1. feladat
A rézsót és a rezet hevítve ugyanaz a vegyület keletkezik, ez csak a réz(II)-oxid lehet. 100 g rézsóból lesz 64,4 g réz-oxid ami, 0,81 mol. ha a képlet Cu3X2 akkor n=0,27 és M= 370,3 (=100/0,27) így M(X)=89,9 nem megoldás ha a képlet CuX akkor n=0,81 à M= 123,5 (=100/0,81) és M(X)=60 megoldás : karbonátion ha a képlet CuX2 akkor n=0,81 à M= 123,5 és M(X)=30 nem megoldás Tehát a rézsó a réz-karbonát. Vegyünk 1 mol réz-oxidot. Ebből x mol keletkezett rézből, és 1-x mol réz karbonátból Így 63,5*x + 123,5*(1-x) = 79,5 60x = 44 x=0,733 Tehát 73,3 n/n%-ban réz, és 26,7 %-ban réz-karbonát. Tömegre átírva: 46,5 g réz, és 33,0 réz-karbonát. 58,5 m/m%-ban réz, és 41,5 %-ban réz-karbonát.
2. feladat
a) A táblázat adatai alapján a t = 23,6 °C-hoz tartozó pv érték
p v (t 23,6C) 2,8104 0,6 (2,9850 2,8104)kPa 2,9152kPa b) V = 39,00 cm3 – 0,53 cm3 = 38,47 cm3 b0 = 101,3 kPa pv = 2,9152 kPa t = 23,6 °C Ezeket behelyettesítve:
ml 0,001293 g 0,001293 g
cm
3
cm
3
V (b0 p v ) 273,15 101,325kPa 273,15 t / C
38,47cm 3 (101,3 2,9152)kPa 273,15 0,044457g 101,325kPa 273,15 23,6
c) A rel mg / m l képlet alapján ismerve, hogy ml = 0,044457 g és mg = 0,0891 g, ρrel = 2,004 adódik. Ezt az értéket a levegő átlagos moláris tömegének értékével (28,98 g/mol) szorozva adódik az ismeretlen moláris tömege: 58,08 g/mol. d) A moláris tömeg értéke és a leírt tulajdonságok alapján ez a folyadék az aceton, szerkezeti képlete:
e) Ha a folyadékszinteket nem hoznánk egy magasságba, akkor a víz hidrosztatikai nyomása miatt a külső és a belső térben különbözne a nyomás értéke, mely meghamisítaná a mérést.
f)
Egy idő után az aceton gőze elkezd beoldódni az f csőben lévő vízbe, emiatt a gőztérfogat csökken.
3. feladat A képlet meghatározásához vegyünk 100g klórpikrint! ebből 7,30g szén
0,608mol
1mol
64,71g klór
1,825mol
3mol
27,99g „egyéb”
46 gramm
Tudjuk még, hogy a N/O mólarány 1/2, és a kiindulási vegyület szerkezete miatt feltételezhetjük, hogy ez a termékben is egy –NO2 csoport formájában jelenik meg. Ha a fenti számításra tekintünk, láthatjuk, hogy a maradék 46gramm pont egy nitrocsoportot tesz ki. A szénatom négy vegyértékéből a nitrocsoport foglal le egyet, a maradék hármat pedig a három klóratom. Így meg is kaptuk a klórpikrin összegképletét: CCl3NO2 Szerkezeti képlete:
Az előállítás rendezett egyenlete:
1. ábra A labor térfogata 24m3 ennek 1,5*1/109 része: 3,6*10-5dm3 n=RT/(pV) alapján, vagy egyszerűen 3,6*10-5/24,5= 1,47*10-6 mol klórpikrin kell. Ha 75% kitermelésre számítunk, akkor = 1,47*10-6/0,75=1,96*10-6 mol klórpikrin előállításához szükséges sztöchiometriai mennyiségeket kell kiszámolni. Az egyenlet alapján ehhez 1,96*10-6/3=6,53*10-7 mol 229*6,53*10-7=1,50*10-4 g
pikrinsav
1,96*10-6*11/3=7,18*10-6 mol 74,5*7,18*10-6=5,35*10-4 g
NaOCl
kell,
ennek
tömege:
kell,
ennek
tömege:
Mivel az NaOCl oldat 10m/m%-os, abból 5,35*10-3 g kell, amelynek térfogata 5,35*10-3/1,08 = 4,95*10-3 cm3.
Megjegyzés: A feladat szövegében történt egy elírás, a ppmv nem 1/109, hanem 1/106 térfogatrészt jelent, a szövegben megadott, és a helyes definíció alapján történő számolásokat is elfogadtuk.
