte (kiegészítend ndő) ő) reakció megy végbe COOH + Mn4
C 2 + Mn 2 + OH . 153 TCsabI© 2017
Ezután 20 cm 3 2 mol/dm 3-es kénsavoldattal megsavanyítjuk és 25,00 cm 3 0,0500 mol/dm 3 es oxálsavoldatot mérünk hozzá. Ez a permanganátles leggel és az előző reakcióban képződött mangán-dioxiddal is reakcióba lép: (CO OH) i +MnO 2 + H + = CO 2 Mn 2 + H 2 O, (COOH) (COOH) (COO H) i MnO + H = CO 2 + Mn 2 + H 2 O. A reakció után az oxálsavelesleget 6,50 cm 3 00200 mol/dm3 -es kálim permanganát-oldat titrálja. Számítsuk ki a törzsoldat koncentrációját! Mekkora tömegű hangyasavat tartalmaz a minta? Határozzuk meg a mnta tömeg%-os összetételét B) Nitrogéndioxiddal szennyezett nitrogén-monoxdgáz standardállapotú ,000 dm 3 ét 00 cm 3 híg nátrium-hidroxid-oldattal ráznak össze oxigén mentes térben. Az így keletkezett (gyakorlatlag 00 cm 3) oldat 00 cm 3 éhez 20,0 cm 3 0,0200 mol/dm 3 koncentrációjú kálium-permanganátolda tot mérnek, majd a rendszert 5 cm 3 mol/dm 3-es kénsavoldattal megsa vanyí vany íák ák ,
MnO + NO H = Mn 2 + N O H 2 O. 5 perc várak várakozás ozás után utá n 20,00 cm 3 0,0500 mol/dm 3 es oxálsavoldatot adunk az elegyhez, és ennek leslegét ,5 ,500 cm 3 0,0 0,0200 200 mol/dm mol/dm 3-es KMnO 4-oldat titrálja. Számítsuk ki hány térfgat% ntrogén-dioxidszennyeződést tartalmazott a nitrogén-monoxid-gáz C) 3,45 g tömegű, frmaldehdet tartalmazó acetonos oldatból desztillált vízzel 200,0 cm 3 oldatot készítünk, majd ebből 00 cm 3 t mérőlombikba ppettázva 00,0 cm 3 mérőoldatot készítünk belőle. E kétszer hígított oldat 0,00 0, 00 cm 3-é -éhe hezz lú lúggos osíítá táss után 37,50 cm 3 0,0500 mol/ mol/dm dm3-es jódoldatot mérünk. 0 perces várakozás után kénsav val megsavanyítva a rendszert, ren dszert, a jódlesleget 0, 00 mol/dm 3 -es nátrium toszulát oldattal titráljuk: a fgyások átlaga 20,00 cm 3 . Számítsuk ki az elegy mólszázalékos összetételét! Kiegészítendő reakcióegyenletek: 2 + OH OH HCHO + H CH 3 CO CH 3 2 + S 2O � 9J
H 2 O HC HC + H 2 O CH CH 3 C + C H 3 + O H 2 S 4 O
2, 65 g tömegű, kalcium-oxidból és bárumoxidbó 2,65 bár umoxidbóll álló porkeveréket 3 3 50,00 cm 2,000 mol/dm es sósavoldatban oldunk l, majd a reakció után 00,0 cm 3 törzsoldatot készítünk a rendszerből. Ennek 0,00 cm 3-es részletet pontosan 20,00 cm 3 0,200 mol/dm3 -es NaOHoldat semlegesíti Hány tömeg% kalcium-oxidot tartalmazott a mnta?
154 TCsabI© 2017
B)
520A)
B)
521.A)
B)
C)
522.A)
Két a periódusos rendszerben közvetlenül egymás alatt lévő alkálildém alkálildém 3 karbonátjából álló keverék 07990 gát 2000 cm 1,000 mol/dm 3-es sósav ban oldjuk, majd 1000 cm 3 törzsoldatot készítünk belőle.Ennek belőle.Ennek 20,00 cm 3 ére 15,20 cm3 0,0987 mol/dm 3-es nátrium-hidroxid-oldat gy. Melyik két karbonát alkotta a keveréket és milyen n/n%-os és m/m%os összetételben? gát át 10,00 cm3 K CO 3-ból és KHCO 3 ból álló keverék 09225 g 1,0075 mol/dm 3-es kénsavoldatban oldjuk md ebből 100,0 cm 3 törzsol datott készítünk. Ennek 20,00 cm 3-ét 1850 cm 3 0,1012 mol/dm 3 koncent dato rációjú nátrium-hidroxid-oldat közömbösíti. közömbö síti. Határozz Hatá rozzuk uk meg a keveré keverék k tömeg%os összetételét ! Kristályszódából (Na 2 CO 3 · 10H 2 O) és vízmentes nátrium-hidrogén karbonátból álló keverék 1,64 gát 20,00 cm 3 200 mol/dm 3-es sósavol datban oldjuk A reakció után az oldatot desztillált vízzel 250,0 cm 3-re egészítjük ki; e törzsoldatnak 1000 cm 3-ére átlagosan 10,89 cm 3 0,101 mol/dm 3 es NaOHoldat gy. Számítsuk Számíts uk ki a keverék tömeg és mólszázaléko mólszázalékoss összetételét összetételét ! Magnézium Magnézi um kalc kalcumum- és bári bárium-k um-karbo arbonátb nátból ól álló kever keverék ék 1,1200 1, 1200 g-já g-játt 520 °C-ra °C -ra hevítjük. he vítjük. Ekkor csak c sak a magnézium-karbonát bomlik. A hevítés 3 során 35,3 cm standardállapotú szén-dioxid-gáz flődik.A flődik. A visszamaradt 3 3 anyagot 20,00 cm 2000 mol/dm -es sósavval reagáltatjuk, és a szén dioxid eltávolítása után 100 cm 3-re egészítjük ki az oldatot. Ebből a törzsoldatból 10,00 cm 3 -t kimérve, 0,1150 mol/dm 3 -es nátriumhidroxd oldattal oldatt al titráljuk titráljuk a savflesleget 19,40 cm 3 lúgoldat gy Számítsuk ki a porkeverék _n/n%os és m/m%os össz összetéte etételét lét ! Magnézium- Magnézi um- kadmium- és báriumkarbonátból álló porkeverék 1 16940 6940 g ját 480 °C-ra hev hevítj ítjük. ük. Ekk Ekkor or a magnézium- és a kadmiumkarbonát bomlik A porkeverék tömege 1,2450 g-ra csökken Ezt 2000 cm3 2000 mol/dm 3 -es sósavval reagáltatjuk, a széndioxid eltávozása után 100,0 cm 3 törzsoldatot készítünk belőle. Ennek 10,00 cm 3 -ét 1380 cm 3 0,1015 mol/dm 3es nátriumhid nátriumhidroxid-oldat roxid-oldat semlegesíti semlegesíti keverék tömegtömeg- és mólszázal mólszázalékos ékos összetételét összetételét ! Határozzuk meg a keverék Magnézium- kalciumkalcium- és báriumkarbonát báriumkarbonátból ból álló álló keverék 143 14330 30 gját 520 °Cra hevítjük. he vítjük. Ekkor a magnézium magnéziumkarboná karbonátt bomlik miközben a porkeverék tömege 1,3450 g-ra csökken. Ezután a keveréket, 2000 cm 3 2024 mol/dm 3 -es sósavoldatban oldjuk 200,0 cm 3 törzsoldatot készítünk belőle belől e és ennek 10,00 cm3-es részleteit átlagosan 10,40 cm 3 0,0995 mol/dm 3 koncentrációjú nátriumhidroxid-oldat titrála Határozzuk Határozz uk meg meg a keverék töme tömegg- és mólszázalékos mólszázalékos összetételét ! Víz meta metanol nol elegy 1,3650 gos részletébő részletébőll 200,0 cm3 törzsoldatot készí tünk Ebből 10,00 cm 3 es részleteket 25,00 cm 3 0100 mol/dm 3 -es kálium bikromát-oldattal, valamint 20 cm 3 tömény kénsavval elegyítünk, és 30 percig melegítjük. Eközben az a z alábbi, kiegészítendő kie gészítendő egyenlet egyen let szerinti reak ció megy végbe:
TCsabI© 2017
155
A várakozás után az oldatot 100,0 cm 3 -re hígítjuk és ebből mérünk ki 10,0 cm 3-t. Feleslegben vett kálium-jodid hozzáadása hozz áadása után 6,8 6 ,8 cm 3 0,0962 mol/dm 3-es nátriumtioszulfát-oldattal titráljuk meg: Cr 2 O + H 2 + Cr 3 + + H 2 O, 2 + S 2 � S 4 + =
=
Számítsuk ki a kiin Számítsuk kiindulá dulási si elegy mólmól- és tömegszázaléko tömegszázalékoss összetétel összetételét ét ! 3 B) 0,800 0,80000 g töm tömegű egű techn technikai ikai nolb nolból ól 100 100,0 ,0 cm törzsoldatot készítünk. 3 3 Ennek 20,00 cm -éhez 20,00 cm 0,0948 mol/dm 3 -es savas kálium-bro mát-oldatot mérünk, majd 1,5 g káliumbromidot adunk a rendszerhez. A keletkező keletkező bróm a nollal szubsztitúciós reakcióba lép, és 2,4,6tribróm 2, 4,6tribróm nol kelet keletkezik kezik Várakozás után lesl leslegben egben szilárd kálium kálium-jodid -jodidot ot adunk az elegyez, amivel a maradék bróm reagál A kivált jódot 1,25 cm3 0, mol/dm 3-es nátrium-tioszult-oldat titrálja. Hány tö meg% szennyeződést tartalmazott a nol? (Feltételezzük, hogy a szennye ződés nem vesz részt rész t a fenti fe nti reakciókban reakc iókban) A kiegészítendő kiegészítendő egyenletek egyenletek BrO + Br H C 6 H 5 OH+Br 2 Br2 + 2 + S 2 O �
=
Br2
=
=
20 °C-on telített nátriumkar nátriumkarbonát-oldat bonát-oldat 14,69 g-jához pontosan 3 mol/dm-ess sósavat mérün mérünk. k.A reakció bee beeztév ztével el az 25,00 cm 3,0025 mol/dm-e összes össz es szén-dioxid szén-dioxid eltávoz eltávozása ása után 250, 250,00 cm 3 törzsoldatot készítünk belőle, majd ebből 101 cm 3-t körülbelül 0,1 mol/dm 3 koncentrációjú NaOH-oldattal titrálunk az átlaggyás 0,50 cm 3 . A NaOHoldat pon tos koncentrációján koncentrációjának ak meghatározására a 3,0 3,0025 025 mol/dm 3-es sósav 250,00 cm 3 törzsoldatot készítünk, s ennek 10,00 cm 3 -es részletéből 250, 10,00 cm 3 ét megtitráljuk a körülbelül 0, mol/dm 3 -es NaOH-olda NaOH-oldattal ttal az átlaggyás 12,12 cm3 . Határozzuk meg a NaOHoldat pontos koncentrációját koncentrációját ! Mekkor Mekkoraa töme gű nátrium-karbonátot tartalmazott a kiadott minta? ilyen tömeg%os a 20 °Co °Con n teltett teltett oldat? 100 g víz hány g nátri nátriumkar umkarbonáto bonátott old 20 °C-on? B) A bázisos ólom(II)-karbonát [Pbx(C (CO O 3)y(OH) z képletének meghatározá sa céljából 1,55 g vegyületet 15,00 cm 3 térgatú, 1,000 mol/dm 3-es kén savoldattal eagáltatunk Eközben 98,0 cm 3 standardállapotú szén dioxid-gáz lődött. A csapadék eltávolítása után az oldatot desztillált vízzell 100,0 cm vízze c m 3-re egészítjük egészítjük kiEbből 10,00 1 0,00 cm 3 -t kivéve, a savlesleget körülbel körü lbelül ül 0, mol/d mol/dm m 3 es NaOH-oldattal NaOH-oldattal megtitráljuk 18,26 18 ,26 cm 3 gy a lúgoldatból A nátriumhidroxid pontos koncentrációjának (ktorának) meghatározására kimérünk 5,00 cm 3 -t az 1,0000 mol/dm 3-es kénsavoldat ból, és 100,0 cm 3 törzsoldatot készítünk belőle Ennek 0, 0,00 00 cm 3 es részle teit átlagosan 0,14 cm 3 NaOH-mérőoldat semlegesít. Határozzuk meg a bázisos ólom()-karbonát képletét! [(Pb) 20 2077 ]
.52 523 3A) A)
=
156
TCsabI© 2017
Ellenőrző feladatsor XII.
(Oldatok I) cm 3 0,010 mol/dm 3 es NaOH-oldatot és 50 cm 3 0,005 mol/dm 3 es sósavat ke verünk össze. Számítsuk ki a keetkezett oldat koncentrációát a keletkező, illetve 5 pont a leslegben maradó vegyüetekre !
1 . 100
2.
Milyen tömegarányban kell összekeverni 10 tömeg%-os réz(II)-szulát-odatot és vízmentes réz(II)szultot, hogy 50 °C-on éppen telített odatot kapunk? Mi lesz a lyadék/silárd anyag tömegaránya, ha °Cra hűtük a rendsert? 50 °Con 100 g víz 33,3 g vízmentes CuSO4-ot, 0 °Con 100 g víz 143 g vízmentes CuSO 4ot old és a hűtés során CuSO 4 · 5 H 2O 10 pont összetételű kristáyok válnak ki
3
36,45 g magnéiumot sztöchiometrikus mennyiségű, 4,00 mol/dm 3 , 1,235 g/cm 3 sűrűségű kénsavoldatban oldottunk Az erősen elmelegedett rendszert ezután 0 °C-ra hűtöttük Mekkora tégatú kénsavoldatban odottuk a magnéziumot? 1 mol magnézium-szuát hány mo vízzel kristáyosodik, ha a vizsgát oldat °Cra hűtésekor 184,0 g szilárd anyag válk ki ? 10 pont 0 °C-on 100 g víz 40,8 g MgSO4-ot od[ (Mg) 24,3]
4.
Az óleum olyan vízmentes kénsav, mely még kén-trioxidot is tartalmaz. Hány tömeg% kén-trioxidot tartalmaz az az óleum, melynek 2,00 g-ából, desztil lát vízze, 500 cm 3 oldatot készítve, annak 10,00 cm3 ét átlagosan 8, 79 cm 3 0,095 mol/dm 3 koncentrációú NaO-oldat semlegesíti? 10 pont
5.
3,4660 g tömegű, CaO-ból, CaCO 3 ból és MgCO 3 -ból álló keveréket 100 cm 3 2,0000 mol/dm 3 es sósavban olduk. Eközben 857,5 cm 3 standardállapotú szén dioxidgáz jődik A keletkezett oldatot a szén-dioxid eltávolítása után desztil lált vízzel 500 cm 3 -re egészítük ki. Ennek a törzsoldatnak 10,00 cm 3 -ét 24,00 cm 3 pontosan 0,100 mol/dm 3 es NaOH-oldat semegesíti. Határozzuk meg a keverék 24,3, (Ca) tömeg- és mólszázalékos összetételét [ (Mg) 40,0. 15 pont r
=
Ellenőrző ladatsor XIII.
(Odatok .) 1.
1,00 m3 desztillált víben elnyeletünk 1,00 dm 3 standardállapotú hidrogénklorid gázt. Mekkora térgatú 0,103 mol/dm 3 -es nátrium-hidroxid-oldat semlegesíti a keletkezett sósav 10,00 cm 3 -ét? 5 pont
2.
A telített nátrium-hidroxid-oldat 20 °Con 52,0 m/m%-os.Ezek szerint 100 g vízben elvileg mekkora tömegű nátriumot oldhatunk fl anékü, hogy megkezdőde a nátrium-hidroxid kicsapódása? 157
3. Az 50 °Con telített nátriumacetát-oldat 45,4 m/m%-os 20 °C-on 317 m/m%os.
50 °C-on telített nátrium-acetát-oldatot 20 °C-ra hűtve kristályvíztartalmú só válik ki, miközben az oldat tömege 479%-kal csökken. Határozzuk meg a kristályvíztar 10 pont talmú nátrium-acetát pontos képletét! Valamelyik alkáliém kristályvízmentes oxalátjának 2,00 g-ából 250 cm törzsol datot készítünk.Ebből 10,0 cm -es részleteket kénsavas savanyítás után megtitrá lunk 0020 mol/dm koncentrációjú kálium-permanganát-oldattal. Átlagosan 9,63 cm mérőoldat gy az alábbi kiegészítendő reakcióhoz: (COOH) + MnO + H Mn + CO H O Melyik alkálém oxalátjáról van szó? 10 pont 5. 100 cm , 37,0 m/m%-os, 1,185 g/cm sűrűségű sósavban sztöchiometrikus mennyi ségű vízmentes nátriumkarbonátot oldottunk el. A reakció során gyakorlatilag a széndioxid teljes mennyisége eltávozik az oldatból és a nátrium-klorid egy része kicsapódik A visszamaradó odat 100 cm térgatú sűűségét 1,158 g/cm -nek mérjük. Számítsuk ki, mekkoa tömegű a kivált nátrium-klorid és mekkora a nátrium 5 pont klorid oldhatósága az adott őmérsékleten![(Cl) = 35,5.] 3
3
3
3
z+
i
3
2
2
3
3
3
F) ELEKTROKÉMIA
A kémiai rakciók pontosaban a redoxireakciók és az elektromos energia szoros kapcsolatban vannak egymással. Kémiai reakciókkal elektromos energiát leet termelni és rdítva elektromos energia befktetésével kémiai reakciókat lehet indukálni 1. feladatsor : Galvánelemek
(A standard elektródpotenciál) A galválmkben önként lejátszódó redoxilyamatok során elektromos ener gia termelődik. A két lktród émből (vagy indierens, a lyamatban részt nem vevő émen adszorbeált gázból) és a meglelő iont tartalmaó oldatból áll. Az oldat és a ém (illetve gáz) határelületén kialakult potenciálkülönbség az elektródpotenciál ele: ). Ha a két elektródot émes vezetővel az oldatokat ionok számára átjárható anyaggal (diaagma) összekötjük, töltésvándorlás indul meg (ltéve, hogy a két elektród potenciálja között különbség van), miközben az elektródokban a zisatá ron kémiai reakciók lynak. A gatív póluson (anód) xidáció, a pzitív póluson (katód) rdukció történik. Az így létrejött galvánelem elektromos energiát termel. Az lktródptciál az egyensúlyi állapotra jellemző Az elektródokon illetve az elektrolitokban azok érintkezési lületén lejátszódó egyirányú lyamatok meg változtatják (csökkentik) a két elektród potenciálja közötti különbséget A lga58
gyobb feszültséget tehát akkor mérjük a két pólus között, amikor a galvánele men nem lyik át áram Ezt a szültséget nevezzük a galvánelem elektromos erének ele: M F ). Az elektromotoros erőt az elektródpotenciálok különbsége
adja meg: M = c2 = (katód)(anód) Az elektródpotenciál értéke az anyagi minőségen kívül a hőmérsékletől, (gázelektródoknál) a nyomástól, illetve az elektrolitoldat koncentrációjától is gg. A gimnáziumok alaptantervű osztályaiban a standard körülményekre vonat koztatott galvánelemeket vizsgáljuk, azaz standard elektródpotenciálokkal, így standard elektromotoros erővel számolunk. Ebben az esetben a hőmérséklet 5 °C, a gázok nyomása 0,101 MPa és a galvánelem elektrolitjában a vizsgált, redoxilyamatban részt vevő ionok koncentrációja 1 mol/dm 3 • A standard elekt ródpotenciál jele: Az elektródpotenciá (a kettősréteg potenciálkülönbségének) abszolút érté két meghatározni nem lehet, ezért csak a különböző elektródok potenciáljai köz ti visonyrendszert határozhatjuk meg Viszonyítási alapu (0 V-os értékkel ) a standard hidrogénelektród potencálját választották, s így az egyes elektródpoten ciálok értéke (megfelelő előjellel) egyenlő az illető elektródból és egy standard hidrogénelektródból álló galvánelem elektromotoros erejével. (Megjegyzés : Hasonló módon bármely redoxirendszer potenciálját meghatároz hatjuk (ún. redoxipotenciál). A standard redoxipotenciál értéke pl. az Sn4 + /Sn 2 + rendszerre úgy határozható meg, hogymérjük annak a galvánelemnek az elektromo toros erejét, amely standard hidrogénelektródból és egy olyan eektródból áll, mely nek elektrolitja 1 1 arányban tartalmazza a két iont, s az elektrolitba indierens, pl. platina elektród merül.) A következő ladatokhoz szükséges standardpotenciál-értékeket táblázatba glaltuk: 0
•
A elemek standardpotenciál-értékei 0
e (V)
e (V)
K + /K Ca 2 + /Ca Na + /Na Mg2 /Mg Al /Al Mn 2 /Mn Zn 2 /Zn Cr H /Cr Fe 2 + /Fe Cd 2 + /Cd
,93 2,76 2,71 2,38 1,66 1,03 0,76 0,74 0,44 0,40
Ni 2 + /Ni Pb 2 + /Pb H + /0,5 H2 As 3 + /As Cu 2 /Cu I i (sz)/I Ag + /Ag Hg 2 + /Hg Br 2 (/Br Cl 2 (g)/Cl TCsabI© 2017
0,23 0,13 0,00 +0,30 + 0,34 + 0,54 + 0,80 + 0,85 + 1,07 + 1,36 159
A galvánelemek jelölése (pl a Daniell elem esetén) a következő: Zn(sz) ZnSOaq) CuSOaq) Cu(sz) + 1 mol/dm 1 mol/dm i i i i i i i i pólus fém határlület elektrolit elektrolit határlület fém pólus diaagma Amennyiben a vegyület jól oldódik az oldószerben (vízben), csak azt az iont tüntetjük l, amelyik a potenciál kialakításáért lelős, vagyis a fenti galvánelem még egyszerűbb jelölése Zn(sz) n (aq) Cu (aq) Cu(sz) + 1 mol/dm 1 mol/dm 524A) Standard Pb /Pb-elektródot készítünk ólom(II)-nitrát lhasználásá val Mekkora tömegű só szükséges 500 cm elektrolitoldat előállításá hoz? B) Standard hidrogénelektródhoz 400 cm elektrolitot késítünk 37,0 m/m%os, 1,185 g/cm sűrűségű sósavból. Hogya készítsük e l az elektrolitot? C) Standard klórelektródhoz bárium-kloridból akarunk készíteni 250 cm elektrolitoldatot Hogyan járjunk el? 525A) Az alábbi galvánelemet állítottuk össze A pólusokat is jelöltük: H (aq) H(Pt) + X (sz) (aq) 1 mol/dm 1 mol/dm A galvánelem elektromotoros ereje EMF 0, 799 V Mennyi X fém standard elektródpotenciálja? B) Mennyi annak a fémnek a standardpotenciálja, amely az előbbi összeállí ásban a negatív pólust alkotja, és az elekromotoros erő: EMF 0,44 V? 3.526 Számítsuk ki az alábbi, standard galvánelemek elekromotoros erejét, elöük a pólusokat, és írjuk l az elektródokon végbemenő lyamatok egyenleét! A) Cu(sz) Ag (aq) Ag(sz) Cu (aq) B) Cr(sz) Cu(sz) Cr (aq) Cu (aq) Fe(sz) Fe (aq) Zn (aq) C) Zn(sz) Cl (Pt) D) (Pt)H H (aq) (aq) E) Br( Cl(Pt) Br (aq) 1 (aq) F) (Pt) Cl(Pt) Sn , Sn 1 (aq) (Az Sn /Sn redoxirendszer standardpotenciáa: + 0,15 V.) 521A) Milyen standardpotenciálú lehet a Ni /Ni elektród páa abban a stan dard galvánelemben, melynek elektromotoros ereje 0,53 V? B) Milyen standardpotenciálú lehet a Mn /Mn elektród páa abban a galvánelemben, melynek elektromotoros ereje 0,63 V?
3 11
2
3
1
3
31
2+
2+
3
3
3
3
1
n+
3 1
31
+
=
2
3
2
2
2
+
2
2 4
4
0
2
+
2+
2
2
160
TCsabI© 2017
2. fladatsor : Redoxilyamatok irányának becslése a standardpotenciálok ismeretében I.
Láttuk a galvánelemeknél, hogy a pozitív pólusú (a pozitabb, illetve kevésbé negatív standardpotenciálú elemből készült) elektródon redukció a negatív pólusú (a negatívabb illetve kevésbé pozitív standardpotenciálú elemből készült) elektródon oxidáció lyikÁltalánosítva megállapíthatjuk minden redoxireakcióra (akár galván elemben játszódik le, akár nem), hogy a poitívabb potenciálú redoxirendszer oxidált alakja oxidáa* a negatívabb (kisebb) potenciálú redoxirendser redukált alakját, miközben ő maga redukálódk Mivel _a redoxipotenciál a körülményktől és a koncentrációktól is gg, a standardpotenciálokból a flyamatok irányának becslése csak hozzávetőleges. Az oldatokban végbemenő reakcióknál meglelő számítással ( III ejezet, D témakör) meghatározhatjuk, hogy mekkora az a koncentrációa rány, melynél a két redoxirendszer között egyensúly alakul ki Például a Fe (aq) + Zn (s) � Zn (aq) Fe(sz) flyamat csak akkor „áll le" (azaz akkor nem mondhatjuk sem a cinkről sem a vasról, hogy még többet képes redukálni a másik ém ionjaiból), amikor [Zn ] = 7 · 10 [Fe ] A cink standardpotenciáa csupán 032 V-tal kisebb a Fe /Fe-rendszer stan dardpotenciáljánál, és mégis azt monhatjuk a enti adat ismeretében hogy a cink a vas (I)ionokat tartalmazó oldatból gyakorlatilag az összes iont képes leválasztani, iletve másképpen megfgalmazva, a vas nem képes (számottevő mértékben) redukál ni a cinkionokat Két (azonos töltésű) ion egyensúlyi koncentrációjának hányadosa még 0, V standardpotenciál-különbség esetén is mintegy 2500, tehát jó megközelítés sel mondhatjuk azt, hogy a negatívabb standardpotenciálú ém képes redukálni a pozitívabb standardpotenciálú ém ionjait Olvadékban vagy gázázisban lezajló kémiai reakciók esetén már igen nagy eltérések lehetnek az oldatokban mért standardpotenciálértékektől, így itt ezt a módszert nem alkalmahatjuk 1.528A) Állapítsuk meg melyik esetben megy végbe (számottevő mértékben) reak ció az alábbiak közül: a) ólom (I)-nitrátoldatba cinklemezt mártunk b) cink-nitrátoldaba ólomlemezt mártunk! 1,5 10 db émion redukciója során hány db ématom oxidálódik? Mekkora tömegű az oldódó és a kiváló ém? Hogyan változik meg a lemez tömege a reakció során? [ (Zn) 65,4, (Pb) 207,2] 2
2
2+
10
2+
2
23
* Megjegyzés : A potenciálértékekből való becslés csak a yamat leheőségére utal. Egyéb ényezők (p flüle védőoxidéteg ) megakadályozhaják a yama ényleges végbemenetelét !
