ΧΗΜΕΙΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΙΑ 1 ΣΤΟΙΧΕΙΟΜΕΤΡΙΑ. α. Να γράψετε τη χημική εξίσωση της καύσης του προπανίου.

Transcript

1 ΧΗΜΕΙΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΙΑ 1 ΣΤΟΙΧΕΙΟΜΕΤΡΙΑ 1. 88g προπανίου (C 3 H 8 ) καίγονται με περίσσεια οξυγόνου σε δοχείο όγκου V=L και παράγονται CO και Η Ο. α. Να γράψετε τη χημική εξίσωση της καύσης του προπανίου. β. Να υπολογίσετε πόσα mol υδρατμών παράγονται. γ. Να βρεθεί ποιος είναι ο όγκος του αερίου CO που παράγεται στις συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας που επικρατούν στο δοχείο που έγινε η αντίδραση και σε STP συνθήκες.. 168g 1-βουτένιου (C 4 H 8 ) αντιδρούν με 68,8L (STP) οξυγόνου. α. Να γράψετε την αντίδραση καύσης του 1-βουτένιου. β. Να βρείτε ποιο απ τα αντιδρώντα είναι σε περίσσεια και ποιο είναι σε έλλειμμα. γ. Να βρείτε τη σύσταση σε mol του δοχείου στο οποίο έγινε η αντίδραση όταν αυτή τελειώσει. 3. Σε 500mL διαλύματος Br σε τετραχλωράνθρακα (CCl 4 ) 0,5Μ (χρώματος κόκκινου), προσθέτουμε ποσότητα αιθυλενίου (C H 4 ) οπότε παράγεται η ουσία 1,- διβρωμοαιθάνιο (C H 4 Br ). α. Να γράψετε την αντίδραση (ο CCl 4 είναι ο διαλύτης του διαλύματος και δεν συμμετέχει στην αντίδραση). β. Να βρείτε την ελάχιστη ποσότητα σε g του αιθυλενίου, που πρέπει να προσθέσουμε στο διάλυμα Br, ώστε αυτό να αποχρωματιστεί. 4. Ποσότητα αιθυλενίου (C H 4 ) αντιδρά με ποσότητα οξυγόνου. Στο τέλος της αντίδρασης διαπιστώθηκε ότι στο δοχείο περιέχονται 64g O, 176g CO και κάποια ποσότητα υδρατμών. α. Να βρείτε τις αρχικές ποσότητες σε mol του αιθυλενίου και του οξυγόνου. β. Να βρείτε τη μάζα σε g των υδρατμών που υπάρχουν στο δοχείο στο τέλος της αντίδρασης. 5. Μίγμα αποτελείται από x mol αερίου προπανίου (C 3 H 8 ) και y mol αερίου βουτανίου (C 4 H 10 ) και βρίσκεται σε δοχείο σταθερού όγκου. Στο δοχείο αυτό διοχετεύονται 36L ατμοσφαιρικού αέρα μετρημένα σε STP, οπότε γίνεται καύση των δύο συστατικών του μίγματος. Αν είναι γνωστό ότι η

