I. Keemiline termodünaamika. II. Keemiline kineetika ja tasakaal

I. Keemiline termdünaamika I. Keemiline termdünaamika 1. Arvutage etüüni tekke-entalpia ΔH f lähtudes ainete põlemisentalpiatest: ΔH c [C(gr)] = -394 kj/ml; ΔH c [H 2 (g)] = -286 kj/ml; ΔH c [C 2 H 2 (g)] = -1300 kj/ml. ΔH f = 226 kj/ml 2. Arvutage SO 2 põlemisentalpia ΔH c lähtudes ainete tekke-entalpiatest: ΔH f [SO 2 (g)] = -297 kj/ml; ΔH f [SO 3 (g)] = -396 kj/ml. ΔH c = -99 kj/ml 3. Arvutage etanli põlemisentalpia H c lähtudes ainete tekke-entalpiatest: ΔH f [C 2 H 5 OH(v)] = -228 kj/ml; ΔH f [H 2 O(v)] = -286 kj/ml; H f [CO 2 (g)] = -394 kj/ml. ΔH c = -1418 kj/ml 4. Arvutage Fe 2 O 3 tekke-entalpia ΔH f järgmiste termkeemiliste võrrandite alusel: 2 Fe (t) + O 2 (g) 2 FeO (t); ΔH (1) = -532 kj; 4 FeO (t) + O 2 (g) 2 Fe 2 O 3 (t); ΔH (2) = -584 kj. ΔH f = -824 kj/ml II. Keemiline kineetika ja tasakaal 1. Kuidas ja mitu krda muutub pöörduvas reaktsinis 2 CO 2 2 CO + O 2 päri- ja pöördsuunalise reaktsini kiirus, kui a) tõsta rõhku 10 krda, b) tõsta temperatuuri 30 C võrra (reaktsini temperatuuritegurid γ 1 = 3,0; γ 2 = 2,0 )? kiiruse kasv: a) v 1 100, v 2 1000 krda; b) v 1 27, v 2 8 krda 2. Kaks reaktsini, mille temperatuuritegurid n vastavalt γ 1 = 3,0 ja γ 2 = 2,0, kulgevad temperatuuril 60 C võrdse kiirusega. Arvutage nende reaktsinide kiiruste suhe (v 1 : v 2 ) temperatuuril 30 C? v 1 : v 2 = 0,296 3. Reaktsini 2 A(l) + B 2 (l) 2 AB(l) lähtekntsentratsinid lid c (A) = 0,8 ml/dm 3, c (B 2 ) = 0,6 ml/dm 3 ja c (AB) = 0,3 ml/dm 3. Arvutage reaktsini kiirus ja c(ab) ajammendil t, kui c(b 2 ) = 0,4 ml/dm 3 (reaktsini kiirusknstant k = 0,1 (dm 3 ) 2 /ml 2 s). c(ab) = 0,7 ml/dm 3, v t = 6,4 10-3 ml/dm 3 s 4. Reaktsini 2 NO (g) + Cl 2 (g) 2 NOCl (g) lähtekntsentratsinid lid c (NO) = 0,4 ml/dm 3, c (Cl 2 ) = 0,3 ml/dm 3 ja c (NOCl) = 0. Mitu krda väheneb reaktsini kiirus ajammendiks t, kui ära n reageerinud pl NO lähtekgusest? v : v t = 6 ( v t : v = 0,167 ) 5. Arvutage esimest järku reaktsini plestusaeg, kui 12 tunni jksul laguneb 75% võetud lähteaine kgusest. τ = 6,0 tundi = 21600 s 6. 14 C plestusaeg τ n ~5600 aastat. Lduslikus ringkäigus saleva süsiniku 10 g annab 160 lagunemisimpulssi minutis. Arhelgilises prvis andis 10 g süsinikku 8 impulssi minutis. Kui vana n see arhelgiline prv? t = 24200 a. 7. Reaktsini 2 SO 2 (g) + O 2 (g) 2 SO 3 (g) tasakaalu saabumisel lid ainete kntsentratsinid: [SO 2 ] = 0,4 ml/dm 3, [O 2 ] = 0,6 ml/dm 3 ja [SO 3 ] = 0,2 TÜ Füüsikalise keemia instituut 1

