1. No category

2. Reaktioyhtälö
11. a)
1) CH3CH2OH + O2 → CO2 + H2O
CH3CH2OH + O2 → CO2 + H2O
Tasapainotetaan
C, kpl
1+1
1
CH3CH2OH +
O2 → 2 CO2 + H2O
kerroin 2 CO2:lle
H, kpl
3+2+1
2
CH3CH2OH +
O2 → 2 CO2 + 3 H2O
kerroin 3 H2O:lle
2∙2
O, kpl
1
?
+3
CH3CH2OH + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O
kerroin 3 O2:lle
Tasapainotettu reaktioyhtälö on
CH3CH2OH + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O
2) C3H8 + O2 → CO2 + H2O
C3H8
Tasapainotetaan
C, kpl
3
C3H8
kerroin 3 CO2:lle
H, kpl
8
C3H8
kerroin 4 H2O:lle
O, kpl
C3H8
kerroin 5 O2:lle
Tasapainotettu reaktioyhtälö on:
+
O2
→ CO2 + H2O
1
+
O2 → 3 CO2 + H2O
2
+ O2 → 3 CO2 + 4 H2O
3∙2
?
+ 4
+ 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O
C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O
3) CH3CH2COCH3 + O2 → CO2 + H2O
CH3CH2COCH3 + O2 → CO2 + H2O
Tasapainotetaan
C, kpl
1+1+1+1
1
CH3CH2COCH3 +
O2 → 4 CO2 + H2O
kerroin 4 CO2:lle
H, kpl
3+2+3
2
CH3CH2COCH3 +
O2 → 4 CO2 + 4 H2O
kerroin 4 H2O:lle
4∙2
O, kpl
1
?
+4
kerroin
5
½ CH3CH2COCH3 + 5 ½ O2 → 4 CO2 + 4 H2O
O2:lle
kerrotaan 2:lla,
jotta
kertoimet 2 CH3CH2COCH3 + 11 O2 → 8 CO2 + 8 H2O
pienimpiä
kokonaislukuja
Tasapainotettu reaktioyhtälö on:
2 CH3CH2COCH3 + 11 O2 → 8 CO2 + 8 H2O
b) Kun polttoainetta käytetään 1,5 mol, syntyy vettä:
1) CH3CH2OH + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O
1 mooli polttoainetta tuottaa 3 moolia vettä, joten
1,5 moolia polttoainetta tuottaa 1,5 ∙ 3 moolia = 4,5 moolia vettä.
2) C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O
1 mooli polttoainetta tuottaa 4 moolia vettä, joten
1,5 moolia polttoainetta tuottaa 1,5 ∙ 4 moolia = 6,0 moolia vettä.
3)
1,5 moolia polttoainetta tuottaa 1,5 ∙ (8/2) moolia = 6,0 moolia vettä.
Suurimman veden ainemäärän tuottavat propanoni ja 2-butanoni eli polttoaineet 2 ja 3.
13.
a) C57H110O6 + O2 → CO2 + H2O
Tasapainotetaan reaktioyhtälö:
C57H110O6
Tasapainotetaan
C, kpl
57
C57H110O6
kerroin 57
CO2:lle
H, kpl
110
C57H110O6
kerroin 55
H2O:lle
O, kpl
6
C57H110O6
kerroin 81 ½ #
O2:lle
kerrotaan 2:lla, 2 C57H110O6
jotta
kertoimet H2O
pienimpiä
kokonaislukuja
#
(169 – 6)/2 = 81 ½
Tasapainotettu reaktioyhtälö on:
+
O2 →
+
O2
+
2
O2 → 57 CO2 + 55 H2O
?
CO2 + H2O
1
→ 57 CO2 + H2O
57 ∙ 2
+ 55
= 169
+ 81 ½ O2 → 57 CO2 + 55 H2O
+ 163 O2
→ 114 CO2 +
110
2 C57H110O6 + 163 O2 → 114 CO2 + 110 H2O
b) m(C57H110O6) = 1,0 kg
ja ainemäärä n(C57H110O6) = M(C57H110O6)/M(C57H110O6)
= 1000 g/[(57 ∙ 12,01 + 110 ∙ 1,008 + 6 ∙ 16,00) g mol-1] = 1,1217… mol
Veden ainemäärä on:
n(H2O)/n(C57H110O6) = 110/2,
josta n(H2O) = (110/2) ∙ n(C57H110O6) = 61,6972… mol
Veden massa
m(H2O) = n(H2O) ∙ M(H2O) = 61,6972… mol ∙ ( 2 ∙ 1,008 + 16,00) g/mol= 1,1 kg.
