KE3S

Kpl.3.2

3.8
$NH_3$
$CO_2$
$Cl_2$
$H_2$
$CO_2$
$O_2$
$H_2$

3.10
$m\left(CO\left(NH_2\right)_2\right)=30kg=30\cdot10^3g$
$M\left(CO\left(NH_2\right)_2\right)=60{,}062\ \frac{g}{mol}$
$V_m=22{,}41\ \frac{dm^3}{mol}$
$V\left(NH_3\right)=?$

$n\left(CO\left(NH_2\right)_2\right)=\frac{m}{M}=\frac{30\cdot10^3\ g}{60{,}062\ \frac{g}{mol}}=499{,}5\ mol$
$\frac{n\left(NH_3\right)}{n\left(CO\left(NH_2\right)_2\right)}=\frac{2}{1}$ , joten

$n\left(NH_3\right)=2\cdot499{,}5\ mol=999{,}0\ mol$

$V\left(NH_3\right)=nV_m=999{,}0\ mol\cdot22{,}41\ \frac{dm^3}{mol}=22\ 390\ dm^3\approx22\ 000\ dm^3=22\ m^3$
3.12
$m\left(Aine\ x\right)=1{,}00g$
$V\left(H_2\right)=0{,}934\ l=0{,}934\ dm^3$
$V_m=22{,}41\ \frac{dm^3}{mol}$
$Aine\ x=?$

$x\left(s\right)+2HCl\left(aq\right)\rightarrow xCl_2\left(aq\right)+H_2\left(g\right)$

$n\left(H_2\right)=\frac{V\left(H_2\right)}{V_m}=\frac{0{,}934\ dm^3}{22{,}41\ \frac{dm^3}{mol}}=0{,}41678\ mol$
$\frac{n\left(x\right)}{n\left(H_2\right)}=\frac{1}{1}\ \Leftrightarrow\ n\left(x\right)=1\cdot0{,}41678\ mol$

$n=\frac{m}{M}$ , josta

$M\left(x\right)=\frac{m}{n}=\frac{1{,}00\ g}{0{,}041678\ mol}=23{,}993\ \frac{g}{mol}$

Kaavasta $xCl_2$ voidaan päätellä, että kysytty metalli muodostaaa ionin $x^{2+}$ , joten se voisi olla jokin toisen pääryhmän metalleista, Taulukkokirjan mukaan M(Mg)=24,31 g/mol, joten se on lähimpänä ratkaisua moolimasassaa. Mettalli oli siis magnesiumia.

3.13
a)

$2NaN_3\rightarrow3N_2\left(g\right)+2Na\left(l\right)$

b)
$p=120\cdot10^3Pa$
$T=40{,}0°C=313{,}15K$
$m\left(NaN_3\right)=120g$

$M\left(NaN_3\right)=65{,}02\ \frac{g}{mol}$

$R=8{,}31451\frac{Pa\cdot m^3}{mol\cdot K}$

$V\left(N_2\right)=?$

$n\left(NaN_3\right)=\frac{m}{M}=\frac{120g}{65{,}02\ \frac{g}{mol}}=1{,}8456\ mol$

$\frac{n\left(N_2\right)}{n\left(NaN_3\right)}=\frac{3}{2}\rightarrow n\left(N_2\right)=\frac{3}{2}\cdot n\left(NaN_3\right)=\frac{3}{2}\cdot1{,}8456\ mol=2{,}7684\ mol$

$pV=nRT{,}\ josta\ V=\frac{vRT}{p}$

$V\left(N_2\right)=\frac{2{,}7684\ mol\cdot8{,}31451\ \frac{Pa\cdot m^3}{mol\cdot\ K}\cdot313{,}15K}{120\cdot10^3Pa}=0{,}060067\ m^3\approx60{,}1\ dm^3$

Typpi kaasun tilavuus olisi suurempi, sillä normaali paine on pienempi (noin 101 kPa) kui 120 kPa. Kun paine pienenee, kaasun tilavuus kasvaa vakiolämpötilassa.

