Vissza az elektrok\u00e9mia t\u00e9mak\u00f6rh\u00f6z!<\/a><\/p>\n 5\/o-1<\/strong> (2008\/2\/2\/3)<\/p>\n Egy hangyasavoldat 10,0 cm3<\/sup>-es r\u00e9szlet\u00e9hez 20 cm3<\/sup> 20%-os k\u00e9nsavat \u00e9s 2 g KBr-t adunk. A hangyasavat elemi br\u00f3mmal bontjuk el, melyet az oldat elektrol\u00edzis\u00e9vel \u00e1ll\u00edtunk el\u0151. A teljes hangyasavmennyis\u00e9g elbont\u00e1s\u00e1hoz 3,00 \u00e1ramer\u0151ss\u00e9ggel kell 83,7 m\u00e1sodpercig elektroliz\u00e1lnunk.<\/p>\n a) \u00cdrjuk fel a lej\u00e1tsz\u00f3d\u00f3 folyamatok egyenlet\u00e9t! K<\/em>s[HCOOH] = 1,78\u00b710\u20134<\/sup> mol\/dm3<\/sup>; F <\/em>= 96500 C\/mol<\/p>\n <\/p>\n 5\/o-2<\/strong> (2008\/2\/2\/5)<\/p>\n Nagyon elterjedt a nikkel v\u00e9d\u0151 vagy d\u00edsz\u00edt\u0151 bevonatk\u00e9nt t\u00f6rt\u00e9n\u0151 alkalmaz\u00e1sa a legk\u00fcl\u00f6nb\u00f6z\u0151bb t\u00e1rgyakon. A nikkelr\u00e9teg felvitele legegyszer\u0171bben \u00fagy t\u00f6rt\u00e9nik, hogy a bevonand\u00f3 f\u00e9met egy elektroliz\u00e1l\u00f3 cell\u00e1ban kat\u00f3dnak kapcsolj\u00e1k, az elektrolit pedig nikkels\u00f3 vizes oldata. Ez a m\u0171velet a galvaniz\u00e1l\u00e1s.<\/p>\n L\u00e9tezik azonban a nikkelr\u00e9teg lev\u00e1laszt\u00e1s\u00e1nak egy \u00e1rammentes v\u00e1ltozata is, ami dr\u00e1g\u00e1bb ugyan, mint a hagyom\u00e1nyos galvaniz\u00e1l\u00e1s, de versenyk\u00e9pes azzal, ha finom r\u00e9szletekkel rendelkez\u0151 t\u00e1rgyat kell bevonni, bizonyos anyagok (pl. m\u0171anyagok) eset\u00e9n pedig alapvet\u0151 fontoss\u00e1g\u00fa.<\/p>\n A folyamat l\u00e9nyege, hogy a bevonand\u00f3 t\u00e1rgyat NiCl2<\/sub> vagy NiSO4<\/sub> vizes oldat\u00e1ba m\u00e1rtj\u00e1k, majd er\u0151s reduk\u00e1l\u00f3szert adnak hozz\u00e1. A nikkelionok elemi nikkell\u00e9 reduk\u00e1l\u00f3dnak, s az \u2013 a k\u00f6r\u00fclm\u00e9nyek pontos megv\u00e1laszt\u00e1sa eset\u00e9n \u2013 egyenletes r\u00e9tegben lerak\u00f3dik a t\u00e1rgy fel\u00fclet\u00e9re. A legjobban bev\u00e1lt reduk\u00e1l\u00f3szer a n\u00e1trium-hipofoszfit (NaH2<\/sub>PO2<\/sub>), mely a hipofoszforossav nev\u0171 egy\u00e9rt\u00e9k\u0171 sav s\u00f3ja.<\/p>\n A hipofoszfition savas, ill. semleges k\u00f6zegben az al\u00e1bbi kieg\u00e9sz\u00edtend\u0151 reakci\u00f3egyenlet szerint reduk\u00e1l: a) Rajzoljuk fel a hipofoszforossav molekul\u00e1j\u00e1nak szerkezeti k\u00e9plet\u00e9t! Egy \u00f6sszesen 240 cm2<\/sup> fel\u00fclet\u0171 t\u00e1rgyra 30 \u03bcm (1 \u03bcm = 10\u20136<\/sup> m) vastags\u00e1gban kell lev\u00e1lasztani nikkelt.