Sztöchimetria – OKTV feladatok
Vissza a sztöchiometria témakörre!
3/o-1 (2006/1/12/5)
Egy barnakőminta mangán(IV)-oxid-tartalmát úgy határozták meg, hogy a finoman elporított barnakő 0,2500 g-jához 0,4095 g kristályvíztartalmú oxálsavat (H2C2O4·2 H2O) adtak, majd 20 cm3 1,0 mol/dm3-es kénsavval addig melegítették, míg a sötétszínű barnakőrészek teljesen fel nem oldódtak mangán(II)-só keletkezése közben. Az oxálsav feleslegét 0,100 mol/dm3-es kálium-permanganát-oldattal titrálták meg savas közegben, a fogyás 2,11 cm3-nek adódott.
a) Írja fel a végbemenő folyamatok rendezett reakcióegyenletét!
b) Adja meg a barnakő tömegszázalékos mangán(IV)-oxid-tartalmát!
Ar(C) = 12,0; Ar(H) = 1,0; Ar(O) = 16,0; Ar(Mn) = 54,9
3/o-2 (2006/1/12/7)
Ismeretlen szerves vegyület 0,2700 g-ja 0,6474 g ezüstöt választ ki az ezüsttükör-próba során. Ugyanekkora tömegű minta tökéletes égéséhez 220,5 cm3 standard nyomású, 25 oC-os oxigéngáz szükséges. Az égés során keletkező víz tömege 0,162 g.
a) Mi a vegyület molekulaképlete?
b) Írja fel a vegyület szerkezeti képletét is, ha tudjuk, hogy molekulája egy királis szénatomot tartalmaz!
Ar(Ag) = 107,9; Ar(C) = 12,0; Ar(H) = 1,00; Ar(O) = 16,0; Vm = 24,5 dm3/mol
3/o-3 (2007/1/12/2)
Egy természetben is megtalálható, vízben rosszul oldódó, fehér színű vegyület 2,11 grammját vizsgáljuk. Melegítés hatására bomlik, 500 oC felett már nincs további gázfejlődés. A keletkező színtelen, szagtalan gáz telített meszes vízben fehér csapadék kiválását okozza. A visszamaradó fehér színű anyag 50,0 cm3 2,00 mol/dm3-es sósavban oldható fel.
a) Adja meg az ismeretlen vegyület összegképletét és nevét!
b) Írja fel a végbemenő folyamatok reakcióegyenletét!
3/o-4 (2007/1/12/4)
Egy piritet, ként és meddőt tartalmazó kőzetből 25000 kg-ot pörkölve, majd katalizátoros oxidációnak alávetve 25,71 m3 SO3 gáz keletkezik 105 Pa nyomáson és 500 oC-on. A piritből és a kénből azonos tömegű kén-trioxid lesz. A keletkező SO3-gáz 98,0 tömegszázalékos kénsavban 85 %-os hatásfokkal nyelődik el. A SO3 elnyelődése során keletkezett oldatból hígítással 50,0 tömegszázalékos kénsavoldatot állítunk elő.
a) Írja fel a lejátszódó folyamatok kémiai egyenletét
b) Mi a tömegszázalékos összetétele a kőzetnek?
c) Mekkora térfogatú víz szükséges a hígításhoz?
3/o-5 (2008/1/12/4)
A kalcium-karbid egyik érdekes gyakorlati alkalmazása betonok nedvességtartalmának meghatározása, amire például betonpadlóra ragasztott parketták készítése során van szükség.
A módszer a következő: a padlóból vett betonmintát porrá törve speciális zárt tartályban acélgolyók segítségével por alakú kalcium-karbiddal keverik össze. A beton víztartalmával ez gázt fejleszt, és kalcium-hidroxiddá alakul. A reakció hatására megnövekedik a tartályban mérhető nyomás. Ebből kiszámítható a gáz mennyisége és a minta víztartalma.
Egy vizsgálat során a következő mérési eredményeket kapták. Egy helyiség padlójából vett 25,0 g betonpor-mintát vizsgálva a fejlődő gáz a műszer 500,0 cm3 térfogatú tartályában, 20 oC hőmérsékleten 135,2 kPa nyomásnövekedést okozott. A parketta legfeljebb 2 tömegszázalék nedvességtartalmú aljzatbetonra ragasztható fel.
a) Írja fel a lejátszódó reakciót!
b) Elkezdheti-e a kivitelező a munkát, vagy még szárítani kell a helyiség padlóját?
3/o-6 (2008/1/12/6)
A fertőtlenítőszerek ún. aktív klórtartalma jellemzi az adott anyag „hatékonyságát”. Az aktív klórtartalom azt adja meg, hogy hány gramm klór képes ugyanannyi jódot kiválasztani jodidionokból, mint 100 g vizsgált anyag. Az egyik legelterjedtebb fertőtlenítőszer a klórmész, amit úgy állítanak elő, hogy oltott mészbe a sztöchiometrikus mennyiségnél kevesebb klórt vezetnek, majd a keletkező fehér szilárd anyagot elkülönítik. Ez mindig tartalmaz vizet is.
Egy klórmész minta aktív klórtartalma a vizsgálatok szerint 39,0%. Ha ebből az anyagból 1,000 g-ot óvatosan feloldunk feleslegben vett 20,0 tömegszázalékos sósavban, majd a keletkező oldatot bepároljuk, 1,805 g CaCl2 · 6 H2O-t nyerünk.
a) Adja meg a klórmész előállításakor lejátszódó reakció egyenletét!
Milyen ionokat tartalmaz a klórmész?
Mi az anionok anyagmennyiség-aránya a mintában?
Speciális célokra (pl. a tejiparban) használnak fertőtlenítőként egy fém-hipokloritot, amelyet kétszeres tömegű inert (nem oxidáló hatású) anyaggal összekeverve 40,5% aktív klórtartalmú anyagot kapnak.
b) Melyik fém hipokloritjáról van szó?