TCsabI© 2017
61
B)
Állapítsuk meg, az alábbiak közül melyik esetben megy végbe (számottevő mértékben) reakció az alábbiak közül a) réz(II)nitrát-oldatba mártunk ezüstlemezt, b) rézlemezt mártunk ezüstnitrát-oldatba 1,2 · 10 db fématom oxidációja során hány db fémion redukálódik? Mekkora tömegű az oldatba jutó és az oldatból kiváló fém? Hogyan változik meg a lemez tömege a reakció során? [ (Cu) 63,5, ,(Ag = 107,9.] Az alábbi mekből 55 g-ot dobunk nagy mennyiségű 1,0 mol/dm -es sósavba Melyik esetben történik változás? Állítsuk sorrendbe a fémeket a lesztett hidrogéngáz mennyisége szerint cink, vas, réz, magnézium, alumínium, ezüst! Nagy mennyiségű 1 mol/dm -es réz(II)szulfát-oldatba 33 g-nyit szó runk az alábbi fémekből cink, alumínium, ezüst.Melyik esetben hogyan változik meg a szilárd fázis tömege? Állapítsuk meg, az alábbiak közül mikor megy végbe (számottevő mérték ben) reakció: a) ezüstnitrátoldatba mártunk rézlemezt, b) réz(II)-nitrát-oldatba mártunk ezüstleezt Az egyik edényben a lemez tömege egy bizonyos idő alatt 3,05 g-mal változott. Nőtt vagy csökkent a lemez tömege? Hány db ion cserélődött ki ezalatt? ét edény egyikében cinklemezt mártunk réz(II)-szulfát-oldatba, a másik ban rézlemezt mártunk cink(II)szulfát-oldatba. Az egyik edényben a lemez tömege 7,2 mgma változott. Nőtt vagy csökkent a lemez tömege? Hány db ion ment oldatba, illetve vált ki a reakció során? Ismeretlen mből készült két lemez egyikét réz(II)szulfátoldatba, a má sikat ólom(II)nitrátoldatba mártjuk. A két oldatban a réz(II)-, illetve az ólom(II)ionok koncentrációja azonos. A két oldat térgata is megegye zik.Mire az oldatokban évő összes fémion (gyakorlatilag) kicserélődött, a réz(II)-szult-oldatba mártott lemez tömege 90,0 mg-mal csökkent, az ólom(II)nitrátoldatba mártott lemezé pedig 7,0850 g-mal megnőtt. Melyik fémet mártottuk az oldatokba és hány g fém oldódott? A számítás előtt becsülük meg az ismeretlen fém standardpotenciáát! Két azonos tömegű platinalemezt ismeretlen fémmel vontak be. Az így elkészült lemezek tömege is azonos. Az egyik lemezt ezután higany(II) szulfát-oldatba mártották, a másikat pedig réz(II)szult-oldatba. Mire a patinán lévő összes ismeretlen fém kicserélődött, a lemez tömege a réz(II)-só esetén 3,600%-kal csökkent, a higany(II)-só esetén 6,675%-kal nőtt. Becsülük meg az ismeretlen fém standardpotenciálját és számítsuk ki, melyik lehet ez a fém! Ismeretlen fémet merítünk ezüst-nitrát-oldatba A teljes kicserélődést kö vetően a lemez tömege 0,1760 gmal nagyobb.Ezután cinklemezt mártunk a most már ismeretlen fémionokat tartalmazó oldatba.A teljes kicseré22
r
.529)
B)
530)
B)
4531)
B)
532)
162
=
3
3
TCsabI© 2017
lődést követően a szilárd anyag tömegnövekedése 2,8820 g. Mi volt az ismeretlen fém? A számítás előtt becsülük meg a fém standardpotenciál ját! B) Egy platinalemezt, melynek felületét ismeretlen mmel vonták be, lös réz (II )-szulfátoldatba mártunk.Itt addig van a lemez, amíg tömege állan dóvá nem válik Ezután a lemezt kivéve, emosva, megszárítva, lemérjük tömege 280,0 mgmal nagyobb, mint az eredeti volt. Ezután flös hi gany (II )szulfát-oldatba mártjuk ezt a lemezt, és ismét megváuk a tömeg állandóvá válását: most az előzőhöz képest újabb 4,88 g-os növekedést tapasztalunk Melyik fém és mekkora tömegben volt a platiná az első rétegben? A számítás előtt becsülük meg az ismeretlen fém standardpo tenciálját 3. fladatsor: A redoxiyamatok irányának becsése II.
250 cm 3 0, 00 mol/dm3 koncentrációjú ólom (II)nitrát-oldatba 1,60 g-os tömegű darabokat teszünk az alábbi fémekből cink, réz, nikkel Melyik esetben hogyan változik meg a szilárd fázis tömege? [ r (Zn) 65,4, r (Pb) = 207,2, ,(Cu = 63,5, r (Ni) = 58,7] B) 2 cm 3 4,00 mol/dm 3 es kénsavoldatba az alábbi fémek 3,00 g-os darabja it tesszük vas, magnézium, alumnium Hol és mekkora térgatú stan dardállapotú hidrogéngáz lődik? 2534A) 00 cm 3 ,00 mol/dm 3 koncentrációjú réz (II)szulfát-oldatba vaslemezt mártunk.Mekkora lesz a rz (II)-, a vas (I II) és a szultionok koncentrá ciója a lemez kivétele után, ha annak tömege 770 mgmal nőtt? (Az oldat térgatváltozását elhanyagolhatjuk ) B) 250 cm 3 0,100 mol/dm 3-es ezüstnitrát-oldatba rézlemezt mártunk. Mek korák lesznek az egyes ionok koncetrációi, mire a lemez tömege 52,3 mg-mal megnő? (Az oldat térgatváltozását elhanyagolhatjuk ) 535A) 100 cm 3 0,100 mol/dm 3 koncentrációjú vas (II)klorid-oldatba 5,00 g tö megű rézlemezt mártunk és megvárjuk, hogy tömege állandóvá váljon. Hogyan változott a lemez tömege és milyen vegyületeket, milyen koncent rációban tartalmaz az oldat? (Az oldat térgatváltozását elhanyagolhat juk ) Számtásainknál vegyük gyelembe az alábbi standardpotenciál-értékeket 1.533A)
0,036 V, ;° (Fe 3 /Fe) ° 2+ (Fe /Fe) 0,44 V, 0 (Fe 3 + /Fe 2 + ) = + 0,77 V, B)
0 (Cu 2 /Cu) = + 0,345 V 0 (Cu Cu) = + 0,52 V, 0 (Cu 2 /u ) = + 0,16 V
250 cm 3 0,00 mol/dm 3-es vas (III )klorid-oldatba ,00 g tömegű rezet teszünk. Hogyan változik meg a lemez tömege és milyen vegyületeket milyen koncentrációban tartalmaz az oldat, ha az oldat térgaváltozását elhanyagoljuk? 163 TCsabI© 2017
536A)
Összeöntünk azonos térfgatú azonos 020 mol/dm koncentrációjú SnC12 és SnC14oldatot Ezután meglezzük a keletkezett oldatot és az egyik léhez saját térfgatával megegyező térfgatú 010 mol/dm es FeCl a másikhoz 010 mo/dm 3 es FeC13 oldatot öntünk Melyik esetben következik be számottevő mértékű kémiai reakció és miért? Számítsuk ki a keletkező oldatban jelenlevő vegyüetek koncentrá cióját Számításainkhoz az alábbi standard redoxipotenciálértékeket használ juk: 3
-
3
(Sn4 + /Sn 2 + ) B)
=
015 V (Fe 3 + /Fe z + )
=
077 V
Oxigénmentes térben összeöntünk négy azonos térfgatú és azonos 0200 mol/dm koncentrációjú cérium (III ) cérium (IV) vas (II )- és vas (III )iontartalmú odatot.Számítsuk ki a keletkező oldatban számotte vő mennyiségben jelenlevő émionok koncentrációját! 3
[0 (Ce /Ce 3 + ) 531A)
144 V (Fe 3 + /Fe z + )
=
077 V.]
100 cm3 ezüstnitrátoldatba 100 gos cinklemezt helyezünk és megvár juk hogy a szilárd anyag tömegváltozása megszűnjön752 g-os tömegnö vekedést tapasztalunk Hogyan változott volna meg az eredeti cinklemez tömege ha 100 cm az előzővel megegyező koncentrációjú réz (II )szulát oldatba mártottuk volna?[rZn) 654 (Cu) 635] 100 cm réz (II )szulátoldatba 100 gos cinklemezt merítünk és megvár juk hogy a szilárd anyg tömegváltozása megszűnjön. A lemez tömege 276 mgmal csökkent. Ha újabb 100 gos cinklemezt mártunk ebbe az oldatba akkor annak tömege már csak 85 mgmal csökken. Hogyan változott volna meg az eredeti 100 gos cinklemez tömege ha a réz (II ) szulátoldat koncentrációjával azonos mol/dm 3es 100 cm 3 ezüstnitrát oldatba mártottuk volna?[ (Zn) 65,4 (Cu) 635 ] 100 cm 3 100 m/m%os 1117 g/cm 3 sűrűségű réz (II )szulátoldatba 100 g vasport szórunk. A sziárd ázis tömegváltozásának beejeztével határozzuk meg annak tömegét és az oldat tömeg%os összetételét 100 cm 3 120 m/m%os, 1108 g/cm 3 sűrűségű ezüstnitrátoldatba 800 g tömegű rézfrgácsot szórunk A szilárd zis tömegváltozásának beező désével mekkora lesz annak tömege és mekkora az oldat tömegszázalékos összetétele? 250 cm 3 160 m/m%-os, 115 g/cm3 sűrűségű ezüstnitrátoldatba 500 g tö megű cinkport szórunk.Mekkora lesz a reakció után a szilárd ázis tömege és az oldat tömeg%os összetétele?[ (Zn ) 654 (Ag) 1079 250 cm 3 160 m/m%os 118 g/cm 3 sűrűségű réz (II )szulátoldatba 800 g tömegű cinkport szórunk Mekkora lesz a reakció beeztével a szilárd ázis tömege és az oldat tömeg%os összetétele? Ismeretlen negatív standardpoteniálú émet 100 cm3 0500 mol/dm 3 koncentrációjú ezüstnitrátoldatba mártottak Egy idő után a lemezt kivéve annak tömege 1 73 gmal nőtt. Megállapítható hogy ekkor az 3
,
B)
538A)
B)
539A)
=
3
B)
4.50A)
164
TCsabI© 2017
B)
.541A) B)
oldatban a két émin koncentrációja azonosEzután rézlemezt mártottak az ismeretlen émiont és az ezüstiont tartalmazó oldatba. Ekkor a lemez tömege 1,27 gmal nőtt. Mi az ismeretlen ém? Ismeretlen, negatív standardpotenciálú émet 300 cm3 0,100 mol/dm 3 koncentrációjú ezüst-nitrát-oldatba mártunk Egy idő után a lemezt kivé ve, annak tömege 1,5070 g-mal volt nagyobb, mint kezdetben.Megállapít ható még, hogy az oldatban a két émion koncentrációja azonos. Ezután rézlemezt mártunk a émiont és ezüstiont is tartalmazó oldatba, és ekkor a lemez tömege 07615 g-mal nő Mi az ismeretlen ém atomtömege? Hány g rézreszeléket kell 100 g 10,0 m/m%-os ezüstnitrát-oldatba szórni, hogy az oldat tömegszázalékos ezüst-ntráttartalma a lére csökkenjen? Hány g vasreszeléket kell 100 g 20,0 m/m%os réz(II)-szultoldatba szór ni, hogy az oldat réz(I)szuláttartalma 6,0 m/m%-ra csökkenjen? 4. fadatsor : Az elektrolízis
A galvánelemekkel elvileg ellentétes flyamat az elektrolízis, amikor elektm enegi befektetéével mennek végbe kémiai reakciók. A galvánelemekben lyó elektromos árammal ellentétes irányú áram segítségé vel valóban megrdíthatjuk a benne lezajló reakciók irányát Ehhez legalább akkora eszültség kell, mint amekkora a galvánelem elektromos ereje (bmláfezültég). A gyakorlatban áltlábn nem a galvánelemeknél megszokott „saját" émet használnak elektródnak, hanem más sokszor indierens elektródot (pl gratot, platinát stb.) választanak Az elektród és az elektrolizáló szültség megválasztása nagymértékben beflyá solja az elektródokon végbemenő flyamatokat. A negatív póluson (któd) ugyanis az a edukció , a pozitív póluson (nód) az az oxidációs flyamat megy végbe, amelyhez az adott körülmények között a legkisebb energia szükséges Egy vegyület lvdékábn egyételmű hogy a kation a katódon, az anion az anódon részt vesz az elektrokémiai flyamatokban. Vze ldtbn viszont számolnunk kell a vízmoleku lákkal, illetve az oldatban lévő oxónium és hidroxidionok jelenlétével is. A gyk ltbn jól lklmzhtó szabály, hogy igen negatív standardpotenciálú émek ionjai helyett a reakcióban inkább a hidrogénionok vagy a vízmoleulák vesznek részt: 2 H + 2 e H 2 (leg savas oldatban), 2 H 2 O 2 e H 2 2 OH (semleges vagy lúgos oldatban) A hidrogénnek különböző elektródokon ún. túlszültsége van. Ez azt jelenti, hogy meglelő nem túl nagy szültséget alkalmazva negatív standardpotenciálú émeket (pl. cinket) is leválaszthatunk vizes oldatból A hidrogén túlszültsége a higanykódon a legnagyobb, így itt még a nátriumiont is redukálhatjuk (melyet az is elősegít, hogy a redukálódó nátrium amalgámot képez a katód anyagával).Az nódn vizes oldatból először az egyszerű ionok (pl. klorid, bromid, jodidion) válnak ki.Az oldatban lévő összetett ionok (pl szulát, nitrát, karbonát stb) helyett a reakcióban általában a hidroxidonok vagy a vízmolekulák vesznek részt 165 TCsabI© 2017
4 H 2 + 2 H 2 + 4 e (általában lúgos oldatban), 2 H 2 2 4 H + + 4 e (savas vagy semleges oldatban). Számításainknál mindig vegyük gyelembe, hogy az nódn ledtt é któdn egyidejűleg felvett elektnk zám megegyezik! 1.542A)
B)
543A)
B)
544A)
B)
.545A)
B)
.546A)
B)
54A)
Sósavat elektrolizálunk platinaelektródok között. Hány cm 3 gáz lődik az anódon, miközben a katódon 50 cm 3 gáz keletkezik? A két gáz nyomá sa és hőmérséklete azonos A gázok oldhatóságbeli különbségét számítá sainknál elhanyagoljuk. Nátrium-szulát-oldatot elektrolizálunk platinaelektródok között Hány cm 3 gáz flődik az anódon, miközben 50 cm 3 gáz keletkezik a katódon? A két gáz nyomása és hőmérséklete azonos. Gratelektródok köött elektrolizálunk cinkjodidoldatot Az elektroli záló fszültséget úgy választjuk meg, hogy a katódon gázflődés nem tapasztalható Mekkora tömegű az anódtermék, ha a katódszén tömege 1,30 g-mal nőtt az elektrolízis során? Réz(II)szultoldatot elektrolizálunk gratelektródok között. 24,5 cm 3 standardállapotú oxigéngáz lődése közben hány grammal nő meg a katód tömege? Három elektrolizáló berendezést sorba kapcsolunk. Az első cella ezüst nitrát, a második réz(II)-szulát, a harmadik nátrium-szulát-oldatot tartalmaz. Az elektródok gratból vannak Elektrolíziskor mennyivel változik a katódok tömege, és mekkora térgatú standardállapotú gáz flődik az első két celláan, miközben a harmadik cellában 30,0 cm 3 standardállapotú durranógáz flődött? Három elektrolizáló berendezést sorba kapcsolunk. Az első cella hi gany(II)nitrát, a második higany(I)nitrát, a harmadik kénsavoldatot tartalmaz Mekkora tömegű higany válik ki az egyes elektródokon, miköz ben a harmadik cellában 73,5 cm3 standardállapotú durranógáz keletkezik ? 500 cm 3 2,00 mol/dm 3 koncentrációjú sósavat elektrolizálunk. Eközben az anódon 2450 cm 3 standardállapotú klórgáz lődött Hogyan válto zott meg az oldat koncentrációja eközben, ha az oldat térgatváltozását és a klór vízben való kis mértékű oldódását elhanyagoljuk? 500 cm 3 0,10 mol/dm 3-es cink-jodid-oldatot elektrolizálunk. Hogyan vál tozik meg az oldat Zn 2koncentrációja, miközben a katód tömege 1,29 g mal nőtt? 100 g 10 m/m%os kénsavoldatot elektrolizálunk Hogyan változik meg az oldat %-os összetétele, ha az anódon 6,125 dm 3 standardállapotú gáz flődik? 500 g 10 m/m%os nátriumszultoldatot elektrolizálunk platinaelektró dok között. Hogyan változott meg az oldat tömeg%-os összetétele, ha az anódtermék 5,0 dm 3 standardállapotú gáz? 500 g 10 m/m%os Na 2S 4oldatot elektrolizálunk. Az elektrolízis során az oldat nátrium-szulát-tartalma 15,0 m/m%-ra nő Mekkora térgatú standardállapotú durranógáz ejlődik eközben?
B)
.548A)
B)
549A)
B)
1 50 g 1 5 m/m%os cinkjodidoldatot elektrolizálunk. Az elektrolízis során az oldat cinkjodidtartalma 10 m/m%ra csökken. Mekkora tömegű cink vált ki ezalatt a katódon ? (Vegyük azt is gyelembe, hogy az anódon leváló jód az oldat jodidionjának hatására oldatba megy.) 1 50 g 10 m/m%os réz(II)szulátoldatot elektrolizálunk gratelektródok között. Az elektrolízis során 500 cm 3 standardállapotú oxigéngáz flődik Mekkora lesz az oldat tömeg%os összetétele az elektrolízis beeztével ? 1 20 g 10 m/m%os nátriumszulátoldatot elektrolizálunk higanykatód és gratanód alkalmazásával. Az elektrolízis során 300 cm 3 standardállapotú oxigéngáz lődött. Mekkora a visszamaradó oldat tömegszázalékos összetétele? 800 g 12 m/m%os réz(II)szulátoldatot elektrolizálunk gratelektródok között Az elektrolízis során 1 500 dm 3 standardállapotú oxigéngáz flődött. Milyen a visszamaradó oldat tömegszázalékos összetétele? 100,0 g 8 m/m%-os ezüstnitrátoldatot elektrolizálunk gratelektródok között Az elektrolízis során 3,000 dm 3 standardállapotú oxigéngáz lődött. Milyen a visszamaradó oldat tömegszázalékos összetétele? 5. feladatsor : Faraday-törvények
Az elektrolízis során az elektródokon átalakuló anyag tömege m) arányos az elektrolizáló áramerősséggel (I) és az elektrolís időtartamával ( t)Ez Fdy I tövénye: m l · t, m k · I t. Az ányági tényező (k) az anyagi minőségre jellező érték. Fdy II. tövénye alapján 1 mol egyégnyi töltéű in semlegesítéséhez mintegy =
96 500 coulomb töltésmennyiség szükséges. Ez könnyen kiszámítható az elektron töltése és az Avogadroszám szorzataként. (Azaz 96 500 coulomb 1 mol e töltése.) A 96 500 Ct 1 Faradaynek (1 F) is nevezik A entiekből az is következk hogy 1 mol z vagy z töltésű ion semlegesítéséhez zF töltés szükséges A k arányossági tényezőt Faraday I. törvénye segítségével számíthatjuk ki m
=
k
=
k I t egyenletből ra : m -
I·t
adódik.
izikából ismert hogy az áramerősség a töltés és az idő () hányadosa : I
Q =
t '
ebből Q = I
t
melyet a kra rendezett egyenletbe helyettesítve a k
m
Q
egyenlethez jutunk TCsabI© 2017
167
Faraday II. törvénye szerint moláris tömegű () ion semlegesítéséhez szükséges (ha az ion töltése z), így k
.
z
· F töltés
m M = = , melyet az első egyenletbe visszahelyettesíthetünk: Q z·F
1 � · · aho; az idő s-ban értendő. m
.550A) B) 551A) B)
552A) B)
553A)
B)
554A)
B)
555A)
B) 556A) B)
168
l
t,
Mekkora töltésmennyiség szükséges 05 mol mennyiségű alumíniumion semlegesítéséhez? Mekkora töltésmennyiség szükséges 25 mol oxdion semlegesítéséhez? Mekkora töltésmennyiség szükséges 10 g réznek réz (II)-szulátoldatból elektrolízissel történő leválasztásához? Mekkora töltésmennyiség szükséges 10 g ezüstnek ezüst-nitrát-oldat elekt rolízisével történő leválasztásához? Nátriumszulát-oldatot elektrolizálva 772 C töltés haladt át az elektródo kon Mekkora a ejlődő gázok térgata standardállapotban? Sósavat elektrolizálva 500 C töltés haladt át az elektródokon. Mekkora térfgatú gázok lődtek standardállapotban? (A klór kismértékű oldó dását hanyagoljuk el!) 50 g 10 m/m%-os cink-jodid-oldatot elektrolizálunk gratelektródok kö zött úgy hogy az elektrdokon gázejlődés nem tapasztalható Az elektro lízis során 193 C töltést használtunk l Milyen a visszamaradó oldat tömeg%-os összetétee? 100 g 5 m/m%-os kálium-nitrát-oldatot elektroizálunk gratelektródok között Az elektrolízis során 00 OOO C töltést használtunk el. Hány tö meg%-os a visszamaradó oldat? Ezüst-nitrát-oldatot elektrolizálunk gratelektródok között 2 órát át 5 A áramerősséggel. Mekkora tömegű ezüst válik le és mekkora térfgatú normálállapotú gáz lődik a másik elektródon? 4 A áramerősséggel 5 órán keresztül elektrolizálunk cink-szulát-oldatot. Mekkora tömegű cink és mekkora térfgatú standardállapotú gáz lő dik? Lítiumklorid olvadékát elektrolizáljuk 1 órán keresztül 300 A áramerős séggel.Mekkora tömegű émet nyerünk ha az áramkihasználás 90%os? [ (Li) 694] Kriolitban oldott timldet 100 kA áramerősséggel elektrolizálnak. Szá mítsuk ki a napi (24 órai) alumíniumtermelést! 10 g rezet akarunk réz (II)-szult-oldat elektrolízisével leválasztani. Mennyi ideig kell 5 A áramerősséggel elektrolizálni? Egy 20 cm 3-es kémcsövet akarunk megtölteni durranógázzal standard körülmények között.Mit és mennyi ideig kell 3 A áramerősséggel elektro lizálni? TCsabI© 2017
C)
D)
551A)
B)
558A)
B) 559A)
B)
3.560A)
B)
Ha nikkel(II)szult vizes oldatába vaskatódot helyezünk, meglelő szültség alkalmazása esetén nikkel válik ki a vaslemezre Mennyi ideig kell elektrolizálni 3 A áramerősségge, ha egy 5 cm 2 lüetű vaslemezt 0,1 mm vastag nikkelréteggel akarunk bevonni? (A nikkel sűrűsége 8,9 g/cm 3 .) 80 cm 3 20 m/m%os, 166 g/cm 3 sűrűségű kálium-jodid-oldatból az ösz szes jódot 5 A-es áramerősségge akarjuk leváasztani. Mennyi időre lenne ehhez szükség? Hidrogéngázt ejlesztünk sósav elektroízisével. 6 cm 3 standardállapotú gáz lesztéséhez mekkora áramerősséggel kell elektroizáni, ha az elekt rolízist 20 perc alatt kel elvégezni? Réz(II)-szulátoldatot elektrolizálunk gratelektródok között. 1 óra alatt a katódszén tömege 5 gmal nő Mekkora volt a hasznos elektrolizáló áramerősség? Egy egyvegyértékű ém vegyületének olvadékát 10 A-es áramerősséggel elektrolizáljuk Meyik émről van szó, ha 1 órai eektrolízis során 2,61 g ém vált ki? Hány vegyértékű a titán abban a vegyületben, melynek olvadékából 1 óra alatt 10 A áramerősséggel 4,4760 g émtitán vált ki? 0000 g tömegű, ezüstből és rézből álló ötvözetet tömény saétromsavban loldottak, majd az oldatot lhígítva elektrolizálták Milyen volt az ötvözet összetétele, ha az oldatban évő összes émion leválasztása 2 A áramerősség mellett 350,3 másodpercig tartott? Egy biut antimon ötvözet ,3920 g-ának tömény, oxidáló savban való loldása utáni elektrolíziséez 2895 C töltésmennyiség szkséges.Mi az ötvö zet összetétee? (Az oldatban mindkét ion + 3 oxidációs számmal frdul elő.) Hogyan változik meg 100 cm 3 10,0 m/m%-os 1063 g/cm 3 sűrűségű káli um-nitrát-odat koncentrációja, ha 5 órán át 5 A áramerősséggel eektroli záljk? Az elektrolízishez gratelektródokat használunk Az alábbi ábrán látható módon 500 cm 10 m/m%-os konyhasóoldatot elektrolizálunk Az eektrolízishez higanykatódot és gratanódot haszná lunk. Az anódteret frdtott üvegtölcsérrel izoláljuk.Hogyan változik meg a konyhasóoldat NaCl-tartalma 2,5 órai, 2 A áramerősséggel történő elektrolízis után? Mekkora térfgatú standardállapotú kórgáz ejlődik? A 10 m/m%-os konyhasóoldat sűrűsége 1,071 g/cm 3 • 100 g vízben (gya korlatilag a 100 g odatban ) 0,64 g klór oldódik és csak az üvegtöcsér körüli kb 100 cm 3-es térben telítődik klórral az oldat.
-� _ 1
-
�-_ := ,
-
·
1
-
1
'
.. eq
TCsabI© 2017
169
561A)
B)
562.A)
B)
4563A)
170
Mekkora térgatú 5,0 m/m%-os 1,023 g/cm 3 sűrűségű kénsavoldatot elektroiáltunk 3 órán át 10 A áramerősséggel, ha az elektrolízis végére a oldat 10,0 m/m%os lett? Mekkora térgatú 5,0 m/m%-os 1,054 g/cm 3 sűrűségű nátronlúgot elekt rolizáltunk gratelektródok között 8 órán át 8 A áramerősséggel, ha a elektrolíis végére az oldat NaOHtartalma tömeg%-ban a kiindulási másélseresére nőtt? 200 g 10 m/m%-os ré (II)sulát-oldatot elektroliálunk állandó, 6 A áramerősséggelA berendeést a alábbi ábra szerint állítjuk össe: katód nak reet, anódnak pedig olyan gratot használunk, melynek 20 cm 2 -es, oldatba merülő részét 0,5 mm vastag rézbevonat borítja (A réz sűrűsége 8,96 g/cm 3 .) a) Mennyi ideig nem lődik gá a anódon? b) Számítsuk ki az oldat tömegszáalékos össetételét a elektrolíis kez dete után 30 perccel, a gáejlődés kedetekor és a elektrolíis kedete után két órával!
