Kertaustehtävien ratkaisut LUKU 1. Neutraoitumisen reaktioyhtäö: H (aq) NaOH(aq) Na (aq) H O(). Lasketaan NaOH-iuoksen konsentraatio, kun V(NaOH) 150 m 0,150, m(naoh),40 ja M(NaOH) 39,998. n m Kaavoista c ja n yhdistämää saadaan V M m,40 c(naoh) 0,4000.... MV 39,998 0,150 Lasketaan neutraoinnissa kuuneen NaOH:n ainemäärä, kun V(NaOH) 1,3 m 0,013. n(naoh) c V 0,4000 0,013 4,90 10 3 Reaktioyhtäön kertoimista pääteään, että n(h ) 1 n(naoh) 1 4,90 103,460 10 3. Lasketaan rikkihapon massa. M(H ) 98,086 m(h ) n M,460 10 3 98,086. a) 4 HC(aq) MnO (s) H O() MnC (aq) C () b) Lasketaan empien ähtöaineiden ainemäärät. M(MnO ) 86,94 m 0, n(mno ) M 86,94 0,00553... 0,413 0,41 n(hc) c V 0,10 0,0555 0,005661 Moempien ähtöaineiden ainemäärät tiedetään, joten tutkitaan rajoittava tekijä. Jos kaikki MnO reaoi, niin HC kuuu 4 0,005530 0,0101 0,005661. 1
HC oppuu kesken ja on rajoittava tekijä. Reaktioyhtäön kertoimista pääteään, että n(c ) 1 4 n(hc) 1 4 0,005661 1,4155 103. Lasketaan reaktiossa syntyvän C -kaasun massa ja tiavuus. m(c ) n m 1,4155 10 3 ( 35,45) V(C ) m 0,1003... 0,03165... 31,7 m ρ 3,17 0,1003 3. Määritetään osareaktioiden kertoimet ja kerrotaan reaktioyhtäöt siten, että väituotteet SO ja SO 3 tuevat käytetyksi. 4 FeS 11 O Fe O 3 8 SO SO O SO 3 4 SO 3 H O H 8 4 FeS 11 O Fe O 3 8 SO 8 SO 4 O 8 SO 3 8 SO 3 8 H O 8 H Kokonaisreaktio saadaan askemaa reaktiot puoittain yhteen. 4 FeS 15 O 8 H O Fe O 3 8 H Lasketaan FeS :n ainemäärä. M(FeS ) 119,99 m 5,0 1000 n(fes ) 08,3... M 119,99 Reaktioyhtäön kertoimista pääteään, että n(h ) 8 4 n(fes ) 08,3 416,7 Lasketaan rikkihapon massa. M(H ) 98,086 m(h ) n m 416,7 98,086 4087,5 40,9 k 4. a) NH 4 (s) N O() H O() NH 4 (s) N () O () 4 H O() b) i) Lasketaan ensiksi, kuinka monta m NH 4 :a hajoaa aemman reaktioyhtäön mukaan. m 35,0 m n(n ) 1,49... m M 14,01 Reaktioyhtäön kertoimista pääteään, että n(nh 4 ) n(n ) 1,49 m.
M(NH 4 ) 80,05 m(nh 4 ) n M 1,49 m 80,05 99,99 m ii) Lasketaan yemmän reaktioyhtäön mukaan hajoavan NH 4 :n massa ja ainemäärä. m(nh 4 ) (66 99,99 ) m 56,0 m m 56,0... m n(nh4) 6,570... m M 80,05 Reaktioyhtäön kertoimista pääteään, että n(n O) n(nh 4 ). m(n O) n M 6,570 m ( 14,01 16,00) 5. a) Mooimassat: M(etanoi) M(C H 6 O) 46,068 M(dietyyieetteri)) M(C 4 H 10 O) 74,1. Lasketaan etanoin ainemäärä: ja 89, m 89 m m 13 n(etanoi) 0,8.... M 46,068 Reaktioyhtäön kertoimista pääteään, että n(dietyyieetteri) 1 n(etanoi). n(dietyyieetteri) 1 n(etanoi) 1 0,8 0,141 m(dietyyieetteri) n M 0,141 74,1 Teoreettinen saanto oi 10. b) saanto-% 10,45 10 todeinen saanto 5,3 100 % 100 % 51% teoreettinen saanto 10,45... c) Lämpötian noustessa happamissa oosuhteissa käynnistyy kondensaation rinnaa eiminaatio, jossa etanoista muodostuu eteeniä. Tämä sivureaktio pienentää saantoa. 6. Rinnakkaiset reaktiot: 1. 4 Li(s) O () Li O(s). M(s) O () MO(s) Mooimassat: M(M) 4,31 M(Li O) 9,88., M(Li) 6,941, M(MO) 40,31 Tehtävä voidaan ratkaista joko reaktioissa kuuvan hapen (6,00 3,00 3,00 ) suhteen tai metaeista syntyvien oksidien suhteen (6,00 ), kuten tässä. Merkitään m(m) x, jooin m(li) 3,00 x. ja
Oksidien seos (massa 6,00 ) muodostuu reaktioissa 1 ja, joten m(li O) m(mo) 6,00. 1 1 mooista Li-oksidia syntyy 4 Li O ja 1 mooista M syntyy 1 MO. Kirjoitetaan yhtäö. 1 3,00 x x 9,88 1 40,31 6,00 6,941 4,31 6,45771,1557x 1,65816x 6,00 0,49441x 0,45771, josta x m(m) 0,9577 0,96 LUKU 3 7. Br CH 3 Br CO H CH Br 3 CH CH 3 3 pekistys CH 3 CO H CH 3 C D CH 3 CO H E HC CO H CH 3 NaOH tai CH OH A CH OH heikko hapetin O CH OCCH 3 B CH 3 CO - Na + F CHO C adehydi Jos A on tyydyttynyt, vastaavasti yhdisteiden B ja C rakenteet ovat tyydyttyneitä. 8.