3/o-7 (2008/1/12/8)
Egy kristályvizes fémsó elemanalízise alapján azt tudjuk, hogy egyéb más elemek mellett 32,57 tömegszázalékban tartalmaz oxigént, 5,70 tömegszázalékban hidrogént és 13,07 tömegszázalékban ként. Enyhe hevítés után a vegyület oxigéntartalma 40,10 tömegszázalék, kéntartalma 20,11 tömegszázalék lett, és hidrogént nem lehetett kimutatni benne.
Adja meg a vegyület képletét!
3/o-8 (2009/1/12/1)
Egy kétkomponensű ötvözetben a vas és a másik fém anyagmennyiségének aránya 2:3.
Miközben az ötvözet 7,00 g-os részletét sósavban maradéktalanul feloldjuk, 4,17 dm3 standard állapotú hidrogén gáz keletkezik.
Melyik fém az ötvözet másik összetevője?
Írja fel a lejátszódó folyamatok egyenletét!
3/o-9 (2009/1/12/2)
A portlandcement egyik legfontosabb (a gyors megszilárdulás szempontjából előnyös) összetevője egy kalciumot, szilíciumot és oxigént tartalmazó vegyület, amely 35,04 tömegszázalék oxigént tartalmaz. Számítással határozza meg a vegyület összegképletét!
M(O) = 16,00 g/mol, M(Si) = 28,09 g/mol, M(Ca) = 40,06 g/mol
3/o-10 (2009/1/12/6)
Egy kísérletben 1,00 g, 2,00 g és 4,00 g tömegű megtisztított kalciumdarabkákat dobtak azonos térfogatú 20,0 tömeg%-os sósavoldatba (sűrűsége 1,095 g/cm3). A reakció után az oldatokat bepárolták, a visszamaradt szilárd anyagot középmagas hőmérsékleten (600 °C) kihevítették, végül megmérték a kapott fehér por tömegét.
Amikor a kalciumdarabka tömegét 1,00 g-ról megkétszerezték, pontosan kétszer annyi lett a keletkező termék. Amikor tovább kétszerezték a kalciumdarabka tömegét (4,00 g-ra), már csak 1,607-szeresre nőtt a kapott termék tömege.
Mekkora volt a sósavminták térfogata?
M(H) = 1,008 g/mol, M(O) = 16,00 g/mol, M(Cl) = 35,46 g/mol, M(Ca) = 40,06 g/mol
3/o-11 (2009/1/12/8)
A C-vitamin tabletták jó része nem csak aszkorbinsavat (azaz C-vitamint), hanem nátriumaszkorbátot is tartalmaz. A hatóanyagtartalmat azonban minden esetben aszkorbinsavban kifejezve adják meg. Az aszkorbinsav egy hat szénatomos monoszacharid-származék, mely szénen kívül csak hidrogént és oxigént tartalmaz.
Egy 100 mg hatóanyag-tartalmú készítményben a címke szerint 33,5 mg aszkorbinsav mellett 74,8 mg nátrium-aszkorbát található.
a) Számítással határozza meg az aszkorbinsav moláris tömegét!
b) Számítással határozza meg az aszkorbinsav és a nátrium-aszkorbát összegképletét!
c) Hány mg nátrium-aszkorbátot tartalmaz egy 500 mg hatóanyag-tartalmú tabletta, ha aszkorbinsav-tartalma 220 mg?
3/o-12 (2015/1/12/1)
Egy kristályvízmentes Na2SO4-ból és K2SO4-ból álló porkeveréket desztillált vízben feloldottunk, majd az oldathoz feleslegben BaCl2-oldatot öntöttünk. A levált csapadék tömegét szűrés és tömegállandóságig történő hevítés után megmérve azt tapasztaltuk, hogy az a kiindulási porkeverék tömegének 1,50-szerese. Mi volt a kiindulási keverék tömegszázalékos összetétele?
3/o-13 (2015/1/12/3)
Egy nátrium-szulfid-oldat koncentrációjának meghatározásához az oldat 20,03 cm3-es részletéhez 20,00 cm3 0,204 mol/dm3 koncentrációjú kénsavoldatot adunk, majd az oldatból fülke alatt kiforraljuk a kén-hidrogén teljes mennyiségét. Lehűtés után 0,106 mol/dm3 koncentrációjú nátrium-hidroxid-mérőoldattal metilvörös indikátor jelenlétében titráljuk a kénsav feleslegét. A fogyás 8,58 cm3. Hány gramm nátrium-szulfidot tartalmaz az eredeti oldat literenként?
3/o-14 (2006/2/2/2)
Az M fém a duralumíniumba kerülő egyik ötvözőanyag. Adott körülmények között heves reakcióba lép az X, Y és Z gázokkal is.
X és M reakciójában egy elem és egy vegyület fekete, szilárd keveréke keletkezik (1).
A keverék összetevői közül A sósav-oldatban feloldódik, és C vegyület vizes oldatát kapjuk, a visszamaradó B viszont oldhatatlannak bizonyul más oldószerekben is. Csak a savmegkötő anyagnak használt A keletkezik viszont az M fém és az Y gáz reakciójában (2).
A Z gázzal reagálva a fém a C vegyületet képezi (3), aminek 25,5 % a fémtartalma.
Nátrium-hidroxid hatására C vizes oldatából a tiszta vízben rosszul oldódó D vegyület válik ki. (4).
D-ből hevítés hatására víz és A keletkezik (5).
Az X gáz és A keletkezik hevítés hatására az E vegyületből (6).
a) Milyen anyagokat jelölnek az M, X, Y, Z, A, B, C, D és E betűk?
b) Írja fel a hat, számozott folyamat egyenletét!
3/o-15 (2006/2/2/4)
5,000 g tömegű fémport 100,0 cm3 réz(II)-szulfát-oldatba szórunk, majd az oldat teljes elszíntelenedése után a szilárd anyagot leszűrjük, megmérjük a tömegét, ami 4,511 g-nak adódik. A szűrés után az oldathoz feleslegben bárium-klorid-oldatot öntünk, a keletkező csapadék tömege 2,334 g. Milyen anyagi minőségű fémport szórtunk az oldatba?
