Χημεία: Μεταθετικές αντιδράσεις - Σχετική ατομική μάζα - Σχετική μοριακή μάζα - mole

Transcript

1 Χημικές αντιδράσεις - Σχετική ατομική μάζα - Σχετική μοριακή μάζα - mole 46 Να γραφούν οι αντιδράσεις διπλής αντικατάστασης με τις οποίες μπορούν να παρασκευαστούν: α ΗΒr β Pb(OH) γ KNO α Το HBr είναι αέριο, συνεπώς για την παρασκευή του θα πρέπει να αντιδράσουν δύο ηλεκτρολύτες από τους οποίους ο ένας θα έχει κατιόντα Η + και ο άλλος Βr Δηλαδή θα πρέπει να αντιδράσουν κάποιο οξύ και κάποιο ευδιάλυτο βρωμιούχο αλάτι πχη (aq) + KBr (aq) K (aq) + HBr β To Pb(OH) είναι δυσδιάλυτο στο νερό, συνεπώς για την παρασκευή του θα πρέπει να αντιδράσουν δύο ηλεκτρολύτες από τους οποίους ο ένας θα έχει κατιόντα Pb + και ο άλλος θα έχει ανιόντα OH Δηλαδή θα πρέπει να αντιδράσουν κάποιο ευδιάλυτο αλάτι του μολύβδου με ευδιάλυτη βάση πχpb(no ) (aq) + KOH (aq) KNO (aq) + Pb(OH) γ Το ΚΝΟ είναι στερεό ευδιάλυτο αλάτι άρα θα σχηματίζεται σε αντίδραση διπλής αντικατάστασης που ταυτόχρονα θα σχηματίζεται και δυσδιάλυτο σώμα ή αέρια πχ K CO (aq) + HNO (aq) H O (l) + CO + KNO (aq) 47 Πως μπορούμε να διακρίνουμε αν μία ουσία είναι: α KCl ή KNO β Na O ή NaCl α Διαλύουμε την ουσία στο νερό και προσθέτουμε g Αν σχηματιστεί ίζημα, η ουσία είναι KCl, αν δεν σχηματιστεί είναι KNO ΚCl (aq) + g (aq) K (aq) + gcl ΚNO (aq) + g (aq) β Διαλύουμε την ουσία στο νερό Αν το διάλυμα που σχηματίζεται έχει ph > 7, η ουσία είναι Νa O, αν έχει ph = 7 είναι NaCl στους 5 ο C 48 Να γραφούν οι αντιδράσεις εξουδετέρωσης με τις οποίες μπορεί να παρασκευαστεί Ca To Ca μπορεί να παρασκευαστεί και με τις τέσσερις περιπτώσεις εξουδετέρωσης: 15

2 α Οξύ + Βάση Αλάτι + Νερό H + Ca(OH) Ca + H O β Όξινο οξείδιο + Βάση Αλάτι + Νερό SO + Ca(OH) Ca + H O γ Οξύ + Βασικό οξείδιο Αλάτι + Νερό H + CaO Ca + H O δ Όξινο οξείδιο + Βασικό οξείδιο Αλάτι SO + CaO Ca 49 Σε κάθε ένα από τα δοχεία Α, Β και Γ περιέχονται τα διαλύματα Η, ΗCl και NaCl χωρίς να γνωρίζουμε ποια χημική ένωση περιέχεται στο κάθε δοχείο Σε κάθε δοχείο προσθέτουμε μικρή ποσότητα μεταλλικού βαρίου Παρατηρούμε ότι στο δοχείο Α εκλύεται αέριο Στο δοχείο Β δεν παρατηρούμε αλλαγή ενώ στο δοχείο Γ καταβυθίζεται ίζημα ενώ ταυτόχρονα εκλύεται αέριο Να εξηγήσετε δίνοντας ταυτόχρονα και τις χημικές εξισώσεις των φαινομένων, ποιο ήταν το περιεχόμενο του κάθε δοχείου πριν από την προσθήκη βαρίου Εξετάζουμε τις αντιδράσεις του βαρίου με το κάθε διάλυμα: H (aq) + Βa (s) Ba + H HCl (aq) + Βa (s) BaCl (aq) + H Ba(s) + NaCl(aq) Άρα: Το δοχείο Α περιέχει διάλυμα HCl Το δοχέιο Β περιέχει διάλυμα NaCl Το δοχείο Γ περιέχει διάλυμα H 50 Να υπολογίσετε τις σχετικές μοριακές μάζες των ενώσεων: α H Cr O 7 β l ( ) Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: Η:1, Cr:5, O:16, l:7, S: α Μr H Cr O 7 = r H + r Cr + 7r O = Μr H Cr O 7 = 18 β Μr Αl ( ) = r l + r S + 1r O = Μr Αl ( ) =

