SOS! Ερωτήσεις πολλαπλών (με απαντήσεις) στα κεφάλαια 1-4

https://ximeia4exams.blogspot.gr/2017/10/33-1-4.html

Θεωρία ανά κεφάλαιο σε πίνακες!

http://charkopl.blogspot.gr/2016/05/blog-post_8.html

Χημική Κινητική SOS ερωτήσεις θεωρίας!

http://www.xhmikos.gr/kef-3-kee-klp-ok-2.pdf

ΣΥΝΔΙΑΣΤΙΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 1-5

 Άσκηση επαναληπτική σε 5 κεφάλαια

    α.  Ποσότητα ΝΗ₃ αντέδρασε  με  περίσσεια  CuΟ σε δοχείο 2L , η  δε αντίδραση πραγματοποιήθηκε με  μέση ταχύτητα 0,001Μ.s^-1  και διήρκησε 50s , οπότε το CuΟ στο τέλος  εμφάνισε  μείωση βάρους  Δm_CuΟ=ωg.  Nα βρεθεί το ω.

  

 β.   Η ποσότητα του Ν₂  που υπάρχει στο δοχείο, μαζί με κ mol H₂ , διοχετεύονται σε δοχείο σταθερού όγκου  και σε σταθερή θερμοκρασία  οπότε με απόδοση 50%  αποκαθίσταται  η ισορροπία  Ν₂ + 3H₂  2ΝΗ₃ στην οποία βρέθηκε nΝ₂=nH₂.

 Nα βρεθούν:

      i.  H σύσταση σε mol του μίγματος της Χ.Ι. 

     ii. Η αντίδραση είναι εξώθερμη ή ενδόθερμη, άν δίνεται ότι η  αύξηση θερμοκρασίας οδηγεί σε νέα X.I, με την  ΝΗ₃   να συμμετέχει με 20% v/v.

     γ. Ποσότητα ΝΗ₃ ίση με αυτή που παράχθηκε στην 1^η ΧΙ., διαλύεται σε νερό,  που περιέχει σταγόνες δείκτη ΗΔ και προκύπτει δ/μα Δ  VL με  pH=11.

      Διαβιβάζουμε   στο δ/μα  Δ  το ΗCl_(g) , που απαιτείται για την  πλήρη εξουδετέρωση του ( χωρίς ΔV) και βρίσκουμε  pH=5.

      Nα βρεθούν:    

       i.   O όγκος  του εξουδετερωμένου δ/τος.

       ii. Tο χρώμα του εξουδετερωμένου δ/τος.  

         Δίνεται το χρώμα του ΗΔ κόκκινο και του Δ^-  μπλε.

    

δ. Διάλυμα ΝΗ₃ και διάλυμα ασθενούς βάσης  Β  (Κ_b=10^-6 ),  της ίδιας συγκέντρωσης και του ίδιου όγκου,  με προσθήκη ΗCl_(g) αποκτούν  pH=7.                   

     Ποιο  από τα δυο διαλύματα χρειάστηκε λιγότερο ΗCl_(g).  

      

    ε.    Διάλυμα ΝΗ₃   Δ₁     έχει   pH >11  και V₁= VL.

           Διάλυμα ΚΟΗ Δ₂  έχει   pH <13   και V₂=VL.

     Ποιο  από τα δυο δ/τα χρειάστηκε περισσότερο ΗCl_(g) για πλήρη εξουδετέρωση.  

ΛΥΣΗ

α.             2ΝΗ₃  +   3CuΟ →   Ν₂  +  3Cu + 3Η₂Ο

αντ/παρ:    2x             3x            x        3x

                  υ= υ_Ν2  => 0,001Μ.s^-1 = (x/2)/50s => x = 0,1mol

                  Δm_CuΟ = mCuΟ- mCu = mO =3∙0,1∙16= 4,8=>  Δm_CuΟ = ω=4,8g

β.               Ν₂    +     3H₂         2ΝΗ₃

                   0,1           κ

                    y            3y                2y

               0,1-y         κ-3y              2y

Ισχύει    0,1-y = κ-3y =>2y=κ- 0,1=> y = 0,5κ- 0,05   (1)

 Ισχύει επίσης   y < 0,1  λόγω της (1) =>  0,5κ- 0,05 < 0,1 => =>0,5κ< 0,15  =>  κ< 0,3 .  

Άρα  το Η₂ βρίσκεται σε έλλειμμα και θα εργαστούμε μ΄ αυτό.

