View
231
Download
5
Category
Preview:
Citation preview
Általános Kémia GY – tantermi gyakorlat 1.
• Oxidációs számok
• Redoxiegyenletek rendezése
• Oldatkészítés, koncentrációegységek átváltása
Honlap: http://harmatv.web.elte.hu
Példatárak:
Villányi Attila: Ötösöm lesz kémiából (Műszaki Kiadó)
Szakács László, Mörtl Mária, Knausz Dezső: Általános Kémiai Példatár
(ELTE Eötvös Kiadó)
Oxidációs számok
Néhány szabály kiindulásként
• Elemek: 0
• Egyszerű ionok: a töltéssel megegyező, pl. Na+ ; Cl-
– Alkáli fém ionok: +1; Alkáli földfém ionok: +2
– Halogenid ionok: -1
• Oxigén: általában -2; O2: 0; peroxidokban: -1
• Hidrogén: általában +1; H2: 0; fém hidridek: -1
• Kovalens vegyületek: a kovalens kötések elektronjait a nagyobb elektronegativitású elemhez rendeljük
• Összetett ionok: az oxidációs számok összege az ion össztöltése: pl. MnO4
-
• Semleges vegyületek: az oxidációs számok összege 0
Oxigéntartalmú anionok, a központi atom oxidációs száma:
ClO- hipoklorit +1 SO32- szulfit +4
ClO2- klorit +3 SO4
2- szulfát +6
ClO3- klorát +5 NO2
- nitrit +3
ClO4- perklorát +7 NO3
- nitrát +5
M n
O
O
O O
- 2 - 2
- 2
+ 7
O O
H + 1
- 1 H + 1
- 1
Oxidációs számok
Szerves vegyületek.
Elektronegativitás: H<C<N<O
Pl. szőlőcukor: minden H: +1, minden O: -2
+ 1
+ 0
0
0
0
- 1
+ 1 - 3
- 3
- 3
+ 3
- 1
Redoxiegyenletek rendezése
• Oxidációs számok felírása
• Oxidációs szám változások megállapítása
• Az oxidációs szám változások alapján a változó oxidációs számú elemek
mólarányának meghatározása: pl. A változása +3 és B változása -2, ekkor
2 mol A reagál 3 mol B-vel, mert így lesz az összes oxidációs szám változás 0
(+3)*2 + (-2)*3=0
• A többi reakciópartner mólarányának rendezése:
anyagmegmaradás, töltésmegmaradás
Vas(II)-szulfát és kálium permanganát reakciója savas közegben:
Fe2+ + MnO4- + H+ = Fe3+ + Mn2+ +…
oxidációs számok +2 +7 -2 +1 +3 +2
ox. szám változás +1 -5
mólaránya a reakcióban 5 : 1
5Fe2+ + 1MnO4- + H+ = 5Fe3+ + 1Mn2+ +…
oxigének rendezése 5Fe2+ + MnO4- + H+ = 5Fe3+ + Mn2+ + 4 H2O
hidrogének rendezése 5Fe2+ + MnO4- + 8H+ = 5Fe3+ + Mn2+ + 4 H2O
ellenőrzés: töltések 5*2 -1 +8 = 5*3 +2
Redoxiegyenletek rendezése IONEGYENLET: csak a reakcióban ténylegesen részt vevő ionok, molekulák:
5Fe2+ + MnO4- + 8H+ = 5Fe3+ + Mn2+ + 4 H2O
UGYANEZ SZTÖCHIOMETRIAI EGYENLETTEL
FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 = Fe2(SO4)3 + MnSO4 +K2SO4 +H2O
Ox.sz:+2 +7 +3 +2
ox.sz.v:+1 -5
Arány: 5 : 1
