KÃMIAI I SZÃM MÃTÃSI GYAKOR RLATOK
KÃMIAI I SZÃM MÃTÃSI GYAKOR RLATOK
KÃMIAI I SZÃM MÃTÃSI GYAKOR RLATOK
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Budapesti Közgazdaságtudományi<br />
és Államigazgatási Egyetem<br />
Élelmiszertudományi Kar, Alkalmazott<br />
Kémia Tanszék<br />
KÉMIAII<br />
SZÁMÍTÁSI<br />
<strong>GYAKOR</strong>LATOK<br />
Szerkesztette:<br />
Novákné dr. Fodor Marietta<br />
Alkalmazott Kémia Tanszék<br />
2003.
ELŐSZÓ<br />
E példatár feladata, hogy segítséget nyújtson a kertész- és élelmiszeripari mérnök hallgatók<br />
számára az alapvető általános kémiai- és egyszerű analitikai számítási feladatok megértésében és<br />
megoldásában.<br />
A különböző fejezetek elején rövid összefoglaló található, amelyben elsősorban az<br />
alapfogalmakat, a törvényszerűségeket és a fontosabb matematikai összefüggéseket foglaltuk<br />
össze. Az elméleti összefoglalót néhány kidolgozott feladat (típuspélda) követi, amelyeknél<br />
részletesen ismertetjük a megoldás menetét. A gyakorló feladatoknál igyekeztünk fokozatosan<br />
nehezülő példasorokat összeállítani, így reméljük azok sem veszítik el tanulási kedvüket, akik<br />
kisebb kémiai előképzettséggel kezdik meg egyetemi éveiket. A példák megoldása (csak a<br />
végeredmény) a jegyzet végén, a fejezeteknek megfelelő tagolásban található.<br />
A feladatok ismertetésénél a magyar helyesírási szabályoktól eltérően tizedespontot használtunk a<br />
tizedesvessző helyett. Ennek az az egyik oka, hogy mint a természettudományoknak általában, így<br />
a kémiának is az angol a szaknyelve, s az angolszász szakirodalomban a tizedespont használata az<br />
elfogadott. Másik oka, hogy a számítógép hallgatóink mindennapi eszközévé vált/válik, és a<br />
számítógép csak ezt a matematikai formát érti.<br />
A feladatok jobb áttekinthetősége és az önálló munka elősegítése érdekében a feladatok<br />
megoldásához szükséges fizikai-kémiai állandókat a jegyzet végén táblázatokban foglaltuk össze.<br />
A táblázatos adatok közül szándékosan hagytuk ki az elemek atomtömegeit, ezzel is serkentve a<br />
hallgatóságot a periódusos rendszer rutinszerű használatára.<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 2 =<br />
Áttördelte: Morgan
TARTALOMJEGYZÉK<br />
TARTALOMJEGYZÉK .................................................................................................................................... 3<br />
KONCENTRÁCIÓ SZÁMÍTÁS ...................................................................................................................... 4<br />
Általános ismeretek ....................................................................................................................................... 4<br />
Mintafeladatok ............................................................................................................................................... 6<br />
Gyakorló feladatok ........................................................................................................................................ 8<br />
SZTÖCHIOMETRIA ....................................................................................................................................... 11<br />
Mintafeladatok ............................................................................................................................................. 11<br />
Gyakorló feladatok ...................................................................................................................................... 13<br />
GÁZOK, GÁZELEGYEK TÖRVÉNYSZERŰSÉGEI .................................................................................... 17<br />
Általános ismeretek ..................................................................................................................................... 17<br />
Mintafeladatok ............................................................................................................................................. 20<br />
Gyakorló feladatok ...................................................................................................................................... 22<br />
KÉMIAI EGYENSÚLYOK ............................................................................................................................. 26<br />
HETEROGÉN EGYENSÚLYOK ................................................................................................................... 26<br />
Általános ismeretek ..................................................................................................................................... 26<br />
Mintafeladatok ............................................................................................................................................. 27<br />
Gyakorló feladatok ...................................................................................................................................... 30<br />
ELEKTROLIT EGYENSÚLYOK ................................................................................................................... 32<br />
PH SZÁMITÁS ................................................................................................................................................ 32<br />
Általános ismeretek ..................................................................................................................................... 32<br />
Mintafeladatok ............................................................................................................................................. 35<br />
Gyakorló feladatok ...................................................................................................................................... 44<br />
ANALITIKAI FELADATOK ......................................................................................................................... 48<br />
Általános ismeretek ..................................................................................................................................... 48<br />
A mérőoldatok, a normalitás ....................................................................................................................... 48<br />
Mintafeladatok ............................................................................................................................................. 49<br />
Gyakorló feladatok ...................................................................................................................................... 52<br />
Titrálási görbe pontjainak számítása .......................................................................................................... 56<br />
OXIDÁCIÓ FOK ............................................................................................................................................. 59<br />
Mintafeladatok ............................................................................................................................................. 59<br />
Gyakorló feladatok ...................................................................................................................................... 59<br />
MEGOLDÁSOK ................................................................................................................................................... 61<br />
A koncentráció számítás .............................................................................................................................. 61<br />
Sztöchiometria ............................................................................................................................................. 62<br />
Gázok, gázelegyek törvényszerűségei .......................................................................................................... 62<br />
Heterogén egyensúlyok ................................................................................................................................ 64<br />
Elektrolit egyensúlyok, pH számítás ............................................................................................................ 65<br />
Analitikai feladatok ..................................................................................................................................... 66<br />
TÁBLÁZATOK ............................................................................................................................................... 67<br />
1. táblázat: A görög ABC ............................................................................................................................ 67<br />
2. táblázat: Szóösszetételekben használt görög számnevek ......................................................................... 67<br />
3. táblázat: SI prefixumok ........................................................................................................................... 67<br />
4. táblázat: Az SI mértékegységrendszer ................................................................................................... 68<br />
5. táblázat: A kémiában leggyakrabban használt mennyiségek ................................................................... 68<br />
6. táblázat: A kémiai számításokhoz szükséges fizikai állandók .............................................................. 69<br />
7. táblázat: Egyensúlyi vízgőztenziók (kPa) ............................................................................................... 69<br />
8. táblázat: Fémek oldódása savban és lúgban ....................................................................................... 70<br />
9. táblázat: Néhány szervetlen vegyület oldhatósága ( g/100 g víz ) ........................................................... 70<br />
10. táblázat: Rosszul oldódó vegyületek oldhatósági szorzata .................................................................... 71<br />
11. táblázat: Gyenge elektrolitok egyensúlyi állandói .............................................................................. 72<br />
12. táblázat: Komplexek stabilitási állandói [4,5] ................................................................................... 73<br />
FELHASZNÁLT ÉS JAVASOLT IRODALOM ............................................................................................. 74<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 3 =<br />
Áttördelte: Morgan
KONCENTRÁCIÓ SZÁMÍTÁS<br />
Általános ismeretek<br />
A több komponensű homogén rendszereket oldatoknak nevezzük. Oldatok léteznek szilárd,<br />
cseppfolyós és gáz halmazállapotban, de ezek közül a gyakorlatban a cseppfolyósak a<br />
legfontosabbak. Az oldat egyes komponenseinek relatív mennyiségét a koncentrációval<br />
fejezzük ki, mely az oldatok összetételének megadására szolgál.<br />
A koncentráció általában az oldott anyag és az oldat mennyiségének hányadosa<br />
Attól függően, hogy milyen egységben adjuk meg az oldott anyag és az oldat mennyiségét,<br />
többféle koncentráció-típust különböztetünk meg. A gyakorlatban legtöbbször a százalékos<br />
kifejezéseket alkalmazzuk.<br />
Tömegtört =<br />
az illető komponens tömege az oldat egységnyi tömegében<br />
Tömegszázalék [ m/m% ] = 100 g oldatban oldott anyag tömege (g-ban)<br />
(a tömegtört százszorosa)<br />
Móltört = az illető komponens móljainak száma az oldat összmólszámához képest<br />
Mólszázalék [ n/n% ] = 100 mól oldatban oldott anyag móljainak száma ( a móltört<br />
százszorosa)<br />
Térfogatszázalék [ v/v% ] = 100 cm 3 oldatban oldott anyag térfogata (cm 3 -ben)<br />
g/100cm 3 * = 100 cm 3 oldatban oldott anyag tömege (g-ban)<br />
Molaritás ( moláris koncentráció ) = 1000 cm 3 oldatban oldott anyag móljainak száma ∗∗<br />
Tömeg-koncentráció = 1 dm 3 oldat oldott anyag tömege (g-ban)<br />
Igen híg oldatok koncentrációjának megadására a Raoult-féle koncentráció egységet<br />
alkalmazzuk ( molalitás ) amely 1 kg oldószerben oldott mólok számát adja meg.<br />
Megemlítjük még a ppm és a ppb koncentrációt, amely nem SI egység, de az analitikai<br />
kémiában igen elterjedt. A ppm milliomod részt, a ppb 10 9 -ed részt jelent. Természetesen<br />
ezek a kifejezések is megadhatók a hagyományos dimenziókkal, így a ppm pl. a µg/g vagy<br />
μl/dm 3 , a ppb pedig a µg/kg vagy μl/10 3 dm 3<br />
* Ezt a koncentrációt korábban hibásan vegyes %-nak nevezték. Ma már nem használjuk ezt a kifejezésként,<br />
hiszen dimenzióval rendelkezô érték. Emiatt adódhat olyan végeredmény, amelynél az m/v%-ban kifejezett<br />
koncentrációérték 100 fölötti szám. Emiatt helyesen g/100 cm 3 kifejezést kell használni.<br />
∗∗ A molaritás koncentrációt szokás mólos kifejezéssel vagy M jelöléssel megadni.<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 4 =<br />
Áttördelte: Morgan
A különböző oldatok készítésénél tisztában kell lennünk az oldott anyag oldódási<br />
tulajdonságaival. Ha az oldott anyag az oldószerrel minden arányban elegyedik, akkor<br />
korlátlan oldódásról beszélünk (ilyen pl. az alkohol oldódása vízben stb.). Ha az oldódás csak<br />
bizonyos koncentráció eléréséig játszódik le, akkor részleges oldódásról van szó ( ilyen pl. a<br />
konyhasó -s általában bármilyen só- oldódása vízben, cukor oldódása vízben stb.).<br />
Ha oldatunk kevesebb oldott anyagot tartalmaz, mint amennyit az adott minőségű anyagból az<br />
adott hőmérsékleten feloldani képes, akkor telítetlennek nevezzük. A maximális koncentrációt<br />
elérve telített oldathoz jutunk. Ha az oldatunk több oldott anyagot tartalmaz, mint amennyi az<br />
adott körülmények között a telítettséget jellemzi, túltelített oldattal állunk szemben.<br />
A túltelített oldat metastabilis állapotban van, könnyen megindul (megindítható) belőle a<br />
telítettségi szint feletti szilárd anyag kiválása, megindul a kristályosodás.<br />
A telített oldat koncentrációját az adott oldott anyag oldhatóságával jellemezzük.<br />
Az oldhatóságot az oldott anyag és az oldószer anyagi minőségén kívül a hőmérséklet is<br />
befolyásolja. A hőmérséklet növelése általában növeli a sók oldhatóságát. Az oldhatóságot<br />
gyakran nem a szokásos koncentráció fogalmakkal, hanem a g oldott anyag/100 g oldószer<br />
(adott hőmérsékleten) kifejezés formájában adják meg.<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 5 =<br />
Áttördelte: Morgan
Mintafeladatok<br />
I.)<br />
Oldatunk 36 g KOH-ból és 100 g vízből áll. Adja meg az oldat koncentrációját<br />
a) m/m% formájában<br />
b) móltört alakban<br />
megoldás<br />
a) oldat tömege: 136 g, ebben 36 g KOH van<br />
100 g oldatban x g KOH<br />
_______________________<br />
x = 26.47 m/m%<br />
b) KOH móljainak száma 36 : 56 = 0.643<br />
víz móljainak száma 100 : 18 = 5.55<br />
0.643<br />
KOH móltörtje : = 0.104<br />
6.19<br />
5.55<br />
víz móltörtje : = 0.896<br />
6.19<br />
n = 6.19 mól<br />
II) Mennyi a mol/dm 3 -ben kifejezett koncentrációja annak az oldatnak, amelyet úgy<br />
készítünk, hogy 150 cm 3 vízben feloldunk 50 g kristályos réz(II)-szulfátot (CuSO 4 x 5 H 2 O).<br />
A keletkező oldat sűrűsége 1.34 g/cm 3 .<br />
megoldás<br />
M(só) = 249.70 g/mól, vagyis 50 g kristályos só 0.2 mól.<br />
Az oldat össztömege 150 + 50 = 200 g<br />
Az oldat térfogata :<br />
A koncentráció :<br />
200<br />
1.34<br />
= 149.25<br />
cm<br />
0.2<br />
3<br />
= 1.34 mól/dm<br />
0.14925<br />
3<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 6 =<br />
Áttördelte: Morgan
III) Készítsünk 500 cm 3 20 m/m%-os 1.11 g/cm 3 sűrűségű foszforsavat.<br />
Rendelkezésünkre áll kereskedelmi tömény foszforsav, amely 60 m/m%-os és s = 1.43 g/cm 3 .<br />
megoldás<br />
Ha 100 g 20 m/m%-os foszforsav s = 1.11 g/cm 3 m 100<br />
, akkor a térfogata: V = = = 90.1cm<br />
s 1.11<br />
100 g 20 m/m%-os oldatban 20 g oldott anyag van, ezért ha:<br />
90.1 cm3 oldatban 20 g foszforsav, akkor<br />
500 cm3 oldatban x g foszforsav<br />
x= 111 g<br />
3<br />
Ha 100 g 60 m/m%-os foszforsav s = 1.43 g/cm 3 , akkor a térfogata:<br />
Ebben 60 g foszforsav van<br />
100 =<br />
3<br />
69.9 cm .<br />
1.43<br />
69.9 cm 3 oldatban 60 g foszforsav van, akkor<br />
x cm 3 oldatban 111 g foszforsav van<br />
x= 129.3 cm 3<br />
Vagyis 129.3 cm 3 foszforsavat kell 500 cm 3 -re higítanunk, hogy 500 cm 3 20 m/m%-os savat<br />
kapjunk.<br />
IV) Készítsünk 2.5 dm 3 54 m/m%-os s = 1.435 g/cm 3 kénsav oldatot. Hány cm 3<br />
90 m/m%-os kénsav oldat és víz szükséges ehhez <br />
megoldás<br />
A készítendő oldat tömege: 2.5 cm 3 . 1.435 g/cm 3 = 3.5875 g<br />
Ennek kénsav tartalma 3.5875 . 0.54 = 1.9373 g<br />
Ennyi kénsavat kell tartalmaznia a kiindulási 90 m/m%-os kénsav oldatnak is. Ennek így a<br />
tömege : 1.9373 : 0.9 = 2.1525 g<br />
Sűrűsége ( táblázatból ) = 1.8187 g/cm 3<br />
Az oldat készítéséhez szükséges 90 m/m%-os oldat térfogata: 2.1525 : 1.8197 = 1.183 cm 3<br />
A szükséges víz mennyisége : 3.5875 - 2.1525 = 1.435 g, ennek térfogata 1.435 cm 3♥<br />
♥ A szükséges víz mennyiségének kiszámításakor csak a tömegek különbségével számolhatunk, mert a tömeg<br />
additiv. Oldatok térfogata a térfogatkontrakció következtében nem additiv, csak igen híg oldatok esetében<br />
tekinthetjük annak.<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 7 =<br />
Áttördelte: Morgan
V) Azonos térfogatú desztillált vizet és ismeretlen koncentrációjú salétromsavat<br />
összeöntve a kapott térfogat a matematikailag várt térfogat 96.5%-a. Az új oldat<br />
salétromsavra nézve 36.8 m/m%-os, sűrűsége 1.196 g/cm 3 . Számítsa ki az eredeti salétromsav<br />
oldat moláris koncentrációját.<br />
megoldás<br />
Azonos térfogatú vizet és savat öntök össze, legyen ez a térfogat 50-50 cm 3 . Ha nem lenne<br />
kontrakció, akkor 100 cm 3 oldatot kellene kapnom, ezzel szemben V térfogathoz jutok,<br />
V<br />
3<br />
amelyre igaz, hogy: = 0.965 ⇒ V = 96.5 cm<br />
100<br />
A higított oldat tömege: 96.5 ⋅ 1.196 = 115.4 g Ez 36.8 m/m%-os salétromsavra nézve, ami<br />
azt jelenti, hogy 115.4 ⋅ 0.368 = 42.47 g salétromsavat tartalmaz.<br />
42.47<br />
M[HNO3]= 63 g/mol, a 42.47 g salétromsav = 0.674 mol<br />
63<br />
Ha 0.674 mol salétromsav van ⇒ 96.5 cm 3 oldatban<br />
akkor x mol " ⇒ 1000 cm 3 oldatban<br />
x = 6.98 mol/dm 3<br />
Gyakorló feladatok<br />
1.) Hogyan készít 500 cm 3 0.5 mólos KOH oldatot <br />
2.) Hány cm 3 2 mólos CuSO 4 készíthető 110 g sóból <br />
3.) Hány cm 3 0.5 mólos CuSO 4 készíthető 30 g CuSO 4 x 5 H 2 O-ból <br />
4.) 28 g KNO 3 -ból 2000 cm 3 oldatot készítek. Hány mólos lesz az oldat <br />
5.) 500 cm 3 0.2 mól/dm 3 kénsavoldat (H 2 SO 4 ) készítéséhez hány cm 3 98 m/m%-os<br />
s = 1.84 g/cm 3 kénsavoldat kell <br />
6.) Hány cm 3 65 m/m%-os, s=1.4 g/cm 3 salétromsav kell 200 cm 3 0.1 M-os oldat<br />
előállításához <br />
7.) 500 cm 3 0.5 mólos ecetsav oldat készítéséhez hány cm 3 90 m/m%-os, s= 1.064 g/cm 3<br />
ecetsavoldat szükséges <br />
8.) 11 cm 3 80 m/m%-os kénsavoldatot (s = 1.733 g/cm 3 ) 1000 cm 3 -re higítunk.<br />
Hány mólos oldatot kapunk <br />
9.) 46g 3.76 m/m%-os sósavoldat semlegesítéséhez hány g Ca(OH) 2 szükséges <br />
10.) 120 cm 3 0.5 mólos kénsavoldat semlegesítéséhez hány g 4 m/m%-os NaOH-oldat<br />
