Veszprémi Tamás

Általános kémia


Összefoglaló feladatok

  1. Az etán reformálása során az alábbi reakció játszódik le:
    CH3–CH3 + 2H2O → 2CO + 5H2.
    Számítsuk ki a hidrogéngáz keletkezési sebességét, ha a CO-gáz képződésének sebessége egy adott kísérlet során 1,0 ml/s!
  2. A 232Th felezési ideje 1,39·1010 év. Hány α-részecskét bocsát ki 1 g tórium másodpercenként?
  3. Egy elsőrendű reakció sebességi koefficiense 6·10–4 s–1. Számítsuk ki a reakció felezési idejét!
  4. Egy elsőrendű reakció sebességi együtthatója 1,5·10–8 s–1. Mennyi idő alatt alakul át a reaktáns 87,5%-a?
  5. Az alábbi reakció A-ra másodrendű, B-re elsőrendű:
    2A + B → C + D
    Írjuk föl a sebességi egyenletet!
  6. Az alábbi reakció A-ra zérusrendű, B-re elsőrendű:
    A + 2B → C + D
    Írjuk föl a sebességi egyenletet!
  7. Hányszorosára változik a reakció sebessége, ha a hőmérsékletet 25 °C-ról 100 oC-ra emeljük?
  8. Egy elsőrendű reakció felezési ideje 20 perc. Mekkora a sebességi koefficiens? Mennyi idő múlva fogy el a reaktánsok 75%-a?
  9. Egy reakció időbeli lefolyását vizsgálva a reaktáns fogyására az alábbi adatokat mérték:
    idő [perc]
    5
    10
    20
    50
    koncentráció
    3
    ,71
    2
    ,98
    1,96
    0
    ,51 [mol/l]
    Bizonyítsuk be, hogy a reakció elsőrendű!
  10. Egy elsőrendű reakció felezési ideje 12 másodperc. A reakció 5. másodpercének kezdetén a reaktáns koncentrációja 4·10–2 mol/l. Hányadik másodpercben csökken a koncentráció 1·10–2 mol/l-re?
  11. Egy zérusrendű reakció felezési ideje 25,5 perc. Mikor fogy el a reaktáns?
  12. Egy másodrendű reakció sebességi együtthatója 6·10–2 dm3·mol–1·s–1. A reakció kezdetén a reagens koncentrációja 7,50·10–2 mol·dm–3. Mikor csökken a reagens koncentrációja a negyedére?
  13. Az alábbi reakcióban egy kísérlet során a CO-gáz keletkezési sebessége 2,5 ml/s:
    C3H8 + 3H2O → 3CO + 7H2.
    Fejezzük ki a reakciósebességet a reakcióban részt vevő többi komponens segítségével is!
  14. A tetrafluoretilén dimerizációja az alábbi egyenlet szerint megy végbe:
    2C2F4 → C4F8.
    A reakció másodrendű, sebességi együtthatója 450 °C-on 0,0448 dm3·mol–1·s–1. Mennyi a reakció sebessége, ha a reaktáns koncentrációja egy mérés során 0,02 mol · dm–3-nak adódott?
  15. Az etán hidrogénezési reakciójának aktiválási energiája 180 kJ/mol. A sebességi együttható 700 K-en 1,3·10–3 dm3·mol–1·s–1. Mennyi a sebességi együttható értéke 800 K-en?
  16. Az etil-bromid az alábbi egyenlet szerint reagál lúgokkal:
    CH3CH2Br + OH → CH3CH2OH + Br.
    A reakció sebességét különböző hőmérsékleteken mérve az alábbi adatokat nyerték:
    t [°C]
    k [dm3 mol–1s–1]
    25
    8,8
    ·10–5
    30
    1,6
    ·10–4
    40
    5,0
    ·10–4
    50
    1,4
    ·10–3
    Mekkora a folyamat aktiválási energiája?
  17. Egy zérusrendű reakcióban mérjük a reaktáns koncentrációját. A reakció kezdete utáni 3. percben a koncentráció [A] = 0,382 mol/l, a 12. percben pedig 0,229 mol/l. Számítsuk ki a reakció sebességi együtthatóját!
  18. Egy reakció kinetikai vizsgálata során az alábbi adatokat mértük:
    idő [perc]
    koncentráció
    [mol/dm3]
    0
    1
    ,00
    10
    ,0
    1
    ,26
    20
    ,0
    0
    ,92
    30
    ,0
    0
    ,72
    50
    ,0
    0
    ,50
    Vajon hányadrendű a reakció?
  19. Egy 2A + B → 2C reakció sebességi egyenlete a következő alakú:
    v(t) = k [A]2·[B].
