Επαναληπτικές ασκήσεις. Επαναληπτικές ασκήσεις Β Λυκείου Θετικής Κατεύθυνσης.

Transcript

1 Επαναληπτικές ασκήσεις Θετικής Κατεύθυνσης. Θεόδωρος Ζήκας 1. Μια ποσότητα χαλκού αντιδρά πλήρως µε πυκνό διάλυµα H SO 4 και το αέριο που εκλύεται, χωρίζεται σε δύο ίσα µέρη. Το πρώτο µέρος αποχρωµατίζει 300 ml διαλύµατος KMnO 4 0,4M, οξινισµένο µε H SO 4. Το δεύτερο µέρος διαβιβάζεται σε δοχείο όγκου 4,5 L σε θερµοκρασία θ C, µαζί µε ισοµοριακή ποσότητα οξυγόνου, οπότε γίνεται η αντίδραση : SO (g) + O (g) SO 3(g) Στην κατάσταση χηµικής ισορροπίας οι µερικές πιέσεις του SO και του SO 3 είναι ίσες. Να βρεθούν : α) Η αρχική ποσότητα του χαλκού. β) H σύσταση του µίγµατος στη κατάσταση της χηµικής ισορροπίας. γ) Η Κc της ισορροπίας στη θερµοκρασία των θ C. δ) Η απόδοση της αντίδρασης του SO (g) + O (g) SO 3(g) ίνεται η σχετική ατοµική µάζα: Ar Cu =63,5 α) Έστω x mol Cu που αντιδρούν πλήρως µε το διάλυµα του πυκνού H SO 4 : πυκνό Cu + H SO 4 CuSO 4 + SO + H O x mol x mol Τα x mol SO οξειδώνονται από το όξινο διάλυµα KMnO 4 : 5 SO + KMnO 4 + H O H SO 4 + MnSO 4 + K SO 4 x x mol mol 5 mol KMnO 4 = C V = 0,4 0,3 x 0,1 x 0,3mol 5 = = Άρα η αρχική ποσότητα του Cu είναι: m Cu = n Ar Cu = x 63,5 = 0,3 63,5 = 38,1 g β) Η άλλη µισή ποσότητα του SO (0,3 mol) διαβιβάζονται µε 0,3 mol O (ισοµοριακή ποσότητα) στο δοχείο των 4,5 L, όπου έχουµε: Αντίδραση: SO (g) + O (g) SO 3(g) Αρχικά mol 0,3 0,3 Μεταβολές y y +y Χ.Ι mol 0,3 y 0,3 y y Οι µερικές πιέσεις των SO και SO 3 στη κατάσταση χηµικής ισορροπίας είναι ίσες άρα θα είναι ίσα και τα mol : PSO V= n SO RT PSO V = n 3 SO RT n 3 SO = n SO 0,3 y = y y = 0, 075mol 3 PSO = P SO3 Άρα στη χηµική ισορροπία θα έχουµε: mol SO = 0,3 y = 0,3 0,15 = 0,15 mol mol O = 0,3 y = 0,3 0,075 = 0,5 mol mol SO 3 = y = 0,15 mol Φροντιστήρια «Επί» Σελίδα 1