szükséges <br />
11.) 140cm 3 2M sósavoldat semlegesítéséhez hány g 8 m/m%-os KOH-oldat szükséges <br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 8 =<br />
Áttördelte: Morgan
12.) 80 g 3 m/m%-os sósavoldathoz 60 g 2 m/m%-os NaOH-t adunk. Milyen lesz az oldat<br />
kémhatása Számítsa ki az oldat koncentrációját a feleslegben maradó komponensre<br />
nézve m/m %-ban.<br />
13.) Összeöntünk 30 g 10 m/m %-os és 40 g 6 m/m%-os NaOH oldatot. Kiveszünk belőle<br />
10 g-ot. Hány g 1.45 m/m% HCl közömbösíti ezt az oldat részletet <br />
14.) 8 cm 3 2 mólos sósavoldatot 100 cm 3 -re higítunk, majd az oldat 20 cm 3 -ét NaOH-dal<br />
közömbösítjük. Hány cm 3 0.1 mólos NaOH oldat szükséges a 20 cm 3 higított sósavoldat<br />
közömbösítéséhez <br />
15.) Hány mólos az a kénsavoldat, amelynek 50 cm 3 -éhez 15 cm 3 0.2 mólos KOH oldatot<br />
kell adni, hogy semlegesítődjön <br />
16.) Egy sósavoldat 20 cm 3 -ét 10 cm 3 0.2 mólos KOH oldattal lehet semlegesíteni.<br />
Hány mólos a HCl <br />
17.) A 10 mol%-os sósav s = 1.094 g/cm 3 . Adja meg a sósav koncentrációját m/m % és<br />
moláris kifejezésben.<br />
18.) Hány g kénsavat tartalmaz 1 dm 3 25.21 m/m%-os oldat, amelynek s= 1.18 g/cm 3 .<br />
Adja meg a koncentrációt mol/dm 3 és mol % kifejezésben is.<br />
19.) Hány m/m%-os az a perklórsav oldat, amelynek s= 1.19 g/cm 3 , és dm 3 -ként 333.2 g<br />
perklórsavat tartalmaz. A perklórsav képlete: HClO 4<br />
20.) 8 m/m% szennyezést tartalmazó szilárd NaOH-ból hány g szükséges 2 dm 3 30 m/m%-<br />
os s = 1.33 g/cm 3 NaOH oldat készítéséhez <br />
21.) 40 g etilalkoholt és 70 g metanolt elegyítünk. Hány m/m%-os az elegy a két alkoholra<br />
nézve Hány mol etanol van az elegyben <br />
22.) Hány mólos az az oldat, amely cm 3 -ként 491.5 mg kristályos nikkel-szulfátot<br />
(NiSO4 7H2O) tartalmaz <br />
23.) 50cm 3 s= 1.066 g/cm 3 10 m/m%-os kénsavoldatot vízzel 1000 cm 3 -re higítunk.<br />
Milyen koncentrációjú lesz a keletkezett oldat mol/dm 3 -ben kifejezve <br />
24.) Mennyi desztillált vizet adjunk 15 g KNO 3 -ot tartalmazó 200 cm 3 térfogatú oldathoz,<br />
hogy 0.5 mólos oldatot kapjunk <br />
25.) Mennyi tömény sósav szükséges 500 cm 3 2 mólos sósavoldat készítéséhez<br />
A tömény HCl 35 m/m%-os és s= 1.18 g/cm 3<br />
26.) Készítsen 2 dm 3 1.5 mólos NaOH oldatot egy 80 g/dm 3 (s = 1.07 g/cm 3 ) és egy<br />
2 g/100 cm 3 -es (s= 1.02 g/cm3) NaOH oldatból! A keletkező oldat s = 1.05 g/cm3 .<br />
27.) Összeöntött 15 g 16 m/m%-os és 32 g 21.2 m/m%-os KOH oldatot. Hány m/m%-os lesz<br />
az így kapott elegy Hány cm 3 50.5 m/m%-os, s= 1.385 g/cm 3 kénsav közömbösíti a<br />
keletkezett oldat 10 g-ját <br />
28.) Két oldatot készít : a, 1.4 g KOH-ot vízben felold és 250 cm 3 -re higítja<br />
b, 98 m/m% kénsav 10 g-át 1000 cm 3 -re higítja.<br />
Az így készített KOH oldatából 30 cm 3 -t hány cm 3 kénsavoldat fogja közömbösíteni<br />
29.) 0.4 dm 3 68 m/m%-os s=1.48 g/cm 3 salétromsav oldathoz hány dm 3 10 m/m%-os,<br />
s=1.05 g/cm 3 salétromsavat kell adni, hogy 20 m/m%-os oldatot kapjunk <br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 9 =<br />
Áttördelte: Morgan
30.) 100 g 30 m/m%-os kálium-bromid oldatba még 10 g kálium-bromidot teszünk.<br />
Feloldódik-e az összes só 20 °C-on Az oldhatóság : 65.2 g KBr/100 g víz<br />
31.) Telített ammónium-szulfát [( ) ]<br />
NH<br />
4<br />
SO<br />
2 4<br />
oldat 20 °C-on 43 m/m%-os. 350 g 10 m/m%-<br />
os oldathoz 200 g ammónium-szulfátot adva feloldódik-e az összes só <br />
32.) 150 cm 3 vízben feloldunk 16.5 g ammónium-kloridot. Az oldatot ezután felmelegítjük<br />
60°C-ra. Az eredetileg feloldott mennyiségnek még hányszorosát tudjuk ezen a<br />
hőmérsékleten feloldani, ha tudjuk, hogy a 60°C-on a só oldhatósága: 55 g só/ 100 g víz<br />
33.) Összekeverünk 100 cm 3 90 m/m%-os s=1.820 g/cm 3 és 100 cm 3 48 m/m%-os<br />
s=1.380 g/cm 3 kénsav oldatot. A keletkező oldat sűrűsége 1.637 g/cm 3 . Mekkora<br />
térfogatú és milyen m/m%-os koncentrációjú kénsav oldat keletkezik <br />
34.) Hány cm 3 98 m/m%-os s=1.83 g/cm 3 sűrűségű kénsav oldatot és hány cm 3 vizet kell<br />
összeönteni, hogy 2 dm 3 20 m/m%-os s= 1.14 g/cm 3 oldatot kapjunk <br />
35.) Összekeverünk 100 g 10 n/n%-os és 100 g 20 n/n%-os NaOH oldatot. Hány m/m%-os<br />
és n/n%-os oldatot kapunk <br />
36.) Összekeverünk 100 g 10 n/n%-os és 200 g 20 m/m%-os kénsav oldatot. Mekkora lesz a<br />
keletkező oldat koncentrációja n/n% és m/m% kifejezéssel <br />
37.) Hány g 5 n/n%-os és hány g 10 n/n%-os NaOH oldatot kell összekeverni, hogy 100 cm 3<br />
15 m/m%-os s =1.164 g/cm 3 oldatot kapjunk <br />
38.) Hány g 3 n/n%-os és hány g 10 n/n%-os konyhasó oldatot kell összekevernem, hogy<br />
150 g 6 n/n%-os oldatot állíthassak elő <br />
39.) 10 cm 3 98 m/m%-os s =1.83 g/cm 3 kénsav oldatot vízzel 1 dm 3 -re hígítunk. Számítsa ki<br />
a keletkező oldat mol/dm 3 koncentrációját<br />
40.) 25 cm 3 96 m/m%-os s=1.059 g/cm 3 ecetsav oldatból 500 cm 3 híg oldatot készítünk.<br />
Mekkora lesz a keletkező oldat koncentrációja mol/dm 3 -ben <br />
41.) Hány cm 3 98 m/m%-os kénsavoldatot (s=1.98 g/cm 3 ) kell felhígítani 5 dm 3 -re, hogy<br />
1M-os oldatot kapjunk<br />
42.) Mekkora térfogatú 68.1 m/m%-os s=1.405 g/cm 3 salétromsav oldat kell 250 cm 3 2 M-os<br />
oldat előállításához <br />
43.) 100 cm 3 68.1 m/m%-os s=1.405 g/cm 3 salétromsav oldatból mekkora térfogatú<br />
0.5 M-os oldatot állíthatunk elő <br />
44.) 150 cm 3 37 m/m%-os sósav oldatból (s=1.185 g/cm 3 ) legfeljebb mekkora térfogatú<br />
2M-os oldatot tudok előállítani<br />
45.) Hány M-os az a salétromsav oldat, amelyet négyszeres térfogatra higítva 3.6 m/m%-os<br />
s=1.02 g/cm 3 oldat keletkezik <br />
46.) Hány M-os az a kénsav oldat, amelyet négyszeres térfogatra hígítva 10.51 m/m%-os<br />
s=1.07 g/cm 3 oldat keletkezik<br />
47.) Azonos térfogatú desztillált vizet és tömény NaOH-ot összeöntve a matematikailag várt<br />
térfogatnál 5 %-kal kisebb térfogatot kapok. A kapott oldat s=1.33 g/cm 3 , NaOH-ra<br />
nézve 30 m/m%-os. Hány m/m%-os volt az eredeti NaOH <br />
48.) Azonos térfogatú desztillált vizet és ismeretlen koncentrációjú kénsav oldatot öntök<br />
össze, a térfogat az összeöntés után a matematikailag vártnál 2.06 %-kal kisebb lett.<br />
A kapott új oldat sűrűsége 1.335 g/cm 3 . Ez a sűrűség táblázatok alapján a 43.2 m/m%-<br />
os kénsavnak felel meg. Hány m/m%-os volt az eredeti, kiindulási koncentráció <br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 10 =<br />
Áttördelte: Morgan
49.) Hány cm 3 40 m/m%-os s=1.18 g/cm 3 sósav oldatot kell adni 1 dm 3 desztillált vízhez,<br />
hogy 10 M-os s=1.16 g/cm 3 oldatot kapjunk <br />
50.) Hány cm 3 2.186 M-os s= 1.126 g/cm 3 kénsavat kell 1 dm 3 vízhez adni, hogy pontosan<br />
4.8 m/m%-os (s=1.030 g/cm 3 ) oldat képződjön <br />
SZTÖCHIOMETRIA<br />
A sztöchiometria a kémiának az a fejezete, amely a vegyületek összetételével és a kémiai<br />
változások mennyiségi viszonyaival foglalkozik.<br />
Mintafeladatok<br />
I.) Egy vegyület 3 g-ja 1.4175 g rézből és 1.5825 g klórból áll. Mi a vegyület képlete <br />
A[Cu]=63.54 g/mol, A[Cl]=35.5 g/mol<br />
megoldás:<br />
1.4175<br />
n = = 0.0223 mól<br />
Cu 63.54<br />
1.5825<br />
n = = 0.0446 mól<br />
Cl 35.5<br />
A legkisebb közös osztó : 0.0223, vagyis 1 mól rézre 2 mól klór jut ⇒ a keresett vegyület a<br />
CuCl 2<br />
II. 19.6 cm 3 CO 2 -ból, CH 4 -ból és N 2 -ből álló gázelegyet tömény KOH oldaton<br />
átvezetve a gáz térfogata 11.5 cm 3 -re csökken. A maradék gázhoz 30 cm 3 oxigént adunk, a<br />
gázelegyen szikrát ütünk keresztül. A reakció után a gázelegyet ismét átvezetjük tömény<br />
KOH-on, ekkor 14.4 cm 3 gáz marad. Számítsuk ki, hány cm 3 CO 2 -ot, CH 4 -t és N 2 -t<br />
tartalmazott az eredeti gázelegy normál körülmények között<br />
megoldás:<br />
ACO 2<br />
+ KOH = K<br />
2CO3<br />
+ H<br />
2O<br />
egyenlet értelmében a tömény KOH "elnyeli" a széndioxidot,<br />
gy az első térfogatcsökkenés: 19.6 - 11.5 cm 3 =8.1 cm 3 megadja a kiinduló elegy<br />
szén-dioxid tartalmát.<br />
A maradék 11.5 cm 3 gázelegy x cm 3 metánt és 11.5 - x cm 3 nitrogént tartalmaz.<br />
Az oxigén csak a metánnal reagál : CH 4 + 2 O 2 = CO 2 + 2 H 2 O, vagyis x mol metán<br />
elégetéséhez 2x mol oxigén szükséges. A második KOH-os kezelés után a gázelegy nitrogént<br />
és az oxigén felesleget tartalmazza:<br />
(11.5 - x) + (30 - 2x)= 14.4<br />
x = 9.03 cm 3 metán<br />
11.5 - x = 2.47 cm 3 nitrogén<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 11 =<br />
Áttördelte: Morgan
III) Hány cm 3 0.15 mol/dm 3 koncentrációjú kénsav semlegesít 40 cm 3 0.6 mol/dm 3<br />
koncentrációjú NaOH-ot <br />
megoldás :<br />
H 2 SO 4 + 2 NaOH = Na 2 SO 4 + 2 H 2 O reakció egyenlet értelmében 1 mól kénsavat 2 mól<br />
NaOH semlegesít.<br />
A NaOH mennyisége : 0.6 . 0.04 = 0.024 mól ⇒ ehhez fele ennyi kénsav kell: 0.012 mól.<br />
0.012<br />
V = =<br />
0.15<br />
3<br />
0.08 dm<br />
IV.) 20 g szilárd AlCl 3 és NaCl keverékéhez melegítés közben tömény kénsavat adunk.<br />
A reakció teljesen végbe megy és 8.24 dm 3 normál állapotú HCl fejlődik. Hány m/m %-os<br />
volt a keverék AlCl 3 nézve <br />
megoldás:<br />
2 AlCl 3 + 3 H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4 ) 3 + 6 HCl<br />
2 NaCl + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2 HCl<br />
x g AlCl 3 -ból és y g NaCl-ból indulunk ki. x + y = 20<br />
267 g AlCl 3 ⇒ 6 . 22.41 dm 3 HCl<br />
x ⇒ V 1 dm 3<br />
______________________________<br />
134.4 3<br />
V 1<br />
= x dm<br />
267<br />
117 g NaCl ⇒ 2 . 22.41 dm 3 HCl<br />
y ⇒ V 2 dm 3<br />
______________________________________<br />
44.82 3<br />
V = y dm<br />
2 117<br />
V 1 + V 2 = 8.24<br />
Az egyenletek megoldása után : x = 4.8 g, és ez 24 m/m% AlCl 3 -ot jelent<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 12 =<br />
Áttördelte: Morgan
V.) 300 g ecetsavat 547.3 g 27.19 tömeg %-os NaOH oldat közömbösít. A keletkező<br />
oldatból 20°C-on 126.48 g Na-acetát válik ki, amely 3 kristályvízzel kristályosodik. 100 g víz<br />
hány g vízmentes sót old 20°C-on <br />
megoldás:<br />
CH 3 COOH + NaOH = CH 3 COONa + H 2 O<br />
100 g NaOH oldatban ⇒ 27.19 g NaOH van<br />
547.3 g ⇒ x<br />
_____________________________________________<br />
x = 148.8 g NaOH = 3.72 mól, ugyanennyi só keletkezik.<br />
Ha vízmentes só lenne, tömege 3.72 . 82 = 305 g lenne.<br />
Az oldat tömege 300 + 547.3 = 847.3 g, ebből a víz tömege 847.3 - 305 = 542.3 g<br />
126.48<br />
Kikrisályosodott só: = 0.93 mól<br />
136<br />
Sóban levő kr. víz: 3.18 . 0.93 = 50.22 g, így az oldatban marad 542.3 - 50.22 = 492.08 g víz.<br />
Oldatban maradt só: 3.72 - 0.93 = 2.79 mól, ez 228.8 g<br />
228 g só oldódik 492.1 g vízben<br />
x 100 g "<br />
___________________________<br />
x = 46.5 g só<br />
Gyakorló feladatok<br />
A sztöchiometriai feladatok megoldásánál az egyenletet minden esetben fel kell írni, ha a<br />
szövegben nincs megadva.<br />
1.) Mennyi CaO nyerhető elméletileg 20 kg CaCO 3 -ból <br />
2.) Hány cm 3 3.4 mol/dm 3 koncentrációjú Ba(NO 3 ) 2 oldat fog 60 cm 3 2.4 mol/dm 3<br />
nátrium-foszfáttal ( Na PO 3 4<br />
) reakcióba lépni <br />
3.) Számítsa ki a következő %-os összetételű vegyületek tapasztalati képletét :<br />
a, 39.34 % Na, 60.66 % Cl<br />
b. 32.86 % Na, 12.85 % Al, 54.29 % F<br />
c. 12.06 % Na, 11.35 % B, 29,36 % O , 47,23 % víz<br />
4.) Kalcium-karbidot (CaC 2 ) a víz a következő egyenlet szerint bontja:<br />
CaC 2 + H 2 O = C 2 H 2 + CaO. Hány %-os az a karbid, melyből kg-ként 310 dm 3 normál<br />
állapotú acetilén fejlődik <br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 13 =<br />
Áttördelte: Morgan
5.) 2.7g Mg-ot 250 cm 3 1 mol/dm 3 koncentrációjú sósavval reagáltatunk. A képződött<br />
hidrogén 293.17 K-en és 102.62.10 3 N/m 2 nyomáson összegyűjtöttük. Számítsa ki:<br />
a, a hidrogén térfogatát<br />
b, a megmaradt sav semlegesítéséhez szükséges 0.75 mol/dm 3 NaOH térfogatát<br />
6.) Hány cm 3 hidrogén gáz keletkezik 30 g Na és víz egymásra hatásakor 393.16 K-en és<br />
0.1 MPa nyomáson <br />
7.) Hány kg ezüst-nitrát (AgNO 3 ) és kálium-kromát (K 2 CrO 4 ) szükséges 0.0325 kg ezüst<br />
kromát előállításához a következő egyenlet szerint:<br />
2 AgNO 3 + K 2 CrO 4 = Ag 2 CrO 4 + 2 KNO 3<br />
8.) Hány g ammóniát kapunk 350 g 99.2 %-os ammónium-szulfát és NaOH egymásra<br />
hatásakor , ha az ammónia vesztesége 2.4 %-os <br />
9.) Hány g 3%-os vizes ammónia oldat szükséges ahhoz, hogy egy 2.478 g vas(III)-kloridot<br />
tartalmazó oldat teljes vas tartalmát leválasszuk vas(III)-hidroxid csapadék formájában,<br />
ha a teljes leválasztáshoz 5 %-os ammónia felesleg szükséges <br />
10.) 150 cm 3 0.5 M foszforsavat hány cm 3 1.5 M NaOH semlegesít Mennyi só képződik<br />
11.) 4.3 g Mg-ot 150 cm 3 sósav oldatba helyezünk. A reakció leállása után a visszamaradó<br />
magnézium tömege 3.22 g volt.<br />
a, mekkora a sósav oldat koncentrációja mol/dm 3 egységben<br />
b, hány dm 3 sósav szükséges 150 cm 3 20 g/dm 3 NaOH semlegesítéséhez<br />
12.) Sósavat kálium-permanganáttal (KMnO 4 ) oxidálunk. Hány dm 3 Cl 2 gáz fejlődik 3.2dm 3<br />
sósavból 298.16 K-en és 0.1013 MPa nyomáson <br />
13.) Telítetlen szerves vegyület moláris tömege 148 g/mol. Katalitikusan hidrogénezzük.<br />
Hány kettős kötés van a molekulában, ha 0.345 g vegyülethez 293.16 K-en<br />
0.1013 MPa nyomáson 224 cm 3 hidrogén fogy<br />
14.) 38.1 dm 3 normál állapotú PH 3 előállításához hány g 60 %-os H 3 PO 3 oldat<br />
szükséges, ha a reakció során a veszteség 15% <br />
4 H 3 PO 3 = 3 H 3 PO 4 + PH 3<br />
15.) 100 cm 3 KMnO 4 oldat 340 cm 3 , 20 °C-os 97990 Pa nyomású oxigén gázt fejleszt a<br />
következő egyenlet szerint:<br />
2 KMnO 4 + 3 H 2 SO 4 + 5 H 2 O 2 = K 2 SO 4 + 2 MnSO 4 + 8 H 2 O + 5 O 2<br />
Számítsa ki a KMnO 4 koncentrációját g/dm 3 -ben, és molaritásban.<br />
16.) Hány kg 85 % tisztaságú kálium-bikromát (K 2 Cr 2 O 7 ) segítségével fejleszthető 650 dm 3<br />
253 313 Pa nyomású 20°C-os klórgáz a következő egyenlet szerint :<br />
K 2 Cr 2 O 7 + 14 HCl = 2 KCl + 2 CrCl 3 + 7 H 2 O + 3 Cl 2<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 14 =<br />
Áttördelte: Morgan
17.) KMnO 4 -ból klórgázt fejlesztünk a következő reakció szerint:<br />
2 KMnO 4 + 16 HCl = 2 KCl + 2 MnCl 2 + 5 Cl 2 + 8 H 2 O<br />
Hány g 6 % szennyezést tartalmazó KMnO 4 és hány cm 3 18 m/m%-os, s= 1.09 g/cm 3<br />
HClszükséges 8 dm 3 25°C-os 99990 Pa nyomású Cl 2 gáz előállításához, ha a veszteség<br />
15 % <br />
18.) Hány cm 3 10 m/m%-os HCl oldat (s= 1.05 g/cm 3 ) szükséges 132 g 95 % tisztaságú<br />
ZnCO 3 oldásához, ha a HCl-t 15%-os feleslegben alkalmazzuk <br />
ZnCO 3 + 2 HCl = ZnCl 2 + H 2 O + CO 2<br />
19.) Mekkora tömegű ezüst-nitrátra van szükség, hogy a feleslegben vett nátriumbromiddal<br />
reagáltatva 15.0 g csapadék váljon le <br />
20.) 100 cm 3 5 m/m%-os s=1.04 g/cm 3 ezüst-nitrát oldatból mekkora tömegű NaCl-dal lehet<br />
az összes csapadékot leválasztani, mennyi csapadék keletkezik, milyen a visszamaradó<br />
oldat m/m%-os összetétele <br />
21.) 50 cm 3 10 m/m%-os s=1.17 g/cm 3 réz-szulfát oldathoz 20 cm 3 20 m/m%-os s=1.22<br />
g/cm 3 NaOH-ot öntünk. Mekkora tömegű réz-hidroxid csapadék képződik, milyen lesz<br />
a visszamaradó oldat m/m%-os összetétele <br />
22.) 100 cm 3 18 m/m%-os s=1.119 g/cm 3 KCl oldathoz hány cm 3 10 m/m%-os<br />
s=1.088 g/cm 3 ezüst-nitrát oldatot kell önteni, hogy a reakció éppen végbemenjen<br />
Mekkora tömegű csapadék keletkezik, milyen lesz a visszamaradó oldat m/m%-os<br />
összetétele <br />
23.) 50 cm 3 2 M-os s=1.1 g/cm 3 kénsav oldathoz hány g bárium-kloridot kell adni, hogy a<br />
szulfátot teljes mennyiségében le tudjuk választani Hány g csapadék keletkezik, milyen<br />
lesz a visszamaradó oldat m/m%-os összetétele<br />
24.) Mekkora tömegű kálium-klorátot (KClO 3 ) kell hevíteni, hogy teljes elbontásával 1 dm 3<br />
standard oxigéngázt állítsunk elő <br />
25.) 8.5 g tömegű 5 m/m% oxid szennyeződést tartalmazó fém kalciumot sósavval<br />
reagáltatunk. Hány dm 3 standard hidrogén fejlődik <br />
26.) 80 m/m%-os tisztaságú kalcium-karbid 15 g-ja mekkora térfogatú normál állapotú<br />
acetilén gázt fejleszt <br />
27.) Mekkora térfogatú azonos állapotú hidrogént kell 1 m 3 nitrogén gázzal keverni és<br />
mekkora térfogatú ammónia gázt nyerünk, ha a reakciópartnereket sztöchiometrikus<br />
arányban keverjük össze, és a kitermelés 95 %-os <br />
28.) 500 g ezüstöt cc. salétromsavban oldunk, majd az oldatot bepároljuk. Szárítást követően<br />
mekkora tömegű sót nyerünk, ha a kitermelés 93 %-os <br />
29.) Mekkora tömegű 90 % tisztaságú kalcium-karbidot kell vízzel reagáltatni, hogy 2 dm 3<br />
normál állapotú acetilén fejlődjön <br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 15 =<br />
Áttördelte: Morgan
30.) Cink-réz ötvözet 2 g-ját sósavban oldjuk. Hány m/m% rezet tartalmazott az ötvözet,<br />
ha 375 cm3 st. állapotú hidrogén gáz fejlődött <br />
31.) Hány %-os tisztaságú az a részben oxidálódott magnézium, amelynek 1 g-ja sósavban<br />
oldva 958 cm 3 standard állapotú gázt fejleszt <br />
32.) Rézzel szennyezett ezüst 2 g-ját feloldunk cc. salétromsavban, majd sósavval 2.52 g<br />
ezüst-klorid csapadékot választunk le. Hány % réz szennyezést tartalmazott a minta<br />
33.) 24 g foszfor oxidációjával előállított foszfor-pentoxid vízben oldásakor hány g vízre van<br />
szükség <br />
34.) 20 dm 3 normál állapotú ammóniagáz vízben oldásakor hány dm 3 3 g/100cm 3 -os<br />
ammónium-hidroxid oldatot nyerhetünk <br />
35.) 35. 200 cm 3 , 3 g/100 cm 3 -es kálium-jodid oldat mennyi higany(II)-jodidot képes<br />
feloldani az alábbi egyenlet értelmében : KI + HgI 2 = K 2 (HgI 4 )<br />
36.) A kristályvíz mentes cink-szulfát 40 g-ja 31.2 g vízzel kristályosodik. Hány mól vízzel<br />
kristályosodik a cink-szulfát <br />
37.) Hány g kristályos Mohr-só keletkezik 50 g kristályos vasgálic (FeSO 4<br />
.7H 2 O) vizes<br />
oldatából szalmiákszesz felhasználásával, ha a kitermelés 93 %-os <br />
FeSO 4 + H 2 SO 4 + 2 NH 4 OH + 4 H 2 O = (NH4) 2 Fe(SO 4 ) 2<br />
.6 H 2 O<br />
38.) 90 g szőlőcukorból hány dm 3 20°C-os, 0.1 MPa nyomású szén-dioxid gáz állítható elő,<br />
ha a szőlőcukor teljesen elerjed C 6 H 12 O 6 = 2 C 2 H 5 OH + 2 CO 2<br />
39.) 5 dm 3 3 g/100 cm 3 -os hidrogén-peroxid oldat hány g oxigént fordíthat oxidációra <br />
40.) 10 g réz-oxidot akarunk előállítani rézgálic oldatából lecsapott réz-hidroxid hevítéssel.<br />
Hány g NaOH-ra van szükség a lecsapáshoz <br />
41.) Ólom-karbonátot hevítve 8.6 g ólom(II)-oxidot kapunk. Hány g ólom-karbonátot<br />
hevítettünk, ha annak 87 %-a bomlott el és közben hány g szén-dioxid gáz<br />
keletkezett PbCO 3 = PbO + CO 2<br />
42.) Egy fém-karbonátot hevítve tömegállandóságig, az eredeti 50 g-ból 23.9 g fém-oxid<br />
marad vissza. Mi volt az eredeti fém-karbonát képlete és molekulatömege <br />
43.) Na-hidrogén-karbonátból és nátrium-kloridból álló porkeveréket tömegállandóságig<br />
hevítünk. 8 %-os tömegcsökkenést tapasztalunk. Milyen m/m%-os összetételű volt<br />
a keverék <br />
