Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Környezetvédelmi számítások környezetvédőknek Kémiai számítások

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Környezetvédelmi számítások környezetvédőknek Kémiai számítások"— Előadás másolata:

1 Környezetvédelmi számítások környezetvédőknek Kémiai számítások http://tp1957.atw.hu/ksz_10.ppt

2 Kémiai számítások – tartalom SI rendszer alapegységek, származtatott egységek prefixumok átváltások Gázelegyek oldatok pH számítások Sztöchiometriai gravimetriás és titrimetriás számítások összetétele

3 Az 5/13. K kémiai számítások órái 2015. 09. 04. PBevezetés, követelmények SI rendszer 2015. 09. 11. PGáztörvények és alkalmazásaik 2015. 09. 18. PKoncentrációk számítása 2015. 09. 25. PpH számítások, sztöchiometria erős savak és bázisok 2015. 10. 02. PTitrimetriás számítások Ellenőrző kérdések (internet) 2015. 10. 09. P1. témazáró dolgozat Új tananyag: Vízlágyítás

4 A 2/14. H kémiai számítások órái 2015. 09. 08. KBevezetés, követelmények SI rendszer 2015. 09. 15. KGáztörvények és alkalmazásaik 2015. 09. 21. HpH számítások, sztöchiometria erős savak és bázisok 2015. 09. 28. HKoncentrációk számítása 2015. 10. 05. HTitrimetriás számítások Ellenőrző kérdések (internet) 2015. 10. 12. H1. témazáró dolgozat Új tananyag: Vízlágyítás

5 Az SI alapegységek A mennyiségmértékegység nevejelenevejele hosszℓméterm tömegmkilogramm*kg időtmásodpercs elektromos áramerősségI (nagy i)amperA abszolút hőmérsékletTkelvinK anyagmennyiségnmólmol fényerősségIvIv kandelacd Forrás: SI mértékegységrendszer (http://hu.wikipedia.org/wiki/SI_m%C3%A9rt%C3%A9kegys%C3%A9grendszer)

6 Néhány származtatott SI egység nevejele származtatása mértékegység neve jele területA= ℓ 2 négyzetméterm2m2 térfogatV= ℓ 3 köbméterm3m3 tömegkoncentráció ρBρB = m oldott /V kilogramm per köbméter kg/m 3 sebességv= ℓ/t méter per másodperc m/s gyorsulása= v/t = ℓ/t 2 méter / másodperc 2 m/s 2 erőF= m·a newton (kg·m/s 2 ) N mech. fesz., nyomás p= F/Apascal (N/m 2 )Pa munka, energiaW, E= F·ℓjoule (N·m)J teljesítményP= W/t = U·Iwatt (J/s = V·A)W elektromos töltés Q= I·tcoulomb (A·s)C feszültségU= W/QvoltV anyagm. koncentráció c= n/V mol per köbméter mol/m 3

7 Az SI prefixumok Forrás: SI-prefixum (http://hu.wikipedia.org/wiki/SI-prefixum) ElőtagJeleSzorzóElőtagJeleSzorzó hatvánnyalszámnévvelhatvánnyalszámnévvel yotta-Y10 24 kvadrillió ––10 0 egy zetta-Z10 21 trilliárd deci-d10 −1 tized exa-E10 18 trillió centi-c10 −2 század peta-P10 15 billiárd milli-m10 −3 ezred tera-T10 12 billió mikro-µ10 −6 milliomod giga-G10 9 milliárd nano-n10 −9 milliárdod mega-M10 6 millió piko-p10 −12 billiomod kilo-k10 3 ezer femto-f10 −15 billiárdod hekto-h10 2 száz atto-a10 −18 trilliomod deka- da (dk) 10 1 tíz zepto-z10 −21 trilliárdod ––10 0 egy yokto-y10 −24 kvadrilliomod

