ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: Διαμοριακές Δυνάμεις-Καταστάσεις της ύλης-προσθετικές ιδιότητες

Transcript

1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: Διαμοριακές Δυνάμεις-Καταστάσεις της ύλης-προσθετικές ιδιότητες 1. Η τάση ατμών ενός υγρού εξαρτάται: i. Από την ποσότητα του υγρού ii. Τη θερμοκρασία iii. Τον όγκο του δοχείου iv. Την εξωτερική πίεση 2. Η σχέση που συνδέει την μερική πίεση PA ενός αερίου Α σε αέριο μίγμα τριών αερίων Α,Β και Γ με την ολική πίεση Pολ είναι: 3. Σε δοχείο περιέχεται μίγμα Ν2 και ΝΟ με μερικές πιέσεις 2atm και 3atm αντίστοιχα. Η ολική πίεση του μίγματος είναι: i. 1atm ii. 5atm iii. 6atm iv. 10atm 4. Σε τρία δοχεία Α, Β, Γ όγκου 1L, 2L, 3L περιέχεται νερό με την μορφή υδρατμών, όγκου 100mL, 200mL και 300mL αντίστοιχα στην ίδια θερμοκρασία. Για τις τάσεις ατμών στα τρία δοχεία ισχύει: i. PA<PB<PΓ ii. PA>PB>PΓ iii. PA=PB=PΓ iv. PA+PB=PΓ (Δίνεται η πυκνότητα του νερού 1g/mL) 5. Σε δοχείο όγκου 41L και στους 227 ο C περιέχονται τα αέρια: Η 2, SO 2, Cl 2 και Ne. Στον ακόλουθο πίνακα δίνεται για κάθε αέριο μια πληροφορία και ζητείται να συμπληρωθεί ο πίνακας: m(g) n(mol) P μερική (atm) Αριθμός μορίων Η 2 4 SO 2 6 Cl 2 5 Ne 3Ν Α 1 / 8

2 6. Να ορίσετε τη μερική πίεση (Ρ Α ) ενός συστατικού Α κάποιου αερίου μείγματος και να αποδείξετε ότι η τιμή αυτής δίνεται από τη σχέση: Ρ Α = χ Α Ρ ολ., όπου χα το γραμμομοριακό κλάσμα του συστατικού Α στο μείγμα και Ρ ολ. η ολική πίεση του μείγματος. 7. Στον πίνακα που ακολουθεί αναγράφονται οι μερικές πιέσεις του Η 2 και του Ν 2, ο αριθμός mol του Ν 2 και το γραμμομοριακό κλάσμα του Ο 2 σε ένα μείγμα Ν 2, Η 2, Ο 2. Να συμπληρώσετε τα κενά που υπάρχουν στον παρακάτω πίνακα και να εξηγήσετε τους υπολογισμούς που κάνατε. Αέριο Αριθμός mol Μερική πίεση Γραμμομοριακό κλάσμα Η 2 2atm Ο 2 4atm 0,25 Ν Σε κλειστό δοχείο περιέχεται αέριο μείγμα που αποτελείται από: 6,4g O 2, 14g Ν 2, 0,3mol CO 2 και 0,4mol CH 4. Δίνονται οι ατομικές μάζες: O: 16, Ν: 14. i) Να αντιστοιχήσετε το κάθε αέριο του μείγματος που περιέχεται στη στήλη (I) με τη μερική του πίεση που αναφέρεται στη στήλη (II). (I) (II) Α. Ο 2 α. 1 atm Β. Ν 2 β. 0,8atm Γ. CO 2 γ. 0,4atm Δ. CH 4 δ. 0,6atm ii) η ολική πίεση του μείγματος; iii) πόσο είναι τo γραμμομοριακό κλάσμα του Ο 2 στο μείγμα; 9. Σε ένα δοχείο όγκου 10 L στους 27 ο C, περιέχονται 3 mol αερίου Α, 2 mol αερίου Β και 20g αερίου Γ. α) ποια είναι η ολική πίεση του μίγματος ; β) ποια είναι η μερική πίεση του αερίου Γ στο μίγμα ; γ) ποιο είναι το γραμμομοριακό κλάσμα του αερίου Β στο μίγμα ; 2 / 8