44.) 10g ammónium-klorid teljes elbontásával hány g vas(III)-oxid feloldásához<br />
elegendő hidrogén-klorid keletkezik <br />
45.) Meghatározott mennyiségű réz(II)-oxidot hidrogén áramban redukálunk. A tömegveszteség<br />
0.8 g. Hány g réz(II)-oxidot redukáltunk <br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 16 =<br />
Áttördelte: Morgan
46.) 4 dm 3 88.3 g/dm 3 töménységű sósavoldatból elméletileg kálium-permanganáttal<br />
hány dm 3 20°C-os, 0.1 MPa nyomású klórgázt lehet előállítani a következő reakció<br />
értelmében 2KMnO4 + 16HCl = 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O<br />
47.) 180 cm 3 0.5 g/100 cm 3 -es kálium-permanganát kénsavas oldatához mennyi cinket kell<br />
adni, hogy a kálium-permanganát színe a kémiai reakció következtében eltűnjön <br />
2 KMnO4 + 8 H2SO4 + 5 Zn = K2SO4 + 2 MnSO4 + 5 ZnSO4 + 8 H2O<br />
48.) 100 g vasat oxidálva a tömegnövekedés 38.2 g. Milyen összetételű oxid keletkezik <br />
49.) Sósavból és cinkből 50 g cink-kloridot állítunk elő. Milyen tömegű és térfogatú<br />
20°C-os 0.1 MPa nyomású hidrogéngáz fejlődik a reakció során <br />
50.) 7 g cinkkel kénsavból ideális esetben mennyi kristályos cink-szulfát állítható elő, ha<br />
tudjuk, hogy a só 7 mol vízzel kristályosodik<br />
Általános ismeretek<br />
GÁZOK, GÁZELEGYEK TÖRVÉNYSZERŰSÉGEI<br />
Egy gáz állapotát hőmérsékletével, nyomásával és térfogatával jellemezhetjük. Ha a gáz<br />
hőmérséklete 273.16 K (0°C ) és nyomása 101.325 kPa (≈ 0.1 MPa), akkor a gáz normál<br />
állapotú, ha hőmérséklete 298.16 K (25°C), nyomása 101.325 kPa, akkor a gáz standard<br />
állapotú. A gázok állapothatározói közötti összefüggéseket a legegyszerűbben akkor tudjuk<br />
leírni, ha feltételezzük, hogy a gázmolekulák között nincs kölcsönhatás s a molekulák saját<br />
térfogata is elhanyagolható. Ebben az esetben tökéletes gázról beszélünk.<br />
A tökéletes gázok állapothatározói között a kapcsolatot különböző törvényszerűségek írják le.<br />
Boyle - Mariotte törvény<br />
állandó hőmérsékleten a gáz nyomása fordítottan arányos a gáz térfogatával<br />
p .<br />
p1<br />
V1<br />
V = konst. , =<br />
p V<br />
Ha meghatározott mennyiségű gáz hőmérsékletét állandó nyomáson 0°C-ról 1°C-kal emeljük,<br />
akkor térfogata a 0°C-on mért térfogatának<br />
1<br />
273.16<br />
részével terjed ki. Ezt a<br />
törvényszerűséget a Gay-Lussac I. törvénye fejezi ki.<br />
Gay-Lussac I. törvénye<br />
t<br />
= V0 (1 + ) = V (1 + αt)<br />
, a termodinamikai hőmérsékletet bevezetve:<br />
273.16<br />
T 0 = 273.16 K, T= t + 273.16<br />
V<br />
0<br />
2<br />
2<br />
V<br />
V<br />
T<br />
1<br />
= V 0<br />
= a 0°<br />
C − on mért térfogat, α = , a gáz hôtágulási együtthatója<br />
273.16<br />
0<br />
T 0<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 17 =<br />
Áttördelte: Morgan
Ha meghatározott mennyiségű gáz hőmérsékletét állandó térfogaton 0°C-ról 1°C-kal emeljük,<br />
1<br />
akkor nyomása a 0°C-on mért nyomásának<br />
részével növekszik. Ezt a<br />
273.16<br />
törvényszerűséget a Gay-Lussac II. törvénye fejezi ki.<br />
Gay-Lussac II. törvénye<br />
t<br />
p= p 0(1+ ) = p 0(1+α<br />
t)<br />
273.16<br />
a termodinamikai hőmérsékletet bevezetve T0= 273.16 K, T= t + 273.16<br />
p<br />
p<br />
=<br />
T<br />
0<br />
T 0<br />
p 0<br />
= a 0°<br />
C − on mért nyomás, α =<br />
1<br />
, a gáz hôtágulási<br />
273.16<br />
együtthatója<br />
Az eddig tárgyalt törvényszerűségek egyesítésével kapjuk az egyesített gáztörvényt.<br />
Egyesített gáztörvény<br />
p<br />
0<br />
T<br />
V<br />
0<br />
0<br />
=<br />
p<br />
1<br />
T<br />
V<br />
1<br />
1<br />
Az egyesített gáztörvénybe 1 mól normál állapotú tökéletes gáz állapothatározóit<br />
behelyettesítve megkapjuk az egyetemes gázállandót:<br />
R =<br />
p0V<br />
T<br />
0<br />
0<br />
=<br />
3<br />
101325 Pa ⋅ 22.41⋅10<br />
m<br />
273.16 Kmol<br />
3<br />
=<br />
8.314<br />
Nm<br />
Kmol<br />
Az egyesített gáztörvényt az egyetemes gázállandóval kiegészítve megkapjuk az általános<br />
gáztörvényt.<br />
Az általános gáztörvény<br />
p . V = n R T<br />
E törvény felhasználásával gázhalmazállapotú anyagok tömegei illetve molekulatömegei<br />
meghatározhatóak.<br />
m⋅R⋅T<br />
M =<br />
p⋅V<br />
Avogadro tétele: tökéletes gázok egyenlő térfogatában azonos hőmérsékleten és nyomáson a<br />
molekulák száma egyenlő, tekintet nélkül anyagi minőségükre. A gázok térfogata -anyagi<br />
minőségtől függetlenül- a nyomáson és hőmérsékleten kívül csak az anyagmennyiségüktől<br />
függ. Ebből következik, hogy ideális gázok térfogata és móljainak száma számértékileg<br />
megegyezik.<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 18 =<br />
Áttördelte: Morgan
Gázok relatív sűrűségének számítása:<br />
s =<br />
r<br />
s<br />
S<br />
A<br />
B<br />
Több komponensű gázelegyek tulajdonságait az egyes komponensek résztulajdonságaiból<br />
(parciális tulajdonságaiból) tudjuk megadni.<br />
Dalton törvény :<br />
egy gázelegy össznyomása a komponensek parciális nyomásaiból additive tevődik össze :<br />
p<br />
=<br />
n<br />
∑<br />
ö<br />
p i<br />
i=<br />
1<br />
Miután a nyomás (és így a parciális nyomás is) arányos a molekulák számával, érvényes a<br />
p<br />
A<br />
= x<br />
Apö<br />
kifejezés,<br />
ahol p A = az A-dik komponens parciális nyomása<br />
x A = az A-dik komponens móltörtje a gázelegyben<br />
p ö = a gázelegy össznyomása<br />
Amagat szabály :<br />
a gázelegy össztérfogatát a komponensek parciális térfogatainak összegéből számíthatjuk:<br />
V<br />
=<br />
n<br />
∑<br />
ö<br />
V i<br />
i=<br />
1<br />
A parciális térfogat (Vi) a gázkomponens azon térfogata, melyet az illető komponens a<br />
gázelegy nyomásán (pö) és hőmérsékletén (T) egymaga töltene be. A gázelegy valamennyi<br />
komponensére érvényesek a tökéletes gázok törvényei :<br />
p<br />
i<br />
⋅ V<br />
ö<br />
= p<br />
ö<br />
⋅ V<br />
i<br />
Ideális gázban a molekulák kölcsönhatása elhanyagolható, ezért egymással korlátlanul<br />
elegyednek, az elegyedés során térfogatuk összeadódik.<br />
Gázelegyek móltömegének meghatározására az elegy szabály alkalmas :<br />
M<br />
ahol xi az i-dik komponens móltörtje, Mi az i-dik komponens móltömege<br />
átl<br />
=<br />
n<br />
∑<br />
i=<br />
1<br />
x<br />
i<br />
⋅ M<br />
i<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 19 =<br />
Áttördelte: Morgan
Mintafeladatok<br />
I) 0.0587 g tömegű alacsony forráspontú anyagot 62°C-on és 0.1 MPa nyomáson<br />
elpárologtatunk. Az anyag gőzei 25.02 cm 3 levegőt szorítanak ki. Mennyi a vizsgált anyag<br />
molekulatömege <br />
megoldás:<br />
t1 = 62°C t2 = 25°C<br />
V1 = 25.02 cm 3 V2 = <br />
p1 = 0.1 MPa p2 = 0.1 MPa<br />
p ⋅V<br />
1<br />
T<br />
1<br />
1<br />
=<br />
p<br />
2<br />
⋅V<br />
T<br />
2<br />
2<br />
⇒<br />
V<br />
2<br />
=<br />
V ⋅T<br />
1<br />
T<br />
1<br />
2<br />
V 2 = 22.26 cm 3<br />
Ha 22.26 cm 3 tömege 0.0587 g, akkor 24.5 dm 3 tömege 64.6 g<br />
II.) Szilárd ammónium-klorid felett zárt térben 20 dm 3 20°C-os 0.1 MPa nyomású levegő<br />
van. Melegítés hatására a só egy része elbomlik, közben a nyomás megnő. Az edényt 20°C-ra<br />
lehűtve azt tapasztaljuk, hogy a nyomás 0.5 MPa. Hány g só bomlott el<br />
megoldás:<br />
A bomlás egyenlete : NH4Cl NH3 + HCl<br />
1 mol 20°C-os, 0.1 MPa nyomású levegő térfogata:<br />
nRT 8.314 ⋅ 293.16<br />
3<br />
V = =<br />
= 24.37 ≈ 24.4 cm<br />
p 100<br />
a 20 dm 3 , 20°C-os levegő ennek megfelelően<br />
20<br />
24.4<br />
= 0.819 ≈ 0.82 mól<br />
pV = nRT összefüggést alkalmazzuk a bomlás előtti és utáni állapotra. Bomlás után:<br />
50⋅20=n⋅8.314⋅293 ⇒ n= 4.1 mól gáz van jelen.<br />
Ebből 0.82 mól a levegő, a maradék: 3.28 mól gáz. Ez a mennyiség keletkezett a bomlás<br />
során. Az egyenletből látható, hogy 1 mól sóból a bomlás során 2 mól gáz keletkezik. Tehát a<br />
3.28 mól gáz 1.64 mól só bomlásából származik. Miután M[NH4Cl]=53.5 g/mol, így 87.74 g<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 20 =<br />
Áttördelte: Morgan
III) Hidrogén és klórgáz 3 : 2 arányú keverékét zárt edényben vízzár alá helyezték el és<br />
égő Mg szalaggal megvilágították. Hogyan változik az edényben a nyomás, ha a kiindulási<br />
klórgáz<br />
50 %-a lépett reakcióba a hidrogénnel <br />
megoldás<br />
A lejátszódó reakció: H2 + Cl2 = 2 HCl<br />
A képződő sósavgáz vízben jól oldódik, emiatt csökken a nyomás és a térfogat. A kiindulási<br />
nyomás 3 : 2 arányban oszlik meg a kétféle gáz között. Ha a Cl2-nak 50 %-a lép reakcióba,<br />
( 1 tf Cl2 gáz 1 tf H2-nel reagál ) a reakció után marad 2 tf H2 és 1 tf Cl2. A kiindulási 5 tf<br />
gázból 2 tf átalakul, a reakció utáni nyomás 3/5 része lesz a kiindulásinak.<br />
IV.) Egy gázpalackban 15 bar nyomáson acetilén és hidrogén elegye van. Ha két gáz<br />
reakcióba lép egymással, az acetilén teljes mennyiségéből etán keletkezik. A reakció végén (a<br />
kiindulási térfogaton és hőmérsékleten) mért nyomás 10 bar. Mi a kiindulási gázelegy térfogat<br />
%-os összetétele <br />
megoldás:<br />
A lejátszódó reakció egyenlete: C2H2 + 2 H2 = C2H6<br />
Legyen a kiindulási gázelegyünk összesen 100 mól. Ebből x mól az acetilén, 100 - x mól a<br />
hidrogén. A reakció során x mól etán keletkezik és 2x mól hidrogén használódik fel. Ahhoz,<br />
hogy a reakció utáni elegymennyiséget ki tudjuk számolni, célszerű elkészíteni a következő<br />
táblázatot :<br />
C2H2 + 2 H2 = C2H<br />
kiindulási mennyiség x 100-x 0<br />
reagál/keletkezik x 2x x<br />
marad 0 100-x-2x x =100-2x<br />
Állandó térfogaton az ideális gázok nyomása és anyagmennyisége egyenesen arányos<br />
nö1<br />
p<br />
egymással, így: =<br />
1<br />
n p<br />
ö2<br />
2<br />
100<br />
100−2x<br />
=<br />
15<br />
10<br />
⇒<br />
x = 16.6 v/v%<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 21 =<br />
Áttördelte: Morgan
Gyakorló feladatok<br />
Ha a feladat külön nem adja meg, a levegőt 21 v/v% oxigén + 79 v/v% nitrogén<br />
összetételűnek tekintjük.<br />
1. Zárt tartályban levő nitrogéngáz nyomása 50°C-on 101 kPa. Hány fokon lesz a<br />
nyomása 0.0707 MPa<br />
2. Egy nitrogénnel töltött gázpalackban a nyomás 18 °C-on 15.2 MPa. A palack felső<br />
nyomás próbája 22.80 MPa. Hány fokon éri el a nitrogén ezt a nyomáshatárt, ha a<br />
palack hőtágulásából eredő térfogat növekedést nem vesszük figyelembe <br />
3. 2g egyatomos gáz 0°C-on 810.6 kPa nyomáson 1.39dm 3 térfogatú.<br />
Mi az atomtömege a gáznak Melyik gáz ez<br />
4. Mekkora a metángáz sűrűsége 5 °C-on, 96 kPa nyomáson<br />
5. 1 dm 3 -es zárt tartály 10.0 g tömegű hidrogéngázt tartalmaz, melynek nyomása 11.97<br />
MPa, hőmérséklete 15°C. Hogyan változik a nyomás, ha változatlan hőmérsékleten :<br />
a)még 10 g hidrogéngázt<br />
b)még 10 g nitrogént töltünk a tartályba (feltételezve, hogy reakció nem játszódik le).<br />
6. Egy 30 dm3-es palackban 20 °C hőmérsékletű, 303.97 kPa nyomású oxigéngáz van.<br />
Ennek egy részét kiengedjük. A hőmérséklet-kiegyenlítődés után a nyomásmérő<br />
243.18 kPa értéket jelez. Hány g oxigént engedtünk ki<br />
7. Egy gázpalackban 16.2 MPa nyomású 300 K hőmérsékletű gáz van. Mekkora lesz a<br />
palackban a nyomás, ha a gáz 25 %-át kiengedve a hőmérséklet 280 K-re csökken <br />
8. Zárt tartály hidrogénből és oxigénből álló gázelegyet tartalmaz. A tartályban 110 kPa<br />
nyomás uralkodik. Ha szikrával meggyújtjuk az elegyet, majd a reakció után a<br />
rendszert az eredeti hőmérsékletre hűtjük, akkor - a víz eltávolítása után - a nyomás<br />
88 kPa-ra csökken. Számítsa ki a kiindulási gázelegy térfogat %-os összetételét.<br />
9. NaOH oldatot elektrolizálunk 2 A áramerősséggel, 1 órán keresztül, grafit elektródok<br />
között. A keletkezett gázokat - szárítás után - 1 dm 3 -es "légüres" (elhanyagolható<br />
nyomású) tartályba vezetjük. Mekkora ebben a nyomás, ha a hőmérséklet 22 °C<br />
10. Ismeretlen fém 0.2239 g-ját vízzel reagáltatjuk. Eközben 122 cm 3 hidrogéngáz<br />
fejlődött. A laboratóriumban 21 °C volt, a légnyomás 112 kPa. Melyik fémről van<br />
szó<br />
11. Melyik az a telített nyíltláncú szénhidrogén, ha 1 g-jának gőze 150°C-on 108 kPa<br />
nyomáson 378.6 cm3 térfogatú<br />
12. Egy gáz 100°C-on és 100.26 kPa nyomáson 500 cm 3 teret tölt be. Mekkora a gáz<br />
térfogata normál körülmények között <br />
13. Egy gázbürettában 20 cm 3 nitrogént 98.66 kPa nyomáson fogunk fel 18°C<br />
hőmérsékletű víz felett. Hány cm 3 száraz nitrogén felel meg ennek a térfogatnak <br />
(táblázatok!)<br />
14. Mekkora térfogatú 18°C-os 98 kPa nyomású oxigéngáz állítható elő 100 g 40 m/m%-<br />
os hidrogén-peroxidból kálium-permanganáttal savas közegben az alábbi<br />
−<br />
+ 2+<br />
kiegészítendő reakció értelmében: MnO<br />
4<br />
+ H<br />
2O<br />
2<br />
+ H = Mn + O<br />
2<br />
+ H<br />
2O<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 22 =<br />
Áttördelte: Morgan
15. Egy 10 dm 3 -es és egy 30 dm 3 -es gáztartályt vékony, csappal ellátott cső köt össze.<br />
A 10 dm 3 -es tartályban 0.505 MPa nyomású, a 30 dm 3 -es tartályban 6.06 MPa<br />
nyomású nitrogéngáz van. A két tartály hőmérséklete azonos. Számítsa ki, mekkora<br />
lesz a két edényben a nyomás, ha a csapot kinyitjuk. A hőmérséklet állandó.<br />
16. Két azonos térfogatú tartályt vékony cső köt össze. A két tartály összesen 4 mol gázt<br />
tartalmaz.<br />
a) hány mol gáz lesz az egyik, illetve a másik edényben, ha az egyiket 0 °C-ra<br />
hűtjük, a másikat 100 °C-ra melegítjük.<br />
b) Mekkora a nyomás a tartályokban kiinduláskor (25 °C), és mekkora a fenti<br />
állapotban, ha tudjuk, hogy egy-egy tartály 10 dm3-es.(az összekötő csőtérfogata<br />
elhanyagolható)<br />
17. Összekeverünk 5.0 dm 3 standard nitrogén- és 5 dm 3 normál állapotú hidrogén gázt.<br />
Számítsuk ki a keletkező elegy n/n%-os és v/v% összetételét, átlagos molekula<br />
tömegét, miután felvette a közös hőmérsékletet.<br />
18. A periódusos rendszerben közvetlenül egymás alatt levő két nemesgáz keverékének<br />
levegőre vonatkoztatott sűrűsége 1.103. Melyik két gáz, milyen v/v%-os és m/m%-os<br />
összetételben alkotja a gázelegyet <br />
19. Egy gázelegy nitrogén-oxidból és nitrogén-dioxidból áll. Számítsa ki a gázelegy<br />
v/v%-os összetételét, ha a gázok parciális nyomása:<br />
p(NO 2 )= 70.394 kPa, p(NO)= 36.263 kPa<br />
20. 1 dm 3 -es edény hidrogént, oxigént és nitrogént tartalmaz, melyben a hidrogén és az<br />
oxigén parciális nyomása megegyezik. Az elegy sűrűsége 22 °C-on 102 kPa<br />
nyomáson 1.12 g/dm 3 . Mi a gázelegy v/v%-os összetétele és a komponensek<br />
parciális nyomása<br />
A gázelegyen szikrát átütve, majd a vízképződési reakció után a hőmérsékletet az<br />
eredetire visszaállítva mekkora lesz a nyomás a tartályban (A lecsapódó víz<br />
térfogatát elhanyagolhatjuk) (táblázatok!)<br />
21. 7 dm 3 -es edény 0.4 g hidrogént és 3.15 g nitrogént tartalmaz 0°C-on. Mennyi az<br />
elegy össznyomása, mekkorák a parciális nyomások Határozza meg az elegy<br />
térfogat %-os összetételét.<br />
22. Hidrogénből, oxigénből és nitrogénből álló gázelegy standard körülmények között<br />
0.5388 g/dm 3 sűrűségű. Ha az elegyet elektromos szikrával meggyújtjuk, majd a<br />
reakció után (vízképződés) a rendszert az eredeti hőmérsékletre és nyomásra hozzuk,<br />
a maradék sűrűsége - a víz eltávolítása után- 0.6122 g/dm 3 . Állapítsa meg a<br />
képződött és a kiindulási gázelegy térfogat %-os összetételét, a komponensek<br />
parciális nyomását, valamint azt, hogy a kiindulási gázelegy térfogatának hány %-ára<br />
csökkent a gáztérfogat a reakció végére.<br />
23. Ha 10m 3 25°C-os diklór-metánnal (CH 2 Cl 2 ) telített 100 kPa nyomású levegőt<br />
állandó nyomáson -10°C-ra hűtünk, eközben a diklór-metán egy része kondenzál.<br />
Hány kg cseppfolyós diklór-metánhoz jutunk, ha tenziója 25°C-on 57.2 kPa, -10°Con<br />
11.3 kPa<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 23 =<br />
Áttördelte: Morgan
24. Az 1 dm 3 -es szódásüvegben 900 cm 3 víz, felette 1.013⋅105 Pa nyomású levegő van.<br />
A rendszer hőmérséklete 17 °C. 34.2 g össztömegű patronból a szén-dioxid gázt a<br />
szódásüvegbe engedve a patron tömege 29.8 g-ra csökken. Az egyensúly beállta után<br />
a szódásüvegben a gázelegy nyomása 1.317⋅105 Pa.<br />
a) Mekkora a szén-dioxid parciális nyomása légüres térben<br />
b) A szén-dioxid hány %-a oldódott a szódavíz készítése közben<br />
(A patron térfogatától és a víz tenziójától tekintsen el). (táblázatok!)<br />
25. Zárt 1 dm 3 -es edény 25 °C-os, 100 kPa nyomású oxigéngázt tartalmaz. Az edénybe<br />
annyi hidrogéngázt töltünk, hogy a tartályban a nyomás 150 kPa legyen. Ezután<br />
elektromos szikrával meggyújtjuk a gázelegyet. A reakció befejeztével az edényt<br />
ismét lehűtjük 25°C-ra. Mekkora lesz az edényben a nyomás (A lecsapódó víz<br />
térfogata elhanyagolható). (táblázatok!)<br />
26. Acetont égetünk el oxigénfeleslegben. Az 500 °C-os 270 kPa nyomású forró<br />
gázelegy, mely a keletkezett szén-dioxid és a vízgőz mellett a maradék oxigént is<br />
tartalmazza, 1.313 g/dm 3 sűrűségű. Mekkora tömegű acetont égettünk el az 500 cm 3 -<br />
es térfogatú tartályban Hány %-os oxigénfelesleget alkalmaztunk<br />
27. Mekkora térfogatú standard állapotú levegőben égettünk el 3.00 g szenet, ha a<br />
keletkező gázelegy levegőre vonatkoztatott relatív sűrűsége 1.0566. A levegő átlagos<br />
molekulatömege : 29 g/mol. Milyen v/v%-os összetételű a keletkező gázelegy<br />
28. Standard állapotú levegőben 1.0 g magnéziumot égetünk el. A maradék gázelegy<br />
összetétele: 10.0 v/v % oxigén, 90.0 v/v % nitrogén. Mekkora térfogatú levegőt<br />
használtunk a magnézium égéséhez Mekkora oxigén felesleget alkalmaztunk <br />
29. Mekkora térfogatú, azonos állapotú oxigén gáz szükséges 1.0 dm3 30 v/v%-os etánt<br />
és 70.0 v/v%-os metánt tartalmazó gázelegy tökéletes elégetéséhez<br />
30. Metánt 10 %-os levegő feleslegben elégetünk. Milyen a keletkező füstgázok %-os<br />
összetétele <br />
31. Metánt oxigénben dúsított levegőben égetünk el. A keletkező vízmentes füstgáz<br />
összetétele: 11.11 v/v% CO2, 5.55 v/v% O2, 83.33 v/v % N2. Hány % levegő<br />
felesleget alkalmaztunk Hány v/v% oxigént tartalmazott a dúsított levegő<br />
32. Egy metán-etán gázelegy elégetésekor 1.6-szor nagyobb mennyiségű víz keletkezik,<br />
mint szén-dioxid. Mi a gázelegy v/v %-os összetétele <br />
33. Egy propánt és propént tartalmazó gázelegy 10.0 cm 3 -t 60.0 cm 3 azonos állapotú<br />
oxigéngázzal keverünk össze és tökéletesen elégetjük. A reakció befejeztével a víz<br />
lecsapódása és az eredeti körülmények visszaállítása után 41.0 cm 3 gázelegyet<br />
kapunk. Számítsa ki a gázelegy v/v%-os összetételét. Hány %-os oxigénfelesleget<br />
alkalmaztunk<br />
34. Egy metánból és etánból álló gázelegy 10.0 cm 3 -t 190.0 cm 3 azonos állapotú, 21v/v%<br />
oxigént tartalmazó levegővel keverjük össze. Tökéletesen elégetjük a szerves<br />
gázelegyet, a vízgőzt lecsapatjuk és visszaállítjuk az eredeti körülményeket. Az így<br />
kapott gázelegyünk térfogata 175.5 cm 3 , amely térfogat 19.0 cm 3 -el csökken, ha a<br />
gázelegyet KOH oldaton átvezetjük. Számítsa ki az eredeti gázelegy v/v%-os<br />