3.15

Kpl.5.2

5.12
a ja c

5.13
a)
$Fe_2O_3+2Al\rightarrow Al_2O_3+2Fe$

$\Delta H=-1670-\left(-822{,}2\right)=-847{,}8kJ$
b)

$C_2H_4\rightarrow C_2H_6$

$\Delta H=-84{,}7-52{,}3=-137kJ$
c)

$CaO+CO_2\rightarrow CaCO_3$

$\Delta H=-1206{,}9-\left(-635{,}6+\left(-393{,}5\right)\right)=-176{,}5kJ\approx177kJ$
d)

Kpl. 4.4

4.21
a)
4.23
4.24
4.27

Kpl. 4.3

4.13
a)

Butaani
b)

2-kloori-2-penteeni

3-kloori-2-penteeni
c)

2-fluoriheptaani

1-fluoriheptaani
d)

Syklopentanoli
e)

4.14
A

4.15
4.17
4.20

Kpl. 4.2

4.7
a)

4.8

a) Etaani
b) 1- klooributaani
c) Bentseeni
d) Naftaleeni

4.9

Kyseessä on paikkaisomeria

4.11
4.12

Kpl.4.1

4.1
a) Hapettuminen
b) Pelkistyminen
c) Pelkistyminen
d) Pelkistyminen
e) Hapettuminen

4.2
A-4 Pelkistyminen
B-1 Hapettuminen
C-2 Hapettuminen
D-3 Pelkistyminen

4.3
a)

Metanaali ja metaanihappo
b)

1-Propanoli
c)

2-Probanoni
d)

3-pentanoli
e)

Butanaali ja 1-butanoli

4.4
a)

4.5

A: 2-metyylibutanaali

B: 2-metyyli-1-butanoli
C: 2-metyylibutaanihappo

Yhdisteen D muodostumisreaktio on neutraloitumisreaktio

4.6
m-%(C) = 68,4 %
m-%(H) = 11,4 %
m-%(O) = 20,2 %
Ratkaistaan ensin yhdisteen X suhde- eli empiirinen kaava olettaen, että yhdistettä on 100 grammaa.

Tämä massa sisältää massaprosenttisen koostumuksen perusteella eri alkuaineita seuraavasti:
m(C) = 68,4 g
m(H) = 11,4 g
m(O) = 20,2 g

Ratkaistaan alkuaineatomien ainemäärä:
$n\left(C\right)=\frac{m\left(C\right)}{M\left(C\right)}=\frac{68{,}4g}{12{,}01\frac{g}{mol}}=5{,}6953mol$
$n\left(H\right)=\frac{m\left(H\right)}{M\left(H\right)}=\frac{11{,}4g}{1{,}008\frac{g}{mol}}=11{,}310mol$
$n\left(O\right)=\frac{m\left(O\right)}{M\left(O\right)}=\frac{20{,}2g}{16{,}00\frac{g}{mol}}=1{,}2625mol$
Jaetaan kukin ainemäärä pienimmällä (hapen) ainemäärällä, jolloin ainemäärien suhteeksi saadaan
n(C) : n(H) : n(O) = 4,50 : 8,96: 1.

Tästä saadaan pienimpien kokonaislukujen suhteeksi 9:18:2 kertomalla kukin luku kahdella.

Yhdisteen X suhdekaava on siten (C₉H₁₈O₂)x.

Lasketaan x:n arvo lausekkeesta x ∙ (9 ∙ 12,01 + 18 ∙ 1,008 + 2 ∙ 16,00) = 158, josta 158,23 x = 158 => x = 1.
Yhdisteen X molekyylikaava on siten C₉H₁₈O₂.

Koska yhdisteessä on kaksi happiatomia, kyseessä voi olla karboksyylihappo tai esteri. Tiedetään, että yhdiste pelkistyy, jolloin syntyy yhdistettä Y, jossa IR-tutkimuksen mukaan on alkoholeille tyypillinen hydroksyyliryhmä. Eli pelkistymisreaktiossa on muodostunut alkoholia. X:n tulee siten olla karboksyylihappo, joka pelkistyy primääriseksi alkoholiksi.

Yhdisteen X rakennekaava on

Yhdisteen Y rakennekaava on

Kpl.3.1

3.1

3.2
a)
Rikkihappo
b)
n(O₂)=1,5mol
2,0 mol-1,5 mol=0,5 mol
c)
3 mol

3.5
$m\left(C_2H_2\right)=1{,}93\ g$

$M\left(C_2H_2\right)=26{,}036\ \frac{g}{mol}$
$m\left(O_2\right)=3{,}45\ g$

$M\left(O_2\right)=32{,}00\ \frac{g}{mol}$
$m\left(O_2\right)=?$

$2C_2H_2\left(g\right)+5O_2\left(g\right)\rightarrow4CO_2\left(g\right)+2H_2O\left(g\right)$