9. 10. a) Reaktio 1: additio (A:n suhteen), substituutio (bentseenirenkaan suhteen). Reaktio : substituutio. Reaktio 3: protoninsiirtoreaktio (neutraoituminen) b) LUKU 4 11. a) Paamisreaktioyhtäö: C 7 () 1 O () 14 CO () 14 H O() 100 km:n matkaa V(C 7 ) 4,6 : m(c 7 ) V 0,80 k 4,6 3,68 k 3680 M(C 7 ) 98,18 m 3680 n(c 7 ) 37,48... M 98,18 Reaktioyhtäön kertoimista pääteään, että C 7 tuottaa 14 CO, joten 14 n(co ) n(c7) 7 37,48... 6,3... m(co ) nm 6,3... (1,0116,00) 11546 (100 km kohti) Kiometriä kohti CO -päästö on 115,46 115.
b) Vamistajan imoittama CO -päästö on 109 /km 10900 /100 km. M(CO ) 44,01 ja NTP:ssä T 73,15 K ja p 101,35 kpa m Yhdistetään n ja pv nrt, joista saadaan M 10900 8,3145 73,15 K mrt V m 3 3 (CO ) 5,551... m 5550 dm. Mp 3 N 101,3510 44,01 1. Lasketaan nitroyseriinin ainemäärä. m M(C 3 H 5 N 3 O 9 ) 7,10 m 5,0 n(c 3 H 5 N 3 O 9 ) 0,1100... M 7,10 Reaktioyhtäön kertoimista pääteään, että 4 mooista C 3 H 5 N 3 O 9 syntyy 9 kaasuja, joten V(kaasut) 9 n(c 9 3H5N 3O 9) 0,1100... 0,7981... 4 4 p V nrt, josta nrt 0,7981... 8,3145 (73,15 500) K K p 513051 Pa 5130 kpa 3 3 V 1,0 10 m 13. a) CaO(s) 5 C(s) CaC (s) CO () CaC (s) H O() Ca(OH) (aq) C H () b) Kokonaisreaktio: CaO(s) 5 C(s) 4 H O() CO () Ca(OH) (aq) C H (). m 5,78 n(cao) 0,1030... M 40,08 16,00 Kokonaisreaktiosta pääteään, että n(c H ) n(cao) 0,1030. NTP:ssä T 73,15 K ja p 101,35 kpa 0,1030... 8,31451 73,15 K nrt K 3 3 3 V (CH ),3101... 10 m,31dm p 3 N 101,3510 m
LUKU 5 14. a) Lämpökemiaisesta reaktioyhtäöstä pääteään, että yhtä NO-mooia kohti eneriaa sitoutuu 15. a) 180,5 90,5 ja yhtä N -mooia kohti 180,5. Lämpöä sitoutuu 0,70 90,5 63,175 63. b) Lasketaan typen ainemäärä 3 N 3 3 10110 17 10 m pv n(n m ) 0,7166... RT 8,3145 (73,15 15) K K Eneriaa sitoutuu 0,7166 180,5 19,35 130. ΔH nδh(reaktiotuotteet) nδh(ähtöaineet) f 9 0 1 85,8 4 393,5 b) M(metyyihydratsiini) 46,078 4 53 5 0 5115,6 5116 (nejää metyyihydratsiinimooia kohti), joten 1 mooin massa on 46,078. Tehdään yksikönmuunnos. 51,1 5115,6 7,755... 8 4 4 46,078 16. a) ΔH nδhf(reaktiotuotteet) nδhf(ähtöaineet) 96,9 85,8 0, 3 0 115,0 b) Yhdiste on sitä pysyvämpi, mitä pienempi on sen muodostumisentapia. ΔH(SO ) ΔH (H S), joten rikkidioksidi SO on pysyvämpi. f f f