összetételét, s azt, hogy hány %-os levegő felesleget alkalmaztunk az égetéshez<br />
35. Ismeretlen térfogatú edényben -mely normál állapotú 21 v/v% oxigént tartalmazó<br />
levegővel van tele- 50.0 mg ként égettünk el. A képződött gázelegy 5 v/v% kéndioxidot<br />
tartalmaz. Mekkora térfogatú volt az edény <br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 24 =<br />
Áttördelte: Morgan
36. Ismeretlen összetételű metán - etán elegy 10.0 cm 3 -t 38 cm 3 azonos állapotú oxigén<br />
gázzal kevertük össze, és elégettük. A vízgőz lecsapódása után az eredeti<br />
körülmények között mérve, 24 cm 3 gázelegy maradt vissza, melynek hidrogénre<br />
vonatkoztatott sűrűsége 20.5. Állapítsuk meg a kiindulási szénhidrogén elegy v/v%-<br />
os összetételét, a keletkező füstgázok v/v%-os összetételét, valamint azt, hogy<br />
hány%-os levegő felesleget alkalmaztunk <br />
37. Ammónia hőbomlásakor képződő nitrogén - hidrogén - ammónia gázelegy sűrűsége<br />
standard nyomáson és 25 oC-on 0.5551 g/dm3. Számítsa ki a gázelegy v/v%-os<br />
összetételét. Hány % ammónia bomlott el Hogyan változik meg a gáz térfogata és<br />
mekkora lesz a sűrűsége standard nyomáson és 25 oC-on miután a gázelegyet fölös<br />
mennyiségű sósavon buborékoltattuk át <br />
38. Etilént, acetilént és hidrogént tartalmazó gázelegyet platina katalizátoron vezetünk át.<br />
A lejátszódó reakció következtében (azonos hőmérsékleten és nyomáson mérve) a<br />
gáztérfogat a kiindulási felére csökken. A keletkező gázelegy metánra vonatkoztatott<br />
relatív sűrűsége 1.175. Számítsa ki a kiindulási elegy v/v%-os összetételét, és adja<br />
meg a metánra vonatkoztatott relatív sűrűségét. Feltételezzük, hogy a telítési reakció<br />
tökéletesen lejátszódott.<br />
39. CO, hidrogén és H2S tartalmú gázelegy 50 cm 3 -t légköri nyomáson, 25 oC-on<br />
vizsgáljuk. Ehhez 500.0 cm 3 azonos állapotú, 20 v/v %-os oxigént tartalmazó levegőt<br />
keverünk, az éghető anyagokat tökéletesen elégetjük, majd a reakció befejeztével<br />
lecsapatjuk a vízgőzt. A maradék gázelegy térfogata 490.0 cm 3 (a kiindulási eleggyel<br />
azonos körülmények között). Ha ezt a gázelegyet lúgoldaton átvezetjük, a térfogat<br />
470 cm 3 -re csökken. Adja meg a kiindulási 3 komponensű gázelegy v/v%-os<br />
összetételét és a vizsgált minta tömegét.<br />
40. Gázelegyünk szén-dioxidot, szén-monoxidot és oxigéngázt tartalmaz. A gázelegy<br />
levegőre vonatkoztatott relatív sűrűsége 1.338. Az elegyet elégetve, a kapott füstgáz<br />
levegőre vonatkoztatott sűrűsége 1.4083. Állapítsa meg a kiindulási gázelegy v/v%-<br />
os összetételét.<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 25 =<br />
Áttördelte: Morgan
KÉMIAI EGYENSÚLYOK<br />
HETEROGÉN EGYENSÚLYOK<br />
Általános ismeretek<br />
A rosszul oldódó anyagok oldhatóságának jellemző adata az oldhatósági szorzat. Ez<br />
tulajdonképpen az elektrolitok oldékonysági egyensúlyára felírható tömeghatástört<br />
egyszerüsített változata. Értéke adott minőségű csapadék esetén adott hőmérsékleten állandó.<br />
Egy AxBy összetételű elektrolit (jelen esetben olyan telített oldat, amelynek ionjai<br />
egyensúlyban vannak a szilárd fázissal -csapadékkal- ) disszociációjára felírható :<br />
A x B y xA + yB<br />
K =<br />
x<br />
[ A] [ B]<br />
[ A B ]<br />
Miután a csapadék oldékonysága [AxBy] rendkívül kicsi, s a szilárd fázis jelenléte miatt<br />
állandó, a nevező összevonható a K egyensúlyi állandóval. Így kapjuk meg a rosszul oldódó<br />
elektrolitok oldékonyságát jellemző oldhatósági szorzatot:<br />
Az oldhatósági szorzat: L = [ A ] x . [ B ] y<br />
Az oldhatósági szorzatban szereplő [ A ] kifejezés* az adott komponens mol/dm 3 egységben<br />
kifejezett koncentrációját jelenti. Az oldhatósági szorzat dimenzióval rendelkező szám, amely<br />
a csapadék összetételétől függően a koncentráció különböző hatványaival fejezhető ki, de<br />
általános szokás, hogy ezt a dimenziót nem tüntetjük fel.<br />
Ha az adott oldatban idegen elektrolit nincs jelen, akkor a csapadék telített oldatára felírható<br />
az oldhatóság - S - kifejezése, amely a mol/dm 3 -ben kifejezett egyensúlyi helyzetet jellemezi.<br />
S =<br />
x<br />
[ ]<br />
[ A] [ B]<br />
A B =<br />
x y<br />
=<br />
Az oldhatóság és az oldhatósági szorzat között matematikailag levezethető összefüggés:<br />
[ ]<br />
1 L<br />
S = A x B y = ⋅<br />
y x+<br />
y x<br />
⎜<br />
⎛ x<br />
y ⎟<br />
⎞<br />
⎝ ⎠<br />
Az oldhatóságot befolyásoló tényezők:<br />
- hőmérséklet ( növelése általában növeli az oldhatóságot )<br />
- saját ion ( jelenlétében a csapadék oldhatósága csökken - bizonyos<br />
határokon belül )<br />
- idegen ion ( hatására nő az oldhatóság )<br />
- pH ( gyenge savak és bázisok sóinak oldhatóságát befolyásolja )<br />
- komplexképződés ( hatására nő az oldhatóság )<br />
x<br />
y<br />
y<br />
y<br />
* A kapcsos zárójelben feltüntetett koncentrációk általában mol/dm 3 dimenziót jelentenek<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 26 =<br />
Áttördelte: Morgan
Saját ion hatás számítása : Ha az AB összetételű heterogén fázissal egyensúlyt tartó<br />
rendszerünkhöz cB koncentrációban B iont juttatunk, az oldhatóság a következőképpen<br />
alakul:<br />
+ L<br />
−<br />
S = [ AB] = [ A ] = , ahol [ B ] = c<br />
B<br />
,<br />
−<br />
B<br />
[ ]<br />
ebbôl következik, hogy<br />
Komplexképződés számítása : Ha az AB összetételű heterogén rendszerünkhöz olyan<br />
vegyületet juttatunk, amellyel komplex vegyületet képez, ( pl. AgCl csapadék NH3 oldatban )<br />
az oldhatóság számítása:<br />
:<br />
S =<br />
L<br />
c<br />
AgCl + 2NH 3<br />
[ Ag(NH<br />
3<br />
)<br />
2<br />
]Cl<br />
[ Ag( NH3<br />
) ]<br />
2<br />
[ Ag ][ ⋅ NH ]<br />
K<br />
komplex<br />
=<br />
+<br />
2<br />
3<br />
+<br />
tekintve, hogy [ Ag ] [ Ag( NH ) ] +<br />
+ −<br />
, és [ Ag ] [ Cl ]<br />
következőképpen alakul:<br />
≈<br />
t<br />
3 2<br />
S<br />
+ −<br />
[ Ag ] ⋅[ Cl ]<br />
t<br />
+<br />
B<br />
= az oldhatósági szorzat a<br />
-<br />
[ Cl ]<br />
2<br />
t<br />
L =<br />
=<br />
2<br />
2<br />
K<br />
komplex<br />
⋅[ NH3<br />
] K<br />
komplex<br />
⋅[ NH3<br />
]<br />
−<br />
= [ AgCl] = [ Cl ] 2<br />
− 2<br />
, és [ Cl ] = L ⋅ K ⋅[ NH ] 2<br />
−<br />
[ Cl ] = L ⋅ K [ ] 2<br />
komplex ⋅ NH 3<br />
komplex<br />
Hangsúlyozni kívánjuk, hogy a fenti kifejezés csak abban az esetben igaz, ha a<br />
komplexképződési reakcióban 1:2 mólarány áll fenn a központi fém : ligandum között.<br />
Minden más esetben az egyensúlyra felírt összefüggések értelemszerűen változnak.<br />
3<br />
Mintafeladatok<br />
I) Mennyi az AgCl oldhatósága szobahőmérsékleten, tiszta vízben <br />
megoldás<br />
L = 1.83⋅10-10 (táblázatból)<br />
L =<br />
így<br />
+ −<br />
+ −<br />
[ Ag ][ Cl ] és [ Ag ] = [ Cl ]<br />
+ 2 − 2<br />
−<br />
L = [ Ag ] = [ Cl ] S = [ Cl ]<br />
S=1.35⋅10<br />
-5<br />
mól/dm<br />
3<br />
=<br />
L<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 27 =<br />
Áttördelte: Morgan
II) Mennyi az ezüst-kromát (Ag 2 CrO 4 ) oldhatósági szorzata, ha oldhatósága tiszta<br />
vízben S=1.34 . 10-4 mol/dm 3<br />
megoldás<br />
L =<br />
S =<br />
L=<br />
+ 2 2−<br />
[ Ag ] [ CrO4<br />
]<br />
2−<br />
1 +<br />
[ Ag CrO ] = [ CrO ] = ⋅ [ Ag ]<br />
2<br />
4<br />
2<br />
-12<br />
( 2S) ⋅S<br />
⇒L =9.62⋅10<br />
4<br />
2<br />
III)<br />
Mennyi az AgCl oldhatósága 0.05 mol/dm 3 koncentrációjú KCl oldatban<br />
megoldás<br />
LAgCl = 1.83 . 10-10<br />
L =<br />
Mivel<br />
+<br />
[ Ag ] ⋅[ Cl] összes<br />
⇒ [ Cl] összes<br />
= [ AgCl]<br />
+<br />
[ AgCl]
V) Mennyi AgCl oldódik fel 1 M-os NH3-ban <br />
megoldás<br />
L = 1.8 . 10-10, K kompl = 2 . 10 7 .<br />
NH3 hatására komplexképződés játszódik le, a következő egyenlet szerint:<br />
Ag + 2NH 3<br />
Ag(NH<br />
A bevezetőben ismertetett levezetés alapján:<br />
+ [ ) ] 3 2<br />
−<br />
2<br />
−10<br />
7 2<br />
[ Cl ] = L⋅<br />
⋅[ NH ] = 1.8⋅10<br />
⋅2⋅10<br />
⋅<br />
K komplex<br />
S = [ Cl - ] = 6 . 10 -2 M<br />
3<br />
1<br />
VI. Megindul-e a csapadék leválás a pH=3-ra pufferolt 0.05 M koncentrációjú kobaltkloridból<br />
(CoCl 2 ), ha azt c=0.1 M kén-hidrogénnel telítettük<br />
megoldás<br />
Ks1= 9.1⋅10-8, Ks2= 1.2⋅10 -15 , LCoS= 2⋅10 -25<br />
A kén-hidrogén kétértékű gyenge sav, disszociációja is két lépésben játszódik le:<br />
−<br />
H S + H O = HS<br />
2<br />
HS<br />
−<br />
2<br />
+ H O = S<br />
2<br />
2−<br />
+ H<br />
+ H<br />
3<br />
3<br />
O<br />
O<br />
+<br />
+<br />
(I)<br />
(II)<br />
Az I. és II. egyenletre a tömeghatástört:<br />
[ HS ]<br />
− +<br />
[ HS ][ H O ]<br />
[ H S]<br />
2−<br />
+<br />
[ S ][ H O ]<br />
−<br />
[ HS ]<br />
3<br />
3<br />
K =<br />
, K =<br />
S 1<br />
+ 2−<br />
[ H O ][ S ]<br />
− 3<br />
= ⇒<br />
K<br />
S2<br />
2<br />
K<br />
S1<br />
=<br />
S2<br />
+ 2 2−<br />
[ H O ] [ S ]<br />
3<br />
[ H S]<br />
2<br />
K<br />
S2<br />
⇒ ebbôl<br />
, ebből [HS-]-t kifejezve:<br />
[ H S]<br />
2<br />
=<br />
+ 2 2−<br />
[ H O ][ S ]<br />
pH=3-as oldatban a kén-hidrogénnel telített oldat [S2-] koncentrációja a következő<br />
komponensekből tevődik össze:<br />
2−<br />
−<br />
2−<br />
[ S ] + [ HS ] + [ H S] = [ S ]<br />
3<br />
K<br />
S1<br />
K<br />
S2<br />
+<br />
2<br />
[ H<br />
3O<br />
] [ H<br />
3O<br />
]<br />
+ )<br />
+<br />
c<br />
H 2 S<br />
=<br />
2<br />
(1 +<br />
K K K<br />
ide behelyettesítve a megadott adatokat, [S 2- ]-ra 1.1⋅10 -18 M értéket kapunk.<br />
[Co 2+ ][S 2- ]= 0.05 ⋅1.1⋅10 -18 =5.47⋅10 -20 >LCoS, vagyis a csapadék leválása megkezdődik.<br />
S2<br />
S1<br />
S2<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 29 =<br />
Áttördelte: Morgan
Gyakorló feladatok<br />
(A kertészmérnök hallgatóknak a 7,8,9,23,25,26,27,30,33,34,35 , feladatok megoldása nem szükséges)<br />
1. Számítsuk ki az alábbi vegyületek oldhatósági szorzatát az adott hőmérsékleten, ha<br />
tudjuk, hogy:<br />
a, 500 cm 3 25°C-on telített higany(I)-szulfát (Hg 2 SO 4 ) oldat 1.417 g Hg 2 SO 4 -ot<br />
tartalmaz<br />
b, a 25°C-on telített lantán(III)-oxalát (La 2 [(COO) 2 ] 3 ) oldat 2.124 mg/dm 3<br />
koncentrációjú<br />
c, a 18 °C-on telített stroncium-fluorid (SrF 2 ) oldat literenként 0.0335 g fluoridiont<br />
tartalmaz<br />
d, 1 g ezüst-kromát (Ag 2 CrO 4 ) 20°C-on 35.5 dm 3 vízben oldódik<br />
2. Hány mg bárium-kromátot tartalmaz 200 cm 3 telített bárium-kromát oldat<br />
3. Számítsuk ki az ezüst-karbonát oldhatósági szorzatát, ha 20°C-on 3.17.10 -2 g oldódik<br />
1 dm 3 tiszta vízben !<br />
4. Számítsuk ki az ezüst-szulfát oldhatóságát desztillált vízben, szobahőmérsékleten<br />
5. Mennyi a bárium-szulfát oldhatósága tiszta vízben, 0.1 M nátrium-szulfát oldatban és<br />
0.02 M bárium-klorid oldatban <br />
6. 1.75 g kalcium-szulfát hány %-a oldódik fel 150 cm 3 szobahőmérsékletű vízben <br />
7. Leválaszt-e 1:1 arányú elegyítés esetén a telített gipszes víz a bárium ionokra nézve<br />
0.01 M oldatból bárium-szulfát csapadékot <br />
8. Leválasztható-e 1 dm 3 oldatból 23.304 g kálium-kromáttal (K 2 CrO 4 )<br />
a) az Pb-kromát csapadék (PbCrO 4 )<br />
b) az Ag-kromát csapadék (Ag 2 CrO 4 )<br />
c) a Sr-kromát csapadék (SrCrO 4 )<br />
A kiindulási koncentráció minden esetben 0.1 M<br />
9. Melyik oldatban a legnagyobb a karbonátion koncentráció: a kadmium-karbonát<br />
(CdCO 3 ), a réz-karbonát (CuCO 3 ), vagy az ólom-karbonát (PbCO 3 ) telített oldatában<br />
10. Hány g ezüst-karbonát van 300 cm 3 25 °C-on telített oldatban <br />
11. Hány mg vas(II)-szulfid -(Fe 2 S 3 )- oldódik 100 cm 3 tiszta vízben<br />
12. Mennyi az ezüst-kromát oldhatósági szorzata, ha oldhatósága 8.49⋅10-5 M<br />
13. Mennyi az ezüst-klorid oldhatósági szorzata, ha 1 dm 3 0.01 mol/dm 3 koncentrációjú<br />
ezüst-nitrát oldatban 2.623⋅10 -6 g ezüst-klorid oldódik fel<br />
14. Válik-e le csapadék pH=1.5 értéknél pufferelt 0.01 M vas(III)-kloridból (FeCl 3 ) <br />
15. Mekkora a telített meszes víz pH-ja <br />
16. Mennyi az ezüst-klorid oldhatósága pH=3.0 sósavas közegben<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 30 =<br />
Áttördelte: Morgan
17. Számítsa ki a megfelelő hidroxid oldhatósági szorzatát az alábbi 25°-on mért adatokból:<br />
Mg OH oldat pH-ja 10.46<br />
a, a telített magnézium-hidroxid [ ( )<br />
2<br />
]<br />
b, a telített alumínium-hidroxid [ ( OH)<br />
3<br />
]<br />
18. Mennyi a telített bizmut(III)-hidroxid [ ( OH)<br />
]<br />
19. Mekkora az alábbi telített vizes oldatok pH-ja:<br />
Ni OH<br />
a, nikkel(II)-hidroxid [ ( )<br />
2<br />
]<br />
b, vas(III)-hidroxid [ Fe ( OH)<br />
]<br />
Al oldat pH-ja 5.74<br />
Bi oldat pH-ja<br />
3<br />
20. Milyen pH-nál kezd leválni a 0.03 M-os alumínium-klorid oldatból az alumíniumhidroxid<br />
csapadék<br />
21. Milyen pH-nál kezd leválni egy 0.01 M-os magnézium-klorid oldatból a magnéziumhidroxid<br />
22. Számítsa ki a telített mangán(II)-hidroxid pH-ját! [ Mn ( OH)<br />
]<br />
23. Mennyi ammónia szükséges az ezüst-klorid és ezüst-jodid aminkomplexként való<br />
oldásához, ha az Ag + és a megfelelő halogenidek koncentrációja eredetileg 0.01 M volt<br />
24. Mennyi a kiindulási ammónia-koncentráció abban az oldatban, amelynek 200 cm 3 -e<br />
0.02 mol ezüst-kloridot old fel és tart oldatban <br />
25. A kadmium (Cd 2+ ) és alumínium (Al 3+ ) ion is [M(OH) 4 ] alakú komplexet képez. Milyen<br />
kiindulási NaOH-koncentráció szükséges a csapadék teljes feloldódásához, ha 1 dm 3<br />
lúgban 8 g fémhidroxidot akarunk feloldani<br />
26. Milyen EDTA koncentráció szükséges ahhoz, hogy 10-3 M koncentrációjú ezüstkloridot<br />
oldatban tartson A komplexképződés reakciója:<br />
AgCl<br />
4−<br />
3−<br />
−<br />
+ Y = AgY + Cl<br />
27. 100 cm 3 [Ag(NH 3 ) 2 ]Cl-ra nézve 0.05 M, ammónia fölöslegre nézve 1 M koncentrációjú<br />
oldathoz hány cm 3 10 M-os salétromsavat kell adni, hogy meginduljon a<br />
csapadékleválás<br />
28. Hány g bárium-szulfát ( BaSO<br />
4<br />
) oldódik fel 1000 cm 3 0.001 M-os kálium-szulfát<br />
oldatban<br />
29. Hogyan változik az ezüst-bromid 25°C-on mért oldhatósága a tiszta vízben észlelthez<br />
képest, ha az oldat kálium-bromidra nézve:<br />
a, 5⋅10-3 M<br />
b, 5⋅10-2 M<br />
c, 5⋅10-1 M<br />
30. Kálium-ionokat szeretnénk kimutatni 1 M-os nátrium-perklorát (NaClO4 ) oldattal.<br />
a, 10 cm 3 0.1 M-os K + ion oldathoz milyen térfogatú reagenst kell adni, hogy a<br />
csapadék kiválása meginduljon<br />
b, Mi történne, ha 10 cm 3 0.01 M-os K + ion oldattal végeznénk ugyanezt a<br />
vizsgálatot<br />
3<br />
2<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 31 =<br />
Áttördelte: Morgan
31. 10 dm 3 25°C-on telített ólom-foszfát oldatban 1.38 mg oldott só van. Hányad részére<br />
csökken az oldhatóság, ha az oldathoz még 1.64 g nátrium-foszfátot adunk<br />
32. Leválik-e az ezüst-szulfát csapadék, ha 1 dm 3 0.1 M-os 25°C-os ezüst-nitrát oldathoz<br />
0.2 cm 3 49 m/m%-os 1.38 g/cm 3 sűrűségű kénsavat cseppentünk<br />
33. Minimum milyen koncentrációjú kálium-cianid (KCN) hatására oldódik fel az ezüstklorid,<br />
az ezüst-bromid és az ezüst-jodid csapadék, ha c ( Ag+)=0.11 M <br />
34. Mennyi az ólom-szulfid oldhatósági szorzata, ha 1 dm3 kén-hidrogénnel telített<br />
(c HgS =0,1M), 1 M-os erős savas oldatban 1.6x10-6 mol ólom-szulfid oldódik fel<br />
35. Mennyi a higany-szulfid (HgS) oldhatósága kén-hidrogénnel telített, sósavra nézve<br />
0.5 M-os oldatban<br />
ELEKTROLIT EGYENSÚLYOK<br />
Általános ismeretek<br />
pH SZÁMITÁS<br />
A savak vizes oldatban protont adnak át a vízmolekuláknak és így megnövelik az oldat<br />
hidrogén<br />
(pontosabban oxónium - H 3 O + -) ion koncentrációját. Erős savak esetén, híg oldatban a<br />
protonátadás gyakorlatilag teljes (a disszociációfok 1.00) így az oldat H 3 O + -ion<br />
koncentrációja megegyezik a bemért sav koncentrációjával. Az oldatok kémhatásának<br />
jellemzésére - célszerűségi okokból - bevezették a pH fogalmát. A pH a hidrogén ionok<br />
aktivitásának negatív logaritmusa. Az aktivitás az ionkoncentráció és az aktivitási koefficiens<br />
szorzata. Ez utóbbit - az egyszerüsítés érdekében - példáinkban egynek tekintjük, így a pH a<br />
hidrogén ionok [mol/dm 3 ] dimenzióban kifejezett koncentrációinak negatív logaritmusa.<br />
pH = - lg[H + ]<br />
Kis mértékben a víz is disszociál, Kv = [H 3 O + ] [OH-] = 10-14.<br />
Egy értékű gyenge savak és bázisok<br />
Azokat a savakat (lúgokat), amelyek csekély mértékű disszociációjuk miatt híg oldatukban<br />
sem adják át teljes mértékben a víznek protonjukat, gyenge savnak (lúgnak) nevezzük.<br />
A gyenge savak (lúgok) erősségének jellemzésére a disszociációs állandó ad lehetőséget. Ezt<br />
az állandót a gyenge sav (lúg) disszociációjára felírt tömeghatás törvény alapján tudjuk<br />
kifejezni.<br />
HA gyenge sav disszociációjára felírható:<br />
HA + H 2 O<br />
H 3 O + + A- illetve<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 32 =<br />
Áttördelte: Morgan
HA H + + A-<br />
[ H+<br />
][ A−]<br />
K d<br />
=<br />
[ HA]<br />
Ha figyelembe vesszük, hogy a teljes savkoncentráció [HA]= c és [H+]=[A-]= cα akkor Kd<br />
2 2<br />
c α cα 2<br />
kifejezése a K d<br />
= = formára módosul<br />
c(1−α)<br />
1−α<br />
Többértékű savak és bázisok<br />
Többértékű savnak/lúgnak azokat az oldatokat nevezzük, amelyek több protont képesek<br />
leadni/felvenni. A legközismertebb kétértékű (más elnevezéssel kétbázisú) sav pl.: a szénsav<br />
(H 2 CO 3 ), a dihidrogén-szulfid (kénhidrogén, H 2 S), a kénsav (H 2 SO 4 ) stb., hárombázisú sav<br />
pl. a foszforsav (H 3 PO 4 ), kétsavú bázis pl. a kalcium-hidroxid (Ca(OH) 2 ).<br />
A többértékű savak/bázisok egyensúlyait az átadott/felvett protonok számának megfelelő<br />
egyenlettel illetve egyensúlyi állandóval írhatjuk le. Vezessük le példaként egy H 2 A kétbázisú<br />
savra felírható egyensúlyi egyenleteket:<br />
H 2 A HA- + H 3 O +<br />
A teljes disszociációra felírva:<br />
HA- + H 2 O A 2- + H 3 O +<br />
K<br />
K<br />
S1<br />
S2<br />
=<br />
=<br />
− +<br />
[ HA ][ H O ]<br />
[ H A]<br />
2<br />
2−<br />
+<br />
[ A ][ H O ]<br />
3<br />
3<br />
[ HA]<br />
− 2 +<br />
[ ] [ ]<br />
H 2 A + 2 H 2 O A 2- + 2H 3 O + A H<br />
3O<br />
K =<br />
[ H A]<br />
KS egyenletét a részlépésekre felírt disszociációs állandók kifejezésével összevetve a<br />
részlépésekre felírható disszociációs állandók és KS között a következő összefüggés<br />
állapítható meg:<br />
Sók hidrolízise<br />
K S =K S1 ⋅K S2<br />
Erős savak és lúgok reakciója során képződött sók vizes oldata semleges kémhatású. Ha a só<br />
valamelyik ionja protolítikus reakcióba lép a vízzel, akkor a só minőségétől függően vagy<br />
savas, vagy lúgos kémhatású lesz az oldat. Ennek az a feltétele, hogy az a molekula, amelyből<br />
az ion származik, a vízzel szemben gyenge savként (bázisként) viselkedjen. Ekkor ugyanis a<br />
gyenge savból származó anion bázisként (vagy savként) protont képes megkötni<br />
(leadni).<br />
hidrolízis: ionok protolítikus reakcióba lépnek a vízmolekulákkal<br />
Vizsgáljuk meg egy NaA összetételű só hidrolízisét: NaA egy gyenge HA sav és az erős<br />