3 δ) ποιο είναι το άθροισμα των γραμμομοριακών κλασμάτων των αέριων συστατικών του μίγματος ; Mr (Γ) = Σε κλειστό δοχείο όγκου 41 L εισάγονται 2mol Η 2 (g) και 6mol Ν 2 (g), οπότε πραγματοποιείται η αντίδραση στους 127 ο C: Η 2 (g) + 3 Ν 2 (g) 2ΝΗ 3 (g). Α)Ποιο το γραμμομοριακό κλάσμα του Η 2 στο μίγμα των αερίων πριν αρχίσει η αντίδραση. Β) Ποια η μερική πίεση κάθε αερίου πριν αρχίσει η αντίδραση Γ) Ποια η ολική πίεση όταν τελειώσει η αντίδραση; 11. Σε κλειστό δοχείο όγκου 41 L εισάγονται 4mol Α(g) και 6mol B(g), οπότε πραγματοποιείται η αντίδραση στους 27 ο C: A (g) + 2 B (g) Γ (g) Α) Ποιο το γραμμομοριακό κλάσμα του Β στο μίγμα των αερίων πριν αρχίσει η αντίδραση; Β) Ποια η ολική πίεση πριν αρχίσει η αντίδραση; Γ) Ποια η μερική πίεση κάθε αερίου όταν τελειώσει η αντίδραση; Δ) Ποιο το γραμμομοριακό κλάσμα του Γ μετά την πραγματοποίηση της αντίδρασης; 12. Σε κλειστό δοχείο όγκου 82 L εισάγονται 2mol Α(g) και 6mol B(g), οπότε πραγματοποιείται η αντίδραση στους 27 ο C: A (g) + 2 B (g) 3Γ (g) Α)Ποιο το γραμμομοριακό κλάσμα του Β στο μίγμα των αερίων πριν αρχίσει η αντίδραση; Β)Ποια η ολική πίεση πριν αρχίσει η αντίδραση; Γ)Ποια η μερική πίεση κάθε αερίου όταν τελειώσει η αντίδραση; δ)ποιο το γραμμομοριακό κλάσμα του Γ μετά την πραγματοποίηση της αντίδρασης; 13. Αέριο μίγμα το οποίο περιέχει Ν 2, Η 2 και ευγενές αέριο, με αναλογία μορίων 1:2:2 αντίστοιχα εισάγεται σε δοχείο σταθερού όγκου 2 lt στους 1000 Κ. Στις συνθήκες αυτές το Ν 2 και το Η 2 αντιδρούν μεταξύ τους οπότε: Ν 2 + 3Η 2 2ΝΗ 3 Μετά την πραγματοποίηση της αντίδρασης η μερική πίεση του Ν2 είναι ίση με 1atm. 1. Nα βρεθούν τα συνολικά moles του αρχικού μίγματος. 2. Να βρεθεί η μερική πίεση κάθε αερίου όταν τελειώσει η αντίδραση. 3 / 8

4 14. Ένα βυτιοφόρο όχημα που μεταφέρει υγρό προπάνιο προμήθευσε σε διάρκεια τριών ωρών τρία πρατήρια καυσίμων Α, Β και Γ. Πριν από την προμήθεια του καθενός από τα πρατήρια αυτά η πίεση στο εσωτερικό του βυτίου ήταν αντίστοιχα Ρ 1, Ρ 2 και Ρ 3. Ι)Μεταξύ των P 1, P 2 και Ρ 3 ισχύουν οι σχέσεις: α. P 1 = P 2 = P 3 β. P 1 < P 2 < P 3 γ. Ρ 1 > Ρ 2 > Ρ 3 δ. δεν επαρκούν τα δεδομένα ώστε να γίνει η σύγκριση Να αιτιολογήσετε την επιλογή της σωστής απάντησης. ΙΙ)Σε ένα τέταρτο πρατήριο το βυτιοφόρο άδειασε όλο το φορτίο του. Ποια είναι κατά τη γνώμη σας η σχέση ανάμεσα στην πίεση Ρ 4 που επικρατεί στο εσωτερικό του βυτίου μετά το άδειασμα του και στην πίεση Ρ 3 ; Αιτιολογήσατε την απάντηση σας. 15. Σε κλειστό δοχείο όγκου 16,4L και θερμοκρασίας 500Κ, περιέχεται αέριο μίγμα CO, N 2 και Ne. H πίεση του μίγματος είναι 5 atm, η αναλογία mol CO και N 2 στο μίγμα είναι 2/3 αντίστοιχα και η μάζα του Ne είναι 20 g. Nα υπολογίσετε: α. Τα συνολικά mol του αερίου μίγματος. β. Τα mol κάθε συστατικού. γ. Τις μερικές πιέσεις κάθε συστατικού. ίνονται: R = 0,082 L atm/mol K, ArΝe = Ισομοριακό αέριο μίγμα των Α και Β 2, αντιδρά σε κατάλληλες συνθήκες σύμφωνα με τη χημική εξίσωση: 2Α(g) + 3Β 2 (g) 2ΑΒ 3 (g) Το αέριο μίγμα μετά το τέλος της αντίδρασης συλλέγεται σε δοχείο πάνω από υγρό Χ, σε θερμοκρασία 727 ο C. Ο χώρος συλλογής έχει όγκο 24,6 L. Aν η πίεση του αερίου μίγματος πάνω από το υγρό Χ είναι 22,2 atm, να υπολογίσετε τη σύσταση του ισομοριακού μίγματος Α και Β 2. ίνονται: R = 0,082 L atm/mol K, τάση ατμών Χ στους 727 οc, Po = 2,2 atm. 17. Έχουµε µίγµα Η 2 Ο, CO 2, CH 4, και C 2 H 6. Οι µερικές πιέσεις κάθε συστατικού στο µίγµα είναι αντίστοιχα:200 mmhg, 155 mmhg, 320 mmhg και 100 mmhg. α. Ποιά είναι η ολική πίεση του µίγµατος των αερίων; β. Ποιά είναι η % v/v περιεκτικότητα του Η 2 στο µίγµα; γ. Ποιά είναι η αναλογία των mol του CO 2 σε σχέση µε τα συνολικά mol του µίγµατος; 4 / 8