    Következhet-e ez a sebességi egyenlet az alábbi kétlépéses mechanizmusból:
    1. 2A ⇌ A2 – gyors folyamat
    2. A2 + B → 2C – lassú folyamat?
  20. Egy reakció aktiválási energiáját valamely katalizátor 180 kJ/mol-ról 80 kJ/mol-ra viszi le. Katalizátor nélkül a reakciót 1000 °C-on kell végrehajtani. Ha katalizátort használunk, hogyan válasszuk meg a reakció hőmérsékletét, hogy a reakciósebesség ugyanaz maradjon?
  1. A H2 + I2 → 2HI reakció sebességi együtthatója 600 K hőmérsékleten 4.4·10–1 ml·mol–1·s–1. Egy tartályban a hidrogén parciális nyomása 1,5 bar, a jódgőzök parciális nyomása 0,3 bar. Mennyi a reakciósebesség értéke a reakció kezdeti pillanatában? Hogyan változik a kezdeti reakciósebesség, ha a hőmérsékletet növeljük? Minden esetben növekedni fog?
  2. Egy elsőrendű reakció aktiválási gátja 3,0 kJ/mol, az Arrhenius-paraméter értéke 0,1. Mennyi a reakciósebességi állandó értéke 300K hőmérsékleten? Milyen hőmérsékleten lesz a reakciósebességi állandó értéke az előbbi 1,1-szerese?
  3. Egy elegy az A, B és C vegyületeket tartalmazza, melyek a következőképpen reagálhatnak:
    A + BP
    (1)
    A + CQ
    (2)
    Az (1) reakció aktiválási energiája 25 kJ/mol, a (2) reakcióé 15 kJ/mol. Milyen hőmérsékleten célszerű végezni a reakciót, ha célunk az, hogy minél több Q terméket nyerjünk? Hogyan függ a két reakciósebesség aránya a hőmérséklettől?
  4. Tekintsük a 23. példában szereplő reakciókat. Legyen a B és C anyagot tartalmazó oldatban a két anyag koncentrációja 4,2, illetve 1,5 mol/dm3. Az oldat 3 dm3-ébe pillanatszerűen 0,01 mól A anyagot keverünk el egyenletesen. 300K hőmérsékleten hogyan változik az A anyag koncentrációja? Mennyi lesz az A anyag koncentrációja a beadagolás után 100 másodperccel?
    A reakciók Arrhenius-paraméterei: A1=1,0 dm3/mol·s, A2=1,5 dm3/mol·s.
  1. Létezik-e aktiválási energia fázisátalakulás során?
  2. A cisz-2-butén – transz-2-butén izomerizációs reakció egyensúlyra vezet:
    Az egyensúlyi állandó K=0,4. A reakció mindkét irányban elsőrendű és az „oda” irányú reakció sebességi koefficiense, = 4,2·10–4 s–1.
    Mennyi értéke? Mennyi az egyensúlyi koncentráció, ha 0,1 mólos tiszta cisz-komponensből indulunk ki?
  3. Egy 2A+B → C reakció sebességi egyenlete az alábbi formában írható le:
    v(t) = k[A]2[B].
    Hogyan változik a reakció sebessége, ha az [A], illetve a [B] koncentrációt a duplájára növeljük? Hogyan változik a reakció sebessége, ha mindkét kiindulási anyag koncentrációját a háromszorosára növeljük?
  4. Egy A → 2B + C gázreakció elsőrendű folyamat. A reakció sebességi koefficiense 100 °C-on 9,6·10–2 h–1. A reaktorban a tiszta A parciális nyomása 60 kPa a reakció kezdetekor. Mekkora lesz B és C parciális nyomása 20 óra múlva?
  5. Egy 2A → B reakció esetében az [A] koncentráció időfüggése:
    Adja meg a reakció sebességét, valamint a [B] keletkezési sebességét!
  6. A szulfuril-klorid melegítés hatására az alábbi reakció szerint bomlik:
    SO2Cl2 → SO2 + Cl2
    A reakció sebességét a következő elsőrendű egyenlettel írhatjuk le:
    v(t) = 2·10–5 s–1 [SO2Cl2].
    Mennyi lesz a szulfuril-klorid koncentrációja 2 óra múlva, ha a kezdeti koncentráció 0,02 mol·dm–3? Mennyi a reakció felezési ideje?
  7. A 2A+B → 2C+3D reakció sebességi egyenlete a következő:
    v(t) = k[A]2[B].
    A C anyag keletkezési sebessége 1 mol dm–3 s–1. Mekkora a D keletkezési sebessége? Mekkora A és B fogyásának sebessége?
