Üdvözlet mindenkinek, aki kémiából fog hozzám járni. Mivel a kémia érettségin a számolási feladatok teszik ki az írásbeli döntő többségét, igyekeznünk kell minél több időt fordítani ennek a feladat-típusnak a gyakorlására. Annak érdekében, hogy minél hamarabb kiderüljön, kinek milyen nehézségei vannak (ha vannak) ezen a téren, a következő néhány (támakörökre is lebontott) feladat átnézését és önálló megoldását javaslom a találkozás előtt, hogy rögtön azokkal a feladatokkal tudjunk kezdeni, amelyekkel nem boldogultatok. Így értékes időt spórolunk meg, márpedig nincs kívánatosabb a siker szempontjából egy lendületes kezdésnél :)
Mennyiségi alapismeretek
Egy ismeretlen vegyület 40,0 tömeg% szenet, 6,67 tömeg% hidrogént és 53,3 tömeg% oxigént tartalmaz.
- Mi a vegyület sztöchiometriai képlete?
- Mi a vegyület molekulaképlete, ha azt is tudjuk, hogy gőzének oxigéngázra vonatkoztatott sűrűsége 1,875?
(6 pont)
Egy ismeretlen, a természetben is létező fémion 0,125 mólja 9 mol protont tartalmaz.
- Melyik és mekkora tömegű fémionról van szó?
- Hány darab elektront tartalmaz a feladatban szereplő mennyiségű fémiont
(9 pont)
Ismeretlen fém 1,00 grammját klórgázzal reagáltatjuk. A keletkező terméket vízben oldjuk, és így 34,4 cm3 1,056 g/cm3 sűrűségű, 7,0 tömeg%-os oldatot kaptunk.
- Hány g fém-kloridot kaptunk a reakció során?
- Mekkora térfogatú, standardállapotú klórgáz használódott el?
- Melyik fémről lehet szó a példában?
(10 pont)
20 g nátrium-hidroxidot feloldunk 100 cm3 desztillált vízben (ρ(víz) = 1,00 g/cm3).
- Számítsuk ki, hány tömeg%-os a keletkező oldat!
- Határozzuk meg az oldat n/n%-os összetételét!
- Számítsuk ki az oldat mol/dm3 koncentrációját, ha tudjuk, hogy az oldat sűrűsége 1,182 g/cm3!
(10 pont)
Egy ionvegyület, mely 11,11 m/m% nitrogént, 3,18 m/m% hidrogént, 44,44 m/m% oxigént és 41,27 m/m% krómot tartalmaz, melegítve – még oxigénmentes térben is – hő- és fényjelenség kíséretében olyan krómvegyületté alakul, amely krómon kívül csak oxigént tartalmaz, és tömege a kiindulási vegyület 60,3 %-a. A folyamat közben kétkomponensű, színtelen gázelegy távozik el.
- Határozzuk meg a kiindulási vegyület képletét!
- Határozzuk meg a krómtartalmú termék képletét!
- Írjuk fel a reakció valószínű egyenletét!
(15 pont)
Kémiai egyensúlyok
Tekintsük az alábbi, egyensúlyra vezető folyamatot:
CO (g) + 2 H2 (g) ↔ CH3OH (g)
Egy 50 dm3-es tartályba 1 mol CO-t és 4 mol H2-t töltve, T hőmérsékleten, egyensúlyig a szén-monoxid 20 %-a alakul át.
Hány %-os a hidrogén átalakulása?
Mekkorák az egyensúlyi koncentrációk és mekkora az egyensúlyi állandó?
(5 pont)
150 g 10m/m%-os ammónium-nitrát-oldatban még hány g sót oldhatunk fel 20 °C-on? Hány g só kristályosodik ki, ha az így keletkezett oldatot 0 °C-ra hűtjük? (20 °C-on 100 g víz 192 g NH4NO3-ot old, 0 °C-on a telített oldat 54,2 m/m%-os.).
