NR 2 H 2 Az ammónium-karboxilátot hevítve, vízkilépéssel amid keletkezik:
12.6. Kémiai egyensúlyok
77. NOCl-t, NO-t és Cl2 gázt elegyítettünk 35,0 °C-on egy tartályban. A következő reakció játszódott le és egyensúly állt be.
2 NOCl (g) ⇄ 2 NO (g) + Cl2 (g) Az alábbi egyensúlyi koncentrációkat mértük:
[Cl2] = 3,04·10−1 mol/dm3 [NO] = 8,00·10−3 mol/dm3 [NOCl] = 7,92·10−1 mol/dm3 Számítsuk ki Kc értékét!
78. A foszfor-pentaklorid – PCl5 – gőzfázisban foszfor-triklorid keletkezése közben bomlik.
Számítsuk ki a komponensek egyensúlyi koncentrációit, ha Kc = 0,800 340 °C-on és a kezdeti PCl5 mennyisége 0,120 mol volt az 1,00 dm3 térfogatú palackban.
79. 15,0 mol NO-t és 9,00 mol O2-t egy üres palackba vezetünk, majd a palackot lezárás után 350
°C-ra hevítjük. Az egyensúly elérése után a palack 13,2 mol NO2-t tartalmaz. Számítsuk ki Kn
értékét! Határozzuk meg Kp értékét is, ha az egyensúlyi össznyomás 0,300 MPa.
80. Egy kísérlet során 3,00 mol H2-t és 6,00 mol F2-t elegyítünk egy 3,00 dm3 térfogatú tartályban.
Számítsuk ki a komponensek egyensúlyi koncentrációit!
H2 (g) + F2 (g) ⇄ 2 HF (g) Kc = 115
81. 2,0 mol etanol és 3,0 mol ecetsav reakciója során etil-acetát és víz keletkezett egyensúlyi reakcióban. Számítsuk ki a komponensek egyensúlyi móltörtjeit, ha Kx = 4,0.
82. Ha 2,20 g HI-t 500 K hőmérsékletre hevítünk, akkor egy része elemeire elbomlik és az egyensúlyi elegyben 1,90 g HI lesz. Számítsuk ki Kx értékét!
83. 2,00 g N2O4 (g) térfogata 70,0 °C-on és 0,20 MPa nyomáson 0,507 dm3, amikor is a következő egyensúly adható meg:
N2O4 (g) ⇄ 2 NO2 (g)
Számítsuk ki Kn értékét és a disszociációfokot, továbbá az egyensúlyi átlagos moláris tömeget!
84. Egy disszociációval járó reakció során az eredeti hexán 49,0 százaléka bomlik el 800 K hőmérsékleten és 40,4 MPa nyomáson. Számítsuk ki az egyensúlyi gázelegy sűrűségét!
C6H14 (g) ⇄ C3H8 (g) + C3H6 (g)
85. A foszgén (COCl2, színtelen mérgező gáz, amelyet az I. világháborúban harci gázként használtak) kezdeti koncentrációja egy 1,00 dm3 térfogatú tartályban 390 °C-on 0,015 mol. Az egyensúly elérésekor 20 százaléka bomlott el CO-ra és Cl2-ra. Számítsuk ki Kc értékét!
COCl2 ⇄ CO + Cl2
86. Ha az NH4Cl-ot 0,101 MPa nyomáson 300 °C-ra hevítjük, az egyensúlyi gázelegy sűrűsége 0,619 g/dm3 lesz. Hány százalék NH4Cl bomlott el?