100 cm 3 8 m/m%os, 1,083 g/cm 3 sűrűségű réz (II )sultoldatot elektro liálunk gratelektródok köött Az elektroliáló áramerősség 2 A a) Sámítsuk ki az oldat tömegsáalékos összetételét az elektrolíis kez dete után 1 órával! b) Számítsuk ki az oldat össetételét és a anódon a reakció kedete óta ejlődött gá standard térgatát akkor, amikor éppen megindul a katódon a gálődés! e) Sámítsuk ki a oldat tömeg%-os össetételét abban a időpillanatban, amikor éppen annyi idő telt el a katódon való gázlődés megindulás óta, mint amennyi az össes ré leválásáig telt el a elektrolíis kedete óta! Mekkora térgatú standardállapotú gá flődött ezalatt a kató don, illetve a anódon? 1,10 g/cm 3 sűrűségű, 10 m/m%-os nátrium-sulát-oldatot elektrolizálunk higanykatód és gratanód között 5 A áramerősséggel, 2 órán keresztül, teljes áramkihasnálássalAz így keletkezett oldatból 1000 cm3 törsolda tot készítünk, és annak 5,00 cm 3-ét pontosan 15,49 cm 3 0,100 mol/dm3 koncentrációjú NaOH-oldattal köömbösítjük a) Hány cm 3 10 m/m%-os nátrium-szulát-oldatot kedtünk elektroliál ni? b) Milyen lett az elektrolízis után a oldat tömegszázalékos össetétele? TCsabI© 2017
Ha az elektrolízis beeztével a katód anyagát 100 cm desztillált vízzel hoznánk érintkezésbe, a reakció beeztével milyen tömeg%os össze tételű oldatot kapnánk? 5,0 m/m%-os, 1,04 g/cm sűrűségű ezüst-nitrát-oldatot elektrozálunk gra telektródok között 4 A állandó áramerősséggel, teljes áramkihasználással Az anódon lődő gázt lfuk Bizonyos idő eltetével azt tapasztaluk, hogy nemcsak az anódon ejlődik gáz, hanem a katódon is Amikor már biztos hogy az oldat gyakorlatilag nem tartalmaz ezüstionokat, kikapcsol juk az áramot és megmérjük az anódterméket: 914 cm standardállapotú gázt mérünk. Az elektrolizáló cellában lévő elektrolitot maradéktalanul átmossuk egy 500 cm es mérőlombikba és azt jeig töltjük desztillált vízzel Ebből a törzsoldaból 20,00 cm -re 12,24 cm 0,100 mol/dm -es NaOH oldat fgy átlagosan a Mennyi ideig elektrolizáltunk? b Hány cm 5,0 m/m%-os ezüst-nitrátoldatot elektrolizáltunk? Hány grammal nőtt a katód tömege az elektrolízis során? d Milyen az elektrolízis beeztekor az oldat tömegszázalékos összetétele? 10,0 tömeg%-os, 1,12 g/cm sűrűségű CuSO -oldatot elektrolizálunk gra telektródok között 5,00 A hasznos áramerősséggel 5 napon keresztül.Az elektrolízis végén az elektrolitoldatunk 100 tömeg%-os, 1,07 g/cm sűű ségű kénsavoldat a Mekkora térfgatú rézszulát-oldatot kezdtünk elektrolizálni? b Mekkora az oldat térfgatcsökkenése? (Az elektrolízis teljes időtatama alatt gondoskodunk arról, hogy az oldat ne melegedjen túl, így a víz párolgásától eltekinthetünk.) [(Cu) 63,5] 3
B)
3
3
3
3
3
3
C)
3
4
3
=
G) GÁZTÖRVÉNYEK 1. feladatsor: Gáztörvények
A gázok állapotjelzői közötti összeggéseket Boyle, Mariotte és Gay-Lussac írták le Adtt anyagmennyiégű n és hőmérsékletű (T tökéletes gáz nymáa ) és térfgata ( között frdíttt arányág áll nn: (BoyleMariotte törvénye). p · V állandó (n és T állandó) Gay-Lussac az adott anyagmennyiségű gáz nymáa illetve térfgata é hőmér éklete közti egyene arányosságot írta le: ! = állandó (ha n és V állandó), T V -
T
állandó
(ha n és p állandó) TCsabI© 2017
171
A hőmérsékletet ezekbe az összeggésekbe Kelvin-kokban kell behelyette síteni: °
T(K 273 + ( C)
Nehézséget okoz a sokéle nyomásmértékegység használata. A nyomás SI-mér tékegysége a pascal jele Pa A célszerűségi okokból bevezetett (pl. Hgmm vízoszlop mm) illetve a hagyományos nyomásegységek átváltására tekintsünk néhány segítő példát: 1 Pa = 1 N m 2 , 1 atm = 760 torr = 101 325 Pa 1 torr = 1 mmHg = 133322 Pa 1 kp · m 2 = mm vízoszlop 9806 65 Pa 1.564A) Meghatározott mennyiségű nitrogéngáz térgata 00977 MPa nyomáson 320 cm3 Mekkora térgatú ez a gáz 0 010 MPa nyomáson ha a hőmér séklet változatlan? B) Egy 101 MPa nyomású gázzal töltött 50 dm 3 térgatú tartályt mekkora térgatú „légüres" (elhanyagolhatóan kis nyomású) tartállyal kötöttünk össze ha a két edényben a gáz közös nyomása ugyanazon a hőmérsékleten 0505 MPa lett? 565A) Zárt tartályban levő nitrogéngáz nyomása 50 C-on 1010 kPa. Hány kon lesz a nyomása 00707 MPa? B) 0 m 3 es tartály 25 C-on 25 MPa nyomású hidrogéngázt tartalmaz. Mekkora hőmérsékletig melegedhet a tartály ha 50 MPa lött a tartály már nem biztonságos? (A tartály hőtágulásából adódó térgatváltozás elhanyagolható.) 566A) Hány fkra kell lmelegíteni állandó nyomáson 786 cm3 0 °C-os hidro géngázt hogy térgata 1000 dm 3 legyen? B) Mekkora lesz annak a szén-dioxid-gáznak a térgata melynek 500 cm3 ét állandó nyomáson 20 Cról 100 C-ra melegítjük? 256A) Az ábrán látható, 10 dm 3 es tartályban hidrogéngáz van Az 1 cm2 belső keresztmetszetű manométerben lévő higanyszintek kiegyenlítettek a lég köri nyomás 960 kPaHogyan változik meg az edényben a nyomás és mi történik a higannyal a manométerben ha a gázt 25 C-ról 15 Cra hűt jük? A légnyomás közben változatlan (A manométer térgata a tartály térgatához képest elhanyagolható Szintén elhanyagolhatjuk a higany párolgásából adódó nyomásváltozást.) •
-
V = 10 cm 3
B)
172
Hogyan változik meg az előző esetben a nyomás ha a gázt 25 C-ról 35 C-ra melegíük? TCsabI© 2017
568.A)
A követkeő ábrán látható tartályban és a hoá kapcsolódó, 1 cm 2 belső kerestmetszetű vizet tartalmazó bürettának a tartállyal kapcsolódó ré sében együttesen 200 cm 3 hidrogéngá van A hőmérséklet 18 °C, a lég nyomás 100,0 kPa. A gázbürettában a vzszintek kiegyenltettek
t
B) 569A)
t
=
Hány cm 3-t süllyed a gázbürettában a vzsint ha a tartályban lévő gát 30 C-ra melegtjük és ügyelünk arra is hogy a gázbürettában továbbra is kiegyenltettek legyenek a flyadékszintek? (A v párolgásától eltekin tünk és ltételezük hogy a bürettában lévő gáz is 30 C-os.) Hogyan változna a bürettában a vízszint, ha 18 °C-ról 6 C-ra hűtenénk a gázt? Az ábrán látható tartályban 2 dm3 20 °C-os gá a manométerben v van a vsintek kiegyenltettek Hogyan váltoik meg a tartályban a nyomás és hogyan váltonak meg a manométerben a flyadékszintek ha az 1 cm2 belső kerestmetsetű manométer szárába még 10 cm 3 destillált viet öntünk? A légnymás 98,0 kPa
B)
Mi történne, ha az előő berendezésben a manométer higanyt tartalmaz na és ebből öntenénk még 1 cm 3 -nyit a manométer nyitott szárába.
2. feladatsor : A gázok állapotjelzői és a gázok anyagmennyisége közti összeggés
Avogadro törvénye serint (1. I. ejeet 3. ladatsor) a gáok azonos térfgatai azonos hőmérsékleten és nyomáson azonos számú molekulát tartalmanak. Könnyű belátni ebből hogy két aonos hőmérsékletű és nyomású gá közül a kétser nagyobb térfgatú kétseres anyagmennyiségű gát tartalmaz, vagyis a egyenes arányosság matematikai frmulája serint: 73 TCsabI© 2017
.•
V
(ha T és p állandó).
állandó
Hasonló módon lehet belátni a gázok anyagmennyisége és nyomása illetve hőmérséklete közti összeggéseket is: n
állandó
(ha T és V állandó),
n · T = állandó
(ha és V állandó).
p
100 dm 3 -es, zárt tartály 10,0 g tömegű hidrogéngázt tartalmaz, melynek nyomása 11,97 MPa hőmérséklete 15 C Hogyan változik a nyomás, ha változatlan hőmérsékleten a) még 10,0 g hidrogéngázt, b) még 10,0 g nitrogént töltünk a tartályba? B) 15 dm 3 -es tartályban 171,9 g tömegű klórgáz van. A hőmérséklet 25 C, a gáz nyomása 400,0 kPa. Kémiai kísérlethez kiengedünk a tartályból 1,000 dm 3 standardállapotú gázt. Hogyan változik meg a tartályban levő gáz nyomása? 571A) Az ábrán látható 27 C-os berendezés egyik edényében 1,00 mol, a másik ban 2,00 mol gáz van.A két edény térfgata azonos, a csövek keresztmet szete állandó. Hogyan kell megváltoztatni az egyik gáz hőmérsékletét miközben a másikat változatlanul haguk , hogy a higanyszintek kiegyenlítődjenek? (A hiany párolgásától eltekintünk)
.50A)
2 mol
B)
C)
174
1
A nti ábra szerinti két tartáy egy másik ksérletben 11 mol oxigént tartalmaz.Az egyik tartály hőmérséklete + 10 C a másiké 25 °C Mek kora tömegű gázt kell kiengedni az egyik tartályból, hogy a higanyszintek kiegyenlítőenek? Két azonos térfgatú tartály egyike szén-monoxidot, a másik hidrogént tartamaz. A szén-monoxidot tartalmazó tartály 52 C-os, a hidrogént tartalmazó 23 C-os A nyomás azonos a két tartályban. Mekkora lesz a keletkező gázelegy hidrogéngázra vonatkoztatott sűrűsége, ha a két tartályt összekötő vékony, elhanyagolható térgatú csövet kinyitjuk? (A keveredés során kémiai reakció nem következik be) TCsabI© 2017
572A)
Az alábbi ábrán látható 1 cm beső keresztmetszetű üvegcsőben évő gázteret higanycsepp váasztja ketté. A cső mindkét részében azonos hőmérsékletű és azonos anyagmennyiségű 001 mol hidrogéngáz van 2
•__; =_ 0_ 0 l.•--1_ c_ m1
0 . •_
Hány mg hidrogént kel a jobb odali térrészbe juttatni hogy a higany csepp cm-rel elmozdujon? B) Hány cm-rel mozdul e a higanycsepp az eredeti állapothoz képest a enti berendezésben ha 100 g cinkkel sósavból fesztett hidrogéngát töltünk még a baloldali gáztérbe? 573.A) Zárt tartály hidrogénbő és oxigénből álló gázelegyet tartalmazA tartály ban 1100 kPa nyomás urakodik. Ha szikrával meggyújtjuk az elegyet, majd a reakció után a rendszert az eredeti hőmérsékletre hűtük akkor a vz etávolítása után a nyomás 880 kPara csökken a tartályban. Számítsuk ki a kiindulási gázeegy térgatszázalékos sszetéteét! B) 1010 kPa nyomású oxigéngázban ultraibolya sugárzás hatására bekövet kező ózonképződés (3 2 = 2 3) miatt a nyomás változatlan hőmérsékle ten mérve 980 kPa-ra csökkent Az oxigén hány %-a alakut ózonná és miyen az elegy térgatszázalékos összetétele? 3. fladatsor : gáztörvények egyesítése
A BoyleMariotte- és a GayLussac-törvények egyesítése során a p V álandó (ha n állandó) T összeüggéshez jutunk. Ha tehát kiindulunk bármey p0 V0 0 állapoelzőkkel jelemezhető gázbó és 1 térgatúvá aakítjuk mikzben a hőmérséklete T , nyomá sa pedig i lesz akkor igaz hogy . v p 1 · V1 � P * _ . ( ) T T Ha közben a gáz anyagmennyisége is változik a V0 térgathoz tartozónak n-szeresére, akkor ,
,
V0 = n · V0 összeggés alapján az előbbi ()-gal jeölt egyenlőség csak akkor áll nn ha
V - · V i Ha p V és T 1 mol gáz állapotjezői akkor a belőlük képzett tört állandó (R: egyetemes gázálandó) és n az adott gáz anyagmennyisége 0
0
0
TCsabI© 2017
175
1 · n R = P-
T Ebből, a most már eslegessé vált i n dexek elhagyásával és átrendezéssel adódi k a jól ismert összeggés lpV n·RTI =
Az egyetemes gázállandó értéke és mértékegysége J kPa · dm Pa · m = 8,314 = 8, 3 14 8,314 K · mol K · mol K · mo Felhasználva az összeggést (. ezet . eladatsor), a nti egyenletet szükség szerint átalakíthatjuk: 3
3
R
m
n
M
kv�-R rl
Ebből az egyenletből egyszerű átrendezéssel a gáz moláris tömegét is kiszámíthatjuk, de számolhatunk gázsűrűséget ; vagy koncentrációt � is. 3, 1 2 g/cm Elpárologtatunk 0, 5 0 cm sűrűségű brómot. Mekkora térf gatot tölt ez be a) 25 °C-on, 101,3 kPa nyomáson (standardállapot)? b) 3 °Con, 95,0 kPa nyomáson? Mekkora a nyomása egy 3, 0 00 dm -es tartályban lévő, 0, 0 g tömegű, 40Mekkora °C-os oxia metángáz géngáznak?sűrűsége 5 °Con, 96 kPa nyomáson? Mekkora a hidrogéngáz sűrűsége 500 °C-on, 20, 2 MPa nyomáson? Hogyan változik egy gáz sűrűsége, ha változatlan nyomáson a hőmérsék letét 50 °Cró 100 °Ca emelük? Agáztörvények következő ealkalmazását adatokban aigényő korábbirészkérdésekkel témakörök példatípusait találjuk, kiegészítve a Feleslegben lévő sósavba 2, 0 0 g a) rezet, b) cinket, e) vasat dobunk. Melyik esetben hány cm 18 Cos, 0, 0 99 MPa nyomású hidrogéngáz lődi k ? Nátriumhidroxid-oldatot eektrolizálunk 2 A áramerősséggel, 1 órán ke resztül, gra t elektródok között. A keletkezett gázokat szárítás után légüres"a nyomás, (elhanyagolhatóan ki s nyomású) tartályba vezet 1, jük.000Mekkora dm es , ebben ha a hőmérséklet 22 C? 3
514A)
3
,
3
B)
515A) B) C)
2.516A)
3
B)
3
176
577A)
B)
578.AJ B)
C)
59A) B)
C)
580A) B)
C)
581.A)
Ismeretlen ém 0,2239 g-ját vzzel reagáltattak. Eközben 122,0 cm 3 hidro géngáz ődött. A laboratóriumban 21 °C vot A légnyomás 112,0 kPa Melyik émrő volt szó? Cinkből és alumíniumból áló ötvözet 0,1190 g-ját sósavldatban teljesen loluk Ekkor 119,0 cm 3 28 °C-os és 1050 hPa nyoású hidrogéngáz keetkezikMi volt az ötvözet tömegszázalékos összetétele?[ (Zn) 65,4, r (Al ) = 2,0] Miyen hőmérsékleten lesz 2,0 MPa nyomású 1,5 kg hidrogéngáz egy 1,000 m3-es tartályban? 1,000 m -es tartály 15 MPa nyomást visel el Miyen hőmérsékletre lehet elmelegteni a artályt, ha 10 kg hidrogént tartalmaz? Ismeretlen CxHyO moekulaképletű, a vizsgálat hőmérsékletén gázhalma zállapotú szerves vegyület 10,0 cm 3 ét 500 cm 3 azonos állapotú oxigén gázzal kevertünk össze és elégettük A reakció lezajlása után megvártuk, hogy lecsapódjon a vz: 21,6 mgot mértünk. A kiindulási körümények között a aradék gáz 40,0 cm 3 térfgatú, melyet KH-oldaton átvezetve a térgat a lére csökken a) Határozzuk meg a vegyület molekulaképletét! b) Hány fkon mértük a gáztérfgatokat, ha tudjuk, hogy a gázok nyo mása 101,3 kPa? c ) Írjuk l a vegyüet valószínű szerkezetét, és adjuk meg a nevét! Melyik az az elemi gáz, amelyiknek 1,000 dm3 es térfgata 23 °C-on, 250 kPa nyomáson 3,2550 g tömegű? Melyik az a telített, nyílt láncú szénhidrogén, ha 1,000 g-jának gőze 150 °C-on, 108 kPa nyomáon 38,6 cm 3 térgatú? Ismeretlen, közönséges körülmények között flyékony szénhidrogén 1,000 g-os részleteit vizsgálták a) az első részletet elégetve 3,38 g széndioxidot és 0,690 g vizet kaptak b) a második részet 48,08 cm 3 0,200 mol/dm3es brómoldatot addicionált e) a harmadik részletet elpárologtatva 200 °C-on, 101,0 kPa nyomáson 373,9 cm 3 térfgatot töltött be. Mi a szénhidrogén összegképete, konstitúciója és neve? Melyik az az elemi gáz, amelyiknek sűrűsége 15 °C hőmérsékleten és 96 kPa nyomáson 1,283 g/dm3 ? Metán-propán gázeegy sűrűsége 17 °C hőmérséketen és 1020 hPa nyo máson 1,269 g/dm 3 • Határozzuk meg a gázelegy térfgatszázalékos össze tételét! 1,8635 g/dm3 sűrűségű, 15 °Cos, 97,0 kPa nyomású propán-bután gázele gyet lesegben vett, 21 V/V% 2- és 79 VV% N 2-t tartalmazó levegővel keverve elégetünk A keletkező száraz stgáz összetétee 17,53 VV% C 2 , 4,38 VV% 2 78,08 VV% N 2 . Hány %-os evegőleseget alkalmaztunk? 3 dm 3 20 °C hőmérséketű, 1,218 · 10 5 Pa nyomású dihidrogénszud-gáz előállításához mekkora tömegű 80 m/m% tisztaságú vas (II )-szuldra van szükség? 3
17 TCsabI© 2017
B)
Mekkora térgatú 18 °Cos, 98,0 kPa nyomású oxigéngázt állíthatunk elő 100 g 40 m/m%-os hidrogénpeoxidoldatból káliumpermanganáttal, sa vas közegben, az alábbi, kiegészítendő egyenlet szerint? MnO H 2 O 2 H + = Mn 2 + 2 H 2 O.
582A)
B)
583.A)
B)
584.A)
B)
178
5,00 dm 3 es tartály, melyben 25 °Con 3,00 10 6 Pa nyomású oxigéngáz volt, kilyukadt Mire a gáz szivárgását megszüntették, tömege 66,0 gmal csökkent. Mekkora a megmaradt gáz nyomása 25 °Con? 1,00 m es tartály 25 °C-on 2,50 MPa nyomású oxigéngázt tartalmaz A tartály használata 5,00 MPa lett már nem biztonságos. Mekkora tömegű oxigént kell kiengedni, hogy a tartály a 400 °Cos hőmérsékletet is elviselje? Az MgCO • yMg(OH) · H 2O összetételű bázisos magnéziumkarbo nát összetételének meghatározására a következő kísérletet végeztük el: 1,0000 g vegyületet 20,00 cm 3 2,047 mol/dm 3 -es sósavban oldottunk, majd az elegyet 100,0 cm -es mérőlombikban desztillált vízzel jelig töltöt tük és jól összeráztuk. Ebből a törzsoldatból 10,00 cm 3 es részleteket 0,0973 mol/dm 3 -es NaOHoldattal metilnarancs indikátor mellett megtit ráltunk: átlagosan 20,92 cm lúgoldat fgyott Újabb, 0,8429 gos mintát flös mennyiségű sósavban oldottuk és mértük az így keletkezett széndioxid mennyiségét: ez 22,5 °Con és 102,9 kPa nyomáson 165,7 cmnek adódott Számítsuk ki a bázisos magnézium karbonát képletét! Szenet, hidrogént és klórt tartalmazó, illékony vegyület 0,2200 gját oxi génben elégetve 0,1956 g zéndioxidot és 0,0800 g vizet kapunk. A vegyü let 0,1098 gnyi mennyiségét elpáologtatva 135 °Con, 102,2 kPa nyomá son 36,81 cm 3 térfgatot tölt be Mi a vegyület képlete és mi lehet a neve? 250,0 cm -es zárt tartályban lévő, 21 ° Cos, 100,0 kPa nyomású ismeretlen szénhidrogéngázhoz annyi oxigéngázt töltünk, hogy a nyomás, változat lan hőmérsékleten 650,0 kPa legyen Ezután szikrával meggyújtjuk az elegyet A reakció után a tartályban lévő gázok nyomása 200 °C-on 1206,6 kPa. Ha a gázelegyet tömény kénsavoldaton vezetjük át, a mara dék gáz az eredeti edénybe visszavezetve, 21 °Cra hűtve, 350,0 kPa nyo mást gyakorol a tartály lára Ha ezt a gázelegyet NaOHot tartalmazó csövön vezetjük át, akkor 125,0 cm , 21 °Cos, 100,0 kPa nyomású gáz marad vissza Állapítsuk meg a szerves vegyület képletét, az elégetett minta tömegét és az oxigénlesleget Zárt, 200,0 cmes tartályban lévő 27 °Cos, 250,0 kPa nyomású oxigén gázba bizonyos mennyiségű, cseppflyós, szenet, hidrogént és oxigént tartalmazó szerves vegyületet ecskendezünk, mad meggytva tökélete sen elégetjük A reakció lejátszódása után a tartályban lévő gáz nyomása 200 °Con 590,8 kPa Tömény kénsavon átvezetve, a száraz gáz nyomása az eredeti, 200,0 cm -es tartályban, 27 °Con 187,6 kPa lesz Ha ezt a i
gázelegyet NaOH-oldaton vezetjük át, 124,3 cm térfgatú, 101,3 kPa nyomású, 27 °Cos gáz marad vissza Állapítsuk meg a szerves vegyület képletét, az elégetett minta tömegét és az oxigénflesleget 1 ,00 dm -es zárt tartályban standardállapotú klórgáz van Ha a tar tályt 727 °C-ra melegítjük, akkor a nyomás 101,3 kParól 770,0 kPa ra nő. a) A klórmolekulák hány %a disszociált 1727 °Con a Cl (g) � 2 Cl(g) egyenlet szerint? b) Mekkora 1727 °Con a klór disszociációállandója? A hexán termikus disszociációja: C H g) � C Hg) + 4 H (g). Számítsuk ki az egyensúlyi koncentrációkat és az egyensúlyi állandót 1000 Ken, ha ezen a hőmérsékleten, 80,0%-os disszociáció mellett az egyensúlyi össznyomás 15,76 MPa Egy 10,0 dm es és egy 30,0 dm es gáztartályt vékony, csappal ellátott cső köt össze A 10,0 dm es tartályban 0,505 MPa nyomású, a 30,0 dm es tartályban 6,06 MPa nyomású nitrogéngáz van. A két tartály hőmér séklete azonos. Számítsuk ki, mekkora lesz a két edényben a nyomás, ha a csapot kinyitjuk! A hőmérséklet változatlan Mekkora nyomás uralkodott abban a 2,00 dm es, oxigént tartalmazó tartályban, melyet egy 3,00 dm -es, 0,303 MPa nyomású, nitrogént tartalmazó tartállyal összkötve a kialakuló közös nyomás 0,202 MPa lett? A hőmérséklet változatlan. Két azonos térfgatú tartályt vékony cső köt össze A két tartály összesen 4,0 mol gáz tartalmaz. a) Hány mol gáz lesz az egyik, illetve a másik edényben, ha az egyiket 0 Cra hűtük, a másikat pedig 100 °Cra melegítjük? b) Mekkora a nyomás a tartályokban kiinduláskor (25 °C), és mekkora a fnti állapotban, ha tudjuk, hogy egyegy tartály 10 dm es? (Az összekötőcső térfgata elhanyagolhatóan kicsi.) Egy 1 8 dm -es és egy 4 dm es edényt vékony cső köt össze. Az edények összesen 3,4 mol metánt tartalmaznak. Mekkora lesz a nyomás, ha a nagyobb edényt 20 Con, a kisebbiket 100 °C-on tartjuk ? 1 5,5 dm -es gázpalackban 10,0 kg tiszta szén-dioxid van Ennek hány % a van cseppflyós halmazállapotban 20 °Con, ha ezen a hőmérsékleten a szén-dioxid telített gőznyomása (tenziója) 5,85 MPa, a flyékony szén dioxid sűrűsége 0,77 kg/dm ? 20,0 dm es gázpalackban lévő 7,0 kg tiszta kén-dioxidnak hány %a van cseppflyós halmazállapotban 20 °C-on, ha ezen a hőmérsékleten a kén dioxid tenziója 0,63 MPa, a cseppflyós kén-dioxid sűrűsége pedig 1,38 kg/dm ? 3
585A)
3
i
B)
6
3586A)
i
6
1
3
3
3
B)
3
-
3
3
587.AJ
3
B)
4.588A)
3
3
3
3
B)
3
3
179 TCsabI© 2017
4. feladatsor : A gázelegyek összetétele ; parciáis nyomás ; tenzió
A gázelegyek összetételét jellemezhetjük a komponensek parciális nyomásával A parciáli nymá az a nyomás amit az adtt gákmpnen akkor tene ki a tartály lára ha egyedül töltené ki a gáteret. Mivel a gázok nyomása a molekulák számával (azaz az anyagmennyiségükkel) egyenesen arányos a parciális nyomás kiámítható a önymából a n/n%-os, illetve a VV%- öetétel imeretében Ha egy gáz más halmazállapotú anyaggal (flyadékka vagy könnyen szublimáló szilárd anyaggal) ál érintkezésben pontosabb számításoknál gyelembe kell venni a flyadék (szilárd anyag) és a gáztér között beálló halmazállapotváltozási egyensúlyt is A telített gőz nyomását mely adtt hőmérékleten a flyadék és a gáztér (gőztér) között beálló egyensúlyra jellemző parciális nyomás teniónak nevezzük Ez független a gáelegy aktuális önymáától az anyagi minőségen kívül cak a hőméréklet beflyáa értékét (A tenzió a hőmérséklet növekedésével exponenciá lisan növekedik és a flyadék frráspontján éri el a légköri nyomás értékét Ezen a hőmérsékleten már a flyadék belsejében is keletkeznek gőzbuborékok.) 589A) Számítsuk ki a 9600 kPa nyomású 23 C-os levegőben az egyes kompo nensek parcális nyomását! A levegő térfgatszázalékos összetétele: 2099% 2 , 7803% N 2 003% CO 2 094% Ar. B) A periódusos rendszerben két egymást követő rendszámú elem (mindkettő gáz-halmazállapotú közönséges körülmények között) elegyének 1 021 hPa nyomású 35 C-os elegye 09968 g/dm3 sűrűségű. Melyik két gáz alkotta az elegyet és mi a komponensek parciális nyomása? C) Standardállapotú nitrogét hidrogént és ammóniát tartalmazó gázelegy ben a nitrogén hidrogén parciáisnyomás-aránya 1 : 3A gázelegy levegő re vonatkoztatott sűrűsége 05276. Számítsuk ki az egyes gázkomponensek parciális nyomását (A levegő átlagos moláris tömege 29 g/mol) 2.590A) Az 1 000 dm 3 térfgatú szódásüvegben 900 cm 3 víz fette 1 0 1 3 1 0 5 Pa nyomású levegő van A rendszer hőmérséklete 1 7 °C 3420 g össztömegű patronból a széndioxidgázt a szódásüvegbe engedve a patron tömege 2980 g-ra csökken. Az egyensúly beállta után a szódásüvegben a gázelegy nyomása 1 31 7 · 1 05 Pa a) Mekkora a széndioxid parciális nyomása a légtérben? b) A széndioxid hány %-a oldódott a szódavíz készítése során? Számításankban a patron térfgatától és a víz tenziójától tekintsünk el B) 200 dm 3-es zárt tartályban mely előzőleg normálállapotú levegőt tartal mazott szárazjget szublimáltattunk el (A szárazjég térfgata a gáztérhez képest elhanyagolható. )
591A)
180
Mekkora tömegű szárazjeget szublimáltattunk el ha megvárva hogy visszaállon az eredeti hőmérséklet a nyomás 250 kPa lett? Standard nyomású száraz levegőt tartalmazó, 1 ,000 dm-es zárt tartályba 250 cm 3 dsztillált vizet fcskendezünk úgy hogy közben levegő nem távo zik a tartályból. Számítsuk ki mekkora nyomás uralkodik a tartályban egyensúlyban 20 Con ha ezen a hőmérsékleten a víz tenziója 23 kPa. TCsabI© 2017
B)
592.A)
100 dm 3 -es 980 kPa nyomású, 200 °Cos levegőt tatalmazó edénybe hirtelen kevés etilacetátot öntünk, majd az edényt gyorsan lezárjuk. Mekkora nyomás alakul ki az edényben, ha nem párolog el az összes észter? Az etilacetát tenziója ezen ezen a hőmérsékleten hőmérsékleten 9,7 kPa (A lya dékázisú etil-acetát térfgata elhanyagolható a gáztérfgathoz ké pest.) 1000 cm 3 standardállapotú hidrogéngázt állítunk elő és az alábbi mó don víz alatt fuk l
H z - g a �= �=: :
B)
Mekkora gáztérfgatot olvasunk le 25 °Con standard légköri nyomás nál ha ügyelünk hogy a lfgó üveghengert a térfgat leolvasásánál úgy tartsuk hogy a vízszintek kiegyenlítettek legyenek? A víz tenziója 25 °C on 32 kPa Ismeretlen ém ém atom tömegét határozzuk meg az alábbi berendezés ber endezés segítsé gével:
Az ábrán látható nagy kémcsőbe 0,5045 g émet mérünk majd a nagy kémcső megdöntésével megdöntésével a kis kémcsőben lévő sósavoldatot a émre öntük öntük A reakció beejeztével és az eredeti hőmérséklet visszaállítása után elzár juk a lombikból a zőpohárba vezető csövet ügyelve arra a rra hogy közben közben a lombikban és a zőpohárban lévő desztillált víz szintje megegyezzen A zőpohárba került víz tömegéből megállapítható volt hogy a lődött gáz 5262 cm 3 desztillált vizet szorított ki. Számítsuk ki a ém atomtömegé tömegét! t! A laboratóriumban a hőmérséklet 27 °C, a légnyomás 102,0 kPa volt. 27,0 °C-on a víz tenziója 3,6 kPa 593.A) 7,00 dm 3 -es edény 040 g hidrogént hidrogént és 315 g nitrogént tartalm tartalmaz az 0 °C-on °C-o n Mennyi az elegy össznyomása, össznyomása, mekkorák a parciáls nyomások? nyomások ? Határoz zuk meg az elegy térfgat%os térfgat %os összetételét! TCsabI© 2017
181
Határozzuk meg annak a gázelegynek a térgat%os összetételét, össz nyomását és a komponensek parciális nyomását 10 °C-on, °C-on , melynek sűrű sűrű 3 sége 2,00 g/dm és 5050 m/m% O i-t, illetve H 2t tartalmaz! 594A) Nitrogén-dioxiddal szennyezett nitrogé-monoxid-gáz standardállapotú -ét oxig oxigénme énmentes ntes tében tében NaOHol NaOHoldatt dattal al rázunk össze, össze, majd 1, 00 0000 dm3 -ét az oldatot 100 cm 3re egészítjük ki Az így keletkezett oldat 10,00 cm 3éhez 20,00 cm 3 0,020 mol/dm3 koncentrációjú kálium-permanganát-olda tot és kb. 1 5 cm 3 1 mol/dm 3 es kénsavoldatot kénsavold atot öntünk. öntü nk.Ekkor a következő, köve tkező, kiegészítendő reakció megy végbe: B)
MnO + NO + H
=
Mn 2 + + NO + H2 O
Várakozás után a rendszerhez 20,0 cm c m 0,050 mol/dm koncentráció koncentrációjú jú oxál savoldatot öntünk, majd melegen 0,020 mol/dm 3 es kálium-permanganát oldattall titáljuk: oldatta titáljuk: átlagos átlagosan an 1 1 ,50 cm3 mérőoldat gy. Számítsuk ki a kiindulási nitrogé nitrogénoxid noxid-elegybe -elegybenn a nitrogén-dioxid parciális nyomását! Dihidrogén-szuldot tartalmazó levegő standardállapotú 1,000 m 3-ét bró bró mos vízbe vízbe vezették It Ittt a következő, kiegészítendő kiegé szítendő egyenlet szerinti szerinti reakció játszódott le: 3
B)
3
H 2 S Br2 + H 2O H2 SO 4 + HBr A fleslegben maradt bróm eltávolítása után a keletkezett savakat az oldat 0,11 00 mol/d mol/dm m 3 es NaOH-oldat semlegesítette tizedr tiz edrész észébe ébenn 1 1 ,20 cm 3 0, Mekkora volt a levegőben a dihidrogén-szuld parciális nyomása? 595A ) Hidrogénből, oxigénből s ntrogénből álló gázelegy standard körülmé nyek között 0,5388 g/dm 3 sűrűségű Ha az elegyet elektromos szikrával meggytjuk, majd a eakció (vízképződés) után a rendszert az eedeti hőmérsékletre hőmérs ékletre és nyomásra nyomásra hozzuk, hozzuk, a maradék sűrűsége sűrűsége a víz eltávolítá eltávolítá 3 3 sa után után 0,6 1 22 g/d g/dm m lesz ( 24,5 dm /mol) Állapítsuk meg a képződött és a kiindulási gázelegy térgatszázalékos összetételét, a komponensek parciális nyomását és azt, hogy a kiindulási gázelegy térgatának hány %ára csökkent a gáztérgat a reakció végére! Metánt, tánt, oxigént és szén-monoxidot tartamazó gázelegy gázelegy térgata normál B) Me állapo áll apotba tbann 1 1 00 cm 3 . A gázelegyen szikrát üttetünk át. A vízgőz lecsapó dása után a szárított gázelegy térgata normálállapotban 525 cm 3 , benne a szén-dioxid parciális parciális nyomása 77,2 kPa, az oxigéné 24 24,, 1 kPa Határoz Határoz zuk meg a kiindulási elegyben a komponensek parciális nyomását! 3.596A) 1, 000 dm 3 es edény hidrogént, oxigént és nitrogént tartalmaz, melyben a hidrogén és az oxigén parciális nyomása megegyezik Az elegy sűrűsége 22 Con, 102,0 kPa nyomáson 1,120 g/dm 3 Mi a gázelegy térgatszázalékos összetétele és a komponensek parciális nyomása? A gázelegyen szikrát üttetünk át, majd a 2 H 2 + 2 = 2 H 2 O reakció lejátszódása után a hőmérsékletet az eredeti 22 C-ra állítjuk vissza. Mek kora lesz a nyomás a tartályban? tartá lyban? A víz tenziója t enziója 22 2 2 C-on 2, 7 kPa. (A lecsapódó víz térgatát elhanyagolhatjuk.)