2 ποσότητα του ατμοσφαιρικού αέρα που διοχετεύτηκε, είναι ακριβώς όση χρειάζεται για την πλήρη καύση όλης της ποσότητας και των δύο συστατικών του μείγματος και ότι απ το δοχείο εκλύονται 17 mol CO, να βρείτε την σύσταση σε mol : α. του αρχικού μίγματος (δηλαδή τα x και y) β. των ποσοτήτων των ουσιών που υπάρχουν στο δοχείο μετά το τέλος της αντίδρασης. Δίνεται ότι η σύσταση του ατμοσφαιρικού αέρα είναι 80%v/v Ν και 0%v/v O. Επίσης δίνεται ότι το Ν δεν αντιδρά με κάποια ουσία. 6. Σε δοχείο όγκου V=4L εισάγονται 0L αερίου SΟ και 10L αερίου Ο μετρημένα και τα δύο σε πίεση P 1 και θερμοκρασία Τ 1. Τα δύο αέρια αντιδρούν σύμφωνα με τη χημική εξίσωση SO (g) + O (g) SO 3(g). Αν η πίεση στο δοχείο όταν τελειώσει η αντίδραση, είναι Ρ ο και η θερμοκρασία Τ ο να βρείτε τον όγκο του αερίου SO 3(g) που παράγεται απ την αντίδραση μετρημένο σε συνθήκες (Ρ ο, Τ ο ) και σε (Ρ 1, Τ 1 ). 7. Κατά την καύση 0,5mol ενός αλκενίου (C ν H ν ) καταναλώνονται 67,L Ο μετρημένα σε STP. Να βρεθεί ο μοριακός τύπος του αλκενίου αυτού. 8. Το μυρμιγκικό οξύ (HCOOH) οξειδώνεται από διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου (KMnO 4 ) παρουσία θειικού οξέος (H SO 4 ), σύμφωνα με την αντίδραση : 5ΗCOOH + KMnO 4 + 3H SO 4 5CO + MnSO 4 + K SO 4 +8H O Μάλιστα αυτή η αντίδραση έχει παρατηρήσιμο αποτέλεσμα διότι ένα διάλυμα KMnO 4 έχει χρώμα ροδόχρωμο ενώ τα ιόντα Mn + (στο άλας MnSO 4 ) είναι άχρωμα άρα αν αντιδράσει όλη η ποσότητα KMnO 4, το διάλυμα αποχρωματίζεται. Διαθέτουμε διάλυμα KMnO 4 0,4Μ όγκου 500mL και προσθέτουμε σ αυτό 69g HCOOH. α. Να εξετάσετε αν θα αποχρωματιστεί το διάλυμα KMnO 4. β. Να βρείτε πόσα L(STP) CO εκλύονται σε μορφή φυσαλίδων απ το διάλυμα κατά την αντίδραση. ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ 1. α. Η χημική εξίσωση της καύσης είναι C 3 H 8 + 5O 3CO + 4H O. m 88 β. Είναι Μ r (C 3 H 8 )= =44. Άρα τα 88g C 3 H 8 είναι n mol 44 r

3 Απ τη χημική εξίσωση παρατηρούμε ότι όταν αντιδράσει 1mol C 3 H 8 παράγονται 4 mol υδρατμών (νερού). Άρα από mol C 3 H 8 παράγονται 8 mol υδρατμών. γ. Κατ αρχήν απ τη χημική εξίσωση παρατηρούμε ότι παράγονται 6 mol CO. Ξέρουμε ότι ο όγκος ενός αερίου είναι ο όγκος του δοχείου μέσα στο οποίο βρίσκεται. Άρα ο όγκος του (αερίου) CO είναι V=L όσο του δοχείου. Για να επικρατούν STP συνθήκες προφανώς πρέπει να μεταφερθεί το παραγόμενο CO σε άλλο δοχείο όγκου V n V 6,4 4, L. m( STP) 4. α. Η χημική εξίσωση της καύσης είναι C 4 H 8 + 6O 4CO + 4H O. m 168 β. Είναι Μ r (C 4 H 8 )= =56. Άρα τα 168g C 4 H 8 είναι n 3 56 V 68,8 mol. Επίσης τα 68,8L (STP) οξυγόνου είναι n 1 mol. V,4 m r Απ τη χημική εξίσωση βλέπουμε ότι για να αντιδράσουν τα 3 mol C 4 H 8 απαιτούνται 18 mol O τα οποία δεν διαθέτουμε (διαθέτουμε 1 mol), άρα το Ο δεν επαρκεί άρα το C 4 H 8 είναι σε περίσσεια και το Ο σε έλλειμμα. γ. Κατασκευάζουμε το γνωστό πίνακα : (σε mol) C 4 H 8 + 6O 4CO + 4H O Αρχικά Αντ-παρ τελικά α. Είναι C H 4 + Br C H 4 Br β. Για να αποχρωματιστεί το διάλυμα πρέπει να καταναλωθεί όλη η ποσότητα Br που δίνει το κόκκινο χρώμα στο διάλυμα. Το καθαρό Br που περιέχεται στο διάλυμα είναι n=c V=0,5M 0,5L=0,5 mol. Απ την αντίδραση βλέπουμε ότι για να αντιδράσει αυτή η ποσότητα Br απαιτούνται άλλα 0,5 mol C H 4 που έχουν μάζα m=n M r =0,5 8=7g. 4. Η αντίδραση είναι C H 4 + 3O CO + H O α. Αφού στο τέλος στο δοχείο περιέχεται Ο, άρα αντέδρασε όλη η ποσότητα C H 4. Είναι n(o )= = mol και n(co )= =4 mol. Αφού 3 44 λοιπόν παράχθηκαν 4 mol CO άρα απ την αντίδραση βλέπουμε ότι αντέδρασαν mol C H 4 με 6 mol O. Άρα οι αρχικές ποσότητες ήταν mol C H 4 με 6+4=10 mol O. β. Απ την αντίδραση βλέπουμε ότι παράγονται 4 mol H O που έχουν μάζα m=4 18=7g.