<\/p>\n d) Sz\u00e1m\u00edtsa ki a fent eml\u00edtett nikkelr\u00e9teg lev\u00e1laszt\u00e1s\u00e1nak elm\u00e9leti k\u00f6lts\u00e9g\u00e9t az elektrol\u00edzis, ill. az \u00e1rammentes m\u00f3dszer eset\u00e9n! Az elektrol\u00edzist 3,0 V fesz\u00fclts\u00e9ggel v\u00e9gezz\u00fck.<\/strong><\/p>\n 1 kg NiSO4<\/sub> \u00b7 7 H2<\/sub>O \u00e1ra 23400 Ft A<\/em>r(H) = 1,0; A<\/em>r(O) = 16,0; A<\/em>r(Na) = 23,0; A<\/em>r(P) = 31,0; A<\/em>r(Ni) = 58,7; A<\/em>r(S) = 32,1 <\/p>\n 5\/o-3<\/strong> (2011\/2\/2\/6)<\/p>\n A primer alkoholokat nem egyszer\u0171 \u00fagy oxid\u00e1lni, hogy csak a megfelel\u0151 aldehid keletkezzen. Egy erre alkalmas elj\u00e1r\u00e1s a nemvizes k\u00f6zegben t\u00f6rt\u00e9n\u0151 elektrol\u00edzis.<\/p>\n Az oxid\u00e1ci\u00f3 v\u00e9grehajt\u00e1s\u00e1hoz egy 100 cm3<\/sup>-es elektroliz\u00e1l\u00f3cell\u00e1ba (I. cella) 80 cm3<\/sup> 9:1 ar\u00e1ny\u00fa metanol-ecetsav elegyet t\u00f6lt\u00fcnk, bem\u00e9r\u00fcnk hozz\u00e1 2,44 g (4-metil-fenil)-metanolt \u00e9s 0,44 g NaBF4-et (ez a nem reakt\u00edv s\u00f3 az elektr\u00f3drekci\u00f3kban nem vesz r\u00e9szt). Egy m\u00e1sik 100 cm3<\/sup>-es cell\u00e1ba (II. cella) 80,0 cm3 1,00 mol\/dm3<\/sup> koncentr\u00e1ci\u00f3j\u00fa vizes KI-oldatot t\u00f6lt\u00fcnk. A k\u00e9t cell\u00e1t sorba k\u00f6tj\u00fck, \u00e9s \u00e1ramot vezet\u00fcnk \u00e1t rajtuk. Az elektrol\u00edzis v\u00e9gezt\u00e9vel a II. cell\u00e1ban l\u00e9v\u0151 oldatb\u00f3l 5,00 cm3<\/sup>-t kivesz\u00fcnk, \u00e9s a kiv\u00e1lt j\u00f3dot 0,300 mol\/dm3<\/sup> koncentr\u00e1ci\u00f3j\u00fa n\u00e1triumtioszulf\u00e1t-oldattal megtitr\u00e1ljuk: a fogy\u00e1s 11,2 cm3<\/sup>. (Az elektrol\u00edzis sor\u00e1n az oldat t\u00e9rfogatv\u00e1ltoz\u00e1sa elhanyagolhat\u00f3.)<\/p>\n a) \u00cdrja fel a II. cell\u00e1ban lej\u00e1tsz\u00f3d\u00f3 elektr\u00f3dfolyamatok egyenlet\u00e9t! Az I. cell\u00e1ban para<\/em>-metil-benzaldehid k\u00e9pz\u0151d\u00f6tt. Az elektrol\u00edzis befejez\u00e9se ut\u00e1n vizet adunk a reakci\u00f3elegyhez, dietil-\u00e9terrel kioldjuk a szerves anyagokat, majd a kever\u00e9kb\u0151l desztill\u00e1ci\u00f3val elk\u00fcl\u00f6n\u00edtj\u00fck a megmaradt kiindul\u00e1si anyagot \u00e9s a term\u00e9ket. A para<\/em>-metil-benzaldehid mennyis\u00e9ge 2,06 g-nak ad\u00f3dott.