II. Keemiline kineetika ja tasakaal ml/dm 3. Arvutage reaktsini tasakaaluknstant ja SO 2 ning O 2 lähtekntsentratsinid, kui c (SO 3 ) = 0 K = 0,417 ; c (SO 2 ) = 0,6; c (O 2 ) = 0,7 ml/dm 3 8. Reaktrisse mahuga 2 dm 3 viidi 0,4 ml CS 2 ja 0,5 ml O 2. Reaktsini CS 2 (g) + 3 O 2 (g) CO 2 (g) + 2 SO 2 (g) tasakaalu saabumisel li ära reageerinud 25% CS 2 lähtekgusest. Arvutage reaktsini tasakaaluknstant. K = 3,33 9. *Reaktsini CO 2 (g) + H 2 (g) CO(g) + H 2 O (g) tasakaaluknstant K n mingil temperatuuril 1,0. Arvutage, mitu prtsenti CO 2 reageerib ära, kui segada 1 ml CO 2 ja 2 ml H 2 reaktris, mille maht n 1 dm 3. 66,7% CO 2 10. *Reaktsin H 2 (g) + I 2 (g) 2 HI (g) kulges reaktris, mille maht li 0,5 dm 3. Ainete tasakaalukntsentratsinid lid [H 2 ] = 0,1 ml/dm 3, [I 2 ] = 0,4 ml/dm 3, [HI] = 0,4 ml/dm 3. Seejärel lisati reaktrisse veel 0,05 ml H 2. Arvutage uued tasakaalukntsentratsinid. [H 2 ] = 0,16; [I 2 ] = 0,36; [HJ] = 0,48 ml/dm 3 III. Lahuste kntsentratsin 1. 100 cm 3 50 % -lisele HNO 3 lahusele (ρ = 1,31 g/cm 3 ) lisati 250 cm 3 2M HNO 3 lahust (ρ = 1,07 g/cm 3 ). Arvutage saadud lahuse (ρ = 1,14 g/cm 3 ) massiprtsent, mlaarsus ja mlaalsus. P = 24,3 %; c(m) = 4,41 M; c(m) = 5,11 m 2. Kui palju vett n vaja lisada 1,5 dm 3 70 % -lisele H 2 SO 4 lahusele (ρ = 1,61 g/cm 3 ), et saada 8 M lahus (ρ = 1,44 g/cm 3 )? V(H 2 O) = 690 cm 3 3. Kui palju kristalset Glaubri sla ( Na 2 SO 4 10H 2 O ) ja vett tuleb võtta, et valmistada 1,5 dm 3 0,6 M Na 2 SO 4 lahust (ρ = 1,07 g/cm 3 )? M(Na 2 SO 4 ) = 142 g/ml; M (Na 2 SO 4 10H 2 O) = 322 g/ml. m(na 2 SO 4 10H 2 O)=290 g; V(H 2 O) = 1,32 dm 3 4. 3,36 dm 3 (nrm. ting.) gaasilise HCl lahustamisel vees saadi 100 cm 3 slhappe lahust. Mitu cm 3 seda lahust kulub 20 cm 3 0,320 M Ca(OH) 2 lahuse täielikuks neutraliseerimiseks? V = 8,53 cm 3 5. Mitu cm 3 2 M lahust võib saada 20 cm 3 10 m HClO 4 lahuse (ρ = 1,41 g/cm 3 ) lahjendamisel? M(HClO 4 ) = 100,5 g/ml. V = 70,3 cm 3 6. *Mitu cm 3 98 % -list HNO 3 lahust (ρ = 1,51 g/cm 3 ) tuleb lisada 250 cm 3 2 M lahusele (ρ = 1,07 g/cm 3 ), et saada 30 % -line lahus (ρ = 1,18 g/cm 3 )? V= 47,5 cm 3 IV. Lahuste madused 1. Arvutage 4,8 %-se karbamiidi vesilahuse külmumistemperatuur. K k = 1,86; M[CO (NH 2 ) 2 ] = 60 g/ml. T k = -1,56 C 2. 13 g mingi mitteelektrlüüdi lahustamisel 400 g dietüüleetris tõusis lahuse keemistemperatuur 0,433 C võrra. Arvutage selle mitteelektrlüüdi mlaarmass. K e =1,16. M 87,0 g/ml TÜ Füüsikalise keemia instituut 2

IV. Lahuste madused 3. 5,75 g glütserli lahustamisel vees saadi 250 ml lahust. Selle lahuse smtne rõhk 20 C juures li 0,609 MPa. Arvutage glütserli mlaarmass. M 92,0 g/ml 4. 