(10 pont)
Nedvességet is tartalmazó lítium-karbonát 6,25 g-ját 100 cm3 4,00 mol/dm3 koncentrációjú, 1,066 g/cm3 sűrűségű sósavban oldjuk. Eközben 2,000 dm3 standard állapotú szén-dioxid-gáz fejlődik.
- Hány tömeg% nedvességet tartalmaz a lítium-karbonát?
- Az oldott hidrogén-kloridnak hány %-a marad meg a reakció végére?
- Hány tömeg%-os a keletkező oldat a lítium-kloridra nézve?
[Ar(Li) = 7, Ar(Cl) = 35,5.]
(10 pont)
500 cm3 2,00 mol/dm3 koncentrációjú kénsavoldatot állítunk elő, melynek sűrűsége 1,123 g/cm3. Hány cm3 98 m/m%-os, 1,84 g/cm3 sűrűségű tömény kénsavból kell kiindulnunk? Hány mol/dm3-es lesz az az oldat, amelyet úgy készítettünk, hogy a fenti 500 cm3 2,00 mol/dm3-es kénsavoldathoz 500 cm3 tömény kénsavat keverünk? (A keletkező oldat sűrűsége 1,585 g/cm3.)
[Ar(S) = 32,0.]
(10 pont)
Egyértékű sav 20,00 m/m%-os oldatba 6,67 mólszázalékos, illetve 3,54 mol/dm3 koncentrációjú
- Határozzuk meg az ismeretlen sav moláris tömegét!
- Melyik lehet ez a sav, ha molekulája 76,2 tömegszázalék oxigént tartalmaz?
- Számítsuk ki a 20,00 m/m%-os savoldat sűrűségét!
(15 pont)
Gázelegyek
Ismeretlen térfogatú edényben – amely normálállapotú, 21 V/V% oxigént tartalmazó levegővel van tele – 50,0 mg ként égetünk el. A képződött gázelegy 5 térfogat% kén-dioxidot tartalmaz. Mekkora térfogatú volt az edény?
(5 pont)
Ismeretlen összetételű metán-etán gázelegy 10 cm3-ét 38 cm3 azonos állapotú oxigéngázzal keverünk össze és elégetjük. A reakció és a vízgőz lecsapódása után, az eredeti körülmények között mérve, 24 cm3 gázelegy marad vissza, melynek hidrogéngázra vonatkoztatott sűrűsége 20,5. Állapítsuk meg a szénhidrogénelegy térfogat%-os összetételét és azt, hány %-os oxigénfelesleget alkalmaztunk!
(10 pont)
Ammónia termikus disszociációjakor (hőbomlásából) képződő nitrogén-hidrogén-ammónia gázelegy sűrűsége standard nyomáson és 25 °C-on 0,5551 g/dm3.
Számítsuk ki a gázelegy V/V%-os összetételét!
Határozzuk meg, hány % ammónia bomlott el!
Hogyan változik meg a gáz térfogata és mekkora lesz a sűrűsége standard nyomáson és 25 °C-on, miután a gázelegyet fölös sósavon buborékoltattuk át?
(10 pont)
Etilént, acetilént és hidrogént tartalmazó gázelegyet platinakatalizátorral hozunk érintkezésbe. A reakció közben a gáztérfogat – azonos hőmérsékleten és nyomáson mérve – a kiindulásinak felére csökken, és a keletkező gázelegy metánra vonatkoztatott sűrűsége 1,175. Számítsuk ki a kiindulási gázelegy térfogatszázalékos összetételét és metánra vonatkoztatott sűrűségét!
