Durkó Gábor | kémiaérettségi.hu
- Határozzuk meg a porkeverék, ismeretlen koncentrációjú oldat, gáz-
vagy folyadékelegy, részben elbomlott anyag összetételét (a komponensek
ismertek, csak az arányuk nem)
- Az összetétel meghatározásához különböző vizsgálatok eredményei vannak
megadva (pl. hevítés, égetés során keletkező gázelegy összetétele,
reakció során fejlődött gáz vagy levált csapadék mennyisége)
- Rendszerint a kezdeti keverékre vonatkozó információkkal is
rendelkezünk (pl. össztömeg, átlagos móltömeg, oldattérfogat)
A "keverékes feladat" a leggyakrabban előforduló feladattípus az emelt szintű érettségin.
- Az összes többi feladattípus megoldásához szükséges összefüggések
(ezek a feladatok gyakran termokémiával, pH számítással, elektrolízissel
kapcsolatos részfeladatokat tartalmaznak)
- Az elemek, vegyületek reakcióinak ismerete szükséges
(Emelt szint – 2016 május, idegen ny. feladatsor / 7. feladat, 14 pont)
MEGOLDÁS:
a) rész: A lejátszódó reakciók egyenletének felírása
Az égetés egyenletei:
C2H2 + 2,5 O2 = 2 CO2 + H2O
C3H6 + 4,5 O2 = 3 CO2 + 3 H2O
A hidrogénnel való reakció egyenletei:
C2H2 + 2 H2 = C2H6
C3H6 + H2 = C3H8
b) rész: Térfogatszázalékos összetétel meghatározása
Legyen x mol az acetilén, y mol a propilén anyagmennyisége. A két ismeretlenhez
két információnk van: az egyik az égéstermék térfogatcsökkenése a nátrium-hidroxidos
elnyeletésnél, a másik pedig a telítéshez szükséges H2 térfogata.
Mindkettő kifejezhető a két ismeretlennel, így egy-egy egyenletet kapunk.
Az 1. egyenletet az égéstermék térfogatcsökkenése alapján írhatjuk fel. A reakcióban részt vevő anyagok mennyiségét táblázatba foglaljuk. Az oxigén kezdeti mennyisége az acetilén + propén mennyiségének hatszorosa, azaz 6x+6y mol:
| n [mol] | Kiindulás | Átalakult | Maradt |
| C2H2 | x | –x | – |
| C3H6 | y | –y | – |
| O2 | 6x+6y | ||
| CO2 | – | ||
| H2O | – |
x mol acetilénből 2x mol CO2, y mol propénből 3y mol CO2 keletkezik, ez összesen 2x+3y mol CO2. A felhasznált oxigén mennyisége szintén felírható a reakcióegyenletek alapján: 2,5x+4,5y mol.
| n [mol] | Kiindulás | Átalakult | Maradt |
| C2H2 | x | –x | – |
| C3H6 | y | –y | – |
| O2 | 6x+6y | –(2,5x+4,5y) | |
| CO2 | – | +(2x+3y) | 2x+3y |
| H2O | – |
A megmaradt oxigén mennyisége (6x+6y)–(2,5x+4,5y) = 3,5x+1,5y mol. (A víz sorát felesleges kitöltenünk, mivel az égéstermékből a vizet eltávolítjuk.)
| n [mol] | Kiindulás | Átalakult | Maradt |
| C2H2 | x | –x | – |
| C3H6 | y | –y | – |
| O2 | 6x+6y | –(2,5x+4,5y) | 3,5x+1,5y |
| CO2 | – | +(2x+3y) | 2x+3y |
| H2O | – |
Az égéstermék a vízgőz eltávolítása után két összetevőt tartalmaz: a reakcióban keletkezett szén-dioxidot, és a fel nem használt oxigént. Nátrium-hidroxid-oldatba vezetve a szén-dioxid elnyelődik, a feladat szerint ekkor az égéstermék térfogata a felére csökken, tehát 50-50%-ban tartalmazott szén-dioxidot és oxigént:
n(O2, maradék) = n(CO2)
3,5x + 1,5y = 2x + 3y
Ezt egyszerűsítve: x = y, azaz a kezdeti gázelegyben az acetilén és a propilén
mennyisége ugyanannyi:
φ%(acetilén) = φ%(propilén) = 50,0 V/V%
c) rész: A gázelegy tömegének meghatározása
Kiszzámoljuk, hogy a telítéshez szükséges 133 dm3 hidrogén hány mól:
n(H2) = V/Vm = 133/24,5 = 5,429 mol
A reakcióegyenletek szerint x mol acetilénhez 2x mol H2, x mol propilénhez x mol H2 szükséges, azaz összesen 3x mol. Ebből:
3x = 5,429
x = 1,81 mol = n(acetilén) = n(propilén)
A kiindulási gázkeverék tömege az anyagmennyiségek ismeretében kiszámolható:
m = m(acetilén) + m(propilén) = 1,81 · 26 + 1,81 · 42 = 123 g
Megjegyzés: A feladat természetesen más módon is megoldható, akár ismeretlenek bevezetése nélkül is. Itt azért választottuk ezt a megoldást, mert nem igényel különösebb egyedi "ötletet", és jól általánosítható más, hasonló feladatokra.
kémiaérettségi.hu © 2008–2024
Használati feltételek Kapcsolat