2 γ) 0,15 [SO 3] 4,5 = 0 [SO ] [O ] 0,15 0,5 4,5 4,5 molso3 πραγµατικά 0,15mol δ) Η απόδοση της αντίδρασης είναι α = = = 0,5 ή 50% molso θεωρητικά 0,3mol 3. Σε 00 ml διαλύµατος KMnO 4 1 M, οξινισµένο µε H SO 4, προσθέτουµε διάλυµα Η Ο 6,8% w/v, µέχρι να αποχρωµατιστεί πλήρως το διάλυµα KMnO 4, οπότε εκλύεται αέριο Α, που το συλλέγουµε χωρίς απώλειες. α)ποιος όγκος διαλύµατος Η Ο καταναλώθηκε ; β) Σε 5,4 g Cu επιδρά περίσσεια πυκνού διαλύµατος H SO 4 και εκλύεται αέριο Β. Τα αέρια Α και Β φέρονται σε κλειστό δοχείο όγκου 10 L σε θερµοκρασία 77 ο C οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία : SO (g) + O (g) SO 3(α) Η πίεση που ασκείται στα τοιχώµατα του δοχείου είναι 6,15 atm. Να βρεθεί η Κc της αντίδρασης. ίνονται οι σχετικές ατοµικές µάζες: Ar (H)=1, Ar (O)=16 R=0,08 atm L mol 1 K 1 Λύση α) 5 H O + KMnO H SO 4 5 O + MnSO 4 + K SO H O 5x mol x mol 5x mol mol KMnO 4 =C V = 1 0, = 0, mol x = 0, x = 0,1 mol mol H O = 5x = 5 0,1 = 0,5 mol m H O = n Mr(H O ) = 0,5 34 = 17 g H O Στα 100 ml δ/τος 6,8 g H O V 17 g H O V = 50 ml /τος H O πυκνό β) Cu + H SO 4 CuSO 4 + SO + H O y mol y mol m Cu = n Cu Ar Cu 5,4 = y 63,5 y = 0,4 mol Αντίδραση: SO (g) + O (g) SO 3(g) Αρχικά mol 0,4 0,5 Μεταβολές z z +z Χ.Ι mol 0,4 z 0,5 z z ολ = ολ P V n RT P= 6,15atm nολ = 0, 75mol 0,9 z = 0,75 z = 0,15 mol T = 1000K V= 10L Φροντιστήρια «Επί» Σελίδα

3 0,3 [SO 3] = [SO ] [O ] 0,1 0, α) 6 g Zn αντιδρούν πλήρως µε διάλυµα ΗΝΟ 3 το οποίο περιέχει 1, mol ΗΝΟ 3. Ένα µέρος του νιτρικού οξέος ανάγεται προς NO (g) και το υπόλοιπο σε ΝΟ (g). α1) Να γραφούν οι χηµικές εξισώσεις επίδρασης του νιτρικού οξέος στο Zn. α) Ποια η % v/v σύσταση του µίγµατος NO (g) και ΝΟ (g). β) Το µίγµα NO και ΝΟ διοχετεύεται σε δοχείο όγκου V όπου περιέχονται σε κατάσταση χηµικής ισορροπίας 0, mol SO, 0,1 mol ΝΟ, 0,1 mol SO 3 και 0, mol ΝΟ, σύµφωνα µε την χηµική εξίσωση: SO (g + NO (g) SO 3(g) + NΟ (g). β1) Το σύστηµα θα εξακολουθήσει να βρίσκεται σε κατάσταση χηµικής ισορροπίας; Να δικαιολογηθεί η απάντησή σας. β) Ποια θα είναι η τελική σύσταση όταν αποκατασταθεί εκ νέου χηµική ισορροπία; ίνονται οι σχετικές ατοµικές µάζες: Ar Zn = 65 α1) Zn + 4 HNO 3 Zn(NO 3 ) + NO + H O 3 Zn + 8 HNO 3 Zn(NO 3 ) + NO + 4 H O α) Zn + 4 HNO 3 Zn(NO 3 ) + NO + H O x mol 4x mol x mol 3 Zn + 8 HNO 3 Zn(NO 3 ) + NO + 4 H O 3y mol 8y mol y mol m Zn = n Zn Ar Zn 6 = (x + 3y) 65 x + 3y = 0,4 (1) n HNO 3 = 1, mol 4x + 8y = 1, () Από τη λύση του συστήµατος των εξισώσεων (1) και () έχουµε x = y = 0,1 mol Επειδή η αναλογία όγκων σε αέρια που βρίσκονται στις ίδιες συνθήκες πίεσης και θερµοκρασίας είναι ίση µε την αναλογία των mol, έχουµε 50% v/v NO και 50% v/v NO. β) Αντίδραση: SO (g) + ΝO (g) SO 3(g) + ΝO (g) Χ.Ι mol 0, 0,1 0,1 0, 0,1 0, = 1 [SO ][NO ] 0, 0,1 Φροντιστήρια «Επί» Σελίδα 3

