3,

a,

Reakcióhő = keletkezett anyagok képződéshőinek összege - kiindulási anyagok képződéshőinek összege. (Elemek képződéshője nulla)

Etán esetén:

`C_2H_6` + 3,5 `O_2` `rightarrow` 2 `CO_2` + 3 `H_2O`


`Delta_r H ("etán")` = `3*Delta_k H(H_2O) +2*Delta_k H(CO_2)-Delta_k H(C_2H_6)` = `3*(-286)+2*(-394)-(-83.8)` = -1562,2 `(kJ)/(mol)`

Bután esetén:

`C_4H_(10)` + 6,5 `O_2` `rightarrow` 4 `CO_2` + 5 `H_2O`

`Delta_r H ("bután")` = `5*Delta_k H(H_2O) +4*Delta_k H(CO_2)-Delta_k H(C_4H_(10))` = `5*(-286)+4*(-394)-(-126)` = -2880 `(kJ)/(mol)`

b,

A térfogat% és a mol% gázok esetén megegyezik.

1 mol gáz esetén a gázelegy tartalmaz 0,25 mol etánt és 0,75 mol butánt.
Ennek elégetésekor `0.25*(-1562.2)+0.75*(-2880)` = 2550,55 kJ hő szabadul fel.

2550,55 kJ hő szabadul fel, ha 24,5 `dm^3` (24500 `cm^3`) gázt égetünk el.

102 kJ hő felszabadulása esetén `102/2550.55*24500`= 980 `cm^3` gázt égettünk el.

c,

A gázelegy moláris tömege:

`M_(C_2H_6)` = 30 `g/(mol)`

`M_(C_4H_(10))` = 58 `g/(mol)`

`M_("elegy")` = `(25*M_(C_2H_6)+75*M_(C_4H_(10)))/100` = `(25*30+75*58)/100` = 51 `g/(mol)` = 0,051 `(kg)/(mol)`


pV = nRT = `(m/M)*R*T`

p = 101325 Pa

T = 25 °C = 298 K

R = 8,314 `(Nm)/(mol*K)`

`m/V` = `rho_("elegy")` = `(p*M)/(R*T)` = `(101325*0.051)/(8.314*298)` = 2,086 `(kg)/m^3`.


8,

a,

100,4 `cm^3` `C Cl_4` tömege:

`m_(C Cl_4)` = `rho_(C Cl_4)*V_(C Cl_4)` = `100.4*1.594`= 160,04 g

Ez teszi ki a készített oldat 40 tömeg%-át.

Az elegy 60 tömeg%-a a kloroform, ami `60/40*160.04` = 240,06 g

`V_(CHCl_3)=m_(CHCl_3)/rho_(CHCl_3)` = `240.06/1.483` = 161,9 `cm^3` kloroform szükséges az elegy elkészítéséhez.

b,

`CH_4` + 4 `Cl_2` `rightarrow` `C Cl_4` + 4 `HCl`

`CH_4` + 3 `Cl_2` `rightarrow` `CHCl_3` + 3 `HCl`

`M_(C Cl_4)` = 154 `g/(mol)`

`M_(CHCl_3)` = 119,5 `g/(mol)`

Van nekünk 160,4 g `C Cl_4`, ami `160.04/154` = 1,04 mol és

240,06 g kloroform, ami `240.06/119.5` = 2,01 mol.

1,04 mol `C Cl_4` előállításához szükséges (a reakcióegyenlet szerint) `4*1.04` = 4,16 mol klórgáz.

2.01 mol kloroformhoz szükséges `3*2.01` = 6,03 mol klórgáz.

Összesen szükséges 4,16 + 6,03 = 10,19 mol klórgáz.

Ennek a térfogata pedig `10.19*24.5` = 249,655 `dm^3` klórgáz szükséges az előállításhoz.

c,

Amennyi mol klórgázt használtunk el a reakcióban, annyi mol HCl keletkezik, ami:

`10.19*6*10^(23)` = `6.114*10^(24)` db hidrogén-klorid molekula keletkezik.




9,

Ehhez érdemes egy táblázatot rajzolni (ábra).

Kiindultunk 2,2 mol valamennyi mol vízgőzből. Átalakult nem tudjuk mennyi, de azt tudjuk, hogy az egyenletben feltüntetett molarányokban. Az egyensúlyi mennyiségek a kiindulási anyagok csökkennek, a keletkezett oldalon nőnek.

A végső egyensúlyi elegy összesen (összeadjuk az egyenúlyi sort):

2,2-y+(x-y)+y+3y = 2,2+x+2y mol.

A megadott mol%-okra felírjuk a (matematikai) egyenleteket:

I. `(3y)/(2.2+x+2y)=0.45`

II. `(2.2-y)/(2.2+x+2y) = 0.015`

Ezt kell megoldani x-re és y-ra, nem részletezem, meghagyom matematikai feladatnak.

x = `7.1dot(3)` mol (`21.4/3`)

y = 2 mol

Kiindultunk tehát 7,13 mol vízgőzből.

A metán átalakulása: `y/2.2*100` = `2/2.2*100` = 90,91 %-os.

b,

pV = nRT

n = 2,2+x+2y = `2.2+7,13+2*2` = 13,33 mol

V = 1210 `dm^3` = 1,21 `m^3`

p = 82,4 kPa = 82400 Pa


T = `(p*V)/(n*R)` = `(82400*1.21)/(13.33*8.314)` = 900 K = 627 °C-on alakult ki az egyensúly.

c,

Az egyensúlyi állandóhoz szükségesek az egyensúlyi koncentrációk:

`[CH_4]` = `n_(CH_4)/V` = `(2.2-2)/1.21` = 0,165 `(mol)/(dm^3)`

`[H_2O]` = `n_(H_2O)/V` = `(7,13-2)/1.21` = 4,242 `(mol)/(dm^3)`

`[CO]` = `n_(CO)/V` = `y/V` = `2/1.21` = 1,65 `(mol)/(dm^3)`

`[H_2]` = `n_(H_2)/V` = `(3y)/V` = `(3*2)/1.21` = 4,96 `(mol)/(dm^3)`.

K = `([CO]*[H_2]^3)/([CH_4]*[H_2O])` = `(1.65*4.96^3)/(0.165*4.242)` = 287,7 `((mol)/(dm^3))^2` az egyensúlyi állandó.


10,

`C_5H_(12)` + 8 `O_2` `rightarrow` 5 `CO_2` + 6 `H_2O`

`M_(C_5H_(12))` = 72 `g/(mol)`

1,08 g neopentán elégetésekor 52,77 kJ hő szabadul fel.

72 g neopentán elégetésekor `72/1.08*52.77` = 3518 kJ hő szabadul fel.

A neopentán égéshője (a reakcióhő) -3518 `(kJ)/(mol)`.

A reakcióhő kiszámolható:

Keletkezett anyagok képződéshője - kiindulási anyagok képződéshője:

`Delta_r H` = `5*Delta_k H(CO_2)+ 6*Delta_k H(H_2O) - Delta_k H(C_5H_(12))`

-3518 = `5*(-394)+6*(-286)-Delta_k H(C_5H_(12))`

`Delta_k H(C_5H_(12))` = -168 `(kJ)/(mol)` a neopentán képződéshője.


Az elszámolás kockázatával, az számolás elve ez.