Ar(Cu) = 63,5; Ar(Ba) = 137,3; Ar(S) = 32,1; Ar(O) = 16,0
3/o-16 (2006/2/2/6)
Két azonos szénatomszámú, folyékony szerves vegyületet (A és B) vizsgálunk, melyekben a jód barna színnel oldódik. Az A vegyület nátriummal gázfejlődés közben reagál, réz(II)-oxid hatására pedig B vegyületté alakítható magas hőmérsékleten. B vegyület csak erélyes módszerekkel oxidálható. Az oxidáció termékeiből két folyékony halmazállapotú (C és E), valamint egy gáz halmazállapotú (D) vegyület volt csak elkülöníthető. C moláris tömege nagy pontossággal A moláris tömegével egyezik meg. Az A vegyület széntartalma 64,82 %. C és E egy mólja a kiindulási vegyülettel megegyező mennyiségű gázt fejleszt nátriummal reagálva.
Milyen anyagokat jelölnek az A, B, C, D és E betűk?
Ismertesse a megoldás gondolatmenetét!
Ar(H) = 1,01; Ar(C) = 12,01; Ar(O) = 16,0;
3/o-17 (2006/2/2/7)
A benzol toxicitásának felfedezése előtt a vegyipar nagy tételben állított elő klór-benzolt benzol közvetlen katalitikus klórozásával, folyamatos üzemben. Az alábbi ábrán egy ilyen üzem blokk-vázlatát látjuk. A reaktorba óránként 5 tonna „friss” benzolt adagolnak.
Mivel a benzolból sok klór jelenlétében diklór-benzolok is képződnek (melynek előállítása nem cél), a reakció során 1,00 mol benzolra csak 0,400 mol klórgáz jut. Ilyenkor 0,394 mol klórbenzol és 0,003 mol diklór-benzol keletkezik. A reaktorból a termékelegyet folyamatosan a szeparátorra vezetik, ahol folyamatos üzemben desztillációval elválasztják az át nem alakult benzolt, a terméket és a nem kívánt diklór-benzol mellékterméket. A benzolt visszavezetik a reaktorba. A reakció során keletkező HCl-ot annyi vízben nyeletik el, hogy 37,0 tömegszázalékos oldat keletkezzék, melyet a WC-tisztítószer ipar irányába értékesítenek.
a) Írja fel a klór-benzol képződésének egyenletét!
b) Óránként hány tonna klór-benzolt termel az üzem?
c) Hány tonna klórt kell adagolni a reaktorba óránként?
d) Hány liter/perc sebességgel kell a HCl-abszorberbe adagolni a vizet?
e) Hány kg/perc sebességgel áramlik a szeparátorból a visszanyert benzol a reaktor felé?
Az alkalmazott katalizátor (vízmentes vas(III)-klorid) mellett csak orto- és paradiklórbenzol keletkezik, 1:1,4 arányban. A para-diklórbenzol „globol” néven molyirtóként volt népszerű a hatvanas években.
f) A klórbenzol gyár melléküzemágát napi hány „ötdekás” zacskó „globol” molyirtó kiszerelésére kell méretezni? (24 órában folyik a termelés.)
3/o-18 (2007/2/2/1)
A molibdén gyakorlatilag egyetlen ásványa a molibdenit (MoS2). Ipari feldolgozása soránelőször levegőn pörkölik. A kapott technikai MoO3-ot vas-szilícium ötvözettel redukálva kapják a metallurgiában adalékként használatos nagy molibdéntartalmú vasötvözetet. A redukciós reakcióban csak a szilícium vesz részt.
a) Írja fel a molibdenit pörkölésének rendezett reakcióegyenletét!
b) Írja fel a molibdén-oxid redukciójának rendezett reakcióegyenletét!
c) Hány kg molibdén-oxid redukálható 0,840 tonna 50 tömegszázalékos vas-szilícium ötvözet segítségével? Ha az eljárás 82 %-os termeléssel működik, akkor hány tonna molibdén keletkezik?
3/o-19 (2007/2/2/4)
Határozzuk meg az alább vázolt folyamatokban A – G betűkkel jelölt anyagok képletét és nevét, ha tudjuk, hogy A egy elemet jelöl!
Írjuk fel a kémiai reakciók rendezett egyenleteit is!
A + O2 → B
B + H2O → KOH + C + D
KMnO4 + C + H2SO4 → E + K2SO4 + H2O + D
K2Cr2O7 + C + H2SO4 → F + K2SO4 + H2O + D
F + KClO3 + KOH → G + KCl + K2SO4 + H2O
K2Cr2O7 + KOH ↔ G + H2O
3/o-20 (2007/2/2/5)
Az A szénhidrogén képlete С9Н10. Ez a vegyület
- elszínteleníti a kloroformos brómoldatot;
- töményebb, kénsavas KMnO4 oldattal melegítve benzoesavat ad;
- hidegen, 2 %-os KMnO4 oldattal 3-fenil-propan-1,2-diolt ad.
a) Mi az A vegyület szerkezeti képlete és elnevezése?
b) Írja fel a három reakció termékeit!
c) Mely termék(ek)nek léteznek sztereoizomerei és hány darab?
3/o-21 (2008/2/2/2)
A légköri levegő CO2-tartalma 0,03 térfogat% körüli érték. Ha a CO2-szint csak kismértékben is emelkedik, az emberi szervezet fokozott légzésintenzitással válaszol. A levegő tényleges CO2-tartalmát a következőképpen mértük meg:
1,00 dm3 25 °C hőmérsékletű standardnyomású levegő CO2 tartalmát elnyelettük 75,00 cm3 telített Ca(OH)2-oldatban. A megfelelő reakcióidő eltelte után az oldat tisztájából 25,00 cm3-t megtitráltunk 0,010 mol/dm3 koncentrációjú HCl-oldattal fenolftalein indikátor mellett. A fogyás 2,63 cm3 volt.
