YO K1999 Tehtävä 7

Veden kloridipitoisuutta tutkittiin. Tutkittava 5,0 litran pohjavesi näyte haihdutettiin 50 ml:ksi. 50 ml:n liuokseen lisättiin hopeanitraattia, jolloin kloridi-ionit saastuivat hopeakloridina. Saostuma suodatettiin, kuivattiin ja punnittiin. Sen massaksi saatiin 243 mg.

a) Mikä oli pohjaveden kloridi-ionipitoisuus (mg/l)?

b) Mitkö virhelähteet saattoivat vaikuttaa tulokseen?

c) Miksi jouduttiin ottamaan niin valtava määrä näytettä ja se jouduttiin haihduttamaan niin pieneen tilavuuteen?

d) Miksi väkevöidyn liuoksen tilavuutta ei tarvitse tuntea tarkasti?

V: 
a)
Hopean (Ag) hapetusluku on +I, joten hopeanitraatin kemiallinen kaava on AgNO3.

Kloorin hapetus luku on -I, joten hopeakloridi -"- AgCl

243 mg => 0,243g

n(AgCl) = 0,243g / (107,87 + 35,45)g/mol = 0,0017 mol

                                                                  = 1,7 mmol

Ag+I + Cl-I => AgCl

Ionin atomimassa ei tiedetä joten täytyy soveltaa

2Ag + Cl2 => 2 AgCl


n(AgCl) = n(Cl-) 
m(Cl^–) = n(AgCl) * M(Cl-) 
m(Cl^–) = 243 mg / 143,35 g/mol · 35,45 g/mol = 60,09 mgKloridi-ionipitoisuus on 60,09 mg / 5,0 l = 12,018 mg/l 
                                                                     ~12 mg/l

b) Punnittaessa puntarin tulos heitti, lämpötilan muutos vettä kuljettaessa, jne

c) Väkevöinti on tarpeellista, jotta saostuminen onnistuisi. Pohjaveden kloridi-ionipitoisuus on hyvin pieni. Kloori ei myöskään häviä haihdutuksessa.

d) Halutaan vain tietää siinä olevat kloridi-ionien määrä suhteessa 5 litran näytteseen. Hopeanitraattia lisättäessä saostuvat kaikki kloridi-ionit.

Kemia YO Syksy 2007 Tehtävä 2

Rakenteeltaan metaania vastaavaa piiyhdistettä, silaania SiH4, valmistetaan teollisesti seuraavasti:
Si(s) + HCl(g) => HSiCl3 (l) + H2 (g)
HSiCl3 (l) => SiH4 (g) + SiCl4 (l)
a)Tasapainota yhtälö.
b)Kuinka monta kilogramma silaania voidaan saada enintään, kun lähtöaineena on 1,5 kg piitä? Vetykloridia on käytössä ylimäärin.

Vastaus:
a)
Si(s) + HCl(g) => HSiCl3 (l) + H2 (g)
Si(s) + 3 HCl(g) => HSiCl3 (l) + H2 (g)

HSiCl3 (l) => SiH4 (g) + SiCl4 (l)
8 HSiCl3 (l) => 2 SiH4 (g) + 6 SiCl4 (l)

b)
n(Si) = 1500g / 28,09 g/mol = 53,3997864 mol
m(SiH4) = (2/8) * 53,3997864 mol * (28,09+1,008*4) g/mol = 428,8269847 g
                                                                                               ~ 430 g
V: 0,43 kg

Kemia YO Syksy 2004 Tehtävä 2

Kun epäpuhdasta sinkkimetallia käsiteltiin ylimäärällä  rikkihapon vesiliuosta, muodostui sinkkisulfaattia (ZnSO4) ja vetykaasua.
a) Laadi reaktioyhtälö.
b)Mikä on sinkkimetallin puhtausprosentti, kun 3,86 gramman näytteestä saatiin 0,109 g vetykaasua?
c) Mitä oletuksia laskussa tulee tehdä?

Vastaus:
a) Vastauksesta ei jostain syystä tarvinnut huomioda sinkin pinnalle muodostunutta sinkkioksidia, joten reaktio on yksinkertaisesti;
Zn(s) + H2SO4(aq) => ZnSO4(aq) + H2(g)

b)
Täytyy otta huomioon, että vetyä on kaksi yhdessä molekyylissä.
n = 0,109g / 2*1,008 g/mol =  0,054067... mol
m = 0,054067... mol * 65,41 g/mol = 3,5365525... g

Puhtausprosentti:  (3,5365525... g / 3,86 g) * 100% = 91,62053311%
                                                                                ~91,6%

c)
Oletetaan, että kaikki sinkki reagoi, eikä sinkissä ole vetyä vapauttavia yhdisteitä.

Kemian YO Syksy 1998 Tehtävä 3

a)Rikkihappo on kemianteollisuuden tärkein kemikaali. Mihin sitä käytetään? (Lyhenetty)

b)1,5m³ rikkihappoliuosta kaatuu maahan. Paljonko natriumbikarbonaattia tarvitaan hapon täydelliseen neutralointiin?