15.
a)
Tasapainotettu reaktioyhtälö on: CaO(s) + 3 C(s) → CaC2(s) + CO(g)
b) Tasapainotetaan reaktioyhtälö:
Tasapainotettu reaktioyhtälö on: CaC2(s) + 2 H2O(l) → C2H2(g) +
n(CaC2) = m/M = 2,4 g/[(40,08 + 2 ∙ 12,01) g/mol] = 0,0374… mol
n(C2H2) = n(CaC2)
m(C2H2) = n(C2H2) ∙ M(C2H2) = n(CaC2) ∙ M(C2H2)
= 0,0374… mol ∙ (2 ∙ 12,01 + 2 ∙ 1,008) g/mol= 0,9748… g = 0,97 g
Ca(OH)2(aq)
16.
a) Tasapainotettu reaktioyhtälö on: Al(OH)3(s) + 3 HCl(aq) → AlCl3(aq) + 3 H2O(l)
b) n(Al(OH)3) = m/M = 0,500 g/[(26,98 + 3 ∙ 16,00 + 3 ∙ 1,008) g/mol] = 0,00640… mol
n(HCl) = 3 ∙ n(Al(OH)3)
m(HCl) = n(HCl) ∙ M(HCl) = 3 ∙ n(Al(OH)3) ∙ M(HCl) = 3 ∙ 0,00640… mol ∙ (1,008 + 35,45) g/mol
= 0,701 g
c) n(AlCl3) = n(Al(OH)3)
m(AlCl3) = n(AlCl3) ∙ M(AlCl3) = n(Al(OH)3) ∙ M(AlCl3) = 0,00640… mol ∙ (26,98 + 3 ∙ 35,45) g/mol
= 0,855 g
n(H2O) = 3 ∙ n(Al(OH)3)
m(H2O)= n(H2O) ∙ M(H2O)=3 ∙ n(Al(OH)3) ∙ M(H2O)= 3 ∙ 0,00640…mol ∙ (2 ∙ 1,008 + 16,00) g/mol
= 0,346 g
17.
a) 2 NaOH(s) + CO2(g) → Na2CO3(s) + H2O(l)
b) n(NaOH) = 1000 g/(22,99 + 16,00 + 1,008) g/mol = 25,0012… mol
Reaktioyhtälön kertoimista päätellään, että n(CO2) = ½ n(NaOH) = 12,5006… mol
m(CO2) = n(CO2) ∙ M(CO2) = 12,5006…mol ∙ (12,01 + 2 ∙ 16,00) g/mol = 550 g.
18.
Tasapainotettu reaktioyhtälö:C17H35COOH + 26 O2 →18 CO2 + 18 H2O
M(C17H35COOH) =  ∙ V = 0,94 kg/dm3 ∙ 0,014 dm3 = 0,01316 kg = 13,16 g
M(C17H35COOH ) = (18 ∙ 12,01 + 36 ∙ 1,008 + 2 ∙ 16,00) g/mol = 284,468 g/mol
n(C17H35COOH ) = m/M = 13,16 g /(284,468g/mol) = 0,0462… mol
Reaktioyhtälön mukaan n(H2O) = 18 ∙ n(C17H35COOH )= 18* 0,0462… mol = 0,832… mol
m(H2O) = n ∙ M = 0,832… mol ∙ (2 ∙ 1,008 + 16,00) g/mol = 15 g.
19.
Tasapainotettu reaktioyhtälö on:
2 CH3CH2OH(l) + O2(g) → 2 CH3CHO(l) + 2 H2O(l)
b)
V(CH3CH2OH) = ?
( CH3CH2OH) = 0,789 g/cm3
V(CH3CHO) = 25,0 l
(CH3CHO) = 0,788 g/cm3
m(CH3CHO) =  ∙ V
n(CH3CHO) = m/M = ( ∙ V )/M
= ( 0,788 g cm-3 ∙ 25,0 ∙ 103 cm3)/ [(2 ∙ 12,01 + 4 ∙ 1,008 + 16,00) g/mol] = 447,198… mol
n(CH3CH2OH) = n(CH3CHO)
V(CH3CH2OH) = m/ = n(CH3CH2OH) ∙ M(CH3CH2OH)/( CH3CH2OH)
= n(CH3CHO) ∙ M(CH3CH2OH)/( CH3CH2OH)
= 447,198… mol ∙ (2 ∙ 12,01 + 6 ∙ 1,008 + 16,00) g/mol/(0,789 g/cm3) = 26,1 kg
20. Tasapainotettu reaktioyhtälö on:
CaCO3(s) + 2 HCl(aq) → CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O(l)
b) m(liitu) = 12,3 g, josta 69,7 m-%:a on CaCO3.
