VII. A KÉMIAI REAKCIÓK JELLEMZŐI ÉS CSOPORTOSÍTÁSUK

Átírás

1 VII. A KÉMIAI REAKCIÓK JELLEMZŐI ÉS CSOPORTOSÍTÁSUK VII. 1. FELELETVÁLASZTÁSOS TESZTEK C C C E D C C B D 1 B A C D B E E C A D E B C E A B D D C C D D A D C D VII.. TÁBLÁZATKIEGÉSZÍTÉS A kémiai reakciók egyensúlya Reakció Melyik irányba tolódik el az egyensúly, ha emeljük a hőmérsékletet? növeljük a nyomást? elvezetjük az egyensúlyi rendszerből a CO-t? a) b) semerre 41. c) VII. 4. EGYÉB FELADATOK A nitrogén-dioid-gáz dimerizációjának vizsgálata 45. NO (g) N O 4 (g) (vagy fordítva) Cu + 4 H N O Cu( NO ) + N O + HO (az oidációsszám-változások:, a teljes rendezés: ) pont 46. Például a NO (g) N O 4 (g) reakcióra: r H k H(N O 4 ) k H(NO ) 1 (,5) 54 kj/ ( a helyes kijelölésért, a számításért) pont 47. A hűtéskor világosodik (elszíntelenedik), melegítéskor sötétebb vörösbarna lesz. Indoklás (a Le Chatelier-elv alapján) A térfogat csökkentésekor világosodik. Indoklás (nyomás növelésének hatása a Le Chatelier-elv alapján) 9 pont

2 Kísérletek rézgálicoldattal és szalmiákszesszel 48. Réz(II)-szulfát-oldathoz néhány csepp szalmiákszesz: kék csapadék, amely a kémcső tartalmának összerázásakor sem oldódik fel. (A másik tapasztalat a másik kísérlethez.) 49. A szalmiákszesz lúgos kémhatású: NH + H O NH OH A kék csapadék réz(ii)-hidroid, amelynek képződése: Cu + + OH Cu(OH) Ammóniaoldat feleslegében a réz(ii)ionok stabilis amminkomplee képződik, ezért a kiváló réz(ii)-hidroid csapadék feloldódik. A komple helyes képletéért: [Cu(NH ) 4 ] + A csapadék feloldódása: Cu(OH) + 4 NH [Cu(NH ) 4 ] + + OH (A fenti egyenlet helyett megfelelő magyarázattal elfogadható még a következő is: [Cu(H O) 4 ] NH [Cu(NH ) 4 ] H O.) 8 pont A reakciósebesség 50.,5 cm térfogatú, 0,15 / koncentrációjú pont 51. A brómos víz elszíntelenedik. (A bróm barna színe eltűnik.) 5. Az első kémcsőben. Ott a legnagyobb a hangyasav koncentrációja. 5. A hígabb oldatokat fel kell melegíteni (minél hígabb, annál jobban). A hőmérséklet emelése gyorsítja a kémiai reakciókat. 7 pont Vizes oldatban lezajló kémiai reakciók 54. a) Fehér csapadék válik ki. A csapadék összetétele: magnézium-karbonát (vagy ennek jelölése az egyenletben). MgCl + Na CO MgCO + NaCl ( a helyes képletekért, a rendezésért) pont b) Színtelen, szagtalan, az égést nem tápláló gáz fejlődik. (Szén-dioid-gáz fejlődik.) MgCO + HCl MgCl + H O + CO ( a helyes képletekért, a rendezésért) pont 55. a) Fehér csapadék válik ki. A csapadék összetétele: ezüst-klorid (vagy ennek jelölése az egyenletben). AgNO + NaCl AgCl + NaNO b) Halványsárga csapadék képződik. A csapadék összetétele: ezüst-jodid (vagy ennek jelölése az egyenletben). AgNO + KI AgI + KNO 56. a) Fehér csapadék válik ki. A csapadék összetétele: bárium-szulfát (vagy ennek jelölése az egyenletben). ZnSO 4 + BaCl ZnCl + BaSO 4 b) Ba + + SO 4 BaSO Mindkét esetben a kezdetben leváló (fehér) csapadék gázfejlődéssel (pezsgéssel) regál a savakkal. A sósavban a csapadék feloldódik, a kénsavoldat hatására újabb csapadék válik ki. Ba + + CO BaCO