10 FeSO4 + 2 KMnO4 + H2SO4 = 5 Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 +K2SO4 +H2O
kálium r:10 FeSO4 + 2 KMnO4 + H2SO4 = 5 Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 +K2SO4 +H2O
szulfát r:10 FeSO4 + 2 KMnO4 + 8H2SO4 = 5 Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 +K2SO4 +H2O
oxigén r:10 FeSO4 + 2 KMnO4 + 8H2SO4 = 5 Fe2(SO4)3 + 2MnSO4+K2SO4 +8H2O
Ellenőrzés: hidrogének:
10 FeSO4 + 2 KMnO4 + 8H2SO4 = 5 Fe2(SO4)3 + 2MnSO4+K2SO4 +8H2O
Redoxiegyenletek rendezése
Cr2O72- + I- + H+ = Cr3+ + I2 + H2O
Ox.sz: +6 -1 +3 0
Ox.sz.v: -3*2 +1*2
Szinproporció, diszproporció: I- + IO3- + H+ = I2 + H2O
Ox.sz: -1 +5 0
Ox.sz.v: +1 -5
Cr2O72- + 6I- + H+ = 2Cr3+ + 3I2 + H2O
Oxigén r. Cr2O72- + 6I- + H+ = 2Cr3+ + 3I2 + 7H2O
Hidrogén r. Cr2O72- + 6I- + 14H+ = 2Cr3+ + 3I2 + 7H2O
Ell. töltés. Cr2O72- + 6I- + 14H+ = 2Cr3+ + 3I2 + 7H2O
-2 -6 +14 = +3*2
5I- + 1IO3- + H+ = 3I2 + H2O
Töltés r., majd hidrogének r.: 5I- + 1IO3- + 6H+ = 3I2 + 3H2O
Ell. Oxigének száma: 5I- + IO3- + 6H+ = 3I2 + 3H2O
Ezüsttükör próba
Reagens készítése: AgNO3 + NH3
2 Ag+ + 2 OH- + = Ag2O + H2O csapadékképződés
Ag2O+ 4NH3 + H2O = 2Ag(NH3)2+ + 2 OH- komplexképződés
Reakció aldehid csoporttal (redoxi reakció)
Ag(NH3)2+ + R-CHO + H2O = Ag + R-COO- + NH3
Ox.számok: +1 +1 0 +3
Ox.sz.változás:-1 +2
2Ag(NH3)2+ + 1R-CHO + H2O = 2Ag + 1R-COO- + NH3
2Ag(NH3)2+ + R-CHO + H2O = 2Ag + R-COO- +NH3 +3NH4
+
Ugyanennek a reakciónak a sztöchiometriai egyenlete:
2Ag(NH3)2NO3 + R-CHO + H2O = 2Ag + NH4R-COO +NH3 +2NH4NO3
Oldatkészítés 1.: a laborgyakorlat számítási feladatai
(megoldások: ld. 1.laborgyakorlat)
A. 100 cm3 40,0m/m%-os répacukor oldatot akarunk készíteni mérőlombikban.
Hány gramm répacukrot kell feloldanunk? Mekkora lesz az elkészített oldat
koncentrációja?(a 40,0m/m%-os oldat sűrűsége: ρ =1,1765 g/cm3 )
B. 100 cm3 12,5m/m%-os CuSO4 oldatot akarunk készíteni mérőlombikban. Hány
gramm CuSO4.5H2O-t (rézgálicot) kell feloldanunk? Mekkora lesz az
elkészített oldat koncentrációja (ρ =1,1364g/cm3)?
C. 100 cm3, 10,0m/m%-os répacukoroldatot (ρ =1,0381g/cm3) akarunk készíteni a
rendelkezésünkre álló 40,0m/m%-os oldat (ρ =1,1765 g/cm3 ) hígításával. Hány
cm3 40,0 m/m%-os oldatot és hány cm3 vizet (0,9982 g/cm3) elegyítsünk?
Mekkora lesz az elkészített oldat koncentrációja?
Oldatkészítés 2: oldatok elegyítése, keverési szabály
Elegyítési szabály (keverési szabály): az oldott anyag tömege megegyezik az
elegyítés előtt és után.
Az oldott anyag tömege (moa) felírva az oldat tömegével (mo) és az oldott anyag
tömegtörtjével (w): moa=mo*w
Keverési szabály az 1.,2.,3.,… oldatok elegyítésére:
mo1w1+mo2w2+mo3w3+….. = (mo1+mo2+mo3+…)welegyben
Vagy: Az oldott anyag tömege (moa) felírva az oldat tömegével (mo) és az oldott anyag
tömeg%-ával (m%) (w): moa=mo*m% /(100%)
Keverési szabály:
mo1m%1+mo2m%2+mo3m%3+….. = (mo1+mo2+mo3+…)m%elegyben
Oldatkészítés 2: oldatok elegyítése, keverési szabály
Vettünk 100,0g 18,0 m/m%-os hangyasav oldatot (1.oldat) és összeöntöttük
60,0cm3 67,5m/m%-os1,1579 g/cm3 sűrűségű hangyasav oldattal (2.oldat).
Mekkora tömegű és milyen tömeg%-os összetételű hangyasav oldatot kaptunk
(3.oldat)?
Megoldás 1.
1. oldat: mo1=100 g, 18 tömeg%-os, így benne az oldott anyag tömege:
moa1= 100*0,18=18 g
2. oldat: mo2=ρV=1,1579*60=69,474g
moa2=69,474*0,675=46,895g
Elegyítés után: 3. oldat mo3=100+69,474=169,474g
moa3=18+46,895=64,895g
m/m%=67,895/169,474*100%=38,3%
Megoldás 2.: keverési szabállyal: mo1w1+mo2w2 = (mo1+mo2)w3
mo2=ρV=1,1579*60=69,474g
Behelyettesítve: 100*0,18 + 69,474*0,675 = (100+69,474) w3
0,3829=w3
38,3 m/m%-os az oldat.
Oldatkészítés 2: oldatok elegyítése, keverési szabály
Milyen térfogatarányban elegyítsünk 7,0 tömeg%-os foszforsav oldatot (1. oldat;
sűrűség: 1,04 g/cm3) és 21,6 tömeg%-os foszforsav oldatot (2. oldat; sűrűség:
1,13 g/cm3), hogy 10 tömeg%-os oldatot kapjunk (3. oldat) ? Hány mol/dm3-es
koncentrációjú az elkészített oldat (sűrűsége:1,053 g/cm3)? (Hartmann H., Knausz D., Szepes L.: Általános Kémiai Példatár, ELTE 1997., 2.2.3)
Megoldás 1.
Mivel nincs megadva, mennyi oldatot kell készítenünk, megválaszthatjuk valamelyik
oldat mennyiségét… pl.:
legyen az elkészített oldat 100 g tömegű és az 1. oldat Xg tömegű,
ekkor a 2. oldat tömege (100-X)g
Az oldott anyag tömege a három oldatban:
moa1=mo1*w1=X*0,07=0,07Xg
moa2=mo2*w2=(100-X)*0,216=21,6-0,216X
moa3=mo3*w3=100*0,1=10g, ez az első két oldatban levő összes oldott anyag
mennyiségével egyezik meg:
10=0,07X+21,6-0,216X
0,146X=11,6, X=79,5g
1. oldat: 79,5g, Vo1=mo1/ρo1=79,5/1,04=76,44cm3
2. oldat: 100-79,5=20,5g, Vo2=mo2/ρo2=20,5/1,13=18,14cm3
A két oldat térfogatának aránya: Vo1:Vo2=76,44:18,14=4,21:1
Oldatkészítés 2: oldatok elegyítése, keverési szabály
Milyen térfogatarányban elegyítsünk 7,0 tömeg%-os foszforsav oldatot (1. oldat;
sűrűség: 1,04 g/cm3) és 21,6 tömeg%-os foszforsav oldatot (2. oldat; sűrűség:
1,13 g/cm3), hogy 10 tömeg%-os oldatot kapjunk (3. oldat) ? Hány mol/dm3-es
koncentrációjú az elkészített oldat (sűrűsége:1,053 g/cm3)?
Megoldás 2. keverési szabállyal: mo1w1+mo2w2 = (mo1+mo2)w3
Válasszuk megint az elkészített oldatot 100 g tömegűnek és az 1. oldatot Xg
tömegűnek, ekkor a 2. oldat tömege (100-X)g
Behelyettesítés a keverési egyenletbe:
X*0,07+(100-X)*0,216=100*0,1
-0,146X+21,6=10
11,6=0,146X
79,5=X
Innentől a megoldás menete megegyezik az előző megoldással:
1. oldat: 79,5g, Vo1=mo1/ρo1=79,5/1,04=76,44cm3
2. oldat: 100-79,5=20,5g, Vo2=mo2/ρo2=20,5/1,13=18,14cm3
A két oldat térfogatának aránya: Vo1:Vo2=76,44:18,14=4,21:1
Oldatkészítés 2: oldatok elegyítése, keverési szabály
Milyen térfogatarányban elegyítsünk 7,0 tömeg%-os foszforsav oldatot (1. oldat;
sűrűség: 1,04 g/cm3) és 21,6 tömeg%-os foszforsav oldatot (2. oldat; sűrűség:
1,13 g/cm3), hogy 10 tömeg%-os oldatot kapjunk (3. oldat) ? Hány mol/dm3-es
koncentrációjú az elkészített oldat (sűrűsége:1,053 g/cm3)?
Megoldás,folytatás. Hány mol/dm3-es koncentrációjú az elkészített 100g, 10
tömeg%-os foszforsav oldat (sűrűsége:1,053 g/cm3)?
Voldat=m/ ρ=100/1,053=94,97cm3=0,09497dm3
M(H3PO4)=31,0+3*1,0+4*16,0=98g/mol
noa=moa/Moa=10/98=0,102mol
coa=noa/Voldat=0,102/0,09497=1,07mol/dm3
Függelék: oldatok összetételének jellemzésére használt
mennyiségek
Oldatok összetételének jellemzése: • Anyagmennyiség koncentráció „molaritás” (‚B’ vegyület anyagmennyisége 1 dm3 oldatban
cB vagy [B], mértékegysége:[mol/dm3, vagy M]
• Tömegkoncentráció (‚B’ tömege 1 dm3 oldatban) ρB [g/dm3, kg/m3]
• Molalitás (Raoult-koncentráció) (‚B’ anyagmennyisége 1 kg oldószerben)
mB [mol/kg]
• Móltört xi=ni /(Σj nj)
• Tömegszázalék (‚B’ oldott anyag tömege 100 g oldatban) g/g%, %(w/w), tömeg%, %
Tömegtört wi =mi /(Σj mj)
• Térfogatszázalék (B térfogata 100 cm3 elegyben. A térfogati kontrakció miatt nem célszerű
folyadékelegyekre használni) V/V%, %(v/v), tf% …
• Vegyesszázalék %(w/v), %(m/V) (‚B’ tömege g-ban kifejezve 100 cm3 oldatban. Dimenzióval
rendelkezik!)
• Hígítás V (a koncentráció reciproka)
• ppm, (B tömege az oldat tömegének milliomod részeiben)
Tömeg, m [kg, t, q, dkg vagy dag, g, …]
Térfogat, V [m3, dm3, l, ml …]
Sűrűség ρ vagy d [g/cm3, kg/m3,…]
Fajsúly: nem használjuk
Anyagmennyiség n [mol]
Moláris tömeg M [g/mol]
SI prefixumok
exa E 1018 deci d 10-1
peta P 1015 centi c 10-2
tera T 1012 milli m 10-3
giga E 109 mikro μ 10-6
mega M 106 nano n 10-9
kilo k 103 piko p 10-12
hekto E 102 femto f 10-15
deka da, 10 atto a 10-18
Recommended