XV. A NITROGÉN, A FOSZFOR ÉS VEGYÜLETEIK

Átírás

1 XV. A NITROGÉN, A FOSZFOR ÉS VEGYÜLETEIK XV. 1. FELELETVÁLASZTÁSOS TESZTEK D C C D D A B D D 1 D B E B D D D A A A A B C A D A (C) A C A B XV.. TÁBLÁZATKIEGÉSZÍTÉS Az ammónia és a salétromsav összehasonlítása Ammónia Salétromsav Összegképlete 0. NH 1. HNO Színe, szaga, halmazállapota (101 kpa, 5 C). színtelen, szúrós szagú gáz. színtelen, (jellegzetes szagú) folyadék Oldhatósága vízben (101 kpa, 5 C) 4. kitűnő 5. korlátlan Reakciója vízzel (reakcióegyenlet) 6. NH + H O = 7. HNO + H O = = NH OH = H O + + NO Vizes oldatának kémhatása 8. lúgos 9. savas Reakciójuk egymással (reakcióegyenlet) 40. NH + HNO = NH 4 NO Mire használják az egymással alkotott vegyületet? Mi történik, ha tömény vizes oldatába rézforgácsot szórunk? A salétromsav melyik tulajdonságán alapul az előző (5.) reakció? Mit tapasztalunk, ha tömény vizes oldatához kevés réz(ii)-szulfát-oldatot öntünk? Az ammónia melyik tulajdonságán alapul az előző (55.) reakció? 41. műtrágya (a pétisó hatóanyaga) 44. sötétkék színű oldat 45. komplexképző 4. a réz oldódik, vörösbarna NO gáz fejlődik 4. erős oxidálószer

2 A nitrogén oxidjai Nitrogén-monoxid Nitrogén-dioxid Összegképlete 46. NO 47. NO Színe, halmazállapota (101 kpa, 5 C) 48. színtelen gáz 49. vörösbarna gáz Oldhatósága vízben (101 kpa, 5 C) 50. rossz 51. jó Reagál-e közönséges körülmények között oxigéngázzal? (Ha igen, akkor a reakcióegyenlet is.) Reagál-e közönséges körülmények között vízzel? (Ha igen, akkor a reakcióegyenlet is.) Salétromsavból mivel, milyen körülmények között állítható elő? Van-e környezetszennyező hatása? 5. NO + O = 5. nem = NO 54. nem 55. NO + H O = = HNO + HNO 56. kb 0%-os savból pl. rézzel vagy cinkkel 58. igen (mert oxidálódik NO - dá) 57. tömény (65%- os vagy töményebb) savból pl. rézzel vagy cinkkel 59. igen XV. 4. EGYÉB FELADATOK Műtrágya és terrorizmus 60. Pétisó g műtrágyában 60,0 g ammónium-nitrát van n(nh 4 NO ) = 60,0 g / 80,0 g/mol = 0,750 mol n(n) = n(nh 4 NO ) = 1,50 mol, m(n) = 1,0 g A műtrágya 1,0 tömeg% nitrogént tartalmaz. 6. Fehér (színtelen), szilárd anyag, ionrácsos vegyület, így viszonylag magas az olvadás- és forráspontja, jól oldódik vízben. 6. A műtrágyából az ammónium-nitrát könnyen a talajvízbe oldódik. Ha túl sok ammónium-nitrát kerül a talajvízbe, akkor ez a víz nitrát-tartalmának növekedéséhez vezet, ami károsíthatja az állati és emberi szervezetet. 64. NH 4 NO (sz) = N (g) + H O(g) + 0,5 O (g) r H 1 = ( 4,0 kj/mol) ( 87,1 kj/mol) = 96,9 kj/mol. 4 Al + O = Al O r H = k H(Al O ) = 15,4 kj/mol. 65. m(nh 4 NO ) = 000 kg 0,790 = 1580 kg, n(nh 4 NO ) = 1580 kg / 80,0 kg/mol = 19,75 kmol Q 1 = 19,75 10 mol ( 96,9 kj/mol) = 7, kj, m(al) = 170 kg, n(al) = 170 kg / 7 kg/kmol = 6,96 kmol = 696 mol, Q = 696 mol r H = 696 mol ( 88,85 kj/mol) = 5, 10 6 kj, 4 Q = Q 1 + Q = = 1, 10 7 kj, azaz 1, 10 7 kj hő szabadul fel. 66. Ezen a hőmérsékleten a víz vízgőzzé alakul, tehát a keletkező gáz mennyiségénél ezt is figyelembe kell venni: n(nh 4 NO ) = 19,75 kmol,