Emellett a telített meszesvíz 25,00 cm3-ét is hasonló módon titráltuk. Erre a 0,010 mol/dm3 koncentrációjú HCl-oldatból 5,40 cm3 fogyott.
a) Mekkora volt a vizsgált levegő CO2-tartalma térfogat%-ban kifejezve?
b) Növekszik-e a légzésintenzitás ilyen összetételű levegőben?
c) Írjuk fel a lejátszódó reakciók egyenletét!
3/o-22 (2008/2/2/6)
Egy ismeretlen anyag (mely a vizsgálatok szerint csak kétféle atomot tartalmaz) bizonyos tömegű mintájából 1,000 dm3 oldatot készítettek.
Az oldat 100,0 cm3-éhez fölöslegben kalcium-nitrát-oldatot öntve 1,952 g csapadék válik le.
Az oldat másik, szintén 100,0 cm3-es mintájához fölöslegben kalcium-klorid-oldatot öntve viszont 9,120 g csapadék keletkezik, amelynek 10,99 tömeg%-a kalcium. (A csapadékok leválását tekintsük teljesnek.) Határozza meg az ismeretlen anyag képletét!
Ar(Ca) = 40,08; Ar(Cl) = 35,45
3/o-23 (2008/2/2/7)
Közel 20 évnyi erőfeszítés után, 1999-ben a chicagói egyetem kutatóinak sikerült előállítaniuk egy igen különleges szerves vegyületet.
Ha ebből az anyagból 1,000·10–3 mólt, azaz 464,1 mg-ot elhelyezünk egy levákuumozott, zárt, nyomásálló tartályban, melynek hasznos térfogata 1,000 dm3, majd a mintát felhevítjük, heves robbanás játszódik le. A tartályban 481,0 K hőmérsékleten 4,79·104 Pa nyomás mérhető, amely 2,973·104 Pa-ra csökken, ha a tartály 298,0 K-re hűl. Tömény lúgoldaton átvezetve a keletkezett gázelegyet, tömege 75,86%-kal csökken. A robbanásnak szilárd maradéka nincs.
Ha az előző kísérletet úgy végezzük el, hogy a tartályban kezdetben 294,3 K hőmérsékletű 1,040·105 Pa nyomású oxigén is van (mintánk tömege továbbra is 464,1 mg), akkor 503,0 K hőmérsékleten 2,279·105 Pa, 296,4 K-en pedig 1,343·105 Pa nyomás mérhető a reakció lezajlása után. Ennek a gázelegynek a tömege 19,30%-kal, nyomása pedig (változatlan térfogaton és hőmérsékleten) 14,68%-kal csökken, ha tömény lúgoldaton vezetjük át.
a) Számítással határozzuk meg a vizsgált anyag összegképletét!
b) Adjuk meg a vizsgált anyag hőbomlásának (1. kísérlet) és égésének (2. kísérlet) egyenletét!
c) Mi lehet a vizsgált anyag szerkezete, ha tudjuk, hogy molekulája nem tartalmaz szénszén többszörös kötéseket?
3/o-24 (2009/2/2/4)
Kristályvízmentes kálium-hidrogén-oxalát és vas(II)-oxalát elegyét tartalmazó porminta 1,000 g-os részletét 20 tömegszázalékos kénsavoldatban feloldjuk. A mintát desztillált vízzel meghígítjuk, majd 0,2000 mol/dm3-es kálium-permanganát oldattal megtitráljuk. A fogyás 19,28 cm3.
Mi a minta tömegszázalékos összetétele?
Írja fel a lejátszódó folyamatok egyenleteit!
3/o-25 (2009/2/2/5)
Egy sárgaréz mintát tömény kénsavban feloldva, pontosan ugyanolyan térfogatú, azonos állapotú gáz keletkezett, mint amikor ismeretlen töménységű salétromsavban oldottuk fel a minta egy másik, azonos tömegű részletét. (A sárgaréz réz és cink ötvözete.) A kénsavas oldás során tiszta gáz keletkezett, a salétromsavas oldás során pedig egy kétkomponensű gázkeverék.
A salétromsavas oldás után visszamaradó oldat 15,0-15,0 tömegszázalékos mindkét sóra és 30,0 tömegszázalékos salétromsavra nézve.
a) Adja meg az ötvözet tömegszázalékos összetételét!
b) Mely gáz(ok) keletkeztek és milyen térfogatszázalékos összetételben a savas oldódások során?
c) Milyen töménységű salétromsavban oldottuk a mintát?
3/o-26 (2009/2/2/8)
Egy ismeretlen nem változó vegyértékű fém oxidjának és karbonátjának keverékét tömegállandóságig hevítve a keverék tömege az eredetinek 86,32 %-a lesz. (A hevítés során vízgőz nem távozott.) A keverék 1,250 g-os részletét híg salétromsavban oldva 50,67 cm3 (0,101 MPa nyomású 25 °C hőmérsékletű) gáz fejlődött.
a) Határozza meg az ismeretlen fémet!
b) Számítsa ki a kiindulási keverék tömeg %-os összetételét!
Ar(C) = 12,0 Ar(O) = 16,0 Ar(H) = 1,00
3/o-27 (2010/2/2/2)
A redoxireakción alapuló térfogatos meghatározások egyik kevésbé ismert módszere a cerimetria, amely a Ce4+ ionok erélyes oxidáló hatásán alapul:
Ce4+ + e– → Ce3+
Cérium(IV)-mérőoldatot legcélszerűbben vízmentes ammónium-cérium(IV)-nitrátból közvetlen beméréssel készíthetünk. 1,000 dm3 0,0100 mol/dm3 koncentrációjú mérőoldathoz 5,481 g sóra van szükség.
a) Határozza meg az ammónium-cérium(IV)-nitrát összegképletét!
A vércukorszint meghatározásának korábban használatos módszere cerimetriás titrálás volt. A vizsgálatok szerint a Ce4+ megfelelő körülmények között pontos és egyértelmű sztöchiometria szerint kvantitatíve hangyasavvá oxidálja a glükózt.
b) Írja fel a reakció egyenletét!
c) Mekkora volt annak a vérnek a glükóz-koncentrációja (mmol/dm3 egységben kifejezve), amelynek 1,0 cm3-ére 6,24 cm3 0,0100 mol/dm3 koncentrációjú cérium(IV)- mérőoldat fogyott?
d) Hogyan viszonyulna a számított és a valós vércukorszint egymáshoz, ha a vérben a glükózon kívül más oxidálható anyagok is lennének?