3 BaCO + H + Ba + + H O + CO (vagy: CO + H + CO + H O) BaCO + H + + SO 4 BaSO 4 + H O + CO (vagy: Ba + + SO 4 BaSO 4 ) 58. a) Fehér csapadék válik le. A csapadék összetétele: ezüst-klorid (vagy ennek jelölése az egyenletben). AgNO + HCl AgCl + HNO Ag + + Cl AgCl b) A fehér csapadék megsárgul. (Az ezüst-jodid rosszabbul oldódó csapadék.) 5 pont VII. 5. SZÁMÍTÁSOK 59. A reakciók és a reakcióhők: C + O CO r H 94 kj/ ( az egyenletért, a reakcióhőért) pont S + O SO r H 97 kj/ ( az egyenletért, a reakcióhőért) pont CH 4 + O CO + H O ( a képletekért, a rendezésért) pont r H 94 + ( 4) ( 74,9) 80 kj/ (az adatok pontosságának megfelelően!) pont 1,00 kg kokszban lévő éghető anyagok és anyagmennyiségük: 950 g 950 g szén: n(c) 79, 1,0 g/ q(c) 79, ( 94 kj/), kj 10 g 10 g kén: n(s) 0,,0 g/ q(s) 0, ( 97 kj/) 95 kj A felszabaduló hő:, kj + 95 kj, kj 1,00 kg tiszta metán anyagmennyisége: 1000 g n(ch 4 ) 6,5 16,0 g/ A felszabaduló hő: 6,5 80 kj/ 5, kj 15 pont 60. a) CH 4 (g) C H (g) + H (g) ( a képletekért, a rendezésért) pont r H +7 ( 74,9) 77 kj/ (az adatok pontosságának megfelelően!) CH 4 (g) + O (g) CO (g) + H O(f) ( a képletekért, a rendezésért) pont r H 94 + ( 86) ( 74,9) 891 kj/ (az adatok pontosságának megfelelően!) b) 1,00 m gáz: n ,5 / 40,8 77 A hőbontáshoz szükséges hő: q 40,8 kj/ 7,69 10 kj pont A 40%-os hatásfok miatt: q 7,69 10 kj : 0,400 1, kj hő szükséges.

4 Az elégetendő metán anyagmennyisége: 4 1,9 10 kj n 891 kj/ 1,5 A szükséges metán térfogat: V 1,5 4,5 / pont 61. H (g) + O (g) H O(f) r H k H(H O) 57 kj/ pont CH 4 (g) + O (g) CO (g) + H O(f) r H 94 + ( 86) ( 74,9) 891,1 kj/ 1,000 gázelegy: 0,0408, ebben H és (0,0408 ) CH 4 A felszabadult hőre felírható egyenlet: 57 + (0,0408 )891,1 6,5 pont ebből: 0,016 0,016 0,400, azaz 40,0 %, tehát 40,0 térfogat% H és 60,0 térfogat% CH 4. 0,0408 Az 1,000 -nyi gázelegyben 0,600 metán volt, s ebből 0,600 CO keletkezett az égés során. Az égéshez elfogyott oigén: 0,400 hidrogénhez 0,00, 0,600 metánhoz 1,00, összesen 1,400. pont Az 5,000 -ből maradt: 5,000 1,400,600, ehhez adódik a ke- letkezett CO térfogata, így a vízmentes füstgáz térfogata a kiindulási körülmények között:, ,600 4, pont 6. A reakcióegyenletek és a reakcióhők: Na CO (sz) + H + (aq) Na + (aq) + H O(f) + CO (g) pont r H 1 ( 40) + ( 86) + ( 94) ( 11) 8,0 kj/ NaHCO (sz) + H + (aq) Na + (aq) + H O(f) + CO (g) r H 40 + ( 86) + ( 94) ( 948) 8,0 kj/ A keverék 5,08 g-jában: g Na CO 106 (5,08 ) g NaHCO 5, 08 84,0 A fejlődő hő 840 J, azaz 0,840 kj: 5, 08 ( 8,0) ,0 ( + 8,0) 0, 840 Ebből: 4,4 g (0,0400 ) A tömeg%-os összetétel pedig: 4,4 5,08 g 100w% g 8,5w%Na CO, és így 16,5 w% NaHCO. (A mól%-os összetétel: 80,0 % Na CO, 0,0 % NaHCO.)

5 6. CaO(sz) + H + (aq) Ca + (aq) + H O(f) Ennek reakcióhője: r H ( 86) ( 66) 19 kj/ CaCO (sz) + H + (aq) Ca + (aq) + H O(f) + CO (g) 5,8 cm standardállapotú gáz: 0,0144, vagyis 0,0144 CaCO volt a keverékben. Ez 1,44 g (M 100 g/), így 0,56 g CaO volt a,000 g keverékben. A porkeverék összetétele: 7,0 tömeg% CaCO, 8,0 tömeg% CaO. 0,56 g CaO anyagmennyisége 0,010, így ennek reakciójakor 1,9 kj szabadult fel.a mészkő oldódása:,146 1,9 0,16 kj hő felszabadulásával járt. 0,16 kj Ebből a reakcióhő: r H 0, ,0 kj/. A képződéshők alapján felírható: 15,0 kj/ 54 + ( 86) + ( 94) Ebből: k H[CaCO (sz)] 108 kj/. 64. Az ismert adatok: C 6 H 1 (g) C 6 H 6 (g) + H (g) kiindulás: 0,6 / átalakul: egyensúly: 0,75 / A hidrogén koncentrációjából következtethetünk vissza: C 6 H 1 (g) C 6 H 6 (g) + H (g) kiindulás: 0,6 / átalakul: 0,5 0,5 0,75 egyensúly: 0,01 / 0,5 / 0,75 / pont Az egyensúlyi állandó: K CH H CH K 0,5 0,75 0,01 11 [(/ ) ] (Az adatok pontosságának megfelelően.) - A cikloheán átalakulása: α 0,5 0,96 0,6 96%-os. (Az adatok pontosságának megfelelően.) - A gázelegy mól%-os összetétele: 001, % 0, 99 % CH 6 1, +, +, 05, % 4, 8 % CH 6 6, +, +, 100-4,8-0,99 74,% H. pont