•
182
TCsabI© 2017
B)
591.A)
0,8590 g/dm3 sűrűségű, normálállapotú hdrogén-klór gázelegyet lrob bantunkA bantunk A reakcó után a gázelegyet vízen buborékoltatjuk át és többszö r mosás után a vízgőzzel telített gázt az eredet tartályba tötjük vssza Mekkora lesz ekkor a tartályban a gáz nyomása? A víz tenzója 0 °C-on 0,60 kPa. 120,00 g 5,00 m/m%-os nátrumszulátoldatot elektrolzálunk 5 A áram erősséggel erősségg el 0,5 0 ,5 órág a) Mekkora térfgatú lenne a lődő gázok elegye standard körülmények között? b) Hogyan változott meg az oldat összetétele? e) A lődő gázokat gázokat a valóságban valóságban víz lött fuk l ügyelve ügyelve,, hogy a vízszn vízszntek tek kegyenlítettek legyenek a leolvasásnál leolvasásnálMekkora térfgatú a gázelegy és mlyen az egyes komponensek parcáls nyomása, ha a hőmérséklet hőmérsék let 22 °C, a légnyomás 98,0 kPa és a vz tenz tenza a ezen a hőmérsékleten 2, 7 kPa
� -[ ,"
1
B)
4598
-
- -
Egy tartály sósavoldat elektrolízséből származó, szárított hdrogén-klór elegyét, valamnt argongáz argong áztt tartalmaz A tartály térfgata, 1,000 dm3 , hőmérséklete 22 °C, nyomása 200 kPa. A tartályban elektromos elektr omos szkrával megndítjuk a reakcót, majd a lyamat beejeztével a rendszert az eredet hőmérsékletre hűtjük. a) Nő, csökken vagy változatlan ekkor a nyomás a knulás állapothoz képest? A gázelegyet ezután vízen buborékoltatjuk át, és többször desztllált vzes után víz lett uk lA gáz térgata 22 °Co °C on n 100 kPa légkör mosás után mosás nyomáson 1, 1,646 646 dm A víz tenzója ten zója ezen ez en a hőmérsékleten 2,7 kPa. nyomása a víz lett lfgott b) Mlyen az egyes komponensek parcáls nyomása gázban? e) M volt a kndulás gázelegy térfgatszázalékos összetétele és benne az egyes komponensek parcáls nyomása? d) Menny deg kellett a sósavoldatot elektrolzáln 2 A áramerősséggel, hogy a kndulás gázelegy meglelő komponenset előállíthassuk? 20 km2 területű város húszezer lakásában lakásonként egydejűleg 2020 kg szenet égettek el ugyanabból a tából, melynek éghető kéntar talma 2 m/m%. Az égéstermék a város lett 100 m vastagságú légrétegé ben maradt, mely 10 °C hőmérsékletű volt, s vízgőzzel telített M lesz a lehulló harmat harmat kénsav-koncentrác kénsav-koncentrácója ója ha h a 1 Cr Craa hűl le a levegő, s az egész kén-dioxd-mennység a lecsapódó harmatba kerül és oxdálódk? Menny kénsav lep el a várost? 183
599.A)
B)
A telített vízgőz nyomása nyomása 10 °Con 1,23 kPa, 1 °C-on: 0,66 kPa kP a nyomású leve levegőt gőt állan Ha 10,0 m 3 25 °Cos, CH 2 Cl 2 -dal telített, 100 kPa dó nyomás nyomáson on 10 °C-r °C-raa hűtünk, hűtünk, a CH2 Cl2 egy része kondenzál. Hány kg cseppflyós CH Cl-ot kapunk, ha ennek tenziója 25 °Con 57,2 kPa, 10 °C-on 11,3 kPa? Mekkora lesz a gázázis térgata? Hány %-a csapók le az acetonnak akkor, ha 40 °Con acetonnal telített levegőt + 5 °Cra °Cr a hűtünk le állandó nyomáson? nyomáson? Hogyan változik eközben eközben ennek a levegőnek a térfgata? A légnyomás 1013 kPa Az aceton tenziója 40 °C-on 56,2 kPa, 5 °Con 11,9 kPa. Elenőrző fladatso XIV
(Elektrokémia, gáztörvények) Zárt, Zárt, 1,000 dm3 -es edény 25 °C °C-os, -os, 100 ka nyomású oxigéngázt tartalmaz. Az edénybe annyi hidrogéngázt töltünk, hogy a tartályban a nyomás 150 kPa legyen. Ezután elektromos szikrával meggyújtjuk a gázelegyet. A reakció beeztével az edényt ismét lehűtük 25 °C-ra Mekkora lesz akkor az edényben a nyomás? (A lecsapódó víz csekély térfgatát té rfgatát elhanyagolhatjuk. elhanyagolhat juk. A vízgőz tenzója 25 2 5 °C-on 3,17 3, 17 kP kPa a)) 5 po pont nt 67,96 6 7,96 g ezüst-nitrátból oldatot oldatot készítettünk készítettünk Ennek 100 cm3 ét 1 órán órán kere kereszt sztül ül 2 A hasznos áramerősséggel elektrolizltuk A flyamat teljes időtartama időt artama alatt al att a kató don gázejlődés nem volt tapasztalható. Ugyanebbe a megmaradt, elektrolizált oldatbaa leslegb oldatb leslegben en réz rézr rgács gácsot ot szór. szór. A szilárd anyag tömege a reakció után ,93 g-mal nagyobb lett Határozzuk meg az ezüst-nitrát-oldat koncentrációját, az elektrolízis során lő dött gáz standard térfgatát és azt, hogy mekkora térfgatú oldatot készítettünk a 67,96 g ezüstnitrátból ! Cu) 63 5 (Ag) 0,9 O) 160, (N) (Ag /Ag) 0799 V (Cu 2 /Cu) 0345 V ] =
r
+
=
0
=
=
=
14,0;
=
10 pont
3. 5
tömeg%os réz(II)szult-oldatot elektrolizálunk gratelektródok között 2 A áramerősséggel. Az anódon an ódon előd lődő ő gázt víz alatt fuk el az a z ábrán látható berendezésben A lődő l ődő gáz térga térgata ta 17 1 7 ° C-on, 98,0 kPa légnyomás mellett ,000 dm (A vízgő tenziója 17 °C-on 1,95 kPa kPa)) Eközben az oldat tömeg%os réz(II)szult-tartalma a elére csökkent Gaz
a) Mennyi ideig tartott az elektrolízis? b) Mekkora tömegű réz(II)-szulátolda
tot elektrolizáltunk? [ Cu) = 63,5.] r
184
TCsabI© 2017
' 10 pont
4.
Acetont égetünk el oxigénfleslegben. Az 500 °C-os, 270 kPa nyomású frró gáz elegy, mely a keletkezett szén-dioxid és a vízgőz mellett a maradék oxigént is tartalmazza, 1 ,3 1 3 g/dm3 sűrűségű. Mekkora tömegű acetont égettünk el az 500 cm 3 -es térfgatú tartályban? Hány %-os oxigénflesleget alkalmaztunk? 10 pont
5.
5,0 dm 3 es kuktába 20 °Con, 1 0 1 ,3 kPa légköri nyomáson 0,2 dm vizet öntünk, az edényt gyorsan lezárjuk, majd 100 °C-ra melegítjük. Mekkora a nyomás az edényben? Miyen a 100 °C-os gáztér V/V%-os összetétele? Mekkora a flyadéká zis térfgata? Számításainknál megengedhető_ elhanyagolásokkal élhetünk. (A leve gő kezdetben száraz, 21 V/V% O 2 t és 79 V/V% N 2 -t tartalmaz. A víz sűrűsége 20 °C-on 0,998 g/cm 3 , 100 °C-on 0,958 g/cm .) 1 5 pont Ellenőrző fladatsor XV.
1.
Mekkora lesz a nyomás, ha az alábbi tartályt két részre osztó válaszl eltávoltása után a következő kémiai reakció játszódik le 2 N0 + 0 2 - 2 N0 2
V
2 V
NO
100 kPa
100 kPa
Mekkora lesz a keletkező gázelegyben az egyes komponensek parciális nyomása és mekkora lesz a gázelegy sűrűsége? (A hőmérséklet állandó : 1 00 °C Tekintsük úgy, hogy a megadott reakció teesen végbemegy, és hanyagouk el a nitrogéndioxid eseteges dimerizálódását is !) 10 pont 100 kA áramerősséggel történő timfldelektrolízis közben 1 tonna alumínium kép ződött, és közben az anód tömege 20 kg-mal csökkent. a) Mennyi ideig tartott az elektrolízis? b) Határozzuk meg az anódon képződött szén-monoxidszéndioxid gázelegy tér1 0 pont fgat %os összetételét ! 3. Mennyi ideig
kell 2 A áramerősséggel 200 g 1 0,0 tömeg% -os réz(II)-klorid-oldatot elektrolizálni, hogy az oldat tömeg%os rézklorid-tartalma a flére csökkenjen? Mekkora tömegű réz és mekkora térfgatú, standardállapotú gáz flődik eköz 10 pont ben? 4 Egy oldat ezüst-szulátot és réz(I)szulftot tartalmaz, ismeretlen koncentráció ban Az oldat 250 cm 3 -ébe eleslegben vasrgácsot szórva a reakció befeztével
185 TCsabI© 2017
a szilárd fém tömege 4775 mgmal nagyobb, mint kezdetben volt. A kiindulási oldat másik 250 cm 3 éből a fémionokat elektrolízissel választjuk le: ehhez 2412 C töltésre van szükség. Hány mol/dm 3 ezüst-sulfátot, illetve réz (I -szulfátot tartal mazott az oldat? 10 pont (Atomtömegek Fe 55,8, Ag 108, Cu 635) Mennyi ideig kell elektrolizálni nátriumszultoldatot (gratelektródok között, ha 00 dm 3 standardállapotú durranógázt akarunk előálltani? Az elektrolizáló áramerősség 5 A. Mekkora tömegű 5,0 tömeg%-os nátriumszult-oldatot kezd tünk elektroizálni, ha a flyamat végére az oldat sótartalma 80 tömeg%-ra 0 pont növekedett?
186
TCsabI© 2017
III. KÉMIAI EGYENSÚLYOK
A) HOMOGÉN (GÁZ)EGYENSÚLYOK A ladatsorok megoldása előtt isméteük át az Iezet 22 és 23. és a II.ezet / ladatorát !
1. fladatsor: A kémiai egyensúly kialakulása és megzavarása I 600A)
Tekintsük az alábbi egyensúlyra vezető flyamatot ! 2 SO i (g) + O i (g) � 2 SO 3 (g). 3,00 dm 3-es tartályban adott hőmérsékleten a következő anyagmennyi ségek vannak a gázelegyben: kiindulás: egyensúly :
(SO 2) 100 mol 005 mol
a) Számítsuk ki a hiányzó adatokat és határozzuk meg hány %-os a
B)
kéndioxid illetve az oxigén átalakulása ! b) Mekkora adott T hőmérsékleten a flyamat egyenúlyi állandója? Tekintsük az alábbi egyensúlyra vezető lyamatot ! 2 HI (g) � H i (g) I i (g) 1 300 dm 3 es tartályban adott hőmérsékleten az alábbi anyagmennyisé gek ismertek kiindulás egyensúly
(HI) 30 mol 1 4 mol
a) Határozzuk meg a hiányzó adatokat és az egyensúlyi koncentrációkat ! b) Mekkora az adott T hőmérsékleten a flyamat egyensúlyi állandó
ja? 601.A) Mekkora 3000 °Con a 2 H 2 O (g) � 2 Hi (g) + O i (g) flyamat egyensúlyi állandóa ha egy 50 dm 3-es zárt edényben 1 09 g vizet hevítve a enti hőfkon 10%os disszociáció következik be? B) 250 cm 3 es zárt edénybe 04970 g ódot mérünk majd 1 200 °C-ra hevít jük. Ezen a hőmérsékleten a I i (g) � 2 I (g) flyamat szerint a jódmoleku lák 4 1 5%a disszociál. Számítsuk ki az egyensúlyi állandót ! TCsabI© 2017
187
.602A)
897 °C-on a 2 S(g) O(g ) � 2 SO 3 (g) egyenlet szerinti egyensúlyi f lyamatban az egyensúlyi koncentrációk a következők: SO 2
0
[SO 3 ]
0
,63 · 10 mol/dm 3 [ 2]
=
8,15 · 10 2 mol/dm 3 •
a) Mekkora 897 °C-on a lyamat egyensúlyi állandója? b) Milyenek voltak a kiindulási SO 2- és O 2 -koncentrációk és hány %-os
B)
volt az átalakulás? e) 5 dm 3 -es tartályba tiszta kén-trioxidot töltünk, majd a rendszert 897 °C-ra melegítjük Hány mol kén-trioxidot tartalmazott eredetileg a tartály, a annak 2/3-a disszociált egyensúlyig? d Lehe-e oyan eset zárt tartályban, 897 °Con, hogy egyensúlyi rend szerben mindhárom komponens koncentrációja azonos? Hogyan lehet ezt a legkevesebb ta anyag elasználásával előállítani? 527 °Con a C 6H 1 (g) � C 6 H g ) + 3 H(g ) egyenlet szerinti egyensúlyi flyamatban az egyensúlyi koncentrációk:
[C 6 = 1,000 mol/dm 3 C 6 H 6] 0,768 mol/dm 3 , 2,304 mol/dm 3 • [H 2] 0
0
a) Mekkora 527 °C-on a lyamat egyensúlyi állandója? b) A kiindulási cikloexán hány %-a disszociált? e) Lehet-e olyan eset zárt rendszerben, 527 °C-on, hogy egyensúlyban
mindegyik gázkomponens koncentrációja azonos? Hogyan lehetne ezt az állapotot a lehető legkevesebb ta anyag elhasználásával előállíta ni? .603A) A C(g ) + (g ) � CO(g) + H 2 O(g) flyamat egyensúlyi állandója 830 °C-on K 1,00. a) Kísérletünkben egy tartályt szén-dioxiddal és hidrogéngázzal töltöt tünk meg 0,5 0,5 mol/dm3 koncentrációban. Számítsuk ki, ogy a 830 °Con kalakuló egyensúlyi rendszerben mekkora lesz az egyes komponensek koncentrációja! b) Számítsuk ki azt is, hogy milyen arányban kell összekeverni szén-dioxi dot és hidrogént, hogy a szén-dioxid 90%a átalakuljon egyensúlyig! B) Az etanol ecetsav � etil-acetát + víz flyamat egyensúlyi állandója 25 °C-on: K 4,00 a) 1 mol eanol és ecetsav reakciójakor hány %-os átalakulást tapaszta lunk? b) 5050 g etanolt és ecetsavat elegyítve mekkora tömegű etil-acetát kelet kezik az egyensúly beálltáig? e) Miyen tömegarányban kell az etanolt és az ecetsavat alkalmazni, hogy az etanol 90%-a átalakuljon? (A reakció során bekövetkező térfgatváltozás elhanyagolható ) 604.AJ Hány g nitrozil-bromidot (NOBr) kell 10 dm 3 es, zárt edénybe tenni, hogy 240 °C-n éppen 1,00 mol brómot tartalmazzon az egyensúli elegy? A 2 NOBr(g) � 2 NO(g) Br(g ) flyamat egyensúlyi állandója 240 °C on: K 0,72
188
TCsabI© 2017
B)
A CO (g) C i (g) � COC i (g) fyamat egyensúyi áandóa 48 °C-on K 15,3. 5 dm 3 es tartáyba hány mo COot és C 2-t ke töteni ( anyagmennyi ség-arányban), ha 4 °C-ra meegítve a rendszert, 0,0 g fszgént (COC 2) akarunk eőáítani? A C 6H g) � 3 C 2 H i {g) yamat egyensúyi áandóa 507 °Con K = 4,73 · 0 5 • Hány g tiszta benzo vot eredetieg a 0 dm 3-es tartáy ban, meyben az egyensúyi eegy háromszor több acetiénmoekuát tar tamaz, mint benzot? Hány g tiszta cikohexánt tartamazott dm 3-enként eredetieg az a tartáy, ameyben 57 °C-on ugyanannyi cikohexán-moekua van, mint amennyi hidrogé? A C 6H 1 (g) � C 6H g) + 3 Hi (g) fyamat egyensúyi áandóa 57 °C on K 9,4. A CO (g) C i (g) � COC i (g) fyamat egyensúyi áandóa adott T hő mérséketen: K 6,0 Három edény az aábbi három összetéteben tatamazza a háom anyagot (az adatok mo/dm 3 ben értendők) =
605A)
B)
=
4.606A)
=
I. II. III.
CO] ,00 0,50 ,00
[C 2 ] 0,50 0,50 ,00
[COC 2 ] 3,00 ,00 ,00
a) Ha a három tartáyt adtt T hőmérséketre meegítük, miyen irány
B)
ban átszódik e fyamat az egyes esetekben? b) Számítsuk ki adott T hőmérséketen az egyensúyi szgén (COC 2)koncentrációt mindhárom esetben A SO 2 (g) O 2 (g) � SO 3 (g) yamat egyensúyi áandóa 897 °C-on K 27 Három edény az aábbi három összetéteben tartamazza a három anyagot (az adatok mo/dm 3 ben értendők)
I.
II. III.
5607.
[SO 2] 1,00 0,50 ,00
[ 2 ,00 0,50 0,50
[SO 3] ,00 ,50 0,50
Ha a három tartáyt 897 °C-ra meegítük, miyen irányban átszódik e a yamat az I., a II . és a III. esetben? A C i (g) H i (g) � CO (g) H 2 O (g) fyamat egyensúyi áandója 830 °Con: K 1,00.Számítsuk ki a szén-dioxid és a hidrogén átaakuási százalékát 1,0,0 mo/dm 3 kiinduási CO 2 és H 2 esetén 1,0 mol/dm 3 CO 2 és 5,0 mo/dm 3 H 2 esetén! 5,05,0 mo/dm 3 CO 2 és H 2 esetén!
A) B) C)
TCsabI© 2017
89
A H (g) + I (g) � 2 H(g) flyamat egyensúlyi állandója 445 °Con K = 50,2 Számítsuk ki a hidrogén és a jód átalakulási százalékát : A) 1 ,01 ,0 mol/dm 3 kiindulási hidrogén és jódkoncentráció esetén ! B) ha az előző rendszehez még 3,0 mol hidrogént töltünk d 3 enként! C) ha az első (A) rendszer térfgatát a lére csökkentjük ! A C 2 H g) + H (g) � C 2Hg) egyensúlyi flyamatra 1227 °Con .609 K = 0,926 Hány %os az etilén és a hidrogén átalakulása 1227 °C-on, ha a tartályban kezdetben A) 0, 100,1 0 mol/dm 3 etilén, illetve hidrogén volt? B ) ha az előző rendszerhez még 0,30 mol hidrogént töltöttünk dm3 enként? C ha a kiindulási A elegy térfgatát a tizedére csökkentjük? 608
2 feladatsor : A kémiai egyensúly kialakulása és megzavarása II.
Hány %-os a nitrogén és a hidrogén átalakulása a (g) + 3 H (g) � 2 H 3 (g) egyensúlyi reakcióban, ha 1 3 anyagmennyiségarányban alkalmazott nitrogén és hidrogén esetén az egyensúlyi gázelegy 80 V/ V% ammóniát tartalaz? Hány %kal változott a reakciótérben a molekulák száma? Meg tudjuk-e adni az egyensúlyi állandót? B) Hány %-os a CS 2 , illetve a hidrogén átalakulása a CS (g) + 4 H (g) � CH 4(g) + 2 H 2 S(g) egyensúlyi reakcióban, h kezdeti 1 4 CS 2 : H 2 anyagmennyiségarányból kiindulva az egyensúlyi gázelegy 25 V/V%-a metán? Hány % kal változott a reakciótérben a molekulák száma? Megadhatóe az egyensúlyi állandó? 611A) Milyen az egyensúly gázelegy V/V%os összetétele, és hányadrészére csökken egyensúlyig a molekulák száma, ha 3 : 1 kiindulási 2 :H 2 térf gatarány esetén a N (g) + 3 H (g) � 2 H 3 (g) reakcióban 50%os az átalakulás? B) Milyen az egyensúlyi gázelegy V/V%os összetétele, és hányadrészére csökken a rendszerben a olekulák sz·ma, ha 1 : 1 kiindulási SO 2 : 2 térfgatarány esetén a 2 SO (g)+O (g) � 2 SOg) reakcióban 50%-os az átalakulás? Meg tudjuk-e adni az egyensúyi állandót? 612.AJ Milyen volt a kiindulási N 2 : H 2 térfgatarány, és egyensúlyig hányadré szére csökkent a molekulák száma a 2 (g) + 3 H (g) � 2 Hg) reakció szerint, ha egyensúlyban minden komponens koncentrációa azo nos? (Kiindulási állapotban a tartály ammóniát nem tartalmazott.)
610A)
190 TCsabI© 2017
B)
613A)
B)
Milyen volt a kiindulási SO 2 : 2 térfgatarány, és egyensúlyig hányadré szére csökkent a molekulák száma a
reakcióban, ha egyensúlyban minden komponens koncentrációja azonos? (A kiindulási elegy kén-trioxidot nem tartalmaz.) Hányszorosára nő a molekulák száma abban a rendszerben, melyben a
reakció szerint a benzo 10%a disszociál? Hányszorosára nő a molekulák száma abban a rendszerben, melyben a
reakció szerint a ciklohexán 50 %-a disszociál? A disszociáció mértékének jellemzésére használjuk a disszociáció/okot Gele e), mely deníció szerint a disszociált molekulák száma a . az összes (kiindulási molekulák száma =
A disszociációfk tehát tulajdonképpen a százalékban kiezett disszociáció értéké nek századrésze. 2.614A)
B)
Fejezzük ki paraméteresen a disszociófk segítségével, hányszorosára nő a molekulák száma ha a enzol a
egyenlet szerint kiindulási koncentráció alkalmazása esetén disszociál ! Végezzük el a enti műveletet a C6 H 1 2 (g � C 6 H g) + 3 H(g) flyamatra !
C)
Végezzük el a enti számítást a 4 PH J g) � P g) + 6 H(g) flyamatra !
Fejezzük ki kiindulási koncentráció esetén, paraméteresen, a disszociációfkkal a ) C 6 H 6 (g) � 3 C 2 H(g), B) C 6 H 1 2 (g) � C 6H g ) + 3 H(g), C) 4 PH J g) � Pg) + 6 H(g) flyamat egyensúlyi állandóját ! .616A) A C 6 H 1 2 (g) � C 6 Hg) + 3 H(g) flyamat egyensúlyi állandója 800 K on : K = 9,4 Mekkora a ciklohexán disszociációfka és az egyensúlyi gázelegy térgat százalékos összetétele, ha az egyensúlyi rendszer kialakulása 800 K-en háromszoros anyagmennyiség-növekedéssel jár? Határozzuk meg a ciklo hexán kiindulási koncentrációját ! 615.
TCsabI© 2017
191
B
térgatarányban sszekevert metán-vzgőz reakcióelegyet 200 C-ra hevítve, a CHg) + H 2 O (g ) � COg) + 3 H (g
egyenlet szerint az egyensúlyg ,5-szeres anyaennységnvekedést tapasz talunk Ezen a hőmérsékleten a flyamat egyensúlyi állanda K = 0,255. Mi a keletkező gázelegy térfgat%os sszetétele és hány mol molekulát tartalmaz dm3 egyensúly elegy? Számtsuk ki a metán és a vzgőz átalakulásának mértékét ! 4.61A) A C2 H g ) � C 2 Hg) + H i g) lyamat egyensúlyra vezet.Zárt, 20 C-os tartályt megtöltünk 250,0 kPa nyomású etángázzal. Ezután 227 C-ra melegtjük a rendszert. Ekkorra a nyomás 2,457 MPara nvekszik a) Mekkora az etán disszociációka? b) Mekkora 227 °Con a flyamat egyensúlyi állandója? e) Hogyan változk meg az etán dsszociációka és a nyomás, ha az 227 °Con egyensúlyi gázelegy térfgatát, állandó hőmérsékleten a kétszeresére nveljük? B) 1,00 dm 3-es, zárt trtályt standardállapotú klórgázzal töltünk meg. Ha a tartály hőmérsékletét 727 °C-ra emeljük, akkor a nyomás 0,3 kPa-ról 770,0 kPa-ra nő. a) A klórnak hány %-a disszocál 727 C-on a Cl i (g ) � 2 Clg) egyenlet szerint? b) Mekkora ezen a hőmérsékleten az egyensúlyi állandó? e) Hogyan változik a disswciációk és mekkora lesz a nyomás 727 °C-on, ha a gáz térgatát a lére cskkentjük? C) 25 °C-os, tiszta ammóniagázt tartalmazó tartályt 450 C-ra melegtünk. Ekzben a nyomása ,570 MPa-ról 5,75 MPara nő. a) Mekkora az ammónia disszociációka? b) Mekkora az egyensúlyi állandó : 2 NH 3 (g) � Ni g 3 Hi g? 5618. 500 Ken az alábbi két egyensúlyi flyamathoz tartozó egyensúlyi állan dók kzül a ódé 28-szor nagyobb, mint a brómé I i (g) � 2 I(g, r 2 (g) 2 r (g ). Ha két egyenlő térgatú tartályba küln-külön mol jódot, illetve brómot teszünk, akkor 500 K-en a jódot tartalmazó tartályban tszr több az atomos állapotú halogén, mint a máskban.Hányszoros a nyomás és a disszociációk a bróméhoz képest? 619 Egyensúlyban lévő, NO 2-ot és N2O4-ot tartalmazó, 70 °C-os gázelegyben a dinitrogéntetraoxid disszocácófka 2/3. Ha a gázelegyet 40 °C-ra hűtük, akkor állandó térfgaton a nyomás az eredeti 77,0%-ára cskken. Hogyan változik meg a dinitrogéntetraoxd disszociációfka a N 2Og) � 2 NO i (g) egyenlet szerint? Meg tuuk-e adni valamelyik hőmérséklethez tartozó disz szociációállandó értékét, vagy a két állandó arányát? 92
TCsabI© 2017
620.
