Relay feladatok 1. 24,5 dm3 25°C-os, standardállapotú metán–butadién gázelegyet oxigénfeleslegben elégettünk (a keletkező vízgőz lecsapódott). A folyamat során 1716 kJ hő szabadult fel. Mennyi volt a kiindulási gázelegyben a metán és a butadién anyagmennyiségének aránya? Válasz: a kért anyagmennyiség arány két tizedesjegyre megadva! Adatok: ΔkH (kJ/mol) metán
– 74,4
butadién
110,0
szén-dioxid
– 393,5
víz
– 285,8
M:1,00
2. Egy elem kloridja 64,23 m/m % klórt tartalmaz. Hány neutron van az ismeretlen elem leggyakoribb izotópjának egy atomjában? M:46 3. Mi a megfejtés? 1, S2O32-, …-ion 2, SO3 molekula térszerkezete 3, a 92-es rendszámú elem 4, aminosav, jele W
5, MgSO4 hétköznapi neve 6, A Zr felfedezője 7, az egyik elektród 8, elem, az égéshez kapcsolódik 9, S2O42-, …-ion 10, a neutron felfedezője 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
M: Szuperoxid 4. Királis vegyületek előállítása során a kívánt kiralitású anyag mellett mindig keletkezik az enantiomerje (azaz a tükörképi párja) is, amely gyakran káros hatású. Annak a mérésére, hogy az anyag mennyire “enantiotiszta” vezették be az “ee” fogalmát, amit az alábbi módon lehet kiszámolni: ee * 100% = ([R]-[S])/([R]+[S]) ([R] a hasznos, [S] a másik izomert jelöli) Melyik esetben kapunk több hasznosítható terméket 1 g elméleti (100 % kitermelés, 100% ee) termelésre, ha 90%-os kitermelés mellett 95%-os az ee, vagy ha 95%-os kitermelés mellett 90
%-os az ee? Válasz: a nagyobb mennyiség g-ban (ha egyenlő, akkor az egyenlő érték g-ban) négy tizedesjegyre megadva! M: 0,9025 g 5. Az adamantán (C10H16) szerkezete a következő:
a) Hány kémiailag különböző szénatom található egy adamantán molekulában? b) Hány különböző monoszubsztituált adamantán létezik? Válasz: az a) és a b) kérdésre válaszként adott számok szorzata! M: 4 6. Egy szerves bázis moláris abszorbanciája λmax = 279,1 nmnél ε = 1,48·103 dm3·mol–1·cm–1, a protonált formája ezen a hullámhosszon teljesen átlátszó. Egy 2,0·10–4 mol/dm3-es bázis-hidroklorid-oldat transzmittanciája l = 20 mm-es fényúton 279,1 nm-nél 0,92. Számítsa ki az oldat pH-ját! Válasz: a pH értéke két tizedesjegyre megadva! (A számításhoz felhasználható a Lambert-Beer törvény, azaz az abszorbancia értéke a moláris abszorbancia, a koncentráció és a fényút szorzata a megfelelő mennyiségekben (az abszorbancia dimenziómentes szám). Továbbá ismert, hogy a
transzmittancia 10-es alapú logaritmusa abszorbancia –1-szeresével egyenlő.)
