1. No category

Kertaustehtävien ratkaisut
LUKU 2
1.
Neutraloitumisen reaktioyhtälö:
H2SO4(aq)  2 NaOH(aq)  Na2SO4(aq)  2 H2O(l).
Lasketaan NaOH-liuoksen konsentraatio, kun V(NaOH)  150 ml  0,150 l,
g
m(NaOH)  2,40 g ja M(NaOH) 39,998
.
mol
n
m
Kaavoista c  ja n 
yhdistämällä saadaan
V
M
m
2,40 g
mol
c (NaOH) 

 0,4000...
.
MV 39,998 g  0,150 l
l
mol
Lasketaan neutraloinnissa kuluneen NaOH:n ainemäärä, kun
V(NaOH)  12,3 ml  0,0123 l.
mol
n(NaOH)  c  V  0,4000…
 0,0123 l  4,920…  103 mol
l
Reaktioyhtälön kertoimista päätellään, että
1
1
 n(NaOH) 
 4,920…  103 mol  2,460…  103 mol.
n(H2SO4) 
2
2
Lasketaan rikkihapon massa.
g
M(H2SO4)  98,086
mol
g
 0,2413… g  0,241 g
m(H2SO4)  n  M  2,460…  103 mol  98,086
mol
2.
a) 4 HCl(aq)  MnO2(s)  2 H2O(l)  MnCl2(aq)  Cl2(g)
b) Lasketaan molempien lähtöaineiden ainemäärät.
g
M(MnO2)  86,94
mol
0,222 g
m
n(MnO2 ) 

 0,002553... mol
g
M 86,94 mol
mol
 0,0555 l  0,005661 mol
l
Molempien lähtöaineiden ainemäärät tiedetään, joten tutkitaan rajoittava tekijä.
Jos kaikki MnO2 reagoi, niin HCl kuluu
4
 0,0025530… mol  0,01021…mol  0,005661 mol.
1
n(HCl)  c  V  0,102
HCl loppuu kesken ja on rajoittava tekijä. Reaktioyhtälön kertoimista päätellään, että
1
1
 n(HCl) 
 0,005661 mol  1,41525  103 mol.
n(Cl2) 
4
4
Lasketaan reaktiossa syntyvän Cl2-kaasun massa ja tilavuus.
g
 0,1003… g
m(Cl2)  n  m  1,41525  103 mol  (2  35,45)
mol
m 0,1003... g
V(Cl2) 

 0,03165... l  31,7 ml
ρ
3,17 gl
3.
Määritetään osareaktioiden kertoimet ja kerrotaan reaktioyhtälöt siten, että välituotteet SO2
ja SO3 tulevat käytetyksi.
4 FeS2  11 O2  2 Fe2O3  8 SO2
2 SO2  O2  2 SO3
|4
SO3  H2O  H2SO4
|8
4 FeS2  11 O2  2 Fe2O3  8 SO2
8 SO2  4 O2  8 SO3
8 SO3  8 H2O  8 H2SO4
Kokonaisreaktio saadaan laskemalla reaktiot puolittain yhteen.
4 FeS2  15 O2  8 H2O 2 Fe2O3  8 H2SO4
Lasketaan FeS2:n ainemäärä.
g
M(FeS2)  119,99
mol
m 25,0  1000 g
n(FeS2 ) 

 208,3... mol
g
M
119,99 mol
Reaktioyhtälön kertoimista päätellään, että
8
 n(FeS2)  2  208,3… mol  416,7… mol
n(H2SO4) 
4
Lasketaan rikkihapon massa.
g
M(H2SO4)  98,086
mol
g
 40872,5… g  40,9 kg
m(H2SO4)  n  m  416,7… mol  98,086
mol
4.
a) NH4NO3(s)  N2O(g)  2 H2O(g)
2 NH4NO3(s)  2 N2(g)  O2(g)  4 H2O(g)
b) i) Lasketaan ensiksi, kuinka monta mg NH4NO3:a hajoaa alemman reaktioyhtälön
mukaan.
m
35,0 mg
n(N2 ) 

 1,249... mmol
g
M  2  14,01 mol
Reaktioyhtälön kertoimista päätellään, että n(NH4NO3)  n(N2) 1,249… mmol.
M(NH4NO3)  80,052
g
mol
g
 99,99… mg
mol
ii) Lasketaan ylemmän reaktioyhtälön mukaan hajoavan NH4NO3:n massa ja ainemäärä.
m(NH4NO3)  n  M  1,249… mmol  80,052
m(NH4NO3)  (626  99,99…) mg  526,0… mg
m 526,0... mg
n(NH4NO3 ) 