621
Egyensúlyi gázelegy adott ( hőmérsékleten 1 mol dinitrogén-tetra oxidot és 2 mol nitrogén-dioxidot tartalmaz a) Mekkora a disszociációfk? b) Hogyan változik mg a disszociációk és a nyomás ha a gázelegy térfgatát, állandó hőmérsékleten, kétszeresére növeük? Két különböző nagyságú, zárt, de dugattyú segítségével változtatható térfgatú edény egyikét A 1: 1 anyag mennyiség-arányú CO 2H2 elegyet, a másikba B tiszta propángázt töltünk majd mindkét edény hőmérsékletét változatlan térgaton 527 Cra emeük. A két edényben lejátszódó egyensúlyi flyamatok és egyensúlyi állandók (527 ° C-on) (A)
(B)
Az 52 C-on kialakuló egyensúlyi rendszerben a B edényben 80,0 térf gat% C 3 H 8 van.A két edényben az egyensúlyi gázelegy nyomása azonos a) Számítsuk ki a B edényben az egyensúlyi koncentrációkat és az egyen súlyi össznyomást ! b) Határozzuk meg az A eényben az egyensúlyi koncentrációkat ! e) Számítsuk ki, mekkora lesz az egyes tartályokban az újonnan kialakuló egyensúlyi elegy nyomása, ha a nti, egyensúlyban lévő tartályok térgatát változatlan hőmérsékleten a dugattyú segtségével a lére csökkentjük
3 feladatsor : A gázegyensúlyok jellemzése a komponensek parciális nyomásával 1.622A)
Köbméterenként 123 mol szrpentakloridot tartalmazó zárt edényt 250 ° C-ra hevítve a vegyület fszr-trikloridra és klórmolekulákra disszo ciál. A disszociációk 0,50 a) Számtsuk ki az egyensúlyi elegyben lévő elemi egységek összanyag mennyiségét és a tartályban uralkodó egyensúlyi nyomást ! b) Mekkorák egyensúlyban az egyes komponensek parciális nyomásai? e) Számítsuk ki az egyensúlyi állandót ! d) Mekkora lenne a disszociációk, az egyensúlyi össznyomás és a kom ponensek parciális nyomása ugyanezen a hőmérsékleten, ha kezdetben 1,000 kmol/m 3 lenne a P C15 koncentáció?
TCsabI© 2017
193
B)
.623A)
100 dm 3-es edény 130 mol ciklohexánt tartalmaz. Ha 1000 -re hevítjük, a vegyüet etilénre disszociál. Az egyensúyi elegyben az etién koncentráci ója háromszorosa a ciklohexánénak. a Mekkora a disszociációk? b Számítsuk ki az egyensúyi összkoncentrációt és a tartályban uralkodó egyensúyi nyomást! e Számítsuk ki az egyensúyi állandót! d Írjuk fel, hogyan számítanánk ki a disszociációkot, ha kezdeti kon centrációként a ciklohexán tizedét alkamaznánk? A szn 4 PHg) � Pg) + 6 H(g) egyenlet szerinti disszociációjakor keletkező gázelegy sűűsége 0,303 MPa nyomáson és 300 C hőmérséke ten 1,99 g/dm 3 a Számítsuk ki 1 dm 3 gáztérben lévő egyensúlyi összanyagmennyiséget! b Milyenek az egyensúlyi koncentrációk? e Mekkora a disszociációk és a disszociációálandó? A hexán C 6 H g) � C 6H 6 (g) + 4 H(g) egyenet szerinti disszociációja kor keetkező egyensúlyi gázelegy 15,76 MPa nyomáson, 727 °C-on 38,81 g/dm 3 sűrűségű. a Számítsuk ki az egyensúlyi gázelegy mol/dm 3 koncentrációját! b Számítsuk ki az egyes komponensek egyensúyi koncentrációját! e Mekkora a disszociációk és a disszociációáandó? 650 C-on az ammónia a 2 NH 3(g) � N (g) + 3 H(g) egyenlet szerint disszo ciá. Az egyensúlyi elegy sűrűsége 0,30 g/dm3 ammóatartalma 20 V/V% Számítsuk ki az egyeµsúlyi elegy nyomását! b Határozzuk meg az egyensúlyi koncenrációkat! e Mekkora az ammónia disszociációka és a disszociációállandó értéke? d Számítsuk ki a gázelegyben az egyes komponensek parciális nyomását! 327 C-on a hidrogén-jodid 2 HI(g) H(g) + I(g) egyenlet szerin disz szociál. Az egyensúlyi elegy sűrűsége 12,8 g/d3 hidrogén-jodidtartama 80,6 V/V%. a Számítsuk ki a gázelegy egyensúyi nyomását! b Határozzuk meg az egyensúyi koncentrációkat! e Mekkora a hidrogén-jodid disszociációka és a disszociációállandó értéke? d Számítsuk ki a gázeegyben az egyes komponensek parciális nyomását! •
B)
624A)
1
,
B)
,
Gázegyensúlyok esetén az egyensúlyi állandót nemcsak az egyensúyi koncentrá ciókkal, hanem az egyensúlyi gázelegyben lévő komponensek parciális nyomásával is megadhatjuk. Az előbbi (KJ és az utóbbi () állandó számértéke természetesen nem ltétlenül egyezik meg (1. a 195. odalon). Fontos meegyezni, hogy szabályosan KP kiszámításáná is minden egyes kom ponens egyensúlyi parciális nyomását a standard nyomás értékével elosztva kel beírni az egyensúlyi állandó törtjébe. Számításainknál ez az érték a standard légköri nyomás (p 101,3 kPa 1,013 · 10 5 Pa 0,1013 MPa) legyen. 0
194
=
TCsabI© 2017
A I. fejeze 22. eldtsorának beveetőében eírtak aapán K sámértéke nem különböik a hagyományosan, koncentrációkka kieett tört értékétő, mvel stan dard koncentrációnak ,00 mol/dm 3 t váastottunk KP értéke vsont csak akkor egyene neg a egyensúyi parcáls nyomásokka kieett tört értékével, ha a standard nyomásokat atmosérában heyettestenénk be, és standard értéknek a standard égköri nyomás értékét, atmt vennénk Az SImértékrendser sernt akalmaható mértékegységek miatt KP értéke nem egyek meg a egyensúy parciá is nyomásokból képett tört értékéve. .625A) Sámítsuk ki a 624A) eladatban sereplő fyamat parcális nyomások kal kieett egyensúyi álandóát (Kp ) 650 °C-ra! B) Sámítsuk k KP-t 64B) dtbn seeplő egyensúly esetén, 37 °C ra! C) atárouk meg a 623B) ladatban serepő egyensúyra KP-t! 626A) A propán hevítéskor dissociál C 3 8 (g) � C 3 H 6(g) (g). 117 °Con, 1,013 10 5 P nyomás mellett a gáeegy evegőre vonatkota tott sűűsége 0,92. (Egyensúlyban!) ) atárouk meg a propán dissociácókát! b) Sámítsuk ki a gáeegyben a komponensek parcális nyomását! ) Aduk meg Kc-t és KP-t! d) Mekkor lenne a propán dissociácófka, a egyes parciáis nyomások és Kp, ha a egyensúly eegy térfgatát a elére csökkentenénk? A f lyamat köben a hőmérséklet állandó. B) A fsr-, illetve a antmon-pentakorid dissocációa: PCl (g) � PC13 (g) + C(g), SbCl (g) � SbCg) Cl(g). 485 en a fsrpentakloridot tartalmaó edényben ,084 0 Pa nyomáson elegy átagos moláris tömege 145 g/mol, a antimon-penta kloridot tartalmaó, 6,44 10 3 Pa nyomású elegy átlagos moárs tömege 156 g/mol. (Mndkét elegy egyensúlyi állapotban van) ) atárouk meg mindkét esetben a dissociációkot, K és KP ér tékét! b) Határouk meg a parcáls nyomásokat és a dissocációfkot, h a PC15 és SbC15 kedet koncentrácóa váltoatan hőmérsékleten 1,001,00 mol/dm 3 lenne! Mekkora enne ekkor a két KP 4
Mi az összefggés KP és K c között?
Figyelembe véve, hogy koncentrácó , vaamint, hogy a egyestett V
P , megadhatjuk K gátörvény serint p V R · -bő a koncentráció = _ R·T
és K értéke köött össeggést. ÜGYELJÜN A MÉRTÉEGYSÉGERE! (lásd 627. eladat megoldását!) 195 TCsabI© 2017
4627 A) B) C) D) 628.A)
B)
C)
Aduk meg paraméteresen, mlyen összefggés van KP és Kc között az alábbi reakciók esetében! (A koncentrációk mo/dm 3-ben, a nyomások Paban értendők.) C 2 H 6 (g) C 2Hg) H i (g), C 6H 1 2 (g) C 6 H 6 (g) + 3 Hi (g), H i (g) 2 (g) 2 HI (g), N i (g) 3 Hi (g) 2 NHg). A C 6H 2 (g) C6H g) 3 Hi (g) fyamat egyensúlyi állandója Kc 9,48. Hány fkra vonatkozik ez az állandó, ha az egyensúly gázelegyben 1,33 V/ V% C6 H 1 2 mellett a hdrogén parciáls nyomása 6202,6 kPa? Mek kora a disszociációfk? A N 2 Og) 2 NO i (g) flyamat egyensúlyi állandója: Kc 7,0. Egy kí sérletben kialakult egyensúy rendszerben a NO r és N 2 O4-molekulák számaránya 10 1, a dnitrogén-tetraoxd parcáls nyomása 228,7 kPa. Mekkora KP és hány fkra vonatkozk a kszámított, lletve megadott egyensúlyi állandó? A CO 2 (g) CS 2 (g) � 2 COS (g) flyamat egyensy álandóa Kc 0,070. a) Milyen anyagmennység-aányban kevertünk össze szén-doxdot és szén-dszldot, ha a kalakuló egyensúly elegy átagos molás öme ge 68,0 g/mol? b) Hány °C-ra vonatkozk a fnt egyensúlyi állandó, ha tudjuk, hogy a zárt, állandó térfgatú tartáyban lévő, egyensúlyi gázelegy nyomása 196,2 kPa, sűrűsége 2,80 g/dm 3 . Mekkora adott körüények között a KP értéke? e Az elegy hőmérsékletét ezután 100 °C-kal emeljük. Számítsuk k az aábbiak közül azokat, amelyeket az adataink smeretében kiszámítha tunk az újonnan kialakult elegy átagos moláris tömege, az egyensúlyi koncentrációk, az egyensúlyi össznyomás.
B) A SAV-BÁZIS EGYENSÚLYOK 1. fladatsor: A vzes oldatok kémhatása; a pH émiai és bológiai szempontból is gyakran kell számításba venni az oldatok kémhatását. A savak vizes oldatban protont adnak át a vízmolekuláknak és így megnövelk az oldat hidrogén, pontosabban oxónumion-koncentrációját: pl. HCl H2 O = H 3 O 1 . esetén, híg oldatokban a protonátadás gyakorlatilag teljes (a disszocácófk 1,00), így az oldat H 3 O + -ion-koncentrációja megegyezik a bemért sav koncentrációjával. Az oldatok kémhatásának jellemzésére célszerűség okokból bevezették a pH fgalmát.A tszta víz is tartalmaz kevés oxóniumiont a H 2 O + H2 O H 3 O + OH =
196
TCsabI© 2017
egyene szerini reakcióbó; 25 °C-on az oxóniumion-koncenráció 10 7 mo/dm 3 . A nehezen kezeheő, haványkievős koncenrációérékek heye bevezee pH az oxóniumion (hidrogénion-)koncenráció ízes aapú, negaív ogarimusáva egyezik meg: vagyis a tiszta víz pH-ja a[H + ] 10 mo/dm 3 mia, pH 7 (25 °C-on) .629A) Mekkora a pH-a a 0,10 mo/dm 3 koncenrációjú sósavnak? B) Mekkora a pH-a a 0,05 mo/dm 3-es saéromsavodanak? C) Mekkora a pH-a az 5 · 10 mo/dm 3 es kénsavodanak? (Téeezzük , hogy a kénsav ejesen disszociá) 630A) Mekkora a pH-ja az 1,0 m/m%-os sósavnak, ha a sűrűsége gyakoraiag 1,00 g/cm 3 ? B) Mekkora a pH-a az 1,0 m/m%os, ,00 g/c 3 sűrűség saéromsavoda nak? 631A) Mekkora annak az odanak a pHja, ameye úgy készíeünk, hogy 1,00 cm , 1,185 g/cm sűrűségű, 37 m/m%-os sósavbó 5,00 dm odao készíeünk? B) Mekkora a pHa annak az odanak, meye úgy készíeünk, hogy 1,00 cm 1,40 g/cm sűrűségű, 65,0 m/m%os saéromsavodao deszi á vízze 1,00 dm re hígíounk? 632. 2,0 pHú oda 3,0 dm 3 ének eőáíásához mekkora érfgaú A) 20 m/m%os 1,1 g/cm 3 sűrűségű sósavra van szükség? B) 65 m/m%os, 1,4 g/cm 3 sűűségű saéromsavodao ke hígíani? .633A) 2,00 pH-ú sósavodao akarunk eőáían. Ehhez a rendekezésünkre á 100 cm 3 oyan sósavoda, ameynek 10,0010,00 cm 3-é három párhuzamos mérésben 0,1010 mo/dm 3 -es NaOHodaa megiráunk az áaggyás 13,60 cm 3 • Mekkora érgaú pH 2,00es savodao ké szíheünk a iráás uán megmarad sósavbó? B) 5,00 dm 1,00 pH-jú sósavra van szükségRendekezésünkre á 2000 c ismereen koncenrációjú sósav Ennek ponos koncenrációjá úgy haá rozzuk meg, hogy 10,00 cm ébő 100,0 cm örzsodao készíünk, majd a örzsoda 10,0010,00 cm -é 0,098 ol/dm koncenrációjú NaOH odata irájuk: az áaggyás 7,85 cm Számísuk ki és írjuk e, hogyan készísük e az 5,00 dm 3 1,00es pH-ú odao! .634A) 1,00es pHjú, erős savbó készü odao ízszeresére hígíjuk Mekkora a keekeze oda pH-a? B) 2,00-es pH-ú, erős sabó készü odao készeres érgara hígíunk. Mekkora esz a keekező oda pHja? C) Hányszoros érgara ke hígíani a pH 1,00es, erős savbó készü odao, hogy a pH-a 3,00 egységge váozzék? 1,00-es és pH 2,00-es sósava .635A) Összeönünk azonos érgaú pH Mekkora a keekező oda pHja? B) Összeönünk azonos érgaú pH 1,00-es és pH 3,00-as sósava. Mekkora a keekező oda pH-ja? 7
3
3
3
3
,
3
3
3
3
3
3
3
.
=
TCsabI© 2017
19
Milyen térgatarányban kell összeönteni 2,0-es és 3,0as pH-ú oldatot, hogy a pH 25 legyen? B) 1,00 dm 3 ,1es pHjú oldat előállításához mekkora térgatú ,0es és 2,0-es pHjú oldatra van szükség? 5.631A) V tégatú, pH ,00s sósavhoz 00 cm 20 m/m%-os, 1, g/cm 3 sű űségű sósavat öntünk, majd az így kapott oldatot desztillált vízzel 5 V tégatúa töltjük l A keletkezett oldat pHa smét 00 Mekkora tégatú sósavból ndultunk ki? B) 1000 cm 3 pH 1,000es sósavhoz olyan sósavat öntöttünk, amelyknek a pHja 2,000 A keletkezett oldatot ezután kétszeresére hígítottuk és megmértük a pHát 2,229nek adódott Mekkora térgatú 2,00es pH jú sósavhoz öntöttük az ,000es pHjú oldatot? 636A)
2. fladatsor : Lúgoldatok pHja ; a víz autoprotolízise
Minden vizes oldatban nnáll a víz amtériájából adódó autoprotoltikus egyensúly: H 2O H2 O H 3 O + H , vagy egyszerűbben H O H + + OH Erre flírva az egyensúlyi állandót, a [H + ] ·[OH ] Kd = kiejezéshez jutunk. [H 2 ] A víz disszociációjának mértéke igen kicsi (tiszta vízben, 25 °Con H + ] = 1 10 7 mol/dm ), a víz „koncentrációja" pedg ,000 dm 1000 cm 1000 000 g 55,5 mol, tehát 55,5 mol/dm3 , ennek értéke az egyensúly beálltá18 ig még akkor sem változna számottevő métékben, ha azt az egyébként lehetetlen esetet tekintenénk, hogy az összes H -ion visszaalakulna vízzé: 55, ± 0 7 55, A ntiek értelmében[H O a híg vizes oldatokban lezajló reakciók során állan dónak tekinthető, így az egyensúlyi állandó egyenletét átrendezve K ·[H O ] = [H + ] · OH kiejezést kapjuk, melyben a két állandó szorzatát új állandóként K H O = Kvvel jelöük. Ezek alapján v = [H · [OH-) kapjuk az ún vízionszorzatot 25 °Con 1,000 dm 3 víz 10 7 mol H ont, ennek következtében ugyanennyi OHiont tartalmaz, vagyis V 10 7 0 7 0 - 1 4 _ A szorzat értéke 25 °Con akkor is 10 , ha a vízbe savat vagy bázst juttatunkMivel az oldatok kémhatását általában a pHval jelöljük, a bázisból származó OH-ionok koncentrációjából a K állandó segítségével számíthatjuk ki a[H + ]t, és ebből a pHt 3
3
2
2
2
+
3
Megjegyzé :
gyszerűbben számíthatjuk a pHt logaritmikus kifezésekkel:
pH lg [H + ], pOH lg[OH] pKv = lg Kv 14 (25 °C-on).
=
-
Felhasználva a lg (a · b) pK
V
=
lg a + lg b matematikai összeggést:
pH + pOH.
Így 25 °C-on pH + pOH 14 Mekkora a pH-a 25 °C-on a 01 mol/dm -es NaOH-oldatnak? Mekkora a pH�ja 25 °C-on az 5 · 10 mol/dm es meszes víznek? Mekkora pH-a van 25 °C-on az 5 · 10 mol/dm koncentrációjú NaOH oldatnak? 639.A) A 0,100 mol/dm es NaOH-oldat pH-ja 50 °C-on 12,25. Mekkora a víz ionszorzat értéke 50 °C-on? B) Mekkora a pH-a 70 °Con a 0,010 mol/dm koncentrációjú ORoldat nak ha ezen a hőmérsékleten a vízionszorzat 2,1 · 1o - 1 ? 3
18.A) B) C)
3
3
3
3
3
3
3
A további eladatokban az adatok 25 °C-ra vonatkoznak! 640.A) B) 64.A) B) 642.A) B)
643.A)
0,50 g NaOHot vízben oldunk és desztillált vízzel 500 cm re hígítjuk az oldatot Mekkora a keletkezett oldat pH-ja? 0,50 g OH-dal végezzük el a fnti műveleteket. Számítsuk ki a pH-t 2000 dm 3 ; 11,5-ös pHú qldat előállításához mekkora tömegű NaOHra van szükség? Mekkora tömegű kálium-hidroxidból lehet előállítani 10 dm 110-es pH jú oldatot? endelkezésünkre áll 100 cm , 50 m/m%-os 1,05 g/cm sűrűségű NaOH oldat Mekkora térgatú 1,0-as pH-jú oldat készíthető ebből? 100 m/m%-os, 1,09 g/cm sűrűségű kálium-hidroxid-oldatot 5,000 dm -re hígítottunk A keletkező oldat pH-ja 113 lett. Mekkora térgatú a kiin dulásnál vett 100 m/m%-os lúgolda? 1000 dm 10-as pHú oldatot akarunk készíteni. Ehhez olyan kálium hidroxidoldat áll a rendelkezésünkre, amelynek 10,00 cm -éből 2500 cm törzsoldatot készítve, annak 20,00 cm -ét megtitrálva a 0,098 mol/dm koncentrációjú kénsavoldatból 11,50 cm gyást mérünk Hogyan készít hető el a 1,0-as pH-jú oldat? Mekkora térgatú 12,0-es pHú oldatot készíthetünk abból a 2500 cm nátrium-hidroxid-oldatból melyből előbb a pontos koncentráció meghatá rozásához háromszor 1000 cm t elhasználunk és 0,105 mol/dm es sósav val megtitrálunk a mérés során 9,85 cm es átlaggyást tapasztalunk? Pontosan 1,00 g tömegű kálium- és nátrium-hidroxidból álló keveréket vízben oldunk, és az oldatot pontosan 1,000 dm -re hígítjuk. A pH-t megmérve 12,5-nek adódik Számítsuk ki a keverék m/m%-os és n/n%-os összetételét! 3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
B)
3
3
3
3
644.A)
3
199
B)
Pontosan 0,5800 g káliunátriu ötvözetet vízzel reagáltatunk, ad az oldatot 2,000 d re hígítuk. A keletkező oldat pHa 12,00. Száítsuk ki a éötvözet összetételét /%-ban és /%-ban! Hányszorosára kell hígítani a 12-es pHú, erős bázisból készült lúgolda tot, hogy pH-ja 2 egységgel változzon? 11-es pH-ú NaOH-oldatot hároszorosára hígítunk. Mekkora a keletke ző oldat pHa? Két káliuhidroxid-oldatot 1 10 térgatarányban összeöntve 10,00-es, 10: 1 térgatarányban összeöntve 10,96os pHú oldatot kapunk. Mi volt a két kiindulási oldat pHa? Két nátriuhidroxidoldat azonos térgatait keverük össze a keletke zett oldat pH-a 12,00 Ha 3 1 térgatarányban öntük össze a két olda tot, akkor 12,16os pH-t érünk Milyen volt a két nátriuhidroxid oldat pH-a, illetve koncentrációa? Két nátriu-hidroxid-oldat közül az egyiknek A 5,00 c -ét 1,000 dm -re hígítva olyan oldathoz utunk, aelyhez a ásik E oldat azonos térgatát keverve 11,0-es pH-ú oldathoz utunk. Ha -oldat 5,00 c -ét csak 5000 cm re hígítuk, akkor a keletkező oldatot azonos térfgatú -oldat tal összekeverve 11,29-es pHú oldathoz utunk. Hány ol/d -es volt az -oldat, és ekkora volt a -oldat pH-a? Ha két nátriu-hidroxid-oldat közül az egyik A 10,00 c -ét 100,0 cm re hígítuk és ennek 10,00 c ét 10,00 c -oldattal keverük össze, akkor 11,00 pH-ú oldatot kapunk Ha a -oldatot hígítuk l tízszeresére és ennek 1000 c ét keverük az -oldat 10,00 c ével, akkor 11,70es pH-ú oldathoz utunk ányas pHú volt az A- és a -oldat? seretlen térgatú, 12,00-es pH-ú nátriuhidroxid-oldatban 15,0 g szilárd nátriu-hidroxidot oldottunk, mad az oldatot 1,000 d re egé szítettük ki desztillált vízzelEkor olyan oldatot kaptunk, amelynek pH-a egegezik annak az oldatnak a pHával, melyet úgy kapunk, hogy az eredeti, 12,00-es pH-ú oldatot ötszörösére hígítjuk Mekkora térgatú 12,00-es pH-ú oldatból indultunk ki, és ekkora lett az oldat pH-a? Iseretlen térgatú, 11,00es pH-ú nátriu-hidroxidoldatban 19,2 g szilárd nátriu-hidroxidot oldunk md az oldatot desztillált vízzel 5,000 d -re hígítuk. Ekkor olan oldatot kapunk, elynek pHja eg egezik az eredeti, 11,00es pH-ú oldat tízszeres hígításával létreövő oldat pHával. Mekkora térgatú 11,00es pH-ú oldatból indultunk ki, és ekkora lett az oldat pH-a? 3
3645A) B)
.646A)
B)
641A)
3
3
3
3
3
B)
3
3
3
648A)
3
3
3
B)
3
3. feladatsor : Erős savak és erős bázisok reakció
Erős savak illetve bázisok híg vizes oldataiban disszociálatlan olekulák gya korlatilag nincsenek (a vízolekulákon kívül) Aikor tehát valaely erős savból készült oldatot egy erős bázisból készült oldattal öntünk össze, az összeöntendő 200 TCsabI© 2017
oldatokban lévő oxónium, illetve hidroxidionok koncentrációja egyértelműen meg határozza a kémiai reakcióban részt vevő ionok arányát: H O + H = 2 H O, (H + H = H O) +
3
2
+
2
Ha az oldatok térfgatából és koncentrációjából kiszámított oxónium és hidroxidio nok mennyisége nem egyenlő, akkor a leslegben lévő ion határozza meg, hogy a semlegestől milyen irányban tér el a keletkező oldat pHja Ne feledjük az oldatok összeöntésekor bekövetkező hígulást sem 649A) B) 650A) B)
.651A)
B)
3652A)
B)
65A)
B)
654A)
10,0 cm 1,0-es pH-jú sósavat 10,0 cm NaOH-oldat semlegesít Mekkora ennek a lúgoldatnak a pH-a? 10,00 cm 12,00-es pHú NaOH-oldatot 9,00 cm hidrogénodidoldat semlegesít Hányas pHú ez a H-oldat? 10,00 cm 12,00es pH-jú NaOH-oldatot mekkora térfgatú, 1,00es pH jú hidrogén-bromidoldat semlegesít? 10,00 cm 2,0-es pHú sósavat hány cm 13,00as pH-ú NaOH-oldat semlegesít? 100,0 cm 13,0-as pH-ú NaOH-oldaton 1,000 dm térfgatú, standard állapotú hidrogénkloridot tartalmazó levegőt buborékoltatunk át Ezután megmérjük a gyakorlatilag változatlan térfgatú oldat pHát, mely 7,00-nek adódik. Hány V/V% hidrogénklordot tartalmazott a gázelegy? (A hidrogén-klorid oldódása közben bekövetkező csekély térfgatválto zást elhanyagolhauk) Hány g NaOH-ot oldottun fl abban az 500 cm 3,0as pHú sósavban, melynek pH-ja ennek következtében 7,0re nőtt? (A NaOH oldása során bekövetkező csekély térfgatváltozás elhanyagolható) Hány g NaOH-ot oldottunk el abban az 500 cm 1,0-es pHjú sósavban, melynek pH-ja ennek következtében 12,0re nőtt? (Az oldás során bekö vetkező térfgatváltozást elhanyagolhatjuk) 100 cm 12,0es pHú NaOHoldaton 1 ,000 dm , standardállapotú hidro génkloridot tartalmazó levegőt vezetünk át, miközben az oldat pHa 3,0ra csökken Hány V/ V% hidrogén-kloridot tartalmazott a levegő? (A gáz oldódása során bekövetkező térfgatváltozást elhanyagolhatjuk) NaHCO Na CO keverék 1,00 g-át 200 cm 1,0es pHjú sósavban ol dunk, melynek kémhatása gyakorlatilag változatlan térfgatban 1,9es pH-ra nő eközben. Határozzuk meg a kiindulási keverék tömeg és mól százalékos összetételét! Káliumnátrium ötvözet 0,50 gát 300 cm 1,0es pH-jú sósavban oldjuk, melynek pH-ja eközben 1,4re nő Mi volt a kiindulási keverék tömeg és mólszázalékos összetétele? KOHot és NaOH-ot tartalmazó keverék 1,00 g-ját floldjuk 150 cm 1,00es pH-ú sósavban Eközben az oldat pH-a gyakorlatilag változat lan térfgatban 12,52re nő Számítsuk ki a kiindulási keverék összetéte lét tömeg- és anyagmennyiségszázalékban ! 3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
2
3
3
3
3
TCsabI© 2017
201
B) 4655.A) B) 656.A) B)
KNa ötvözet 1,00 g-ját loldjuk 500 cm 2,00es pHjú sósavban A ke letkező oldat pH-ja 12, 70. Számítsuk ki a kiindulási keverék összetételét! Összeöntünk azonos térfgatú pH 2,00-es sósavat és pH 13,00as NaOHoldatot. Mekkora a keletkező oldat pHa? Összeöntünk 200 cm3 12,00es pH-ú NaOH és 400 cm3 3,00as pHú HBroldatot. Mekkora a keletkező oldat pHa? Összeöntünk 500 cm 3 12,00es pHú NaOH, 200 cm 3 3,00as és 300 cm3 5,00-ös pH-ú HBr-oldatot. Mekkora a keletkező oldat pHja? Összeöntünk három azonos térgatú oldatot 3
=
pH pH 2 pH 3 1
=
1,00 sósavat, 13,00 NaOHoldatot, 3,00 sósavat.
