XV. A NITROGÉN, A FOSZFOR ÉS VEGYÜLETEIK XV. 1–2. FELELETVÁLASZTÁSOS TESZTEK 0 0 1 2
D A
1 D B B
2 C E C
3 C B A
4 D D D
5 D D A (C)
6 A D A
7 B A C
8 D A A
9 D A B
XV. 3. TÁBLÁZATKIEGÉSZÍTÉS Az ammónia és a salétromsav összehasonlítása Ammónia
Salétromsav
Összegképlete
30. NH3
31. HNO3
Színe, szaga, halmazállapota (101 kPa, 25 °C)
32. színtelen, szúrós szagú gáz
33. színtelen, (jellegzetes szagú) folyadék
Oldhatósága vízben (101 kPa, 25 °C)
34. kitűnő
35. korlátlan
Reakciója vízzel (reakcióegyenlet)
36. NH3 + H2O = = NH4+ + OH–
37. HNO3 + H2O = = H3O+ + NO3–
Vizes oldatának kémhatása
38. lúgos
39. savas
Reakciójuk egymással (reakcióegyenlet)
40. NH3 + HNO3 = NH4NO3
Mire használják az egymással alkotott vegyületet?
41. műtrágya (a pétisó hatóanyaga)
Mi történik, ha tömény vizes oldatába rézforgácsot szórunk?
42. a réz oldódik, vörösbarna NO2 gáz fejlődik
A salétromsav melyik tulajdonságán alapul az előző (53.) reakció?
43. erős oxidálószer
Mit tapasztalunk, ha tömény vizes oldatához kevés réz(II)-szulfát-oldatot öntünk?
44. sötétkék színű oldat
Az ammónia melyik tulajdonságán alapul az előző (55.) reakció?
45. komplexképző
A nitrogén oxidjai Nitrogén-monoxid
Nitrogén-dioxid
Összegképlete
46. NO
47. NO2
Színe, halmazállapota (101 kPa, 25 °C)
48. színtelen gáz
49. vörösbarna gáz
Oldhatósága vízben (101 kPa, 25 °C)
50. rossz
51. jó
Reagál-e közönséges körülmények között oxigéngázzal? (Ha igen, akkor a reakcióegyenlet is.)
52. 2 NO + O2 = = 2 NO2
53. nem
Reagál-e közönséges körülmények között vízzel? (Ha igen, akkor a reakcióegyenlet is.)
54. nem
55. 2 NO2 + H2O = = HNO2 + HNO3
Salétromsavból mivel, milyen körülmények között állítható elő?
56. kb 30%-os savból pl. rézzel vagy cinkkel
57. tömény (65%os vagy töményebb) savból pl. rézzel vagy cinkkel
Van-e környezetszennyező hatása?
58. igen (mert oxidálódik NO2dá)
59. igen
XV. 4. EGYÉB FELADATOK Műtrágya és terrorizmus 60. Pétisó. 61. 100 g műtrágyában 60,0 g ammónium-nitrát van n(NH4NO3) = 60,0 g / 80,0 g/mol = 0,750 mol n(N) = 2 ⋅ n(NH4NO3) = 1,50 mol, m(N) = 21,0 g A műtrágya 21,0 tömeg% nitrogént tartalmaz. 62. Fehér (színtelen), szilárd anyag, ionrácsos vegyület, így viszonylag magas az olvadás- és forráspontja, jól oldódik vízben. 63. 