Általános Kémia Gyakorlat II. zárthelyi október 10. A1

Átírás

1 2008. október 10. A1 Rendezze az alábbi egyenleteket! (5 2p) 3 H 3 PO HNO 3 = 3 H 3 PO NO + 1 H 2 O 2 MnO H 2 O H + = 2 Mn O H 2 O 1 Hg + 4 HNO 3 = 1 Hg(NO 3 ) NO H 2 O 1 Na 2 S 2 O Cl H 2 O = 1 Na 2 SO HCl + 1 H 2 SO 4 2 ICl H 2 O = 1 HIO HIO + 6 HCl Állapítsa meg a megjelölt atomok oxidációszámát a következı vegyületekben/ionokban! (8 0,5p) 2 S 2 O 5 2 Cr 2 O 7 H 2 SiF 6 (NH 4 ) 2 HPO 4 S: +4 Cr: +6 O: 2 H:+1 Si:+4 F: 1 N: 3 P:+5 (4p) Összesen: aaaaalaal(14p)

2 2008. október 10. A2 A glükóz-fruktóz szörp különféle élelmiszeripari termékek (például üdítıitalok) egyik alkotórésze, melyet a répacukor (szacharóz) hidrolízisével lehet elıállítani. Jellemzıje, hogy igen édes, ezért az alkalmazás céljából a tömény oldatot vízzel szokás hígítani. 10,0 gramm 36,0 tömeg% glükóz-, illetve 18,0 tömeg% fruktóztartalmú glükóz-fruktóz szörpbıl 1000 ml oldatot készítettünk. Ennek az oldatnak areométer segítségével meghatároztuk a sőrőségét, mely 1,072 g/cm 3 -nek adódott. A glükóz és a fruktóz összegképlete is C 6 H 12 O 6. Az adatok ismeretében számítsa ki a hígított oldat ozmózisnyomását 37 C-on, illetve a fagyáspontját! A víz moláris fagyáspontcsökkenése 1,86 Cmol/kg. A r (C): 12,0; A r (H): 1,0; A r (O): 16,0. M(C 6 H 12 O 6 )=180 g/mol. 1,000 dm 3 oldatban van összesen (0,36+0,18)10 g=0,54 g cukor, mely 0,54 g/(180 g/mol) =0,03 mol. c=0,03 mol/1 dm 3 =0,03 mol/dm 3 =30 mol/m 3 Π=cRT=30 mol/m38,314 J/mol/K310 K=77320 Pa 77,3 kpa Oldószer (víz) tömege: 1072 g 0,54 g = 1071,46 g T =c R T M =0,03 mol/1,07146 kg1,86 Cmol/kg= 0,052 C 0,052 C a fagyáspont Ozmózisnyomás: 77,3 kpa Fagyáspont: 0,052 C (3p) A glükózból, illetve fruktózból szervezetünkben CO 2 és folyékony H 2 O keletkezik az alábbi rendezendı egyenlet szerint. A fenti hígított oldat 200,0 cm 3 -ét elfogyasztva mekkora hıt (entalpiát) nyerhetünk (25 C-on, standard körülményeket feltételezve)? A megfelelı képzıdéshık az alábbi táblázatban találhatók. (3p) 1 C 6 H 12 O 6 (aq) + 6 O 2 (g) = 6 CO 2 (g) + 6 H 2 O (f) (1p) Standard képzıdéshı ( k H, 25 C) kj/mol Glükóz (aq) Fruktóz (aq) Szén-dioxid (g) -394 Víz (f) -286 Glükóz égéshıje: é H (Glu)=6( 394)+6( 286) ( 1270)= 2810 kj/mol 2 pont Glükóz égéshıje: é H (Fru)=6( 394)+6( 286) ( 1264)= 2816 kj/mol 2 pont 200 ml oldatban van: 0,004 mol glükóz és 0,002 mol fruktóz. 1 pont Ebbıl az entalpia: H =0,004 mol( 2810 kj/mol)+0,002( 2816 kj/mol)= 16,872 kj 2 pont

3 Entalpia: 16,87 kj (7p) A megadott adatok alapján állapítsa meg a glükóz fruktózzá alakulásának reakcióentalpiáját! r H = k H (Fru) k H (Glu)= ( 1264 kj/mol) ( 1270 kj/mol)=+6,0 kj/mol Reakcióentalpia: +6,0 kj/mol (1p) Összesen: dddlddd2ll(15p)