<\/p>\n d<\/em>) Mi a szerepe a NaBF4<\/sub>-nek a cell\u00e1ban? <\/p>\n 5\/o-4<\/strong> (2013\/2\/2\/6)<\/p>\n A vegyipar hatalmas mennyis\u00e9gben \u00e1ll\u00edtja el\u0151 a n\u00e1trium-klor\u00e1tot (NaClO3<\/sub>) NaCl-oldat folyamatos kever\u00e9s k\u00f6zben v\u00e9gzett elektrol\u00edzis\u00e9vel. A folyamat kezdeti l\u00e9p\u00e9sei sor\u00e1n az an\u00f3don a kloridionok oxid\u00e1l\u00f3dnak, a k\u00e9pz\u0151d\u0151 kl\u00f3r azonban elhanyagolhat\u00f3 m\u00e9rt\u00e9kben t\u00e1vozik el az elektr\u00f3dr\u00f3l, mert azonnal reakci\u00f3ba l\u00e9p a v\u00edzzel. A kat\u00f3don gyakorlatilag csak a v\u00edz redukci\u00f3ja megy v\u00e9gbe.<\/p>\n a) \u00cdrja fel a h\u00e1rom fent eml\u00edtett reakci\u00f3 egyenlet\u00e9t!<\/strong><\/p>\n A klor\u00e1t k\u00e9pz\u0151d\u00e9se k\u00e9tf\u00e9le reakci\u00f3\u00faton t\u00f6rt\u00e9nhet:<\/p>\n 12 OCl\u2013<\/sup> + 6 H2<\/sub>O \u2192 4 ClO3<\/sub>\u2013<\/sup> + 12 H+<\/sup> + 8 Cl\u2013<\/sup> + 3 O2<\/sub> + 12 e\u2013<\/sup><\/p>\n b) \u00cdrja fel a diszproporci\u00f3 egyenlet\u00e9t! Az ipari elj\u00e1r\u00e1s sor\u00e1n \u00fagy v\u00e1lasztj\u00e1k meg a k\u00f6r\u00fclm\u00e9nyeket, hogy a klor\u00e1t els\u0151sorban ne an\u00f3dos oxid\u00e1ci\u00f3val k\u00e9pz\u0151dj\u00f6n.<\/p>\n d) Elm\u00e9letileg h\u00e1nyszor t\u00f6bb elektromos \u00e1ramot ig\u00e9nyelne adott mennyis\u00e9g\u0171 n\u00e1trium-klor\u00e1tel\u0151\u00e1ll\u00edt\u00e1sa, ha a klor\u00e1t a 2. \u00faton (an\u00f3dos oxid\u00e1ci\u00f3val) k\u00e9pz\u0151dik az 1. \u00fat helyett? <\/p>\n 5\/o-5 <\/strong>(2014\/2\/2\/3)<\/p>\n Tiszta vizes amm\u00f3niaoldat elektrol\u00edzise neh\u00e9zs\u00e9gekbe \u00fctk\u00f6zik, mert az oldat ellen\u00e1ll\u00e1sa nagy. Ezen KOH adagol\u00e1s\u00e1val lehet seg\u00edteni. KOH-tartalm\u00fa amm\u00f3niaoldatok elektrol\u00edzise sor\u00e1n mindk\u00e9t platinaelektr\u00f3don sz\u00edntelen g\u00e1zok fejl\u0151d\u00e9se tapasztalhat\u00f3. A kat\u00f3don fejl\u0151d\u0151 g\u00e1zt energiahordoz\u00f3k\u00e9nt is tervezik haszn\u00e1lni.<\/p>\n Az an\u00f3don az oldat \u00f6sszet\u00e9tel\u00e9t\u0151l, a berendez\u00e9s fel\u00e9p\u00edt\u00e9s\u00e9t\u0151l \u00e9s az alkalmazott fesz\u00fclts\u00e9gt\u0151l is f\u00fcgg a fejl\u0151d\u0151 g\u00e1z t\u00e9rfogata. A maxim\u00e1lisan m\u00e9rhet\u0151 t\u00e9rfogat a minimum m\u00e1sf\u00e9lszerese, de ilyenkor is csak a kat\u00f3don fejl\u0151d\u0151 g\u00e1zt\u00e9rfogat 50%-\u00e1t \u00e9ri el. (Term\u00e9szetesen a g\u00e1zokat ugyanolyan \u00e1llapotban vizsg\u00e1lva.)