  8. Az A → B+C elsőrendű reakció felezési ideje 515 s. Mennyi idő alatt bomlik el a kiindulási anyag 75%-a?
  9. Egy másodrendű reakcióban a kiindulási anyag koncentrációja 0,2 mol/dm3. Mennyi idő alatt fogy el az anyag 75%-a, ha 1,5 óra alatt elfogy az 50%-a?
  10. Egy zérusrendű reakció felezési ideje 16 perc. Mennyi idő telik el, amíg a reakció kiindulási anyagának 75%-a elfogy.
  11. Egy elsőrendű reakció felezési ideje 56 perc. Számítsuk ki a sebességi koefficienst!
  12. Az 235U-izotóp felezési ideje 7,038·108 év. Mennyi az uránbomlás sebességi koefficiense?
  13. A Curie házaspár 1898-ban fedezte fel a rádiumot. Vajon mennyi rádium található az eredeti minta 1 g-jában 2013-ban? A rádium felezési ideje 1600 év.
  14. Egy A radioaktív minta a következő bomlási sor szerint bomlik: A B C D. Az egyes bomlások felezési ideje a következő: t11/2=25 s, t21/2=22 nap, t31/2 =2 perc. Mennyi A, B, C és D anyag marad 44 nap múlva 1 mól A-ból?
  15. Az alábbi, elsőrendű reakcióban a reakció kezdetén a CO-képződés sebessége 1 ml/s. Mennyi a hidrogénképződés sebessége?
    CH4 + H2O → CO + 3H2
  16. A ciklobután (CB) disszociációja etilénné elsőrendű reakció. A reakció sebességi együtthatója 450 °C-on k = 0,028 min–1. Mekkora lesz a koncentráció 30 perc múlva, ha 0,5 mól CB-t töltünk egy 1 l-es palackba, majd felmelegítjük 450 °C-ra?
  17. Hogy néz ki a sebességi törvény klóratomok klórmolekulává egyesülése során? A reakciót a környezet nitrogénje katalizálja.
  18. A 2NO2 → 2NO + O2 reakció másodrend szerint megy végbe. 400 °C hőmérsékleten a sebességi koefficiens, k = 12,5 dm3·mol–1·s–1. Mennyi lesz az NO2-koncentráció a reakció indítása után fél órával, ha a kiindulási koncentráció 0,05 mol·dm3?
  19. Az etil-acetát lúgos hidrolízise másodrendű reakció:
    EtAc + KOH → KAc + EtOH
    A reakció sebességi koefficiense 20 °C-on k = 5,45 mol·dm–3·perc–1. Mennyi az etanol koncentrációja a reakció indítása után 10 perccel, ha a kiindulási etil-acetát és a KOH koncentrációja is 0,04 M?
  20. Egy réges-régi csontváz korát szeretnénk meghatározni 14C-mérések segítségével. Egy friss csontból vett 1 g-os mintában a számláló 26 109 beütést észlel, míg az ősi csontból vett hasonló mintában 6218 beütést 100 perc alatt. Határozzuk meg a csontváz korát!
  21. A 2ICl + H2 → 2HCl + I2 reakció sebességi törvénye a következő:
    v(t) = [ICl][H2].
    A reakció kétlépéses mechanizmussal megy végbe, melynek első lépése a sebességmeghatározó. Próbáljuk megadni a két elemi reakciót!
  22. A 2NO2 + F2 → 2NO2F reakció szintén kétlépéses mechanizmussal megy. Javasoljon egy mechanizmust, ha a sebességi törvény a következő:
    v(t) = k [NO2][F2]
  23. Az alábbi reakció másodrend szerint játszódik le: 2NOCl → 2NO + Cl2 200 °C-on elindítva a reakciót az alábbi NOCl-koncentrációkat mértük:
    idő [s]
    konc. [mol/l]
    0
    0
    ,02000
    1000
    0
    ,00870
    2000
    0
    ,00562
    3000
    0
    ,00417
    Számítsuk ki a reakció sebességi koefficiensét és felezési idejét!
  24. Egy A → B reakció entalpiája AHo = –16 kJ/mol. Aktiválási entalpiája 165 kJ/mol. Mekkora a B → A reakció aktiválási entalpiája?
  25. Egy reakció sebessége megduplázódik, ha 25 °C-ról 40 °C-ra emeljük a hőmérsékletet. Mennyi a reakció aktiválási energiája?
  26. Egy elsőrendű reakció sebessége megduplázódik, ha a hőmérsékletet 323 K-ről 333 K-re emelik. Számítsuk ki a reakció aktiválási energiáját!
