XVII. SZERVETLEN KÉMIA (Középszint)

Átírás

1 XVII. SZERVETLEN KÉMIA (Középszint) XVII. 1. FELELETVÁLASZTÁSOS TESZTEK C A D C D C D A C 1 B D B C A D D D D E 2 D C C C A A A D D C B C C B D D XVII. 4. TÁBLÁZATKIEGÉSZÍTÉS Nemfémes elemek összehasonlítása Szín, szag, halmazállapot (101 kpa, 25 C) Vízben való oldhatóság (esetleges reakció vízzel) Reakciója oxigénnel (egyenlet, körülmények) Reakciója hidrogénnel (egyenlet, körülmények) Reakciója vassal (egyenlet) Nitrogén Kén Klór 6. színtelen, szagtalan gáz 7. sárga (csaknem szagtalan) szilárd anyag 8. sárgászöld, szúrós szagú gáz 9. rossz 40. rossz 41. oldódik, reakcióba lép: HOCl és HCl keletkezik 42. N 2 + O 2 = 2 NO (nagyon magas hőmérsékleten vagy kat. hatására) 44. N 2 + H 2 2 NH, katalizátor, nagy nyomás, mérsékelten magas hőm. 4. S + O 2 = SO 2 meggyújtható 45. H 2 + Cl 2 = 2 HCl, UV vagy meggyújtás hatására robbanásszerű reakció 46. Fe + S = FeS Fe + Cl 2 = = 2 FeCl

2 A kénsav és a hidrogén-klorid összehasonlítása H 2 SO 4 HCl Halmazállapota (101 kpa, 25 C): 48. folyadék 49. gáz Reagál-e tömény oldatával a réz? (Ha igen, akkor a reakcióegyenlet) Hogyan nevezik és mire használják a tömény oldatának és tömény salétromsavnak megfelelő arányú elegyét? 50. Cu + 2 H 2 SO 4 = = CuSO 4 + SO H 2 O 52. nitráló elegy, aromás vegyületek nitrálása 51. nem reagál 5. királyvíz, erős oxidálószerként, pl. arany oldására Híg oldatának reakciója cinkkel: 54. Zn + H 2 SO 4 = = ZnSO 4 + H Zn + 2 HCl = = ZnCl 2 + H 2 Vizes oldatát azonos térfogatú és koncentrációjú (mol/dm ) NaOH-oldattal elegyítjük. Milyen kémhatású a keletkező oldat? 56. savas 57. semleges XVII. 5. EGYÉB FELADATOK Elemek és vegyületek 58. g) Erősen exoterm (térfogati kontrakcióval jár együtt). 59. e), f), i) pont HCl, SO 2 nagyobb, NH kisebb 60. h) Cu(NO ) 2 (és NO 2, H 2 O) 61. i) hidrogénkötés 62. c) 2 Al + 6 HCl = 2 AlCl + H 2 6. d) b)-vel reagál robbanásszerűen: H 2 + Cl 2 = 2 HCl 64. pl. e) és i) NH + HCl = NH 4 Cl 17 pont

3 Kísérletek ammóniával NH 4 Cl + CaO = 2 NH + CaCl 2 + H 2 O 2 pont 66. Nyitott szájjal lefelé kell tartani. Az ammónia sűrűsége kisebb, mint a levegőé. 67. A folyadék piros lesz az oldat lúgos kémhatása miatt: NH + H 2 O NH OH. Közben a folyadék felemelkedik a kémcsőben. Ennek oka, hogy az ammónia kitűnően oldódik a vízben, így a folyadék feletti gáztér nyomása csökken, a nagyobb külső nyomás hatására a folyadék benyomul a kémcsőbe. 68. Fehér füst keletkezik. NH + HCl = NH 4 Cl 69. Mindegyik sav-bázis reakció. Cementipar = 6,7-szeres mészkő: CaCO, gipsz: CaSO 4 2 H 2 O 2 x 1 2 pont 72. Si, O, Al ( db = 2 pont, 2 db = ) 2 pont 7. Mindkettőben van mészkő és agyag. A cement kevés gipszet is tartalmaz. 74. Savas esőt okoznak. SO 2 + H 2 O = H 2 SO 2 NO 2 + H 2 O = HNO 2 + HNO (vagy: 2 NO 2 + H 2 O + ½ O 2 = 2 HNO ) 75. A mészkő hőbomlásából: CaCO = CaO + CO 2 A szén-dioxid mellett égetett mész (kalcium-oxid) keletkezik. 76. X (1,05) 12 = 1,796 X, vagyis kevesebb mint kétszerese. 2 pont 15 pont XVII. 6. SZÁMÍTÁSOK 77. m(ca 2+ ) = 0, dm 16 mg/dm = 5,79 mg 54 mg, m(mg 2+ ) = 0, dm 62 mg/dm = 20,46 mg 20 mg. Forraláskor bekövetkező változások: Ca(HCO ) 2 = CaCO + H 2 O + CO 2 (vagy: Ca HCO = CaCO + H 2 O + CO 2 ) Mg(HCO ) 2 = MgCO + H 2 O + CO 2 (vagy: Mg HCO = MgCO + H 2 O + CO 2 ) 2 pont (A helyes oxidációsszám-változásokért:. A helyes rendezésért:.) 2 pont n(ca 2+ 5,79 mg ) = = 1,4 mmol 40 mg/mmol n(mg 2+ 20,46 mg ) = = 0,842 mmol 24, mg/mmol n(hco 0, dm 820 mg/dm ) = = 4,46 mmol 61,0 mg/mmol Az egyenletek alapján 4,46 mmol hidrogén-karbonát-ion 2,218 mmol fémionnal léphet reakcióba, nekünk 2,182 mmol fémionunk van, tehát az összes fémion