3/o-28 (2010/2/2/7)
Egy egyenes láncú szénhidrogén tökéletes elégetésekor kapott égéstermékeket CaCl2-ot, majd KOH-ot tartalmazó csövön vezették át. A CaCl2-os cső tömege 1,0 grammal, a KOH-ot tartalmazóé 3,26 grammal gyarapodott.
A szénhidrogén egy mólját 3 mol H2 telíti, nátriummal hidrogénfejlődés mellett reagál, geometriai izomerei nincsenek.
Számítással határozza meg a szénhidrogén összegképletét, és rajzolja fel a szerkezetét!
3/o-29 (2010/2/2/8)
„A Karl Fischer által kidolgozott vízmeghatározási térfogatos analitikai eljárás mind a mai napig általánosan használt. A meghatározás azon alapul, hogy a kén-dioxidnak elemi jóddal való reakciójához vízre van szükség. Tehát a vízhez képest feleslegben adagolva a kéndioxidot és a jódot, a reakció végbemenetelének mértékét a víz határozza meg. A titrálásnál oldószerként a vízmentes metanol szolgál, és a reakcióban keletkezett sav megkötésére piridin van az oldatban.” (Burger Kálmán: A mennyiségi kémiai analízis alapjai)
A fenti anyagokból készített mérőoldatot a módszer kidolgozójáról Karl Fischer-reagensnek nevezzük. A mérőoldat „vízértékének” meghatározása céljából a következő mérést végezzük.
500,0 ml-es mérőlombikba 2,325 g vizet mérünk, térfogatát 394,5 g „vízmentes” metanollal 500,0 ml-re egészítjük ki. Az így elkészült oldatból 10,00 ml-eket pipettázunk három Erlenmeyer-lombikba. Három másik Erlenmeyer-lombikba 10,00 – 10,00 ml „vízmentes” metanolt mérünk be. A fogyások az első esetben: 11,53 ml; 11,59 ml; 11,50 ml. A fogyások a második esetben: 2,21 ml; 2,25 ml; 2,26 ml.
A mérés során használt „vízmentes” metanol sűrűsége 0,7920 g/cm3.
a) Írja fel a folyamat reakcióegyenletét!
b) Határozza meg a mérőoldat vízértékét, azaz, hogy a mérőoldat 1,00 ml-e hány mg vizet mér!
c) Hány tömegszázalék vizet tartalmazott a „vízmentes” metanol?
d) 20,00 ml „vízmentes” metanolba 0,876 g glicerint mérünk. A titrálás végpontjáig 10,87 ml Karl Fischer-reagens fogy. Hány tömegszázalék vizet tartalmazott a glicerin?
3/o-30 (2011/2/2/2)
A száraz szalma elemi összetétele 50,0 tömegszázalék szén, 6,0 tömegszázalék hidrogén és 44,0 tömegszázalék oxigén. Tekintsünk egy biomassza-erőművet, mely óránként 20,0 tonna szalmát éget el! Az égetéshez szükséges levegőt egy levegőkompresszor juttatja be az égéstérbe. A beszívott levegő hőmérséklete –20 és +40 oC, nyomása pedig 98 és 103 kPa között változhat.
Hány m3/óra teljesítményre kell méretezni a levegőkompresszort, ha az égetés során 10 % levegőfelesleget akarunk használni?
3/o-31 (2011/2/2/5)
A múlt festőművészeinek széles körben használt festékanyaga volt az ólomfehér, ami egy bázisos ólom(II)-karbonát, összetétele közelítőleg a Pbx(CO3)y(OH)z képlettel adható meg. Napjainkban inkább titán-dioxiddal helyettesítik, az ólomfehér ugyanis reakcióba lép a levegő esetleges kén-hidrogén-szennyezésével, ez pedig a festmények megfeketedését okozza.
Az ólomfehéret levegőn 500 oC körüli hőmérsékleten tartósan hevítve, kémiai reakció játszódik le, amelyben egy másik gyakran használt vörös festékanyag, a mínium (Pb3O4) képződik.
Ólomfehér 6,11 grammos mintáját levegőn hevítve 5,40 g mínium keletkezik.
a) Határozza meg a festékanyag hozzávetőleges képletét (vagyis az ionok anyagmennyi-ségarányát a vizsgált mintában)!
b) Írja fel a festékanyag szennyezett levegőn történő megfeketedésének, valamint hevítésének reakcióegyenletét!
3/o-32 (2011/2/2/7)
Az összetett szénhidrátok szerkezetvizsgálatának egyik klasszikus módszere az ún. kimerítő metilezés. Az eljárás lényege, hogy megfelelő körülmények között a szénhidrát-molekula minden hidroxilcsoportját metoxicsoporttá (CH3O–) alakítják. Ezt a származékot savas hidrolízisnek vetik alá, majd szétválasztják a keletkező termékeket, és meghatározzák mennyiségüket. A savas hidrolízis során csak a glikozidos hidroxilcsoportok által létrehozott éterkötések (az ún. glikozidkötések) hidrolizálnak. Az eljárással információt nyerhetünk a monoszacharidok kapcsolódási módjáról és a vizsgált szénhidrát molekulatömegéről is.
A növényvilág legelterjedtebb tartaléktápanyaga, a keményítő kétféle poliszacharidot tartalmaz: amilózt és amilopektint. Az α-D-glükóz „monomerek” mindkét szerkezetben 1–4 glikozidkötéssel kapcsolódnak egymáshoz, az amilopektinben azonban átlagosan 24-30 glükózegységenként elágazás is található, 1–6 típusú glikozidkötés révén.
