XIII. A HIDROGÉN, A NEMESGÁZOK, A HALOGÉNELEMEK

XIII. A HIDROGÉN, A NEMESGÁZOK, A HALOGÉNELEMEK… XIII. 1. FELELETVÁLASZTÁSOS TESZTEK 0 0 1

B

1 C A

2 D D

3 C D

4 A, D B

5 C C

6 C C

7 C

8 D

9 B

XIII. 2. TÁBLÁZATKIEGÉSZÍTÉS A klór, a hidrogén-klorid és a nátrium-klorid összehasonlítása

Klór

Hidrogén-klorid

Nátrium-klorid

Rácstípusa szilárd halmazállapotban

17. molekularácsos 18. molekularácsos 19. ionrácsos

Színe, szaga, halmazállapota (101 kPa, 25 °C)

20. sárgászöld, szúrós szagú gáz

Közülük melyiknek legjobb a vízben való oldhatósága (101 kPa, 25 °C)?

23. a hidrogén-kloridé

21. színtelen, szúrós szagú gáz

22. színtelen, szagtalan, szilárd

Közülük melyiknek a legrosszabb a 24. a klóré vízben való oldhatósága (101 kPa, 25 °C)? Vizes oldatának kémhatása

25. enyhén savas

Melyik fordul elő nagy tömegben a 28. NaCl – kősó természetben is? Mi az ásvány neve?

26. savas

27. semleges

A hidrogén-fluorid és a hidrogén-klorid összehasonlítása

HF

HCl

Szilárd állapotban molekulái között működő legerősebb kötés

29. hidrogénkötés

30. dipólus-dipólus kölcsönhatás

Színe, szaga, halmazállapota 25°C-on, 0,101 MPa nyomáson:



Melyiknek magasabb a forráspontja?

33. a hidrogén-fluoridé

Vízben való oldhatósága:

34. kitűnő

35. kitűnő

Reakciója ammóniával (egyenlet):

36. NH3 + HF = = NH4F

37. NH3 + HCl = = NH4Cl

Vizes oldatának reakciója híg ezüst-nitrát-oldattal (tapasztalat és egyenlet is):

38. Ag+ + Cl– = = AgCl (vagy: AgNO3 + HCl = AgCl + HNO3) fehér csapadék képződik

Reakciója szilícium-dioxiddal (ahol van reakció, ott egyenlet):

39. SiO2 + 4 HF = = SiF4 + 2 H2O

40. nem reagál

Vizes oldatának reakciója cinkkel (ha van reakció, akkor egyenlet):

41. Zn + 2 HF = = ZnF2 + H2

42. Zn + 2 HCl = = ZnCl2 + H2

Vizes oldatának reakciója rézzel (ahol van reakció, ott egyenlet):

43. nincs reakció

44. nincs reakció

XIII. 3. EGYÉB FELADATOK Kísérletek klórral 45. Cl2 + H2O HCl + HOCl Vizek fertőtlenítése. 46. Az oldat megbarnul. 2 KBr + Cl2 = 2 KCl + Br2 (vagy: 2 Br– + Cl2 = 2 Cl– + Br2). 47. (Barna) füst keletkezik. 2 Fe + 3 Cl2 = 2 FeCl3

1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont

48. Mindenütt 0-ból –1 lesz, az első reakcióban +1 is. A klór mindenütt redukálódik, az első esetben oxidálódik és redukálódik is.

1 pont 1 pont 8 pont

Hidrogén-halogenidek 49.

2 pont 50. A hidrogén-fluorid esetében: hidrogénkötés, a többi hidrogén-halogenidnél: dipólus-dipólus kölcsönhatás. 51. a) A hidrogén-fluoridnak az erős hidrogénkötések miatt kiugróan nagy az olvadás- és forráspontja. b) A másodrendű kötés erőssége a moláris tömeg növekedésével nő. m 52. –34 °C: pV = nRT = RT M mRT ρRT M= = pV p g J 8857 ⋅ 8,314 ⋅ 239 K 3 K mol m M= = 160 g/mol 1,10 ⋅ 10 5 Pa M = xM(HF) = 160,0 g/mol M(HF) = 20,0 g/mol → x = 8, (HF)8 25 °C, standard nyomáson: M = 4,90 g/dm3 24,5 dm3/mol = 120,0 g/mol M(HF) = 20,0 g/mol →x = 6, (HF)6

80 °C: –34 °C-hoz hasonló módon: M = 40,0 g/mol M(HF) = 20,0 g/mol →x = 2, (HF)2



XIII. 4. SZÁMÍTÁSOK 53. Csak két tartály van! (Az első kiadás szerint három, de az csak elírás.) − Az azonos hőmérsékletű és nyomású gázok térfogata az anyagmennyiséggel egyenesen arányos. (vagy: V = nVm → V1 : V2 = n1Vm : n2Vm = n1 : n2) – Az anyagmennyiség a moláris tömeggel fordítottan arányos, tehát a hidrogén a nagyobb térfogatú. – Például a 1–1 kg gáz anyagmennyisége:

1 pont 1 pont

1 kg 1 = 0,5 kmol, n(Cl2) = kmol 2 pont 2 kg/mol 71 1 1 = 35,5 : 1,00 − V(H2) : V(Cl2) = n(H2) : n(Cl2) = : 1 pont 2 71 (Az előzetes becslés nélkül, helyesen levezetett végeredmény is maximális pontszámot ér.) 5 pont n(H2) =

54. − A reakció lényege: NaCl → HCl (azaz 1 : 1 az anyagmennyiség-arány). − A szükséges gáz térfogata kb. 4 · 500 cm3 = 2 000 cm3 = 2,00 dm3. – anyagmennyisége:

n(HCl ) =

2,00 dm 3

= 0,0816 mol. dm 3 24,5 mol − A 0,0816 mol HCl-gázhoz 0,0816 mol NaCl szükséges. – A konyhasó tömege: m(NaCl) = 0,0816 mol · 58,5 g/mol = 4,77 g. − A hengert szájával felfelé kell tartanunk, mert a hidrogén-klorid nagyobb sűrűségű a levegőénél (nagyobb a moláris tömege).


1 pont 1 pont 1 pont 6 pont

55. – A reakcióegyenlet (2 H2 + O2 = 2 H2O) alapján a hidrogén és az oxigén 2 : 1 térfogatarányban reagál egymással. 1 pont – 100 tf-egységből 70 tf-egység marad: ez vagy hidrogén vagy oxigén. 1 pont – Az elfogyott 30 tf-egységből az egyenlet alapján 20 tf a hidrogén és 10 tf az oxigén. 1 pont – Az egyik eset: 70+20 = 90 térfogat% H2, 10 térfogat% O2. 1 pont – A másik lehetőség: 70+10 = 80 térfogat% O2, 20 térfogat% H2. 1 pont – 2,70 g víz: 2,70 g : 18 g/mol = 0,15 mol. 1 pont – Az egyenletek alapján 0,15 mol H2-ből és 0,075 mol O2-ből keletkezett, ez a 0,225 mol volt a teljes elegy 30%-a: így 0,22 : 0,3 = 0,75 mol volt. 1 pont 3 3 – A gázelegy térfogata: 0,75 mol · 24,5 dm /mol = 18,4 dm volt. 1 pont 8 pont 56. − pH = 3,00 → [H+] = 1,00 · 10–3 mol/dm3. − A sósav koncentrációja is 1,00 · 10–3 mol/dm3. – A kiszabadult HCl anyagmennyisége: 2000 g n(HCl ) = = 54,8 mol. g 36,5 mol – A keletkező savas eső térfogata: 54,8 mol n = 54 800 dm3 = 54,8 m3. V= = − 3 3 c 1,00 ⋅ 10 dm /mol


2 pont 5 pont

57. a) Vegyünk pl. 1000 cm3 oldatot, amelynek tömege 1085 g. – Ebben 5,00 mol, azaz: 5,00 mol · 36,5 g/mol = 182,5 g HCl van. – Az oldat: 182,5 g · 100% = 16,8 tömeg%-os. 1085 g


b) 500 cm3 oldatban 2,50 mol HCl van. Ennek tömege 91,25 g. 91,25 g – Ez = 246,6 g 37,0%-os sósavban van, 0,37 246,6 g – amelynek térfogata: = 208 cm3. g 1,185 cm 3 3 – 208 cm 37 tömeg%-os cc. sósavat 500 cm3-es mérőlombikban 500 cm3-re hígítunk. – 500 cm3 5,00 mol/dm3-es sósav tömege 542,5 g. A cc. sósavhoz adandó víz: 542,5 g – 246,6 g = 295,9 g, ami 295,9 cm3. – II. módszer: 208 cm3 cc. sósavat és 296 cm3 desztillált vizet keverünk össze. c) A reakció: CaO + 2 HCl = CaCl2 + H2O – 100 cm3 sósavban van 0,500 mol HCl – A reakcióhoz 0,250 mol CaO szükséges. – Ennek tömege: 0,250 mol · 56,0 g/mol = 14,0 g. – 0,250 mol CaCl2 keletkezik, ennek tömege: 0,250 mol · 111 g/mol = 27,75 g. – A keletkező oldat: 100 cm3 · 1,085 g/cm3 : 108,5 g (sósav) + 14,0 g (mész) 122,5 g – Az oldat: 27,75 g · 100% = 22,7 tömeg% CaCl2-t tartalmaz. 122,5 g

1 pont 1 pont

1 pont

1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 16 pont

58. – Az átlagos moláris tömegből és a moláris tömegekből: 2x + 71(1–x) = 57,2 → x = 0,2 20 térfogat% hidrogént és 80 térfogat% klórt tartalmaz a gázelegy.