NaOH bázis reakciójakor keletkező só. Disszociációjára felírható a következő egyenlet:<br />
NaA → Na+ + A- (1)<br />
S<br />
2<br />
2<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 33 =<br />
Áttördelte: Morgan
A- + H2O HA + OH- (2)<br />
A (2). egyenlet alapján látható, hogy az oldatunk lúgos kémhatású lesz.<br />
Miután a hidrolízisben a víz nem egyszerűen az oldószer szerepét tölti csak be, figyelembe<br />
kell vennünk a víz disszociációját is, amelyet a víz ionszorzatával adhatunk meg:<br />
+ −<br />
+ K<br />
v<br />
K<br />
v<br />
= [ H<br />
3O<br />
][ OH ] → ebbôl [ H<br />
3O<br />
] = (3)<br />
−<br />
[ OH ]<br />
A (2). egyenletben leírt folyamat során HA gyenge sav keletkezik, amelynek disszociációjára<br />
a (4) egyenlet írható fel<br />
− +<br />
[ A ][ H<br />
3O<br />
K<br />
]<br />
d<br />
= . (4)<br />
[ HA]<br />
A hidrolízis folyamatát leíró (2) egyensúlyi reakcióra a tömeghatás törvénye alapján felírható<br />
a hidrolízis állandó Kh. kifejezése (5):<br />
−<br />
[ HA][ OH ]<br />
−<br />
[ A ]<br />
K h<br />
=<br />
(5)<br />
Az (5). egyenletbe Kv kifejezését behelyettesítve a (6). kifejezéshez jutunk:<br />
[ ]<br />
HA K<br />
K =<br />
(6)<br />
h<br />
v<br />
− +<br />
[ A ][ H O ]<br />
3<br />
Egyensúly esetén a gyenge sav disszociációjából származó [H 3 O + ] megegyezik a víz<br />
disszociációjából származó értékkel, így a (7) egyenlőséghez jutunk:<br />
[ HA]<br />
K<br />
K<br />
d<br />
(7)<br />
v<br />
=<br />
−<br />
[ ] [ OH<br />
−<br />
OH ]<br />
ennek átrendezéséből megkapjuk a Kv , a Kd és a Kh közötti összefüggést (8):<br />
K v<br />
Kh = K (8)<br />
d<br />
A hidrolízis-egyensúly és a HA csekély mértékű disszociációja miatt feltételezhetjük, hogy<br />
[HA]=[OH-] és [A-]= csó . Ezek figyelembevételével a (9) egyenlethez jutunk:<br />
K<br />
K<br />
v<br />
d<br />
=<br />
− 2<br />
[ OH ] - K<br />
v<br />
⇒ [ OH ] = csó<br />
c<br />
só<br />
ahol Kv a vízionszorzat, Kd a gyenge sav disszociációs állandója, c a só bemérési<br />
koncentrációja. A gyenge bázis-erős sav sójának hidrolízisét analóg módon vezethetjük le.<br />
A hidrolízis mértékét a hidrolízisfokkal (δ) adhatjuk meg, amely a disszociációfoknál<br />
2<br />
δ<br />
megismert módon levezethető: K<br />
h<br />
= csó<br />
1 − δ<br />
K<br />
d<br />
(9)<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 34 =<br />
Áttördelte: Morgan
Pufferoldatok<br />
Ha egy gyenge sav ( HA ) vizes oldata a gyenge savból származó, erős bázissal (pl. NaOHdal)<br />
alkotott sót ( pl NaA ) is tartalmaz, (illetve egy gyenge bázis + gyenge bázis erős savval<br />
alkotott sója található az oldatban) rendszerünket pufferoldatnak nevezzük.<br />
A gyenge sav disszociációja : HA + H 2 O H 3 O + + A -<br />
az egyensúlyra felírható tömeghatástört:<br />
innen a H 3 O + +<br />
kifejezve : [ H O ]<br />
K<br />
d<br />
3<br />
=<br />
+ −<br />
[ H O ][ A ]<br />
3<br />
=<br />
[ HA]<br />
K [ HA]<br />
d<br />
−<br />
[ A ]<br />
A NaA összetételű só disszociációjára felírható egyenlet: NaA Na+ + A-<br />
Ha a só disszociációja teljes, akkor [A-] = [NaA] = csó , mert a gyenge sav kismértékű<br />
disszociációjából származó [A-] elhanyagolható (ezt a csekély disszociációt az azonos ionokat<br />
tartalmazó só amúgy is visszaszorítja). Emiatt a disszociálatlan gyenge sav koncentrációjára<br />
felírhatjuk, hogy [HA] = csav, ahol csav a teljes bemért savkoncentráció.<br />
Ha az említett azonosságokat visszahelyettesítjük H 3 O + kifejezésébe, a pufferoldatok pHszámításának<br />
kifejezéséhez jutunk:<br />
+ csav<br />
[ H<br />
3O<br />
] = K<br />
d<br />
csó<br />
Gyenge bázis és erős savval alkotott sójának oldatára analóg módon vezethetjük le a a<br />
pufferoldat pH-számítását. Értelemszerűen ebben az esetben a [OH-] koncentrációt tudjuk<br />
kifejezni.<br />
Mintafeladatok<br />
I.) Mennyi a pH az alábbi oldatokban :<br />
a, c = 4.1 . 10-3 mol/dm 3 sósav<br />
b, 10.0 g/dm 3 perklórsav<br />
c, 2 . 10-3 mol/dm 3 NaOH<br />
d, 0.15 m/m % sósav (s = 1.043 g/cm 3 )<br />
e, 0.48 g/100cm3-os salétromsav<br />
f, 0.25 m/m%-os kénsav (s = 1.150 g/cm 3 )<br />
megoldás:<br />
a, pH = - lg[ H+ ] = - lg [ 4.1 . 10-3 ] = 2.387<br />
b, 10 g/dm 3 HClO4 = 0.099 mol/dm 3 ⇒ pH = 1.002<br />
c, pOH = - lg [ OH- ] = - lg [ 2 . 10-3 ] ⇒ pH = 14 - pOH,<br />
pH = 11.301<br />
d, 100 g = 95.87 cm 3 , ebben van 0.15 g HCl = 4 . 10-3 mól, ez<br />
95.87 cm 3 -ben van ⇒ 0.043 mol/dm 3 , a pH= 1.36<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 35 =<br />
Áttördelte: Morgan
e, 0.48 g/100cm 3 HNO 3<br />
100 cm 3 oldatban 0.48 g sav van, ez 7.62⋅10-3 mól ⇒ 7.62⋅10-3 M<br />
pH= 1.12<br />
f, 100 g = 86.95 cm 3 , ebben 0.25 g kénsav van, ez 2.55⋅10-3 mól, ez 86.95<br />
cm 3 -ben van, tehát 1000 cm 3 -ben 0.0293 mól kénsav van. 1 mól kénsavban<br />
2 mól H+ van, tehát H+ -ra nézve 2⋅2.93⋅10-2 = 5.86⋅10-2 M koncentrációjú<br />
az oldat, ⇒ pH=1.23<br />
II.) 20.50 cm 3 36 tömeg %-os HCl oldatból (s=1.18 g/cm 3 ) higítással 3 dm 3 oldatot<br />
készítünk. Mennyi az így kapott oldat pH-ja <br />
megoldás :<br />
20.50 cm 3 36 m/m %-os HCl oldatban : 20.5 . 1.18 . 0.36 = 8.708 g HCl van. Ennyi lesz 3<br />
dm 3 oldatban is.<br />
8.708 g = 0.238 mól HCl 3 dm 3 oldatban van tehát 0.0793 M ⇒ pH = 1.1<br />
III.) 100 cm 3 0.2 mol/dm 3 HCl oldatnak hány cm 3 100 g/dm 3 koncentrációjú NaOH<br />
oldattal lehet a pH-ját 13.2-re állítani (Reakció során keletkező víz higító hatásától<br />
eltekintünk)<br />
megoldás:<br />
100 g/dm 3 NaOH = 2.5 mol/dm 3<br />
1 mól HCl 1 mól NaOH-al reagál, így 100 cm 3 0.2 mól/dm 3 HCl oldat 0.02 mol oldott anyag<br />
van, ennek közömbösítéséhez ugyanennyi NaOH szükséges.<br />
A 2.5 M-os NaOH-ból a közömbösítéshez x dm 3 szükséges:<br />
2.5 . x = 0.02 x=8 cm 3 elegendő a semlegesítéshez.<br />
pH = 13.2 ⇒ pOH = 0.8 [OH-] = 0.158 mol/dm 3 NaOH. Ebből y cm 3 kell a<br />
13.2 pH beállításához. 2.5 . y = ( 108 + y ) . 0.158 ⇒y = 7.286 cm 3<br />
Összesen 8 + 7.286 = 15.286 cm 3 szükséges<br />
IV.) 0.3 g leválasztott Al(OH) 3 -ot 30 cm 3 1.0 mol/dm 3 konc. sósav oldattal oldatba<br />
viszünk, a kapott oldatot 100 cm 3 -re egészítjük ki. Mennyi lesz az így kapott oldat pH-ja <br />
megoldás:<br />
Al(OH) 3 + 3 HCl = AlCl 3 + 3 H 2 O<br />
30 cm 3 1 M HCl-ban 0.03 mól HCl van. 0.3 g Al(OH) 3 = 3.84 . 10 -3 mól. Ehhez háromszoros<br />
mennyiségű HCl szükséges, vagyis 0.0115 mól HCl.<br />
Feleslegben marad 0.03 - 0.0115 = 0.0185 mól HCl, amely 100 cm 3 térfogatban van, ennek<br />
koncentrációja 0.185 M ⇒ pH= 0.735<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 36 =<br />
Áttördelte: Morgan
V.) Mennyi annak az oldatnak a pH-ja amelyben 0.01 M kénsav és, 0.03 M<br />
koncentrációjú sósav van <br />
megoldás:<br />
HCl-ból [ H + ] = 3 . 10-2<br />
⇒<br />
H 2 SO 4 -ból [ H + ] = 2 . 10-2 M<br />
Σ[ H + ] = 5 . 10 -2 M<br />
pH = 1.301<br />
VI.) Egy gyenge sav 1 M-os oldatából 1 cm 3 -t kivéve 500 cm 3 -re higítjuk. Mennyivel és<br />
milyen irányban változik a pH-ja <br />
megoldás:<br />
Miután higításról van szó, a várható pH kevésbé lesz savas, mint a kiinduló oldaté, vagyis<br />
számértékileg növekvő értéket várunk.<br />
+<br />
+ 2<br />
[ H ] = K<br />
d<br />
⋅ csav<br />
, ebbôl K<br />
d<br />
= [ H ] ⋅ csav<br />
+ 2<br />
+<br />
a kiinduló oldatunkra K<br />
d<br />
= [ H ]<br />
1<br />
⋅1 M, a keletkezô oldatunkra K<br />
d<br />
= [ H ]<br />
−3<br />
+ 2<br />
+<br />
+ 2<br />
+ 2 10<br />
[ ] [ ] [ H ]<br />
1<br />
+<br />
[ ] [ H ]<br />
1<br />
H 1 ⋅1 M = H 2 ⋅ M = 0.002 ⇒ Δ H = =<br />
0.5<br />
+ 2<br />
+<br />
[ H ]<br />
[ H ]<br />
ΔpH<br />
= − lg 0.045 ⇒ ΔpH = 1.35<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
0.045<br />
−3<br />
10<br />
⋅ M<br />
0.5<br />
VII.) Mennyi a disszociációs állandója annak az egyértékű gyenge bázisnak, melynek<br />
0.01 M-os oldatában a pH=10.2<br />
megoldás:<br />
pH = 10.2 ⇒ pOH = 3.8<br />
⇒<br />
−<br />
[ OH ]<br />
= 1.58 ⋅10<br />
−4<br />
−<br />
[ OH ]<br />
=<br />
K<br />
d<br />
⋅ c<br />
bázis<br />
− 2<br />
−8<br />
−6<br />
[ OH ] = 2.5 ⋅10<br />
⇒ K = 2.5 ⋅10<br />
d<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 37 =<br />
Áttördelte: Morgan
VIII.) Mennyi annak az oldatnak a pH-ja, amely HCl-ra is és ecetsavra is 0.1 M<br />
koncentrációjú<br />
megoldás:<br />
Az ecetsav Kd = 1.8 . 10-5 (táblázatból)<br />
HCl → [ H + ] = 10 -1 M<br />
H + = K d<br />
c<br />
CH 3 COOH → [ ]<br />
sav<br />
Σ[ H + ] = 0.1 + 0.0013 = 0.1013 Σ pH = 0.994<br />
[ H + ] = 0.0013 M ,<br />
IX.) Számítsuk ki annak az 5⋅10-3 M kénsavnak a pH-ját, amelyről feltételezzük, hogy a<br />
második disszociációs lépés nem játszódik le teljesen.<br />
megoldás<br />
K d2 =1.2⋅10 -2<br />
H<br />
2<br />
SO4<br />
+ H<br />
2O<br />
HSO +<br />
4<br />
+ H3O<br />
1. disszociációs lépés<br />
HSO 2<br />
4<br />
+ H<br />
2O<br />
SO +<br />
4<br />
+ H3O<br />
2. disszociációs lépés<br />
az 1. disszociációs lépés teljesen lejátszódik, így itt 5⋅10-3 M [H 3 O + ] képződik. Ez lesz a 2.<br />
lépés kezdeti koncentrációja<br />
HSO 2<br />
4<br />
+ H<br />
2O<br />
SO +<br />
4<br />
+ H<br />
3O<br />
kiinduló koncentráció: 5⋅10-3 0 5⋅10-3<br />
reagál x x x<br />
egyensúlyi koncentráció: 5⋅10-3 -x x 5⋅10-3 + x<br />
K<br />
2−<br />
+<br />
[ SO ][ H O ]<br />
x ⋅<br />
−3<br />
( 5 ⋅10<br />
+ x) −2<br />
4 3<br />
d2<br />
=<br />
=<br />
= 1.2 ⋅10<br />
−3<br />
[ H<br />
2SO4<br />
] 5 ⋅10<br />
− x<br />
x 2 + 1.2⋅10 -2 x - 6 . 10 -5 −2<br />
−4<br />
− 1.7 ⋅10<br />
± 2.89 ⋅10<br />
+ 2.4 ⋅10<br />
= 0<br />
x1,2<br />
=<br />
2<br />
x = 7.8⋅10-3 M a 2. disszociációs lépésből származó [H 3 O + ] koncentráció.<br />
Σ [H 3 O + ] = 5⋅10-3 + 3⋅10-3 =8⋅10-3 M pH= 2.09<br />
−4<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 38 =<br />
Áttördelte: Morgan
X.)<br />
Számítsa ki a 0.25 M-os Na-acetát oldat pH-ját és hidrolízisfokát!<br />
megoldás:<br />
A Na-acetát lúgosan hidrolizáló só amelynek pH-ját kétféle módon számíthatjuk:<br />
a, az egyensúlyi koncentrációk segítségével felírjuk a hidrolízisállandó<br />
kifejezését<br />
b, figyelembe veszem, hogy csó<br />
>> c −<br />
OH<br />
illetve csav<br />
, így az a, megoldásban<br />
elírt tömeghatástört nevezőjében a 0.25 - x ≈ 0.25 elhanyagolással élek.<br />
a, megoldási lehetőség<br />
K d = 1.8 . 10-5 (táblázatból)<br />
A Na-acetát lúgosan hidrolizáló só, az egyensúlyi koncentrációk számításához írjuk fel a<br />
folyamatot:<br />
CH 3 COO- + H 2 O CH 3 COOH + OHkiindulási<br />
konc. 0.25 0 0<br />
reagál/keletkezik x x x<br />
egyensúlyi konc. 0.25 - x x x<br />
[ CH 3 COOH ] = [ OH- ] = x, [ CH 3 COO- ] = 0.25 - x<br />
−<br />
[ CH COOH][ OH ]<br />
3<br />
−14<br />
10<br />
1.8⋅10<br />
−<br />
[ CH COO ]<br />
−5<br />
3<br />
2<br />
x<br />
=<br />
0.1 − x<br />
= K<br />
h<br />
figyelembe véve, hogy<br />
K<br />
h<br />
=<br />
K<br />
K<br />
v<br />
d<br />
Az egyenletet megoldva x = 1.18 ⋅ 10-5 M → pOH = 4.93 pH = 9.07<br />
A hidrolízisfok kiszámításához a δ ⋅ csó = x összefüggést használjuk fel, ebből<br />
δ = 4.7 ⋅ 10 -5 .<br />
b, megoldási lehetőség<br />
- K<br />
v<br />
[ OH ] = csó<br />
összefüggés felhasználásával<br />
K<br />
d<br />
-14<br />
- 10<br />
−5<br />
[ OH ] 0.25 = 1.178 ⋅10<br />
M<br />
= pOH = 4.93 pH = 9.07<br />
-5<br />
1.8 ⋅10<br />
Mindkét megoldás azonos eredményre vezetett, ami azt jelenti, hogy a b, megoldásban<br />
alkalmazott elhanyagolásunk jogos volt. A feladatok számításánál célszerű a b, megoldás<br />
gondolatmenetét követni, hiszen ez egyszerűbb számítási módot kínál. Az a, megoldást abban<br />
az esetben alkalmazzuk, ha a hidrolízisfok kiszámítása is szükséges.<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 39 =<br />
Áttördelte: Morgan
XI.)<br />
Számítsa ki a 0.1 M nátrium-karbonát oldat pH-ját<br />
A feladat megoldásánál figyelembe kell vennünk, hogy nem egy egyszerű hidrolizáló só<br />
oldatának a pH-ját kell számolnunk, hanem egy olyan sóét, amely egy kétértékű gyenge<br />
savból származik. Így figyelembe kell vennünk a kétértékű gyenge sav disszociációs lépéseit<br />
is.<br />
megoldás<br />
A szénsav disszociációs állandói: K d1 = 4⋅10 -7 , K d2 = 5.6⋅10 -11 (táblázatból)<br />
A szénsav disszociációs lépései:<br />
H<br />
2<br />
CO3<br />
+ H<br />
2O<br />
HCO +<br />
3<br />
+ H3O<br />
1. disszociációs lépés (K1)<br />
HCO 2<br />
3<br />
+ H<br />
2O<br />
CO +<br />
3<br />
+ H<br />
3O<br />
2. disszociációs lépés (K2)<br />
A hidrolízis lépései:<br />
K<br />
1<br />
=<br />
− +<br />
[ HCO ][ H O ]<br />
3<br />
[ H CO ]<br />
2<br />
3<br />
3<br />
K<br />
2<br />
=<br />
2−<br />
+<br />
[ CO3<br />
][ H<br />
3O<br />
]<br />
−<br />
[ HCO ]<br />
3<br />
2−<br />
CO3 + H<br />
2O<br />
HCO −<br />
3<br />
+ H<br />
2O<br />
− −<br />
HCO 3<br />
+ OH 1. lépés (Kh1)<br />
H CO3<br />
−<br />
2<br />
+ OH 2. lépés (Kh2)<br />
− −<br />
[ HCO3<br />
][ OH ]<br />
−<br />
[ CO ]<br />
K<br />
h1<br />
=<br />
2<br />
3<br />
K<br />
h2<br />
=<br />
−<br />
[ H<br />
2CO3<br />
][ OH ]<br />
−<br />
[ HCO ]<br />
3<br />
Az egyensúlyi állandókat ismerve, keressük meg, milyen matematikai kapcsolat van közöttük:<br />
figyelembe véve, hogy Kv = [H 3 O + ][OH-], s ezt K 2 kifejezésébe behelyettesítjük:<br />
K<br />
K<br />
2<br />
2<br />
=<br />
=<br />
2−<br />
+<br />
[ CO3<br />
][ H3O<br />
]<br />
−<br />
[ HCO ]<br />
⇓<br />
2−<br />
[ CO3<br />
] K<br />
v<br />
− −<br />
[ HCO ][ OH ]<br />
3<br />
3<br />
⇒<br />
K<br />
K<br />
v<br />
2<br />
=<br />
− −<br />
[ HCO3<br />
][ OH ] K<br />
v<br />
⇒ = K<br />
2−<br />
h1<br />
[ CO ] K<br />
3<br />
2<br />
K = kifejezés analóg módon vezethető le.<br />
v<br />
A K<br />
h2<br />
K<br />
1<br />
A megfelelő állandókat behelyettesítve → K h1 = 1.78⋅10-4 , K h2 = 2.5⋅10 -8 értékekhez jutunk.<br />
Miután megállapítottuk a kapcsolatot az egyensúlyi állandók között, vizsgáljuk meg, hogyan<br />
alakulnak az egyensúlyi koncentrációk a hidrolízis során:<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 40 =<br />
Áttördelte: Morgan
1. lépés<br />
2−<br />
CO3 + H<br />
2O<br />
kiindulási konc. 0.1 0 0<br />
reagál/keletkezik x x x<br />
egyensúlyi konc. 0.1 - x x x<br />
− −<br />
HCO 3<br />
+ OH<br />
K<br />
h1<br />
2<br />
x<br />
=<br />
0.1 − x<br />
2. lépés<br />
HCO 3<br />
+ H<br />
2O<br />
kiindulási konc. x 0 x<br />
reagál/keletkezik y y y<br />
−<br />
H<br />
2<br />
CO3<br />
+ OH<br />
y(x + y)<br />
egyensúlyi konc. x-y y x+y<br />
K h2<br />
=<br />
x − y<br />
Miután K h2 > y, így jogosan élhetünk<br />
azzal az egyszerüsítéssel, hogy x + y ≈ x - y ≈ x, és 0.1 - x ≈ 0.1<br />
Az egyensúlyi koncentrációk:<br />
A K h1 és K h2 egyenleteket megoldva x = 4.22 ⋅ 10 -3 M, y = 2.5 10 -8 M<br />
2−<br />
-<br />
-<br />
[ CO ] = 0.1−<br />
x, [ HCO ] = x − y, [ H CO ] y, [ OH ] = x + y<br />
3 3<br />
2 3<br />
=<br />
[OH-] = 4.2⋅10-3 M pOH = 2.4 pH = 11.6<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 41 =<br />
Áttördelte: Morgan
XII.) Egyértékű gyenge bázis 0.01M-os oldatának pH-ja 11.68. Számítsa ki a gyenge bázis<br />
a, disszociációfokát<br />
b, disszociációs állandóját<br />
c, hányszorosára higítsuk, hogy pH-ja 1.5-t változzon<br />
d, változik-e a disszociációfok a higítás hatására<br />
megoldás<br />
Ha a bázis teljesen disszociálna, akkor pH-ja 12 lenne. Miután ennél kisebb a pH érték, a<br />
disszociáció nem tökéletes.<br />
pH=11.68 → pOH = 2.32 → [OH-] = 4.78 . 10-3 M<br />
a,<br />
−3<br />
4.78 ⋅10<br />
α =<br />
0.01<br />
→ α = 0.478<br />
b,<br />
2 2<br />
c α<br />
−3<br />
K<br />
d<br />
= → cα = 4.78 ⋅10<br />
értéket behelyettesítve :<br />
c(1 − α)<br />
K<br />
d<br />
−3<br />
2<br />
(4.78 ⋅10<br />
)<br />
=<br />
0.01- 4.78 ⋅10<br />
−3<br />
→ K<br />
d<br />
= 4.38 ⋅10<br />
c, A higítás során az oldat pH-ja 1.5-et változik, amely jelen esetben (bázisról van szó)<br />
csökkenést jelent. pH=11.68 volt, higítással pH= 10.18-ra csökken → [OH-]= 1.51 . 10 -4 M<br />
Kd értéke konstans, a higítás során sem változik:<br />
−4<br />
2<br />
−3<br />
(1.51⋅10<br />
)<br />
−4<br />
4.38 ⋅ 10 =<br />
→ c = 1.566 ⋅10<br />
M<br />
−4<br />
c − 1.51⋅10<br />
Eredetileg 0.01 M koncentráció 1.566.10-4 M-ra csökkent, tehát a higítás 63.85 ≈ 64-szeres<br />
volt.<br />
d, ha a disszociáció tökéletes lenne, vagyis :<br />
α = 1, ha cb= [OH-]= 1.566.10-4 M<br />
−4<br />
1.51⋅10<br />
α = ha [OH-]= 1.51.10-4 M ⇒ α = → α = 0.<br />
964<br />
−4<br />
1.566 ⋅10<br />
A disszociáció mértéke a higítás hatására jelentős mértékben megnőtt.<br />
−3<br />
XIII.) Milyen arányban kell összekeverni az ecetsavat és a Na-acetátot, ha 1 dm 3 pH=4.9<br />
puffert szeretnék készíteni A rendelkezésre álló sav és só egyaránt 0.5 M koncentrációjú.<br />
megoldás:<br />
Kd = 1.8 . 10-5 (táblázatból)<br />
A készítendő puffer gyenge savból és gyenge sav lúgosan hidrolizáló sójából áll, tehát a<br />
rendszer a savas tartományban működik.<br />
+ csav<br />
[ H<br />
3O<br />
] = K<br />
d<br />
⋅ ahol c nem koncentrációt, hanem anyagmennyiséget jelent!<br />
c<br />
só<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 42 =<br />
Áttördelte: Morgan
pH = 4.9 → [ H 3 O + ] = 1.26 . 10 -5 M, x dm 3 kell a savból és 1 - x dm 3 a sóból<br />
−5<br />
−5<br />
0.5⋅x<br />
1.26 ⋅10<br />
= 1.8 ⋅10<br />
⋅<br />
(1−x)<br />
⋅0.5<br />
x= 0.4 dm 3 (sav mennyisége)<br />
1-x= 0.6 dm 3 (a só mennyisége)<br />
XIV.) Mekkora a pH-ja és a pufferkapacitása annak az 1 dm 3 puffer oldatnak, amely 0.1 M<br />
ecetsavból és 0.1 M Na-acetátból áll.<br />
H O<br />
megoldás:<br />
csav<br />
-5 0.1<br />
-5<br />
= K ⋅ = 1.8⋅10 ⇒ H3O<br />
= 18 . ⋅10<br />
pH = 4.73<br />
c<br />
0.1<br />
+ +<br />
3 d<br />
só<br />
pufferkapacitás : az a H 3 O+ vagy OH- ion mennyiség, amely az adott puffer 1 dm 3 -ének pH<br />
értékét 1 egységgel változtatja meg. Értékét az egységnyi pH-változtatáshoz szükséges 1 M<br />
koncentrációjú HCl vagy NaOH mennyiségében adjuk meg.<br />
pufferkapacitás számítása : ⏐Δ pH⏐ =1.<br />
Ha erős bázist adok a pufferhez (Δ pH = + 1 ), akkor az reagál a savval, és hidrolizáló só<br />
képződik. Emiatt amilyen mértékben csökken a sav mennyisége, ugyanolyan mértékben nő a<br />
sóé:<br />
csav = 0.1 - x<br />
csó = 0.1 + x<br />
Eredetileg a [H 3 O + ] = 1.8 . 10 -5 M volt, ha a pH értéke eggyel nő, akkor [H 3 O + ] =1.8.10 -6 M<br />
lesz.<br />
1.8 ⋅10<br />
−6<br />
= 1.8 ⋅10<br />
V ⋅1<br />
0.082<br />
= →<br />
1+<br />
V<br />
−5<br />
0.1−<br />
x<br />
⋅<br />
0.1+<br />
x<br />
3<br />
V = 0.089 dm<br />
⇒<br />
ebből x=0.082 mol NaOH<br />
Vagyis 89 cm3 1 M NaOH hatására változik az oldat pH-ja egységnyit.<br />
Erős savat adva a rendszerhez a megoldás analóg módon levezethető, ekkor ΔpH = - 1,<br />
csav = 0.1 + x, illetve csó = 0.1 - x kifejezések behelyettesítésével dolgozhatunk.<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 43 =<br />
Áttördelte: Morgan
Gyakorló feladatok<br />
(A kertészmérnök hallgatók tananyagába a 23-30, 32b, 35b, 37, 38, 46, 48 feladat nem tartozik bele)<br />
1. Mekkora a pH-ja :<br />
a) 0.1 M sósavnak<br />
b) 5 . 10-4 M kénsavnak<br />
c) 0.2 g/100 cm 3 salétromsavnak<br />