Egy rizsből izolált amilózminta kimerítő metilezése, majd az azt követő savas hidrolízise során A és B glükózszármazékok képződnek 624:1 anyagmennyiség-arányban.
a) Rajzolja fel A és B szerkezeti képletét! (A kiralitáscentrumok konfigurációját nem kell jelölnie.)
b) Számítsa ki a vizsgált amilóz átlagos moláris tömegét!
c) A-n és B-n kívül keletkezik-e más glükózszármazék az amilopektin metilezés utáni hidrolízise során? Ha igen, rajzolja fel a szerkezeti képletét!
d) Az amilopektin vizsgálata során A és B anyagmennyiség-aránya más lesz, mint az amilóz esetén. Kisebb vagy nagyobb n(A) / n(B) arányt várunk? Válaszát indokolja!
e) A vizsgált eljárással kaphatunk-e információt a szénhidrát glikozidkötéseinek térállásáról (vagyis arról, hogy a felépítő monoszacharidok glikozidos hidroxilcsoportja α vagy β helyzetű)? Válaszát indokolja!
f) Létezhet-e olyan összetett szénhidrát, amelyből a kimerítő metilezést követő savas hidrolízissel csak egyetlen terméket kapunk? Ha igen, javasoljon ilyen szerkezetet!
3/o-33 (2012/2/2/2)
A mangán(II)-nitrát hőbomlását az alábbi reakcióegyenlettel szokás leírni:
Mn(NO3)2 → MnO2 + 2 NO2
Valójában a keletkező mangán-oxid összetétele általában nem felel meg az MnO2 összegképletnek, az O/Mn arány kisebb, mint 2.
Egy kísérletben azt tapasztalták, hogy a vízmentes mangán(II)-nitrát 200 oC-on történő hevítése során 52,04 % tömegveszteség következik be.
a) Mi a keletkező szilárd anyag összegképlete? (Azaz mennyi x értéke az MnOx képletben?)
b) A bomlás során egy másik gáz is keletkezik a NO2 Mi ez a gáz? Milyen térfogatarányban képződtek a gázok ebben a kísérletben?
3/o-34 (2012/2/2/3)
1,000 gramm kálium-kromát – kálium-dikromát keveréket kevés desztillált vízben oldunk, majd az oldatot 100,0 cm3-re egészítjük ki. Ebből az oldatból kimérünk 10,00 cm3-t, 0,5 g kálium-jodidot és 20 cm3 20 %-os kénsavat adunk hozzá. A lejátszódó reakciók kiegészítendő egyenletei:
I– + CrO42– + …… → I2 + Cr3+ + ……
I– + Cr2O72– + …… → I2 + Cr3+ + ……
A keletkezett elemi jódot 0,100 mol/dm3 koncentrációjú Na2S2O3-oldattal titráljuk. A rendezendő egyenlet:
I2 + S2O32– → I– + S4O62–
Mennyivel tér el a keverékre kapott tömegszázalékos kálium-kromát-tartalom a valóságostól, ha a titrálás során véletlenül a szükségesnél 0,10 cm3-rel többet adagolunk a tioszulfát-mérőoldatból?
3/o-35 (2012/2/2/5)
Az Egyesült Államokban mára gyakorlatilag megszűnt a hagyományos, kősóból és mészkőből kiinduló Solvay-féle szódagyártás, mert az igények teljes mértékben kielégíthetők természetes forrásból: a föld mélyén ugyanis óriási készletek rejtőznek egy trona nevű ásványból.
Ha a szennyezésektől mentes tronát enyhén, 120 oC körüli hőmérsékleten huzamosabb ideig hevítjük, 29,66 %-os tömegveszteség után tiszta, vízmentes szódához jutunk. Ugyanez a folyamat levegő távollétében is végbemegy.
Az elemanalízis szerint a tiszta trona – ami egy egyértelmű összetétellel jellemezhető sószerű, kristályos vegyület – 56,63 tömegszázalék oxigént tartalmaz.
Határozza meg a trona összegképletét!
3/o-36 (2016/2/2/6)
A kristályvizes réz(II)-jodát [Cu(IO3)2∙xH2O] oldhatósága: 112 mg / 100 g oldat. A telített réz(II)-jodát-oldat 10,00 cm3-ét (melynek sűrűségét tekinthetjük 1,00 g/cm3-nek) savas közegben feleslegben vett KI-dal reagáltatjuk, majd a kivált jódot 0,0503 mol/dm3 koncentrációjú nátrium-tioszulfát-oldat segítségével titráljuk keményítő indikátort alkalmazva. A fogyás értéke 6,71 cm3.
A titrálás során lejátszódó reakciók kiegészítendő egyenletei:
Cu2+ + I– = CuI + I2
IO3– + I– + H+ = I2 + H2O
S2O32– + I2 = S4O62– + I–
a) Rendezze a megadott egyenleteket!
b) Hány mól vízzel kristályosodik a réz(II)-jodát 1mólja?
c) Határozza meg, az ún. oldhatósági szorzat értékét a réz(II)-jodátra!
Az oldhatósági szorzat (L) az alábbi képlettel számolható, ahol a [] az adott ion koncentrációját jelöli a telített oldatban: L = [Cu2+]·[IO3–]2
3/o-37 (2013/2/2/2)
A siitake gombából (Lentinula edodes) izolálták a lentionin nevű, jellegzetes fokhagymaszagú anyagot, melynek szerkezete nagyon meglepte a kutatókat, ugyanis hasonló vegyület a természetben igen ritkán fordul elő. A lentioninban szénen és hidrogénen kívül csak egyféle heteroatom található. A lentionin 244,9 mg-ját tiszta oxigénben elégetve, az égéstermék 46,84 mg vizet tartalmaz. Az égéstermékként kapott gázelegy a híg kálium-jodidos jódoldatot elszínteleníti. Egy másik 244,9 mg-os mintából kapott égésterméket hidrogén-peroxid-oldatban elnyeletve, majd kiforralva, abból bárium-klorid-oldattal híg savban oldhatatlan csapadék válik le, melynek tömege 1,517 g. A lentionin molekulatömegéből tudjuk, hogy összegképlete megegyezik a tapasztalati képletével.
a)Milyen heteroatomot tartalmaz a lentionin?
b)Állapítsa meg a lentionin összegképletét!
c)Határozza meg a molekula szerkezetét, ha tudjuk, hogy a molekula gyűrűs szerkezetű, nem tartalmaz elágazást és szén-szén kötést, valamint minden heteroatom legalább egy másikkal is létesít kötést!