NH4Cl (g) ⇄ NH3 (g) + HCl (g)
87. Számítsuk ki a kalcium-karbonát bomlásának Kc értékét, ha a CO2 parciális nyomása 35,0 kPa 600 K hőmérsékleten!
88. Számítsuk ki a disszociált HI gázelegy egyensúlyi parciális nyomásait és a térfogat-százalékos összetételt! Kx = 1,44·10−2 600 K hőmérsékleten és 0,505 MPa nyomáson. A bomlás az alábbi reakció szerint megy végbe:
2 HI (g) ⇄ H2 (g) + I2 (g) 12.7. Elektrolitegyensúlyok
89. Számítsuk ki a következő koncentrációjú HCl-oldatok pH-értékeit: 1,00∙10−4 mol/dm3, 1,00∙10−1 mol/dm3!
90. Számítsuk ki az alábbi koncentrációjú NaOH-oldatok pOH és pH értékeit: 1,00∙10−3 mol/dm3, 1,00 mol/dm3!
91. 25,00 cm3 0,2000 mol/dm3 koncentrációjú KOH- és 45,00 cm3 0,1000 mol/dm3 koncentrációjú HClO4-oldatokat elegyítünk, számítsuk ki az elegy pH-ját!
92. Számítsuk ki a 1,00·10−8 mol/dm3 koncentrációjú NaOH-oldat pH-ját!
93. Az ecetsav disszociáció állandója Ks = 1,79·10−5. Számítsuk ki a 2,00 mol/dm3 koncentrációjú ecetsavoldat pH-ját!
94. A klórossav (HClO2) 0,100 mol/dm3 koncentrációjú oldatának pH-ja 1,20. Számítsuk ki a sav disszociációs állandóját!
95. Számítsuk ki annak az ecetsavoldatnak a móltörtjét, amelyből 15,0 grammot 5,00 dm3-re hígítva 3,20 pH-jú oldatot nyerünk! Ks = 1,79·10−5
96. Számítsuk ki a 3,00·10−3 mol/dm3 koncentrációjú kénsavoldat pH-ját, ha a második disszociációs állandó Ks2 = 1,20·10−2.
97. Számítsuk ki a 0,100 mol/dm3 koncentrációjú foszforsavoldat pH-ját! Ks1 = 7,5·10−3, Ks2 = 6,2·10−8, Ks3 = 2,2·10−13.
98. Számítsuk ki a 0,010 mol/dm3 koncentrációjú nátrium-benzoát-oldat pH-ját, ha Ks = 6,6·10−5! 99. 8,75 pH-jú vizes oldatot kell készítenünk úgy, hogy a felsorolt sók közül egyet oldunk vízben.
Melyik sót használjuk fel és mekkora legyen az oldat molaritása? A rendelkezésre álló sók:
NH4Cl, KHSO4, KNO2, NaNO3. Kb(NH3) = 1,78·10−5, Ks2(H2SO4) = 1,2·10−2, Ks(HNO2) = 4,60·10−4.
100. 5,00 cm3 1,00 mol/dm3 koncentrációjú HCl-oldatot adtunk 100 cm3 0,100 mol/dm3 koncentrációjú ecetsavoldathoz! Határozzuk meg a pH-t, ha a térfogatok összeadhatóak!
Ks(CH3COOH) = 1,79·10−5
101. Számítsuk ki a 0,200 mol/dm3 koncentrációjú Na2CO3-oldat pH-ját! Ks1 = 4,30·10−7, Ks2 = 5,60·10−11
102. Adjuk meg annak a puffernek a pH-ját, amely literenként 0,100 mol/dm3 koncentrációban NH3 -át és 0,300 mol/dm3 koncentrációban NH4Cl-ot tartalmaz. Számítsuk ki a pH-t abban az esetben is, ha a pufferoldatot 10,0-szeres térfogatra hígítottuk. Kb = 1,78·10−5
103. 50,0 cm3 0,600 mol/dm3 koncentrációjú NH4Cl-oldatba 30,0 cm3 0,400 mol/dm3 koncentrációjú NaOH-oldatot öntöttünk. Számítsuk ki, hogy mennyi az így keletkezett pufferoldat pH-ja!
Kb(NH3) = 1,78·10−5
104. Mennyi lesz a pH-ja annak az oldatnak, amit úgy készítünk, hogy 2,46 g nátrium-acetátot (M:
82,0 g/mol) 100 cm3 0,100 mol/dm3 koncentrációjú HCl-oldatban oldunk? Tételezzük fel, hogy az oldat sűrűsége 1,00 g/cm3. Ks(CH3COOH) = 1,78·10−5
105. Számítsuk ki az egyes komponensek mólarányát c0 = 0,10 mol/dm3 összkoncentrációjú, 8,5 pH-jú kén-hidrogénes rendszerben! Ks1 = 1,1·10−7, Ks2 = 1,0·10−14.