  27. Egy másodrendű reakció sebessége megduplázódik, ha a hőmérsékletet 323 K-ről 333 K-re emelik. Számítsuk ki a reakció aktiválási energiáját!
  28. Egy katalizált reakció sebessége 295 K hőmérsékleten 12-szer nagyobb, mint katalizátor nélkül. Mennyivel változik a katalizált reakció aktiválási energiája a katalizátor nélkülihez képest?
  29. Az alábbi reakciók közül melyeket lehet nyomon követni a nyomás mérésével?
    1. NH4Cl(sz) → NH3 + HCl
    2. Br2(g) + CH2 = CH2(g) → C2H4Br2(g)
    3. CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)
    4. Cl3CCOOH(aq) → CHCl3(aq) + CO2(g)
    5. 2HI(g) → H2(g) + I2(g)
    6. CH3CHO)3(g) → 3CH3CHO(g)
    7. CH3CHO(g) → CH4(g) + CO(g)
    8. AgNO3(aq) + NaCl(aq) = AgCl(sz) + NaNO3(aq)
  30. Az alábbi reakciók közül melyeket lehet nyomon követni a vezetőképesség mérésével?
    1. HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O
    2. CH3)3CCl(aq) + Na+(aq) + OH(l) → (CH3)3COH(aq) + Na+(aq) + Cl(aq)
    3. NH4+(aq) + OCN-(aq) → CO(NH2)2(aq)
    4. H3O+(aq) + OH(aq) → 2H2O(l)
  31. Miért és mire használjuk a horzsa követ a desztilláció során?
  32. A 158. oldalon az ónos eső képződésének magyarázata során az alábbiak olvashatók: „Télen nagy ritkán előfordulhat, hogy a felső és a felszíni hideg levegőréteg közé nulla foknál magasabb hőmér sékletű légréteg szorul. Ekkor a felső hideg rétegből aláhulló hó a középső rétegben felmelegszik és megolvad, majd az alsó légré tegben ismét lehűl. Az újabb kifagyáshoz azonban nagy energiára van szükség, mely a hulló esőcseppben általában nincs meg. Így a cseppecske alaposan túlhűtve érkezik a földre, ahol az ütődéskor megkapja a fagyáshoz szükséges aktiválási energiát és így azonnal megfagy.” Hogy is van ez? A fagyá exoterm folyamat, tehát nemhogy energia nem szükséges hozzá, hanem inkább energia szabadul föl!
  33. Mely reakcióknak lehet zérus az aktiválási energiájuk?
  34. A hidrogén-peroxid bomlásának aktiválási energiája 75 kJ/mol. Hány szorosára nő a bomlás sebessége 25 °C-on, ha az alábbi katalizátorok mellett az aktiválási energiák a következők:
    I: 56 kJ/mol
    Pt: 50 kJ/mol
    kataláz enzim: 21 kJ/mol
  35. A hidrogén-peroxid rendkívül bomlékony, labilis anyag, mely magára hagyva lassan vízzé és oxigénné bomlik. A 9.65. példa alapján keressen katalizátort, mely a bomlást meggyorsítja!
  36. A hidrogén-peroxid az előző feladatok alapján oxidálhat és redukálhat is:
    Ugyanígy az ón(II)-sók is oxidálhatnak és redukálhatnak is:
    Vajon mi történik, ha ón(II)-só reagál hidrogén-peroxiddal?
    Sn2+ + H2O2 = ??
  37. A nitrogén-dioxid bomlása az alábbi bruttó reakció szerint megy végbe:
    2NO2 → 2NO + O2
    A reakció első elemi lépése a következő:
    2NO2 → NO3 + NO.
    Vajon hogyan folytatódik a mechanizmus? Mely lépés a sebességmeghatározó, ha a sebességi egyenlet: v(t) = [NO2]2?
  38. Az a)–b) konszekutív reakciók az alábbi koncentrációidő sémák szerint játszódnak le. Vajon melyik lépés a sebességmeghatározó?
  39. Az a)–c) konszekutív reakciók az alábbi energiasémák szerint játszódnak le. Vajon melyik lépés a sebességmeghatározó?
  40. Milyen sebességi egyenlet tartozhat az alábbi reakciósorokhoz, ha a bruttó reakció a következő: A + B → E ?
    1. A + B → C lassú
      C + A → D gyors
      D + B → E gyors
    2. A + B ⇌ C gyors egyensúly
      C + A → D lassú
      D + B → E gyors