<\/p>\n b) \u00cdrja fel az elektr\u00f3dokon lej\u00e1tsz\u00f3d\u00f3 folyamatok reakci\u00f3egyenlet\u00e9t! <\/strong><\/p>\n Gyakorlati alkalmaz\u00e1sokhoz igyekeznek az an\u00f3don fejl\u0151d\u0151 g\u00e1z mennyis\u00e9g\u00e9t a minim\u00e1lishoz k\u00f6zel tartani. Egy ilyen esetben 500 mA \u00e1rammal v\u00e9gezt\u00e9k az elektrol\u00edzist. Az egyik elektr\u00f3don 12,0 cm3<\/sup>, a m\u00e1sikon 4,4 cm3<\/sup> g\u00e1z fejl\u0151d\u00f6tt (25 \u00b0C-on \u00e9s 101 kPa nyom\u00e1son).<\/p>\n c) H\u00e1ny m\u00e1sodpercig tartott a m\u00e9r\u00e9s? <\/p>\n 5\/o-6 <\/strong>(2015\/2\/2\/3)<\/p>\n V\u00edzbont\u00e1st v\u00e9gz\u00fcnk k\u00e1lium-szulf\u00e1t-oldat platinaelektr\u00f3dok k\u00f6z\u00f6tt t\u00f6rt\u00e9n\u0151 elektrol\u00edzis\u00e9vel. 10 percig tart\u00f3 elektrol\u00edzis sor\u00e1n a kat\u00f3don 22,00 cm3<\/sup>, az an\u00f3don 10,60 cm3<\/sup> t\u00e9rfogat\u00fa g\u00e1z fejl\u0151d\u00f6tt. A t\u00e9rfogatokat sz\u00e1r\u00edt\u00e1s ut\u00e1n 22,0 o<\/sup>C-on \u00e9s 997 hPa nyom\u00e1son m\u00e9rt\u00e9k.<\/p>\n a) \u00cdrja fel a kat\u00f3dfolyamat \u00e9s az an\u00f3don v\u00e9gbemen\u0151 reakci\u00f3k egyenlet\u00e9t, figyelembe v\u00e9ve, hogy az an\u00f3don a f\u0151term\u00e9k mellett kev\u00e9s \u00f3zon is keletkezik! \u00d3zontartalm\u00fa g\u00e1zkever\u00e9kek \u00f3zonkoncentr\u00e1ci\u00f3j\u00e1t meghat\u00e1rozhatjuk \u00fagy, hogy az elegyet ez\u00fcsth\u00e1l\u00f3n (mint kataliz\u00e1toron) vezetj\u00fck \u00e1t, amelyen az \u00f3zon dioxig\u00e9nre bomlik. A t\u00e9rfogatn\u00f6veked\u00e9sb\u0151l kisz\u00e1m\u00edthat\u00f3 az eredeti elegy \u00f3zontartalma.<\/p>\n d) H\u00e1ny sz\u00e1zal\u00e9kos t\u00e9rfogat-n\u00f6veked\u00e9st m\u00e9rn\u00e9nk egy ilyen k\u00eds\u00e9rletben (a kiindul\u00e1si g\u00e1zelegy t\u00e9rfogat\u00e1hoz viszony\u00edtva), ha az an\u00f3don fejlesztett g\u00e1zt vezetn\u00e9nk \u00e1t az ez\u00fcsth\u00e1l\u00f3n? <\/strong><\/p>\n <\/p>\n 5\/o-7 <\/strong>(2016\/2\/2\/1)<\/p>\n Az \u00e9p\u00fcletek melegv\u00edz-rendszer\u00e9ben k\u00f6nnyen telepedhetnek meg mikroorganizmusok. Ellen\u00fck a szok\u00e1sos fert\u0151tlen\u00edt\u00e9s nem olyan hat\u00e9kony, mert melegen a kl\u00f3r \u00e9s az \u00f3zon rosszabbul old\u00f3dik. a) Adja meg azoknak a reakci\u00f3knak az egyenlet\u00e9t, amelyek felel\u0151sek ez\u00e9rt a hat\u00e9konys\u00e1g-cs\u00f6kken\u00e9s\u00e9rt! <\/strong><\/p>\n Ezt a k\u00e9t f\u00e9miont \u00e1ltal\u00e1ban egy \u00e1t\u00e1raml\u00e1sos elektroliz\u00e1l\u00f3 cell\u00e1ban juttatj\u00e1k a v\u00edzbe.