106. Mennyi a pH-ja a 0,0100 mol/dm3 koncentrációjú nátrium-hidrogén-tartarát-oldatnak? Adja meg ezen a pH-n az egyes formák móltörtjét! (A tartarátion a borkősav savmaradéka.) Ks1 = 6,00·10−4, Ks2 = 1,50·10−5.
107. Milyen pH-n lesz az oxalátionok mennyisége az oxálsavénak 20,0-szorosa? Ks1 = 5,90·10−2, Ks2 = 6,40·10−5.
108. Egy kétértékűként viselkedő sav savanyú sójának pH-ja 4,41. Továbbá más mérésből tudjuk, hogy ugyanakkor a szabályos só mennyisége négyszázad része a savanyú sóénak. Számítsuk ki a savi disszociációs állandókat!
109. Számítsuk ki egy 0,100 mol/dm3 koncentrációban ecetsavat és 0,500 mol/dm3 koncentrációban nátrium-acetátot tartalmazó oldat pH-ját! Számítsuk ki az oldat pH-ját, ha csav = 1,00·10−5 mol/dm3, csó = 5,00·10−5 mol/dm3! Ks = 1,78·10−5
110. Mennyi a pH-ja egy 2,00 mol/dm3 koncentrációjú NaHS-oldatnak? Ks1 = 1,10·10−7, Ks2 = 1,00·10−14
111. Számítsuk ki a 1,00·10−3 mol/dm3 koncentrációjú hidrazónium-klorid- (NH2NH3Cl-) oldat pH-ját! Kb1 = 1,10·10−6, Ks2 = 1,00·10−14
112. Mennyi a 0,100 mol/dm3 koncentrációjú KHSO4-, illetve K2SO4-oldatok pH-ja? Ks2 = 1,20·10−2 113. Mennyi a 0,500 mol/dm3 koncentrációjú ammónium-formiát-oldat pH-ja? Ks = 1,78·10−4,
Kb = 1,78·10−5
114. Számítsuk ki a 0,100 mol/dm3 koncentrációjú NH4HS-oldat pH-ját! Ks1 = 1,10·10−7, Ks2 = 1,00·10−14, Kb = 1,78·10−5
115. Mennyi a pH-ja egy 1,00·10−2 mol/dm3 koncentrációjú NH4H2PO4-oldatnak? Ks1 = 7,50·10−3, Ks2 = 6,20·10−8, Ks3 = 2,20·10−13, Kb = 1,78·10−5
116. Számítsuk ki a 0,010 mol/dm3 koncentrációjú Mn(N2H4)2+-oldatban a Mn2+-ionok koncentrációját! K1 = 5,8·104
117. Számítsuk ki a réz(II)-ammin-komplexek móltörtjeit és koncentrációit egy olyan rendszerben, amelyben c0 = 0,100 mol/dm3 és [NH3]e = 1,00·10−3 mol/dm3! β1 = 1,40·104, β2 = 4,00·107, β3 = 3,00·1010, β4 = 3,30·1012
118. Mennyi szabad Au3+-ion található egy 5,0 mol/dm3 koncentrációjú [AuCl4−
]-oldatban? lgβ4 = 26 119. Számítsuk ki a BaSO4 oldhatósági szorzatát 25 °C-on, ha ezen a hőmérsékleten 50,0 cm3 vízben
0,120 mg anyag oldódik és ekkor az oldat telített!
120. Mekkora érték a PbI2 oldhatósága tiszta vízben? L(PbI2) = 8,7·10−9
121. Számítsuk ki az ezüst-kromát (Ag2CrO4) oldhatósági szorzatát, ha annak oldhatósága 1,3·10−4 mol/dm3 vízben! Számítsuk ki az oldhatóságot a) 0,010 mol/dm3 koncentrációjú AgNO3- és b) 0,010 mol/dm3 koncentrációjú K2CrO4-oldatban is!