d) 5 g/dm 3 konc.-jú NaOH oldatnak<br />
e) 0.5 m/m % ( s= 1.010 g/cm 3 ) KOH oldatnak<br />
f) 0.5 m/m % ( s= 0.9810 g/cm 3 ) HCl oldatnak<br />
g) 0.047 m/m% ( s= 1.050 g/cm 3 ) kénsav oldatnak<br />
2. Mennyi a koncentrációja annak a perklórsav oldatnak, amely pH=1.75<br />
3. 250 cm 3 desztillált vízbe 2 g sósavgázt vezetünk. Mekkora lesz az oldat pH-ja <br />
4. Összeöntünk 30 cm 3 0.02 M konc. kénsavat és 20 cm 3 4 g/dm 3 NaOH oldatot.<br />
A keletkezett oldat térfogatát 250 cm 3 -re egészítjük ki. Mennyi a kapott oldat pH-ja <br />
5. Pontosan 1 g tömegű KOH és NaOH tartalmú keveréket vízben oldunk, a térfogatot<br />
kiegészítjük 1.0 dm 3 -re. Az oldat pH-ja ekkor 12.35 lesz. Számítsa ki a keverék<br />
m/m %-os és n/n% -os ( mól % ) összetételét.<br />
6. Összeöntök azonos térfogatú pH=1.0 és pH=2.0 sósav oldatot. Mekkora lesz a keletkező<br />
oldat pH-ja <br />
7. A térfogat-kontrakciótól eltekintve hány cm 3 0.2 M koncentrációjú salétromsavat kell<br />
500 cm 3 desztillált vízhez adni, hogy pH=3 legyen <br />
8. Összeöntünk 200 cm 3 1.75 m/m% -os (s=1.008 g/cm 3 ) HCl-t és 380 cm 3 0.098M NaOH<br />
oldatot. Milyen pH-jú oldathoz jutunk <br />
9. Mennyi a pH abban az oldatban, amely 1 dm 3 5 m/m %-os (s=1.054 g/cm 3 ) NaOH oldat<br />
és 1 dm 3 4 m/m % -os (s=1.020 g/cm 3 ) sósav oldat elegyítésével készül <br />
10. Hány dm 3 pH=2 oldat készíthető 2.5 cm 3 s=1.71 g/cm 3 kénsavból, amelyik<br />
78.49 m/m %-os <br />
11. 2 g NaOH-t 500 cm 3 pH=11.05 KOH-ban oldunk. Mekkora lesz a keletkező oldat pH-ja<br />
s hogyan változik meg a pH, ha 10 cm 3 98 g/100 cm 3 -os perklórsavat adunk hozzá<br />
12. Mennyi a g/dm 3 -ben kifejezett koncentrációja annak az ammónia oldatnak, amelynek<br />
pH=11.1 <br />
13. Hány cm 3 80 m/m%-os s=1.070 g/cm 3 ecetsav oldatot kell 10 dm 3 -re higítani, ha pH=4<br />
oldatot akarunk készíteni <br />
14. A 3 g/100 cm 3 koncentrációjú ecetsav oldat 25 cm 3 -ét 300 cm 3 -re higítva mekkora lesz<br />
a keletkező oldat pH-ja<br />
15. 1 dm 3 pH=2.55 és 4 dm 3 pH=3.16 ecetsav oldatokat elegyítve milyen pH-jú oldathoz<br />
jutunk Mekkora lesz a keletkező elegy koncentrációja g/dm 3 egységben<br />
16. Mennyire változik meg az 500 cm 3 pH=11.9 ammónium-hidroxid pH-ja , ha 1 dm 3<br />
desztillált vízzel elegyítjük<br />
17. Mennyire változik a 0.2 mol/dm3 ecetsav pH-ja, ha ötszörösére higítjuk<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 44 =<br />
Áttördelte: Morgan
18. Mennyi a 15 g/100cm3 fenol oldat pH-ja <br />
19. Két sósav oldat közül I. oldatom 10.0 cm 3 -ét 20.0 cm 3 , a II. oldatom 50.0 cm 3 -t pedig<br />
5.0 cm 3 pH=13 NaOH oldat semlegesíti.<br />
a) Hány cm 3 pH=13 NaOH oldat semlegesíti annak az oldatnak 10.0 cm 3 -ét, amelyet<br />
úgy készítettem, hogy azonos térfogatú I és II oldatot öntöttem össze<br />
b) Mekkora térfogatú I és II oldat 1:1 térfogatarányú elegye szükséges 1.0 dm 3<br />
pH = 2.3 oldat elkészítéséhez <br />
20. Összeöntünk 100 cm 3 0.1 M-os ammónia oldatot és sztöchiometrikus mennyiségben<br />
sósavat. Mekkora lesz a keletkező oldat pH-ja, ha a sósav koncentrációja<br />
a) 0.1 M<br />
b) 0.05 M<br />
c) 0.01 M<br />
21. Hogyan változik a pH, ha 0.01 mol H 3 O + iont juttatunk 500 cm 3<br />
a) desztillált vízbe<br />
b) pH=11 NaOH oldatba,<br />
c) olyan oldatba, amely ammóniára és ammónium-kloridra nézve egyaránt 0.2 M-os.<br />
22. Rendelkezésemre áll 1.00 M-os sósav és 1.0 M-os hangyasav<br />
a) mekkora térfogatú savoldatokból kell kiindulnom, ha mindkét oldatból 500 cm 3<br />
pH=2 oldatot akarok készíteni <br />
b) a pH=2 oldatok 10.0-10.0 cm 3 -hez 10.0 cm 3 pH=13 NaOH oldatot öntök.<br />
Mekkora pH-jú oldatokhoz jutok <br />
c) Hány cm 3 pH=13 NaOH kellene a pH=2 hangyasav 10.0 cm 3 -éhez önteni,<br />
hogy a hangyasav és a NaOH éppen sztöchiometrikus mennyiségben reagáljon<br />
Mekkora lesz az így keletkező oldat pH-ja <br />
23. Számítsa ki a 6⋅10-3 M szénsav pH-ját<br />
24. Számítsa ki a 2.5⋅10-4 M fumársav pH-ját<br />
25. Számítsa ki a 0.01 M-os szénsavoldat pH-ját és a benne oldott szénsavmolekulák<br />
karbonát- és hidrogén-karbonát-ion koncentrációját<br />
26. Hány M-os az a citromsav oldat, amelynek pH-ja 4<br />
27. Egyértékű sav 0.01 M-os oldatának pH-ja 2.03.<br />
a) mekkora a sav disszociáció foka ebben az oldatban <br />
b) hányszorosára kell higítani az oldatot, hogy ΔpH = 1 legyen <br />
28. Mekkora a víz disszociációfoka a pH=1 sósav oldatban<br />
29. Ismeretlen egyértékű gyenge bázis 0.1 M-os oldatát 150-szeres térfogatra higítjuk,ekkor<br />
pH-ja 2 egységgel változik.<br />
a, változik-e eközben a bázis disszociációfoka<br />
b, mekkora volt a kiindulási és a keletkezett oldat pH-ja<br />
c, mekkora a vegyület disszociációs állandója<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 45 =<br />
Áttördelte: Morgan
30. A 0.01 M-os perjódsav (HIO 4 ) oldatban az anion koncentráció 7.6⋅10-3 M.<br />
Hányszorosára kell az oldatot higítani, hogy a disszociáció 90%-os legyen<br />
31. Számítsuk ki a 0.1 M-os nátrium-acetát oldat pH-ját. Mekkora az acetát-ionok<br />
hidrolízisfoka<br />
32. A 0.1 M-os nátrium-cianid oldatban a cianidionok 1.18%-a hidrolizál.<br />
a,Számítsa ki a hidrogén-cianid disszociációs állandóját.<br />
b,Hány %-a hidrolizál a cianidionoknak, ha az oldatot tízszeresére higítjuk<br />
33. A 0.1 M-os nátrium-benzoát oldat pH-ja 8.6. Mekkora a benzoesav disszociációs<br />
állandója Mekkora az oldat pH-ja, ha tízszeresére higítjuk<br />
34. Egyértékű gyenge bázis erős savval alkotott sójának 0.2 molját vízben oldjuk, térfogatát<br />
400 cm 3 -re egészítjük ki. Az így elkészített oldat pH-ja 1.5 -del tér el a tiszta víz pHjától.Mekkora<br />
a gyenge sav disszociációs állandója<br />
35. Összeöntünk 100 cm 3 0.1M-os ammónia oldatot és sztöchiometrikus mennyiségben<br />
I., 0.1 M-os sósavat<br />
II, 0.05 M-os sósavat<br />
III, 0.01 M-os sósavat.<br />
a,Mekkora a keletkező oldatok pH-ja<br />
b, a hidrolízisfok<br />
36. Mekkora annak a gyenge savnak a savállandója, amelyik 0.1 M koncentrációjú vizes<br />
oldatának és 0.1 M-os nátrium sójának ugyanolyan mértékben tér el a pH-ja a<br />
semlegestől<br />
37. Mekkora a 0.5 M-os nátrium-karbonát oldat pH-ja, az egyes ionok és a<br />
szénsavmolekulák koncentrációja<br />
38. Számítsuk ki annak az oldatnak a pH-ját. az ionok és a molekulák egyensúlyi<br />
koncentrációját, amely 0.1-0.1 M koncentrációban tartalmazza a nátrium-hidrogénkarbonátot<br />
és a nátrium-karbonátot<br />
39. Milyen arányban keverjem az 0.2 mólos ammónium-hidroxidot és az 1 mólos<br />
ammónium-kloridot, ha azt szeretném, hogy 1 dm 3<br />
a) pH=9.85<br />
b) pH=8.95 oldatot kapjak<br />
40. 0.5 M HCN oldat pH-ját 2 egységgel kell növelni. Hány g NaCN-t adjak az oldat 1 dm 3 -<br />
hez <br />
41. Pufferem 0.1 M NH 4 OH-ból és 0.2 M NH 4 Cl-ból áll. Ennek 100 cm 3 -hez 20 cm 3 0.1 M<br />
sósavat adok. Hogyan alakul az új oldat pH-ja <br />
42. Mekkora a pufferkapacitása annak az 50 cm 3 puffernek, amelyben 0.1 M ammóniumhidroxid<br />
és 0.3 M ammónium-klorid van<br />
43. Mekkora annak az oldatnak a pH-ja, amely ecetsavra nézve 0.05 M-os, nátrium-acetátra<br />
nézve 0.1 M-os<br />
44. Mekkora annak az oldatnak a pH-ja, amely 100 cm 3 0.05 M ammónia oldatból és 0.3g<br />
ammónium-kloridból készül<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 46 =<br />
Áttördelte: Morgan
45. 1 dm 3 ecetsavat és nátrium-acetátot tartalmazó 4.4 pH-jú oldatot kell készítenünk.<br />
Rendelkezésre áll 100 cm 3 1 M-os ecetsav és vízmentes nátrium-acetát. Mennyi sót<br />
oldjunk fel, ha az összes ecetsavat fel kell használnunk<br />
46. Mekkora annak az oldatnak a pH-ja, amely a nátrium-dihidrogén-foszfátot és a<br />
dinátrium-hidrogén-foszfátot egyaránt 0.1 M-os koncentrációban tartalmazza<br />
47. 100 cm 3 0.1 M-os NaOH és 150 cm 3 0.1 M-os ecetsav összeöntésekor milyen pH-jú<br />
oldat keletkezik<br />
48. Milyen arányban kell a 0.1 M foszforsavat és a 0.1 M NaOH-ot elegyíteni, hogy pH=7<br />
oldathoz jussunk<br />
49. a) Mennyi a pH-ja 80 cm 3 0.125 M ecetsavnak<br />
b) Mennyi lesz az oldat pH-ja, ha adunk hozzá 20 cm 3 0.025 M-os sósavat <br />
c) Mennyi lesz a pH, ha az így kapott oldathoz 100 cm 3 0.055 M-os NaOH-ot adunk<br />
d) Milyen lesz az oldat pH-ja, ha a c, oldathoz 200 cm 3 0.025 M-os NaOH-ot adok <br />
A térfogatok additivak.<br />
50. a) Mennyi a pH-ja 80 cm 3 0.125 M ammónium-hidroxidnak<br />
b) Mennyi lesz az oldat pH-ja , ha adunk hozzá 20 cm 3 0.025 M-os NaOH-ot <br />
c) Mennyi lesz a pH, ha az így kapott oldathoz 100 cm 3 0.055 M-os HCl-at adunk <br />
d) Milyen lesz az oldat pH-ja, ha a c, oldathoz 200 cm 3 0.025 M-os HCl-at adok <br />
A térfogatok additívak.<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 47 =<br />
Áttördelte: Morgan
ANALITIKAI FELADATOK<br />
Általános ismeretek<br />
A mennyiségi analízis térfogatos - titrimetriás - módszereinek általános alapelve: a<br />
meghatározandó komponenst reagáltatjuk egy alkalmasan megválasztott reagens ismert<br />
koncentrációjú oldatával (mérőoldat). A meghatározandó komponens koncentrációja a<br />
reakcióban fokozatosan csökken és a titrálási egyenértékpontban a reagens mennyisége a<br />
reakció sztöchiometriáját figyelembe véve pontosan ekvivalens az oldatban levő komponens<br />
ismeretlen mennyiségével. A meghatározandó komponens mennyiségét a kísérletileg észlelt<br />
végpontig adott mérőoldat térfogatából (fogyás) és a koncentrációból számítjuk ki, a reakció<br />
sztöchiometrikus együtthatóinak segítségével.<br />
A számítás alapösszefüggése: V 1<br />
. c 1 = V 2<br />
. c 2<br />
. f 2<br />
V 1 = minta térfogata<br />
c 1 = minta ismeretlen koncentrációja<br />
V 2 = mérőoldat térfogata<br />
c 2 = mérőoldat koncentrációja<br />
f 2 = mérőoldat faktora<br />
A kifejezés az egyenértékpontban csak akkor igaz, ha a koncentrációk normalitás egységben<br />
vannak kifejezve (lásd később).<br />
A titrimetriás méréseknél alkalmazott reakciókkal szembeni követelmények:<br />
- gyors és pillanatszerű<br />
- sztöchiometrikus<br />
- nagy egyensúlyi állandójú<br />
- végpontjelezhető legyen<br />
A meghatározáshoz felhasznált reakciók lehetnek:<br />
- sav-bázis reakciók ( acidi-alkalimetria )<br />
- komplexképződési ( komplexometria ; kelatometria )<br />
- csapadékképződési ( pl. argentometria )<br />
- redukció-oxidáció ( redoximetria )<br />
A mérőoldatok, a normalitás<br />
A térfogatos analizis mérőoldatai az ún. normál oldatok. 1000 cm 3 oldatban a hatóanyag<br />
egyenértéktömegnyi mennyisége ( vagy ennek tört része ) van feloldva.<br />
A normalitás koncentráció előnye, hogy azonos normalitású oldatok egyenlő térfogataiban<br />
levő anyagmennyiségek azonos típusú reakcióban egymással egyenértékűek.<br />
Az egyenértéktömeg számítása: E = M , ahol<br />
ν<br />
M = molekulatömeg<br />
ν = az a viszonyszám, ami azt fejezi ki, hogy az adott vegyület egy konkrét reakcióban - pl.<br />
sav-bázis - hány mól H 3 O + -dal képes reagálni, vagy egyenértékű.<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 48 =<br />
Áttördelte: Morgan
pl. sav-bázis reakciónál<br />
1 n HCl - 1000 cm 3 oldatban E = M = 36.5 g HCl van<br />
1 n H 2 SO 4 - 1000 cm 3 oldatban E = M/2 = 49 g H 2 SO 4 van<br />
1 n KHCO 3 - 1000 cm 3 oldatban E = M = 100 g KHCO 3 van<br />
1 n H 3 PO 4 - 1000 cm 3 oldatban E = M/3 = 32.6 g H 3 PO 4 van<br />
Redox reakciónál a ν értékét az adja meg, hogy az adott vegyület az adott reakcióban hány<br />
mól elektronnal vesz részt, vagyis mennyit változik az oxidáció foka.<br />
pl. A KMnO 4 erélyesen savas közegben Mn 2+ vegyületet képez, vagyis<br />
ν = 7 - 2 = 5 → E = M/5 = 31.6<br />
ugyanez a KMnO4 közel semleges közegben Mn 4+ vegyületet képez, vagyis<br />
ν = 7 - 4 = 3 → E = M/3 = 52.6<br />
Komplexképződési reakcióknál ν a ligandum : fém molekulaarányát jelenti, amely a<br />
kelatometriában 1:1.<br />
Ha a mérőoldatunkat nem tudjuk beméréssel pontos koncentrációjúra készíteni (mert illékony,<br />
szennyezett, higroszkópos, összetétele nem pontosan ismert stb.) vagy idővel változik az oldat<br />
koncentrációja (pl. bomlik) akkor célszerű a mérőoldatok koncentrációját is pontosan<br />
megmérni és a névleges koncentrációtól való eltérését faktorral ( f ) figyelembe venni.<br />
A faktor kiszámítására több lehetőségünk is van:<br />
a, tömeg illetve koncentráció alapján az<br />
m c<br />
f =<br />
t t<br />
= összefüggést felhasználva<br />
m<br />
e<br />
ce<br />
számolhatunk, ahol mt ( illetve ct ) a tényleges bemért tömeget (koncentrációt), me (illetve<br />
ce) az elméletileg kiszámolt tömeget (koncentrációt) jelenti.<br />
b, térfogatos adatokkal számolva az<br />
V<br />
e<br />
f = összefüggés igaz, ahol Ve az elméletileg<br />
Vt<br />
kiszámolt térfogatot, Vt a ténylegesen mért térfogatot jelenti.<br />
Ha mérőoldatunk faktora 1, akkor ez azt jelenti, hogy mérőoldatunk pontosan olyan<br />
koncentrációjú, amilyet készíteni szerettünk volna. Ha 1-nél nagyobb érték, akkor oldatunk<br />
töményebb, ha 1-nél kisebb érték, akkor hígabb lett a készíteni kívánthoz képest.<br />
Mintafeladatok<br />
I.) Mennyi annak az oldatnak a faktora, amelynek pontos normalitása c =0.1019 <br />
megoldás<br />
c közelítő = a pontos koncentrációval azonos nagyságrendű kerek szám,<br />
jelen esetben 0.1<br />
c pontos = c közelítő<br />
. f f = 0.1019/0.1 f = 1.019<br />
Mérőoldatunk tehát kb. 0.1 n és f= 1.019<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 49 =<br />
Áttördelte: Morgan
II.) 0.0938 g bemért titeranyagra (amelynek egyenértéktömege = 90) a kb. 1 n-os<br />
mérőoldatból 10.11 cm3 fogyott. Számítsa ki a mérőoldat koncentrációját és faktorát.<br />
megoldás<br />
A feladat két módon is megoldható:<br />
a,<br />
1000 cm 3 1 n mérőoldat E = 90 g titeranyaggal egyenértékű kémiailag<br />
Ha mérőoldatunk pontosan 1 n koncentrációjú lenne, akkor 10.11 cm 3 fogyást abban az<br />
esetben tapasztaltunk volna, ha:<br />
1000 cm 3 1 n mérőoldat E= 90 g<br />
10.11 cm 3 1 n "<br />
90⋅10.11<br />
g = 0.91 g faktor alapanyagot mértünk volna be.<br />
1000<br />
Ezt a fogyást azonban nagyobb bemérés : 0.938 g mellett tapasztaltuk, tehát mérőoldatunk<br />
töményebb, mint 1 n:<br />
0.938<br />
f = = 1.031 0.91<br />
b,<br />
Ha mérőoldatunk pontosan 1 n koncentrációjú lenne, akkor:<br />
1000 cm 3 1n mérőoldat E= 90 g anyaggal reagál maradék nélkül<br />
x cm 3 1 n " 0.938 g " " " "<br />
x = 10.42 cm 3 mérőoldatunk fogyott volna.<br />
Ezzel szemben csak 10.11 cm 3 mérőoldat fogyott, vagyis kisebb térfogat tartalmazza<br />
ugyanazt a hatóanyagtartalmat. Ebből következik, hogy mérőoldatunk töményebb mint 1 n,<br />
vagyis f >1.<br />
Ve<br />
10.42<br />
f = = = 1.031<br />
V 10.11<br />
f<br />
III.) Mennyi annak az oldatnak a faktora, amelynek 10.00 cm 3 -ét titrálva a 0.1 n, f =<br />
1.038 mérőoldatunkból 10.12 cm 3 fogyott <br />
megoldás<br />
Titrimetriás meghatározásoknál a mérőoldat és a mérendő anyag koncentrációjának azonos<br />
nagyságrendbe kell esnie, így a mérendő anyagunk is kb. 0.1 n lesz.<br />
10 . 0.1 . f = 10.12 . 1.038 . 0.1<br />
f = 1.050<br />
IV.) 10.05 cm 3 oldatot mértünk be abból a célból, hogy az oldat koncentrációját<br />
meghatározzuk. Tudjuk, hogy az anyagunk egyenértéktömege 60.05. A titrálás során 7.62<br />
cm 3 fogyott a 0.1 n f = 1.028 mérőoldatból. Számítsa ki az oldat koncentrációját g/dm 3<br />
egységben.<br />
megoldás<br />
7.62 . 0.1 . 1.028 = 10.05 . c<br />
c = 0.0779 n<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 50 =<br />
Áttördelte: Morgan
1000 cm 3 1n oldatban E = 60.05 g van<br />
0.0779 n oldatban x<br />
Az oldat koncentrációja : 4.676 g/dm 3<br />
V.) Kísérleti problémák miatt visszatitrálással határozunk meg egy anyagot. 10.15 cm 3<br />
beméréshez 20.08 cm 3 0.1 n f = 1.000 mérőoldat fogyott. A felesleg visszamérésére 6.38 cm 3<br />
0.1 n f = 0.985 mérőoldat fogyott. A mért anyag E= 58.45. Ha a megadott mennyiséget<br />
100.12 cm 3 mérőlombikból pipettáztuk ki, hány g anyag volt a mérőlombikban <br />
megoldás<br />
a visszamérésre fogyott 6.83 . 0.985 = 6.73 cm 3 0.1 n oldat, tehát a meghatározandó anyagra<br />
20.08 - 6.73 = 13.35 cm 3 fogyott.<br />
Ez megfelel 13.35 . 58.45 : 1000 = 0.07803 g-nak,<br />
vagyis a lombikban 0.07803 . 100.12 : 10.15= 0.7697 g anyag volt.<br />
VI.) Az Al-EDTA komplex stabilitási állandójának logaritmusa: lgK=16.13. Mennyi az<br />
alumínium koncentrációja a komplex 0.01 M-os oldatában<br />
megoldás<br />
lgK= 16.2 K= 1.35⋅10 16<br />
−<br />
[ AlY ]<br />
a stabilitási állandó kifejezése:<br />
+ 4−<br />
[ Al ][ Y ]<br />
= 1.35⋅10<br />
3<br />
Miután a disszociáció igen csekély mértékű, [AlY-] = cAl = 10 -2 , és<br />
16<br />
[Al 3+ ] = [Y 4- ]<br />
c<br />
Al<br />
K = ⇒<br />
3+<br />
2<br />
Al<br />
[ ]<br />
3+<br />
c<br />
Al<br />
−10<br />
[ Al ] = = 8.6 ⋅10<br />
M<br />
K<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 51 =<br />
Áttördelte: Morgan
`<br />
VII.) Számítsa ki a Zn-EDTA komplex látszólagos stabilitási állandóját ( K<br />
st<br />
) pH=5<br />
oldatban.<br />
megoldás<br />
A komplex stabilitási állandója 10 17 2−<br />
[ ZnY ] 17<br />
(táblázatból) K<br />
St<br />
= = 10<br />
2+<br />
4−<br />
[ Zn ][ Y ]<br />
` K<br />
St<br />
+<br />
+ 2<br />
+ 3<br />
+<br />
K =<br />
α = 1+ β [ H ] + β [ H ] + β [ H ] + β [ H ] 4<br />
St<br />
Y(H)<br />
α<br />
Y( H)<br />
K 1 = β 1 = 2.2⋅10 10 K 2 = 1.7⋅10 6 K3 = 5.6⋅10 2 K4 = 1.2⋅10 2 (táblázatból)<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
K 1 ⋅K 2 = β 2 , K 1 ⋅K 2 ⋅K 3 = β 3 K 1 ⋅K 2 ⋅K 3 ⋅K 4 = β 4<br />
10 −5<br />
16 −5<br />
2<br />
19 −5<br />
3<br />
21 −5<br />
4<br />
α = 1+<br />
2.2 ⋅10<br />
10 + 3.7 ⋅10<br />
(10 ) + 2.1⋅10<br />
(10 ) + 2.5⋅10<br />
(10<br />
α<br />
K<br />
Y ( H)<br />
)<br />
Y(H)<br />
`<br />
St<br />
= 3.9 ⋅10<br />
17<br />
10<br />
=<br />
3.9 ⋅10<br />
⇓<br />
6<br />
6<br />
⇒<br />
lgα<br />
= 2.5 ⋅10<br />
= 6.6<br />
`<br />
10<br />
`<br />
K<br />
St<br />
= 2.5 ⋅10<br />
vagy lg K<br />
St<br />
= 10.4<br />
10<br />
Y(H)<br />
Gyakorló feladatok<br />
A feladatok témakörök szerint vannak csoportosítva<br />
(A kertészmérnök hallgatóknak az 1-11, 15-17 feladat megoldása szükséges)<br />
1. Mérőoldatunk faktorát 1.072-nek találtuk. A mérőoldat 500 cm 3 -éhez hány cm cm 3<br />
vizet adjunk,hogy a faktora 1.000 legyen<br />
2. Mennyi a 0.1 N KMnO4 mérőoldat faktora, ha 0.0700 g Na-oxalátra 11.03 cm cm 3<br />
fogy belőle M(Na-ox)= 134<br />
3. 4.35 g kénsav oldatot 248 cm cm 3 -re higítunk. Ebből 25.0 cm cm 3 -t titrálok, amelyre<br />
9.1 cm cm 3 1N, f=0.945 NaOH fogy. Hány m/m % -os a kénsav oldat <br />
4. 5.49 g tömény NaOH oldatot 256 cm cm 3 -re higítok. Kiveszek belőle 25.0 cm cm 3 -t,<br />
és 0.1 N HCl-val titrálom. 13.4 cm3 fogyást mértem. A mérőoldat f=1.061.<br />
Hány m/m %-os a NaOH <br />
5. 15.0 cm cm 3 NaOH-ra 12.1 cm 3 0.1 N f=1.105 kénsav fogy. Hány g/100cm 3 -os a<br />
NaOH <br />
6. 35.0 cm 3 HCl-ra 12.15 cm 3 0.15 N f=1.003 NaOH fogy.Hány g/100cm 3 -os a HCl<br />
7. 10.0 cm 3 5.5 m/m%-os (s=1.039 g/cm 3 ) kénsavat 100.0 cm 3 -re higítok. Milyen<br />