Általános kémia

Tartalomjegyzék


Kiadó: Akadémiai Kiadó

Online megjelenés éve: 2017

ISBN: 978 963 454 051 9

A kémiának számos ága létezik (szerves, szervetlen, fizikai, analitikai, bio- és polimerkémia stb.), de általános kémia nevű diszciplínát nem ismerünk. Mégis: a General Chemistry, Allgemeine Chemie, Общая химия, kifejezések jól ismertek az egész világon. A világ minden részén százszámra találhatók ilyen címmel könyvek, és aligha van olyan egyetemi kémia fakultás, ahol ez a tantárgy ismeretlen. Az általános kémia kurzusok és könyvünk célja az, hogy az olvasó középiskolából hozott kémiai ismereteit olyan szintre segítse, amelyre a fenti szaktárgyak alapozhatnak. Feladata az alapfogalmak definiálása, mintegy a kémiai nyelv alapszókincsének megismertetése, a fontosabb fizikai és kémiai jelenségek és összefüggések megvilágítása.

A könyv több - tipográfiailag is elkülönített - szinten használható. Anyaga a középiskolai kémiától elvezet az egyetemek másod- és harmadéves fizikai kémia tárgyáig. A fontos jelenségek mellé a haladók számára mélyebb magyarázatokat mellékel, melyeket a kezdők nyugodtan átugorhatnak anélkül, hogy ez gátolná a fő gondolatmenet megértését. Az olvasót számos érdekesség, tudománytörténeti kitekintés, rengeteg színes ábra, fénykép és több száz kidolgozott példa is segíti.

Könyvünk elsőrendű célja tehát adott: bevezetés vagy inkább átvezetés a felsőfokú kémiába. A megcélzott olvasókör is adott: érdeklődő középiskolásoknak éppúgy szól, mint első- és másodéves, kémiát tanuló egyetemi hallgatóknak. Emellett ajánlható a középiskolák kémiatanárainak is: számos, a középiskolákban is könnyen használható anyagot tartalmaz - másként, mint ahogyan a középiskolákban általában tanítani szokás. Végül, de nem utolsósorban ajánljuk a könyvet mindazoknak, akik bármikor, bármilyen szinten belekóstoltak vagy belemerültek a kémia izgalmas világába.

Hivatkozás: https://mersz.hu/veszpremi-altalanos-kemia//

BibTeXEndNoteMendeleyZotero

Kivonat
fullscreenclose
printsave