Gáztörvények – Érettségi feladatok
Vissza a gáztörvények témakörre!
Középszintű érettségi
2/k-1 (2012. október, 9. feladat)
A Központi Statisztikai Hivatal adatai alapján 2009-ben Magyarországon a légkör szennyezéséhez hozzájáruló gázokból az alábbi mennyiségű kibocsátás történt meg:
| 2009 | Kén-dioxid | Nitrogénoxidok* | Szénmonoxid | Metán | Széndioxid | Freonok** |
| mg/m2 | 0,860 | 1,796 | 3,323 | 4,301 | 542,4 | 9,68⋅10–4 |
* A feladat megoldása során tekintse nitrogén-dioxidnak
** A feladat megoldása során tekintse CF2Cl2 vegyületnek
Ar(H) = 1,00, Ar(C) = 12,0, Ar(N) = 14,0, Ar(O) = 16,0, Ar(F) = 19,0, Ar(Cl) = 35,5
A fenti adatokat felhasználva oldja meg az alábbi feladatot!
a) Számítsa ki a négyzetméterenként kibocsátott szennyező gázok össztérfogatát
25 °C-on és 101,3 kPa nyomáson!
b) A kibocsátott szennyező gáznak hány tömeg- és térfogatszázalékát teszi ki a széndioxid?
c) A nitrogén-dioxid esővízben való oldódása során salétromsav képződése valósulhat meg az alábbi egyenletnek megfelelően: 4 NO2 + 2 H2O + O2 = 4 HNO3
Hány dm3 esővízben oldódott fel egy 1000 m2-es területen kibocsátott nitrogén-dioxid mennyisége, ha a lehulló savas eső pH-ja 4,00 volt (feltételezzük, hogy a savasságot csak a NO2 oldódása eredményezte, vagyis a CO2 által okozott savasság elhanyagolható)?
2/k-2 (2016. május, 7. feladat)
Végezzünk egyszerű számításokat a szökőkútkísérlettel kapcsolatban! Tegyük fel, hogy egy 300 cm3-es gömblombikot töltünk meg 25 °C-os, 101,3 kPa nyomású ammóniagázzal, és egy kevés (0,60 cm3) desztillált vizet juttatunk bele.
a) Számítsuk ki, elvileg feloldódhat-e az összes ammóniagáz, ha tudjuk, hogy a telített ammóniaoldat a kísérlet körülményei között 30 tömegszázalékos!
b) Tegyük fel, hogy a kísérlet végére a lombik majdnem teljesen megtelt, csak 10 cm3-es gáztér van a folyadék felett. Határozza meg a keletkezett ammóniaoldat koncentrációját (mol/dm3-ben)! A gáztérben maradó kevés ammóniát hagyjuk figyelmen kívül!
c) A kísérlet után a keletkezett oldatot a kiöntés előtt közömbösítjük 0,500 mol/dm3-es sósavval. Számítsa ki, mekkora térfogatú sósavra van ehhez szükség!
Emeltszintű érettségi
2/e-1 (2006. május, 8. feladat)
Ammónium-szulfát előállításához 2,00 dm³ térfogatú, 20,0 tömeg%-os, 1,14 g/cm³ sűrűségű kénsavoldatba sztöchiometrikus mennyiségű ammóniagázt vezetünk.
a) 105 Pa nyomású ammóniagázra van szükség?
b) Milyen kémhatású lesz a keletkező oldat?
c) Hány tömeg% lesz a keletkező oldat?
2/e-2 (2007. október, 7. feladat)
Egy propán-bután gázelegy hidrogéngázra vonatkoztatott relatív sűrűsége 26,2. A gázelegyet alkotó szénhidrogéneket tökéletesen elégetjük. (A hidrogén relatív atomtömegét tekintse 1,00-nak!)
Írja fel a propán és bután tökéletes égésének reakcióegyenletét!
Számítsa ki a propán-bután gázelegy térfogat-százalékos összetételét!
Számítsa ki, legalább hányszoros térfogatú, azonos állapotú levegővel kell a gázelegyet összekeverni ahhoz, hogy a propán és a bután is tökéletesen elégjenek!
A levegő 21,0 térfogatszázalék oxigént tartalmaz.
2/e-3 (2009. május, 8. feladat)
Etanol és propanol elegyét tömény kénsavval keverjük össze, majd 170 °C-on kvarchomokra csepegtetjük. A folyamat során az alkoholokból a megfelelő szénatomszámú alkének keletkeznek.
A reakcióban keletkező gázelegy térfogata 25,0 °C-on, standard nyomáson 2,94 dm3, átlagos moláris tömege 33,7 g/mol.
a) Írja fel a végbemenő kémiai reakciók egyenletét!
b) Számítsa ki a keletkező gázelegy anyagmennyiség-százalékos összetételét!
c) A kiindulási alkoholelegy sűrűsége 0,795 g/cm3. Számítsa ki az elegy térfogatát!