4. feladat A feladat megoldásának első lépéseként meg kell határozni azt, hogy az adott térfogat (1000 cm3) megtöltéséhez szükséges idő hogyan függ a cső hosszától, sugarától valamint az alkalmazott nyomástól. Elsőként a cső hosszát vizsgálva azt vehetjük észre az első táblázat első 3 sorát nézve, hogy ha duplájára nő a hossz, duplájára nő az idő is. Tehát a cső hosszával egyenesen arányos a megtöltéshez szükséges idő. A cső sugaránál nem ilyen egyszerű a helyzet. Ugyanezen táblázat utolsó 3 sora alapján, ha a duplájára nő a sugár, akkor 16-odára csökken az idő. Ez azt jelenti, hogy az idő fordítottan arányos a sugár negyedik hatványával. A 2. táblázat első két sora alapján ha duplájára nő a fejnyomás, harmadára csökken az idő. Azonban ez az arányossági tényező a többi adatpár esetén más és más. Ha számításba vesszük a cső aljánál lévő légköri nyomást is akkor láthatjuk, hogy ha a nyomás helyére a fejnyomás és légköri nyomás különbségét írjuk, akkor már azt kapjunk, hogy ezzel fordítottan arányos a megtöltéshez szükséges idő. Tehát a következő képletet kaptuk: =
1
∗
( −
)
A második táblázat tetszőleges sorából az adatokat kiválasztva megkapjuk, hogy a C értéke 2,616. SI mértékegysége: s/ kgm2. Azonban ez az 1000 cm3 kifolyásához szükséges időt jellemzi, ha a m3-re akarjuk megadni, akkor 2,616 *10-3 kg/(m*s) adódik. A két kenőolajra meg lehet határozni a jellemző számokat az előbbiek alapján. A KENO3b-re 3,98 * 10-3 adódik, míg a KENO5s-re 2,84 * 10-3. A döntés során általában a nehezebben folyó anyag a célszerűbb. (itt bármilyen értelmes indokkal alátámasztott döntést elfogadtunk).
A következő feladatrészek függetlenek voltak az eddigiektől. Elsőként olyan oldószert kell választani ami oldja a kiindulási vegyületeket, azonban nem rontja a reakció hatékonyságát. Például nem lép reakcióba sem a jóddal, sem a kén-dioxiddal vizes közegben (pl.: ezért nem jó megoldás az aceton). Ilyen oldószerek lehetnek például az alkoholok. (megj. az alkoholoknak fontos szerepe van a reakcóban, lásd később). A reakcióegyenlet gondolatmenetet:
felírása
során
követhetjük
az
alábbi
Az "alapreakció" mely során a jód és a kéndioxid reagál a vízzel a következő: (a) I2 + SO2 + H2O = 2 HI + SO3 azonban felírhatjuk a reakciót úgyis, hogy a SO3 még egy víz felvételével kénsavvá alakul. Így az egyenlet:
(b) I2 + SO2 + 2 H2O = 2 HI + H2SO4 A piridin azonban megköti a keletkező savakat. A feladatot tovább olvasva, az anyagmennyiség arányok figyelembe vételével megkaphatjuk az oldószer moláris tömegét, a következő egyenletet felírva. 530 / [50*(84,1 / 253,8)] = 31,8 g/ mol. Továbbá láthatjuk, hogy az oldószer sűrűsége 530 / 666 = 0,796 g/ml. A függvénytáblát használva megtalálhatjuk, hogy ez az oldószer a metanol. Így azonban a következőket vonhatjuk le a reakcióra vonatkozóan. A metanol képes reagálni az egyenletekben szereplő kén-trioxiddal vagy kénssavval. Ekkor a következő reakció játszódik le: CH3OH + SO3 = CH3O-SO3H majd a piridin megköti a keletkező savat. Ha a (b) reakciót írjuk fel akkor a következőképpen gondolodhatunk. A keletkező kénsav piridin jelnlétében reagál a metanollal (B a piridint jelöli) CH3OH + H2SO4 + B= CH3OSO3- + BH+ + H2O. Így visszakapunk egy vizet. Összeségében a következő reakciót írthatjuk fel: (B ismét a piridint jelöli). I2 + SO2 + H2O + CH3OH + 3 B = 3 BH+ + 2 I- + CH3OSO3Ez alapján 1 mol jód 1 mól vízzel egyenértékű. Így a kapott adatok alapján 1 ml oldat 84,1*18 *0,666/ 253,8 = 4 mg vizet mér. Ezek alapján a 25 ml mintára 15,5-3,2 = 12, 3 ml oldat fogy. Azaz a minta 12,3 *4 = 49,2 mg vizet tartalmazott.
5. feladat a, Legyen az ismeretlen fém-oxid képlete MexOy, ahol x,y pozitív egészek. Ekkor (x*MMe+16y)*0,2764 = 16y (x’*MMe’+16y’)*0,0933 = 16y’ Adódik: y/x*41,887 = MMe y’/x’*155,49 = MMe’ Ritka sztöchiometriára tekintettel y/x értéke lehet 2/3, 3/2, 4/3, 3/4... Rövid próbálgatás után azt kapjuk, hogy Me = Fe , Me’ = Pb
A laboráns minden bizonnyal a jellegzetes színből, valamint a korábbi hosszas számolás eredménytelen kimeneteléből következtetve jutott a helyes eredményre. b, A magnetit (Fe3O4) fekete színű. A mínium (Pb3O4) élénkpiros, narancssárga színű. Hevítés hatására a magnetit összetétele nem változik. Míg a mínium a következő egyenlet alapján bomlik: Pb3O4 → 3 PbO + ½ O2