3/o-38 (2013/2/2/3)
A vas(II)-oxid kősó típusú rácsban kristályosodik. Vizsgálatok szerint az anyag nem pontosan követi elvi összetételét, hanem képlete Fe1–xO formában adható meg, ahol x értéke mintáról mintára változik, és akár 0,12 is lehet.
Az eltérés oka, hogy a kristályban szabályosan elhelyezkedő oxidionok között néhány Fe2+-ion helye üresen marad. A hiányzó töltés kompenzálására Fe3+ ionok is beépülnek akristályrácsba, de nem a Fe2+ ionok helyére.
A Fe2+-helyek hány százaléka betöltetlen abban az anyagban, amelynek összetételét az Fe0,92O összegképlet írja le?
3/o-39 (2014/2/2/2)
Az etanolt feleslegben levő kénsavas kálium-dikromát- (K2Cr2O7–) oldattal oxidálni lehet, de a folyamat nem pillanatreakció. Termékként króm(III)-szulfát és ecetsav keletkezik. A reakció időbeli lefolyását a színes dikromátionok koncentrációját vagy a keverék pH-ját megfigyelve lehet követni.
a) Mi a reakció egyenlete?
Egy 50 cm3-es reakcióelegyből 5,0 cm3 mintát vettek a reakció kezdetén, a reagensek összekeverése utáni pillanatban. További 5,0 cm3-es mintákat vettek 60 másodperc, majd további egy óra elteltével. A mintákat azonnal 50 cm3 0,500 mol/dm3 koncentrációjú NaOH-oldathoz adták. A feleslegben levő bázis az oldatban levő savas anyagokkal reagálva azonnal leállítja az oxidációs reakciót. Az így kapott keverékeket 0,500 mol/dm3 koncentrációjú sósavval titrálták.
A kezdeti mintára 12,3 cm3, a harmadikra 45,9 cm3 sósav fogyott.
Az elegy színét vizsgálva a reakció első percében a dikromátionok koncentrációcsökkenése 0,162 mol/(dm3∙min) volt.
b) Mennyi volt a kénsav és az etanol koncentrációja a kezdeti elegyben?
c) Mekkora fogyás várható a második minta esetén?
3/o-40 (2014/2/2/5)
A szilícium hidrogénvegyületei, az ún. szilánok a szénhidrogénekhez képest sokkal kevésbé stabil vegyületek. Szobahőmérsékleten a monoszilán (SiH4) stabilis gáz, bár sokkal reakcióképesebb, mint a vele analóg metán. Oxigénnel például hevesen reagál. Tíz atomnál hosszabb Si-Si láncokat tartalmazó szilánokat – az alkánokkal ellentétben – nem sikerült előállítani.
A monoszilánt metanollal megfelelő arányban reagáltatva két termék keletkezik. Az egyik egy gáz, amelynek sűrűsége azonos állapotban 16-od része a monoszilánénak. A másik egy alacsony forráspontú folyadék; 100 cm3 25 °C-os és 0,1 MPa nyomású monoszilánból elvileg 375,5 mg ilyen anyag állítható elő.
a) Számítással határozza meg a reakciótermékek képletét, és írja fel a folyamat reakció-egyenletét!
A monoszilán katalizátor (AlI3) jelenlétében már –50 °C körüli hőmérsékleten reagál hidrogén-jodiddal egyszerű szubsztitúciós reakcióban. Egy kísérletben 0,1352 g monoszilánból kiindulva 0,5056 g keletkezett a reakció főtermékéből. Ez a monoszilánra nézve 76,0 %-os kitermelést jelent.
b) Határozza meg a reakció főtermékének képletét, és írja fel a reakció egyenletét!
3/o-41 (2014/2/2/7)
A vízmentes magnézium-bromid előállítására a következő egyszerű módszert szokták használni. Vízmentes dietil-éterbe finom magnéziumport szórnak és hozzá 1,2-dibróm-etánt csepegtetnek. Az elegy felforr, és etiléngáz távozik. A reakció lejátszódása után az oldatot bepárolják, és így egy fehér porhoz jutnak.
A fehér por 100,0 mg-os részletét 100 cm3 desztillált vízben oldjuk; hozzáadunk 10 cm3 tömény kénsavat, majd forrkövet dobunk bele, és forrás közben titráljuk 0,0200 mol/dm3 koncentrációjú KMnO4-mérőoldattal: a fogyás 7,74 cm3.
Mi a fehér por pontos összetétele?
A titrálási folyamat kiegészítendő egyenlete: MnO4– + Br– + H+ → Mn2+ + Br2 + H2O
3/o-42 (2014/2/2/8)
Az alanin aminosav etil-alkoholban nem oldódik. Ha 50 g alaninra 200 cm3 etil-alkoholt öntünk, majd az elegybe HCl-gázt vezetünk, akkor azt tapasztaljuk, hogy az alanin lassan feloldódik. Erről az oldatról az alkohol feleslegét elpárologtatva 86,2 g fehér, kristályos anyag marad vissza.
a) Adja meg a keletkezett termék szerkezeti képletét!
b) Milyen típusú reakció(k) játszódik (játszódnak) le?
A) sóképzés B) hidrolízis C) elimináció D) észterképzés E) éterképzés
Az így nyert anyagot vízben feloldjuk, majd az oldat pH-ját NaOH segítségével 10-re állítjuk. Megfigyelhetjük, hogy a lúgosítás hatására a kezdetben szagtalan oldat alkoholszagú lesz. Így egy olyan anyagot kapunk, melynek képlete C6H10N2O2.
c) Írja fel a termék szerkezeti képletét!