<\/p>\n b) Kat\u00f3dk\u00e9nt vagy an\u00f3dk\u00e9nt kell a k\u00e9t f\u00e9mlemezt a cell\u00e1ba k\u00f6tni? A k\u00e9t f\u00e9mion koncentr\u00e1ci\u00f3j\u00e1t \u00e9rdemes a melegv\u00edzrendszerben folyamatosan ellen\u0151rizni \u00e9s p\u00f3tolni. T\u00fal sok anyag beker\u00fcl\u00e9se eset\u00e9n ugyanis fekete elsz\u00ednez\u0151d\u00e9s jelenhet meg a feh\u00e9r porcel\u00e1nfel\u00fcleteken szerves anyagokkal \u00e9rintkezve.<\/p>\n d) Mi lehet ez a fekete anyag? <\/strong><\/p>\n Az orosz \u0171rprogram is hasonl\u00f3 berendez\u00e9st (de csak ez\u00fcsttel) haszn\u00e1l az \u0171rhaj\u00f3k v\u00edzrendszer\u00e9nek fert\u0151tlen\u00edt\u00e9s\u00e9re. Az amerikaiak viszont j\u00f3ddal v\u00e9gzik a fert\u0151tlen\u00edt\u00e9st, \u00edgy az \u0171rsikl\u00f3k \u00e9rkez\u00e9sekor vizet csak tov\u00e1bbi tiszt\u00edt\u00e1s ut\u00e1n lehet a k\u00e9t rendszer k\u00f6z\u00f6tt cser\u00e9lni.<\/p>\n
\n<\/strong>b) Mi a kiindul\u00e1si hangyasavoldat pH-ja (a k\u00e9nsav hozz\u00e1ad\u00e1sa el\u0151tt)?<\/strong><\/p>\n
\nH2<\/sub>PO2\u2013<\/sup> + H2<\/sub>O \u2192 HPO3<\/sub>2\u2013<\/sup> + H3<\/sub>O+<\/sup> + e\u2013<\/p>\n
\n<\/strong>b) Mi\u00e9rt nem alkalmazhat\u00f3 a galvaniz\u00e1l\u00e1s m\u0171anyagok fel\u00fclet\u00e9nek nikkellel t\u00f6rt\u00e9n\u0151 bevon\u00e1s\u00e1ra?
\n<\/strong>c) \u00cdrjuk fel az \u00e1rammentes nikkellev\u00e1laszt\u00e1s sor\u00e1n lej\u00e1tsz\u00f3d\u00f3 reakci\u00f3 egyenlet\u00e9t!<\/strong><\/p>\n
\n<\/em>1 kg NaH2<\/sub>PO2<\/sub> \u00b7H2<\/sub>O \u00e1ra 16000 Ft
\n<\/em>1 kWh elektromos \u00e1ram \u00e1ra 38 Ft
\n<\/em>valamint W = U \u00b7 I \u00b7 t<\/em><\/p>\n
\n\u03c1<\/em>(Ni) = 8,9 g\/cm3<\/sup>; F <\/em>= 96500 C\/mol<\/p>\n
\n<\/strong>b) \u00cdrja fel a titr\u00e1l\u00e1s egyenlet\u00e9t!
\n<\/strong>c) Mennyi t\u00f6lt\u00e9s haladt \u00e1t a cell\u00e1kon, ha a II. cell\u00e1ban az \u00e1thaladt t\u00f6lt\u00e9s 100 %-a a jodid oxid\u00e1ci\u00f3j\u00e1ra ford\u00edt\u00f3dott?<\/strong><\/p>\n
\n<\/strong>e) \u00cdrja fel az I. cell\u00e1ban lej\u00e1tsz\u00f3d\u00f3 an\u00f3dreakci\u00f3 egyenlet\u00e9t!