5 18. Σε σταθερή θερµοκρασία και σε συνθήκες που δεν αντιδρούν µεταξύ τους, διαθέτουµε ένα µίγµα N 2, H 2 και O 2. Ο αριθµός των mol του αζώτου είναι 5, η µερική του πίεση του H 2 και του O 2 στο µίγµα είναι αντίστοιχα 2atm και 4atm και το γραµµοµοριακό κλάσµα του O 2 στο µίγµα είναι 0,25. Να βρεθούν: α. Η µερική πίεση του N 2 στο µίγµα. β. Το γραµµοµοριακό κλάσµα του N 2 και του H 2 στο µίγµα. γ. Ο αριθµός των mol του H 2 και του O 2 στο µίγµα. 19. Ποσότητα χαλκού (Cu) αντιδρά πλήρως µε διάλυµα αραιού HNO 3 οπότε παράγονται 67,2 L αερίου X µετρηµένα σε stp συνθήκες, σύµφωνα µε την εξίσωση: 3Cu + 8 HNO 3 3 Cu(NO 3 ) NO +4Η 2 Ο i) Να υπολογίσετε την ποσότητα σε g του χαλκού που αντέδρασε. ii) Όλη η ποσότητα του παραγόµενου αερίου X διοχετεύεται σε δοχείο το οποίο περιέχει 2mol αερίου He. Τα δύο αέρια δεν αντιδρούν µεταξύ τους. Αν η ολική πίεση στο δοχείο είναι 10 atm, να υπολογιστούν οι µερικές πιέσεις των αερίων X και He. ίνεται: Η σχετική ατοµική µάζα του χαλκού: Cu : 64. ΩΣΜΩΣΗ ΩΣΜΩΤΙΚΗ ΠΙΕΣΗ 20. Υδατικό μοριακό διάλυμα με περιεκτικότητα 5% κ.β. σε μια ένωση Α έχει πυκνότητα 1,1 gr./ml και ωσμωτική πίεση 12,3 atm στους 27 0 C. Να υπολογιστεί το ΜΒ της ένωσης Α. 21. Υδατικό διάλυμα ζάχαρης έχει συγκέντρωση 0,25 Μ σε θερμοκρασία 47 0 C. Το διάλυμα αυτό είναι ισοτονικό με υδατικό διάλυμα γλυκόζης ΜΒ=180, που έχει θερμοκρασία 27 0 C. Να υπολογιστεί η % κ.ο. περιεκτικότητα του διαλύματος γλυκόζης. 22. Με ποια αναλογία όγκων πρέπει να αναμίξουμε δυο υδατικά μοριακά διαλύματα της ίδιας ουσίας με συγκεντρώσεις 0,2 Μ και 0,6 Μ, ώστε να προκύψει διάλυμα με ωσμωτική πίεση 12,3 atm στους 27 0 C. 23. Σε 800 ml διαλύματος ουρίας ΜΒ=60 και 0.3Μ προστίθεται καθαρή ουρία, χωρίς να μεταβληθεί ο όγκος του διαλύματος. Το διάλυμα το οποίο σχηματίζεται έχει θερμοκρασία 57 0 C και είναι ισοτονικό με υδατικό διάλυμα γλυκόζης 0,55Μ που βρίσκεται στους 27 0 C. Να υπολογιστεί η ποσότητα της ουρίας που προσθέσαμε. 5 / 8