3 51 Να υπολογίσετε τη μάζα ενός μορίου CH 4 Δίνονται: Αr C :1, r H :5, 1αmu = 1, g Αρχικά υπολογίζουμε την του CH 4 : Μr CH4 = 1 r C + 4 r H = Μr CH4 = 16 m μορίου CH4 = Μr CH4 1, g m μορίου CH4 = 6, g 5 Το άτομο του ασβεστίου έχει μάζα 10 φορές μεγαλύτερη από το 1/ της μάζας του ατόμου του 1 C Να υπολογίσετε την σχετική ατομική μάζα του Σύμφωνα με τον ορισμό της σχετικής ατομικής μάζας έχουμε: r Ca m 1 m 1 Ca 1 C Όμως έχουμε ότι: m ατόμου Ca = 10 1/ m ατόμου 1 C Άρα: r Ca 1 10 m 1 m 1 1 C 1 C r = 40 Ca 5 Ο χαλκός στη φύση αποτελείται από δύο ισότοπα, τον 6 Cu (σε ποσοστό 69%) και τον 65 Cu (σε ποσοστό 1%) Να υπολογίσετε την σχετική ατομική μάζα του φυσικού χαλκού Γενικα, η Αr ενός στοιχείου είναι το άθροισμα του γινομένου των r των ισοτόπων του (Αr 1, r, ) επί το % ποσοστό (x 1, x, ) που βρίσκονται στη φύση: Αr = x 1 r 1 + x r + Για το χαλκό θα ισχύει: Αr Cu = 69/100 r6 C + 1/100 r65 C Αr Cu = (69/100 6) + (1/100 65) Αr Cu = 6,6 15 5

4 54 O σίδηρος με το οξυγόνο σχηματίζουν οξείδια, το FeO και το Fe O ν το FeO έχει Μr = 7 ενώ το Fe O έχει = 160, να υπολογίσετε τις σχετικές ατομικές μάζες του σιδήρου και του οξυγόνου Έστω r Fe = x και r O = y Από τις των FeO και Fe O έχουμε: Μr FeO = r Fe + r O 7 = x + y (1) Fe O = r Fe + r O 160 = x + y () Από τις (1) και () προκύπτει ότι x = 56 και y = 16 Άρα r Fe = 56 και r O = α Πόσα γραμμάρια είναι 0, mol CO β Πόσα mol είναι 4,5g Η γ Τι όγκο σε STP έχουν 0,8 mol NH δ Πόσα mol είναι 8L H S σε STP Δίνονται r C = 1, r O = 16, r H = 1, r S = α Υπολογίζουμε την του CO 1r r CO C O CO 1oς τρόπος: mco CO m 0,mol 44g / mol m CO CO CO CO CO 8,8g oς τρόπος: 1,0 mol CO έχει μάζα 44 g 0, mol CO έχουν μάζα x; g x = 8,8g β Υπολογίζουμε την Μr του Η r r 4r HSO4 H S O HSO4 15 6