   Στο ίδιο συμπέρασμα  καταλήγουμε αν πάρουμε 3y < κ

Εναλλακτικά

   Στο τέλος έχουμε ίσα mol Ν₂  και H₂ παρ΄ολο που ο συντελεστής  του Ν₂ στην αντίδραση είναι μικρότερος από αυτόν του H₂, άρα το Ν₂ είναι σε περίσσεια και θα εργαστούμε μ΄ αυτό

                     Ν₂       +     3H₂         2ΝΗ₃

                     0,1                κ

                   0,5κ/3           0,5κ               κ/3            

                 0,1-0,5κ/3       0,5κ               κ/3                     

      

           Ισχύει  0,1-0,5κ/3=0,5κ  =>    κ=0,15

   i.  H σύσταση σε mol του μίγματος της Χ.Ι. είναι  n_Ν2=0,1-0,5κ/3=0,1-0,5.0,15/3=>

=>n_Ν2=0,075= n_H2   και n_ΝΗ3= κ/3=0,15/3=> n_ΝΗ3=0,05  και  n_ολ= 0,2mol.

  ii.    To ποσοστό της ΝΗ₃ στο μίγμα της 1^ης Χ.Ι. είναι (0,05/0,2)∙100=25%.

         To ποσοστό της ΝΗ₃ στο μίγμα της 2^ης Χ.Ι. δίνεται 20%.

Παρατηρούμε ότι με αύξηση της θερμοκρασίας μειώνεται η απόδοση σε ΝΗ₃

                                 Άρα η σύνθεση της ΝΗ₃ είναι εξώθερμη

 

   γ.   i. Από το δ/μα της ΝΗ₃

          pH=11  =>  pΟH = 3 => C_ΟH^- = 10^-3 =>   Kb=10^-6 /C   (1)

        Από το εξουδετερωμένο δ/μα της ΝΗ₃ που περιέχει μόνο ΝΗ₄Cl

           έχουμε      pH=5  =>  C_H3Ο⁺ = 10^-5 =>   Ka=10^-10 /C   (2)

        Από (1)  και  (2) :  Kb∙Ka =[10^-6 /C] [10^-10 /C]  => C=0,1M και

                                    από  C=n/V  =>0,1=0,05/V=>V =0, 5L                                    

      Άρα ο όγκος  του εξουδετερωμένου δ/τος  Δ της ΝΗ₃ είναι V =0, 5L.

  ii.  Ο δείκτης ΗΔ στο καθαρό νερό στους 25^οC διίσταται κατά 50%,

άρα από Κα _ΗΔ = C_H3O⁺[Δ^-]/[ΗΔ]=> Κα_ΗΔ = 10^-7[Δ^-]/[ΗΔ] =>  Κα_ΗΔ = 10^-7

  Δηλαδή  για   pH ≥ 8 το δ/μα αποκτά χρώμα μπλε και για  pH ≤ 6 το δ/μα

αποκτά χρώμα κόκκινο.

  Άρα  στο εξουδετερωμένο δ/μα της ΝΗ₃ που έχει pH=5 το δ/μα αποκτά χρώμα κόκκινο.               

  

     δ. Διάλυμα ΝΗ₃

 Συγκέντρωση δ/τος C₁ =CM και όγκος δ/τος V₁ =VL οπότε n_ΝΗ3=CV.

Mε την προσθήκη του ΗCl_(g) για   pH = 7 έχουμε Ρ.Δ.   ΝΗ₃/ΝΗ₄Cl.

            ΝΗ₃ +  HCl     ΝΗ₄Cl        

            CV           λ

               λ           λ                  λ

          CV-λ         0                  λ

 Στο Ρ.Δ ισχύει [OH^-] = Kb[ΝΗ₃]/[ ΝΗ₄Cl] =>

=>10^-7=10^-5(CV-λ)/λ=>λ=0,99 CV mol

Διάλυμα B

Συγκέντρωση δ/τος C₂ =CM και όγκος δ/τος V₂ =VL οπότε n_B=CV.

Oπως στην ΝΗ₃ καταλήγουμε

10^-7=10^-6(CV -κ)/κ => κ=0,91 CV mol

Λιγότερο ΗCl_(g)  χρειάστηκε η βάση Β.

(Αναμενόμενο αποτέλεσμα, καθώς ο ισχυρότερος ηλεκτρολύτης, προβάλλει μεγαλύτερη αντίσταση στη μεταβολή του pH)

  ε.  Διάλυμα ΝΗ₃  Δ₁   

pH >11=> pOH <3  => C_OH^-  >10^-3  => Kb∙C₁ >10^-6  => 10^-5∙C₁ >10^-6  => C₁ >0,1M 

Εξουδετέρωση  :    nHCl= nΝΗ₃=C₁∙V και C₁ > 0,1M =>

                         => nΝΗ₃/V >0,1 => nΝΗ₃=n₁HCl > 0,1∙V

Διάλυμα KOH  Δ₂   

pH <13=> pOH >1  => C_OH^- < 0,1M  => C_ΚOH^- = C₂< 0,1M 

Εξουδετέρωση  :    nHCl= nΚΟΗ=C₂∙V και C₂ < 0,1M =>

                         => nΚΟΗ/V< 0,1 =>  nΚΟΗ =n₂HCl < 0,1∙V

      Άρα  n₁HCl > n₂HCl  δηλαδή από τα δυο διαλύματα χρειάζεται περισσότερο ΗCl_(g) για πλήρη εξουδετέρωση το δ/μα της ΝΗ₃.