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. NH4NO3(sz) = N2(g) + 2 H2O(g) + 0,5 O2(g) ∆rH1 = 2 ⋅ (–242,0 kJ/mol) – (–87,1 kJ/mol) = –396,9 kJ/mol. 4 Al + 3 O2 = 2 Al2O3 ∆rH2 = 2 ⋅ ∆kH(Al2O3) = –3315,4 kJ/mol. 65. m(NH4NO3) = 2000 kg · 0,790 = 1580 kg, n(NH4NO3) = 1580 kg / 80,0 kg/mol = 19,75 kmol Q1 = 19,75 · 103 mol ⋅ (–396,9 kJ/mol) = –7,84 · 106 kJ, m(Al) = 170 kg, n(Al) = 170 kg / 27 kg/kmol = 6,296 kmol = 6296 mol, ∆ H Q2 = 6296 mol ⋅ r 2 = 6296 mol ⋅ (–828,85 kJ/mol) = –5,22 · 106 kJ, 4 Q = Q1 + Q2 = = –1,3⋅107 kJ, azaz 1,3⋅107 kJ hő szabadul fel. 66. Ezen a hőmérsékleten a víz vízgőzzé alakul, tehát a keletkező gáz mennyiségénél ezt is figyelembe kell venni: n(NH4NO3) = 19,75 kmol,
az egyenlet alapján n(N2) = n(NH4NO3) = 19,75 kmol, n(H2O) = 2 ⋅ n(NH4NO3) = 39,5 kmol, n(O2) = 0,5⋅ n(NH4NO3) = 9,875 kmol, n(gáz) = 69,125 kmol (vagy: az egyenlet alapján 1 mol ammónium-nitrátból 3,5 mol gáz képződik, így a gáz anyagmennyisége: 3,5 · n(NH4NO3) = 69,125 dm3.) V = 69,125 kmol · 82,2 m3/kmol = 5,68 · 103 m3 Kísérletek salétromsavval 67. Az I. és a II. kísérletben 68. A IV. kísérlethez. 69. II.: NO2 III.: NO IV.: CO2 70. I. a fehérjék nitrálása (reakció az aromás vegyületekkel) II. és III. oxidálószer IV. erős sav
2x1
2 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 9 pont
XV. 5. SZÁMÍTÁSOK 71. − Például 100 g telített oldatban 30 g ammónia és 70 g, azaz kb. 70 cm3 víz van. – Az ammónia anyagmennyisége, abból a térfogata: 30 g = 1,76 mol, n(NH3) = 17 g/mol V(NH3) = 1,76 mol · 24,5 dm3 = 43,1 dm3. – A víz által feloldható gáz térfogata:
43100 cm 3
= 615,7, vagyis kb. 620-szorosa. 70 cm 3 (Megjegyzés: az ammóniaoldat térfogata felesleges adat!) 72. a) 5,00 dm3 oldatban van: n(HNO3) = 5,00 dm3 · 2,00 mol/dm3 = 10,0 mol, – ennek tömege: m(HNO3) = 10,0 mol · 63,0 g/mol = 630 g. – Ennyi kell legyen a 70,0 tömeg%-os oldatban is, amelynek tömege: m(70%-os) = 630 g : 0,700 = 900 g. – Térfogata: V = 900 g : 1,42 g/cm3 = 634 cm3. b) 5 cm3 oldatban van: n(HNO3) = 0,005 dm3 · 2,00 mol/dm3 = 0,01 mol, – A reakcióegyenlet (NaOH + HNO3 = NaNO3 + H2O) alapján ugyanennyi a szükséges NaOH anyagmennyisége is. – A szükséges lúgoldat térfogata: V(NaOH) = 0,01 mol : 0,5 mol/dm3 = 0,02 dm3, vagyis körülbelül 20 cm3 lúgoldat szükséges. c) A közömbösítéshez a reakcióegyenlet (Na2CO3 · 10 H2O + 2 HNO3 = 2 NaNO3 + CO2 + 11 H2O) alapján 0,005 mol kristályszóda szükséges. – M(Na2CO3 · 10 H2O) = 286 g/mol. – A szükséges kristályszóda tömege: 0,005 mol · 286 g/mol = 1,43 g, vagyis kb 1,5 g (1–2 g) szükséges a közömbösítéshez.