8 Mértékegységek átváltása 1 cm = 10 –5 km1 cℓ = 10 cm 3 1 dm 3 = 1000 mℓ 5 min = 300 s12 min = 0,2 h 1 d (nap) = 1440 min 10 m/s = 36 km/h2,7 g/cm 3 = 2700 kg/m 3 5 mol/dm 3 = 5 mmol/cm 3 0,05 mol/dm 3 = 50 mol/m 3 12 mg/dm 3 = 12 g/m 3

9 Gáztörvények 1-3. Ideális gázok törvényei (emlékeztető) Tapasztalat: állandó hőmérsékleten a fele térfogatúra összenyomott gáz nyomása kétszeres lesz. Izoterm (T = állandó) változás → Boyle – Mariotte törvény: a gáz térfogatának és nyomásának szorzata állandó p·V = konstans p 1 ·V 1 = p 2 ·V 2 Izobár (p = állandó) változás → Gay – Lussac I. törvény: a gáztérfogat egyenesen arányos az abszolút hőmérséklettel V = k·T V/T = k V 1 /T 1 = V 2 /T 2 Ezen alapul a gázhőmérő működése: V = V 0 ·(1 +  ·(t – t 0 ))t a gáz hőmérséklete Izochor (V = állandó) változás → Gay – Lussac II. törvény: a nyomás egyenesen arányos az abszolút hőmérséklettel p = k·T p/T = k p 1 /T 1 = p 2 /T 2

10 Gáztörvények 4. Minden változhat: T, p, V. Egyesített gáztörvény: Az ideális gázok állapotegyenlete (emlékeztető) p·V = n·R·T Ebből tehát minden kiszámítható, ha a többi adat megvan. Ha az anyagmennyiség (n) helyére beírjuk az m/M hányadost, ezt kapjuk: Ebből átrendezés után a gáz sűrűsége: vagyis a gáz sűrűsége arányos a nyomással és a moláris tömeggel, fordítva arányos az abszolút hőmérséklettel.

11 Számolási feladat 1. Mennyi a levegő tömegszázalékos összetétele? Adatok: 21 v/v% O 2, 79 v/v% N 2 (egyszerűsítve) Emlékeztető: az ideális gázok moláris térfogata 20 °C-on, 1 bar nyomáson kb. 24 dm 3 /mol. M(O 2 ) = 32 g/molM(N 2 ) = 28 g/mol 100 dm 3 levegőben van21 dm 3 oxigén és 79 dm 3 nitrogén 24 dm 3 O 2 32 g24 dm 3 N 2 28 g 21 dm 3 O 2 x g79 dm 3 N 2 y g x = 28 gy = 92,17 g A levegő tömege 28 g + 92,17 g = 120,17 g 120,17 g levegőben van 28 g oxigén 100 g levegőben van w g oxigén w = 23,3→23,3 w% oxigén, 76,7 w% nitrogén

12 Számolási feladat 2. Egy meteorológiai léggömböt a földfelszínen, ahol a lég- nyomás 1 bar, a hőmérséklet 20 °C, megtöltöttek 1,05 bar nyomásra héliummal. A léggömb feljut 5500 m magasra, ahol a légnyomás 0,5 bar, a hőmérséklet –20 °C. a)Leereszt-e a léggömb? Nem, mert a külső nyomás sokkal kisebb. b)Mekkora lesz a nyomás a léggömbben?. Gay – Lussac II. törvény: p 1 /T 1 = p 2 /T 2 p 1 = 1,05 barT 1 = 293 KT 2 = 253 K p 2 = p 1 ·T 2 /T 1 =1,05 bar·253 K/293 K = 0,907 bar c)Hogyan változik a léggömb falára ható nyomáskülönbség? 1,05 – 1 = 0,05 bar→0,907 – 0,5 = 0,407 bar Közel nyolcszorosra nő.