6 24. Υδατικό διάλυμα γλυκόζης ΜΒ=180 έχει ωσμωτική πίεση 9,84 atm στους 27 0 C. α. Ποια είναι η % κ.ο. περιεκτικότητα του διαλύματος, β. Πόσο όγκο από το διάλυμα αυτό πρέπει να αραιώσουμε με νερό, ώστε να σχηματιστούν 800ml διαλύματος το οποίο έχει ωσμωτική πίεση 6,15 atm στην ίδια θερμοκρασία. 25. Υδατικό διάλυμα γλυκόζης Α όγκου 600 ml έχει ωσμωτική πίεση 6,15 atm στους 27 0 C. Το διάλυμα φέρεται σε επαφή μέσω ημιπερατής μεμβράνης με διάλυμα γλυκόζης Β, ΜΒ=180 όγκου 600 ml που έχει συγκέντρωση 0,35 Μ και θερμοκρασία 27 0 C. α. Να βρεθεί προς ποια κατεύθυνση θα μετακινηθούν τα μόρια του διαλύτη. β. Ποιοι θα είναι οι όγκοι των δυο διαλυμάτων όταν αποκατασταθεί η ισορροπία και ποια η ωσμωτική πίεση του καθενός; 26. Πολυμερές που προκύπτει από το αιθυλένιο διαλύεται σε οργανικό διαλύτη και προκύπτει διάλυμα 0,91 % κ.ο. Αν η ωσμωτική πίεση του διαλύματος είναι 3,04 mmhg στους 27 0 C, να υπολογιστεί το ΜΒ του πολυμερούς, καθώς και ο αριθμός των μορίων του μονομερούς αιθυλενίου που περιέχονται στο μόριο του πολυμερούς. 27. Υδατικό διάλυμα ουσίας που δεν είναι ηλεκτρολύτης με συγκέντρωση 0,5Μ και θερμοκρασία 57 0 C είναι ισοτονικό με διάλυμα άλλης ουσίας που δεν είναι ηλεκτρολύτης θερμοκρασίας 27 0 C.Να βρεθεί η συγκέντρωση της ουσίας στο δεύτερο διάλυμα 28. Δυο μη ηλεκτρολυτικά διαλύματα ουσίας Α στην ίδια θερμοκρασία έχουν οσμωτική πίεση Π 1 καιπ 2 όταν τα δυο διαλύματα αναμίχθηκαν με αναλογία όγκου 2:5 να υπολογιστεί η οσμωτική πίεση του νέου δ/τος σε συνάρτηση των Π 1 και Π Διαλύοντας 0,3gr μιας συνθετικής ύλης σε βενζολιο σχηματίζομαι διάλυμα 100ml σε θερμοκρασία 3000Κ. Σε αυτή τη θερμοκρασία παρατηρήθηκε ανύψωση της στάθμης του δ/τος κατά 3,82mm αν αυτό χωριζόταν με ημιπερατη μεμβράνη από καθαρό βενζολιο. Τότε η πυκνότητα του διαλύματος βρέθηκε 0,9gr/ml.Να βρεθεί το Μ.Β της συνθετικής ύλης.δίνεται η πυκνότητα Hg=13,6gr/ml 30. Σε διάφορα διαλύματα τα απλά μόρια του οξικού οξέος ενώνονται μεταξύ τους και δίνουν πιο πολύπλοκες μορφές μορίων.διάλυμα οξικού οξέος σε βενζολιο έχει όγκο 250ml και περιέχει.3gr (CH 3 COOH) οξικό οξύ και παρουσιάζει οσμωτική πίεση 2,38atm στους 2900Κ. Ποια η μορφή των μορίων στο διάλυμα; 6 / 8