1 pont
2 pont 1 pont 4 pont
1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 10 pont
73. – A reakcióegyenlet: P2O5 + 3 H2O = 2 H3PO4 − Ha pl. 1,00 mol P2O5-ból indulunk ki: akkor a feladat szerint 142 g P2O5 142 g vizet köt meg − 1,00 mol P2O5-ből 2,00 mol foszforsav, azaz 2 · 98 g = 196 g foszforsav keletkezik. − Az oldat tömege 2 · 142 g = 284 g. 196 − A tömegszázalékos foszforsav-tartalom: ⋅ 100% = 69,0 w% 284
1 pont 1 pont 1 pont 1 pont
1 pont 5 pont
74. – A reakció: P2O5 + 3 H2O = 2 H3PO4 – 100 g P2O5 (M = 142 g/mol): 0,704 mol 1,408 mol H3PO4 keletkezik, ami (M = 98 g/mol): 138 g. – Ha m tömegű 60,0%-os oldatból indulunk ki, akkor abban 0,600m a foszforsav. – Az oxid hozzáadása után: m + 100 g az oldat tömege,
benne 0,600m + 138 g a foszforsav tömege. – A keletkezõ oldat 85,0%-os: 0,600m + 138 = 0,850 m + 100 – Ebbõl: m = 212, tehát 212 g 60 tömeg%-os foszforsav-oldatunk volt. – Az elõállított oldat 312 g, melynek térfogata: 312 g V = = 184,7 cm3. g 1,689 cm 3 184,7 cm 3 – Az eredeti oldat térfogata: = 149,0 cm3, 1,24 212 g ezért az oldat sűrűsége: ρ = = 1,42 g/cm3. 3 149 cm
1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont
1 pont 1 pont 10 pont
75. – A reakciók egyenletei: NH4Cl + NaOH = NH3 + NaCl + H2O (NH4)2SO4 + 2 NaOH = 2 NH3 + Na2SO4 + 2 H2O (vagy: NH4+ + OH = NH3 + H2O, de akkor meg kell jegyezni, hogy NH4Cl → NH3, illetve (NH4)2SO4 → 2 NH3) 2 NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 2 NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2 H2O - A kénsavfeleslegre elhasznált NaOH:
-
-
n(NaOH) = 0,02505 dm 3 ⋅ 0,0998 mol/dm 3 = 2,50 ⋅ 10 −3 mol. Ez megfelel: nm(H2SO4) = ½ n(NaOH) = 1,25 · 10–3 mol. Az eredetileg alkalmazott kénsav:
2 pont 1 pont 1 pont
1 pont nö (H 2SO 4 ) = 0,0500 dm 3 ⋅ 0,108 mol/dm 3 = 5,40 ⋅ 10 −3 mol. Ebből az ammóniára elhasználódott: n(H2SO4) = nö(H2SO4) – nm(H2SO4) = 5,40 · 10–3 – 1,25 · 10–3 = 4,15 · 10–3 mol. 1 pont Ennyi kénsav által megkötött ammónia mennyisége:
-
-
-
n(NH3) = 2n(H2SO4) = 8,30 · 10–3 mol. 1 pont A vizsgált 0,500 g keverékből: x x x g NH 4 Cl → → mol NH 4 Cl mol NH 3 , 53,5 53,5 (0,500 − x ) g (NH 4 ) 2 SO 4 → 0,500 − x mol (NH 4 ) 2 SO 4 → 2(0,500 − x) mol NH 3 , 132 132 Ebből: x 2(0 ,500 − x ) 3 pont + = 8,30 ⋅ 10 − 3 . 53,5 132 Az egyenlet megoldása: x = 0,205, 1 pont ebből az összetétel: 41,0 w% NH4Cl, és 59,0 w% (NH4)2SO4. 1 pont 12 pont
76. – A reakcióegyenletek: +3
+7
+5
6 H + + 5 N O−2 + 2 Mn O−4 = 5 N O−3 + 2 Mn 2 + + 3 H 2 O (jó arányok: 1 pont)
2 pont
+7 +4 ⎞ ⎛ +3 6 H + + 5 ⎜ C OOH⎟ + 2 Mn O−4 = 10 C O2 + 2 Mn 2 + + 8 H 2 O (jó arányok: 1 p) 2 pont ⎠2 ⎝
– n(KMnO4) = 0,01500 · 0,0300 mol = 4,5000 · 10–4 mol, n(oxálsav) = 0,01845 · 0,0250 mol = 4,6125 · 10–4 mol. 2 ⋅ 5 → 1,845 · ⎯⎯
1 pont
– 4,6125 · 10–4 mol oxálsav 10–4 mol KMnO4-tal reagál (ez a fölösleg) 1 pont –4 – A nitrittel reagált: 4,5000 · 10 mol – 1,845 · 10–4 mol = 2,655 · 10–4 mol KMnO4, 1 pont 5 – ami (· ) = 6,637 · 10–4 mol nitritet oxidált. 1 pont 2 – A törzsoldatban, így az eredeti oldatban is ennek 100-szorosa volt: 0,06637 mol, 1 pont – ennek tömege: m = 0,06637 mol · 69 g/mol = 4,58 g. 1 pont – Az oldhatóság kiszámítása: 4,58 g x = → 84,5 g NaNO2 / 100 g víz. 2 pont 10,00 g − 4,58 g 100 12 pont