(10 pont)
Szén-monoxidot, hidrogént és dihidrogén-szulfidot tartalmazó gázelegy standard nyomású és 25 °C-on 50 cm3-ét vizsgáljuk. 500 cm3 azonos állapotú, 20 V/V% oxigént tartalmazó levegőt keverünk hozzá, és az éghető anyagokat tökéletesen elégetjük, majd a reakció befejeztével és a víz lecsapódása után megmérjük a gáz térfogatát: 490 cm3-t mérünk a kiindulásival azonos hőmérsékleten és nyomáson. Ha ezt lúgoldaton vezetjük át, a térfogat 470 cm3-re csökken. Határozzuk meg a kiindulási, háromkomponensű gázelegy térfogat%-os összetételét és a vizsgált minta tömegét!
(15 pont)
Képletek – szerves vegyületek
Ismeretlen, nyílt láncú alkin 1,00 g-ja 720,6 cm3 standardállapotú hidrogéngázzal telíthető. Melyik alkinról van szó, ha azt is tudjuk, hogy acetonos oldatban sem fejleszt nátriummal hidrogéngázt.
(5 pont)
Egy vegyület 24,7 tömeg% szenet, 73,2 tömeg% klórt és 2,1 tömeg% hidrogént tartalmaz, és tudjuk, hogy összesen három különböző izomerje létezik. Mi a vegyület összegképlete és a három különböző szerkezete? Adja meg szabályos nevüket is!
(10 pont)
Melyik az a cisz-konfigurációjú, nyílt szénláncú, királis olefin, amelyikre HCl-ot addicionáltatva királis vegyületek keveréke keletkezik? Tudjuk még, hogy az addíció közben a szerves vegyületek tömege 37,2 %-kal nő meg. Határozza meg az olefin összegképletét, írja fel a szerkezetét, és adja meg az addíciós termékek konstitúcióját is! Nevezze el mindegyik szerves vegyületet, és jelölje a kiralitáscentrumo(ka)t is!
(10 pont)
Egy oxigéntartalmú szerves vegyület 1,00 g-ja 2,40 g ezüstöt választ le az ezüsttükörpróba során. Tudjuk, hogy a vegyület moláris tömege 100 g/mol-nál kisebb, és 53,3 tömeg% oxigént tartalmaz, vízben jól oldódik, a vizes oldata semleges kémhatású. Mi lehet a szerkezeti képlete?
(10 pont)
Ismeretlen összetételű szerves vegyület 500,0 mg-ját oxigénben maradéktalanul elégetve az égéstermékek: 720,6 cm3 standardállapotú CO2 és 617,6 mg víz. Mi a vegyület összegképlete?
Írjuk fel a konstitúciós képletét, ha tudjuk, hogy a molekulának négy, egymásba konformációs mozgásokkal nem alakítható konfigurációja létezik!
(15 pont)
Keverékek, szervetlen reakciók
1. BaCO3 – BaSO4 keveréket nagy mennyiségű, híg sósavban oldjuk. 245 cm3 standardállapotú gáz fejlődik és 527,0 mg feloldhatatlan, szilárd anyag marad vissza (az oldat még mindig savas kémhatású). Számítsuk ki a keverékek tömegét és tömeg%-os összetételét! [Ar(Ba) = 137,3.]
(5 pont)
2. A periódusos rendszerben közvetlenül egymás alatt lévő két alkálifém ötvözetének 1,00 g-os mintáját 50 cm3 desztillált vízzel reagáltatjuk, majd a keletkezett oldatot desztillált vízzel 500 cm3-re hígítjuk. A reakció közben 280 cm3 standardállapotú hidrogéngáz fejlődött. Számítsuk ki az ötvözet összetételét tömeg- és mólszázalékban. Határozzuk meg az 500 cm3 oldat hidroxidion-koncentrációját! (A két fém atomtömegét tizedpontossággal használjuk!)
(10 pont)
3. Vas-nikkel ötvözet 2,3190 g-ját feleslegben lévő klórral oxidálták: 5,5140 g szilárd anyag keletkezett, melyben a két fém oxidációs száma eltért egymástól.