3/o-43 (2015/2/2/2)
Egy ismeretlen elem 1,000 g-ját oxigénfeleslegben elégettük, majd a kapott 1,233 g tömegű anyagot feleslegben vett kénsavval reagáltattuk. Ennek hatására fehér csapadék vált ki az oldatból. A csapadék fölötti oldathoz KI-oldatot öntve, majd az oldat fölé benzint rétegezve és az elegyet összerázva a benzines fázisban lila szín megjelenését tapasztaltuk.
a) Mi volt a kiindulási elem? Állítását számítással igazolja!
b) Írja fel a lejátszódott reakciók egyenletét!
3/o-44 (2015/2/2/5)
Egy ásványvíz kalcium- és magnéziumion-tartalmát komplexometriás titrálással határoztuk meg. 50,0 cm3 térfogatú mintát 0,0510 mol/dm3 koncentrációjú EDTA-oldattal titráltunk (az etilén-diamin-tetraecetsav dinátriumsója, amely a kalcium- és a magnéziumionokkal is 1:1 arányban képez komplexet). A titrálás végpontjának jelzéséhez kevés eriokrómfekete-T indikátort használtunk, amely szintén komplexet képez a mérendő fémionokkal, de kisebb stabilitásút, mint az EDTA. Az indikátor szabad állapotban kék, fémionokkal alkotott komplexének színe pedig lilás rózsaszín. Az EDTA szabadon is és a komplexekben is színtelen.
a) Milyen színű az indikátort tartalmazó oldat a titrálás elején?
b) Milyen színű lesz az oldat, ha a titráló oldatból túl sokat (az ekvivalens mennyiségnél többet) adagolunk?
c) Meddig kell adagolni a mérőoldatot a pontos meghatározáshoz?
A) kezdődő színváltozásig B) átmeneti színig C) állandó szín eléréséig
Az EDTA-oldatból a titráláshoz 4,92 cm3 fogyott.
d) Összesen hány mmol kalcium- és magnéziumiont tartalmazott az 50,0 cm3 ásványvíz?
e) Mennyi az ásványvíz keménysége német keménységi fokban kifejezve? (1 német keménységi fok a keménysége annak a vízmintának, amelynek 1 literében 10 mg kalcium-oxid kalciumtartalmával azonos anyagmennyiségű kalcium- és magnéziumion van összesen.)
Ugyanennek az ásványvíznek 100,0 cm3-es részletét metilvörös indikátor mellett sósavval titrálva meghatározható a hidrogén-karbonát-tartalma is: a 0,0993 mol/dm3 koncentrációjú sósavból 8,04 cm3 fogyott.
f) Mennyi az ásványvíz változó keménysége német keménységi fokban?
3/o-45 (2015/2/2/8)
Ha egy fém oldódik valamilyen savban, szinte mindig gáz fejlődik. Érdekes kivétel ez alól az ón viselkedése hideg híg salétromsavoldatban, ugyanis a fém lassan ugyan, de gázfejlődés nélkül oldódik fel.
Egy kísérletben 0,500 dm3 0,100 tömegszázalékos salétromsavoldatba (sűrűsége 0,998 g/cm3) beledobunk egy kis óndarabkát. A reakció lejátszódása után a kapott oldat kisebb részleteiben meghatározzuk bizonyos ionok koncentrációját.
Azt találjuk, hogy az ón teljes koncentrációja (mégpedig kizárólag ón(II) formájában) 2,325 mmol/dm3, a nitrátionok koncentrációja pedig 15,26 mmol/dm3 lesz. (Az oldódás során bekövetkező térfogatváltozás elhanyagolható.)
a) Hány gramm ónt oldottunk fel?
b) Adja meg az ón oldódásának reakcióegyenletét! Válaszát számítással támassza alá!
3/o-46 (2016/2/2/2)
Egy elemet klórral reagáltatva a trikloridjának és a pentakloridjának keveréke keletkezett. A keverék 81,0 m/m% klórt tartalmaz.
Melyik elemből indultunk ki, és mi a triklorid és a pentaklorid tömegaránya a képződött termékelegyben?
3/o-47 (2016/2/2/3)
Négy kísérletben 1,00 mol/dm3 koncentrációjú ecetsav- és 0,50 mol/dm3 koncentrációjú Na2CO3-oldatokat öntünk össze az alábbiak szerint:
(1) 1,00 liter ecetsavoldathoz 1,00 liter Na2CO3-oldatot öntünk lassan, folyamatos keverés közben.
(2) 1,00 liter Na2CO3-oldathoz 1,00 liter ecetsavoldatot öntünk lassan, folyamatos keverés közben.
(3) 1,00 liter ecetsavoldathoz 0,50 liter Na2CO3-oldatot öntünk lassan, folyamatos keverés közben.
(4) 1,00 liter Na2CO3-oldathoz 0,50 liter ecetsavoldatot öntünk lassan, folyamatos keverés közben.
Érdekes megfigyelés, hogy az első két kísérlet tapasztalatai nem azonosak, holott csak az adagolás sorrendje különbözik. Az egyik esetben kezdettől fogva gázfejlődést tapasztalunk, a másik esetben viszont csak az adagolt oldat felének hozzáöntése után jelennek meg buborékok.
a) Milyen gáz fejlődik?
b) Melyik esetben figyelhető meg kezdettől fogva gázfejlődés? A megfelelő számmal válaszoljon!
A kísérletek során nyert oldatokat szobahőmérsékleten nyitott edényben állni hagyjuk addig, amíg további tömegcsökkenés már nem tapasztalható. Az így nyert kristályokat ezután 130 °C-on hevítjük. A hevítés során az (1) és (2) esetben 39,7%, a (3) esetben 42,3% tömegcsökkenést tapasztalunk.
c) Milyen anyag kristályosodott ki az oldatokból az (1), (2), ill. (3) esetben? Válaszát számítással igazolja!
d) A többi kísérlet tapasztalatai alapján várhatóan mi a (4) kísérlet során kapott oldatból kikristályosodó anyag összetétele és tömege?
e) A d) feladatban említett anyagot 130 °C-on hevítve hány %-os tömegcsökkenést várunk?