13 Házi feladat 1. Mennyi a következő gázelegy tömegszázalékos összetétele? Adatok: 21 v/v% O 2, 79 v/v% He Emlékeztető: az ideális gázok moláris térfogata 20 °C-on, 1 bar nyomáson kb. 24 dm 3 /mol. M(O 2 ) = 32 g/molM(He) = 4 g/mol Beadás: 1 hét múlva, a következő órára (lapon). A helyes eredmények w% (O 2 ) = w% (He) =

14 Összetételek, koncentrációk Törtek: tömeg, mol, térfogat Százalékok, ezrelékek (%, ‰): tömeg (m/m%, w%), mol, térfogat (v/v%,  %)  vegyes – tilos, de szabad: g/100 cm 3. ppm, ppb: milliomod (10 –6 ), milliárdod (10 –9 ) rész tömeg: szilárd anyagra g/t = mg/kg, illetve mg/t =  g/kg. térfogat: gázokra: cm 3 /m 3, illetve mm 3 /m 3. vegyes: híg vizes oldatokra (sűrűség közel 1 g/cm 3 ) mg/dm 3 =  g/cm 3, illetve mg/m 3 =  g/dm 3 Tömeg-koncentráció pl. g/dm 3, mg/dm 3, mg/m 3,  g/m 3 Anyagmennyiség koncentráció pl. mol/dm 3, mmol/dm 3

15 Számolási feladat 3. Számítsa ki az 1 w%-os HCl oldat a)hány g/100 cm 3, b)hány g/dm 3, c)hány mol/dm 3 összetételű! d)1 dm 3 oldat készítéséhez hány cm 3 20 w%-os,  = 1,10 g/cm 3 sűrűségű sósav oldat szükséges? a)1,004 g/100 cm 3, b)10,04 g/dm 3, c)0,27 mol/dm 3, d)45,6 cm 3. Az 1 w%-os HCl oldat sűrűsége  = 1,004 g/cm 3.

16 Számolási feladat 4. Számítsa ki az 1 mol/dm 3 -es NaCl oldat (  = 1,04 g/cm 3 ) a)tömeg-koncentrációját g/dm 3 -ben, b)w% összetételét, c)0,5 dm 3 oldat készítéséhez hány g NaCl szükséges? A r (Na) = 23, A r (Cl) = 35,5 a)58,5 g/dm 3, b)5,6 w%, c)29,25 g NaCl.

17 pH számítás Emlékeztető: a tiszta vízben is vannak ionok, mivel a víz gyengén disszociál: 2 H 2 O ⇌ H 3 O + + OH – A két ion koncentrációja egyenlő, értékük szobahőmér- sékleten: [H 3 O + ] = [OH – ] = 10 –7 mol/dm 3 Ha az oldatba sav kerül, az oxónium-iont ad az oldatba: HA + H 2 O ⇌ H 3 O + + A – Így az oldat savas lesz: [H 3 O + ] > [OH – ] Ha az oldatba bázis kerül, az hidroxid-iont ad az oldatba: pl.NH 3 + H 2 O ⇌ + OH – Így az oldat lúgos lesz: [H 3 O + ] < [OH – ] pH = –lg [H 3 O + ]sav pH 7

18 pH számítási feladatok Mennyi a pH-ja a következő oldatoknak: 0,1 mol/dm 3 -es sósav oldat, 0,005 mol/dm 3 -es kénsav oldat, 0,001 mol/dm 3 -es salétromsav oldat, 0,005 mol/dm 3 -es kalcium-hidroxid oldat, 0, 01 mol/dm 3 -es nátrium-hidroxid oldat? Emlékeztető: pH = –lg [H 3 O + ]sav pH 7 pH(erős sav) = –lg(n·c),ahol n a sav értékűsége (pl. HCl 1, H 2 SO 4 2) pH(erős lúg) = 14 – lg(n·c),ahol n a lúg értékűsége (pl NaOH 1, Ca(OH) 2 2) 1,00 2,00 3,00 12,00

19 Sztöchiometria Egy vegyület elemi összetétele: 31,25 % Ca, 50,00 % O, a többi szén. Adja meg a vegyület összegképletét! CaC 2 O 4 A cink-szulfát moláris tömege vízmentesen M = 161,4 g/mol. Hány mol kristályvizet tartalmaz az anyag, ha 1 g-ját szárítva 0,562 g marad? 7 mol 1 t ammónium-nitrátot kell előállítani. Hány kg 30 w%-os salétromsav és hány m 3 20 °C-os, 1 bar nyomású ammónia szükséges ehhez?