Határozzuk meg az ötvözet tömeg%-os összetételét és azt, hogy mekkora térfogatú standard nyomású és 25 °C-os gáz fejlődne, ha a kiindulási, 2,3190 g tömegű mintát feleslegben levő sósavval reagáltatnánk! [Ar(Fe) = 55,8, Ar(Ni) = 58,7, Ar(Cl) = 35,5.]
(10 pont)
4. Egy cink-alumínium-vas keverék 3,06 g-ja feleslegben alkalmazott sósavból 1,715 dm3, szintén feleslegben vett NaOH-oldatból 1,470 dm3 standardállapotú hidrogéngázt fejleszt. Határozzuk meg a keverék mólszázalékos összetételét! [Ar(Zn) = 65,4, Ar(Al) = 27,0, Ar(Fe) = 55,8.]
(10 pont)
5. 2,0000 g tömegű ezüstöt, rezet, cinket és magnéziumot tartalmazó ötvözetet elporítunk és feleslegben vett sósavval reagáltatjuk: 419 cm3 standardállapotú hidrogéngáz fejlődik. A fel nem oldódott részt leszűrjük, mossuk, majd tömény salétromsavban feloldjuk. Ebből az oldatból sósavval 0,7170 g fehér csapadékot választhatunk le. A csapadék eltávolítása után megmaradt oldatot NaOH-dal meglúgosítjuk, a leváló kék csapadékot leszűrjük, majd tömegállandóságig hevítjük: 0,7950 g fekete színű vegyületet kapunk.
Írjuk fel a végbemenő reakció egyenletét és számítsuk ki a keverék tömeg%-os összetételét!
[Ar(Ag) = 107,9, Ar(Cu) = 63,5, Ar(Zn) = 65,4, Ar(Mg) = 24,3.]
(15 pont)
Termokémia
Adjuk meg, illetve számítsuk ki az alábbi termokémiai egyenletek alapján az azokban szereplő vegyületek képződéshőit!
2 WC(sz) + 5 O2(g) = 2 WO3(sz) + 2 CO2(g) ΔH1 = -2391,6 kJ/mol,
WO3(sz) + 2 H2(g) = W(sz) + 3 H2O(f) ΔH2 = -17,1 kJ/mol,
C(sz) + O2(g) = CO2(g) ΔH3 = -393,5 kJ/mol,
2 H2(g) + O2(g) = 2 H2O(f) ΔH4 = -571,6 kJ/mol.
(5 pont)
Számítsuk ki az O (g) + 2 e- → O2- (g) folyamat reakcióhőjét az alábbi adatok ismeretében!
A kalcium-oxid rácsenergiája: 5324 kJ/mol,
a kalcium-oxid képződéshője: -635,1 kJ/mol,
a kalcium szublimációs hője: 192,6 kJ/mol,
az O=O kötés energiája az oxigénmolekulában: 498,4 kJ/mol,
a kalcium ionizációja: Ca(g) → Ca2+(g) + 2 e- ΔrH = 1741,5 kJ/mol.
(10 pont)
Ismerjük a dihidrogén-peroxid bomláshőjét:
2 H2O2(f) = 2 H2O(f) + O2(g) ΔrH = -196 kJ/mol.
Ismertek még az alábbi adatok:
A víz képződéshője: ΔkH [H2O(f)] = - 286 kJ/mol
a H–H-kötés energiája a hidrogénmolekulában: 436 kJ/mol,
az O=O-kötés energiája az oxigénmolekulában: 500 kJ/mol,
az O–H-kötés energiája a H2O2-molekulában: 377 kJ/mol,
az O–O-kötés energiája a H2O2-molekulában: 314 kJ/mol.
Sz-mítsuk ki a dihidrogén-peroxid képződéshőjét a bomlás egyenletéből, illetve a kötési energiákból! Hasonlítsuk össze a két eredményt, és magyarázzuk meg a különbséget!