Mekkora lesz az így keletkező oldat pHa? 657A) 10,00 cm 3 0,100 mol/dm 3 koncentrációjú sósavat titrálunk pontosan 0,100 mol/dm koncentrációjú NaOH-oldattalSzámítsuk ki a titrálólom bikban lévő oldat pH-át a titrátság mértéének ggvényében: 5,00 cm3 NaOHoldat (50%os titrátság), 9,00 cm , 9,90 cm3 , 9,99 cm , 9,999 cm 3 , 10,000 cm 3 , 10,001 cm3 10,01 cm3 10,10 cm3 , 11,00 cm 3 NaOHoldat hozzáadása után! Ábrázoljuk grakusan a pH változását a titráltság %ának ggvényében (ún. titrálási görbe) ! B ) Végezzük el a számítást 0,010 mol/dm es oldatok esetén is! C) Végezzük el a számítát arra az esetre, amikor 0,100 mol/dm es NaOH oldatot titrálunk 0,100 mol/dm es sósavval 658A) Két sósav közül az egyik A 10,00 cm 3 -ét 20,00 cm , a másik B 50,0 cm 3 -ét 5,00 cm pH 13,00-as NaOHoldat semlegesíti. a) Hány cm 13,0as pHú NaOHoldat semlegesíti annak az oldatnak a 10,00 cm ét, amelyet úgy készítettünk, hogy összeöntöttünk azonos térgatú A- és oldatot? b) Mekkra térgatú A- és -oldat 1: 1 térgatarányú elegye szükséges 1,000 dm 2,30as pHjú oldat készítéséhez? B) Két NaOHoldat közül az egyik A 5,00 cm 3 ét, a másiknak E 20,00 cm3 ét semlegesíti 10,00 cm3 1,00es pHú sósav. a) Hány cm 1,00es pHjú sósav semlegesti annak az oldatnak a 10,00 cm ét, amelyet úgy készítettünk, hogy A és -oldatot 1:3 térf gatarányban kevertünk össze? b) Mekkoa térfgatú A , E , illetve 1 3 térgatarányú oldatkeverék szük séges különkülön 2,000 dm3 12,00es pHú oldat készítéséhez? 659.A) 100es pHú sósavan loldunk bizonyos tömegű NaOH-ot, majd az oldatot 100,0 cm re töltük l. Ekkor az oldat pHja 12,30 lesz. Ha ebben az oldatban az előzővel azonos tömegű NaOH-ot oldunk l és az oldatot 500 cm re hígítjuk, akkor az oldat pH-a 12,00 lesz. Mekkora térgatú 1,00es pH-jú sósavból és mekkora tömegű NaOHbó indultun ki? 3
3
3
3
3
=
3
3
3
3
3
3
3
202 TCsabI© 2017
B)
V 1 térfgatú, 14,00-es pHú NaOHoldathoz V 2 térfgatú, 1,185 g/cm 3 sűrűségű, 37 m/m%-os tömény sósavat öntünk és az oldatot desztillált vzzel 200 cm 3re hgtjuk Ekkor az oldatban 2,00es pHt mérünk Ha ehhez az oldathoz az előővel megegyező, V 2 térfgatú és összetételű tömény sósavat öntünk, majd a oldatot 500 cm 3 re egésztjük ki desztil lált vzel, 1,55-ös pHú oldatot kapunk. Mekkora térfgatú NaOH-oldatból, illetve tömény sósavból indultunk ki? Ellenőrző feladatsor XI.
(Homogén egyensúlyok, erős savak és bázisok pHa) tartalmazó, 25 °C-os, 0,101 MPa nyomású levegő 100 dm3-ét 2,00 dm 3 13,0-as pHú NaOHoldaton vezettük át, miközben a gyakorlatilag változatlan térgatú oldat pHa 1 egységgel váltoottSzámtsuk ki, hány V/V% 5 pont HClot tartalmazott a vizsgált levegő 3 3 3 2 1,000 dm 1,0497 g/cm sűrűségű jégecethez mekkora térfgatú, 0,7893 g/cm sűrű ségű abszolút alkoholt kell kevernünk, hogy az ecetsav 90%-·a átalakuon? Mekkora térgatú etanol szükséges 1,000 dm 3 50 m/m%-os ecetsavoldathoz, mely nek sűrűsége 1,0575 g/cm 3? 10 pont Az észterestés reakció egyensúlyi állandója: = 4. 3 3 5,00 g nátriumhidroxidból oldatot késztünk. Ebből kmérünk 10,0 cm t és desztil lált vzzel 500,0 cm 3-re hgtjuk. Ekkor 12,0-es pH-ú oldatot kapunk. Mekkora térfgatú és milyen koncentráciú nátrium-hidroxidoldatot késztettünk 1pon a 5,00 g NaOHból? 3 4 100 cm 2,0es pHú sósavhoz 100 cm3 ismeretlen koncentrációjú kálum-hidroxid- oldatot öntve, a keletkeő oldat pH-a 3,0. a Számítsuk ki a káliumhidroxid-oldat koncentrációját és pH-át! b Mekkora lesz az oldat pHa, ha a előbb keletkezett 200 cm3 3,0as pH-ú 10 pont oldathoz még 100 cm 3 kálium-hidroxid-oldatot öntünk? 5. Azonos térfgatú, 20 m/m%-os, 1,1 g/cm3 sűrűségű sósavat és 5,627 mol/ dm 3-es NaOHoldatot külön-külön 1,0001,000 dm3 re hgtva, majd a keletkezett oldatok azonos térgatú részleteit összeöntve 3,0-as pHú oldathoz jutunk. Mekkora térgatú sav- és lúgoldatból indultunk ki? Mekkora volt a hgtott (1,000 dm3 térgatú) oldatok pHa? Mekkora térgatúra kellett volna (1,000 dm3 helyett) hgtani a kiindulási sósav mennyiséget, hogy a 3,0as Hjú oldatot megkauk? 15 pont 1. Hidrogénkloridot
Ellenőrző ladatsor XV. 1.
Aonos térgatú és tömegkoncentrációjú sósavat és KOHoldatot összeöntve olyan oldatot kapunk, amelyiknek a pH-a 4,0 egységgel tér el a tista vz pH-ától. Milyen koncentrációjú oldatokat öntöttünk össze? (A elegytés során bekövetkeő kontrak ciótól eltekinthetünk ) ( (Cl) = 35,5, A, (K) 39,1) 5 pont TCsabI© 2017
203
2. Mennyi
ideig kell elektrolizálni 2 A áraerősséggel 100 cm3 pH 13,00as NaOHoldatot, hogy a pHa 0,1 egységgel változzon? Mekkora térgatú durra nógáz lődik ezalatt? (Az elektrolízist gratelektródok között végezzük, standard 10 pont nyomáson, 25 °Con. Az oldatok sűrűsége gyakorlatilag 1 g/cm 3 .)
3. Azonos
tömegű ecetsavoldatot és etanol-vz elegyet összekeverve az egyensúly kialakulása után a rendszerben lévő három szerves vegyület anyagmennyisége megegyezik.Hány tömeg%os volt az ecetsavoldat és hány tömeg% alkoholt tartal mazott az etanol-víz elegy az összeöntést megelőzően? Az etilacetát képződésének egyensúlyi állandója: K 4 10 pont
4 90,0
mg tömegű CaO-BaO keveréket 100,0 cm3 pH = 2,00-es sósavban oldunk A keletkező, gyorlatilag változatlan térgatú oldat pHja pontosan 4,50 egység gel tér el a tiszta víz pH-jától. a) Mekkora a keletkező oldat pH-a? Miért? 10 pont b) Határozzuk meg a keverék tömeg%-os összetételét !
alkálifémkarbonát 311,0 mgját 500 cm pH = 2,00es sósavban eoldva, a gyakorlatilag változatlan térgatú oldat pH-ja 1,00 egységgel változott meg a) Melyik alkálifém karbonátjáról van szó? b) Mekkora térgatú pH = 12,00-es NaOHoldatot kellett volna a kiindulási, 500 cm3 sósavhoz adni, hogy a keletkező oldat pHa szintén 1,00 egységgel térjen el a 2,00-es pH-tól? 15 pont (Az elegyítés során bekövetkező kontrakciótól eltekinthetünk ! )
5. Egy
3
4 fladatsor : Gyenge savak és bázisok
Azokat a savakat, amelyek híg oldatukban sem adják át teljes mértékben a vznek protonjukat, gyenge savnak, azokat a bázisokat, melyeknek híg vizes oldatá ban sem protonálódik összes molekulája, gyenge bázisnak nevezzük. Gyenge savak és gyenge bázisok erősségének jellemzésére bevezethetjük a savi disszociációállandó (Kd vagy ), illetve bázisállandó (Kd vagy Kb ) galmát: például az egyértékű, gyenge savra (HA) a HA + H2 � H 3 + + A illetve a HA � H + A [H + ]e ·[A _ e egyenlet alapJan = [HA ] e (Mejegyzés : a vzmolekulákat is tartalmazó egyenletben az egyensúlyi vízkoncentráció - a 2. fl?datsornál elmondottak alapján itt is állandónak tekinthető, gy mindkét egyenletre ugyanazt a K. állandó értéket számthauk.)
204
Gyene bázisra B + H 2 O � B H + H [BH ] · [OH . eyenlet alapJan K = eyenlet adodk
[B . · H 2 0].
melyből a bázisállandó a víz állandónak tekinthető koncentrációja miatt : e •. K · [H 2 O = Kb = (Meegyzés a Kd disszociációállandó arra utal hoy az arrheniusi bázisfaom
szerint OH-csoportot illetve iont artalmazó arra disszociáó veyületről van szó, íy p az ammóniánál a NH 3 H 2O � NH + OH helyett a NH 4O H � N H + H „dsszocációs" eyenleet használták melybő a számított eyensúlyi állandó értéke természetesen meeyezik a ma használatos Kb értékével.) HA képletű eyértékű yene sav disszociációs eyensúyi állandója meghatá rozható kiindulási (ún bemérési) koncentrációjú odatából ha ismeük a disszoci ált molekulák koncentrációját (x) : H A � H + A bemérés disszociál: x egyensúly - x
+x
x
x
x
2 Ezekből Az eyensúlyi állandót kiszámíthatjuk a disszociációfk () ismeretében is HA � H + + A bemérés disszociál egyensúly:
· e- · e
I C I C
-
I • C I C
(1 ) · Ezekbő : =
I
2
C
2
I
2
= · (1 ) ·
(Megjegyzés Hasonló módon írhaó el elvile az erős bázisokra é az erős savakra
is az eyensúlyi álandó de itt 1 miatt
K=
)
TCsabI© 2017
205
0,4455 mol/ dm 3 es oldatának pHa I smeretlen egyértékű, gyenge sav 0,44 megegyezik a 0,010 mol/ dm 3 -es sósav pHával. Számítsuk ki a gyenge sav disszociációfkát ebben az oldatban! Mekkora a savállandó értéke? B) A piridin 7,14 10 2 mol/dm 3 es old
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
•
=
=
3
3
=
3
206
TCsabI© 2017
665A) B) 3.666 666A) A)
B)
66A)
B)
Hány cm 3 30 m/m%-os, 0,892 g/cm 3 sűrűségű ammóniaoldatra van szük ség 1,0 dm 3 11,0-es pHpH-ú ú oldat előállításához előállításához?? (K = 1,8 · 10 5 . ) Mekkora térgatú 1,05 g/cm 3 sűrűségű égecet szükséges 100 dm 3 pH 4,0e 4,0ess oldat oldat előá előállí llításá tásához? hoz? (K. = 1,8 · 10 ) A 0,010 mol/dm 3 koncentrációjú perjódsav (HIO 4)-oldatban az anion koncentr konc entráció áció 7,6 · 10 3 mol/dm 3 . Hányszorosára kell az oldatot hígítani, hogy a disszociáció 90%-os le gyen? Egyértékű sav 1,00 10 2 mol/dm3 -es oldatának pH-a 2,03. a) Mekkora a sa disszociációfka ebben az oldatban? b) Hányszorosár kell hígítani hígítani az oldatot, hogy pHja 1 egységgel változ zék? Mekkora lesz ekkor a disszociációk? e Hányszorosára kellett hígítani azt az oldatot, amelyből az eredeti, 2,03-as pHú oldatot készítettük, ha abban a sav disszociációfka a 2,03-as pHú oldatban mérhetőnek a ele volt? Ismeretlen egyértékű, gyenge bázis 0,100 mol/dm 3 es oldatát ötvenszeres térfgatra hígítva a pH 1 egységgel változik. a) Hogyan változik eközben a bázis disszociációfka? b) Mkora volt a kiindlási és mekkora a keletkezett oldat pHa? e ) Mkkora a vegyü vegyület let bázisállandója? bázisállandója? Ismeretlen egyértékű, gyenge sav 0,100 mol/dm 3-es oldatát ötszázszoros térfgatra hígítva, pHa 2 egységgel változik. a) Hogyan változik eközben a disszociációfk? b ) Mekkora a két pH? e ) Mekkora a savállandó?
5. fladatsor : A savsav-bázis bázis egyensúy egyensúyok ok kölcsönhatásai kölcsönhatásai;; többérték többér tékű ű savak 66 668 8 669 669A) A) B) 60A)
Mekkora a víz disszociáció disszociációfka fka a tiszta vízben vízben (25 °C-on) ? Mekkora a víz disszociációfka a pH = 1,00-es sósavban? Mekkora a víz disszociációka a 11,0es pH-ú nátrim-hidroxid-oldat an? Mekkora a víz disszociá disszociációfka ciófka a 1,0 10 3 mol/dm 3 -es ecesavoldatban? ecesavoldatban? (K 1,8 10 5 .) Mekkora a víz disszociációfka az 5 m/m%o, 1,0055 g/dm 3 sűrűségű ecetsavoldatban? 10 5 és az 1,0 Számítsu ki az 1,0 · 10 1 , 1,0 10 3 , 1,0 · 10 1,0 · 10 7 mol/dm 3 es NaOH-oldat pH-át! sósav pH-á pH-átt Számítsu Szám ítsuk k ki az 1,0 10 10 mol/dm 3 es sósav 3 Hány dm ví vízz szükséges szüksége s 6,506,50-ös ös pH- pH-ú oldathoz, ha 10 cm 3 0,050 mol/dm 3-es sósav sós av áll a rendelk rendelkezés ezésünk ünkre re?? Mekkora a hangyasav disszociációfka abban a 0,100 mol/dm 3es hangya savoldatban, amely hidrogén-klorido hidrogén-kloridott is tartalmaz 1,0 · 10 3 mol/dm3 kon centrációban? centr ációban? Mekko Mekkora ra ennek az oldatnak a pH- pH- a ? (K8cooH = 1,8 · 10 4 .) =
B) 3.6 61 1A) A) B)
C) 672A)
TCsabI© 2017
207
B)
4673.A)
B)
Számítsuk ki az alábbi oldatpárok összeöntésekor keletkező oldatok pH pH ját és benn bennük ük az ecetsa ecetsavv disszociációkát! disszociációkát ! (Kecetsav 1, 1,88 · 10 10 .) ecetsavolda avoldatt + 100 cm 3 pH = 4,0es 4,0es sós sósav av.. a) 100 cm 3 0,10 mol/dm 3 es ecets 3 3 pH-ú ú ecets ecetsavoldat avoldat+ + 100 100 cm 3,0as pH-ú sósav b) 100 cm 3,0-as pH3 pHú ú ecets ecetsavold avoldat at + 100 cm 3 2,0-es pH-ú sósav. e) 100 cm 3,0as pH Íuk l, hogyan számítanánk ki az 1,0 10 7 mol/dm 3 koncentrációjú ecetsavoldat pH-ját! (Ks 1, 1,88 '· 10 10 5 .) (Számszerű végeredményt nem szükséges megadni! megadni!)) Írjuk el, hogyan számítanánk ki annak az oldatnak a pH-át, amelyik ecetsavra és hangyasavra egyaránt 0,01 mol/dm 3-es! (oo = 1,8 10 4 Kct coo = 1,8 · 10 - 5 .) 3
67.A)
Egy oldat triklór-ece triklór-ecetsava tsavatt (TC A ) és ecetsavat tartalma tartalmazz 0,100 mol/dm 3 azonos koncentrációban. Számítsuk ki a két sav disszociációfkát és az oldat pH-ját! (KTCA 1,3 · 10 1 K v = 1,8 · 10 - 5 . ) Számítsuk ki a 0,050 mol/dm 3-es kénsavoldat pHát és a benne lévő ionok mol/dm 3-es koncentrációját koncentrációját! ! ( ( (HSO ) = 1,9 · 10 1 0 2 .) Írjuk l, hogyan számítanánk ki a e bemérési koncentrációjú, kétértékű, gyenge savból készült oldat pHát és a különböző mértékben protonált anionok, valamint a disszociálatlan molekulák koncentrációját! Legyen a H 2A sav első és második disszociációs állandója K 1 , illetve K ! Tekintsük az oxálsav és a borkősav azonos, 0,100 mol/dm 3 koncentráció ú oldatát! Álapítsuk meg, melyik esetben lehet viszonylag egyszerűen, megengedhetőő elhanygolásokkal megengedhet elhanygo lásokkal megoldani a ladatot! ladato t! Adjuk meg erre a savra a keresett koncentrációkat! Az oxálsav savállandó savállandó K1 8 10 2 , K = 5,0 · 10 A borkősav savállandói: K 9,6 10 4, K 2,9 10 5 _ ecetsa
B)
675.
2
2
676.A)
Szám Sz ámítsuk ítsuk ki a 0,01 mol/dm mol/dm konc koncentrá entráció ció jú jú szén zénsavo savolda ldatt pH pH-já -játt és a 3
benne oldott szénsav szénsavmoleku molekulák, lák, karbonátkarbonát- és hidrogénkarbonátionok hidrogénkarbonátionok 1 koncentrációját! koncentráci óját! (K1 4;3 · 10 - , K 5,6 · 10 1 . ) 2
B)
677A)
S zámíts zámítsuk uk k kii a bo bomla mlatla tlan n mo mole lekulá kulák k és és a kül ülönbö önböző ző ani anion onok ok kon oncent centrá ráci ci 3 óját,, valamint óját valamint a pH-t a 0,01 a 0,01 mol/dm -es -es szf szf rsavo rsavoldatba ldatban! n! 3 (K1 = 7,5 · 10 K2 = 6,2 · 10 , K3 = 4,8 · 10 1 3 . ) Hán ány y mol/ mol/dm dm 3 -e -ess a 4,00 ,00 pH pH--jú jú citro citrom msavo savolda ldat? t? Mily M ilyen en ará a rányba nyban n tarta tartal l maz azza za az oldat a külö különb mérték nböző öző mér tékben ben pro proton tonált ált anio aniono nokat? kat? Sz Számít ámítsu suk k
ki a különböző elemi egységek abszolút koncentrációját is! (K1 = 8,7 · 10 4 K = 1,8 · 10, K3 = 4,0 10 6 ) B) Végezzük el a nti számítást a 3,00-as pH-jú fszrsavoldatra is! (A savállandókat lásd a 676.B) eladatnál!) Az előző ladatok alapján kiderült, hogy csak akkor tudjuk kiszámítani adott bemérési koncentrációjú, többértékű savat tartalmazó oldat pHát, ha a savállandók értékei több nagyságrenddel nagyságrenddel eltérnek eltérnek egymástól egymástól Többértékű T öbbértékű savból (vagy bázisból) bázisból ) készített, adott pHpH -ú oldatnak viszont meghatározhauk a bemérési koncentrációját, és a benne lévő ionok, molekulák pontos egyensúlyi koncentrációját is 678.AJ Fejezzük ki a H 2A képlettel szimbolizálható, kétértékű savból készült, adott pH pH ú oldat bemérési bemérési koncentrációját koncentrációját ( ) és az egye egyess részecskék részecskék 2
208 TCsabI© 2017
B) 679.A)
B)
680
(ionok, moekuák) egyensúyi koncentrációját a sav disszociációs áan dói, vaamint a pH (azaz a hidrogénion-koncentráció) segítségéve! Végezzük e a nti számítást egy háromértékű savra (H A) ! Határozzuk meg a 2,00-es pH- pH- ú borkősavodat bemérési koncentrációját és az egyes moekuák, ionok koncentrációját koncentrációját!! (Az adatokat adato kat 1. 1. a 675. adatban.) Határozzuk meg a 3,00-as 3 ,00-as pH- pH- ú borkősavodat bemérési koncentrációját és az egyes moekuák, moekuák, ionok koncentrációját ! (Az adatokat adato kat 1. 1. a 675. adatban.) Mekkora tömegű mársavbó készt a 6,50es pH-ú mársavodat 1,00 dm 3 -e? (K 9,3 10 4, K 2 3,4 10 , K · 10 1 4 . ) 3
s
sl
v
6. f lad ladatsor atsor : S ók hidrolí hidrolíise ise
Erős savak és erős bások reakcióa során képződött sók vzes odata semleges kémhatású.(Pédáu kémhatású. (Pédáu a 3eadatsorban 3eadatsorban többször szerepő sósav és nátriuhidroxidodat között végbemenő reakció eredményeképpen képződő nátriu-korid-odat pHpH-a a 7.) Ha egy só vaameyik ionja protoitikus reakcióba ép a vízze, akkor az odat kémhatása savas vagy úgos esz. Ennek az a tétee, hogy ho gy az a moekua, ameybő az ion származik, a vízze szemben gyenge savként, ietve bázisként visekedjen. Ez esetben ugyanis a gyenge savbó származó anion bázisként, ietve a gyenge bázisbó származó kation savként visekedik, azaz protont képesek megkötni ietve eadni Azokat a reakciókat, meyben ionok rotoitikus reakcióba épnek a vízmoekuák ka, hidrolízisnek nevezzük. Gyenge sav (HA) és erős bázis (p. NaOH) sója (NaA) a vízben NaA Na + A egyenet szerint teesen disszociá, és a gyenge savbó származó anion a vízze szem ben bázisként visekedik A + H 2 ; HA + OH, az odat lúgos kémhatású esz. A yamatra rható a hidrozisáandó (K ) ami nem más mint a gyenge savbó származó anionnak, mint Brönsted-bázisnak a bázisáandója: [HA ] [O H ] K K b(A _ ) = . +
h
h
[A - ]
+
Az egyen1etet
[H ]
. f ugges hez J.utunk ' dezve, a kovet -ve1 szorozva, ma maJJ"d atren „ kezo ossze
[H ] HA ] OH - ] · H ] _ HA ] . K [H + ] OH ] h[A 1 · [H ] [A - 1 · [H ] +
+
K
azaz az az � , aho aho K a vízionszorzat, K az adott gyenge sav disszociációáandója. K
TCsabI© 2017
209
Hasonló módon vezeheő le a gyenge báisból és erős savból származathaó só savas hdolízsét leíró egyensúlyi állandó K
Kh = (BH + ) = � , ahol Kb az ado gyenge bázis disszociációállandója. K A hidrolízisállandó a sav- és a bázisállandóval analóg használható (1. 4. ladatsor): Kh
.681A)
x2
= - , c-x
illetve Kh
J2
= · 1 J
,
ahol a só bemérési koncentrációja, x a hidrolizált ion koncenrációja, J a hidrolízisk. Számítsuk ki a 0,100 mol/dm -es nárium-acetát-olda pH-á! Mekkora az aceáionok hidrolíziska? ((CH 3 COOH) 1,8 · 0 5 . ) Számítsuk ki a 0,010 mol/dm -es ammónium-kloridolda pH-át és a hidrolíziskot! (KNH 3) = 1,8 10 5 . ) A 0,100 mol/dm es NaCN-oldatban a cianidionok 1,18%-a hidrolizál. Számísuk a hidrogéncianid savállandóját Hány %-a hidrolizál a cianid ionoknak, ha az oldaot desztillál vízzel tízszeresére hígíjuk? Az 1,0 10 2 mol/dm 3-es nátrium-enolá-oldaban a hidrolzsfk 0,088. Számítsuk ki a nol savállandójá, és ezuán az 1,0 · 10 mol/dm -es nátrium-nolát-oldatban a nolát-ionok hidrolíziskát! A 0,100 mol/dm -es nátrium-benzoát-oldat pH-ja 8,60 Mekkora a ben zoesav savállandója és mkkora lenne a ízszeres hígíású olda pH-a? A trimetilammónium-klorid 5,0 · 10 mol/dm 3 es oldaa 5,51es pH-ú. Mekkora a trimeil-amin bázisállandója és hogyan válozna az oldat pHja, ha 20,0 cm 3-es részletét deszillált vízzel 100 cm 3 re hígítanánk? Egyértékű, gyenge bázis erős savval alkotot sójának 0,20 mol mennyisé géből 400 cm oldaot készíünk. Az így nyer oldat pH-ja 1,5 egységgel ér el a iszta víz pH-jától Mekkora a gyenge bázs -éréke? Egyérékű, gyenge sav erős bázissal alkotot sójának 0,10 mol-ját vízben oldjuk és 500 cm es mérőlombkban deszillál vízzel jelig ölük Az így elkészített oldat pH-ja 1,6 egységgel tér el a tiszta víz pH-jától Mekkora a gyenge sav disszociációállandója? Összeöntünk 100 cm 3 0,10 mol/dm 3 es ammóniaoldatot és sztöchiomeri kus térgaú a) 0,100 mol/dm -es, b) 0,050 mol/dm es, ) 0,00 mol/dm -es sósavat. Mekkora a keletkező oldat pHa és a hidrolízisk az egyes eseekben? [Kb (NH 3 ) 1,8 10 .] 50 cm 3 0,050 mol/dm 3 es nololdathoz szöchomerikus térgatú a) 0,100 mol/dm -es, b) 0,050 mol/dm es, ) 0,010 mol/dm -es NaOHoldatot öntünk. Mekkora a keletkező olda tok pHja, illetve a hidrolízisk? K (nol) = 1,3 10 . 3
=
B)
682A)
B)
3
3
1
683A) B)
684A)
3
3
B)
3
685A)
3
3
3
B)
3
3
3
210
TCsabI© 2017
3
686.A)
200 cm 2,70-es pH-ú ecetsavoldat közömbösítéséhez hány cm NaOH oldat szükséges, ha koncentrációja 0200 mol/dm 3 ? Mennyi a közömbösí tett odat pH-ja? ( 1,8 10 5 .) 100 cm 3 0,3-as pH-j ammóniaoldat közömbösítéséhez mekkora tér gatú 00 0 mol/dm3 es sósav szükséges? Mennyi a keletkező oldat pHa? (Kb = 1,8 10 .) Mekkora annak a gyenge savnak a savállandója, amelyik 0100 mol/dm 3 koncentrációjú vizes oldatának, valamint nátriumsója 0,00 mol/dm 3 -es oldatának pH-a ugyanolyan mértékben tér el a semlegestő? Mekkora a 0100 mol/dm 3 -es nátrium-karbonát-oldat pH-ja és az egyes ionok, valamint a szénsavmolekulák koncentrációja? (A szénsav disszociációállandói: K1 4,31 0 7 , K2 5,65 10 1 .) Végezzük el a enti számítást a 0010 mol/dm 3-es nátrium-karbonát-oldat ra! Végezzük e a nti számítást a 0100 mol/dm 3 -es trinátrium-fszát-oldat ra! (A szfrsav savállandói K 75 · 10 3 , 6,2 · 1 , K2 1,0 · 10 2 .) K3 Számítsuk ki annak az oldatnak a pH-át az ionok és a molekulák egyensúlyi koncentrációját, amely 0,1000100 mol/dm 3 koncentrációban tartalmaz nátrium-hidrogén-karbonátot és nátriumkarbonátot! (A szénsav savállandóit 1 a 688.A) ladatban!) Számítsuk ki annak az oldatnak a pHát az ionok és a molekulák egyensúlyi koncentrációját amely trinátrium-szátot és dinátrium hidrogénfsztot egyaránt 010 mol/dm3 es koncentrációban tartalmaz! (A szfrsav savállandóit lásd a 688CJ ladatban!) Határozzuk meg a 0,100 mol/dm 3 koncentrációjú NaHCO 3-oldat pHát! A szénsav savállandói: 1 = 4,3 10 7 2 56 10 1 . Számtsuk ki a 0050 mol/dm 3 koncentrációú 2 HP 4-oldat pHá! A fszfrsav savi disszciácós állandói K. 1 7,5 10 3 K 3 = 10 · 10 1 2 . K.2 = 6,2 · 10 - s
B)
3687.
4688.A)
=
=
B)
C)
689.A)
B)
690.A)
B)
7. feladatsor : Pueroldatok
Ha egy gyenge sav (HA) vizes oldata a gyenge savból származó, erős bzissal alkotott sót (pl. NaA) is tartalmaz, akkor a H A H+ + A egyensúly a NaAból származó A ionok koncentrációjának növekedése miatt visz szatolódik, vagyis az oldat oxóniumionkoncentrációja csökken, a H nő!