c) Vertaiuoosuhteissa T (73,15 5) K 98,15 K ja p 101,35 kpa. Lasketaan divetysufidin ainemäärä. 3 N 3 3 pv 101,3510 m 0,0 10 m n(hs) 0,8174... RT 8,3145 98,15 K K n(h S) ja H ovat suoraan verrannoiset, joten kirjoitetaan verranto ja ratkaistaan se. 115,0 115,0 0,8174..., josta x 459,8... 460 0,8174... x Vastaus: eneriaa vapautuu 460 4,60 10. 17. a) Lasketaan kaasujen kokonaisainemäärä. 3 N 3 3 010 5,0 10 m pv n(kaasut) m 0,4074 RT 8,3145 (73,15 5,0) K K Reaktiot tapahtuvat rinnakkain. Merkitään: m(butaani) x, jooin m(propaani) 0,4074 x. Paamisentapioita käyttäen saadaan yhtäö x 877 (0,4074 x) 0 x 657 159,57 159,57 x n(butaani) 0,48 657 n(propaani) (0,4074 0,48) 0,1646 Lasketaan mooiprosentit. 1064, josta 0,48 -%(butaani) 100 % 59,59 % 60 %, ja -%(propaani) 40 % 0,4074 b) Rinnakkain tapahtuvat reaktiot: 1. C 3 H 8 () 5 O () 3 CO () 4 H O(). C 4 H 10 () 13 O () 8 CO () 10 H O() Lasketaan hiiidioksidin ainemäärä ja tiavuus. Reaktioyhtäöistä pääteään, että 1 propaania tuottaa 3 CO ja 1 butaania tuottaa 8 4 CO. n(co ) 3 0,1646 4 0,48 1,465 1,465 8,31451 (73,15 5) K nrt V (CO K ) 0,03584... m 36 dm p 3 N 101,3510 m c) Veden höyrystyminen kaasuksi sitoo ämpöeneriaa, joten reaktiossa vapautuvan enerian määrä on pienempi. 3 3
LUKU 6 18. Reaktioyhtäön kertoimista pääteään, että typpikaasun kuumisnopeus on 1 6000 000 ja ammoniakkikaasun muodostumisnopeus on 3 min min 6000 4000 3 min min. 19. a) Jodi on reaktiotuote, joten työssä mitattiin reaktiotuotteen syntymisnopeutta. b) 0 C:ssa jodin keskimääräinen syntymisnopeus aikaväiä 10 0 min on m Δc (3,5,0) m 0,005 Δt (0 10) 60 s s 30 C:ssa m Δc (7,5 4,5) m 0,0050 Δt (0 10) 60 s s c) 0,0050 0,005 m s m s,0, ei reaktionopeus kaksinkertaistui. d) Lämpötian kasvaessa reaktioon johtavien törmäysten ukumäärä aikayksikköä kohti kasvaa. 0. a) Reaktioyhtäön kertoimista pääteään, että c(no ) 4 (N O 5 ) aussa c(n O 5 ) hetkeä t ) (0,100 / c(n O 5 ) hetkeä t ) ja c(o ) 1 (0,100 / c(n O 5 ) hetkeä t ) tai c(o ) 1 4 c(no ). [N O 5 ] (/) Aika t (h) [NO ] (/) [O ] (/) 0,100 0,086 0,073 0,063 0,054 0,046 0,039 0,034 0,09 0 0,50 1,0 1,5,0,5 3,0 3,5 4,0 0 0,08 0,054 0,074 0,09 0,11 0,1 0,13 0,14 0 0,0070 0,014 0,019 0,03 0,07 0,031 0,033 0,036
Kuvaajat: 0,014 c / NO 0,01 0,010 0,080 0,060 0,060 / 0,040 0,00,0 h tanentti O N O 5 1,0,0 3,0 4,0 t/h b) Piirretään N O 5 :n kuvaajae tanentti kohtaan t 0 h ja asketaan tanentin kumakerroin. Δc 0,060 NO 5:n hajoamisen akunopeus 0,030 Δt,0 h h (vastaukset väiä (0,030 0,03) hyväksytään) h c) ΔHnΔHf (reaktiotuotteet) nδhf (ähtöaineet) 4 33,8 10 11,3 11,6 0, joten reaktio on endoterminen