az
M: 4,91 7. Egy keverék két vegyületet tartalmaz, melyekről a következőket tudjuk: • mindkét vegyületben a kation nátrium-ion • az anionok összetettek, kenet és oxigént tartalmaznak • a keverék tömegszázalékos összetétele: 29,51% nátrium; 38,30% kén; 32,19% oxigén • a keverék 1,00 grammja maximálisan 702 mg jódot (tartalmazó oldatot) színtelenít el (ekkor csak az egyik komponens reagál jóddal, ez a reakció a jodometriás titrálás alapreakciója, a reagáló komponenst régen fényképek rögzítéséhez használták) Mennyi a nagyobb és a kisebb moláris tömegű komponens moláris tömegének az aránya két tizedesjegyre kerekítve? M: 1,11 8. Hány olyan triszubsztituált benzolszármazék létezik, ahol a szubsztituens Cl, vagy Br lehet és mindkettő előfordul a molekulában? M: 12 db 9. Az etilén-glikol-dinitrát (C2H4N2O6) egy kiváló tulajdonságokkal rendelkező robbanószer. Számoljuk ki, hogy mekkora nyomás alakul ki egy zárt tartályban, amit a tizedéig EGDN-nel töltöttünk meg, ha feltételezzük, hogy az
EGDN tökéletesen ég el (robban fel) és a fejlődő gázok az ideális gáztörvénynek megfelelően viselkednek! Tudjuk még, hogy az EGDN sűrűsége 1,49 g/cm3 és robbanási hőmérséklete 1200°C. Válasz: a kialakuló nyomás értéke MPa-ban, egy tizedesjegyre megadva! M: 60 MPa 10. Réz-szulfát-oldatot elektrolizálunk: 3 mól töltés áthaladása után a katódon előbb réz, majd hidrogén válik le, az anódon végig oxigén, végül 9,80 kg 1,00 tömegszázalékos kénsavoldat marad. Mennyi volt a kiindulási oldatban a rézszulfát molalitása (a koncentráció értéke mol oldott anyag / kg oldószer egységben)? Válasz: a molalitás értéke három tizedesjegyre megadva! M: 0,103 11. A következő 4-metil-5-amino-1,2,3-triazol akridinszármazéka egy potenciális gyógyszerhatóanyag. CH3
triazol részlet
N N N
NH2
akridin részlet N
Ez a vegyület előállítható ftálimidből több lépésben klasszikus szerves kémiai reakciók felhasználásával, anilin és propionsavnitril (mint gyűrűt kiépítő reagensek) segítségével. A feladatunk az, hogy előállítsuk a gyógyszerhatóanyagot az alábbi reakciósor alapján.
O COOH
NaOBr / H 2O Hoff mann lebontás 87 %
NH
NaNO 2 / HCl diazotálási reakció 95 %
NH 2 O
COOH
CuCl / HCl Sandmeyer 99 %
COOH
N2 +Cl-
Cl
COOH
NH 2
COOH
Ulmann reakció 75 %
+ Cl
N H O
Cl
cc. H 2SO 4 88 %
POCl3 91 % N H
N
NH2
Cl
HN
N2H 4 Nukleof il szubsztitúció 65 %
N
N NH2
HN
N3
NaNO2 / HCl Diazotálás 97 % N
N CH3 N HN
N3
+
1,3 dipoláris cikloaddíció 57 %
N
CH3 CH2CN
N N
NH2
Minden reakciólépést külön egyenlettel írtunk le, a nyilakon a körülmények és az adott reakcióra vonatkozó termelés olvasható %-ban. A feladatunk az, hogy 1000 g ftálimidből kiindulva előállítsuk a kívánt terméket. Összesen hány g végterméket kapunk az utolsó lépés során? Válasz: a kapott termék tömege grammban megadva, egészre kerekítve! M: 332 12. Egy egyértékű telített aldehidet égetünk a sztöchiometrikus mennyiségű oxigén kétszeresében. Az égéstermékek: oxigén, szén-dioxid és vízgőz. Az így kapott gázkeverék sűrűsége 108,45 %-a az azonos állapotú levegő sűrűségének. (A levegő összetétele 78,0% nitrogén, 21,0% oxigén és 1,0% argon) Hány C-atomot tartalmaz az aldehid? M: 4 13. Egy mólonként egész mólszámú vízzel kristályosodó fehér por kationja a por 17,57 m/m%-a. Az ismeretlen anyag kihevítése után a kation a visszamaradó anyag 60,31 m/m%a. Határozzátok meg a fehér por képletét! Válasz: a fehér por képlete a kristályvizek számával együtt! M: MgCO3 * 3 H2O PÓT A Nutella 57,3 m/m% szénhidrátot tartalmaz, melynek nagy részét, a Nutella 56,7 m/m%-át „cukrok” (cukorszerű szénhidrátok) alkotják. Tételezzük fel, hogy egy kis üveg (400 g) Nutella cukorszerű szénhidráttartalmát (ezt tekintsük tiszta glükóznak) kioldottuk, és ezüsttükör-próbával elemi ezüstöt állítunk elő belőle.
Mennyi hasznunk (+x,xx ezer Ft) vagy veszteségünk (-x,xx ezer Ft) van az eljáráson? A Nutella ára 800 Ft/üveg, az ezüst ára 225 Ft/g, és az ezüstnitrát ára 155 Ft/g. A többi költségtől (kioldás költségei, infrastruktúra, munkabér, stb.) eltekintünk és a termelést 100 %-osnak vesszük. M: -5,94