2/e-4 (2011. október, 6. feladat)
Egy metánból és szén-dioxidból álló gázelegy sűrűsége azonos a tiszta oxigéngáz sűrűségével. (Számítását ebben a feladatban három értékesjegy pontossággal végezze!)
a) Számítsa ki a gázelegy sűrűségét 25 ◦C-on és standard nyomáson!
b) Határozza meg a metán – szén-dioxid gázelegy térfogat%-os összetételét!
c) Ha a gázelegyhez a benne lévő szén-dioxiddal azonos anyagmennyiségű gázhalmazállapotú szerves vegyületet keverünk, az így kapott gázelegy sűrűsége –változatlan nyomáson és hőmérsékleten – 14,8 %-kal megnő. Határozza meg a gázhalmazállapotú szerves vegyület moláris tömegét!
2/e-5 (2012. október, 9. feladat)
Az ammónia levegőn nem gyújtható meg, azonban 16–25 térfogat % ammóniát tartalmazó ammónia-levegő gázelegy már igen. Normális égése során nitrogén keletkezik (a reakció), de platina vagy Pt/Rh-katalizátor jelenlétében 750–900 ºC-on a reakció továbbmegy, és nitrogén-monoxid keletkezik (b reakció).
a) Írja fel az a és b reakció rendezett egyenletét!
b) Az említett kémiai folyamatok közül melyiknek, és mely anyag előállítása során van fontos ipari jelentősége? Írja fel az ipari előállítás további lépéseit is egyenlettel!
A b reakció ipari kivitelezése során 850 ºC-on, 5,00 · 105 Pa nyomáson az ammóniát 1,00:9,00 mólarányban levegővel keverik össze, majd nagyon gyorsan ródiumtartalmú platinasziták sorozatán vezetik keresztül. (A számítások során az átalakulás hatásfokát 100%-nak, a levegő összetételét pedig 20,0 V/V% O2 és 80,0 V/V% N2-nek vegyük!)
c) Számítsuk ki a b reakcióban a kiindulási, és a keletkező gázelegy térfogatszázalékos összetételét! Tekintsünk el a keletkező gázelegyben esetlegesen lejátszódó egyéb reakcióktól!
2/e-6 (2014. május, 5. feladat)
A kén-dioxid és kénhidrogén (dihidrogén-szulfid) a füstgázokkal kikerülve a légkörbe, jelentős környezetszennyezési problémát jelent. A két gáz forró vízgőz jelenlétében reagál egymással (a víz katalizálja a reakciót), és kén válik ki.
Ar(H) = 1,01; Ar(O) = 16,0; Ar(S) = 32,1
a) Írja fel a vízgőz jelenlétében lejátszódó reakció egyenletét!
b) Egy kén-dioxidot és kénhidrogént tartalmazó gázelegy sűrűsége 25,0 °C-on, 105 Pa nyomáson 2,250 g/dm3. Mi a gázelegy térfogatszázalékos összetétele?
c) A fenti gázelegy 49,00 m3-ében, 25,0 °C-on, 105 Pa nyomáson, vízgőz jelenlétében játszódik le a reakció. Hány kg kén keletkezik a reakció során?
2/e-7 (2014. október, 8. feladat)
Egy nyílt láncú alként és szén-dioxidot tartalmazó gázelegy oxigéngázra vonatkozó relatív sűrűsége 1,525. A gázelegy tökéletes elégetéséhez a gázelegy térfogatához képest 2,40-szeres térfogatú, azonos állapotú oxigénre van szükség.
Ar(H) = 1,00; Ar(C) = 12,0; Ar(O) = 16,0;
a) Hány térfogatszázalék szén-dioxidot tartalmazott a kiindulási gázelegy?
b) Mi a gázelegyben levő alkén molekulaképlete?
c) Adja meg a lehetséges konstitúciós izomer(ek) konstitúciós képletét és szabályos nevét!
2/e-8 (2016. május, 7. feladat)
Egy zárt, állandó térfogatú tartályban lévő szén-monoxid–oxigén gázelegy sűrűsége 18,0 °C-on, 95,0 kPa nyomáson 1,225 g/dm3.
a) Határozza meg a gázelegy térfogatszázalékos összetételét!
b) A gázelegyet egy szikra segítségével felrobbantjuk. Határozza meg a keletkező gázelegy térfogatszázalékos összetételét!
c) Mekkora lesz a képződött gázelegy nyomása a kiindulási hőmérsékleten az eredeti tartályban?
2/e-9 (2016. október, 7. feladat)
Egy propán-bután gázelegy tökéletes elégetéséhez elvileg 30,0-szoros térfogatú, azonos állapotú levegőre van szükség. (A levegő 21,0 térfogatszázalék oxigént tartalmaz.)
Írja fel a két gáz tökéletes égésének egyenletét!
Számítsa ki a gázelegy térfogatszázalékos összetételét!