5 1oς τρόπος: m 4,5g 0, 5mol HSO4 HSO4 HSO4 H SO 98g / mol 4 oς τρόπος: 1,0 mol H έχει μάζα 98 g x; mol H έχουν μάζα 4,5 g x = 0,5 mol γ 1oς τρόπος: NH NH NH NH m 0,8mol, 4L / mol NH 17,9L m oς τρόπος: 1,0 mol NH σε STP έχει όγκο,4 L 0,8 mol NH σε STP έχουν όγκο x; L x = 17,9 L δ 1oς τρόπος: H 8L S H S H S 1,5mol m,4l / mol oς τρόπος: 1,0 mol H S σε STP έχει όγκο,4 L x; mol H S σε STP έχουν όγκο 8,0 L x = 1,5 mol 56 Ποιο όγκο καταλαμβάνουν σε συνθήκες STP 1,g CO Δίνονται r C = 1, r O = 16 Αρχικά υπολογίζουμε πόσα mol είναι το 1,g CO r 1r r r 44 CO C O CO mco 1,g CO CO 44g / mol CO 0,mol 15 7

6 Στη συνέχεια υπολογίζουμε τον όγκο του CO CO m 0,mol, 4L / mol 6,7L CO CO CO CO m 57 Mας δίνουν 1,08g κινίνης (C 0 H 4 Ν O ) α Πόσα μόρια κινίνης είναι και β Πόσα άτομα Η περιέχουν Δίνονται r C =1, r H =1, r N =14, r O =16 α Υπολογίζουμε την Μr της κινίνης 0rC 4rH rn ro Άρα: 1 mol δηλ 4g κινίνης περιέχουν Ν Α μόρια 1,08g κινίνης περιέχουν x; μόρια 1,08 x N 4 μόρια ή 10 1 μόρια β Από το μοριακό τύπο C 0H 4NO προκύπτει ότι: Σε 1 μόριο κινίνης περιέχονται 4 άτομα Η Σε 1 10 μόρια κινίνης περιέχονται ψ άτομα Η ψ άτομα Η 58 Δοχείο περιέχει 4g Ο σε STP Πόσα g υδρογόνου μπορούν να μπουν στο ίδιο δοχείο στις ίδιες συνθήκες; Δίνονται Αr H =1, r O =16 r 16 O O O O O O g / mol O m 4g 0,15mol Σύμφωνα με την υπόθεση vogadro στο δοχείο στις ίδιες συνθήκες θα περιέχονται και 0,15mol H r H H H m 0,15mol g / mol m 0, 5g H H H H 15 8

7 59 110cm μεθανίου (CH 4 ) περιέχουν τον ίδιο αριθμό ατόμων υδρογόνου με 55cm αερίου υδρογονάνθρακα (C H x ) Αν οι όγκοι μετρήθηκαν στις ίδιες, ποιος είναι ο αριθμός των ατόμων υδρογόνου στο μόριο του υδρογονάνθρακα Υπολογίζουμε τα mol του CH 4 : 0,110 m m CH4 mol CH4 CH4 1 mol CH 4 περιέχει 4 mol H 0,110 mol CH 4 m περιέχουν ψ mol H 0,440 Άρα: ψ = mol H m Το μεθάνιο και ο υδρογονάνθρακας έχουν τον ίδιο αριθμό ατόμων υδρογόνου άρα θα έχουν και τον ίδιο αριθμό mol υδρογόνου Άρα Δηλαδή 1μόριο του C H x έχει 8 άτομα Η Παρατήρηση: 0,440 0,055x x = 8 m m Δεν χρησιμοποιούμε το,4l αλλά θεωρούμε το γραμμομοριακό όγκο γενικά m γιατί η εκφώνηση δεν αναφέρει πρότυπες συνθήκες αλλά απλώς ίδιες συνθήκες 60 Δύο ισοβαρείς ποσότητες Ο και Ν έχουν όγκους με λόγο 7 προς 8 αντίστοιχα Αν Μr O = ποια είναι η Μr N Oι όγκοι μετρήθηκαν στις ίδιες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης Υποθέτουμε ότι 1, είναι οι όγκοι των Ο και Ν, m κοινή μάζα και x το Μr N τότε: 7, 8 1 Ο Ισχύει: m m 1 και m O N N Ο 1 x m Μr Ο N N 7 x =