Vastaus:

a)Rikkihappo on halpa ja monipuolinen vahva happo. Suurimpia käyttäjiä ovat mm. paperi-, lannoite-, räjähde, maali-, sekä väriteollisuus. Esimerkiksi Paperiteollisuudessa sitä käytetään pH:n säätöön ja mäntyöljyn lohkomiseen.

b)

V(H2SO4) = 1,5 m³        M(H2SO4) = 98,1 g/mol

d(H2SO4) = 1,84 kg/l     M(Na2CO3) = 106,0 g/mol

m-%(H2SO4) = 93%

Lasketaan rikkihapon massa = 0,93 m-% *1,5m³ * 1,84 kg/l = 2567 kg

Neutraloituminen

H2SO4 + Na2CO3 => Na2CO3 + CO2 + H2O

Tasapaino näyttäisi olevan kunnossa, joten saadaan että

n(Na2CO3) = n(H2SO4)

n(H2SO4) = 2567 kg / 98,1 g/mol = 26,2 kmol

n(Na2CO3) = 26,2 kmol * 106,0 g/mol = 2777,2 kg

                                                             ~2800 kg

Kemian YO Syksy 1996 Tehtävä 1

Valitse seuraavasta luettelosta kolme kohtaa ja selvitä näiden kemiallinen perusta:
a) saippuan käyttö tehostaa pesuvaikutusta
b) marmorista tehdyt veistokset syöpyvät ulkoilmassa
c) muurilaasti kovettuu ulkoilmassa
d) hopea esineet tummuvat
e) kananmunan valkuainen hyytyy keittettöessä

Vastaukset:
a) Saippua ovat kemialliselta rakenteeltaan rasvahappojen natriumsuoloja. Vaikutus perustuu kykyyn sitoa likaa ja alentaa veden pintajännitystä. 

Saippua muodostaa pallomaiseja misellejä, jossa hydrofiilinen karbonyylipää on ulompana ja hydrofobinen hiilivety "häntä" misellin keskellä. Hydrofiiliset rasvat absorboituvat misellijen sisään ja näin rasvat poistuvat pesuveden mukana.

b) Sadevedessä olevat vetyionit voivat reagoida marmorissa olevan karbonaattien kanssa. Esimerkiksi kalsiumkarbonaatti muodostaa vettä, hiilidioksidia ja positiivisen kalsium-ionin reagoidessa kahden vetyionin kanssa.

c) Muuri laasti koostuu kalsiumhydroksidin lisäksi hiekasta ja vedestä. Kalsiumhydroksidi (Ca(HO)2) absorboi ilmasta hiilidioksidia jolloin saostuu kiinteää kalsiumkarbonaattia.

d) Ilmassa on pieni määrä rikkivetyä joka reagoi hopean kanssa muodostaen tummaa hopeasulfidia hopean pinnalle.

e) Lämpö katkoo proteiiniketjuja, jolloin primaari- ja sekundaarirakenteessa tapahtuu muutoksia ja aineen muoto ja ominaisuudet muuttuvat.

Kemian YO Kevät 1994 Tehtävä 3

Laadi yhdisteille rakennekaavat A -> F

C8H8O (A) =Hapetus=> Happo (B) =+CH3CH2OH=> Esteri (C)
                                             | |
                                        Pelkistys
                                             | |
                                             \/
                               Aromaattinen alkoholi (D) =H2SO4=> Hiilivety (E) =Polymerointi=> Polymeeri (F)

Vastaus: Havaitaan, että yhdisteestä muodostuu aromaattinen alkoholi kohdassa (D), tällöin yhdisteessä täytyy olla bentseenirengas. Polymeeri puolestaan osoittaa, että yhdisteeseen pitää muodostua kaksoissidos.

A = Bentsoealdehydi, jossa bentsoerenkaan ja aldehydin välissä yksi hiilivety

Johda loput~

Kemian YO Kevät 1994 Tehtävä 2

TNT on eräs tavallisimpia räjähdysaineita. Räjähtäessään se hajoaa seuraavasti:

2 C7H5N3O6 (s) => 12 CO (g) + 5 H2 (g) + 3 N2 (g) + 2 C(s)

3,718 g TNT:tä oli muuttumatonta kiinteää epäpuhtautta. Se räjäytettiin ja saatiin jäännös jonka massa oli 1,223 g. Mikä oli TNT:n puhtausprosentti?

Vastaus:

M(TNT) = 227,14 g/mol

Jäännöksen täytyi muodostua hiilestä ja epäpuhtaudesta, koska muut tuotteet ovat kaasuja

m(TNT) = 3,718 g - x
m(C) = 1,223 g - x

Saadaan yhtälö

n(TNT) = n(C)              | n = m / M

(3,718 g - x) / 227,14 g/mol = (1,223 g - x) / 12,01 g/mol
x = 1,0837 g

Puhtaus saadaa taulukkokirjan kaavasta

((3,718 g - 1,0837 g) / 3,718 g) * 100 % = 70,85%

V: TNT:n puhtausprosentti on 70,85%