\n<\/strong>f) H\u00e1ny sz\u00e1zal\u00e9kos a para-metil-benzaldehid kitermel\u00e9se?
\n<\/strong>g) Az \u00e1ram h\u00e1ny sz\u00e1zal\u00e9ka ford\u00edt\u00f3dott a (4-metil-fenil)-metanol oxid\u00e1ci\u00f3j\u00e1ra az I. cell\u00e1ban, ha felt\u00e9telezz\u00fck, hogy a term\u00e9k elk\u00fcl\u00f6n\u00edt\u00e9se sor\u00e1n nem volt vesztes\u00e9g\u00fcnk?<\/strong><\/p>\n\n
\n<\/strong>c) Legal\u00e1bb h\u00e1ny tonna k\u0151s\u00f3 sz\u00fcks\u00e9ges 1,0 t NaClO3<\/sub> el\u0151\u00e1ll\u00edt\u00e1s\u00e1hoz?<\/strong><\/p>\n
\n<\/strong>e) Folyamatos \u00fczem \u00e9s 100 %-os \u00e1ramkihaszn\u00e1l\u00e1s eset\u00e9n naponta h\u00e1ny t NaClO3<\/sub>-ot \u00e1ll\u00edt el\u0151egy cella? Az elektrol\u00edzist 75,0 kA \u00e1ramer\u0151ss\u00e9ggel v\u00e9gzik, \u00e9s a klor\u00e1t 15 %-a k\u00e9pz\u0151dikan\u00f3dos oxid\u00e1ci\u00f3val.
\n<\/strong>f) A cell\u00e1ban k\u00e9pz\u0151d\u0151 oxig\u00e9n mennyis\u00e9g\u00e9nek m\u00e9r\u00e9s\u00e9vel ellen\u0151rizhet\u0151, hogy a klor\u00e1tmekkora h\u00e1nyada k\u00e9pz\u0151dik an\u00f3dos oxid\u00e1ci\u00f3val. Ha ez az ar\u00e1ny a fent megadott 15 %, akkor mi lesz az elektr\u00f3dokon k\u00e9pz\u0151d\u0151 hidrog\u00e9n \u00e9s oxig\u00e9n t\u00e9rfogatar\u00e1nya?<\/strong><\/p>\n
\na) Mi\u00e9rt cs\u00f6kkenti az oldat ellen\u00e1ll\u00e1s\u00e1t a KOH adagol\u00e1sa? <\/strong><\/p>\n
\n<\/strong>d) Milyen g\u00e1zokat tartalmazott a k\u00e9t g\u00e1zmennyis\u00e9g? (Kever\u00e9k eset\u00e9n adja meg a t\u00e9rfogat-sz\u00e1zal\u00e9kos \u00f6sszet\u00e9tel\u00e9t!) <\/strong><\/p>\n
\n<\/strong>b) Milyen \u00e1ramer\u0151ss\u00e9ggel v\u00e9gezt\u00fck az elektrol\u00edzist?
\n<\/strong>c) H\u00e1ny t\u00e9rfogatsz\u00e1zal\u00e9k \u00f3zont tartalmazott az an\u00f3don k\u00e9pz\u0151d\u0151 g\u00e1zkever\u00e9k? <\/strong><\/p>\n
\nElterjedt antimikrobi\u00e1lis anyag ilyen esetekben a r\u00e9z(II)- \u00e9s ez\u00fcstion. Ezek egy\u00fcttesen m\u00e1r igen kicsi, a r\u00e9z(II) eset\u00e9n 3 mg\/dm3<\/sup>, az ez\u00fcst eset\u00e9n pedig 0,3 mg\/dm3<\/sup> koncentr\u00e1ci\u00f3 mellett hat\u00e1sosak lehetnek.
\nHa a v\u00edz pH-ja 8 felett van, akkor azonban ezeknek is jelent\u0151sen cs\u00f6kken a hat\u00e9konys\u00e1guk.<\/p>\n
\n<\/strong>c) Mekkora \u00e1ramnak kell a r\u00e9z-, illetve az ez\u00fcstelektr\u00f3don \u00e1thaladnia, ha a cell\u00e1n 13 l\/perccel \u00e1ramlik a melegv\u00edzrendszerbe beker\u00fcl\u0151 v\u00edz? <\/strong><\/p>\n