8 61 Δύο στοιχεία Α και Β σχηματίζουν τις ενώσεις Α Β και ΑΒ Αν 0,15 mol της πρώτης έχουν μάζα 15,9g και της δεύτερης 9,g ποιες είναι οι σχετικές ατομικές μάζες των Α και Β Αν x, ψ οι σχετικές ατομικές μάζες των Α, Β αντίστοιχα τότε: r r B B B r r B B B m B x ψ x ψ 15,9 0,15 x ψ 106 x ψ B (1) B mb 9, B 0,15 x ψ 6 () x ψ B Λύνοντας το σύστημα των (1), () βρίσκουμε: x = 6 και ψ = 18 Άρα: Αr = 6 και r B = 8 6 0, Ν Α μόρια χημικής ένωσης έχουν μάζα 11,6g Ποια είναι η σχετική μοριακή μάζα της ένωσης 1 mol της χημικής ένωσης έχει μάζα g και περιέχει Ν Α μόρια Έτσι έχουμε 0, N Α μόρια έχουν μάζα 11,6 g x = 58 g Ν Α μόρια έχουν μάζα x; g Συνεπώς η ένωση έχει = ,g αερίου X καταλαμβάνουν όγκο 17,9L σε STP Να υπολογίσετε την σχετική μοριακή μάζα του X 1 mol του αερίου έχουν μάζα g και καταλαμβάνουν όγκο,4l σε STP Έτσι έχουμε: 17,9L αερίου X σε STP έχουν μάζα 5, g,4l αερίου X σε STP έχουν μάζα ω; g ω = 44 g Συνεπώς η ένωση έχει =

9 64 Να υπολογίσετε την πυκνότητα του SO σε STP συνθήκες Δίνονται Αr S =, Αr O =16 Υπολογίζουμε την σχετική μοριακή μάζα του SO 1 r r SO S O SO 1 mol του SO έχει μάζα 64g και καταλαμβάνει όγκο,4l σε STP m 64g ρ SO =,86g/L, 4L SO SO SO 65 Αέριο X έχει πυκνότητα 0,759 g/l σε STP Να υπολογίσετε την Μr του Χ Σε STP 1 mol του αερίου Χ έχει μάζα g και όγκο,4l Συνεπώς: mx g x 0,759g / L = 17, 4L x 66 Αέριο με μοριακό τύπο Η Χ έχει πυκνότητα 1,518 g/l σε STP Να βρείτε την σχετική ατομική μάζα του Χ Δίνεται Αr H =1 Σε STP 1 mol του Η Χ έχουν μάζα X g και καταλαμβάνουν όγκο,4l HX HX ρ 1,518 4 HX HX, 4,4 H Όμως r 1r 4 1 r r X = HX H X X 67 Σ ένα δοχείο περιέχονται,g αέριας αμμωνίας α Πόσα mol ΝΗ υπάρχουν στο δοχείο; β Πόσα μόρια NH υπάρχουν στο δοχείο; γ Πόσα άτομα υδρογόνου υπάρχουν στο δοχείο; δ Πόσα g αζώτου περιέχονται στην αμμωνία; ε Τι όγκο θα καταλάμβανε η αμμωνία αν βρισκόταν σε STP συνθήκες; Δίνονται Αr N =14, r H =1 16 1

10 α Η Μr της αμμωνίας είναι: 1r r NH N H NH οπότε m,g 1,9mol 17g / mol NH NH NH β 1 mol NH περιέχει Ν Α μόρια ΝΗ 1,9 mol NH περιέχουν x; μόρια NH x = 1,9 N μόρια ΝΗ ή x = 11,44 10 μόρια NH γ Από τον μοριακό τύπο προκύπτει ότι 1 μόριο NH περιέχει άτομα Η συνεπώς: 1 μόριο NH περιέχει άτομα Η 1,9 N μόρια περιέχουνψ; άτομα Η ΝΗ ψ = 5,7Ν άτομα Η ή ψ = 4, 110 άτομα Η Α δ Σύμφωνα με τον μοριακό τύπο 1 mol NH περιέχει 1 mol N όμως r N 14 άρα: 1 mol NH περιέχει 14g N 1, 9 N mol περιέχουν ωg N ω = 6,6 g Ν NH ε NH NH 1,9mol, 4L / mol NH m = 4,56L 68 Να υπολογίσετε την % w/w περιεκτικότητα του Η CO σε κάθε στοιχείο Δίνονται: Αr C =1, r H =1, r O =16 Η του Η CO είναι: r 1r r HCO H C O HCO 6 Από τον μοριακό τύπο προκύπτει ότι σε 1 mol ή 6g H CO περιέχονται mol ή 1 g H, 1mol ή 1 1 1g C, mol ή 16 48g O Συνεπώς: Σε 6g H CO περιέχονται g H, 1 g C και 48 g O Σε 100g H CO περιέχονται x ; g Η, ψ ; g C, ω ;g O x,g H ψ 19,5g C ω 77,4g O Άρα η % περιεκτικότητα του Η CO είναι:,% w/w H, 19,5% w/w C και 77,4% w/w O 69 Μια φιάλη έχει όγκο 15L και περιέχει μίγμα Ν, Η και Ο που σε STP έχουν ίσους όγκους Ποια είναι η μάζα του μίγματος; Δίνονται Αr N =14, r H =1, r O =16 16