koncentrációjú (mol/dm 3 ) az a NaOH oldat, amellyel a kénsav 20.0 cm 3 -ét titrálva<br />
23.3 cm 3 fogy<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 52 =<br />
Áttördelte: Morgan
8. 10.05 cm 3 ecetsavat mértem be. Titrálására 7.62 cm 3 0.1 N , f= 1.028 mérőoldat<br />
fogyott. Mennyi g/100cm 3 -os az ecetsav <br />
9. Szilárd anyagból 1.2345 g-t oldunk fel egy 100.12 cm 3 -es mérőlombikban, jelig<br />
töltjük, majd 19.95 cm 3 -t pipettázunk ki belőle. Mérhető komponensének<br />
egyenértéktömege E=63.54. A titrálásra 8.48 cm 3 f=0.986 , 0.1 N mérőoldat fogyott.<br />
Hány %-ot tartalmazott a bemért anyag a mérhető komponensből<br />
10. Hány g/100cm 3 nátrium-kloridot tartalmaz az az oldat, amelynek 20.0 cm 3 -re<br />
8.73cm 3 0.1 n ezüst-nitrát mérőoldat fogy a Mohr féle titrálásnál<br />
11. 5 g kálium-nitrát mintának szeretnénk a kálium-klorid szennyeződését meghatározni<br />
Mohr módszerével. A mintára 1.18 cm 3 0.1 n ezüst-nitrát oldat fogyott. Fejezze ki a<br />
kálium-nitrát m/m%-os szennyezettségét.<br />
12. 10.08 cm 3 kálium-bromid oldathoz 20.04 cm 3 0.1 n ezüst-nitrát oldatot adtunk.<br />
A feleslegben levő ezüst ionok visszamérését Volhard-féle titrálással 8.65 cm 3 0.1 n<br />
f=0.988 ammónium-rodanid mérőoldattal végeztük. Számítsa ki a kálium-bromid<br />
koncentrációját g/100cm 3 -ban.<br />
13. 50 cm 3 végtérfogatban 0.1 M koncentráció tartományban kloridot titrálunk ezüstnitrát<br />
mérőoldattal, Mohr szerint. Indikátorként 1 cm 3 5%-os kálium-kromát oldatot<br />
használunk. Helyesen jelez-e az indikátor<br />
14. Titrálható-e 0.01 M kálium-jodid 0.1% pontossággal ezüst-nitráttal 0.01 M káliumbromid<br />
mellett szelektíven<br />
15. Kb. 0.05 M-os K III. mérőoldatot 0.05 M-os, f =1.000 Zn 2+ oldatra faktorozunk.<br />
20.0 cm 3 Zn 2+ oldatra a mérőoldatból 18.9 cm 3 fogy. Mekkora a mérőoldat faktora<br />
16. Mekkora a faktora annak a közel 0.05 M-os K III oldatnak, amelyből 9.8 cm 3 fogy<br />
10.0 cm 3 , 0.05 M-os, f=1.000 Mg 2+ oldatra<br />
17. 100 cm 3 csapvizet pH=10-es oldatban 0.01 M-os EDTA mérőoldattal titrálok<br />
eriokrómfekete-T indikátor mellett. 8.62 cm 3 mérőoldat fogyott. Számítsa ki a<br />
csapvíz keménységét német keménységi fokban.<br />
(1 nk° az a víz, amelynek 100 cm 3 -e 1 mg CaO-dal egyenértékű Ca- és/vagy Mg- sót<br />
tartalmaz)<br />
18. Hány g rézion van a Cu-EDTA komplex 0.1 M-os oldatának 100 cm 3 -es részletében<br />
19. Számítsa ki a Zn-EDTA komplex Ks` látszólagos stabilitási állandóját pH=4<br />
oldatban.<br />
20. Mekkora a Zn-EDTA komplex látszólagos stabilitási állandója pH=7 oldatban<br />
21. Fe(II) oldat 15.0 cm3-re 12.8 cm 3 fogy olyan KMnO4 oldatból, melynek 10.0 cm 3 -re<br />
10.20 cm 3 0.01 N f= 1.100 oxálsav oldattal egyenértékű. Mennyi az oldat Fe(II)<br />
tartalma mg/dm 3 -ben <br />
22. 2.5 g H 2 O 2 oldatot 50 cm 3 -re higítunk. Ennek 10.0 cm 3 -re 10.0 cm 3 0.1 N, f=0.925<br />
KMnO4 fogy. Mennyi volt az m/m%-os koncentrációja az eredetileg bemért<br />
H 2 O 2 -nak<br />
23. Hány g kristályos Fe(II)-szulfátot (7 mol vízzel kristályosodik) mértem be annak az<br />
oldatnak az elkészítéséhez, amelynek titrálásához 45.0 cm 3 0.1 N f=1.000 KMnO4<br />
fogyott.<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 53 =<br />
Áttördelte: Morgan
24. Hány g kén-dioxidra van szükség 300 cm 3 0.2 N KMnO4 elszíntelenítéséhez, a<br />
következő egyenlet szerint (rendezze az egyenletet)<br />
SO 2 + H 2 O = H 2 SO 3<br />
KMnO 4 + H 2 SO 3 = K 2 SO 4 + H 2 O + MnSO 4 + H 2 SO 4<br />
25. Hidrogén-peroxid savas közegben KMnO4 -tal a következő egyenlet szerint reagál :<br />
KMnO 4 + H 2 O 2 + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + MnSO 4 + H 2 O + O 2<br />
(rendezze az egyenletet)<br />
Hány mg H 2 O 2 volt abban az oldatban, amelynek titrálására 12.24 cm 3 0.1 M-os<br />
f=1.000 KMnO4 fogyott <br />
26. Oxálsav oldat titrálására 8.56 cm 3 0.1 N , f= 1.018 NaOH oldat fogy. Hány cm 3 0.1N<br />
KMnO4 (f= 0.985) fogy ugyanerre <br />
27. 0.2133 g vas tartalmú ércet mérünk be. KMnO4-al mérjük az oldat vas tartalmát.<br />
Mérőoldatunkból, amely 0.1 N (f=1.117), 8.6 cm 3 fogyott.<br />
Hány % vasat tartalmazott az érc <br />
28. Hány mólos az a KMnO4 oldat, amelyből 14.48 cm 3 szükséges 0.098 g nátriumoxalát<br />
titrálásához<br />
29. Egy réztartalmú ötvözet réztartalmát határozzuk meg: 10 g ötvözetet kénsavban<br />
feloldunk, majd az oldatot 25 cm 3 -re egésztjük ki. Ennek az oldatnak 10 cm 3 -hez<br />
feleslegben kálium-jodidot adunk, a kivált jódot nátrium-tioszulfáttal titráljuk meg.<br />
Milyen koncentrációjú mérőoldatot válasszunk, ha azt akarjuk, hogy a fogyás<br />
számértéke megegyezzen az ötvözet m/m%-ban kifejezett réztartalmával<br />
30. Egy kromit nevű ásvány (FeO.Cr 2 O 3 ) 12 g-ját Na 2 O 2 -dal megömlesztjük így összes<br />
króm tartalmát Cr(VI) formává alakítjuk. Az oldatot megsavanyítjuk, majd 50 cm 3<br />
0.32 M-os Fe(II)-oldatot adunk hozzá. A reakció után feleslegben visszamaradt<br />
Fe(II) oxidációjára 3.14 cm 3 0.016 M-os kálium-bikromát oldat fogyott. Adja meg az<br />
ásvány Cr 2 O 3 tartalmát m/m%-ban!<br />
31. Egy tallium(I) tartalmú oldat 20.0 cm 3 -éből kálium-bikromáttal lecsapatjuk a<br />
tallium(I) ionokat. A kiszűrt, mosott csapadékot híg kénsavban feloldjuk, a bikromát<br />
ionokat 0.15 M-os Mohr-só (vas(II)-ammónium-szulfát) oldattal titráljuk. 20.95 cm 3<br />
fogyást mértünk. Mekkora a minta tallium(I) koncentrációja mg/cm 3 -ben<br />
32. 30 cm 3 hypot 300 cm 3 -re higítottunk. Ennek 60 cm 3 -es részletéhez jodidot adtunk és<br />
a kivált jódot 0.0813 M-os nátrium-tioszulfáttal megtitráltuk, 55.32 cm 3 fogyást<br />
tapasztaltunk. Számítsa ki a hypo NaClO tartalmát g/dm 3 -ben.<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 54 =<br />
Áttördelte: Morgan
33. Winkler féle oxigén-meghatározást végzünk, amelynek lényege a következő:<br />
lúgos közegben a vízben kötött oxigén a Mn(II) ionokat Mn(III)-ionokká oxidálja.<br />
Az oldatot megsavanyítva, és kálium-jodidot adva hozzá a Mn(III) oxidálja a<br />
jodidionokat, amely így nátrium-tioszulfáttal mérhető.<br />
100 cm 3 vízmintához 1-1 cm 3 koncentrált Mn(II)-NaOH és NaI oldatot adunk, majd<br />
kb. 5 percig rázzuk a zárt edényt. Ezt követően a mintához 5 cm 3 20 m/m%-os<br />
kénsavoldatot adunk. Az így kapott oldatból 16.0 cm 3 -t kivéve a kivált jódot 0.006<br />
M-os Na-tioszulfát mérőoldattal megtitráljuk. 10.8 cm 3 fogyást mértünk. Mekkora a<br />
víz oxigéntartalma (mg/cm 3 )<br />
34. 3.2 g bárium(II) iont tartalmazó mintából a bárium(II) tartalmat 50.0 cm 3 0.021 M-os<br />
KIO 3 oldattal lecsapjuk. A csapadék mosása után a szűrlethez feleslegben KI-ot<br />
adunk, a kivált jódot Na-tioszulfáttal titráljuk. A 0.04 M-os mérőoldatból 7.5 cm 3<br />
fogy. Számítsa ki, hány m/m%-os a minta BaO-ra nézve.<br />
35. 20 cm 3 KHC2O4 oldatot 0.124 mólos KOH oldattal titrálunk fenolftalein indikátor<br />
jelenlétében. Az ekvivalenciapont 30.2 cm 3 fogyásnál van. Egy másik részletet<br />
kénsavval megsavanyítunk és KMnO4-tal titráljuk. A fogyás 20.1 cm 3 .Mennyi a<br />
KMnO4 koncentrációja<br />
36. Mekkora a moláris koncentrációja annak a KMnO4 oldatnak, amelynek 22 cm 3 -e<br />
oxidálja az a kálium-hidrogén-oxalát mennyiséget, amit 10.0 cm 3 0.5 M-os NaOH<br />
oldat semlegesít<br />
37. 11.2 g hidrogén-peroxid oldatot 500 cm 3 -re töltöttünk fel. 50 cm 3 -es részletét<br />
0.013 mólos KMnO4 oldattal titráltuk savas közegben. A fogyás 30.8 cm 3 . Hány<br />
m/m%-os volt a minta hidrogén-peroxidra nézve<br />
38. Egy tioszulfát törzsoldat koncentrációjának meghatározásához 1.05 g 98.7 %-os<br />
tisztaságú KIO 3 -ot mértünk be és higítottuk 500 cm 3 -re. A törzsoldat 50 cm 3 -es<br />
részletét megsavanyítottuk és KI-ot adtunk hozzá feleslegben. A tioszulfát fogyása<br />
28.31 cm 3 volt. Mekkora a törzsoldat koncentrációja<br />
39. Hány cm 3 0.023 M KMnO4 oldat szükséges 2.1 g 75%-os tisztaságú Mohr só<br />
[vas(II)-ammónium-szulfát] vastartalmának meghatározásához<br />
40. 0.4130 g kálium-bikromátot feloldottunk savban, majd feleslegben KI-ot adtunk<br />
hozzá. A kivált jódra 51.3 cm 3 tioszulfát mérőoldat fogyott. Mekkora a tioszulfát<br />
oldat koncentrációja<br />
41. 25 cm 3 KH(IO 3 ) 2 oldathoz feleslegben KI-ot adtunk. A felszabaduló jód titrálására<br />
41.4 cm 3 tioszulfát szükséges. Ugyanezen oldat 15 cm 3 -vel 12 cm 3 0.05 M-os NaOH<br />
oldat egyenértékű. Mekkora a tioszulfát mérőoldat koncentrációja<br />
42. Természetes ásványok arzén(III) tartalmát szeretnénk meghatározni. Az ásvány 0.25<br />
g-ját feloldjuk, majd az arzén(III) tartalmát 38.5 cm 3 0.021 M-os jódoldattal<br />
feloxidáljuk. Hány %-ban (m/m%) tartalmazta az ásvány az As 2 O 3 -ot<br />
43. Kálium-klorát koncentrációját határozzuk meg. A mintát vas(II) oldattal reagáltatjuk,<br />
majd a vas(II) felesleget visszatitráljuk. Hány m/m%-ban tartalmazza a minta a<br />
kálium-klorátot, ha 0.12 g mintát 50 cm 3 0.1 M-os vas(II) oldattal reagáltatva, a<br />
fennmaradó vasfeleslegre 13.1 cm 3 0.076 M-os cerium(IV) oldat fogyott<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 55 =<br />
Áttördelte: Morgan
44. Egy kalcium tartalmú kőzet 0.2150 g-os részletét híg sósavban feloldjuk, majd<br />
ammónium-oxalátot adunk az oldathoz, s a pH-t úgy állítjuk be, hogy a csapadék<br />
leválása kvantitatív legyen. A csapadékot szűrés, mosás után híg kénsavban feloldjuk<br />
és 0.025 M-os KMnO4 oldattal megtitráljuk. Hány m/m% kalciumot tartalmazott a<br />
kőzet, ha a mérőoldatból 29.8 cm 3 fogyott<br />
45. Egy kén-dioxid tartalmú gázelegyet (p=1 bar, t=20°C) 100 cm 3 0.1 M-os jódoldaton<br />
vezetjük keresztül. A maradék jódot 0.1 M-os tioszulfát oldattal megtitrálva, 44 cm 3<br />
fogyást mértünk. Mekkora a kén-dioxid parciális térfogata a gázelegyben<br />
Titrálási görbe pontjainak számítása<br />
A titrálási görbe pontjainak számításainál a titrálás során fellépő higulást nem vettük<br />
figyelembe. Igy a kapott koncentráció értékek nem felelnek meg a ténylegesen kialakuló<br />
koncentráció viszonyoknak, csak azok tendenciáját tükrözik.<br />
Erős sav titrálása erős bázissal<br />
100 cm3 0.1 N HCl-t titrálok 0.1 N NaOH-val<br />
0 %-os titráltságnál [H+] = 0.1 → pH= 1<br />
90 %-os " 10 % HCl nincs még megtitrálva, ez 0.1.0.1 =0.01 →pH=2<br />
99 %-os " 1 % HCl nincs megtitrálva, ez a 0.1. 10-2 = 10-3 →pH=3<br />
99.9 %-os " 0.1 % HCl nincs megtitrálva, ez a 0.1. 10-3= 10-4 →pH=4<br />
100 %-os " erős sav és erős bázis reakciójakor tökéletesen disszociáló só keletkezik és<br />
víz<br />
→pH= 7<br />
100.1 %-os " 0.1 % NaOH felesleg van, ez 0.1 . 10-3 = 10-4, pOH=4<br />
pH= 14 → pOH = 10<br />
101 %-os " 1%-os NaOH felesleg van, ez 0.1 . 10-2 = 10-3, pOH= 3<br />
pH= 14 → pOH = 11<br />
110 %-os " 10 %-os NaOH felesleg, ez 0.1 . 0.1 = 0.01 , pOH=2<br />
pH= 14 → pOH = 12<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 56 =<br />
Áttördelte: Morgan
Gyenge sav titrálása erős bázissal<br />
0.1 N ecetsavat titrálok 0.1 N NaOH-dal, Kd = 1.8 . 10-5<br />
+<br />
−5<br />
0 %-os titráltságnál [ H ] = K c = 1.8 ⋅10<br />
⋅ 0. 1<br />
d sav<br />
pH = 2.87<br />
10 %-os " 0.1 N ecetsav 90 %-a = 0.09 marad és a 0.1 N NaOH 10%-ából<br />
(0.01 n) Na-acetát keletkezik. Puffer jön létre.<br />
+ csav<br />
[ H ] = K<br />
sav<br />
⋅<br />
c<br />
só<br />
+<br />
−5<br />
0.09<br />
[ H ] = 1.8 ⋅10<br />
⋅ → pH = 3.8<br />
0.01<br />
50 % " csav = 0.1 . 0.5 = 0.05 , csó = 0.1 . 0.5 = 0.05 puffer pH = 4.74<br />
90 % " csav = 0.1 . 0.1 = 0.01, csó = 0.1 . 0.9 = 0.09 puffer pH = 5.7<br />
99 % " csav = 0.1 . 0.01 = 10-3, csó = 0.1 . 0.99 = 0.099 puffer pH = 6.74<br />
100 % " ecetsav teljes egészében Na-acetát formájában van jelen, hidrolizáló só pHjának<br />
számítása csó = 0.1<br />
− K<br />
v<br />
[ OH ] = ⋅ csó<br />
K<br />
d<br />
→ pOH = 5.12 pH = 8.87<br />
101 % " 0.1 N NaOH 1 % feleslegben van, clúg = 0.001→ pOH=3, pH = 11<br />
100 % után a feleslegbe kerülő erős sav pH-ja a domináns, a hidrolizáló só pH-ja<br />
elhanyagolható.<br />
Csapadékos titrálási görbe<br />
0.1 N KCl-ot titrálok 0.1 N AgNO3-tal, L = 1.6 . 10-10.<br />
pCl -t ábrázolom a titráltsági % függvényében<br />
0 % pCl = 1<br />
90 % a Cl- -nak 10 %-a szabad még, [Cl-] = 0.01 , pCl= 2<br />
99 % Cl- -nak 1 %-a szabad még, [Cl-] = 10-3, pCl= 3<br />
100 % a Cl- teljes egészében csapadékként van jelen, [Cl-]= [Ag+] = L pCl = 4.9<br />
Cl − L<br />
= Ag<br />
pCl = 6.8<br />
101 % 1 % [Ag+] felesleg van, saját ion hatás érvényesül, [ ]<br />
+<br />
[ ]<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 57 =<br />
Áttördelte: Morgan
Komplexometriás titrálási görbe<br />
0.1 M Ca2+ -t titrálok 0.1 M-os EDTA -val (megfelelő pH-n), Kstab. = 1011<br />
pCa -t ábrázolom a titráltsági % függvényében<br />
0 % [Ca2+] = 10-1, pCa = 1<br />
90 % [Ca2+] = 10-2, pCa = 2<br />
99 % [Ca2+] = 10-3, pCa = 3<br />
100 % [Ca2+] a komplex stabilitási állandójából számítható.<br />
stab.<br />
[ komplex]<br />
2+<br />
[ Ca ][ EDTA]<br />
2+<br />
2+<br />
2<br />
[ ] [ ] [ ]<br />
[ komplex]<br />
Ca = EDTA ⇒ Ca<br />
K =<br />
⇒<br />
=<br />
[ Ca2+ ] = 10-6 , pCa = 6<br />
101 % az EDTA 1 % feleslegben van, a Kstab-ra felírt kifejezésben<br />
[EDTA] = 0.1. 0.01 , → [ Ca2+ ]=10-8 , pCa = 8<br />
K<br />
stab<br />
Redox titrálási görbe<br />
0.1 N Fe(II) -t titrálunk 0.1 N Ce(IV) oldattal, Eo(Fe)= 0.77 V, Eo(Ce)= 1.44 V<br />
100 % titráltságig a potenciált a vas határozza meg. A Nernst-Peters egyenlet ekkor a<br />
következő formára írható:<br />
3+<br />
0.059 [ ox]<br />
0.059 [ Fe ]<br />
E = E0<br />
+ lg = 0.77 + lg<br />
2+<br />
z red 1 Fe<br />
[ ]<br />
[ ]<br />
50 %-nál [Fe3+] /[Fe2+]= 0.05 / 0.05 E = 0.77 V<br />
90 % [Fe3+] /[Fe2+]= 0.09 / 0.01 E = 0.83 V<br />
99 % [Fe3+] /[Fe2+] = 0.099 / 0.001 E = 0.89 V<br />
(n<br />
1<br />
⋅E<br />
01<br />
+ n<br />
2E<br />
02<br />
)<br />
100 % E =<br />
= 1.11V<br />
n1<br />
+ n<br />
2<br />
100 % felett már a Ce-rendszer a döntő<br />
[ ox]<br />
[ red]<br />
4+<br />
[ Ce ]<br />
+<br />
[ Ce ]<br />
0.059<br />
0.059<br />
E = E0<br />
+ lg = 1.44 + lg<br />
3<br />
z<br />
1<br />
101 % -nál [Ce4+] /[Ce3+] = 0.001 / 0.1 E = 1.32 V<br />
A titrálási görbék jobb megértéséhez ajánljuk a kapott görbék különböző paraméterek mellett<br />
elvégzett vizsgálatát, deriválását, stb.<br />
Célszerű a számításokat egy-két nagyságrenddel kisebb értékek mellett is elvégezni.<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 58 =<br />
Áttördelte: Morgan
OXIDÁCIÓ FOK<br />
Az oxidáció fok megadja, hogy a kérdéses atom egy adott vegyületben hány elektront vett fel<br />
(redukció) vagy adott le (oxidáció).<br />
Néhány alapvető érték, amelyek ismerete nélkül az egyenletek nem oldhatók meg:<br />
Fluor -1<br />
Oxigén -2 ( kivéve a peroxo kötést, ahol -1 )<br />
Hidrogén +1 ( kivéve a sószerű hidrideket, ahol -1 )<br />
Alkáli fémek +1<br />
Alkáli földfémek +2<br />
Al +3<br />
Elemi állapotú elemek ox. foka = 0.<br />
Semleges molekulában az alkotók ox. fokának algebrai összege = 0, ionoknál a töltéssel<br />
egyenlő.<br />
Mintafeladatok<br />
Egészítse ki a következő egyenletet:<br />
KMnO4 + NaNO2 + H2SO4 = K2SO4 + MnSO4 + NaNO3 + H2O<br />
melyik komponens oxidációfoka változik <br />
Mn +7 → +2 a változás = 5 ( redukció )<br />
N +3 → +5 " = 2 ( oxidáció )<br />
A Mn annyi elektront fog felvenni, ahányat a N lead. Vagyis a legkisebb közös többszöröst<br />
keressük. Igy az egyenlet helyes megoldása:<br />
2 KMnO4 + 5 NaNO2 + 3 H2SO4 = K2SO4 + 2 MnSO4 + 5 NaNO3 + 3 H2O<br />
Gyakorló feladatok<br />
Mennyi a nitrogén oxidációfoka a következő vegyületekben:<br />
NH3, NaNH2, N2O3, NaNO3, HNO3, N2O5, NO2, Sr(NO3)2<br />
Határozza meg a fém komponens oxidációfokát a következő vegyületekben:<br />
[ Fe(CN)6 ], [ Cu(NH3)4 ], [ Cr(SCN)4(NH3)2 ]Cl<br />
Egészítse ki az egyenleteket az együtthatókkal:<br />
1.) I2 + Cl2 + H 2 O = HIO3 + HCl<br />
2.) I2 + SO2 + H 2 O = HI + H2SO4<br />
3.) HIO3 + HI = I2 + H2O<br />
4.) MnSO4 + (NH4)2S2O8 + H2O = HMnO4 + H2SO4 + (NH4)2SO4<br />
5.) Na2S2O3 + Cl2 + H2O = Na2SO4 + HCl + H2SO4<br />
6.) H2C2O4 + MnO2 + H2SO4 = CO2 + MnSO4 + H2O<br />
7.) AgNO3 + AsH3 + H2O = Ag + H3AsO4 + HNO3<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 59 =<br />
Áttördelte: Morgan
8.) NaIO3 + NaHSO3 + Na2CO3 = I2 + Na2SO4 + H2O + CO2<br />
9.) Na3CrO3 + H2O2 = Na2CrO4 + H2O + NaOH<br />
10.) Cu + H2SO4 = CuSO4 + SO2 + H2O<br />
11.) Cu + HNO3(cc) = Cu(NO3)2 + NO2 + H2O<br />
12.) Cu +HNO3(híg) = Cu(NO3)2 + NO + H2O<br />
13.) MnO2 + HCl = MnCl2 + Cl2 + H2O<br />
14.) Fe + HNO3 = Fe(NO3)3 + NO + H2O<br />
15.) Cu2S + HNO3 = Cu(NO3)2 + NO + S + H2O<br />
16.) KClO3 + H2SO4 = K2SO4 + KClO4 + ClO2 + H2O<br />
17.) KMnO4 + C6H12O6 + H2SO4 = K2SO4 + MnSO4 + CO2 + H2O<br />
18.) As2S3 + NH4OH + H2O2 = (NH4)3AsO4 + (NH4)2SO4 + H2O<br />
19.) CuCrO4 + KI + H2SO4 = CuI + I2 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O<br />
20.) Sn + HNO3 = Sn(NO3)2 + NO2 + H2O<br />
21.) SnO2 + S + Na2CO3 = Na2SnS3 + CO2 + SO2<br />
22.) As2S3 + HNO3 + H2O = H3AsO4 + S + NO<br />
23.) As 2 S 3 + HNO 3 (cc) = H 3 AsO 4 + H 2 SO 4 + H 2 O + NO 2<br />
24.) + HNO (cc) = Hg(NO ) + NO H O<br />
Hg<br />
3 3 2 2<br />
+<br />
2<br />
25.) Hg + HNO<br />
3<br />
= Hg(NO3<br />
)<br />
2<br />
+ NO + H<br />
2O<br />
26.) KMnO<br />
4<br />
+ HI = KOH + MnO<br />
2<br />
+ H<br />
2O<br />
+ I<br />
2<br />
27.) KMnO<br />
4<br />
+ HI + H<br />
2SO<br />
4<br />
= K<br />
2SO<br />
4<br />
+ MnSO<br />
4<br />
+ H<br />
2O<br />
+ I<br />
2<br />
28.) Cr<br />
2O3<br />
+ Na<br />
2CO3<br />
+ NaNO3<br />
= Na<br />
2CrO4<br />
+ NaNO2<br />
+ CO<br />
2<br />
K<br />
2CrO<br />
+ HCl = KCl + CrCl + H O + Cl<br />
29.) 7<br />
3 2 2<br />
30.) Cr2O7 2- + S2- + H+ = Cr3+ + S + H2O<br />
31.) − −<br />
− +<br />
2<br />
NO + Zn + OH + H O = NO [ Zn( OH)<br />
] −<br />
3 2<br />
2<br />
4<br />
32.) AsO3 3- + Sn2+ + Cl- = As + [ SnCl6 ]3- + H2O<br />
33.) MnO 4<br />
- + Cl- + H+ = Mn2+ + Cl2 + H2O<br />
34.) CrO4 2- + SO3 2- + H+ = Cr3+ + SO4 2- + H2O<br />
35.) Cr2O7 2- + N2H5 + + H+ = Cr3+ + N2 + H2O<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 60 =<br />
Áttördelte: Morgan
36.)<br />
−<br />
−<br />
IO<br />
3<br />
+ H<br />
2S<br />
= I + S + H<br />
2O<br />
37.)<br />
− 2+<br />
−<br />
MnO<br />
4<br />
+ Mn + OH = MnO<br />
2<br />
+ H<br />
2O<br />
−<br />
+ 2+<br />
38.) + C O H + H = Mn + CO H O<br />
MnO<br />
4 2 4 2<br />
2<br />
+<br />
2<br />
− + 3+<br />
39.) Bi<br />
2<br />
S<br />
3<br />
+ NO<br />
3<br />
+ H = Bi + NO + S + H<br />
2O<br />
A koncentráció számítás<br />
Megoldások<br />
1. 14 g 26. 1.33 dm3 80g/dm3, 0.67 dm3 2 g/100cm 3<br />
2. 345 cm3 27. 2.44 cm3<br />
3. 240 cm3 28. 15 cm3<br />
4. 0.138 M 29. 2,7 dm3<br />
5. 5.4 cm3 30. 45.64 g, feloldódik<br />
6. 1.38 cm3 31. mind feloldódik<br />
7. 15.66 cm3 32. 4-szeres<br />
8. 0.155 M 33. 195.5 cm3, 71.9%<br />
9. 1.7 g 34. 254.3 cm3 98%-os+1814.6 g víz<br />
10. 120 g 35. 27.7 m/m%, 14.66 n/n%<br />
11. 196 g 36. 25.9 m/m%, 6 n/n%<br />
12. 0.9. m/m% 37. I. 5 n/n% 58.83 g, II. 10 n/n% 57.57 g<br />
13. 47.8 .g 38. 3 n/n% 80.7 g, 10 n/n% 69.3 g<br />