6 - A gázelegy átlagos áris tömege: M 0, g/ + 0,48 78 g/ + 0,74 g/ 1,7 g/, - ebből a levegőre vonatkoztatott sűrűség: d M (elegy) 1,7 M (levegő) 9 0, A folyamat egyenlete: CH 4 + H O CO + H Ha [CH 4 ] e [H ] e, akkor: kiindulási: átalakulás: egyensúlyi: [CO] e [H O] e c[ch 4 ] c[h O] 4 CH 4 H O CO H Az összekeverési arány: c(ch 4 ) : c(h O) : : 1. Az egyensúlyi állandó: [ CO] e [ H ] e [ CH4 ] e [ HO] e K Az egyensúlyi állandó számértéke nem határozható meg (csak arányokat ismerünk, pontos egyensúlyi koncentrációkat nem.) 8 pont

7 66. a)a betáplált etán anyagmennyisége: 9,00 g n ( C H6 ) 0,00. g 0,0 A tartályban így a kiindulási koncentráció: 0,00 c ( C H6 ) 0,100,00 Az egyenlet alapján az átalakulás: C H 6 C H 4 + H kiindulás: 0,100 / 0 0 átalakult: egyensúly: 0,100 pont A ekulák száma, így a koncentráció is 75,0%-kal lett több, azaz 0,175 / lett: 0,175 0, ebből 0,075. vagyis az etánnak 75%-a alakult át. [Megjegyzés: az etán átalakulása akkor is helyes ereényre vezet, ha a kiindulási koncentrációk helyett a 0,00, vagy akármennyi, például 1,00 etánból kiindulva száunk. A továbbiakban viszont már koncentrációkkal kell száni.] b)az egyensúlyi koncentrációk: [C H 6 ] e 0,050 / ; [C H 4 ] e [H ] e 0,0750 /. pont c)az egyensúlyi állandó: K 0,0750 0,0750 [ CH4 ] [ ] e H e 0,5. [ C ] H6 e 0,050 pont 67. a) 1 gázelegy tömege 5,5 g, ennek 80,0%-a cikloheán: m(c 6 H 1 ) 0,800 5,5 g 4,0 g, 4,0 g n(c 6 H 1 ) 0,500 g 84,0 Az elegy maradéka 0,500, a reakcióegyenlet szerint -szor több a hidrogén, mint a benzol, így: 0,500 n(c 6 H 6 ) 4 0,15, 0,500 n(h ) 0,75. 4 pont Az anyagmennyiség-százalékos összetétel: 50,0 % C 6 H 1, 1,5 % C 6 H 6, 7,5 % H, ez egyben Avogadro törvénye alapján megegyezik a térfogatszázalékos összetétellel.

8 b)az egyensúlyi koncentrációk: 0,500 [C 6 H 1 ] 0,100, 5 0,15 0,75 [C 6 H 6 ] 0,050, [H ] 0, Az egyensúlyi állandó: [ C6H6 ][ H ] K [ C H ] K 6 1 0,050 0,0750 0,100 c)a kiindulási cikloheán meghatározása: C 6 H 1 C 6 H 6 + H 0,15 / 0,050 / 0,050 / 0,0750 / 1, ,100 / 0,050 / 0,0750 / 0,050 A cikloheánnak: 100% 0,15 0,0%-a alakult át. 68. a) Az egyensúlyi reakció: CH 4 (g) C H (g) + H (g) A kiindulási metánkoncentráció a áris térfogatból: 1 c 0,0408 /. 4,5 Az átalakulás 60,0%-os, így az egyensúlyi koncentrációk: CH 4 (g) C H (g) + H (g) kiindulás: 0, ,0% átalakulás: 0,045 0,01 0,067 egyensúly: 0,016 / 0,01 / 0,067 / pont Az egyensúlyi állandó: [ C ] [ ] H H K [ CH ] 4 0,01 0,067 0,016,7 10 pont

9 b) Az acetilén térfogat%-a az anyagmennyiség-százalékkal egyezik, így az egyensúlyi koncentrációkból száható: 0,01 100% 18,7 térfogat% 0, ,01 + 0,067 pont (Ez a koncentrációk nélkül is adódik, ha pl. 1,00 metánból indulunk ki, és abból 0,400 marad, 0,600 alakul át 0,00 etinné és 0,900 hidrogénné, ekkor az etintartalom: 0,00 100% 18,75%) 0, ,00 + 0, kg c) 494 kg acetilén: 19,0 k. kg 6,0 k Ez elvileg 8,0 k metánból alakulna át, de a metánnak csak 60,0%-a alakult át egyensúlyig ezért: 8,0 k 6, k kell belőle. 0,600 Ennek térfogata standardállapotban: 6, k 4,5 m /k 1,55 10 m.