 6,570... mmol
g
M
80,052 mol
Reaktioyhtälön kertoimista päätellään, että n(N2O)  n(NH4NO3).
g
 289,2… mg  289 mg
m(N2O)  n  M  6,570… mmol  (2  14,01  16,00)
mol
5.
a) Moolimassat: M(etanoli)  M(C2H6O)  46,068
g
ja
mol
g
.
mol
m
13 g
Lasketaan etanolin ainemäärä: n(etanoli) 

 0,282... mol .
g
M 46,068 mol
M(dietyylieetteri))  M(C4H10O)  74,12
Reaktioyhtälön kertoimista päätellään, että n(dietyylieetteri) 
1
 n(etanoli).
2
1
1
 n(etanoli) 
 0,282… mol  0,141… mol
2
2
g
 10,45…g  10 g
m(dietyylieetteri)  n  M  0,141… mol  74,12
mol
Teoreettinen saanto oli 10 g.
todellinen saanto
5,3 g
 100 % 
 100 %  51%
b) saanto-% 
teoreettinen saanto
10,45... g
n(dietyylieetteri) 
c) Lämpötilan noustessa happamissa olosuhteissa käynnistyy kondensaation rinnalla
eliminaatio, jossa etanolista muodostuu eteeniä. Tämä sivureaktio pienentää saantoa.
6.
Rinnakkaiset reaktiot:
1. 4 Li(s)  O2(g)  2 Li2O(s)
2. 2 Mg(s)  O2(g)  2 MgO(s)
Moolimassat: M(Mg)  24,31
g
g
g
, M(Li)  6,941
, M(MgO)  40,31
ja
mol
mol
mol
g
.
mol
Tehtävä voidaan ratkaista joko reaktioissa kuluvan hapen (6,00 g  3,00 g  3,00 g)
suhteen tai metalleista syntyvien oksidien suhteen (6,00 g), kuten tässä.
M(Li2O)  29,882
Merkitään m(Mg)  x, jolloin m(Li)  3,00 g  x.
Oksidien seos (massa  6,00 g) muodostuu reaktioissa 1 ja 2, joten
m(Li2O)  m(MgO)  6,00 g.
2 1
1 moolista Li-oksidia syntyy  mol Li2O ja 1 moolista Mg syntyy 1 mol MgO.
4 2
Kirjoitetaan yhtälö.
1 3,00 g  x
x
g
g

 29,882 mol
 1
 40,31 mol
 6,00 g
g
g
2 6,941 mol
24,31 mol
6,45771  2,15257x  1,65816x  6,00
0,49441x  0,45771, josta
x  m(Mg)  0,92577 g  0,926 g
LUKU 3
7.
Br
CH 3
Br
CO 2H
Br2
pelkistys
D
Cl
CH 3
CH 3
CH 3
CH 3
HCl
CO 2H
CH 3CO2 H
tai
CH 2OH
CH 2OH
A
NaOH
CO 2H
E
CH 3
O
CH 2OCCH 3
B
heikko
hapetin
CH 3
CH 3
CO 2- Na+
F
CHO
C
aldehydi
Jos A on tyydyttynyt, vastaavasti yhdisteiden B ja C rakenteet ovat tyydyttyneitä.
8.
9.
10. a) Reaktio 1: additio (A:n suhteen), substituutio (bentseenirenkaan suhteen).
Reaktio 2: substituutio. Reaktio 3: protoninsiirtoreaktio (neutraloituminen)
b)
LUKU 4
11. a) Palamisreaktioyhtälö: 2 C7H14(l)  21 O2(g)  14 CO2(g)  14 H2O(g)
100 km:n matkalla V(C7H14)  4,6 l:
kg
m(C7H14)    V  0,80
 4,6 l  3,68 kg  3680 g
l
g
M(C7H14)  98,182
mol
m
3680 g
n(C7H14) 

 37,48... mol
g
M 98,182 mol
Reaktioyhtälön kertoimista päätellään, että 2 mol C7H14 tuottaa 14 mol CO2, joten
14
n(CO2 ) 
 n(C7H14 )  7  37,48... mol  262,3... mol
2
g
m(CO2 )  n  M  262,3... mol  (12,01 2  16,00)
 11546 g (100 km kohti)
mol
Kilometriä kohti CO2-päästö on 115,46 g  115 g.
b) Valmistajan ilmoittama CO2-päästö on 109 g/km  10900 g/100 km.
g
ja NTP:ssä T  273,15 K ja p  101,325 kPa
M(CO2)  44,01
mol
m
Yhdistetään n 
ja pV  nRT , joista saadaan
M
Nm
10900 g  8,3145 2  273,15 K
mRT
m
V (CO2 ) 