8,44 %-line KNO 3 vesilahus keeb 100,797 C juures. Arvutage KNO 3 näiv disstsiatsinimäär α lahuses. K e = 0,52; M(KNO 3 ) = 101 g/ml. α = 0,68 5. Arvutage Na 2 SO 4 massiprtsent vesilahuses, kui see lahus külmub 0,35 C juures. Na 2 SO 4 näiv disstsiatsinimäär lahuses α = 0,65. K k = 1,86; M(Na 2 SO 4 ) = 142 g/ml;. P = 1,15 % 6. Arvutage 3,38 %-lise Ca(NO 3 ) 2 lahuse (ρ = 1,010 g/cm 3 ) smtne rõhk 22 C juures, kui Ca(NO 3 ) 2 näiv disstsiatsinimäär lahuses α = 0,65. M(Ca(NO 3 ) 2 ) = 164,0 g/ml. π = 1,18 MPa ( 11,6 atm ) 7. 90 g glüksi lahustati vees. Arvutage saadud lahuse ruumala, kui see lahus li istniline 2 %-se NaNO 3 lahusega ( ρ = 1,012 g/cm 3 ), milles li NaNO 3 näiv disstsiatsinimäär α = 0,80. M(NaNO 3 ) = 85 g/ml, M(C 6 H 12 O 6 ) = 180 g/ml. V = 1,17 dm 3 V. Elektrlüütiline disstsiatsin ja lahuse ph. 1. Segati võrdsed ruumalad 0,4 M Na 2 SO 4 lahust ja 0,1 M Na 2 CO 3 lahust. Arvutage [Na + ]. ( 1,0 g/cm 3 ) [Na + ] = 0,5 M 2. 400 cm 3 0,2 M KOH lahusele lisati 100 cm 3 0,2 M H 2 SO 4 lahust. Arvutage [H + ] ja lahuse ph ( 1,0 g/cm 3 ). [H + ] = 1,25 10-13 ; ph = 12,9 3. Arvutage 0,146 %-lise HCl lahuse ph ( = 1 g/cm 3 ; 1,0). ph = 1,40 4. Valati kkku 50 cm 3 0,4 M H 2 SO 4 ja 200 cm 3 0,3 M NaOH lahust. Arvutage saadud lahuse ph ( 1,0; 1,0 g/cm 3 ). ph = 12,90 5. Kui palju vett tuleb lisada 20 cm 3 0,05 M NaOH lahusele, et saada lahus, mille ph = 11,3 ( 1,0; 1,0 g/cm 3 )? V(H 2 O) = 480 cm 3 6. Metaanhappe disstsiatsinimäär lahuses = 5 %. Arvutage selle lahuse massiprtsent ( 1,0 g/cm 3 ). M(HCOOH) = 46 g/ml. P = 0,309 % 7. Arvutage 0,6 %-lise etaanhappe lahuse ( 1,0 g/cm 3 ) ph ja disstsiatsinimäär. M(CH 3 COOH) = 60 g/ml. ph = 2,88 ; = 1,32 10-2 20 cm 3 0,02 M H 2 CO 3 lahusele lisati 0,08 dm 3 vett. Arvutage saadud lahuse ph. ph = 4,38 8. Millise ruumalani tuleb lahjendada 40 cm 3 0,3 %-list etaanhappe lahust ( 1,0 g/cm 3 ), et saada lahus, mille ph = 3,5? V 2 = 0,35 dm 3 TÜ Füüsikalise keemia instituut 3

V. Elektrlüütiline disstsiatsin ja lahuse ph. 9. Arvutage ph muutus a) HCl ( 1,0), b) CH 3 COOH lahuse 10-krdsel lahjendamisel. a) ΔpH = 1,0; b) ΔpH = 0,5 10. 150 cm 3 0,2 M ammniaakhüdraadi lahusele lisati 2,14 g tahket ammniumklriidi. Arvutage saadud lahuse ph (eeldusel, et NH 4 Cl 1,0). M(NH 4 Cl) = 53,5 g/ml. ph = 9.13 11. 0,2 dm 3 0,25 M HCl lahusele lisati 0,2 dm 3 0,5 M naatriummetanaadi lahust. Arvutage saadud lahuse ph. ph = 3,75 12. 10 cm 3 0,4 M HCl lahusele lisati 40 cm 3 0,25 M NH 3 H 2 O lahust. Arvutage saadud lahuse ph. ph = 9,43 13. A) Arvutage 0,5 M CH 3 COOH lahuse ph. B) Kui palju muutub ph, kui 0,2 dm 3 sellele lahusele lisada 20 cm 3 0,5 M KOH lahust? C) Kui palju muutub ph, kui saadud lahusele lisada veel krd 20 cm 3 0, 5 M KOH lahust? ph = 2,5; ΔpH 1 = 1,3; ΔpH 2 = 0,36 500 cm 3 0,2 M H 3 PO 4 lahusele lisati 200 cm 3 0,4 M Na 3 PO 4 lahust. Arvutage saadud lahuse ph. ph = 6,90 14. *Kui palju 0,2 M NaOH lahust tuleb lisada 0,1 dm 3 0,1 M CH 3 COOH lahusele, et