4 5. Το Ο που υπάρχει στον ατμοσφαιρικό αέρα που διοχετεύσαμε στο 0 67, δοχείο, είναι 36 =67,L(STP) που είναι n= =8 mol. Οι 100, 4 αντιδράσεις που γίνονται είναι οι : C 3 H 8 + 5O 3CO + 4H O (1) C 4 H 10 + O 4CO + 5H O () α. Απ την αντίδραση (1) βλέπουμε ότι αντιδρούν x mol C 3 H 8 με 5x mol O και παράγονται 3x mol CO. Απ την αντίδραση () βλέπουμε ότι αντιδρούν y mol C 4 H 10 με y mol O και παράγονται 4y mol CO. Άρα έχουμε τις σχέσεις 5x+ y=8 και 3x+4y=17. Απ τη λύση του συστήματος προκύπτει x=3 mol και y= mol. β. Στο τέλος της αντίδρασης εκτός απ το CO που δίνεται, θα υπάρχουν 1+10= mol Η Ο και το Ν που δεν συμμετείχε στην καύση που ο όγκος ,8 του είναι 36 =508,8L (STP) που είναι n= =11 mol. 100, 4 6. Έχουμε : (σε L) SO + O SO 3 Αρχικά Αντ-παρ τελικά Άρα ο όγκος του αερίου SO 3(g) θα είναι 0L σε συνθήκες (Ρ 1, Τ 1 ) και 4L (ο όγκος του δοχείου) σε συνθήκες (Ρ ο, Τ ο ) Η καύση του αλκενίου είναι C ν H ν + O νco + νh O. Τα 67,L 67, Ο (STP) είναι n= =3 mol. Απ την αντίδραση βλέπουμε ότι για την, καύση 0,5 mol C ν H ν απαιτούνται 0,5 mol Ο, άρα θα έχουμε 0,5 =3 απ όπου προκύπτει 3ν=1 ή ν=4. Άρα το αλκένιο είναι το C 4 H Η ποσότητα KMnO 4 που περιέχεται στο διάλυμα είναι n=0,4 0,5=0,mol 69 και τα 69g HCOOH είναι n= =1,5 mol. Έτσι κατασκευάζουμε το γνωστό 46 πίνακα :

5 mol 5HCOOH + KMnO 4 +3H SO 4 5CO +MnSO 4 +K SO 4 +8H O Αρχικά 1,5 0, περίσσεια Αντ-παρ 0,5 0, 0,5 τελικά 1-0,5 Διότι απ την αντίδραση βλέπουμε ότι : Τα 5 mol HCOOH αντιδρούν με mol KMnO 4 Τα 1,5 mol HCOOH αντιδρούν με x mol KMnO 4 Απ όπου προκύπτει 5x=3 ή x=0,6 mol τα οποία δε διαθέτουμε, άρα το HCOOH είναι σε περίσσεια και το KMnO 4 σε έλλειμμα. Έτσι έχουμε : Τα 5 mol HCOOH αντιδρούν με mol KMnO 4 Τα x mol HCOOH αντιδρούν με 0, mol KMnO 4 Απ όπου έχουμε x=1 ή x=0,5 mol. Ομοίως εργαζόμαστε για να βρούμε την ποσότητα του CO που παράγεται. α. Αφού καταναλώνεται το KMnO 4, το διάλυμα αποχρωματίζεται. β. Είναι V(STP)=0,5,4=11,L.