20 Titrimetriás számítások 1. Egy vízminta lúgosságát mértük: 50 cm 3 vízmintára fogyott 4,8 cm 3 c = 0,0978 mol/dm 3 koncentrációjú sósav mérőoldat. Mennyi a vízminta lúgossága mmol/dm 3 -ben? n(HCl) = 4,69*10 –4 mol = 0,469 mmol n(lúgosság) = 0,469 mmol

21 Titrimetriás számítások 2. Talajkivonatot készítettünk úgy, hogy 50 g száraz talajmintára 250 cm 3 ioncserélt vizet öntöttünk, majd leszűrtük. A talajkivonat 50 cm 3 -ére fogyott 4,1 cm 3 c = 0,0197 mol/dm 3 koncentrációjú EDTA mérőoldat pH = 10 kémhatáson. Mennyi a talajminta Ca 2+ + Mg 2+ tartalma CaO mg/kg talajban (azaz ppm-ben) megadva? n(EDTA) = 0,08077 mmol n(titrált Ca 2+ + Mg 2+ ) = 0,08077 mmol n(összes Ca 2+ + Mg 2+ ) = 0,404 mmol M (CaO) = 56 mg/mmol m(összes Ca 2+ + Mg 2+, CaO-ként) = 22,6 mg 50 g talajban 22,6 mg CaO 1000 g talajbanx mg CaO x = 452 mg/kg

22 Titrimetriás számítások 3. Kristályvíz tartalmú kalcium-klorid 1 g-jából 200 cm 3 oldatot készítettünk. Annak 5,0 cm 3 -ére (hígítás után) fogyott 8,5 cm 3 c = 0,0197 mol/dm 3 koncentrációjú EDTA mérőoldat. Hány mol kristályvizet tartalmaz a kalcium-klorid? n(EDTA) = 0,1675 mmol n(titrált Ca 2+ ) = 0,1675 mmol n(összes Ca 2+ ) = 6,698 mmol M = m/n = 1000 mg/6,698 mmol = 149,3 g/mol M (CaCl 2 ) = 111 g/mol 149,3 g/mol – 111 g/mol = 38,3 g/mol 38,3/18 ≈ 2 CaCl 2 ·2 H 2 O

23 Titrimetriás számítások 4. Sósav mérőoldat pontos koncentrációját határoztuk meg. Készítettünk 2,4471 g KHCO 3 -ból 250 cm 3 oldatot. Annak 25,0 cm 3 -ére (hígítás után) fogyott 24,5 cm 3 sósav mérőoldat. Hány mol/dm 3 a sósav mérőoldat pontos koncentrációja? M(KHCO 3 ) = 100,12 g/mol = 100,12 mg/mmol n(KHCO 3 ) = 0,02444 mol n(titrált KHCO 3 ) = 0,002444 mol n(titrált HCl) = 0,002444 mol c(HCl) = 0,09976 mol/dm 3

24 Titrimetriás számítások 5. Sósav mérőoldat pontos koncentrációját határoztuk meg. Készítettünk 2,5471 g KHCO 3 -ból 250 cm 3 oldatot. Annak 25,0 cm 3 -ére (hígítás után) fogyott 25,4 cm 3 sósav mérőoldat. Hány mol/dm 3 a sósav mérőoldat pontos koncentrációja? M(KHCO 3 ) = 100,12 g/mol = 100,12 mg/mmol n(KHCO 3 ) = ___ mol n(titrált KHCO 3 ) = ___ mol n(titrált HCl) = ___ mol c(HCl) = 0,1001 mol/dm 3


Letölteni ppt "Környezetvédelmi számítások környezetvédőknek Kémiai számítások"

Hasonló előadás


Google Hirdetések