Kertaustehtäviä KE3-kurssista Tehtävä 1 Maakaasu on melkein puhdasta metaania. Kuinka suuri tilavuus metaania paloi, kun täydelliseen palamiseen kuluu 3 m 3 ilmaa, jonka lämpötila on 50 C ja paine on 11kPa? Ilmassa on happea 1 til-%. Käytännössä polttimeen johdetaan aina ilmaa enemmän kuin tässä laskettu teoreettinen ilmamäärä. Sillä pyritään varmistamaan täydellinen palaminen. Tehtävä Bensiinin palaessa täydellisesti muodostuu hiilidioksidia ja vettä. a) Kirjoita palamisreaktion yhtälö. (1 p.) b) Kuinka monta grammaa hiilidioksidia syntyy, kun 1,55 litraa bensiiniä palaa täydellisesti? ( p.) c) Mikä on näin muodostuneen hiilidioksidin tilavuus (NTP)? ( p.) d) Kuinka paljon lämpöenergiaa 1,00 litrasta bensiiniä voidaan saada? ( p.) Bensiiniä voidaan pitää hiilivetynä C818, jonka tiheys (NTP) on 0,703 g/ml ja palamislämpö = - 5470 kj/mol Tehtävä 3 Kaavion keskellä olevaa yhdistettä voidaan valmistaa monesta lähtöaineesta. Kirjoita muodostumisreaktioiden yhtälöt rakennekaavoin ja nimeä reaktiotyyppi (esim. hapettumis-, pelkistymis-, korvautumis-, liittymisreaktio, hydrolyysi jne.) kussakin kaaviossa esitetyssä tapauksessa. Tehtävä 4 Valitse oikea ratkaisu a) Tarkastele seuraavia reaktioita: C(s) + (g) C (g) = 390 kj ja C(g) + (g) C (g) = 560 kj. Joten reaktion C(s) + (g) C(g) 1) = 950 kj ) = +170 kj 3) = 0 kj. b) Mikä väitteistä on väärin? 1) Sidosenergia on se energiamäärä, joka vapautuu, kun kemiallinen sidos murtuu. ) Sidosenergioiden avulla voidaan arvioida kemiallisten reaktioiden entalpiamuutoksia. 3) Mitä suurempi on kemiallisen sidoksen sidosenergian arvo, sitä voimakkaampi sidos on.
c) Reaktionopeus kertoo, 1) kuinka paljon tuotetta muodostuu reaktiossa ) kuinka paljon lähtöainetta kuluu reaktiossa 3) kuinka paljon tuotetta muodostuu aikayksikköä kohden. d) Mikä seuraavista väittämistä on totta? 1) Additioreaktio on tyypillinen alkaanien reaktio. ) Substituutiossa lohkeaa yleensä vesi. 3) Kondensaatioreaktiossa liittymistä seuraa lohkeamisreaktio. e) Mikä seuraavista väittämistä ei ole totta? 1) Ketonit pelkistyvät sekundaarisiksi alkoholeiksi. ) Sekundaariset alkoholit pelkistyvät ketoneiksi. 3) Primaariset alkoholit hapettuvat aldehydeiksi. Tehtävä 5 5,9 kg:n hiilidioksidisammuttimessa on,0 kg hiilidioksidia 58 10 5 Pa paineessa ja 0 C lämpötilassa. Kuinka suuri tilavuus sammuttimesta saadaan hiilidioksidia, kun lämpötila on 3 C ja paine on 101,3 kpa? Tehtävä 6 Mihin reaktiotyyppeihin seuraavat reaktiot kuuluvat? Millä nimellä a- ja c-kohtien reaktioita kutsutaan? a) + Pd-katalyytti b) + Br Br + Br c) + S 4 kuumennus + d) Kanelialdehydi vastaa osaltaan kanelin erittäin aromaattisesta tuoksusta. Esitä viivakaavoilla reaktiotuotteiden rakenteet, joita syntyy, kun kanelialdehydi reagoi: 1) bromin Br kanssa ) natriumboorihydridin NaB4 kanssa 3) vetykaasun kanssa siten, että yhtä kanelialdehydimoolia kohti reagoi kaksi moolia vetykaasua. Esitä myös, mihin reaktiotyyppeihin reaktiot kuuluvat.
VASTAUKSET: Tehtävä 1 C4(g) + (g) C(g) + (g) Ilmassa on happea 0,1 3 m 3 = 4,83 m 3 n (C4) = ½ n (), koska samat olosuhteet: V (C4) = ½V () =,414 m 3 =,4 m 3 Tehtävä a) C818 (l) + 5 (g) 16 C(g) + 18 (g) b) 1,55 litraa bensiiniä tarkoittaa nestemäistä bensiiniä. V(C818) = 1,55 l = 1550 ml ja ρ(c818) = 0,703 g/ml ja M(C818) = 114,4 g/mol Lasketaan bensiinin massa: m(c818) = ρv = 0,703 g/ml 1550 ml = 1089,65 g ja ainemäärä: n(c818)=m(c818)/m(c818)=1089,65 g/114,4 g/mol=9,5396 mol Reaktioyhtälön perusteella hiilidioksidin ainemäärä on: n(c) = 8 n(c818) = 8 9,5396 mol = 76,317 mol M(C) = 44,01 g/mol m(c) =nm =76,317 mol 44,01 g/mol=3359 g, pyöristettynä 3360 g c) V(C) = n(c)vm = 76,317 mol,4 l/mol = 1709,5 l, pyöristettynä 1710 l = 1,71 m 3 d) Lämpöenergiaa vapautuu:
Tehtävä 3 Tehtävä 4 a) 3 (essin laki s. 87) b) 1 c) 3 d) 3 e)
Tehtävä 5 Kaasun tilavuus hiilidioksidisammuttimessa: n( C ) RT mrt 1 V1 = = p M( C ) p 1 iilidioksidin tilavuus, kun lämpötila on 3 C ja paine on 101,3 kpa: pv 1 1 pv T T, josta pvt 1 V Tp Tila 1 Tila p1 =58 10 5 Pa p =101,3 kpa V1 =? m =,0 kg = 000 g g M(C) =(1,01 + 16,00) mol T1 =(0+ 73,15) K V =? T =(3 + 73,15) K Nm 000g 8,3145 (0 73,15)K V1(C) = molk = 0,019097 m g 5 N 3 (1,01 16,00) 58 10 mol m pvt V 1 Tp = 5 3 58 10 Pa 0,019097 m (73,15 3)K =1104,6305 m 3 =1100m 3 (73,15 0)K 101,3kPa Tehtävä 6 a) Additioreaktio: vedyn additio eli hydraus b) Substituutioreaktio c) Kondensaatioreaktio: esteröinti d) kanelialdehydin reaktiot: a) Br b) c) Br Kohdassa a on kyse additioreaktiosta (bromin additio kaksoissidokseen). Kohdassa b on kyse pelkistysreaktiosta, joka voidaan myös luokitella additioksi C= kaksoissidokseen. Kohdassa c on kyse vedyn additiosta (vedytyksestä eli hydrauksesta) sekä C=C että C= kaksoissidoksiin. Reaktiot voidaan luokitella myös pelkistysreaktioiksi.