(10 pont)
Az arabinóz a ribózzal konstitúciós izomer monoszacharid. Ennek 0,5480 g-ját kaloriméterben (reakcióhő mérésére alkalmas berendezés) égettük el: megvártuk a vízgőz lecsapódását, és ekkor 8,532 kJ hő szabadult föl.
Írjuk fel az égés termokémiai egyenletét!
Számítsuk ki az arabinóz képződéshőjét, ha ismerjük a víz (-285,8 kJ/mol) és a szén-dioxid (-393,5 kJ/mol) képződéshőjét!
(10 pont)
Metánt, propánt és oxigént tartalmazó gázelegy 1,00 dm3-ét (standard nyomáson, 25 °C-on) tökéletesen elégetjük, és az égéstermékeket eltávolítjuk. A maradék gáz térfogata az eredetinek 10 %-a. A reakció közben 11,81 kJ hő felszabadulását mértük. (A maradék gázban az izzó gyújtópálca lángralobban.)
Határozzuk meg a kiindulási gázelegy térfogatszázalékos összetételét és az alkalmazott oxigénfelesleget (%-ban)! Számításainkhoz az alábbi képződéshőket használjuk:
ΔkH [CH4(g)] = - 75 kJ/mol,
ΔkH [C3H8(g)] = - 105 kJ/mol,
ΔkH [CO2(g)] = - 394 kJ/mol,
ΔkH [H2O(f)] = - 286 kJ/mol.
(15 pont)
Oldatok
100 cm3 0,010 mol/dm3-es NaOH-oldatot és 50 cm3 0,005 mol/dm3-es sósavat keverünk össze. Számítsuk ki a keletkezett oldat koncentrációját a keletkező, illetve a feleslegben maradó vegyületekre!
(5 pont)
Milyen tömegarányban kell összekeverni 10 tömeg%-os réz(II)-szulfát-oldatot és vízmentes réz(II)-szulfátot, hogy 50 °C-on éppen telített oldatot kapjunk? Mi lesz a folyadék/szilárd anyag tömegaránya, ha 0 °C-ra hűtjük a rendszert?
50 °C-on 100 g víz 33,3 g vízmentes CuSO4-ot,
0 °C-on 100 g víz 14,3 vízmentes CuSO4-ot old és a hűtés során CuSO4 · 5 H2O összetételű kristályok válnak ki.
(10 pont)
36,45 g magnéziumot sztöchiometrikus mennyiségű, 4,00 mol/dm3, 1,235 g/cm3 sűrűségű kénsavoldatban oldottunk. Az erősen felmelegedett rendszert ezután 0 °C-ra hűtöttük. Mekkora térfogatú kénsavoldatban oldottuk a magnéziumot? 1 mol magnézium-szulfát hány mol vízzel kristályosodik, ha vizsgált oldat 0 °C-ra hűtésekor 184,0 g szilárd anyag válik ki?
0 °C-on 100 g víz 40,8 g MgSO4-ot old. [Ar(Mg) = 24,3.]
(10 pont)
Az óleum olyan vízmentes kénsav, mely még kén-trioxidot is tartalmaz.
Hány tömeg% kén-trioxidot tartalmaz az az óleum, melynek 2,00 g-jából, desztillált vízzel, 500 cm3 oldatot készítve, annak 10,00 cm3-ét átlagosan 8,79 cm3 0,095 mol/dm3 koncentrációjú NaOH-oldat semlegesíti?
(10 pont)
3,4660 g tömegű CaO-ból, CaCO3-ból és MgCO3-ból álló keveréket 100 cm3 2,0000 mol/dm3-es sósavban oldjuk. Eközben 857,5 cm3 standardállapotú szén-dioxid-gáz fejlődik. A keletkezett oldatot – a szén-dioxid eltávolítása után – desztillált vízzel 500 cm3-re egészítjük ki. Ennek a törzsoldatnak 10,00 cm3-ét 24,00 cm3 pontosan 0,100 mol/dm3-es NaOH-oldat semlegesíti. Határozzuk meg a keverék tömeg- és mólszázalékos összetételét! [Ar(Mg) = 24,3, Ar(Ca) = 40,0.]