4 β1) Στη χηµική ισορροπία προσθέτουµε 0, mol ΝO και 0, mol ΝO. Θα εξετάσουµε αν το σύστηµα βρίσκεται σε χηµική ισορροπία ή όχι. Αντίδραση: SO (g) + ΝO (g) SO 3(g) + ΝO (g) Χ.Ι mol 0, 0,1 0,1 0, Προσθέτω 0, 0, Νέο µίγµα 0, 0,3 0,1 0,4 0,1 0, 4 V V Qc = = = < Kc = 1 [SO ][NO ] 0, 0,3 3 Το νέο µίγµα δεν βρίσκεται σε χηµική ισορροπία αφού Qc < Kc. β) Αφού Qc < Kc το σύστηµα για να καταλήξει σε νέα χηµική ισορροπία θα µετατοπιστεί δεξιά. Αντίδραση: SO (g) + ΝO (g) SO 3(g) + ΝO (g) Χ.Ι mol 0, 0,1 0,1 0, Προσθέτω 0, 0, Νέο µίγµα 0, 0,3 0,1 0,4 Μεταβολές y y +y +y Νέα Χ.Ι. mol 0, y 0,3 y 0,1 + y 0,4 + y 0,1+ y 0, 4 + y Kc = 1 = y = 0, 0mol [SO ][NO ] 0, y 0,3 y Άρα στην νέα χηµική ισορροπία θα έχουµε: mol SO = 0, y = 0, 0,0 = 0,18 mol mol NO = 0,3 y = 0,3 0,0 = 0,8 mol mol SO 3 = 0,1 +y = 0,1 + 0,0 = 0,1 mol mol NO = 0,4 + y = 0,4 + 0,0 = 0,4 mol Φροντιστήρια «Επί» Σελίδα 4

5 4. 35,1 g ΝαCl θερµαίνονται µε διάλυµα K Cr O 7 0, M, οξινισµένο µε H SO 4. Το αέριο Cl που εκλύεται, διαβιβάζεται σε δοχείο όγκου L, όπου περιέχεται ορισµένη ποσότητα αερίου COCl. Το µίγµα θερµαίνεται, οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία : COCl (g) CO (g) + Cl (g) µε Κc = 0,05. Στη χηµική ισορροπία µετρήθηκε ότι η ποσότητα του Cl αυξήθηκε κατά 0,1 mol. α) Να γραφεί η χηµική εξίσωσης της οξείδωσης του NaCl σε Cl µε την επίδραση του όξινου διαλύµατος K Cr O 7. β) Να βρεθεί ο όγκος του διαλύµατος K Cr O 7 που καταναλώθηκε. γ) Να βρεθεί η ποσότητα του COCl που υπήρχε αρχικά στο δοχείο. ίνονται οι σχετικές ατοµικές µάζες: Ar Να = 3, : Ar Cl = 35,5 α) 6 NaCl + K Cr O H SO 4 3 Cl + Cr (SO 4 ) 3 + K SO Na SO H O β) m NaCl = n Mr NaCl 35,1 = x 58,5 x = 0,6 mol 6 NaCl + K Cr O H SO 4 3 Cl + Cr (SO 4 ) 3 + K SO Na SO H O 0,6 mol 0,1 mol 0,3 mol mol K Cr O 7 = C V 0,1 = 0, V V = 0,5 L = 500 ml. γ) Έστω y mol COCl περιέχονται αρχικά στο δοχείο των L όπου προσθέτουµε τα 0,3 mol Cl. Αντίδραση: COCl (g) CO (g) + Cl (g) Χ.Ι mol y 0,3 Μεταβολές z +z +z Νέα Χ.Ι. mol y z z 0,3 + z Αφού το Cl αυξήθηκε κατά 0,1 mol συµπεραίνουµε ότι z = 0,1 mol. 0, 4 0,1 [Cl ][CO] Kc = 0, 05 = y = 0,5mol. [COCl ] y 0,1 Φροντιστήρια «Επί» Σελίδα 5