14. 32 cm3 39. 0.183 M<br />
15. 0.03 M 40. 0.85 M<br />
16. 0.1 M. 41. 252.5 cm3<br />
17. 18.4 m/m%, 5.5 M 42. 32.9 cm3<br />
18. 297.5 g, 3.03 M, 5.8 n/n% 43. 3037.5 cm3 = 3.037 dm3<br />
19. 28 m/m% 44. 900 cm3<br />
20. 867.4 g 45. 2.32 mól<br />
21. 0.87 mol EtOH, 36.3 m/m% EtOH, 46. 4.6 M<br />
63.7 m/m% MeOH 47. 49.6 m/m%<br />
22. 1.75 M 48. 70 m/m%<br />
23. 0.054 M 49. 3125 cm3<br />
24. 97 cm3 50. 288 cm3<br />
25. 88.4 cm3<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 61 =<br />
Áttördelte: Morgan
Sztöchiometria<br />
1. 11.2 kg 15. 5.47⋅10-2M = 8.64 g/dm3<br />
2. 63.5 cm3 16. 7.8 kg<br />
3. a) NaCl b) Na3(AlF6) 17. 25.5 g, 223.2 cm3<br />
c) Na2B4O7 . 10 H2O 18. 799 cm3<br />
4. 88.5 % 19. 13.56 g<br />
5. a) 2.58 dm3 b) 40 cm3 20. 1.79 g NaCl, 4.39 g AgCl, 2.56%<br />
6. 21.3 dm3 NaNO 3<br />
7. 33.28 g AgNO3 és 19 g K2CrO4 21. 3.57 g Cu(II)-hidroxid, 2.4 % NaOH,<br />
8. 87.3 g 6.5% Na-szulfát<br />
9. 27.25 g 22. 38.76 g AgCl, 5.1 % K-nitrát<br />
10. 150 cm3 23. 23.3 g Ba-szulfát, 13.9 % HCl<br />
11. 0.6 M HCl, 125 cm3 24. 3.33 g<br />
12. 24.5 dm3 25. 4.95 dm3<br />
13. n = 4 26. 4.2 dm3<br />
14. 1093 g 27. 3 m3 hidrogén, 1.9 m3 ammónia<br />
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
28. 732.2 g<br />
29. 6.35 g 40. 10.05 g<br />
30. 50-50% 41. 11.83 g PbCO 3 , 1.7 g CO 2<br />
31. 95 % 42. Mg<br />
32. 94.8 m/m% Ag, 5.2 % Cu 43. 21.7 % NaHCO3, 78.3 % NaCl<br />
33. 21 g 44. 4.8 g<br />
34. 1.04 dm3 45. 3.97 g<br />
35. 8.2 g 46. 73.66 dm3<br />
36. 7 mól 47. 0.93 g<br />
37. 65.6 g 48. FeO·Fe2O3<br />
38. 24.4 dm3 49. 8.9 dm3<br />
39. 70.6 g 50. 30.76 g<br />
Gázok, gázelegyek törvényszerűségei<br />
1. - 46.9 °C<br />
2. 163.5 °C<br />
3. M=4, helium<br />
4. 0.664 g/dm3<br />
5. a, 23.94 MPa (duplájára nő), b, 12.83 MPa (0.857 MPa-lal nő)<br />
6. 23.95 g<br />
7. 11.34 MPa<br />
8. a, 86.67% oxigén és 13.33 % hidrogén<br />
b, 93.33 % hidrogén és 6.67 % oxigén<br />
9. 137.35 kPa<br />
10. kalcium<br />
11. hexán<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 62 =<br />
Áttördelte: Morgan
12. 362 cm3<br />
13. 19.6 cm3<br />
14. 29.03 dm3<br />
15. 4.67 MPa<br />
16. a, 0 °C-on 2.31 mol, 100°C-on 1.69 mol<br />
b, 25°C-on 495.5 kPa, 0 °C-on és 100°C-on egyaránt 524 kPa<br />
17. 47.76 % oxigén, 52.24 % hidrogén, Mátl = 14.4<br />
18. 40 n/n% és 25 m/m% a neon, 60 n/n% és 75 m/m% az argon<br />
19. 34% NO, 66% NO2<br />
20. a, 4.9 % a hidrogén is és az oxigén is (pparc= 5 kPa),<br />
90.2 % nitrogén (p=92 kPa)<br />
b, 97.2 kPa<br />
21. 64% hidrogén (64.8 kPa), 36% nitrogén (36.5 kPa), pö=101.3 kPa<br />
22. kiindulási: 60% hidrogén, 20% oxigén, 20% nitrogén<br />
(60.6 kPa) (20.2 kPa) (20.2 kPa)<br />
keletkezik: 50-50% hidrogén-nitrogén<br />
40%<br />
23. 17.75 kg, 4.26 m3<br />
24. 30.4 kPa, 98.74%<br />
25. 78.17 kPa<br />
26. 0.15 g , 53.3 %<br />
27. 40.8 dm3, 15 % szén-dioxid, 6 % oxigén, 79 % nitrogén<br />
28. 4.1 dm3, 71.8 %<br />
29. 2.45 dm3<br />
30. 10.55% szén-dioxid, 2.1% oxigén, 87.35% nitrogén<br />
31. 25%-os levegőfelesleg, 25% az oxigén a levegőben<br />
32. 66.7 % etán, 33.3 % metán<br />
33. 80% propán, 20% propén, 22.45% oxigén<br />
34. 10 v/v% CH4, 90 % C2H6<br />
35. 700 cm3<br />
36. 20 v/v% CH4, 80 v/v% C2H6, keletkezik 75% szén-dioxid, 25% oxigén<br />
18.75 %-os oxigén felesleg,<br />
37. 25%-a bomlott, 40 %-a marad, s= 0.3469 g/dm3<br />
38. 10 v/v% C2H4, 20 v/v% C2H2, 70 v/v% H2, r = 0.5875<br />
39. 26.5 mg, 30 cm3 H2(60 %); 15 cm3 CO (30 %); 5 cm3 H2S, (10 %)<br />
40. I. 10 % CO, 60 % CO2, 30 % O2<br />
II. 29 % CO, 67 % CO2, 4 % O2<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 63 =<br />
Áttördelte: Morgan
Heterogén egyensúlyok<br />
1. a, 7.41⋅10-7 b, 10-25 c, 2.74⋅10-9 d, 2.45⋅10-12<br />
2. 0.64 mg<br />
3. 6.07 . 10-12<br />
4. 26.8 mM<br />
5. tiszta vízben 10-5 M, Na2SO4-ban 10-9 M, BaCl2-ban 5.5.10-9 M<br />
6. 0.16 g , ez 9.1 %<br />
7. 2 . 10-8 M konc. mellett kezd leválni, nekünk 3.9 . 10-3 M van, tehát leválik<br />
8. a) 2.8 . 10-13 M, b) 2.45 . 10-10 M, c) 3.2 . 10-4 M , leválik mind a háromnál<br />
9. a sorrend Cu > Cd > Pb<br />
10. 9.7 mg<br />
11. 2.2⋅10-5 mg<br />
12. 2.45⋅10-12<br />
13. 1.83⋅10-10<br />
14. nem, a leválás pH > 2,68 értéknél indul meg<br />
15. pH = 12.4<br />
16. 1.83⋅10-7<br />
17. a, 1.2⋅10-11 , b, 3.15⋅10-34<br />
18. pH=10.2<br />
19. a, pH=9.27, b,pH=5.13<br />
20. pH=3.34<br />
21. pH=9.54<br />
22. pH=9.63<br />
23. Cl--hoz 0.165 M, J--hoz 183 M<br />
24. 1.65 M<br />
25. Cd(OH)<br />
2<br />
feloldódik, ha c -<br />
OH<br />
> 4.83M<br />
,<br />
Al(OH)<br />
feloldódik, ha c - 0.16M<br />
3<br />
><br />
OH<br />
26. 2.7⋅10-4 M<br />
27. 1.74 cm3<br />
28. 2.3⋅10-2 mg<br />
29. a, 2⋅10-10 M b, 2⋅10-11 M c, 2⋅10-12 M<br />
3<br />
3<br />
30. a, 1.318 cm ≤ VNaClO<br />
≤ 71.69 cm<br />
4<br />
b, nem válik le csapadék<br />
31. az oldhatóság a 206.8-ad részére csökken<br />
32. nem válik le a csapadék, mert 1.85 . 10 -5 9.66 ⋅10<br />
M, akkor feloldódik a klorid<br />
CN - −5<br />
ha a c > 1.3 ⋅10<br />
M, akkor feloldódik a bromid<br />
CN - −3<br />
ha a c > 1.07 ⋅10<br />
M, akkor feloldódik a jodid<br />
CN -<br />
34. 1.75⋅10-29<br />
35. 2.3⋅10-29 M<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 64 =<br />
Áttördelte: Morgan
Elektrolit egyensúlyok, pH számítás<br />
1. a) 1, b) 3 , c) 1.5, d) 13.1, e) 12.96 , f) 0.87 , g) 2<br />
2. 1.77 . 10-2 M<br />
3. 0.66<br />
4. 11.5<br />
5. 30 n/n % ( 37.4 m/m% ) KOH, 70 n/n% ( 62.6 m/m% ) NaOH<br />
6. pH = 1.26<br />
7. 2.5 cm3<br />
8. pH = 0.99<br />
9. pH = 13<br />
10. 6.85 dm3<br />
11. pH = 13, pH = 1.04<br />
12. 1.497 g/dm3<br />
13. 0.389 cm3 ≈ 0.4 cm 3<br />
14. pH = 3.05<br />
15. pH = 2.85 , c = 6.54 g/dm3<br />
16. pH = 11.66, ΔpH = 0.24<br />
17. pH = 3.07, ΔpH = 0.35<br />
18. pH = 4.84<br />
19. a) 10.5 cm3 lúg, b) 47.6 cm3 oldat<br />
20. a) 5.28, b) 5.37, c) 5.65<br />
21. a) 1.7, b) 1.72, c) 9.17<br />
22. a, 5 cm3 sósav, 282 cm3 hangyasav<br />
b, a HCl pH-ja 12.65-re változik, a hangyasavé 3.08-ra<br />
c, 55.5 cm3 lúg, a só pH-ja 8.34<br />
23. pH= 4.3<br />
24. pH= 3.63<br />
25. 9.93⋅10-3 M szénsav, 6.5⋅10-5 M hidrogén-karbonát, 5.6⋅10-11 M karbonát,<br />
6.5⋅10-5 M hidroxónium, pH= 4.18<br />
26. 9.42⋅10-5 M<br />
27. a) α = 0.933, b) 10.67-szeres higítás, α = 0.995<br />
28. 1.8⋅10-15<br />
29. pH1=12.82, pH2=10.82, α1=0.66, α2=0.989, Kb=1.28⋅10-1<br />
30. Ks=2.41⋅10-2 , 3.37-szeres higítás<br />
31. pH=8.87, δ=7.45⋅10-5<br />
32. Ks=7.1⋅10-10 , δ=3.67⋅10-2<br />
33. Ks=6.3⋅10-5 , pH= 8.1<br />
34. Kb=5⋅10-4<br />
35. a, pH=5.28, δ=1.05⋅10-4<br />
b, pH=5.37, δ=1.3⋅10-4<br />
c, pH=5.65, δ=2.47⋅10-4<br />
36. Ks=10-7<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 65 =<br />
Áttördelte: Morgan
37. 0.49 M karbonát, 9.34⋅10-3 M hidrogén-karbonát, 2.5⋅10-8 M szénsav,<br />
9.34⋅10-3 M hidroxilion, pH=12<br />
38. 0.1 M karbonát, 9.98⋅10-2 M hidrogén-karbonát, 1.3⋅10-5 M szénsav,<br />
1.91⋅10-4 M hidroxilion, pH=10.28<br />
39. a, 952 cm3 lúg, 48 cm3 só<br />
b, 712 cm3 lúg és 288 cm3 só<br />
40. 92.3 mg<br />
41. ΔpH = 0.144<br />
42. 4.35 cm3 1 M HCl<br />
43. pH= 5.04<br />
44. pH=9.2<br />
45. 3.69 g<br />
46. pH=7.21<br />
47. pH=5.04<br />
48. 223.4 cm3 0.1 M-os NaOH és 161.7 cm3 0.1 M-os foszforsav,<br />
ez 1.38 : 1 térfogatarány<br />
49. a) 2.82, b) 2.2 , c) 4.74 , d) 8.57<br />
50. a) 11.17, b)11.8 , c) 9.25 , d) 5.43<br />
Analitikai feladatok<br />
1. 36 cm3 17. 4.83 nk°<br />
2. 0.947 18. 8 . 10-10 g<br />
3. 96.1 % 19. lgK`=8.4<br />
4. 10.6 % 20. lgK`=13.6<br />
5. 0.356 g/100cm3 21. 534 mg<br />
6. 0.19 g/100cm3 22. 3.14%<br />
7. 0.1 M 23. 1.25 g<br />
8. 0.47 g/100cm3 24. 1.92 g<br />
9. 21.57 m/m% 25. 104 mg<br />
10. 0.255 m/m% 26. 8.8 cm3<br />
11. 0.17% 27. 25.15%<br />
12. 1.356 g/100cm3 28. 0.0202 M<br />
13. meghatározható, 4.10-3 cm3 AgNO3 29. 0.635 M<br />
túltitrálással már jelez 30. 2.46%<br />
14. C(bromid)= 0.0667 M, szelektív 31. 21.4 mg/cm3<br />
15. 1.058<br />
16. 1.02<br />
32. 27.9 g/dm3 40. 0.164 M<br />
33. 0.035 mg/cm3 41. 0.29 M<br />
34. 2.34 % 42. 32 %<br />
35. 0.0745 M 43. 68%<br />
36. 0.091 M 44. 34.65%<br />
37. 3.03% 45. 0.19 dm3<br />
38. 0.103 M<br />
39. 15.86 cm3<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 66 =<br />
Áttördelte: Morgan
TÁBLÁZATOK<br />
1. táblázat: A görög ABC<br />
Nagybetű Kisbetű Megnevezés Nagybetű Kisbetű Megnevezés<br />
Α α alfa Ν ν nű<br />
Β β béta Ξ ξ kszi<br />
Γ γ gamma Ο ο omikron<br />
Δ δ delta Π π pi<br />
Ε ε epszilon Ρ ρ rhó<br />
Ζ ζ zéta Σ σ szigma<br />
Η η éta Τ τ tau<br />
Θ θ théta Υ υ üpszilon<br />
Ι ι ióta Φ φ fi<br />
Κ κ kappa Χ χ khi<br />
Λ λ lambda Ψ ψ pszi<br />
Μ μ mű Ω ω omega<br />
2. táblázat: Szóösszetételekben használt görög számnevek<br />
Számnév Jelentése Számnév Jelentése<br />
mono- egy- hepta- hétdi-<br />
kettő- (két-) okta- nyolctri-<br />
három- nona- kilenctetra-<br />
négy- deka- tízpenta-<br />
öt- kilo- ezerhexa-<br />
hat- mega- millió-<br />
3. táblázat: SI prefixumok<br />
Tíz hatványa Jele Neve Tíz hatványa Jele Neve<br />
10 -18 a atto- 10 18 E exa-<br />
10 -15 f femto- 10 15 P peta-<br />
10 -12 p piko- 10 12 T tera-<br />
10 -9 n nano- 10 9 G giga-<br />
10 -6 μ mikro- 10 6 M mega-<br />
10 -3 m milli- 10 3 k kilo-<br />
10 -2 c centi- 10 2 h hekto-<br />
10 -1 d deci- 10 1 D deka-<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 67 =<br />
Áttördelte: Morgan
4. táblázat: Az SI mértékegységrendszer<br />
Fizikai mennyiség<br />
neve<br />
Az alapegység<br />
jele<br />
Hosszúság méter m<br />
Tömeg kilogramm kg<br />
Idő<br />
másodperc<br />
(secundum)<br />
s<br />
Elektromos áramerősség amper A<br />
Termodinamikai hőmérséklet kelvin K<br />
Anyagmennyiség mól mol<br />
Fényerősség kandela cd<br />
5. táblázat: A kémiában leggyakrabban használt mennyiségek<br />
A mennyiség<br />
Az SI - egység<br />
ajánlott megengedett<br />
neve jele alapegysége többszörösei<br />
Anyagmennyiség n mol<br />
kmol, mmol,<br />
μmol<br />
-<br />
Avogadro-szám N A 1/mol - -<br />
Belső energia U J MJ, kJ, mJ -<br />
Boltzmann állandó k J/K kJ/K -<br />
Disszociációfok α - - -<br />
Entalpia H J MJ, kJ, mJ -<br />
Entrópia S J/K kJ/K -<br />
Faraday állandó F C/mol - -<br />
Hidrolízisfok δ - - -<br />
Hő Q J MJ, kJ, mJ -<br />
Hőkapacitás C J/K kJ/K -<br />
Molalitás (B anyagé) m B mol/kg mmol/g -<br />
Molaritás M mol/dm 3 mmol/cm 3 -<br />
Moláris gázállandó R J/(Kmol) J/(Kmol) -<br />
Moláris térfogat V m m 3 /mol m 3 /kmol dm 3 /mol<br />
Moláris tömeg M kg/mol g/mol -<br />
Móltört n - - -<br />
Ozmózisnyomás π Pa - -<br />
Parciális nyomás p<br />
Pa<br />
MPa, kPa, -<br />
(B anyagé gázelegyben) B<br />
mPa, μPa<br />
Relatív atomtömeg A r - - -<br />
Relatív molekulatömeg M r - - -<br />
Sűrűség ρ kg/m 3 -<br />
kg/dm 3 ,<br />
g/cm 3<br />
Tömegkoncentráció ϕ B kg/m 3 - -<br />
Tömegtört (B anyagé) w B - - -<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 68 =<br />
Áttördelte: Morgan
6. táblázat: A kémiai számításokhoz szükséges fizikai állandók<br />
Neve Jele Értéke<br />
Avogadro szám N A 6.022 . 10 23 1/mol<br />
Boltzmann állandó k=R/N A 1.380 . 10 -23 J/K<br />
A Celsius skála 0 pontja T 0 273.16 K<br />
Elektron ill. proton töltése e 1.602 . 10 -19 C<br />
Elektron tömege m e 9.109 . 10 -31 kg<br />
Faraday állandó F=N A e 9.648 . 10 4 C/mol<br />
Moláris gázállandó R 8.314 J/(Kmol)<br />
Neutron tömege m n 1.675 . 10 -27 kg<br />
Planck állandó h 6.626 . 10 -34 Js<br />
Proton tömege m p 1.672 . 10 -27 kg<br />
Tökéletes gáz moláris térf.<br />
normál állapot<br />
V 0 =RT 0 /p<br />
2.241 . 10 -2 m 3 /mol<br />
0<br />
standard állapot<br />
2.45 . 10 -2 m 3 /mol<br />
7. táblázat: Egyensúlyi vízgőztenziók (kPa)<br />
t p 0 t p 0 T p 0<br />
0 0.613 16 1.813 25 3.173<br />
1 0.653 17 1.933 30 4.240<br />
5 0.667 18 2.066 40 7.373<br />
10 1.227 19 2.200 50 12.33<br />
11 1.267 20 2.333 60 19.92<br />
12 1.400 21 2.480 70 31.16<br />
13 1.493 22 2.640 80 47.34<br />
14 1.600 23 2.813 90 70.07<br />
15 1.707 24 2.986 100 101.32<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 69 =<br />
Áttördelte: Morgan
8. táblázat: Fémek oldódása savban és lúgban<br />
OH - Cl - S 2-<br />
2− 2−<br />
SO<br />
3 SO 4<br />
PO 4<br />
3−<br />
CO 3<br />
2−<br />
SiO 3<br />
2−<br />
K + + + + + + + + + +<br />
Na + + + + + + + + + +<br />
Ca 2+ - + - - - - - - +<br />
Mg 2+ - + + - + - - - +<br />
Al 3+ +* + 0 0 + - 0 - +<br />
Fe 2+ - + - - + - - - +<br />
Fe 3+ - + - 0 + - - - +<br />
Mn 2+ - + - - + - - - +<br />
Zn 2+ +* + - - + - - - +<br />
Ag + 0 - - - - - - - +<br />
Hg 2+ 0 + - - + - - 0 +<br />
Cu 2+ - + - - + - - - +<br />
NO 3<br />
−<br />
Pb 2+ +* - - - - - - - +<br />
+ = oldódik, +* = komplexképződés<br />
-= nem oldódik illetve csapadékképződés 0 = nem létezik, vagy azonnal elbomlik<br />
9. táblázat: Néhány szervetlen vegyület oldhatósága ( g/100 g víz )<br />
Vegyület Kristályvíz 0 °C 20 °C 40 °C 60 °C 100°C<br />
BaCl 2 2 H 2 O 31.6 35.7 40.7 46.4 58.8<br />
Ba(NO 3 ) 2 - 5.0 9.2 14.2 20.3 34.2<br />
CaCl 2 6 H 2 O 59.5 74.5 - - 159<br />
CuSO 4 5 H 2 O 14.3 20.7 28.5 40 75.4<br />
FeCl 3 6 H 2 O 74.4 91.8 - - 535.7<br />
FeSO 4 7 H 2 O 15.65 26.5 40.2 - -<br />
Kbr - - 65.2 - - -<br />
KCl - 27.6 34 40 45.5 56.7<br />
KMnO 4 - 2.83 6.4 12.56 22.2 -<br />
KNO 3 - 13.3 31.6 63.9 110 246<br />
K 2 SO 4 - 7.35 11.11 14.76 18.17 24.1<br />
MgCl 2 6 H 2 O 52.8 54.5 57.5 61 73<br />
NaCl - 35.7 36 36.6 37.3 39.8<br />
NaNO 3 - 73 88 104 124 180<br />
NaOH 4 H 2 O 42 - 129 174 347<br />
Na 3 PO 4 12 H 2 O 1.5 11 31 55 180<br />
Na 2 HPO 4 12 H 2 O 1.67 7.7 - 82.9 102.2<br />
Na 2 SO 4 10 H 2 O 5.0 19.4 - - -<br />
NH 4 NO 3 - 118.3 192 297 421 871<br />
Pb(NO 3 ) 2 - 38.8 56.5 75 95 138.8<br />
Zn(NO 3 ) 2 6 H 2 O 94.7 118.4 - - -<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 70 =<br />
Áttördelte: Morgan
10. táblázat: Rosszul oldódó vegyületek oldhatósági szorzata<br />
Vegyület L Vegyület L Vegyület L<br />
AgBr 1.00 . 10 -12 CaSO 4 6.10 . 10 -5 Li 2 CO 3 1.70 . 10 -3<br />
AgCl 1.83 . 10 -10 CdCO 3 5.25 . 10 -12 Mg(OH) 2 1.20 . 10 -11<br />
AgCN 1.00 . 10 -16 Cd(OH) 2 2.45 . 10 -15 MgCO 3 1.00 . 10 -5<br />
Ag 2 CO 3 6.46 . 10 -12 CdS 2.00 . 10 -28 MgF 2 6.31 . 10 -9<br />
Ag 2 CrO 4 2.45 . 10 -12 CoCO 3 5.25 . 10 -12 Mn(OH) 2 4 . 10 -14<br />
AgI 1.50 . 10 -16 CoS 2.00 . 10 -25 MnS 1.40 . 10 -15<br />
Ag 3 PO 4 1.80 . 10 -18 Cr(OH) 3 1.00 . 10 -30 Ni(OH) 2 3.20 . 10 -15<br />
AgSCN 1.10 . 10 -12 CuCO 3 2.34 . 10 -10 PbI 2 8.70 . 10 -9<br />
Ag 2 S 2.00 . 10 -50 CuCrO 4 3.63 . 10 -6 PbCrO 4 2.82 . 10 -13<br />
Ag 2 SO 4 7.70 . 10 -5 Cu(OH) 2 6.31 . 10 -19 Pb 3 (PO 4 ) 2 1.50 . 10 -32<br />
Al(OH) 3 3.16 . 10 -34 CuS 2.51 . 10 -48 PbS 3.16 . 10 -28<br />
Ba(COO) 2 1.00 . 10 -6 CuI 1.10 . 10 -12 PbSO 4 2.00 . 10 -8<br />
BaCO 3 4.90 . 10 -9 Cu 2 S 2.00 . 10 -47 PbCO 3 7.24 . 10 -14<br />
BaCrO 4 1.60 . 10 -10 Fe(OH) 2 9.80 . 10 -15 Sb 2 S 3 2.00 . 10 -93<br />
BaSO 4 1.00 . 10 -10 Fe(OH) 3 1.10 . 10 -36 SrCrO 4 3.20 . 10 -5<br />
Bi(OH) 3 2.13 . 10 -16 FeS 6.31 . 10 -18 SrF 2 3.16 . 10 -9<br />
Bi 2 S 3 1.00 . 10 -97 HgI 2 3.20 . 10 -29 ZnS 2.00 . 10 -24<br />
Ca(COO) 2 7.70 . 10 -7 HgS 1.00 . 10 -51 ZnCO 3 1.66 . 10 -11<br />
CaCO 3 5.55 . 10 -9 KClO 4 1.07 . 10 -2 Zn(OH) 2 1.01 . 10 -15<br />
Ca(OH) 2 9.33 . 10 -6 La 2 (C 2 O 4 ) 3 1.00 . 10 -25<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 71 =<br />
Áttördelte: Morgan
11. táblázat: Gyenge elektrolitok egyensúlyi állandói<br />
Név Képlet pK 1 pK 2 pK 3 pK 4<br />
SAVAK<br />
Arzénessav H 3 AsO 3 9.4 13.52<br />
Arzénsav H 3 AsO 4 2.25 6.77 11.6<br />
Benzoesav C 6 H 5 COOH 4.2<br />
Borkősav C 2 H 2 (OH) 2 (COOH) 2 3.22 4.82<br />
Borostyánkősav (C 2 H 2 ) 2 (COOH) 2 4.16 5.61<br />
Fenol C 6 H 5 OH 9.88<br />
Bórsav H 3 BO 3 9.14 12.74 13.8<br />
Citromsav H 3 C 6 H 5 O 7 3.06 4.74 5.39<br />
Ecetsav CH 3 COOH 4.75<br />
EDTA 2.07 2.75 6.24 8.34<br />
Foszforsav H 3 PO 4 2.12 7.21 11.75<br />
Foszforossav H 3 PO 3 2.00 6.59<br />
Fumársav C 2 H 2 (COOH) 2 3.03 4.44<br />
Hangyasav HCOOH 3.75<br />
Hidrogén-cianid HCN 9.15<br />
Hipoklórossav HClO 4.53<br />
Kénessav H 2 SO 3 1.81 6.91<br />
Kénsav H 2 SO 4 1.92<br />
Krómsav H 2 CrO 4 0.74 6.49<br />
Oxálsav (COOH) 2 1.19 4.21<br />
Perjódsav HIO 4 1.66<br />
Salétromossav HNO 2 3.31<br />
Szénsav H 2 CO 3 6.37 10.25<br />
BÁZISOK<br />
Ammónia NH 3 (NH 4 OH) 4.74<br />
Anilin C 6 H 5 NH 2 9.37<br />
Dietil-amin (C 2 H 5 ) 2 NH 2.88<br />
Kalcium-hidroxid Ca(OH) 2 2.43<br />
Kinin 6.00 14.0<br />
Kodein 6.04<br />
Koffein 13.4<br />
Morfin 5.79<br />
Nikotin 6.00 10.88<br />
Piridin 8.74<br />
Sztrichnin 5.74<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 72 =<br />
Áttördelte: Morgan
12. táblázat: Komplexek stabilitási állandói [4,5]<br />
Magyarázat a táblázat jelöléseihez:<br />
` K<br />
st<br />
K<br />
st<br />
= , ahol K`st a látszólagos stabilitási állandó<br />
α<br />
K st a komplex stabilitási állandója<br />
α = 1 + β<br />
állandók szorzata:<br />
1<br />
α a komplex stabilitását befolyásoló tényezők hatását fejezi ki:<br />
+<br />
+ 2<br />
+ 3<br />
+ 4<br />
[ H ] + β [ H ] + β [ H ] + β [ H ] ...<br />
2<br />
β = K<br />
1<br />
1<br />
3<br />
, β = K K , β =<br />
2<br />
1<br />
2<br />
4<br />
n<br />
n<br />
∏<br />
1<br />
, ahol β 1 , β 2 , β 3 , β 4 , a lépcsőzetes stabilitási<br />
A táblázatban közölt adatok csak meghatározott reakciókörülmények között (pH) érvényesek.<br />
K i<br />
Ligandum Fémion lg β 1 lg β 2 lg β 3 lg β 4<br />
H + 9.36<br />
Ag + 21.1 21.8 20.7<br />
CN - Cu + 24.0 28.6 30.3<br />
Cd 2+ 5.5 10.6 15.3 18.9<br />
Pb 2+ 10.3<br />
Zn 2+ 5.3 11.0 16.7 21.6<br />
H + 9.47<br />
Ag + 3.35 7.23<br />
Ca 2+ -0.2 -0.8 -1.6 -2.7<br />
NH 3 Cu 2+ 4.13 7.61 10.48 12.59<br />
Fe 2+ 1.4 2.2 3.7<br />
Hg 2+ 8.80 17.50 18.5 19.4<br />
Zn 2+ 2.27 4.61 7.01 9.06<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 73 =<br />
Áttördelte: Morgan
Ligandum Fémion lg β 1 lg β 2 lg β 3 lg β 4<br />
OH -<br />
EDTA<br />
H + 14.0<br />
Ag + 2.3 3.6 4.8<br />
Al 3+ 9.3 33.3<br />
Ca 2+ 1.3<br />
Cd 2+ 4.3 7.7 10.3 12<br />
Fe 2+ 4.5<br />
Fe 3+ 11.0 21.7<br />
Ni 2+ 4.6<br />
Pb 2+ 6.2 10.3 13.3<br />
Zn 2+ 4.4 11.3 13.1 14.7<br />
Ag + 7.3<br />
Ba 2+ 7.76<br />
Ca 2+ 10.7<br />
Cd 2+ 16.46<br />
Co 2+ 16.31<br />
Co 3+ 36.0<br />
Cr 3+ 23.0<br />
Cu 2+ 18.8<br />
Fe 2+ 14.33<br />
Fe 3+ 25.1<br />
Mg 2+ 8.6<br />
Mn 2+ 14.04<br />
Pb 2+ 18.0<br />
Zn 2+ 16.5<br />
FELHASZNÁLT ÉS JAVASOLT IRODALOM<br />
1. Villányi Attila: Ötösöm lesz kémiából. Példatár<br />
Novotrade Kiadó Kft. 1990.<br />
2. Kémiai számítási gyakorlatok (BME jegyzet)<br />
Műegyetem Kiadó 1994.<br />
2. Általános és analitikai kémiai példatár (KLTE jegyzet)<br />
KLTE, 1990.<br />
3. Rózsahegyi M., Wajand J.: Kémiai feladatgyűjtemény tanárjelölteknek és<br />
tanároknak<br />
Tankönyvkiadó, Budapest, 1990.<br />
4. Pungor Ernő: Analitikusok kézikönyve<br />
Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1987.<br />
5. Inczédy János : Komplex egyensúlyok analitikai alkalmazása<br />
Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1970<br />
FoodFiles.uw.hu<br />
= 74 =<br />
Áttördelte: Morgan