saadud lahuse ph leks 4,8? V = 0,026 dm 3 VI. Lahustuvuskrrutis 1. Arvutage lahustuvuskrrutis, kui aine küllastunud lahuse kntsentratsin n: a) c(baco 3 ) = 8,97 10 5 M; b) c(caf 2 ) = 2,14 10 4 M. K L (BaCO 3 ) = 8,05 10 9 ; K L (CaF 2 ) = 3,92 10 11 2. Arvutage aine lahustuvuskrrutise põhjal tema lahustuvus (ml/dm 3 ): a) K L (AgI) = 1,50 10 16 ; b) K L (Ag 2 CO 3 ) = 6,15 10 12. c(agi) = 1,23 10 8 M; c(ag 2 CO 3 ) = 1,15 10 4 M 3. Mitu krda n AgCl lahustuvus 0,1 M KCl lahuses väiksem kui lahustuvus puhtas vees? K L (AgCl) = 1,56 10 10. c(agcl) 1 = 1,25 10 5 M; c(agcl) 2 = 1,56 10 9 M; c 1 /c 2 8000 4. Mitu krda n Cd(OH) 2 lahustuvus 0,05 M NaOH lahuses väiksem kui puhtas vees? K L [Cd(OH) 2 ] = 2,3 10 14. c[cd(oh) 2 ] 1 = 1,785 10 5 M; c[cd(oh) 2 ] 2 = 9,2 10 12 M; c 1 /c 2 1,9 10 6 TÜ Füüsikalise keemia instituut 4

VI. Lahustuvuskrrutis 5. Kas tekib CaCO 3 sade, kui valada kkku 40 cm 3 10 5 M Ca(NO 3 ) 2 lahust ja 10 cm 3 2 10 4 M Na 2 CO 3 lahust? K L (CaCO 3 ) = 9,9 10 9. c(ca 2+ ) c(co 3 2 ) = 3,2 10 10 < K L ; Sadet ei teki 6. Kas tekib Ag 2 CrO 4 sade, kui valada kkku võrdsed ruumalad 9,8 10 4 M AgNO 3 lahust ja 10 4 M K 2 CrO 4 lahust? K L (Ag 2 CrO 4 ) = 1,6 10 12. c 2 (Ag + ) 2 c 2 (CrO 4 2 ) = 1,2 10 11 > K L ; Sade tekib Krdamiseks 1. Arvutage reaktsini N 2 + 3 H 2 2 NH 3 tasakaaluknstant, kui reaktrisse mahuga 10 dm 3 li viidud 0,5 ml N 2 ja 5 ml H 2 ning tasakaalu saabumisel li tekkinud 0,5 ml NH 3. K = 1,30 2. Millise ruumalani tuleb lahjendada 250 cm 3 40 % -list NaOH lahust (ρ = 1,430 g/cm 3 ), et valmistada 2,8 M lahus (ρ = 1,110 g/cm 3 )? Arvutage saadud lahuse massiprtsent. V = 1,28 dm 3 ; P = 10,1 % 3. Kui palju vett tuleb lisada 1,5 kg kristalsele sdale (Na 2 CO 3 10 H 2 O), et saada 2 M lahus (ρ = 1,190 g/cm 3 )? Arvutage 2 M Na 2 CO 3 lahuse massiprtsent. M(Na 2 CO 3 ) = 106 g/ml ; M(Na 2 CO 3 10 H 2 O) = 286 g/ml. V(H 2 O) = 1,62 dm 3 ; P = 17,8 % 4. Arvutage KCl massiprtsent lahuses, kui selle lahuse keemistemperatuur n 100,388 C ja KCl näiv disstsiatsinimäär α = 0,68. K e = 0,52; M(KCl) = 74,5 g/ml. P = 3,20 % 5. 6,84 g Ba(OH) 2 lahustamisel vees saadi 400 cm 3 lahust. Sellele lisati 100 cm 3 0,5 M HCl lahust. Arvutage saadud lahuse ph. γ 1,0; ρ = 1,0 g/cm 3 ; M(Ba) = 137 g/ml. ph = 12,78 6. Arvutage etaanhappe lahuse massiprtsent ja disstsiatsinimäär α, kui lahuse ph = 3,4. K(CH 3 COOH) = 1,75 10 5. P = 0,055 % ; α = 0,044 7. A) 10 cm 3 1,2 %-lisele etaanhappe lahusele (ρ = 1,0 g/cm 3 ) lisati 40 cm 3 vett. B) Saadud lahusele lisati 10 cm 3 0,1 M NaOH lahust. C) Saadud lahusele lisati veel 20 cm 3 0,1 M NaOH lahust. Arvutage kõigi saadud lahuste ph. ph 1 = 3,08; ph 2 = 4,76; ph 3 = 12,1 TÜ Füüsikalise keemia instituut 5