11 Υποθέτουμε ότι μιγ N H O N H O Υπολογίζουμε τα mol κάθε συστατικού: N H O N m r 8 και N για τον όγκο του μίγματος έχουμε: 15L 5L 5L,4L / mol 5 mol,4 5 mn N N mol 8g / mol m N 6, 5g, 4 5 r και mh mol g / mol m 0,45g H H H,4 H H O 5 ro και mo O O mol g / mol m O 7,14g,4 m m m m 6, 5g 0, 45g 7,14g m μιγ = 1,84g Άρα N H O 70 Ποια η % w/w σύσταση του ατμοσφαιρικού αέρα σε STP αν η % v/v σύστασή του είναι 79% v/v N και 1% v/v O Δίνονται Αr N =14, Αr Ο =16 r 14 8 και r 16 N N N O O O 100L ατμοσφαιρικού αέρα αποτελούνται από 79 L Ν και 1 L Ο Υπολογίζουμε τα mol και τη μάζα κάθε συστατικού: N 79L N N,5mol m, 4L/ mol m m,5mol 8g / mol m 98,84g N N N N N O 1L O O 0,94mol m, 4L / mol και m m 0,94mol g / mol m O O O O O 0,08g Άρα η μάζα των 100 L αέρα είναι ( 98,84 0,08)g 18,9g Συνεπώς: Σε 18,9g αέρα περιέχονται 98,84g N και 0,08g O Σε 100g αέρα περιέχονται x; g N και ψ; g O 16

12 x 76,67g N ψ,g O Δηλαδή ο ατμοσφαιρικός αέρας έχει σύσταση 76, 67% w/w N και, % w/w O 71 Nα αποδείξετε ότι ο λόγος του αριθμού των mol δύο χημικών ουσιών είναι ίσος με τον λόγο του αριθμού των μορίων τους Έστω ότι υπάρχουν mol ουσίας Α και B mol ουσίας Β Ο λόγος του αριθμού των mol των Α, Β είναι B Γενικά ισχύει: 1 mol ουσίας περιέχει Ν Α μόρια mol ουσίας περιέχουν x; μόρια Συνεπώς τα μόρια του Α είναι x N μόρια αριθμός μορίων Α N = = αριθμός μορίων Β N N Α και τα μόρια του Β είναι N B B B συνεπώς: 7 Να αποδειχθεί ότι ένα ισομοριακό μίγμα δύο αερίων σωμάτων Α και Β αποτελείται και από ίσους όγκους των συστατικών του Να διερευνήσετε αν μπορεί να αποτελείται και από ίσες μάζες Υποθέτουμε ότι είναι x και ψ τα μόρια των Α και Β στο μίγμα Από την υπόθεση ισχύει x ψ Τα mol των Α και Β θα είναι x και N ψ Ν Α αντίστοιχα α Οι όγκοι των Α και Β είναι αντίστοιχα: x m και N B ψ m Ν Α Τα Α και Β βρίσκονται στις ίδιες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης άρα οι δυο σχέσεις έχουν την ίδια τιμή m άρα: Α = B x ψ Έστω ότι είναι m και m B οι μάζες των Α και Β τότε: m και mb B N Ν Για να είναι m m πρέπει B B 16 4 Α