 5,551... m3  5550 dm3 .
N
g
Mp
101,325  103 2  44,01
m
mol
12. Lasketaan nitroglyseriinin ainemäärä.
g
M(C3H5N3O9)  227,10
mol
25,0 g
m
n(C3H5N3O9) 

 0,1100... mol
g
M 227,10 mol
Reaktioyhtälön kertoimista päätellään, että 4 moolista C3H5N3O9 syntyy 29 mol kaasuja,
joten
29
29
V (kaasut) 
 n(C3H5N3O9 ) 
 0,1100... mol  0,7981... mol
4
4
p V  n  R T , josta
p
Nm
n  R T 0,7981... mol  8,3145 molK  (273,15  500) K

 5130512 Pa  5130 kPa
V
1,0  103 m3
13. a) 2 CaO(s)  5 C(s)  2 CaC2(s)  CO2(g)
CaC2(s)  2 H2O(l)  Ca(OH)2(aq)  C2H2(g)
b) Kokonaisreaktio: 2 CaO(s)  5 C(s)  4 H2O(l)  CO2(g)  2 Ca(OH)2(aq)  2 C2H2(g).
5,78g
m

 0,1030...mol
n(CaO) 
g
M  40,08  16,00  mol
Kokonaisreaktiosta päätellään, että n(C2H2)  n(CaO)  0,1030… mol.
NTP:ssä T  273,15 K ja p  101,325 kPa
nRT
V (C2H2 ) 

p
Nm
0,1030... mol  8,31451
 273,15 K
mol  K
 2,3101...  103 m3  2,31dm3
N
101,325  103 2
m
LUKU 5
14. a) Lämpökemiallisesta reaktioyhtälöstä päätellään, että yhtä NO-moolia kohti energiaa
sitoutuu
kJ
180,5 kJ
kJ
 90,25
ja yhtä N2-moolia kohti 180,5
.
2 mol
mol
mol
Lämpöä sitoutuu 0,70 mol  90,25
kJ
 63,175 kJ  63 kJ.
mol
b) Lasketaan typen ainemäärä
N
101 103 2  17  103 m3
pV
m

 0,7166... mol
n(N2 ) 
RT 8,3145 Nm  (273,15  15) K
mol  K
kJ
Energiaa sitoutuu 0,7166… mol  180,5
 129,35 kJ  130 kJ.
mol
15. a) ΔH    nΔHf (reaktiotuotteet)   nΔHf (lähtöaineet)






kJ
kJ
kJ
 12 mol  285,8
 4 mol  393,5
mol
mol
mol
kJ
kJ 

  4 mol  53
 5 mol  20
mol
mol 

 5115,6 kJ  5116 kJ (neljää metyylihydratsiinimoolia kohti)
g
b) M(metyylihydratsiini)  46,078
, joten 1 moolin massa on 46,078 g.
mol
Tehdään yksikönmuunnos.
5122,1kJ
5115,6 kJ
kJ
kJ

 27,755...  28
4 mol
4  46,078 g
g
g
 9 mol  0


16. a) ΔH    nΔHf (reaktiotuotteet)   nΔHf (lähtöaineet)

 2 mol  296,9





kJ
kJ
kJ
kJ 

 2 mol  285,8
 2 mol  20,2
 3 mol  0
mol
mol 
mol
mol 
 1125,0 kJ
b) Yhdiste on sitä pysyvämpi, mitä pienempi on sen muodostumisentalpia.
ΔHf(SO2 )  ΔHf(H2S), joten rikkidioksidi SO2 on pysyvämpi.
c) Vertailuolosuhteissa T  (273,15  25) K  298,15 K ja p  101,325 kPa.
Lasketaan divetysulfidin ainemäärä.
3
3 N
3
pV 101,325  10 m2  20,0  10 m
n(H2S) 

 0,8174... mol
Nm
8,3145 mol

298,15
K
RT
K
n(H2S) ja H° ovat suoraan verrannolliset, joten kirjoitetaan verranto ja ratkaistaan se.
2 mol
1125,0 kJ
1125,0 kJ  0,8174... mol

, josta x 
 459,8... kJ  460 kJ
x
0,8174... mol
2 mol
Vastaus: energiaa vapautuu 460 kJ  4,60 102 kJ.
17. a) Lasketaan kaasujen kokonaisainemäärä.
N
202  103 2  5,0  103 m3
pV
m

 0,4074 mol
n(kaasut) 
RT 8,3145 Nm  (273,15  25,0) K
mol  K
Reaktiot tapahtuvat rinnakkain. Merkitään: m(butaani)  x, jolloin
m(propaani)  0,4074 mol  x.
Palamisentalpioita käyttäen saadaan yhtälö
kJ
kJ
 (0,4074 mol  x)  2220
 1064 kJ, josta
x  2877
mol
mol
kJ
 159,572 kJ
x  657
mol
159,572 kJ
x  n(butaani) 
 0,2428 mol
kJ
657 mol
n(propaani)  (0,4074  0,2428) mol  0,1646 mol
Lasketaan mooliprosentit.
0,2428 mol
mol-%(butaani) 
 100 %  59,59 %  60 %, ja mol-%(propaani)  40 %
0,4074 mol
b) Rinnakkain tapahtuvat reaktiot:
1. C3H8(g)  5 O2(g)  3 CO2(g)  4 H2O(l)
2. 2 C4H10(g)  13 O2(g)  8 CO2(g)  10 H2O(l)
Lasketaan hiilidioksidin ainemäärä ja tilavuus. Reaktioyhtälöistä päätellään, että 1 mol
8
propaania tuottaa 3 mol CO2 ja 1 mol butaania tuottaa mol  4 mol CO2.
2
n(CO2)  3  0,1646 mol  4  0,2428 mol  1,465 mol
Nm
 (273,15  25) K
1,465 mol  8,31451
nRT

mol
K
V (CO2 ) 

 0,03584... m3  36 dm3
p
3 N
101,325  10 2
m
c) Veden höyrystyminen kaasuksi sitoo lämpöenergiaa, joten reaktiossa vapautuvan
energian määrä on pienempi.
LUKU 6
18. Reaktioyhtälön kertoimista päätellään, että typpikaasun kulumisnopeus on
1
mol
mol
 6000
 2000
ja ammoniakkikaasun muodostumisnopeus on
3
min
min
2
mol
mol
.
 6000
 4000
3
min
min
19. a) Jodi on reaktiotuote, joten työssä mitattiin reaktiotuotteen syntymisnopeutta.
b) 20 °C:ssa jodin keskimääräinen syntymisnopeus aikavälillä 10–20 min on
mmol
mmol
Δc (3,5  2,0) l

 0,0025
ls
Δt (20  10)  60 s
30 °C:ssa
mmol
mmol
Δc (7,5  4,5) l

 0,0050
ls
Δt (20  10)  60 s
c)
0,0050
0,0025
mmol
ls
mmol
ls
 2,0 , eli reaktionopeus kaksinkertaistui.
d) Lämpötilan kasvaessa reaktioon johtavien törmäysten lukumäärä aikayksikköä kohti
kasvaa.
20. a) Reaktioyhtälön kertoimista päätellään, että
4
c(NO2) 
 (N2O5)alussa  c(N2O5)hetkellä t)  2  (0,100 mol/l  c(N2O5)hetkellä t) ja
2
1
1
c(O2) 
 (0,100 mol/l  c(N2O5)hetkellä t) tai c(O2) 
 c(NO2).
2
4
[N2O5]
(mol/l)
Aika t
(h)
[NO2]
(mol/l)
[O2]
(mol/l)
0,100 0,086
0,073 0,063 0,054 0,046 0,039 0,034 0,029
0
0,50
1,0
0
0,028
0,054 0,074 0,092 0,11
0
0,0070 0,014 0,019 0,023 0,027 0,031 0,033 0,036
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
0,12
0,13
0,14
Kuvaajat:
/
mol
c –––
l
0,014
NO2
0,012
0,010
0,080
0,060
0,040
–0,060 mol/l
2,0 h
O2
tangentti
N2O5
0,020
1,0
2,0
3,0
4,0
t/h
b) Piirretään N2O5:n kuvaajalle tangentti kohtaan t  0 h ja lasketaan tangentin
kulmakerroin.
0,060
Δc
N2O5 :n hajoamisen alkunopeus  

2,0 h
Δt
(vastaukset välillä (0,030  0,03)
mol
l
 0,030
mol
hyväksytään)
lh
c) ΔH    nΔHf (reaktiotuotteet)   nΔHf (lähtöaineet)
kJ
kJ
kJ
 1mol  0
 2 mol  11,3
mol
mol
mol
 112,6 kJ  0, joten reaktio on endoterminen
 4 mol  33,8
mol
lh