2/e-10 (2017. május, 7. feladat)
Két telített, egyértékű alkohol keverékét, melyek egymás konstitúciós izomerjei, tömény kénsavval elegyítve forró kvarchomokra csepegtettük. A keletkező gázelegyből kinyertük a legnagyobb mennyiségben képződő komponenst. Megmértük az 50,0 ◦C-os, 120 kPa nyomású gáz sűrűségét, amely 3,128 g/dm3-nek adódott. A gázt alkotó elágazásmentes molekulában fellép a geometriai izoméria.
a) Számítással határozza meg a gáz moláris tömegét!
b) Rajzolja fel a gázban lévő molekula konstitúciós képletét, majd adja meg a tudományos nevét is!
c) Adja meg annak a két lehetséges egyértékű alkoholnak a tudományos nevét, amelyekből a gázelegy fő terméke keletkezhetett! Írja fel a lejátszódó reakció(k) sztöchiometriai egyenletét is! Mi volt a folyamatban a kénsav szerepe?
2/e-11 (2017. október, 7. feladat)
Az ömlesztő hegesztéshez koncentrált hőhatást kell biztosítani. Ehhez valamilyen éghető gázt oxigénnel keverve, hegesztőpisztollyal égetnek el egy erre alkalmas berendezésben.
Az éghető gáz lehet hidrogén, propán-bután, vagy egyéb szénhidrogéngáz, de általában acetilént alkalmaznak. Hegesztéskor a hegesztőpisztolyban lezajló égést oxigén hozzákeveréssel biztosítják.
A hegesztés előtt a 40,00 liter térfogatú oxigénpalackban 1,500·107 Pa nyomást mértek
27,00 °C hőmérsékleten. A használat után a nyomás 1,031·107 Pa-ra csökkent, a hőmérő
18,00 °C-ot mutatott.
a) Számítsa ki, mekkora tömegű oxigént tartalmazott a palack a hegesztés előtt!
b) Írja fel az acetilén tökéletes égésének termokémiai egyenletét, és számítsa ki a folyamat reakcióhőjét!
A számításhoz az alábbi képződéshő értékeket használja!
| Vegyület neve | Acetilén | Szén-dioxid | Vízgőz |
| Képződéshője (kJ/mol) | +227,0 | -394,0 | -242,0 |
c) Számítsa ki, mennyivel csökkent az acetilént tartalmazó palack tömege a használat során, ha az oxigént 15,00%-os feleslegben alkalmazták! (A számítások során feltételezzük, hogy az acetilén égéséhez szükséges oxigén teljes mennyisége a palackból származik.)
d) Számítsa ki, mekkora hő szabadult fel az acetilén elégetése során!
2/e-12 (2018. október, 8. feladat)
Durranógázt állítunk elő nátrium-szulfát-oldat elektrolízisével.
a) Határozza meg az elektrolízis során fejlődő, száraz (vízgőztől mentesített) durranógáz azonos állapotú levegőre vonatkoztatott sűrűségét, ha a levegő átlagos moláris tömege 29,0 g/mol!
Pontosan 1,00 órán keresztül, grafitelektródok között elektrolizálva nátrium-szulfát-oldatot,
2,00 dm3 21,0 °C-os, 95,0 kPa nyomású száraz durranógázt állítottunk elő.
b) Határozza meg az alkalmazott átlagos áramerősséget!
Valójában vízgőzzel telített gáz távozik az elektrolizáló cellából. A kísérleti körülményeink között a gáz vízgőztartalma 2,60 térfogatszázalék.
c) Számítsa ki, mekkora volt a távozó gáz összes térfogata (21,0 °C-on és 95,0 kPa nyomáson), ha 2,00 dm3 száraz durranógázt állítottunk elő! Határozza meg a vízgőzzel telített gázelegy azonos állapotú levegőre vonatkoztatott sűrűségét!
2/e-13 (2019. május, 6. feladat)
Egy 1,00 dm3-es tartályt megtöltünk 100 kPa nyomású ismeretlen, nyílt láncú, telített szénhidrogéngázzal, majd annyi oxigént töltünk bele, hogy – változatlan hőmérsékleten – 800 kPa-ra nőjön a nyomás. Szikrával beindítjuk a reakciót és a szénhidrogént tökéletesen elégetjük. A mérések szerint eközben 115,9 kJ hő szabadul fel (tegyük fel, hogy az összes víz lecsapódott). Az égéstermékből – tömény kénsavoldaton és nátrium-hidroxid-oldaton való átvezetéssel –megkötjük a szén-dioxidot és az előzőleg lecsapódott vizet is, majd a maradék gázt visszavezetjük az eredeti tartályba. A kiindulási hőmérsékleten mérve 50,0 kPa lesz a nyomás a tartályban.
a) Határozza meg a szénhidrogén összegképletét! Rajzolja fel a konstitúcióját is, ha tudjuk, hogy a molekula nem tartalmaz szekunder szénatomot!
b) Határozza meg a szénhidrogén képződéshőjét, ha tudjuk, hogy a tartály kiindulási és végső hőmérséklete 25,0 °C!
Az adott körülményekre vonatkozó következő képződéshő adatokat ismerjük: ΔkH(H2O/f/) = –286 kJ/mol, ΔkH(CO2/g/) = –394 kJ/mol.
(Ha nem sikerült az a) részben meghatározni a képletet, akkor itt használja a C4H10-et!)