m(CaCO3) = (69,7 % /100%) ∙ 12,3 g = 8,573... g
n(CaCO3) = m/M = 8,573… g/[(40,08 + 12,01 + 3 ∙16,00) g mol-1] = 0,08565… mol
n(CO2) = n(CaCO3)
m(CO2) = n(CO2) ∙ M(CO2) = n(CaCO3) ∙ M(CO2) = 0,08565… mol ∙ (12,01 + 2 ∙ 16,00) g/mol
= 3,77 g
c) m(liitu) = 4,38 g
m-% CaCO3 = ?
m(CO2) = 1,31 g
n(CO2) = m/M = 1,31 g/[(12,01 + 2 ∙ 16,00) g/mol] = 0,02976… mol
n(CaCO3) = n(CO2)
m(CaCO3) = n(CaCO3) ∙ M(CaCO3) = n(CO2) ∙ M(CaCO3)
= 0,02976… mol ∙ (40,08 + 12,01 + 3 ∙ 16,00) g/mol = 2,979… g
m-%(CaCO3) = [m(CaCO3)/m(liitu)] ∙ 100 % = (2,979… g/4,38 g) ∙ 100 % = 68,0 %
21.
a) Zn(s) + H2SO4(aq) → ZnSO4(aq) + H2(g)
b) Reaktioyhtälön perusteella
n(H2) = n(Zn).
Vetykaasun ainemäärä on
n(H2) = 0,109 g/(2 ∙ 1,008 g/mol) = 0,05406… mol.
Sinkkiä tarvitaan
m(Zn) = 0,05406… mol ∙ 65,41 g/mol = 3,536… g.
Puhtausprosentti on tällöin (3,536… g/3,86 g) ∙ 100 %  91,6 %.
c) Laskuissa edellytetään, että sinkki ei sisällä sellaisia epäpuhtauksia, kuten epäjaloja
metalleja, jotka rikkihapon kanssa reagoidessaan muodostavat vetykaasua. Myös muut
stoikiometrian oletukset ovat voimassa.
22.
n((NH2)2CO) = 1,08 g/(2 ∙ 14,01 + 4 ∙ 1,008 + 12,01 + 16,00) g/mol = 0,0179… mol
Reaktioyhtälön perusteella
n(O2) = 4 ∙ n((NH2)2CO) = 4 ∙ 0,0179… mol = 0,07192… mol
m(O2) = n(O2) ∙ M(O2) = 0,07192… mol ∙ 2 ∙ 16,00 g/mol = 2,3016… g
Vesinäyte kuluttaa happea 2,30… ∙ 103 mg/100 dm3
BHK = 2,30… ∙ 103 mg/100 dm3 = 23 mg /dm3
26.
3 BaCl2(aq) + Fe2(SO4)3(aq) → 3 BaSO4(s) + 2 FeCl3(aq)
Lasketaan lähtöaineiden ainemäärät.
n(BaCl2) = m/M(BaCl2) = 100,0 g/( 137,33 + 2 ∙ 35,45 ) g/mol = 0,4802… mol
n(Fe2(SO4)3) = m/M(Fe2(SO4)3)
= 50,0 g/( 2 ∙ 55,85 + 3 ∙ 32,07 + 12 ∙ 16,00 ) g/mol = 0,1250… mol
Verrantona:
n(BaCl2)/n(Fe2(SO4)3) = 3/1 , joten n(BaCl2) = 3 ∙ n(Fe2(SO4)3).
Ts. yksi mooli rauta(III)sulfaattia kuluttaa kolme moolia bariumkloridia, joten 0,1250… mol
rauta(III)sulfaattia kuluttaa
3 ∙ 0,1250… mol = 0,3750… mol bariumkloridia eli se riittää.
Vastaavasti yksi mooli bariumkloridia kuluttaa 1/3 moolia rauta(III)sulfaattia, joten 0,4802
mol bariumkloridia kuluttaa
1/3 ∙ 0,4802… mol = 0,1600… mol rauta(III)sulfaattia eli se ei riitä.
Rauta(III)sulfaatti on siis reaktiota rajoittava tekijä ja bariumkloridia on ylimäärin.
Bariumsulfaattia syntyy:
n(BaSO4) = 3∙ 0,1250… mol
m(BaSO4) = n(BaSO4) ∙ M(BaSO4) = 3∙ 0,1250… mol ∙ (137,33 + 32,07 + 4 ∙ 16,0 ) g/mol
= 87,5 g
27.
