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
ΔmCuΟ=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 1η 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 (Κb=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= υΝ2 => 0,001Μ.s-1
= (x/2)/50s => x = 0,1mol
ΔmCuΟ
= mCuΟ-
mCu
= mO
=3∙0,1∙16= 4,8=> ΔmCuΟ = 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 nΝ2=0,1-0,5κ/3=0,1-0,5.0,15/3=>
=>nΝ2=0,075= nH2 και nΝΗ3= κ/3=0,15/3=> nΝΗ3=0,05 και nολ= 0,2mol.
ii. To
ποσοστό της ΝΗ3 στο μίγμα της 1ης Χ.Ι. είναι (0,05/0,2)∙100=25%.
To ποσοστό της ΝΗ3
στο μίγμα της 2ης 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 => CΟH- = 10-3
=> Kb=10-6 /C (1)
Από το εξουδετερωμένο
δ/μα της ΝΗ3 που περιέχει μόνο ΝΗ4Cl
έχουμε pH=5
=> CH3Ο+
=
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 25οC διίσταται κατά 50%,
άρα από Κα ΗΔ = CH3O+[Δ-]/[ΗΔ]=>
ΚαΗΔ = 10-7[Δ-]/[ΗΔ]
=> ΚαΗΔ = 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 nΝΗ3=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 nB=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 => COH- >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 => COH-
< 0,1M => CΚOH- = 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.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου