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

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 PBevezetés, követelmények SI rendszer PGáztörvények és alkalmazásaik PKoncentrációk számítása PpH számítások, sztöchiometria erős savak és bázisok PTitrimetriás számítások Ellenőrző kérdések (internet) P1. témazáró dolgozat Új tananyag: Vízlágyítás

4 A 2/14. H kémiai számítások órái KBevezetés, követelmények SI rendszer KGáztörvények és alkalmazásaik HpH számítások, sztöchiometria erős savak és bázisok HKoncentrációk számítása HTitrimetriás számítások Ellenőrző kérdések (internet) 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, mol n(titrált HCl) = 0, 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