V(HCl) = 1000 l = 1000 dm3
c(HCl) = 6 M
m(Ca(OH)2) = 200 kg
Käytetään konsentraation lauseketta: c = n/V ja ainemäärän lauseketta
n = m/M.
n(HCl) = c ∙ V = 6 mol dm-3 ∙ 1000 dm3 = 6000 mol
n(Ca(OH)2) = m/M = 200 ∙ 103 g/[(40,08 + 2 ∙ 16,00 + 2 ∙ 1,008) g/mol] = 2699,2… mol
Neutraloituminen:
Tasapainotettu reaktioyhtälö on:
2 HCl + Ca(OH)2 → 2 H2O + CaCl2
Hapon täydelliseen neutraloitumiseen kuluisi:
n(Ca(OH)2 = ½ n(HCl) = ½ ∙ 6000 mol = 3000 mol.
Palokunta käytti vain 2699,2… mol Ca(OH)2:a eli kaikki happo ei neutraloitunut.
Lisää olisi tarvittu 3000 – 2699 = 301 mol eli 22,2 kg.
28.
a) Tasapainotettu reaktioyhtälö on:
4 KCl(aq) + 4 HNO3(aq) + O2(g) → 4 KNO3(aq) + 2 Cl2(g) + 2 H2O(l)
b)
m(KCl) = 50,0 kg
n(KCl) = m/M = 50,0 ∙ 103 g/[(39,10 + 35,45) g/mol] = 670,69… mol
m(HNO3) = (65 %/100 %) ∙ 50,0 kg = 32,5 kg
n(HNO3) = m/M = 32,5 ∙ 103 g/[(1,008 + 14,01 + 3 ∙ 16,00) g/mol] = 515,72… mol
Reaktioyhtälöstä n(KNO3)/n(HNO3) = 4/4 eli n(KNO3) = n(HNO3) ja KNO3:a voi nyt muodostua
515,72… mol.
M(KNO3) = n(KNO3) ∙ M(KNO3) = n(HNO3) ∙ M(KNO3)
= 515,72… mol ∙ [(39,10 + 14,01 + 3 ∙ 16,00) g/mol] = 52,1 kg
c) Kloorikaasua syntyy:
n(Cl2)/n(KNO3) = 2/4, joten n(Cl2) = (2/4) ∙ n(KNO3) = (1/2) ∙ n(KNO3)
M(Cl2) = n(Cl2) ∙ M(Cl2) = (1/2) ∙ n(KNO3) ∙ M(Cl2)
= ½ ∙ 515,72… mol ∙ [2 ∙ 35,45) g/mol] = 18,3 kg
Reaktion saanto
29.
Lasketaan lähtöaineiden ainemäärät.
n( NaHCO3) = m/M = 20,0 g/[(22,99 + 1,008 + 12,01 + 3 ∙ 16,00) g/mol]
= 0,2380... mol
Vetykloridihapon ainemäärä lasketaan kaavasta c = n/V
n(HCl) = c(HCl) ∙ V(HCl) = 6 mol/dm3 ∙ 50,0 ∙ 10-3 dm3 = 0,30 mol
Reaktioyhtälön kertoimien perusteella:
NaHCO3(s) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H2O(l) + CO2(g)
reaktioyhtälön
1
1
1
kertoimet
käytössä, mol
0,2380…
0,30
rajoittaa
NaCl
voidaan 0,2380…
0,2380…
valmistaa, mol
Natriumkloridia voidaan siis tuottaa enintään 0,2380… mol, joten teoreettinen saanto on:
m(NaCl, teor) = n ∙ M = 0,2380… mol ∙ (22,99 + 35,45) g/mol = 13,91… g
b) Reaktion saantoprosentti on:
todellinen saanto
12,3g
saantoprosentti 
 100% 
 100 %  88,48...%  88,5%
teoreettinen saanto
13,9g
30.