4 kicsapódik. 1,4 mmol CaCO és 0,842 mmol MgCO csapódik ki. 2 pont A moláris tömeg alapján: m(caco ) = 1,4 mmol mg/mmol = 14 mg m(mgco ) = 0,842 mmol 84, mg/mmol = 70,98 mg m(csapadék) = 14 mg + 70,98 mg = 204,98 mg 0,20 g. 2 pont 78. A lejátszódó reakciók egyenletei: Zn + 2 HCl = ZnCl 2 + H 2 CaCO + 2 HCl = CaCl 2 + CO 2 + H 2 O 1,00 g n(zn) = = 0,015 mol, 65,4 g/mol Az első egyenlet alapján 0,015 mol H 2 távozott az egyik főzőpohárból. Ez 0,006 g-os tömegcsökkenést eredményez. A másik pohárban a tömegnek: 1,00 g 0,006 g = 0,969 g-mal kell növekedni. Ha x g mészkövet tettünk a másik pohárba, akkor: x x 44,0x mol CaCO mol CO 2 g CO2. 2 pont A második pohárban a tömegnövelkedés: 44,0x x = 0,969. A feloldott mészkő tömege a fenti egyenlet megoldása: m(caco ) = x = 1,7 g. 10 pont 79. a)a hevítés előtt: CaO, CaCO A hevítés után: CaO b) CaCO = CaO + CO 2 c)a tömegcsökkenés a távozó szén-dioxid tömegével egyenlő. A távozott szén-dioxid anyagmennyisége: 2,00 g 1,56 g n(co 2 ) = 44,0 g/mol = 0,0 mol. 0,0 mol szén-dioxid az egyenlet szerint ugyanennyi mól mészkőből keletkezett. Az elbomlott mészkő tömege: m(caco ) = 0,0 mol g/mol = 1,00 g. A 2,00 g keverékben 1,00 g, tehát 50,0 tömeg% CaCO és 50,0 tömeg% CaO volt. 1,00 g d) 1,00 g CaO: = 0,0179 mol. 56,0 g/mol Eredetileg 0,0179 mol CaO és a 0,0 mol mészkővé alakult 0,0 mol CaO volt. A mésznek így: 0,0 mol % = 5,8%-a karbonátosodott el. 0,0179 mol + 0,0 mol A folyamatoknak a számításhoz szükséges lényege: N 2 95,0 % 2 NH

5 NH HNO NH + HNO = NH 4 NO (Ezek külön nem pontozandók) 1,00 t, azaz 0 kg pétisó 600 kg ammónium-nitrátot tartalmaz. 600 kg Ennek anyagmennyisége: n(nh 4 NO ) = = 7,5 kmol 80,0 kg/kmol Ehhez 7,5 kmol NH és 7,5 kmol HNO szükséges (l.. folyamat). 7,5 kmol HNO -hoz elvileg 7,5 kmol ammóniára lenne szükség. A veszteséget is figyelembe véve: 7,5 kmol : 0,950 = 7,895 kmol NH kell. A teljes folyamathoz: 7,5 kmol + 7,895 kmol = 15,95 kmol NH szükséges. Ehhez 15,95 kmol : 2 = 7,698 kmol N 2 -re lenne elvileg szükséges. A veszteséget is beszámítva: 7,698 kmol : 0,950 = 8,10 kmol N 2 kell. A szükséges ammónia térfogata: V = 8,10 kmol 24,5 m /kmol 199 m. 9 pont 81. a) A reakció: 2 H 2 + O 2 = 2 H 2 O Vegyünk pl. g elegyet. Ekkor 50,0 g hidrogén, és ugyanennyi oxigén van az elegyben. Ezek anyagmennyisége: 50,0 g n(h 2 ) = = 25,0 mol 2,00 g/mol 50,0 g n(o 2 ) = = 1,56 mol 2,0 g/mol 2 pont A hidrogén van feleslegben, mert 1,56 mol oxigénhez csak,12 mol hidrogén szükséges. Ha az elegyből lecsapódik a víz, akkor a maradék tiszta hidrogén: n` = 25,0 mol,12 mol = 21,88 mol. Ennek tömege: m` = 21,88 mol 2,00 g/mol = 4,76 g, 1 vagyis az eredeti tömegnek kb. 44 %-a része marad meg. 2,285 [Megjegyzés: ha 1,00 mol O 2 -ből és így 2,0 g, azaz 16,0 mol H 2 -ből indulunk ki, akkor abból törtekkel számolva: 7/16 a végeredmény.] A térfogatarányokhoz elegendő a gázok anyagmennyiségét összehasonlítani: eredetileg volt 25,0 mol + 1,56 mol = 26,56 mol, a maradék gáz: 21,88 mol. 21,88 1 A gáz az eredetinek: része része. 26,56 1,214 b) Az elegy eredeti anyagmennyisége 25,0 mol + 1,56 mol = 26,56 mol. Ebből maradt 21,88 mol, ami az eredetinek: 21,88 mol % 82%-a. 26,56 mol c) A kiáramló gáz meggyulladna. Indoklás: a megmaradt hidrogén éghető. [Elvileg hibás, ha a válasz: "a gyújtópálca meggyullad", mivel ezt biztosan megelőzi a hidrogén meggyulladása.] 82. Például g tömény sósav 9 g HCl-t és így 61 g vizet tartalmaz. 61 g víz térfogata 61 cm.