– A felrobbantás során: H2 + 20 térfogat –20 térfogat –

Cl2 80 térfogat –20 térfogat 60 térfogat

=

2 pont

2 HCl + 40 térfogat 40 térfogat

2 pont

– Végül: 60 térfogat% klórt és 40 térfogat% HCl-ot tartalmaz az elegy.

1 pont

– A gázelegy átlagos moláris tömege nem változik, mert sem a molekulák száma, sem a rendszer össztömege nem változik. [Ki is számítható: M = 0,6·71 g/mol + 0,4·36,5 g/mol = 57,2 g/mol.] (Ebből az is következik, hogy felesleges volt kiszámolni a kiindulási gázelegy térfogatszázalékos összetételét, csak azt kellett volna eldönteni, 2 + 71 hogy melyik komponens fogy el: mivel 57,2 > , ezért a klór 2 van feleslegben, így: 36,5y + 71(1 – y) = 57,2, amelyből y = 0,40 adódik.)

1 pont

6 pont 59. – A maradék gáz moláris tömege: M = 0,0892 g/dm3 · 22,41 dm3/mol = 2 g/mol, ez a hidrogén. – Ha pl. 100 cm3 gázelegyből indulunk ki, akkor 70 cm3 hidrogén maradt. – A reakcióegyenlet: 2 H2 + O2 = 2 H2O alapján az elfogyott 30 cm3 gázból 20 cm3 a hidrogén, 10 cm3 az oxigén.


– A gázelegy: 90 térfogat% hidrogént és 10 térfogat% oxigént tartalmazott. – A gázelegy sűrűsége: g g 0 ,9 ⋅ 2 + 0,1 ⋅ 32 M mol mol = 0,223 g . ρ= = 3 Vm dm 3 dm 22,41 mol

1 pont

1 pont 5 pont

60. – A reakciók egyenlete: AgNO3 + KCl = AgCl + KNO3 AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNO3 (vagy a kettő helyett: Ag+ + Cl– = AgCl) 2 AgCl + H2 = 2 Ag + 2 HCl 2 pont – 3,00 g keverékben x g KCl-t és (3,00 – x) g NaCl-t feltételezve: x x mol KCl → mol Ag 2 pont x g KCl → 74,6 74,6 (3,00 − x ) mol NaCl (3,00 − x ) mol Ag → (3,00 – x) g NaCl → 2 pont 58,5 58,5 5,40 g – A keletkező 5,40 g ezüst: = 0,0500 mol. 1 pont 108 g/mol – A felírható egyenlet: (3,00 − x ) = 0,0500 x + 1 pont 74,6 58,5 – Ebből: x = 0,3475. 1 pont – Az anyagmennyiség-arány: (3,00 − x ) = 0,3475 : 2,6525 = 0,004658 : 0,04534 x : n(KCl) : n(NaCl) = 74,6 58,5 74,6 58,5 n(KCl) : n(NaCl) = 1,00 : 9,73. 1 pont [A feladat úgy is megoldható, hogy közvetlenül anyagmennyiségekre vezetünk be ismeretlent: y mol KCl és z mol NaCl. Ekkor a felírható két egyenlet: 74,6y + 58,5z = 3,00 (3 pont) y + z = 0,0500 (3 pont) ebből: y = 0,004658 és z = 0,04534 (1 pont) ebből y : z = 0,004658 : 0,04534 = 1,00 : 9,73 (1 pont)] 10 pont 61. – pH = 2,00 → [H+] = 1,00 · 10–2 mol/dm3, pH = 3,00 → [H+] = 1,00 · 10–3 mol/dm3. 1 pont – –2 3 – pH = 12,00 → pOH = 2,00 → [OH ] = 1,00 · 10 mol/dm . 2 pont – Azonos, pl. V térfogatokat véve: 1,00 · 10–2V mol H+, 1,00 · 10–3V mol H+ és 1,00 · 10–2V mol OH– kerül az új oldatba. 2 pont – A H+ + OH– = H2O egyenlet szerint: –2 + 1,00 · 10 V mol H és 1,00 · 10–2V mol OH– semlegesíti egymást. 1 pont – Marad 1,00 · 10–3V mol H+. 1 pont – Az új oldat térfogata 3V. 1 pont 1,00 ⋅ 10 −3V = 3,33 · 10–4 mol/dm3. 1 pont 3V – Az oldat pH-ja ebből számítható: pH = –lg(3,33 · 10–4) = 3,5. 1 pont (Megjegyzés: ez utóbbi lépés az érettségin nem követelmény, csak ha egész számú pH jön ki.) 10 pont

– Az új oldatban: [H+] =

XIII. A HIDROGÉN, A NEMESGÁZOK, A HALOGÉNELEMEK

Recommend Documents