4 2008. október 10. A3 A N 2 O 4 egy színtelen folyadék, melynek forráspontja 21 C, moláris tömege 92,0 g/mol. Egy 1000 cm 3 térfogatú levákuumozott tartályba 9,20 gramm tiszta N 2 O 4 -ot helyezünk, majd az edényt 70 C-ra melegítjük. (A tartály térfogata nem változik a melegítés hatására.) Ekkor amellett, hogy a N 2 O 4 gáz fázisba kerül, még részlegesen disszociál is az alábbi reakcióegyenlet szerint: N 2 O 4 (g) 2 NO 2 (g) Az egyensúly beálltakor az edényben az össznyomás 399,24 kpa (70 C-on). Állapítsa meg a disszociáció a. koncentrációkkal kifejezett, b. anyagmennyiségekkel kifejezett, c. nyomásokkal kifejezett egyensúlyi álladóját! n 0 (N 2 O 4 )=0,100 mol n össz =pv/(rt)=0,140 mol Kiindulás 0,1 mol 0 mol Átalakul x mol + 2x mol Egyensúlyban van 0,1 x mol 2x mol Mivel a két gáz anyagmennyiségének összege a gáztörvény alapján 0,14 mol: n össz =0,1 x+2x=0,1+x=0,14 mol, így x=0,04 mol. Mivel 0,04 mol disszociált a 0,1 molból, a disszociációfok: α=0,40 (vagy 40%). Az anyagmennyiségekbıl K n közvetlenül adódik. Mivel a térfogat 1 dm 3, K c számértéke megegyezik K n -nel. Tehát 0,06 mol N 2 O 4 és 0,08 mol NO 2 van egyensúlyban, ebbıl a térfogat%-os (mol%-os) összetétel: 0,06/0,14=0,429=42,9% N 2 O 4, illetve 57,1% NO 2. Ebbıl számíthatók a parciális nyomások, majd azokat a normál légköri nyomással (101,325 kpa) osztva beírjuk a K p -be megfelelı formában. # N 2 O 4 NO 2 K # c 0,06 M 0,08 M 0,08 2 /0,06=0,1067 n 0,06 mol 0,08 mol 0,08 2 /0,06=0,1067 p 0,429399,24=171,1 kpa 0,571399,24=228,1 kpa (171,1/101,325) 2 / (228,1/101,325)=1,267 a. K c : 0,1067 b. K n : 0,1067 c. K p : 1,267 Adja meg a disszociációfokot, a gázelegy összetételét térfogat%-ban, és a gázelegy átlagos moláris tömegét!

5 Disszociációfok, összetétel számítását lásd fentebb. M(átlag)=0, ,57146= 65,73 g/mol Disszociációfok: 0,40 vagy 40% Összetétel (tf%): 42,9 % N 2 O 4 és 57,1% NO 2 Átlagos moláris tömeg: 65,73 g/mol Mekkora tömegő N 2 O 4 -ot kell még a rendszerbe juttatni, ha azt szeretnénk, hogy az össznyomás 500 kpa legyen? Legyen ismeretlen a N 2 O 4 kiindulási mennyisége: n. (1p) Kiindulás n mol 0 mol Átalakul y mol + 2y mol Egyensúlyban van n y mol 2y mol 500 kpa esetén az összes anyagmennyiség a gáztörvény alkalmazásával: 0,1753 mol. Tehát 0,1753 mol=n y+2y=n+y ( n=0,1753 y), illetve (2y) 2 /(n y)=0,1067. A másodfokú egyenlet gyökei: y 1 =0,0467 mol, y 2 = 0,100 mol, ám ez utóbbinak nincsen kémiai tartalma. Így y=0,0467 mol, n=0,1753 0,0467 = 0,1286 mol. Azaz 0,0286 mol N 2 O 4 - ot kell a tartályba juttatni, melynek tömege 2,63 gramm. 10 pont Megjegyzés: Természetesen ettıl eltérı gondolatmenettel ám kicsit több számolással is ugyanezt az eredményt kapjuk, ha az eredeti egyensúlyból indulunk ki: Kiindulás 0,06+a mol 0,08 mol Átalakul b mol +2b mol Egyensúlyban van 0,06+a b mol 0,08+2b mol Ismert továbbá, hogy 0,06+a b+0,08+2b=0,14+a+b=0,1753, melybıl a+b=0,0353 illetve (0,08+2b) 2 /(0,06+a b)=0,1067. Az egyenletrendszer kémiailag értelmes megoldása: a=0,0286 mol és b=0,0067 mol. Tömeg (N 2 O 4 ): 2,63 g (10p) Összesen: ffffffffddfff(21p)