122. Mekkora az AgIO3 oldhatósága 0,010 mol/dm3 koncentrációjú HIO3-oldatban?
L(AgIO3) = 9,20·10−9, Ks = 1,67·10−1
123. Számítsuk ki az PbF2 oldhatóságát 3,0 pH-jú oldatban! L(PbF2) = 3,2·10−8 124. Határozzuk meg a telített Mn(OH)2-oldat pH-ját! L(Mn(OH)2) = 2,00·10−13 125. Számítsuk ki a telített Fe(OH)3-oldat pH-ját! L(Fe(OH)3) = 1,1·10−33
126. Desztillált vizet PbCl2-dal és PbI2-dal telítünk. Mekkora egyensúlyban a két anyag oldhatósága?
L(PbCl2) = 1,60·10−5, L(PbI2) = 8,70·10−9
127. Hány gramm CaCO3-csapadék képződik, ha 1,00 dm3 0,100 mol/dm3 koncentrációjú CaCl2- és 1,00 dm3 0,100 mol/dm3 koncentrációjú Na2CO3-oldatot öntünk össze? L(CaCO3) = 4,80·10−9 12.8. Elektrokémia
128. Az 1,00 mol/dm3 koncentrációjú NaF-oldat alján PbF2 csapadék van. Az oldatba merített ólomelektród potenciálja −0,350 V. Mekkora a PbF2 oldhatósági szorzata?
ε°(Pb2+/Pb) = −0,130 V
129. Valamely Cl−-ionokat tartalmazó oldatba merülő klórelektród potenciálja +1,55 V. Számítsuk ki az oldat Cl−-ion tartalmát g/dm3 egységben, ha a klórgáz normál légköri nyomású!
ε°(Cl2/2 Cl−) = +1,360 V
130. A Cu(OH)2 telített oldatába merített rézelektród potenciálja +0,260 V. Számítsuk ki az oldat pH-ját és a Cu(OH)2 oldhatósági szorzatát! ε°(Cu2+/Cu) = +0,340 V
131. Ezüst-kloriddal telített 0,10 mol/dm3 koncentrációjú sósavoldatba ezüstelektród merül.
Számítsuk ki az elektród potenciálját! Az oldatban az ezüst koncentrációját az AgCl oldhatósága szabja meg (L = 1,56·10−10). ε°(Ag+/Ag) = +0,800 V
132. Számítsuk ki a Zn | ZnSO4 || FeCl3 | Fe galvánelem elektromotoros erejét, ha c(ZnSO4) = 0,050 mol/dm3, illetve c(FeCl3) = 0,050 mol/dm3! ε°(Zn2+/Zn) = −0,760 V, ε°(Fe3+/Fe) = −0,040 V
133. Számítsuk ki a Zn | ZnSO4 || HCl (pH = 2,00) | H2(Pt) galvánelem elektromotoros erejét, ha a cinkionok koncentrációja 0,500 mol/dm3, illetve 0,00100 mol/dm3! A hidrogéngáz normál légköri nyomású. ε°(Zn2+/Zn) = −0,760 V
134. Számítsuk ki a Cd | Cd(NO3)2 || HCl | Cl2 (Pt) galvánelem elektromotoros erejét! A Cd2+-ion koncentrációja 1,00·10−3 mol/dm3, a HCl-oldat pH-ja 2,00. A klórgáz normál légköri nyomású.
ε°(Cd2+/Cd) = −0,400 V, ε°(Cl2/2 Cl−) = +1,360 V 135. Számítsuk ki a
a) Zn | ZnSO4 (c = 5,0·10−4 mol/dm3) || ZnSO4 (c = 5,0·10−2 mol/dm3) | Zn galvánelem elektromotoros erejét!
b) Pt (H2) | HCl (c = 5,0·10−4 mol/dm3) || HCl (c = 5,0·10−2 mol/dm3) | Pt (H2) galvánelem elektromotoros erejét! A hidrogéngáz normál légköri nyomású.
136. A Zn | Zn2+ (c = 0,080 mol/dm3) || telített Zn(OH)2 | H2 (Pt) galvánelem elektromotoros ereje +0,231 V. Mekkora a Zn(OH)2 oldhatósági szorzata? A hidrogéngáz normál légköri nyomású.