TCsabI© 2017
211
Számtsu az oldat pHát, ha a 0,100 mol/dm 3 oncentrácóú ecetsav oldat dm 3-enént még
J691.
a) 1,0 10 5 b) 1,0 10 4, ) 1,0 10 3 d) 1,0 10 2 , e) 1,0 10 1 mol
nátrum-acetátot is tartalmaz! [KCH 3 COOH) = 1,8 10 5 .] Az előző ladatból láttu, hogy ha az oldat savat és sót összemérhető pl1 1, 1 vagy aár 1 : 10) mennyiségben tartalmaz, aor az egyensúly Csav - X
X
oncentrációra ó özelítéssel igaz, hogy av X � av,
csó + x � cs• vagys a savállandóba helyettesítve gyaorlatilag helyes
eredményt apun, ha a [só ] [ + ] K • [sav
egyenlet szerint számolun.
Hasonlóéppen vezethetü le a gyenge bázist és a belőle származó, erős savval alotott sót taralmazó oldat pHját s Kb .692A) B)
C)
693
=
[só ] [OH ] [bázs ]
Meora anna az oldatna a pHja, amely 0,01 mol/dm3 oncentráció ban tartalmaz ecetsavat és nátrium-acetátot? K 1,8 10 ) Meora anna az oldatna a pH-ja, amely nátrum-acetátra és ecetsavra egyaránt 1,0 10 3 mol/dm -es? Számítsu a nolt és nátrium-enolátot 1 1 arányban tartalmazó oldat pH-ját ! [Kenol ) 1,3 10 1 0] Meora a p-a az ammóniára s ammóniumloridra nzve egyánt 1 moldm oncentrációú oldana[ (N3 18 · 1 ] Egy oldat metilant s metilammóniumklordot (CTN3Cl azonos 1 moldm oncentrációban taralmaz Meora a p-ja [ (C3 - N2 ) 438 · 1 4] Meora anna az oldatna a pH-a, amely ecetsavra nézve 0,05, nátri um-acetátra nézve 0,10 mol/dm 3 -es? Meora anna az oldatna a pH-ja, amely 1 : anyagmennységarány ban tartalmaz ecetsavat és nátriumacetátot? Meora anna az oldatna a pH-ja, amely 1 anyagmennyiségarány ban tartalmaz ecetsavat és nátrumacetátot? Meora anna az oldatna a pHja, amely 100 cm 3 0,050 mol/dm 3 es ammónaoldatból és 0,30 g ammónumloridból észült? Az ammón umlorid oldása során beövetező térfgatváltozástól elteinthetün.) 3
B)
3
694A) B) C)
695A)
212
TCsabI© 2017
B)
Mekkora annak az oldatnak a pHja, amelyet úgy készítettünk, hogy 250 cm 0,040 mol/dm -es ecetsavoldatban 1,00 g vízmentes nátrium acetátot oldottunk l? (Az oldódás során bekövetkező térfgatváltozást elhanyagolhatjuk.) 1,00 dm térfgatú, ecetsavat és nátrium-acetátot tartalmazó, 4,40-es pH jú oldatot készítünk Rendelkezésünkre áll 100 cm 1,00 mol/dm kon centrációjú ecetsavoldat és vízmentes nátrium-acetát Mekkora tömegű sót kell lhasználni és hogyan készítsük el az oldatot, ha az összes ecetsa voldatot lhasználjuk? 150 cm 2,00 mol/dm -es ammóniaoldatból 1,00 dm 10,0-es pH-jú olda tot készítünk. Hány g ammónium-kloridra van ehhez szükségünk? Mekkora annak az oldatnak a pHa, amely NaH 2PO 4-ot és Na 2 HPO 4-t azonos, 0,010 mol/dm 3 koncentrációban tartalmaz? (A fszfrsav savál landóit 1 688C) ladatnál!) Mekkora annak az oldatnak a pHja, amelyet úgy készítettünk, hogy vízben azonos tömegű a HPO -ot és NaH PO -ot oldottunk? 100 cm 0,100 mol/dm es nátriumacetát- és 50 cm 0,050 mol/dm -es ecetsavoldat összeöntésekor mekkora pHú oldat keletkezik? Összeöntünk 100 m 0,100 mol/dm -es ecetsav- és 50 cm 0,05 mol/dm es nátrium-acetát-oldatot. Mekkora a keletkező oldat pHja? 100 cm 0,1 mol/dm es Na HPO - és 150 cm 0,1 mol/dm es NaH PO oldatot összeöntve mekkora pH-ú elegyet kapunk? 100 cm 0,10 mol/dm -es NaOH- és 150 cm 0,10 mol/dm -es ecetsavol dat összeöntésekor mekkora pH-jú oldat keletkezik? [K (CH COOH) 1,8 · 10 ] 150 cm 0,10 mol/dm -es ammóniaoldat és 50 cm 0,20 mol/dm -es sósav elegyítésekor mekkora a keletkező oldat pH-ja? Összeöntünk 100 cm 0,10 mol/dm es nol- és 80 cm 0,10 mol/dm -es NaOH-oldatot Mekkora a keletkező oldat pH-ja? [K (nol) 1,3 10 ] 700 cm 3,0 10 mol/dm -es ecetsavoldatban loldottunk 55,0 mg NaOHot Mekkora a keletkező oldat pH-a? (K 1,8 10 5 .) 500 cm 0,010 mol/dm -es sósavhoz 1,0 cm 28 m/m%-os 0,898 g/cm sűrűségű ammóniaoldatot öntünk Mekkora a keletkezett oldat pH-ja? ( 1,8 10 5 .) Hány cm 0,040 mol/dm -es NaOH-oldatot kell önteni 100 cm 0,100 mol/dm es ecetsavoldathoz, hogy az oldatelegy pH-a 5,00 legyen? Milyen térfgatarányban kell összeönteni 010 mol/dm -es ecetsav- és 0,20 mol/dm -es NaOHoldatot, hogy 4,0-es pH-j oldatot kapjunk? Milyen térfgatarányban kell elegyíteni 0,100 mol/dm -es NaOH- és 0,100 mol/dm -es fszfrsavoldatot, hogy a keletkező oldat pH-ja 7,0 legyen? Milyen térfgatú 0,010 mol/dm -es fszfrsav és 0,020 mol/dm -es NaOHoldatot kell összeönteni 2,00 dm 7,50-ös pH-jú oldat készítésé hez? 3
696A)
3
3
3
3
B) 3.697A)
B) 4698A) B)
C) 5.699A)
3
3
3
C)
4
2
3
4
2
3
3
3
3
3
3
4
2
3
-
4-
2
3
3
=
3
B)
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
=
700.A)
3
3
3
=
B)
3
3
3
3
=
701A)
3
3
3
3
B)
3
3
702.A)
3
3
B)
3
3
3
TCsabI© 2017
213
100 cm -es 1, 0 · 10 -es ecetsavoldatot 0 cm 0, 0 20 mol/dm mol/dm hangyasavoldattal és 50 cm 0, 0 20 mol/dm -es NaOH-oldattal elegyí tünk Mekkora a keletkező oldat pHja? [K(HCOOH) 1,8 10 (CH COOH) 1,8 10 Mi történik, ha H gyenge savat és Na sót egyaránt tartamazó oldatba oxónium-vagy hidroxid-ionokat juttatunk? (mivel H -ionok adaolásáa az egyensúly a visszaalakulás, az OH-ionok hatására azok csökkentik a H reakció ionok koncentrációját a H = H +OH miatt) az átalakulás ( d isszociáció) irányába tolódik el Ha viszonyla nagy mennyi ségben található az oldatban H, illetve , kis mennyiségű H vagy OHi o nt a rendszer „el tud nyelni" anélkül, hoy a pH számottevő mértékben meváltozna (1 z oldatladatot) . hidrogénionkoncentrációját egyzerűen úgy tudjuk számolni, hogy ltételezzük: gyakoratilag az összes beadaolt ion, pl. H -ion protonálja az -anionok egy részét és így a kezdeti savkoncentráció ( ) ennyivel nagyobb sókoncentráció ( ) pedig ugyanennyive kisebb ( mint + a kezdetibevitele a hidroénonok előtt. ( H a a hidrogénionokat híg oldattal vittük be, természetesen a hígulást is gyeembe kell venni!) Ha és még min dig összemérhető ( 1 : 1 és kb. 1 : 10 közötti) , akkor itt is élhetünk a eladatsor s a bemérési koncentrációk egyben az eeén levezetett elhanyagolással, vagy egyensúlyi koncentrációk ( ·[H ( + AzpH-jától, ebből dekiszámolt hidrogénion-koncentráció természetesen eltér az eredeti oldat nem olyan nagy mértékben, mintha a savat ( H ) tiszta vízbe, vagy akár erős bázis vagy erős sav vizes oldatába adagotuk volna kövekező eladatok ezt a megálapítástbizonyíták ntiekhez hasonlóan lehet levezetni a OH-ionok hatását az egyensúlyra: [H ] . _ ( ) K, - Számítsuk ki, hogyan változik meg a pH, ha 1, 0 · 10 mol H -iont juttatunk 500 cm desztillált vízbe, 11,olyan0-esoldatba, pH-jú NaOH-oldatba, amely ammóniára és ammónium-kloridra nézve egy aránt 0, 2 00 mol/dm koncentrációjú! nyagojuk ( hidrogénionok bevitelekor bekövetkező oldattérfgatváltozást elha ) [K (NH 1,8 · 10 214 3
6.703
3
2
3
4,
=
3
3
3
3
5 .]
+
+
+
2
+
704-70
+
()
s
s
y),
s
sav y
K =
y)
y
+
-y)
v y)
s
+
[M egjegyzés:
()
+
y
2
.704AJ
3
a)
b
3
b
3)
5 .]
TCsabI© 2017
+
0,100 g NaOH-ot oldunk l 500 cm3 a) desztillált vízben, b) 3,00as pH-ú sósavban, c) olyan oldatban, mely 0,1000,100 mol/dm 3 koncentrációban tatalmaz ecetsavat és nátriumacetátot Hogyan változik meg az egyes esetekben a pH? [(ecetsav) 1,8 · 10 5 .] 705AJ Hány mol ecetsavat, illetve hány mol nátrium-acetátot tartalmazott az a 440-es pHú oldat, melynek 1 dm 3 ében 20,0 mg nátrium-hidroxidot eloldva a pH 0,6 egységgel változott meg? Hogyan változott volna meg a 4,40-es pH-ú sósav kémhatása, ha 1 dm 3 ében a fnti 20,0 mg tömegű nátrium-hidroxidot oldottuk volna? [Kt a 704.B) fladatban!] B) zámítsuk ki a fnti adatokkal, mi lenne a helyzet, ha az oldat hangyasa vat és nátrium-rmiátot tartalmazna? [ (HCOOH 1,8 · 10 4 706AJ Öntsünk 200 cm 3 0,100 mol/dm 3-es nátrium-acetátoldathoz 100 cm 3 0,200 mol/dm -es ecetsavoldatot, majd olunk l 0,036 g nátrium-hidri det az elegyben. Mekkora lesz ekkor a pH változása? (K.-t . a 704 fladatnál! B) 00 cm 3 0050 mol/dm3 -es ammónia- és 200 cm 3 0 00 mol/dm 3 -es ammó niu-kloidoldat elegytésével készült oldatban elnyeletünk 200 cm 3 standardállapotú hidrogénkloridgázt.Hogyan változik eközben az oldat pHa? (A gáz oldódásako bekövetkező csekély téfgatváltozás elhanya golhaó. (K -t a 704 fladatnál! 707AJ 50 cm 3 0,200 mol/dm 3-es ecetsav- (A, 50 cm 3 0,500 mol/dm3-es nátrium acetát (B és 100 cm 3 0,010 mol/dm 3-s nátrium-hiroxidoldatot ( öntünk össze. Mekkora az -oldat, az A B és az A B C oldatelegy pHa? (Az elegyítés során bekövetkező kontrakciótól tekintsünk el! [K(CH 3 COOH) 1,8 · 10 5 .] B) Számítsuk ki, mi történne a enti esetben, ha -oldatként 100 cm3 0,010 mol/dm 3-es sósavat öntenénk A és Eoldat elegyéhez! C) 0,00 mol/dm 3-es ammónia- (A 0,050 mol/dm 3 -es ammónium-klorid oldat (B) és 0,010 mol/dm 3-es sósav ( 100100 cm 3-ét öntjük össze. Mekkora az -oldat, az A B és az A + B + C oldatelegy pH-a? [KNH ) 1,8 10 ] Az előző négy ladat egyértelműen bizonyítja, hogy gyenge savat és erős bázissal alkotott sóját, vagy gyenge bázist és erős savval alkotott sóját egyaránt tartalmazó oldat pH-át sav, illetve lúg hozzáadása csak kis mértékben változtatja megAz ilyen oldatokat „kiegyenlítő", azaz puer rendszereknek nevezzük. A pueroldat pH-a az alkalmazott sav : só anyagmennyiségaránytól, kiegyenlítő hatása pedig a koncentráciB)
=
3
b
=
3
=
ók abszolút értékétől függ.
A pueroldat pH-kiegyenlítő hatásának mértékét a puerkapacitással jellemez zük, ami azt a H -, illetve OH-ion-mennyiséget jelenti, amit dm 3-enként az adott pueroldathoz adagolva, annak pH-át 1 egységgel változtatja meg +
TCsabI© 2017
215
.708A)
Számítsuk ki az ecetsavat és nátrium-acetátot egyaránt 0,100 mol/dm 3 koncentrációban tartalmazó oldat puerkapacitását lúgos és savas irány ban![ (CH 3 COOH) 1,8 10 5 .] Végezzük el a számítást 0,0100,010 mol/dm 3 -es ecetsavnátrium-acetát oldatra is! Számítsuk ki az ecetsavat és nátrium-acetátot 0,00, illetve 0,200 mo/dm 3 konentrációban tartalmazó oldat puerkapacitását mindkét irányban! (K-t . előbb!) Végezzük el a nti számítást 0,020 mol/dm 3-es ecetsavra és 0,010 mol/dm 3 nátriumacetátot is tartalmazó oldatra! 3,003,00 g benzoesavból és nátriumbenzoátból 20 cm 3 oldatot készí tünk. Számítsuk ki ennek az oldatnak a puerkapacitását![K (benzoe sav) 6,6 10 5 .] 10 cm 3 0,10 mol/dm 3 es nátrumacetátoldathoz 0 cm 3 0,1 mol/dm 3 es sósavat öntünk. Mekkora a keletkezett oldat pHja és puerkapacitá sa? (CH 3 COOH) 1,8 10 5 .] 250 cm 3 0,10 mol/dm 3 koncentrációjú ammónium-klorid-oldathoz 50 cm 3 0,30 mol/dm 3 koncentrációjú nátrium-hidroxid-oldatot öntve mekkora pH-jú és milyen puerkapacitású oldatot kapunk? [Kb (NH 3) 1,8 · 10 5 .] Az alumíniumionok vizes oldatban savasan hidrolizálnak. A hidrolízis lépései (Arrhenius szerint): Al3 + H 2 O � Al (OH) + H + 1 10 o Al(OH) 2 + H 2 O � Al (H) H 2 = 10 5 • 1 Al (OH) + H 2 O � Al (OH + H + Kh3 10 6 7 Al (OH + H2O � Al (OH) H + Kh4 10 6 • a) Mekkora a ,00-ös pH-jú alumíniumnitrát-oldat koncentrációja? Mi lyen arányban tartalmazza a különböző alumíniumtartalmú részecské ket (ún. specieszeket) ez az oldat? b) Milyen arányban tartalmazza az egyes specieszeket az az oldat, amelyet úgy készítettünk, hogy 0,200 mol/dm 3 koncentrációjú alumínium nitrát-oldat pH-át NaOH-oldat adagolásával ,00-re állítottuk be? e) Hogyan változnak az arányok, miközben az oldatot lúgosítva 6,00-ra, illetve 12,00-re nő a pH? Számítsuk ki pH 1,00 és pH 14,00 között a fszfrsavoldat lúgosítá sa során a különböző specieszek előfrdulási arányait! Ábrázoljuk gra konon az egyes specieszek százalékos előfrdulását a pH fggvényében! (A fszfrsav savállandóit . a 721. fladatban) =
B) 709.A)
B)
C)
=
710.A)
=
B)
=
11.A)
=
B)
216
TCsabI© 2017
4
8. feladatsor: Gyakorlás
A következő fladatokban az 17 fladatsorban megtanultakat gyakoroljuk Döntsük el hogy teljesen vagy nem teljesen disszociáló vegyületekről (erős vagy gyenge savakról bázisokról) vane szó ! ülönböztessük meg a hidrolízist és a puer oldatokat és ha szükséges vegyük gyelembe az oldatok elegyítésénél bekövetkező hígulást! Nagyon híg oldatoknál ne hanyagouk el a víz autoprotolízisét! 712 Számísuk az alábbi oldatok pHát! Összeöntünk 0,100 mol/dm es ammóniaoldatból és 0100 mol/dm es sósavból: ) 100100 cm t. b) I cm ammóniaoldatot és 50 cm sósavat. e) 50 cm ammóniaoldatot és 100 cm sósavat d) 150 cm ammóniaoldatot és 50 cm sósavat. K (NH ) 18 · 10 5 .] ) 200 cm 0100 mol/dm es ecetsavoldathoz 50 cm 0300 mol/dm es 713. nátrium-hidroxid-ldatot öntünk Mekkora az így keletkezett oldat pHa? (CH COOH) = 18 10 ] b) Hány cm 030 mol/dm es nátriumhidroxidoldatot kell önteni 150 cm 0100 mol/dm -es ecetsavoldathoz hogy az így keletkezett pueroldat pH-a 422 legyen? e) Hány g NaOHot kell floldani a b) fladatban szereplő pueroldat ban hogy pHa 1 egységgel változzék? (Az elegyítés során bekövetke ző kontrakcó elhanyagolható) 714. 0100 mol/dm -es ecetsavodat 1000 cm ét pontosan 0100 mol/dm -es NaOH-oldattal titrálunk Számítsuk ki az oldat pHát 0%os 50%os 90% os 100%os 101%os és 110%-os titráltság esetén! Ábrázoljuk grakonon az oldat pHát a gyott NaOH-oldat térogatának (a ttráltság mértékének) ggvényében és vessük össze a görbét a 657 fladatban kszámítottakkal! Összeöntünk 400 cm 3 10 2 mol/dm koncentrációjú aónium 715. klorid és 150 cm 0100 mol/dm -es kálium-hidroxid-oldatot Számtsuk ki a keletkező oldat pH-át ammóniumion- és ammóniakoncentrációját! [KNH ) 18 · 10 5 .] Hogyan változik meg az 100-es pH-ú sósav pH-ja ha 500 cm ét 5 A 716. erősségű árammal 15 percen át elektrolizáljuk gratelektródok között? (Az elektroízis során az oldat térogata gyakorlatilag nem váltokA flődő klór kismértékű oldódásától annak pH-t módosító hatásától eltekintünk) 50 n/n%-os nátriumhidroxid-oldat 100 g-ját desztillált vízzel 500 cm -re 717. hígítjuk.Hány cm 175-ös pHjú sósavval semlegesíthető a hígított lúgol dat 200 cm e? ) Hány mol/dm es az a sósav amelynek pHa megegyezik egy oyan 718. oldatéval amely 0100 mol/dm es az ecetsavra és a nátrum-acetátra nézve? (Kt 1 713. fladatnál!) b) Mekkora lesz a fnti két oldat pHja ha mindkettő 11 dm ében 100100 mg NaOHot oldunk fl? 3
3
3
3
3
3
3
3
3
b
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
TCsabI© 2017
217
719.
Összeöntünk 100 cm pH 3,0-as sósavat és a) 00 cm 11,0-es pHú nátrium-hidroxidoldatot, b) 00 cm 3 11,0-es pH-ú ammóniaoldatot, (Kb 1,8 · 10 5 ), e) 100 cm 3 10 3 mol/dm 3 -es ammóniaoldatot, d) 00 cm3 10 3 mol/dm 3 es ammóniumkloridoldatot. Számítsuk ki az egyes oldatelegyek pH-át! Rendlkezésünkre áll 1,00 mol/dm3-es sósav és 1,00 mol/dm 3-es hangyasavoldat. a) Mekkora térgatú sósavból, illetve hangyasavoldatból kell kiindulni 500 cm 2,00es pH-ú oldat készítésekor?[K(HCOOH) 1,8 10 4 .] b) A nti 2,00e pHú oldatok 10 cm 3 éhez különkülön 10 cm 3 13,00 as pH-ú NaOH-oldatot öntünk. Mekkora az így keletkező oldatok pH-a? e) Hány cm 13,00-as pHú NaOHoldatot kellene a 2,00es pHjú han gyasavoldat 10,0 cm éhez önteni, hogy a hangyasav és a nátrium hidroxid éppen sztöchiometrikus mennyiségben reagáljon? Mekkora lesz az így keletkező oldat pH-a? 500 cm3 0,100 mol/dm 3-es NaOH-oldatban 2,37 g diszrpentaoxidot oldunk. Mekkora a keletkező oldat pHa? (Az oldás során az oldat térgata gyakorlatilag nem változik.) (A szfrsav disszociációállandói: K1 = 7,5 10 3 6,2 · 10 K K 10 · 10 1 2 .) Az izom intenzív, anaerob anyagcserelyamatai során tejsav keletkezik A vérben a tejsav a hidroénkarbonátionokkal reagálva semlegesítődik Ezt modellezzük ezzel a számítással A tejsav egyértékű sav, aelyet a továbbiakban HLlel jelölünk, és a savállandó ja K(HL) 1,4 10 4 _ A szénsav disszociációs állandói: 4,5 · 10 7 és 4,7 10 1 . Feltételezzük, hogy a reakciók so rán az összes szén-dioxid az oldatban marad. a) Számítsuk ki a 3,00 · 10 3 mol/dm 3 -es HLoldat pH-át b) Számítsuk ki a tejsav és a hidrogén-karbonát-ion között végbemenő reakció egyensúlyi állandóját! e) 3,00 10 3 mol tejsvat (HL) adunk 1,00 dm 3 0,024 mol/dm 3 koncent rációjú NaHCO oldathoz (az oldat térfgata változatlan marad, és a HL gyakorlatilag teljesen „semlegesítődik") Számítsuk ki a NaHCO -oldat pHát a HL hozzáadása előtti Számítsuk ki a pH-t a HL hozzáadása utáni d) Tegyük l, hogy egy ember vérében a zikai munka következtében a keletkező tejsav miatt a pH 7,40ről 7,00-re csökkent A következő számítás során tekintsük úgy hogy a vért modellező vizes oldatban a pH 7,40 és a [HCO ] 0,022 mol/dm Hány mól tejsav került 1,00 dm ilyen oldatba, ha a pH 7,00-re változott? 3
=
3
720.
3
3
3
721.
2
3
722
=
=
2
3
3
=
=
3
218 TCsabI© 2017
3
•
723
Az EDTE (etiléndiamintetraecetsav) a kémiai analitika egyik ntos komplexképző vegyülete A komplexképző hajlamát jelentősen be lyásolja a pH, hiszen a különböző kémhatású oldatokban az EDTE különböző mértékben protonát alakjai különböző arányban rdul nak elő Számítsuk ki a lehető legtöbb elhanyagolással a 0, 100 mol/dm koncentrá ciójú EDTEoldat „titrálási görbéjét" Tételezzük el, hogy tömény lúgot adunk az oldathoz, tehát a térgata, így a bemérési összkoncentráció változatlanÁbrázoljuk a pH-t kiindulási állapotban, majd akkor, amikor a dm -enként 0,100 mol anyagmennyiségű EDTEoldathoz 0,100 mol, 0,150 mol, 0,200 mol, 0,250 mol, 0,00 mol, 0,50 mol, 0,400 mol, iletve 0,500 mol hidroxidiont adagotunk! Milyen pH-tartományban lesz domináns szerepe az egyes EDTE-specie szeknek? Az EDTE savállandói K 1 = 1,0 · 10 2 , K4 = 5,5 10 1 1
3
C) HETEROGÉN EGYENSÚLYOK
Ha egy egyensúlyban lévő rendszerben a reagáló anyagok vagy a termékek valamelyi ke más ázisban található, akkor heterogén egyensúlyról beszélünk: pl C(sz) H O (g ) � CO ( ) H i (g) A tömeghatás törvényét alkalmazva, azaz az egyensúlyi állandót flírva [CO ] [H ] . r··ugges , hez Jutunk. .. K ossze 2
=
2
-
[H 2 0]
A szilárd ázis meghatározott, álandó koncentrációjú, így az egyensúlyt csak a gáz-halmazállapotú komponensek koncentrációjával belyásolhatjuk Ehhez hasonlóan például a CaCO (sz ) � CaO (sz ) + CO i (g) lyamat egyensúlyi állandója K = [CO ]
2
1. feadatsor: Az oldhatósági szorzat
Elméleti és gyakorlati szempontból ntosak az oldhatósági egyensúlyok. A víz ben jól oldódó vegyületek oldhatóságát tömegszázalékban vagy 100 g oldószerre vonatkoztatva adják meg (1. I fezet, 1 fladatsor ) A vízben rosszul oldódó (gyakran hibásan „oldhatatlan"-nak titulált) vegyületek, azaz a még híg oldatból is csapadékként kiváló anyagok esetén a telített oldat gyakran érintkezik a eloldatlan anyaggal, így célszerű az egyensúlyi állandóval dolgozni. 219 TCsabI© 2017
A heterogén egyensúyok beveetésében emítettek miatt a �B n(s) A
0
+
+ nB m
flyamat egyensúlyi áandója L = A]m [Bm ] n, ahol a flyamat egyensúlyi állandóját (L ) oldhatósági szorzatna nevezzük.
Ha 1 dm 3 vízben x mo vegyüet odódik adott hőmérséketen, akkor egyensúy ban [A ] · és Bm ] n · x, 0
vagyis az oldhatósági szorat L (m · xr · (n x) = m · n · x . 0
m
°
Evileg bármelyik vegyület oldhatósági szoratát megadhatjuk például a nátrium koridét a L [Na + ] · [Cl] egyenlet íra e A gyakoratban aonban eeknél in kább a korábbiakban emített adatokat hasnáljuk a odhatóságra (1. I eet 13 ladatsor) 174A )
B) 75A )
B) 276.A ) B) 37.A) B) 78.A ) B)
79A )
30 dm 3 víben, 20 °Con 1 ,00 g ezüst-kromát (Ag2 CrO 4) odódik Mekko rák a egyensúlyi ionkoncentrációk, és mekkora az oldhatósági szorzat értéke? 1 ,0 dm 3 víben 1,44 g antán(III)-jodát [a(IO 3 odódik. Sámítsk ki a lantánjodát oldhatósági sorzatát! Mekkora az alumíniumhidroxid oldhatósági sorata, ha a telített oldat pH-a 10,51 ? A telített meses ví pH-a 12,35 Hány g kacium-hidroxidot tartamaz 1,00 dm 3 oldat, és mekkoa a vegyület odhatósági sorata? Hány mol kalcium-karbonátot old 1 dm 3 víz? [L(CaCO 3) = 8,7 · 10 9 .] Hány mo PbCF oldódik 1 dm 3 5 °C-os vízben, ha az odhatósági sorata 2,8 · 10 9 Hány mg eüst-arenátot (Ag 3 AsO 4) tartama 20 °Con 1 ,00 dm 3 telített olat, ha a oldhatósági szorat értéke 1,0 10 1 9 ? Hány g bimutsud oldódik 20 C-on 1,0 m 3 víben? [L(Bi 2 S 3) = 1,0 · 10 97 .) Melyik oldat lúgosabb : a telített bizmut- vagy mangán-hidroxidé? [L(Bi(OH) = 2,2 10 1 6 , L[Mn(OH) i] = 4,0 10 1 4 .] Melyik oldat lúgosabb a teített vas(II)hidroxidé vagy a ólom(II)hidro xidé? L(Fe(OH) i) = 1, 64 10 1 4 (Pb(OH) i) = 6,8 10 1 3 ] Mekkora tömegű ezüstklorid (L = 1,56 · 10 1 0) odódik 5 Con a 1 ,00 dm3 víben, b 1 ,00 dm3 0,1 0 mo/dm3 es eüstnitrát-odatban, 1 ,00 dm 3 0, 1 0 mo/dm3 es nátriumkoridodatban, dJ 1 ,00 dm3 1 0 5 mo/dm 3 es ezüstnitrátodatban?
