XIII. A HIDROGÉN, A NEMESGÁZOK, A HALOGÉNELEMEK

Átírás

1 XIII. A HIDROGÉN, A NEMESGÁZOK, A HALOGÉNELEMEK XIII. 1. FELELETVÁLASZTÁSOS TESZTEK C D C A, D C C C D B 1 B A D D B C C XIII. 2. TÁBLÁZATKIEGÉSZÍTÉS A klór, a hidroén-klorid és a nátrium-klorid összehasonlítása Klór Hidroén-klorid Nátrium-klorid Rácstípusa szilárd halmazállapotban 17. molekularácsos 18. molekularácsos 19. ionrácsos Színe, szaa, halmazállapota (101 kpa, 25 C) 20. sárászöld, szúrós szaú áz 21. színtelen, szúrós szaú áz 22. színtelen, szatalan, szilárd Közülük melyiknek lejobb a vízben való oldhatósáa (101 kpa, 25 C)? Közülük melyiknek a lerosszabb a vízben való oldhatósáa (101 kpa, 25 C)? 2. a hidroén-kloridé 24. a klóré Vizes oldatának kémhatása 25. enyhén savas 26. savas 27. semlees Melyik fordul elő nay tömeben a természetben is? Mi az ásvány neve? 28. NaCl kősó

2 A hidroén-fluorid és a hidroén-klorid összehasonlítása HF HCl Szilárd állapotban molekulái között működő leerősebb kötés 29. hidroénkötés 0. dipólus-dipólus kölcsönhatás Színe, szaa, halmazállapota 25 C-on, 0,101 MPa nyomáson: Melyiknek maasabb a forráspontja? 1. színtelen, szúrós szaú áz. a hidroén-fluoridé 2. színtelen, szúrós szaú áz Vízben való oldhatósáa: 4. kitűnő 5. kitűnő Reakciója ammóniával (eyenlet): 6. NH + HF = = NH 4 F Vizes oldatának reakciója hí ezüst-nitrát-oldattal (tapasztalat és eyenlet is): Reakciója szilícium-dioiddal (ahol van reakció, ott eyenlet): Vizes oldatának reakciója cinkkel (ha van reakció, akkor eyenlet): Vizes oldatának reakciója rézzel (ahol van reakció, ott eyenlet): 9. SiO HF = = SiF H 2 O 7. NH + HCl = = NH 4 Cl 8. A + + Cl = = ACl (vay: ANO + HCl = ACl + HNO ) fehér csapadék képződik 40. nem reaál 41. Zn + 2 HF = 42. Zn + 2 HCl = = ZnF 2 + H 2 = ZnCl 2 + H 2 4. nincs reakció 44. nincs reakció XIII.. EGYÉB FELADATOK Kísérletek klórral 45. Cl 2 + H 2 O HCl + HOCl Vizek fertőtlenítése. 46. Az oldat mebarnul. 2 KBr + Cl 2 = 2 KCl + Br 2 (vay: 2 Br + Cl 2 = 2 Cl + Br 2 ). 47. (Barna) füst keletkezik. 2 Fe + Cl 2 = 2 FeCl 48. Mindenütt 0-ból 1 lesz, az első reakcióban +1 is. A klór mindenütt redukálódik, az első esetben oidálódik és redukálódik is. 8 pont

3 Hidroén-haloenidek A hidroén-fluorid esetében: hidroénkötés, a többi hidroén-haloenidnél: dipólus-dipólus kölcsönhatás. 51. a) A hidroén-fluoridnak az erős hidroénkötések miatt kiuróan nay az olvadás- és forráspontja. b) A másodrendű kötés erőssée a moláris töme növekedésével nő. m C: pv = nrt = RT M mrt ρrt M = = pv p J ,14 29 K K mol M = m = 160 /mol 5 1,10 10 Pa M = M(HF) = 160,0 /mol M(HF) = 20,0 /mol = 8, (HF) 8 25 C, standard nyomáson: M = 4,90 /dm 24,5 dm /mol = 120,0 /mol M(HF) = 20,0 /mol = 6, (HF) 6 80 C: 4 C-hoz hasonló módon: M = 40,0 /mol M(HF) = 20,0 /mol = 2, (HF) 2 1 pont XIII. 4. SZÁMÍTÁSOK 5. Csak két tartály van! (Az első kiadás szerint három, de az csak elírás.) Az azonos hőmérsékletű és nyomású ázok térfoata az anyamennyiséel eyenesen arányos. (vay: V = nv m V 1 : V 2 = n 1 V m : n 2 V m = n 1 : n 2 ) Az anyamennyisé a moláris tömeel fordítottan arányos, tehát a hidroén a nayobb térfoatú. Például a 1 1 k áz anyamennyisée:

4 1 k n(h 2 ) = 2 k/mol 1 = 0,5 kmol, n(cl 2 ) = kmol V(H 2 ) : V(Cl 2 ) = n(h 2 ) : n(cl 2 ) = : = 5,5 : 1, (Az előzetes becslés nélkül, helyesen levezetett véeredmény is maimális pontszámot ér.) 5 pont 54. A reakció lényee: NaCl HCl (azaz 1 : 1 az anyamennyisé-arány). A szüksées áz térfoata kb cm = cm = 2,00 dm. anyamennyisée: 2,00 dm n ( HCl) = = 0,0816 mol. dm 24,5 mol A 0,0816 mol HCl-ázhoz 0,0816 mol NaCl szüksées. A konyhasó tömee: m(nacl) = 0,0816 mol 58,5 /mol = 4,77. A henert szájával felfelé kell tartanunk, mert a hidroén-klorid nayobb sűrűséű a leveőénél (nayobb a moláris tömee). 6 pont 55. A reakcióeyenlet (2 H 2 + O 2 = 2 H 2 O) alapján a hidroén és az oién 2 : 1 térfoatarányban reaál eymással. 100 tf-eyséből 70 tf-eysé marad: ez vay hidroén vay oién. Az elfoyott 0 tf-eyséből az eyenlet alapján 20 tf a hidroén és 10 tf az oién. Az eyik eset: = 90 térfoat% H 2, 10 térfoat% O 2. A másik lehetősé: = 80 térfoat% O 2, 20 térfoat% H 2. 2,70 víz: 2,70 : 18 /mol = 0,15 mol. Az eyenletek alapján 0,15 mol H 2 -ből és 0,075 mol O 2 -ből keletkezett, ez a 0,225 mol volt a teljes eley 0%-a: íy 0,22 : 0, = 0,75 mol volt. A ázeley térfoata: 0,75 mol 24,5 dm /mol = 18,4 dm volt. 8 pont 56. ph =,00 [H + ] = 1,00 10 mol/dm. A sósav koncentrációja is 1,00 10 mol/dm. A kiszabadult HCl anyamennyisée: 2000 n ( HCl ) = = 54,8 mol. 6,5 mol A keletkező savas eső térfoata: n 54,8 mol V = = = dm = 54,8 m. c 1,00 10 dm /mol 5 pont 57. a) Veyünk pl cm oldatot, amelynek tömee Ebben 5,00 mol, azaz: 5,00 mol 6,5 /mol = 182,5 HCl van. Az oldat: 182, % = 16,8 töme%-os.