(15 pont)
Elektrokémia, gáztörvények
Zárt, 1,000 dm3-es edény 25 °C-os, 100 kPa nyomású oxigéngázt tartalmaz. Az edénybe annyi hidrogéngázt töltünk, hogy a tartályban a nyomás 150 kPa legyen. Ezután elektromos szikrával meggyújtjuk a gázelegyet. A reakció befejeztével az edényt ismét lehűtjük 25 °C-ra.
Mekkora lesz akkor az edényben a nyomás?
(A lecsapódó víz csekély térfogatát elhanyagolhatjuk. A vízgőz tenziója 25 °C-on 3,17 kPa.)
(5 pont)
67,96 g ezüst-nitrátból oldatot készítettünk. Ennek 100 cm3-ét 1 órán keresztül 2 A hasznos áramerősséggel elektrolizáltuk. A folyamat teljes időtartama alatt a katódon gázfejlődés nem volt tapasztalható. Ugyanebbe a megmaradt, elektrolizált oldatba – feleslegben – rézforgácsot szór.
A szilárd anyag tömege a reakció után 1, 93 g-mal nagyobb lett.
Határozzuk meg az ezüst-nitrát-oldat koncentrációját, az elektrolízis során fejlődött gáz standard térfogatát és azt, hogy mekkora térfogatú oldatot készítettünk a 67,96 g ezüst-nitrátból!
[Ar(Cu) = 63,5, Ar(Ag) = 107,9, Ar(O) = 16,0, Ar(N) = 14,0; ε°(Ag+/Ag) = 0,799 V, ε°(Cu2+/Cu) = 0,345 V.]
(10 pont)
5 tömeg%-os réz(II)-szulfát-oldatot elektrolizálunk grafitelektródok között, 2 A áramerősséggel. Az anódon fejlődő gázt víz alatt fogjuk fel egy berendezésben. A fejlődő gáz térfogata 17 °C-on, 98,0 kPa légnyomás mellett 1,000 dm3. (A vízgőz tenziója 17 °C-on 1,95 kPa.) Eközben az oldat tömeg%-os réz(II)-szulfát-tartalma a felére csökkent.
- Mennyi ideig tartott az elektrolízis?
- Mekkora tömegű réz(II)-szulfát-oldatot elektrolizáltunk? [Ar(Cu) = 63,5.
(10 pont)
Acetont égetünk el oxigénfeleslegben. Az 500 °C-os, 270 kPa nyomású forró gázelegy, mely a keletkezett szén-dioxid és a vízgőz mellett a maradék oxigént is tartalmazza, 1,313 g/dm3 sűrűségű. Mekkora tömegű acetont égettünk el az 500 cm3-es térfogatú tartályban? Hány %-os oxigénfelesleget alkalmaztunk?
(10 pont)
5,0 dm3-es kuktában 20 °C-on, 101,3 kPa légköri nyomáson 0,2 dm3 vizet öntünk, az edényt gyorsan lezárjuk, majd 100 °C-ra melegítjük. Mekkora a nyomás az edényben? Milyen a 100 °C-os gáztér V/V%-os összetétele? Mekkora a folyadékfázis térfogata? Számításainknál megengedhető elhanyagolásokkal élhetünk.
(A levegő kezdetben száraz, 21 V/V% O2-t és 79 V/V% N2-t tartalmaz. A víz sűrűsége 20 °C-on 0,988 g/cm3, 100 °C-on 0,958 g/cm3.)
(15 pont)
Akkor sok sikert és jó szórakozást a feladatokhoz! Gyűjtsétek a kérdéseket, és a következő alkalommal megbeszéljük őket.
Üdv: András