20 TCsabI© 2017
B)
730A)
B)
5.731A)
B)
C)
6.132A)
B)
Mekkora tömegű ezüst-bromid (L 7,7 10 1 3) oldódik 25 C-on a) 1,00 dm 3 vzben, b) 1,00 dm 3 0,1 mol/dm3 -es ezüst-nitrát-oldatban, e) 1,00 dm 3 0,1 mol/dm 3 es nátriumbromid-oldatban, dJ 1,00 dm 3 10 5 mol/dm 3-es ezüst-nitrátoldatban? 1,0 mmol ezüst-jodidot (L 1,5 · 10 1 6) mekkora térfgatú 25 °Cos a) desztillált vz, b) 1,0 · 10 3 mol/dm 3 es ezüst-nitrátoldat képes eloldani? 1,00 g cinkszuldot 8 C-on (L 1,2 · 10 3 ) mekkora térgatú a) desztillált vzben b) 1,0 0 3 mol/dm3 -es cinkszulát-oldatban lehet maradéktalanul el oldani? (A cinkionok hidrolzisétől eltekintünk.) Hány mol ólom(II)odid (L 8,7 10 9) oldódik 25 °Con 1,0 dm 3 a) desztillált vzben, b) 1,0 mol/dm 3-es ólom(II)nitrát-oldatban, e) 0,5 mol/dm 3es káliumodidoldatban? Hány mol kalciumfszát (L 2,0 · 10 29) oldódik 20 °Con, 2,0 dm 3 a) desztillált vízben, b) 0,10 mol/dm 3 es kalcium-klorid-oldatban, e) 0,10 mol/dm3 es trinátrium-szt-oldatban? (A fszátionok hidrolzisétől eltekintünk.) Az ezüstkromát (Ag 2 CrO 4) oldhatósági szorzata: L 1,1 10 2 . Számtsuk ki az ezüstionok koncentrációját az alábbi esetekben! a) Ezüst-kromát csapadékt (leslegben) vzbe szórunk. b) Ezüst-kromátot (leslegben) 0,100 mol/dm 3 es nátriumkromátoldat ba szórunk. e) A b) esetben kapott oldatot desztillált vzzel kétszeresére hgtjuk (mi közben az edényben még csapadék is marad) A teltett mangán(II )-hidroxid-oldat pHa 9,63. Mennyivel változik meg a 10,0 dm 3 teltett oldattal érintkező szilárd ázis tömege, ha az odat pH-ját a) 9,00re csökkentjük, b) 10,00re növeljük? A kalcium-kromát oldhatósági szorzatának megállaptására 5,00 cm3 tér fgatú, CaCrO4-tal teltett 0,2500 mol/dm 3 es káliumkromátoldatot erősen savas közegben 0,3000 mol/dm 3 es vas(II)-szulátodattal titrál juk: CrJ Fe 2 + + H + Fe H Cr H H 2 O. 16,02 cm 3 fgyást tapasztalunk.Határozzuk meg az oldhatósági szorzat értékét és azt, mekkora térgatú vas(II)-oldat fgyott volna 5,00 cm 3 olyan teltett kalciumkromát-oldatra, amely a) káium-kromátot nem tartalmaz, b) 0, 1250 mol/dm 3 koncentrációban tartalmaz kálumkromátot! Ezüst-odidezüstnitrit porkeverékre desztillált vizet öntünk.Mekkora az oldat ezüst-, jodid- és nitrition-koncentrációja az egyensúly beállta után? L(Ag) 1,5 · 10 6, L(AgNO 2) = 5,86 0 4 . =
=
.733A)
TCsabI© 2017
221
B)
Kálium-kloridra és káliumjodidra egyaránt 0,100 mol/dm 3 koncentráció jú, 100 cm 3 térgatú oldatba 3,4000 g ezüst-nitrátot oldunk. Számítsuk ki az oldatban lévő ezüst, jodid- és kloridionkoncentrációt a reakció lezajlása után ! _ L (AgCl ) = 1,56 · 10 0 , L (Ag ) = 1,5 · 10 - 1 6 .
Kálium-kloridra és kálium-odidra egyaránt 0,100 mol/dm 3 koncentráció jú, 100 cm 3 térfgatú oldatban 1,0000 g ezüstnitrtot oldunk l. Számít suk ki az egyes ionok koncentrációját a reakció után ! (Az oldat térfgat változását elhanyagolhatjuk.) L (AgCl) 1,56 · 10 0 , L (Ag) 1,5 10 1 6 B) Milyen csapadék keletkezik a nti oldatban, ha 1,0000 g helyett ,7000 g ezüst-nitrátot oldunk benne? C) 100 cm 3 0,100 mol/dm 3 koncentrációjú ezüst-nitrát-oldatban eloldunk 3,0 mmol káliumjodidot, 3,0 mmol kálium-bromidot és 3, 0 mmol kálium kloridot. Számítsuk ki az egyes ionok koncentrációját az oldatban? L (AgBr) 7,7 10 1 3 _ D) 100 cm 3 0,100 mol/dm 3 koncentrációjú ezüstnitrátoldatban loldunk káliumkloridból, kálium-bromidból és káliumodidból egyaránt 0,5000 got. Számítsuk ki az egyes ionok koncentrációját az oldatban ! 9.735 Bromidionok argentometriás, csapadékos titrálását végezhetjük visszamé réses titrálással úgy, hogy az ismeretlen, bromidiontartalmú oldathoz ismert térfgatú és koncentrációjú ezüstnitrátoldatot adunk, majd az ezüstionok leslegét kálium-rodanid (kálium-tiocianát: KSCN) mérőol dattal határozzuk meg atározzuk meg, mekkora az oldat ezüst-, bro mid és rodanidionkoncentrácia a titrálás végpontjában ! L (AgBr) 5,00 10 1 3 L (AgSCN) 1,00 10 2 . 8.34A)
=
=
=
2. feladatsor : Leváik vagy nem váik e?
Ha egy oldatba a bevitt ionok olyan koncentrációban vannak jelen, hogy a belőlük megfelelő módon (hatványon) képzett szorzat meghaladja egy vegyület oldhatósági szorzatának értékét, akkor csapadékkiválást észlelünk Egy oldat azonos, l ,0 10 3 mol/dm 3 koncentrációban tartalmaz Mn 2 + és Cr 3 + -ionokat. Számtsuk ki, hogy az oldatot kozatosan lúgosítva, hányas p-nál és melyik csapaék kezd leválni először? Számítsuk ki ezután azt is, hogy sztöchiometrikus mennyiségű lúg hozzáadása után milyen lesz a csapadékos rendszer eletti oldat pH-a! L[Mn (O 2] 4 · 10 1 , L[Cr (H] 5,4 10 1 _ (A lúgosítst tömény NaOH-dal végezzük, így az oldat térgatváltozását elhanyagolhatjuk.) B) Az ón (II)klorid a vízben erőteljesen hidrolizál. 1,19 g SnC1 • 2 H -t 1,0 dm 3 vízben nem tudjuk csapadék képződése nélkül eloldani Tömény sósavval savanyítva az oldatot, hányas pH-nál oldódik l az összes csapa dék? LSn(OH) i] 1,4 10 2 8 .
1.36A)
=
222
TCsabI© 2017
.737AJ
dm 3 teltett ezüst-szulátoldatba lolduk 5,0 mg kalcium-kloridot Milye csapadék válik ki? L (AgCl) 1,8 10 0 , L(Ag 2SO 4) 1,6 0 , L (CaSO 4) ,2 10 6 00 cm 3 telítet ólomkloridoldatba 1,0 mg ezüst-szulátot olduk Mi lye csapadék válik ki? L(Ag 2 SO 4) ,6 10 , L (PbC12) 1,0 10 4 , L (AgCl) 1,8 10 0 , L (PbSO4 ) 1,6 0 eválike csapadék, ha 10,0 cm 3 1,0 10 4 mol/dm 3 es ólom (II)-itrt oldathoz 10,0 cm 3 10,0es pHjú NaOH-odatot ötük? L[Pb (OH) i 6,8 10 1 3 _ eválik-e csapadék, ha 1,0 10 mol/dm -es késavoldat 00 cm -éhez 50 cm 3 0,00 mol/dm 3 -es ezüst-itrát-oldatot ötük? L[Ag2 (SO4) ,6 10 . (Tekitsük teljesek a késav disszociációját ! ) Háy mol/dm -es volt az a átrium-klorid-oldat, amelyhez azoos térf gatú, 1,0 10 2 mol/dm 3-es kocetrációjú ólom (II)-itrát-oldatot öve csapadék leválását még éppe em tapasztaluk? L (PbC1 ) 1,0 10 4 _ Háy mol/dm 3 es volt az a átrium-hidroxid-olda, amelyhez azoos térfgatú, 0,00 mol/dm 3 kocetrációjú kalcium-kloridoldatot ötve csa padékkiválást még éppe em tapasztaluk? L[Ca (OH ) i ] 5,5 10 6 . 100 cm 0,05 mol/dm kocetrációjú strociumkloridoldathoz háy cm 3 telített gipszes vizet kell ötei, hogy a csapadékkiválás megiduljo? L (CaSO 4) ,2 10 6 , L (SrSO 4) 3,2 10 - 1 . Ezüstnitrát és átriumklorid-oldat reakciója sorá keletkező csapadékot leszűrjük, desztillált vzzel m"ossuk, md a szűrőpapíro lévő ayagot desz tillált vzbe szóruk és alaposa összerázzukA telítési egyesúly beállta utá ismét leszűrjük, s továbbiakba a szűrlettel dolgozuk A eti szűrletek háy cm 3-e elegedő ahhoz, hogy 1,0 dm 3 1,0 10 3 mo/dm 3 kocetráci ójú kálium-bromid-oldatba megidítsa a csapadék leválását? 1
B)
=
=
.738AJ
=
B)
3
3
3
739AJ
3
2
B)
=
4.10A)
3
3
B)
L (AgCl )
C)
7,7 · 10 - 3 _
3
3
742
=
Milye térfgataráyba kell összeötei 1,0 10 mol/dm 3 kocetrá ciójú kalciumklorid és 1,0 o - 3 mol/dm 3 es késavoldatot, hogy csapa dékkiválás még éppe e következze be? L (CaSO ) 1,2 10 6 . (A késav disszociációját tekitsük teljesek ! ) 1,0 dm 1,0 10 2 mol/dm -es késavoldatba 0,50 g kalciumot teszük a) eválik-e kalciumhidroxid- vagy kalcium-szulát-csapadék? b) Mekkora az oldat pH-a? e) Mekkora az oldatba a kalcum- és a szultio-kocetráció? (A késav disszociációja teljes! ) LCa(OH) i ] 5,5 10 6, L (CaSO ) 1,2 · 10 6 Összeötük azoos térfgatú, telített ezüst-szulát- és telített ólom (II) kloridoldatot Milyeek leszek a kialakuló iokocetrációk? L(Ag 2 SO 4) 7,7 10 , L (PbC12) = ,0 10 4 L (AgCl) 1,6 10 0 L (PbSO 4) • 1,6 10 4
74
,56 · 10 - 1 0 , L (AgBr )
4
=
TCsabI© 2017
223
3 feladatsor : Más kémiai egyensúlyok hatása az oldhatóságra
A csapadékok kiváását, illetve oldódását nemcsak az oldhatósági szorzat határozza meg. Az alkalmazott ionkoncentráció csökkenését nemcsak a hgítás, hanem más tényezők pédául komplexképződés vagy egyéb reakciók is eőidézhetik. 743.A)
A nikkel-szuld oldhatósági szorzata 20 °Con 1,4 10 2 4 _ A dihidrogén-szud telített oldata 0 Con, 0,101 MPa nyomáson köze tőleg 0 1 mol/dm 3 • A savállandói K1 95 10 8, K2 = 12 10 1 5 • eválik-e nikkel-szuld-csapadék a 10 · 10 3 mol/dm 3 es nikkel(II)-szul átoldatbó H2Sgáz bevezetésekor, ha az oldat pHa 100? Végezzük el a enti számtást ezüst-szuldra is! Az ezüst-nitrát koncentrá ciója 1,0 10 3 mol/dm 3 a salétromsavoldattal savanyított oldat pH-ja 100 L(Ag2S) 16 · 10 49 _ Számítsuk ki hányas pHúra kell saétromsavoldattal csökkenteni azt a 005 mol/dm 3-es vas(II)-szult-oldatot hogy csapadék még éppen ne vájon le H 2S-gáz bevezetésekor? L(FeS} 6 · 10 18 (A savanyítás közben a térfgatváltozás elhanyagolható.) 100 cm3 010 mol/dm 3 koncentrációjú ezüst-nitrátodathoz éppen annyi 010 mol/dm3 es a) NaCl, b) NaBr, e) Na-oldatot öntünk hogy az összes csapadék levájon (sztöchiometri kus mennyiség). Ezután 2,00200 cm 3 200 mo/dm 3 koncentrációjú ammóniaoldatot öntünk a csapadékos rendszerhez. K/NH 3 ) 18 10 s, L(AgCl) 16 10 1 0, L(AgBr ) 7,7 · 10 - 1 3 L(Ag) 1,5 10 1 6 . Feloldódik-e a csapadék az egyes esetekben? (Az oldatok elegytése során bekövetkező kontrakciótól illetve dilatációtól eltekintünk.) Az ezüstdiam min-komplex stabiltási állandója :
B)
C)
744.A)
=
=
=
K
17 10 7 •
,04 · 10 3, K1 K2 813 10 3 .) Végezzük el a nti számításokat akkor, ha 1,00 cm 3 050 mol/dm 3-es nátrium-tioszult-oldatot alkalmazunk az ammóniaoldat helyett (A két lépés stabilitási álandója:
B)
K 745
16 10 1 3
Felodható-e 00 g cinkszuld 100 cm3 200 mol/dm 3-es nátrium-hidroxid oldatban? (A bekövetkező térgatváltozás elhanyagolható ) L(ZnS) 3,0 10 2 2,
K
224 TCsabI© 2017
=
14 · 10 1 5
746.
1,00 cm3 0,200 mol/dm 3 koncentrációjú magnéziumklorid-oldatból 4,00 cm3 0,100 mol/dm 3 ammóniaoldattal csapadékot választunk le. A csapadékos rendszerhez mekkora tömegű ammónium-kloridot kell ad nunk legalább, hogy a csapadék teljesen loldódjék? K (NH 3) 1,8 10 , L[Mg (OH) 2] 1,8 10 1 1 A telített benzoesavoldat pH-a 2,90. A savállandó 6,5 10 50 cm 3 0,10 mol/dm 3 koncentrációjú nátrium-benzoát-oldatot cseppenként ada golt 0,50 mol/dm 3 -es sósavval elegyítünk.Megengedhető elhanyagolások kal számítsuk ki a) háncm 3 sósav adagolása után indul meg a benzoesav kicsapódása az oldatból b) mekkora lesz ekkor az oldat pHja! A mészkő[CaCO sz) ] telített oldatának pHa 9,95. a) Számítsuk ki a telített oldat koncentrációját, és számítsuk ki oldhatósá gi szorzat értékét b) A vér kalciumot is tartalmaz Határozzuk meg a „szabad" kalcium ionok maximális koncentrációját a 722. kérdésben szereplő, vért mo dellező oldatban (pH 7,40 és[HCO 3 ] 0,022 mol/dm 3 ). A szénsav disszociációs állandói Ks 1 4,5 · 10 7 és ., = 4,7 · 10 1 . Felté telezzük, hogy a reakciók során az összes szén�dioxid az oldatban marad 100 cm 3 telített kénhidrogénes vízhez (0,10 mol/dm3 ) 10,0 cm3 kadmium nitrát-oldatot öntünk, amelynek koncentrációja 0,50 mol/dm 3 . Számítsuk ki az oldat pH-át és az egyes ionok koncentrációját, ha a kadmiumnitrát disszociációját teljesnek teintjük és elhanyagoljuk az oldat esetleges tér fgati kontrakcióját. L (CdS ) 2,0 · 10 2 8 , a H S savállandói 25 °C-on: K1 9,5 10 8 ; K2 1,2 10 _ =
=
747.
748.
749.
=
2
D) ELEKTROKÉMIAI EGYENSÚLYOK 1. fladatsor : Az elektródpotenciál koncentrációggése
Az elektródpotenciál értéke, mint azt már a IIejezet témakörénél említettük, nemcsak az anyagi minőségtől, hanem a hőmérséklettől, a nyomástól és az elektrolit koncentrációjától is gg Az elektródpotenciál ( ) koncentrációggését 25 C-on a Nernst-egyenlet mege lelő módon átalakított képlete alapján számíthatjuk
=
0,059 ox 0 + · lg , z
ahol
0 1 :
0 d : :
red
az adott rendszer standardpotenciálja, az oxidált elemi egységek koncentrácója, a redukált elemi egységek koncentrációja, az oxidációsszámváltozás. TCsabI© 2017
225
Az Me• /Me fémelektród potenciálja, tekintettel arra, hogy a fém szilárd fázisá nak koncentrációja meghatározott, állandó érték: +
0,059
+ lg [Me' ] Nemfémek, például a
0
=
rendszer elektródpotenciálja + 0 '059 · g ( [Cl] ' ahol (Cl ) a klórgáz parciális nyomása. A klórgáz parciális nyomása standard körülmények között meghatározott, állandó, így
0
2
+ 0,059 · lg = [Cl-) 0
0
f
0,059 lg [Cl- ).
Olyan redoxirendszerek esetén, ahol többféle ion is szerepel a reakcióban, ezzel az elhanyagolással már nem élhetünk pl a Sn Sn + 2 e rendszer esetén 0,059 [Sn ] . + 2 lg [Sn ] Egyes esetekben a redoxipotenciál a pHtól is gg A MnO 4 + 8 H + 5 e Mn + H O rendszer esetén ([H O] � állandó) 0,059 [MnO4 ] [H ] + ] 5 lg _ M_n_ tehát a redoxipotenciál a pH-tól igen nagy mértékben gg A nti példák mindegyikénél az is látható, hogy az elektródpotenciál értéke akkor egyezik meg a standardpotenciállal, ha a logaritmikus tag értéke zérus. Ez (ox) (ox) akkor lehetseges, ha lg 0, azaz 1 Ez a femelektrodok eseten csak (red) (red) akkor valósul meg, ha a fémionkoncentráció 1 mol/dm Egyéb redoxirendszereknél, pl az Sn /Sn rendszer esetén minden olyan esetben lehetséges, ha a két ion koncentrációja megegyezik A további ladatokhoz szükséges standardpotenciálértékek a 159 oldalon találhatók. 4+
2+
4
0
2+
+
2+
2
2
+ 8
0
2+
=
3
4+
226
2
TCsabI© 2017
.
150.A)
Számítsuk ki annak a Fe 2 /Fe és n 2 /Zn elektródból álló galvánelem nek az elektromotoros erejét, amelnek a) elektrolitjai 1,001,00 mol/dm 3 émiont tartalmaznak, b) az egyik, e) a másik, d) mindkét standard elektrolitját tízszeresére hígítjuk!
Végezzük el a enti számításokat B)
C)
egy Ag /Ag és Cu 2 + /Cu elektródból álló galvánelemre! olyan Sn4 /Sn 2 + és Cu 2 /Cu elektródból álló galvánelemre, melyben kezdetben mindegyik ion koncentrációja 1,001,00 mol/dm (0(Sn /Sn 2 + ) = 0,15 V.) hidrogén- és klórelektródból álló galvánelemre Hogyan változik a Mn; /Mn 2 rendszer oxidálóképessége, ha a mnd két iont 1,001,00 mol/dm 3 koncentrációban tartalmazó oldat pH-ját semlegesről pH = 1,00re változtatjuk? 0(Mn; /Mn ) + 1,52 V. Végezzük el a számítást olyan oldatra, amelyik 0,100,10 mol/dm kon centrációban tartalmazza a Mn; és Mn2 + ionokat! Hogyan változik a Cr 2 O�/Cr 3 rendszer oxidálóképessége, ha Cr 2 O�és Cr(III)-iont 100 1 aányban tartalmazó oldat pH-ját 5,00ről 1,00-re csökkentjük? ((Cr 2 O � ) 1,00 mol/dm 3) A Cr 2O� + 14 H 6 e 2 Cr 3 7 H 2 O rendszer standardpotenciál ja: 1,36 V Ólom(II)-hidroxidcsapadék letti telített oldatba merülő ólomelektród potenciája 0,255 V.Számítsuk ki az oldat pH-át és az ólom(II )-hidroxid oldhatósági szorzatát! Mekkora a triklór-ecetsav (CC COOH) disszociációállandója és disz szociációka abban a 0,300 mol/dm 3-es oldatban, melybe platinaelektró dot mártva és standard hidrogénelektróddal galvánelemmé kapcsolva, az elektromotoros erő 72 mV? 0,340 V elektródpotenciálú viszonyítási (ún reerencia) Cu 2 /Cu elekt róddal összekötünk egy olyan ezüstelektródot, amelyiknek az elektrolitja 100 cm 3 0,10 mol/dm 3-es ezüst-nitrát-oldat. a) Állapítsuk meg a pólusokat, íuk fl az elektródlyamatokat !Számít suk ki az elektromotoros erőt! Végezzük el a nti számítást arra az esetre, ha az előző ezüstelektrolithoz b) 100 cm 3 0,10 mol/dm 3 es kálium-odid-, ) 100 cm 3 0,20 mol/dm 3 -es kálium-jodid-, d) 200 cm 3 0,10 mol/dm 3 es NaCl-oldatot öntünk! L(AgCl) 1,56 · 10 , L(Ag) 1,5 10 . Olyan galvánelemet állítsunk össze, amelynek egyik elektróda standard hidrogénelektród, a másik olyan 0,100 mol/dm 3es KBr-oldat, melynek alján ezüstbromidcsapadék van és az oldatba merülő ém ezüst.Állapít suk meg a pólusokat, az elektródlyamatokat és az elektromotoros erőt! [L(AgBr) 7,7 · 10 1 3 .] 3
•
4
D) 15.A)
2
B)
C)
3
=
0
152A)
B)
J
=
3
B)
=
=
227 TCsabI© 2017
,•
754.
FeC1 ot és FeC1 ot tartalmazó oldat összes vasion-koncentrációja , 1 mol/dm Ebbe platinalemezt mártva és standard hidrogénelektróddal galvánelemmé kapcsolva, az elektromotoros erő , 7 5 Vnak adódik.Mek kora az oldat összes kloridion-koncentrációja és az FeC1 keve FeC1 rék összetétele? Ismeretlen (Fe /Fefém ) egy+részét ,77V.oxidáljuk és oldatot készítünk belőle.A keletke zett híg oldatba belemártjuk a fém másik részét, majd standard hidrogén elektróddal galvánelemmé kapcsoljuk , 3 1 5 V elektromos erőt mérünk, ahol az ismeretlen fémelektród a pozitív pólus. Ezután a fémiont tartalma zómérünk elektrolitot tízszeresére hígítjuk: ekkor , 2 81 V elektromotoros erőt ( a pólusok változatlanok). Hányszoros pozitív töltésű az ismeretlen fémion? Mekkora a fém stan tízszeres h g ítású oldatból az összes fémion dardpotenciálja, ha 200 cm leválasztásához 386 C töltésmennyiség szükséges? 2
0
3
3
00
•
0
2-
755
3
n/n%-os 3+
2+
0
=
0
0
0
3
0
,
2 fladatsor : Koncentrációs elemek
Koncentrációs elemnek nevezzük azokat a galvánelemeket, amelyek elektródai nak anyagiKétminősége azonos de a két elektrolitoldat koncentrációja különbözik standardállapotú ezüstelektródot galvánelemmé kapcsolunk össze. Mekkora ennek a galvánelemnek az elektromotoros ereje? Állapítsuk meg a pólusokat, az elektródlyamatokat és az elektromoto rostízszeresére, erőt, ha az egyik ele�trolitot változatlanul hagyva, a másik oldatot százszorosára hígítjuk! A koncentrációs elemek esetén az elektromotoros erő kiszámításánál az alábbiak szerint egyszerűsíthetjük számításainkat: = (. 133 oldal), + , 5 .lg , lg A két elektród anyagi minősége, így standard potenciálja is azonos, így: , 5 lg , · lg , melybol adodk. elemek tehát csak az oxidációsszámváltozástól Akoncentrációs , és a két elektrolit koncentrációjának ( ) arányától gg. ( az anód a katód elektrolitának koncentrációja, így: > 1, s az elektromotoros erő mindig pozitív érték.) 228 76
a
b e
EMF EM
EM
E
0
00 9
=
0 059
0
e
CE -
0 0 9
·
-
Z
C
•
(
z
0,059
=
e
0 059
z
M
0
·
elektromotoros ereje
(z)
TCsabI© 2017
757AJ
Galvánelemet állítunk össze, melynek mindkét elektródja hidrogénelekt ród,1,0az0 mol/dm egyik elektrolit 7, 0 0es pH-jú pueroldat, a másik -es, es, 0,10 mol/dm 0,0,0011 mol/dm es ecetsavoldat ( 1,8 · 10 mol/dm 1,8 10 es ammóniaoldat ( Állapítsuk meg a pólusokat és az elektromotoros erőt! 10,11 g tömegű pikrinsavat (2,4, 6 -trinitroenol) desztillál t vízben oldunk ésEzt500az cmoldatot oldatot készítünk blőle olyan gavánelem elektrolitának használjuk fl, melynek mindkét elektródja hidrogénelektród, a másik elektrolit 7, 6 0as pHjú pueroldat A hi d rogéngáz standard nyomású, hőmérséklete 25 °C A gal elektromotoros erej e 0, 3 82 V, a pozitív pól u s a pikrinsavoldatba vánelem merülő elektród Határozzuk meg a pikrinsav disszociációállandóját Az alábbi galvánelemet állítottuk össze: Ag(sz) AgNOaq) KBr(aq), AgBr(aq) Ag(sz) AgBr(sz) 1 1,0 10 mol/dm (KBr) 1,0 10 mol/dm AzHatározzuk elem elektromotoros ereje 597 mV meg az ezüstbromid oldhatósági szorzatát! 3
a) b) e) d)
B)
3
3
5 .)
=
3
b
5 .)
3
C)
1
3
=
3
3. fladatsor: z elektrkémiai lyamatok egyensúlya ·
A redoxilyamatok egy része a gyakorlatban egyirányúnak tekinthető Például vaslemezt réz(II)-szult-oldatba mártva szemmel is jól meg g yelhető változás követ kezik be, míg ha rézlemezt mártunk vas(I)szulátoldatba, akkor látszólag semmi lyen reakció nem történik Elvileg azonban még ezek a lyamatok is megrdíthatók, egyensúlyra vezetnek Számísuk ki, milyen koncentrációarányban kell tartalmaznia a émiono kat az alábbi galvánelem két elektrolitjának ahhoz, hogy a galváneem pólusainak rövidrezárásakor se lyjon áram a galvánelemben Fe(sz) 1 Fe (aq) 1 n (aq) 1 Zn(sz) Végezzük el a számítást a Fe(sz) 1 Fe (aq) 1 Cu +(aq) Cu(sz) galvánelemre ! Galvánelemekbenakkor áll be egyensúly, ha a pólusok között nincs potenciálkü lönbség, azaz az elektromotoros erő zérus Ekkor egyik irányban sem lyik áram Az ehhez az állapothoz tartozó, megflelő hatványra emelt (egyensúlyi) koncentráci ókból képzett tört értéke az egyensúlyi állandót aa. 229 158.A)
2
2+
2+
2
B)
TCsabI© 2017
759.A)
Számítsuk ki a Cu(sz) + 2 Ag (aq) Cu (aq)2•g(sz) flyamat egyensúlyi állandóját ! Számítsuk ki a MnO + 5 Fe + 8 H Mn + 5 Fe + 4 H O flyamat egyensúlyi állandóját: (MnO /Mn ) + 1 ,52 V, (Fe /Fe ) 0,77 V. Az alábbi galvánelemet állítottuk össze Zn(sz) Zn (aq) Cu (aq) Cu(sz) 0,10 mol/dm 0,10 mol/dm V = 100 cm V = 100 cm a) Állapítsuk meg a pólusokat és az elektromotoros erőt b) Hogyan változik meg az elektródok tömege, és mekkora lesz az elekt rolitoldatok émionkoncentrációja, miután a galvánelemet rövidre zártuk és megvártuk, hogy teljesen kimerülön? (A flyamat közben az elektrolitok térgata gyakorlatilag változatlan.) Végezzük el a nti számításokat az alábbi galvánelemre: Cu(sz) 1 Cu (aq) Ag (aq) Ag(sz) 0,01 0 mol/dm 0, 100 mol/dm V=200 cm V=200 cm Az ábrán látható edények mindegyikében 100100 cm 3 , a émionra nézve 0,010 mol/dm koncentációjú oldat van. Ezekbe 5,005,00 g tömegű émlemezt merítünk: +
B)
2+
2+
+
2+
3+
2
2
760.A)
3
2+
=
2+
2
3
3
3
B)
3
2+
3
3
3
3
761.
3
g
Cu 2
Cu II.
I.
a)
b)
Először az I és a II cellát kötjük össze (az elektródémeket émes vezetővel az elektrolitokat sóhíddal), és megvárjuk, hogy az így képző dött galvánelem kimerülön Határozzuk meg ekkor a két elektrolit oldat réz(II), illetve ezüstion-koncentrációját Ezután megszüntetjük a két cella kapcsolatá, és a II. cellát a III. cellával kötjük össze Mekkora térfgatú HClgázt kell előzőleg a III cella elektrolit-oldatában elnyeletni, hogy a II és a III cella között a potenciálkülönbség 0 V legyen? L(AgCl) 1,6 · 10 1 0 , (Ag /Ag) 0,80 V, (Cu /Cu) 0,34 V. 0
20
III.
+
TCsabI© 2017
0
2+
=