ε°(Zn2+/Zn) = −0,760 V
137. Számítsuk ki a következő folyamat egyensúlyi állandóját! ε°(Fe3+/Fe2+) = +0,760 V, ε°(I2/2 I−) = +0,540 V
2 Fe3+ + 2 I− ⇄ 2 Fe2+ + I2
138. Mekkora a Cu + Cu2+ ⇄ 2 Cu+ folyamat egyensúlyi állandója? ε°(Cu+/Cu) = +0,520 V, ε°(Cu2+/Cu+) = +0,153 V
139. Mekkora árammennyiségre van szükség 10,0 gramm higany előállításához, ha azt higany(I )-nitrát-, illetve higany(II)-nitrát-oldat elektrolízise révén kívánjuk leválasztani?
140. Hány kg rezet termelhetünk CuSO4-oldat elektrolízisével naponta, ha 2,00 A/dm2 áramsűrűséggel dolgozunk és 42,0 m2 katódfelület áll rendelkezésünkre?
141. Mennyi elektromos energia szükséges 1,00 kg nátrium, illetve 1,00 kg kálium előállításához, ha az elektrolizáló feszültség 11,0 V?
142. Egy 300 cm2 összfelületű fémlemezt 0,0150 mm vastagságú ezüstréteggel vonunk be; az ezüst sűrűsége 10,5 g/cm3. Mennyi ideig kell 0,500 A erősségű árammal AgNO3-oldatban elektrolizálni, hogy a kívánt vastagságú ezüstréteg leváljék?
143. Réz(II)-klorid vizes oldatát elektrolizálva a katódon 0,520 gramm réz válik le. Hány cm3 20,0 °C-os 100 000 Pa nyomású klórgáz fejlődik ugyanekkor az anódon?
144. Az ólomfehér nevű festékanyagot (Pb3(OH)2(CO3)2) az ólom anódos oxidációjával állítják elő.
Az anódról oldatba lépő Pb2+-ionok az elektrolitban jelen levő CO32−
- és OH−-ionokkal reagálnak, majd a reakció során keletkező bázikus só csapadék formájában válik ki. Számítsuk ki, hogy 1,00 kg festék előállításához hány coulomb szükséges?
145. Higany(II)-nitrát-oldatba régi nikkel tízforintost merítve, az érme tömege 0,100 grammal változott. Hány gramm higany vált ki az oldatból, illetve mennyi töltés haladt át eközben a felületen?
146. Egy krómsó oldatából 2,00 órán tartó 5,00 A áramerősséggel végzett elektrolízisével 6,47 gramm krómot választunk le. Mennyi a krómion oxidációfoka?
147. Cinket ZnCl2-oldat elektrolízisével állítunk elő. Mennyi cink állítható elő 24,0 óra alatt 20 000 kW teljesítmény felhasználásával, ha 4,50 V kapocsfeszültséget alkalmazunk és az áramkihasználás 90,0 százalékos?
148. A telített BaSO4-oldat fajlagos vezetése 2,95·10−6 S/cm. A Ba2+- és a SO42−-ionok mozgékonyságának ismeretében határozzuk meg a BaSO4 oldhatósági szorzatát! u(1/2Ba2+) = 63,7 S∙cm2∙mol−1, u(1/2SO42−) = 79,8 S∙cm2∙mol−1.
149. A 0,100 mol/dm3 koncentrációjú ammóniaoldat fajlagos ellenállása 2,72·103 Χ ·cm. Számítsuk ki az oldat pH-ját! u(NH4+
) = 73,7 Scm2∙mol−1, u(OH−) = 200,0 S∙cm2∙mol−1.
150. A 0,100 mol/dm3 koncentrációjú ecetsavoldat fajlagos ellenállása 2,17·103 Χ·cm. Számítsuk ki az ecetsavoldat végtelen híg oldatra extrapolált moláris fajlagos vezetését! Mekkora az ecetsav disszociációfoka a 0,100 mol/dm3 koncentrációjú oldatban? Ks(CH3COOH) = 1,79∙10−5
12.9. Megoldások