6 9 g 9 g HCl anyagmennyisége: n(hcl) = 6,5 g/mol = 1,07 mol. A gáz térfogata: V(HCl) = 1,07 mol 24,5 dm /mol = 26,2 dm. 26,2 dm, azaz kb cm gáz oldható 61 cm vízben, vagyis a víz saját térfogatának: cm 40-szorosát (4, szorosát) képes oldani. 2 pont 61 cm (Megjegyzés: a sósav sűrűsége felesleges adat!) 6 pont 8. x g 70,0 tömeg%-os oldatból kiindulva abban 0,700x g kénsav van. A hozzáadott kén-trioxid tömege (500 x) g. 500 x A kén-trioxid anyagmennyisége: 80,0 mol. A reakcióegyenlet (SO + H 2 O = H 2 SO 4 ) alapján ugyanennyi mól kénsav keletkezik. 500 x Ennek tömege: 98,0 g. 80,0 A keletkező oldatban: 500 g 0,98 = 490 g kénsav van. A korábbiakban kiszámítottakból: 500 x 0,700x + 98,0 = ,0 Ebből: x = 2,, vagyis 2 g 70,0 tömeg%-os kénsavra és 267 g kén-trioxidra van szükség. 9 pont 84. a)a keletkezett oldat a tömegmegmaradás elve alapján 500 g. Benne: 500 g 0,200 = g NaNO van. g A só anyagmennyisége: = 1,176 mol. 85,0 g/mol A reakcióegyenlet (NaOH + HNO = NaNO + H 2 O) alapján 1,176 mol NaOH és 1,176 HNO lépett reakcióba. A reagált oldott anyagok tömege: m(naoh) = 1,176 mol 40,0 g/mol = 47,0 g, m(hno ) = 1,176 mol 6,0 g/mol = 74,1 g. A kiindulási oldatok összetétele: 47,0 g 200 g % = 2,5 tömeg% NaOH, 74,1 g 00 g % = 24,7 tömeg% HNO. b)a függvénytáblázatból kiolvasható az oldatok sűrűsége: 2,5 tömeg%-os NaOH-oldat ρ 1 = 1,261 g/cm, 27,7 tömeg%-os HNO -oldat ρ 2 = 1,145 g/cm. 2 pont Ezek segítségével az elegyített oldatok térfogata: 200 g V(lúg) = 1,261 g/cm 159 cm. 00 g V(sav) = 1,145 g/cm 262 cm.

7 85. ph =,00 [H + ] = 1,00 10 mol/dm, A ph sav hatására csökken: ph = 1,00 [H + ] = 1, mol/dm. A HCl erős sav, így [H + ] = c(hcl). (Illetve ennek alkalmazása a számításban.) 500 cm ph =,00-as oldatban 5, mol HCl van. 500 cm ph = 1,00-es oldatban 5, mol HCl van. Az oldódott gáz: 5, mol 5, mol = 4, mol. A gáz térfogata: V(HCl) = 4, mol 24,5 dm /mol = 1,21 dm. Lúg hatására a ph = 5,00 lenne: [H + ] = 1, mol/dm, 500 cm oldatban: 5, mol H + maradna. A H + -ionok csökkenése: 5, mol 5, mol = 4, mol. Ehhez a reakcióegyenlet (H + + OH = H 2 O) alapján 4, mol OH kell. A szükséges NaOH tehát 4, mol, amelynek tömege: m(naoh) = 4, mol 40,0 g/mol = 0,0198 g = 19,8 mg.