3 az egyenlet alapján n(n ) = n(nh 4 NO ) = 19,75 kmol, n(h O) = n(nh 4 NO ) = 9,5 kmol, n(o ) = 0,5 n(nh 4 NO ) = 9,875 kmol, n(gáz) = 69,15 kmol (vagy: az egyenlet alapján 1 mol ammónium-nitrátból,5 mol gáz képződik, így a gáz anyagmennyisége:,5 n(nh 4 NO ) = 69,15 dm.) V = 69,15 kmol 8, m /kmol = 5,68 10 m Kísérletek salétromsavval 67. Az I. és a II. kísérletben x1 pont 68. A IV. kísérlethez. 69. II.: NO III.: NO IV.: CO 70. I. a fehérjék nitrálása (reakció az aromás vegyületekkel) II. és III. oxidálószer IV. erős sav 9 pont XV. 5. SZÁMÍTÁSOK 71. Például 100 g telített oldatban 0 g ammónia és 70 g, azaz kb. 70 cm víz van. Az ammónia anyagmennyisége, abból a térfogata: 0 g n(nh ) = 17 g/mol = 1,76 mol, V(NH ) = 1,76 mol 4,5 dm = 4,1 dm. pont A víz által feloldható gáz térfogata: 4100 cm = 615,7, vagyis kb. 60-szorosa. 70 cm (Megjegyzés: az ammóniaoldat térfogata felesleges adat!) 4 pont 7. a) 5,00 dm oldatban van: n(hno ) = 5,00 dm,00 mol/dm = 10,0 mol, ennek tömege: m(hno ) = 10,0 mol 6,0 g/mol = 60 g. Ennyi kell legyen a 70,0 tömeg%-os oldatban is, amelynek tömege: m(70%-os) = 60 g : 0,700 = 900 g. Térfogata: V = 900 g : 1,4 g/cm = 64 cm. b) 5 cm oldatban van: n(hno ) = 0,005 dm,00 mol/dm = 0,01 mol, A reakcióegyenlet (NaOH + HNO = NaNO + H O) alapján ugyanennyi a szükséges NaOH anyagmennyisége is. A szükséges lúgoldat térfogata: V(NaOH) = 0,01 mol : 0,5 mol/dm = 0,0 dm, vagyis körülbelül 0 cm lúgoldat szükséges. c) A közömbösítéshez a reakcióegyenlet (Na CO 10 H O + HNO = NaNO + CO + 11 H O) alapján 0,005 mol kristályszóda szükséges. M(Na CO 10 H O) = 86 g/mol. A szükséges kristályszóda tömege: 0,005 mol 86 g/mol = 1,4 g, vagyis kb 1,5 g (1 g) szükséges a közömbösítéshez. 10 pont

4 7. A reakcióegyenlet: P O 5 + H O = H PO 4 Ha pl. 1,00 mol P O 5 -ból indulunk ki: akkor a feladat szerint 14 g P O 5 14 g vizet köt meg 1,00 mol P O 5 -ből,00 mol foszforsav, azaz 98 g = 196 g foszforsav keletkezik. Az oldat tömege 14 g = 84 g. 196 A tömegszázalékos foszforsav-tartalom: 100% = 69,0 w% 84 5 pont 74. A reakció: P O 5 + H O = H PO g P O 5 (M = 14 g/mol): 0,704 mol 1,408 mol H PO 4 keletkezik, ami (M = 98 g/mol): 18 g. Ha m tömegű 60,0%-os oldatból indulunk ki, akkor abban 0,600m a foszforsav. Az oxid hozzáadása után: m g az oldat tömege, benne 0,600m + 18 g a foszforsav tömege. A keletkezõ oldat 85,0%-os: 0,600m + 18 m = 0,850 Ebbõl: m = 1, tehát 1 g 60 tömeg%-os foszforsav-oldatunk volt. Az elõállított oldat 1 g, melynek térfogata: 1 g V = = 184,7 cm. g 1,689 cm 184,7 cm Az eredeti oldat térfogata: = 149,0 cm, 1,4 ezért az oldat sűrűsége: ρ = 1 g 149 cm = 1,4 g/cm. 10 pont 75. A reakciók egyenletei: NH 4 Cl + NaOH = NH + NaCl + H O (NH 4 ) SO 4 + NaOH = NH + Na SO 4 + H O + (vagy: NH 4 + OH = NH + H O, de akkor meg kell jegyezni, hogy NH 4 Cl NH, illetve (NH 4 ) SO 4 NH ) NH + H SO 4 = (NH 4 ) SO 4 NaOH + H SO 4 = Na SO 4 + H O pont - A kénsavfeleslegre elhasznált NaOH: n (NaOH) = 0,0505 dm 0,0998 mol/dm =,50 10 mol. - Ez megfelel: n m (H SO 4 ) = ½ n(naoh) = 1,5 10 mol. - Az eredetileg alkalmazott kénsav: n ö (HSO4 ) = 0,0500 dm 0,108 mol/dm = 5,40 10 mol. - Ebből az ammóniára elhasználódott: n(h SO 4 ) = n ö (H SO 4 ) n m (H SO 4 ) = 5, ,5 10 = 4,15 10 mol. - Ennyi kénsav által megkötött ammónia mennyisége:

5 n(nh ) = n(h SO 4 ) = 8,0 10 mol. - A vizsgált 0,500 g keverékből: x g NH4Cl x x mol NH4Cl molnh, 5,5 5,5 0,500 x (0,500 x) ( 0,500 x) g (NH4 ) SO4 mol (NH4 ) SO4 mol NH, Ebből: ( 0, 500 x) + = 8, pont 5, Az egyenlet megoldása: x = 0,05, ebből az összetétel: 41,0 w% NH 4 Cl, és 59,0 w% (NH 4 ) SO 4. 1 pont 76. A reakcióegyenletek: H + 5 C OOH MnO4 10 C O Mn 8 HO 6H + 5NO + MnO = 5NO + Mn + H O (jó arányok: ) pont + = + + (jó arányok: 1 p) pont n(kmno 4 ) = 0, ,000 mol = 4, mol, n(oxálsav) = 0, ,050 mol = 4, mol. 4, mol oxálsav 5 1, mol KMnO 4 -tal reagál (ez a fölösleg) A nitrittel reagált: 4, mol 1, mol =, mol KMnO 4, ami ( 5 ) = 6, mol nitritet oxidált. A törzsoldatban, így az eredeti oldatban is ennek 100-szorosa volt: 0,0667 mol, ennek tömege: m = 0,0667 mol 69 g/mol = 4,58 g. Az oldhatóság kiszámítása: 4,58 g x = 10,00 g 4,58 g ,5 g NaNO / 100 g víz. pont 1 pont