a) Lasketaan lähtöaineiden ainemäärät:
n(CO) = m/M = 72,0 ∙ 103 g/[(12.01 + 16,00) g/mol] = 2,570… ∙ 103 mol
n(H2) = m/M = 5,50 ∙ 103 g/[(2 ∙ 1,008) g/mol] = 2,728… ∙ 103 mol
Reaktioyhtälön kertoimien perusteella:
CO(g)
+
reaktioyhtälön
1
kertoimet
2,570… ∙ 103
käytössä, mol
2,570… ∙ 103 mol
2,570… ∙ 103
CO tarvitsee H2, mol
2,728… ∙ 103 H2 ½ ∙ 2,728… ∙ 103
= 1,36… ∙ 103
tarvitsee CO, mol
riittää
1 mol H2 tuottaa
½ mol
2,728… ∙ 103 mol H2
tuottaa
2 H2(g) →
2
CH3OH(l)
1
2,728… ∙ 103
2 ∙ 2,570… ∙ 103
= 5,14… ∙ 103
ei riitä
2,728… ∙ 103
2/2 = 1 mol
2,728… ∙ 103
½ mol
½ ∙ 2,728… ∙ 103
Metanolia voidaan siis tuottaa ½ ∙ 2,728… ∙ 103 mol
joten
m(CH3OH) = n ∙ M
= ½ ∙ 2,728… ∙ 103 mol ∙ (12,01 + 4 ∙ 1,008 + 16,00) g/mol = 4,3708… ∙ 104 g = 43,7 kg
b) Reaktion todellinen saanto
todellinen saanto
saantoprosentti 
 100%
teoreettinen saanto
saantoprosentti  teoreettinen saanto 90,4%  43,7kg
todellinen saanto 

 39,5kg
100%
100%
31.
a) Tasapainotettu reaktioyhtälö on: 3 Si(s)
b)
+ 2 N2(g) → Si3N4(s)
m(Si) = 4,00 g
n(Si) = m/M = 4,00 g/(28,09 g/mol) = 0,1423… mol
m(N2) = 3,00 g
n(N2) = m/M = 3,00 g/(2 ∙ 14,01 g/mol) = 0,1070… mol
3 Si(s)
+
2 N2(g)
→ Si3N4(s)
kertoimet
3
2
1
reaktioyhtälössä
ainemäärät kun
3/3 = 1
2/3
1/3
1 mol Si reagoi
ainemäärät, kun 0,1423… mol
2/3 ∙ 0,1423… 1/3 ∙ 0,1423…
0,1423… mol Si (käytettävissä)
= 0,0949…
mol
reagoi
(lasketaan)
ainemäärät, kun 3/2
2/2 =1
½
1 mol N2 reagoi
ainemäärät, kun 3/2 ∙ 0,1070… mol
0,1070… mol
0,1070… mol
= 0,1605… mol
(käytettävissä)
N2 reagoi
(rajoittaa)
Synteesin teoreettisen saannon rajoittaa Si.
n(Si3N4) = (1/3) ∙ 0,1423… mol = 0,0474… mol
m(Si3N4) = n ∙ M = 0,0474… mol ∙ (3 ∙ 28,09 + 4 ∙ 14,01) g/mol
= 6,660… g  6,66 g
c) M(todellinen saanto) = 4,92 g
todellinen saanto
4,92%
 100%  73,873...%  73,9%
saantoprosentti 
 100% 
6,66
teoreettinen saanto
Reaktiosarjat
35.
Lasketaan reaktioyhtälöt puolittain yhteen:
CH4 + 4 Cl2 → CCl4 + 4 HCl
CCl4 + 2 HF → CCl2F2 + 2 HCl
CH4 + 4 Cl2 + 2 HF → CCl2F2 +
6 HCl
m(Cl2) = ?
m(CCl2F2) = 0,156 g
n(CCl2F2) = m/M = 0,156 g/[(12,01 + 2 ∙ 35,45 + 2 ∙ 19,00) g/mol] = 0,001290… mol
m(Cl2) = n(Cl2) ∙ M(Cl2)
= 4∙ 0,001290… mol ∙ (2 ∙ 35,45 g/mol) = 0,36590… g = 0,366 g
36.
a)
S(s) + O2(g)
2 SO2(g) + O2(g)
SO2(g)
V2O5
SO3(g) + H2O(l)
2 SO3(g)
H2SO4 (aq)
c) Tasapainotetaan reaktioyhtälöt
2 S(s) + 2 O2(g)
2 SO2(g) + O2(g)
2 SO3(g) + 2 H2O(l)
2 SO2(g)
V2O5
2 SO3(g)
2 H2SO4 (aq)
Reaktioyhtälöistä nähdään, että n(H2SO4) = n(S).
Rikkihapon massa on
M(H2SO4) = (2,5 ∙ 103 kg ∙ 98,1 g/mol)/32,1 g/mol = 7,640….∙ 103 kg = 7,6∙103 kg
Reaktioyhtälöiden perusteella
n(O2)/n(S) = 3/2, josta n(O2) = (3/2) ∙ n(S)
n(O2) = 1½ ∙ n(S)
M(O2) = n(O2) ∙ M(O2) = (3/2) [M(S)/M(S)] ∙ M(O2)
M(O2) = 3/2 ∙ [2,5 ∙ 103 kg/32,07 g/mol ] ∙ (2 ∙ 16,00 g/mol) = 3,7 ∙ 103 kg.