5 b) 500 cm oldatban 2,50 mol HCl van. Ennek tömee 91,25. 91,25 Ez 0,7 = 246,6 7,0%-os sósavban van, 246,6 amelynek térfoata: = 208 cm. 1,185 cm 208 cm 7 töme%-os cc. sósavat 500 cm -es mérőlombikban 500 cm -re híítunk. 500 cm 5,00 mol/dm -es sósav tömee 542,5. A cc. sósavhoz adandó víz: 542,5 246,6 = 295,9, ami 295,9 cm. II. módszer: 208 cm cc. sósavat és 296 cm desztillált vizet keverünk össze. c) A reakció: CaO + 2 HCl = CaCl 2 + H 2 O 100 cm sósavban van 0,500 mol HCl A reakcióhoz 0,250 mol CaO szüksées. Ennek tömee: 0,250 mol 56,0 /mol = 14,0. 0,250 mol CaCl 2 keletkezik, ennek tömee: 0,250 mol 111 /mol = 27,75. A keletkező oldat: 100 cm 1,085 /cm : 108,5 (sósav) + 14,0 (mész) 122,5 Az oldat: 27,75 122,5 100% = 22,7 töme% CaCl 2 -t tartalmaz. 16 pont 58. Az átlaos moláris tömeből és a moláris tömeekből: (1 ) = 57,2 = 0,2 20 térfoat% hidroént és 80 térfoat% klórt tartalmaz a ázeley. A felrobbantás során: H 2 + Cl 2 = 2 HCl 20 térfoat 80 térfoat - 20 térfoat 20 térfoat + 40 térfoat 60 térfoat 40 térfoat Véül: 60 térfoat% klórt és 40 térfoat% HCl-ot tartalmaz az eley. A ázeley átlaos moláris tömee nem változik, mert sem a molekulák száma, sem a rendszer össztömee nem változik. [Ki is számítható: M = 0,6 71 /mol + 0,4 6,5 /mol = 57,2 /mol.] (Ebből az is következik, hoy feleslees volt kiszámolni a kiindulási ázeley térfoatszázalékos összetételét, csak azt kellett volna eldönteni, hoy melyik komponens foy el: mivel 57,2 >, ezért a klór 2 van felesleben, íy: 6,5y + 71(1 y) = 57,2, amelyből y = 0,40 adódik.) 6 pont 59. A maradék áz moláris tömee: M = 0,0892 /dm 22,41 dm /mol = 2 /mol, ez a hidroén. Ha pl. 100 cm ázeleyből indulunk ki, akkor 70 cm hidroén maradt. A reakcióeyenlet: 2 H 2 + O 2 = 2 H 2 O alapján az elfoyott 0 cm ázból 20 cm a hidroén, 10 cm az oién.

6 A ázeley: 90 térfoat% hidroént és 10 térfoat% oiént tartalmazott. A ázeley sűrűsée: ρ = M V m 09, , 2 = mol mol = 0,22. dm dm 22, 41 mol 5 pont 60. A reakciók eyenlete: ANO + KCl = ACl + KNO ANO + NaCl = ACl + NaNO (vay a kettő helyett: A + + Cl = ACl) 2 ACl + H 2 = 2 A + 2 HCl,00 keverékben KCl-t és (,00 ) NaCl-t feltételezve: KCl mol KCl mol A 74,6 74,6 (,00 ) NaCl (,00 ) mol NaCl (,00 ) mol A 58,5 58,5 5,40 A keletkező 5,40 ezüst: 108 /mol = 0,0500 mol. A felírható eyenlet: + (,00 ) = 0, ,6 58,5 Ebből: = 0,475. Az anyamennyisé-arány: n(kcl) : n(nacl) = : (,00 ) 0,475 2,6525 = : = 0, : 0, ,6 58,5 74,6 58,5 n(kcl) : n(nacl) = 1,00 : 9,7. [A feladat úy is meoldható, hoy közvetlenül anyamennyiséekre vezetünk be ismeretlent: y mol KCl és z mol NaCl. Ekkor a felírható két eyenlet: 74,6y + 58,5z =,00 ( pont) y + z = 0,0500 ( pont) ebből: y = 0, és z = 0,0454 () ebből y : z = 0, : 0,0454 = 1,00 : 9,7 ()] 10 pont 61. ph = 2,00 [H + ] = 1, mol/dm, ph =,00 [H + ] = 1,00 10 mol/dm. ph = 12,00 poh = 2,00 [OH ] = 1, mol/dm. Azonos, pl. V térfoatokat véve: 1, V mol H +, 1,00 10 V mol H + és 1, V mol OH kerül az új oldatba. A H + + OH = H 2 O eyenlet szerint: 1, V mol H + és 1, V mol OH semleesíti eymást. Marad 1,00 10 V mol H +. Az új oldat térfoata V. Az új oldatban: [H + 1,00 10 V ] = V =, 10 4 mol/dm. Az oldat ph-ja ebből számítható: ph = l(, 10 4 ) =,5. (Mejeyzés: ez utóbbi lépés az érettséin nem követelmény, csak ha eész számú ph jön ki.) 10 pont