7 31. Με ποια αναλογία όγκων πρέπει να αναμείξουμε δυο διαλύματα γλυκόζης όγκων V 1 και V 2 συγκεντρώσεων 0,2Μ και 0,8Μ ώστε η οσμωτική πίεση του διαλύματος που θα προκύψει να είναι α)π 3 =Π 2 -Π 1 και β)π3=12,3atm στους 27 ο C. 32. Διαλύουμε μια ποσότητα οργανικής ένωσης που έχει Μ.Β=180 στο νερό και το διάλυμα έχει στους 3300Κ οσμωτική πίεση 2,7atm.Ποια είναι η συγκέντρωση της οργανικής ένωσης; 33. H οσμωτική πίεση του αίματος είναι 7,65atm στους 3100Κ. Πόσα gr C 6 H 12 O 6 πρέπει να χρησιμοποιηθούν σε κάθε λίτρο για μια ενδοφλέβια ένεση που πρέπει να έχει την ίδια οσμωτική πίεση με το αίμα; 34. Ένα πολυμερές του CH 2 =CH 2 διαλύεται σε οργανικό διαλύτη και το διάλυμα εμφανίζει οσμωτική πίεση 4,67mmHg σε θερμοκρασία 3000Κ αν η συγκέντρωση είναι 14gr πολυμερούς σε 1000ml διάλυμα. Να βρεθεί το Μ.Β του πολυμερούς και ο αριθμός των μορίων CH 2 =CH 2 από τα οποία αποτελείται το πολυμερές. 35. Ένα δέντρο έχει ύφος 30m και η οσμωτική πίεση είναι η μόνη αιτία που ανεβάζει το νερό στο κορμό του. Ποια πρέπει να είναι η συγκέντρωση των διαλυμένων ουσιών στις ρίζες του δέντρου για να μπορέσει να ανέβει στη κορυφή του δέντρου το νερό σε θερμοκρασία 3000Κ; 36. Κατά τη διάλυση 4,6g μιας οργανικής ένωσης Ε σε νερό προέκυψε μοριακό διάλυμα Δ 1 όγκου 150mL, θερμοκρασίας 27 C και ωσμωτικής πίεσης Π 1 = 8,2 atm. Να βρεθούν: α) το μοριακό βάρος της ένωσης Ε. β) ο όγκος του νερού με τον οποίο πρέπει να αραιωθεί το διάλυμα Δ 1, ώστε να προκύψει διάλυμα Δ 2 ισοτονικό με διάλυμα ουρίας 0,1M στους 27 C. 37. Διαθέτουμε διάλυμα Δ 1 γλυκόζης (C 6 H 12 O 6 ) ωσμωτικής πίεσης Π 1 = 2 atm στους θ C και διάλυμα Δ 2 γλυκόζης ωσμωτικής πίεσης Π 2 = 8 atm στην ίδια θερμοκρασία. Να βρεθούν: α) η ωσμωτική πίεση στους θ C του διαλύματος Δ 3 που θα προκύψει με ανάμειξη 200mL του Δ 1 και 400mL του Δ 2. β) ο όγκος του διαλύματος Δ 2 που πρέπει να αναμειχθεί με 100mL του διαλύματος Δ 1, ώστε να προκύψει διάλυμα Δ 4 με ωσμωτική πίεση 4atm στους θ C. 7 / 8

8 38. Σε 500mL υδατικού µοριακού διαλύµατος Υ 1 ζάχαρης (C 12 H 22 O 11 ), που έχει ωσµωτική πίεση 4,92 atm και θερµοκρασία 27 C, προσθέτουµε ζάχαρη και σχηµατίζεται διάλυµα Υ 2 µε ωσµωτική πίεση 7,38 atm (υπό σταθερό όγκο και θερµοκρασία). Να υπολογίσετε πόσα γραµµάρια ζάχαρης προσθέσαµε στο διάλυµα Υ 1.Δίνονται: Αr: C=12, H=1, O= Υδατικό διάλυµα Υ 1 γλυκόζης έχει συγκέντρωση 0,2 Μ σε 27 C. α. Να υπολογίσετε την ωσµωτική του πίεση. β. Αραιώνουµε 100 ml του διαλύµατος Υ 1 µε 300 ml νερό. Να υπολογίσετε την ωσµωτική του πίεση του διαλύµατος Υ 2 που σχηµατίζεται στους 27 C. γ. Εξατµίζουµε από άλλα 100 ml του διαλύµατος Υ 1 τα 50mL και σχηµατίζουµε διάλυµα Υ 3. Να υπολογίσετε την ωσµωτική του πίεση του διαλύµατος Υ 3 που σχηµατίζεται στους 27 C mL υδατικού διαλύµατος Δ 1 ουρίας (ΝΗ 2 CONH 2 ) περιεκτικότητας 6 % w/v αναµειγνύονται µε 200 ml υδατικού διαλύµατος Δ 2 ουρίας που έχει ωσµωτική πίεση 5,248 atm στους 47 C. Να υπολογίσετε την ωσµωτική πίεση του διαλύµατος Δ 3 που σχηµατίζεται σε θερµοκρασία 27 C. Δίνονται: Αr: C=12, H=1, O=16, Ν=14 8 / 8