$n\left(C_2H_2\right)=\frac{m}{M}=\frac{1{,}93\ g}{26{,}036\ \frac{g}{mol}}=0{,}074128\ mol$

$n\left(O_2\right)=\frac{m}{M}=\frac{3{,}45\ g}{32{,}00\ \frac{g}{mol}}=0{,}10781\ mol$

$\frac{n\left(O_2\right)}{n\left(C_2H_2\right)}=\frac{5}{2}$

$\frac{5}{2}\cdot n\left(C_2N_2\right)=\frac{5}{2}\cdot0{,}074128\ mol=0{,}18532\ mol$

Koska happea tarvitaan 0,18532 moolia, ja tässä on saatavilla vain 0,10781 moolia, happi on tällöin rajoittava tekijä. Palaminen ei siten ole täydellistä.

Ratkaistaan täydelliseen palamiseen tarvittava hapen massa täydelliseen palamiseen tarvittavan hapen ainemäärän avulla:

$m\left(O_2\right)=nM=0{,}18532\ mol\cdot32{,}00\ \frac{g}{mol}=5{,}9302g\approx5{,}93g$

Kpl.2.4

2.18
a)

$MgCO_3\left(s\right)\rightarrow MgO\left(g\right)+CO_2\left(g\right)$

b)
$2KClO_3\left(s\right)\rightarrow2KCl\left(g\right)+3O_2\left(g\right)$

c)
$2H_2O_2\left(s\right)\rightarrow2H_2O\left(l\right)+O_2\left(g\right)$
d)
$NH_4NO_3\left(s\right)\rightarrow N_2O\left(g\right)+2H_2O\left(g\right)$
$2N_2O\left(g\right)\rightarrow2N_2\left(g\right)+O_2\left(g\right)$
e)

$O_3\left(g\right)\rightarrow O_2\left(g\right)+O\left(g\right)$
f)
$2AgF\left(s\right)\rightarrow2Ag\left(s\right)+F_2\left(g\right)$

2.19
a)

$2NaN_3\rightarrow3N_2\left(g\right)+2Na\left(l\right)$

b)
$V\left(N_2\right)=40l$

$\rho\left(N_2\right)=1{,}20\ \frac{g}{l}$
$m\left(N_2\right)=1{,}20g\cdot40l=48g$

$m\left(NaN_3\right)=?$

$n\left(N_2\right)=\frac{m}{M}=\frac{48{,}00\ g}{28{,}02\ \frac{g}{mol}}=1{,}713\ mol$

$\frac{n\left(NaN_3\right)}{n\left(N_3\right)}=\frac{2}{3}$ ,joten

$n\left(NaN_3\right)=\frac{2}{3}\cdot1{,}713mol=1{,}142\ mol$

$m\left(NaN_3\right)=nM\cdot1{,}142\ mol\cdot65{,}02\ \frac{g}{mol}=74{,}25\approx74\ g$

2.22
$n\left(kaasut\right)=1{,}56\ mol$
$M\left(C_2H_4N_2O_6\right)=152{,}072\ \frac{g}{mol}$
$M\left(H_2O\right)=18{,}016\ \frac{g}{mol}$
$m\left(C_2H_4N_2O_6\right)=?$
$m\left(H_2O\right)=?$

$C_2H_4N_2O_6\rightarrow2CO_2\left(g\right)+2H_2O\left(g\right)+N_2\left(g\right)$

$\frac{n\left(C_2H_4N_2O_6\right)}{n\left(kaasut\right)}=\frac{1}{5}$ , joten

$n\left(C_2H_4N_2O_6\right)=\frac{1}{5}\cdot1{,}56\ mol=0{,}312\ mol$

$m\left(C_2H_4N_2O_6\right)=nM=0{,}312\ mol\cdot152{,}072\ \frac{g}{mol}=47{,}446464\approx47{,}4\ g$

$\frac{n\left(H_2O\right)}{n\left(C_2H_4N_2O_6\right)}=\frac{2}{1}$ , joten

$n\left(H_2O\right)=2\cdot0{,}312\ mol=0{,}624\ mol$

$m\left(H_2O\right)=nM=0{,}624\ mol\cdot18{,}016\ \frac{g}{mol}=11{,}241984...\approx11{,}2g$

Kpl.2.3

2.13
b, c, e

2.14
a)
ei
b)
Kyllä,
$Pb^{2+}+SO_4^{2-}\rightarrow PbSO_4$
c)
Kyllä,
$Fe^{3+}+PO_4^{3-}\rightarrow FePO_4$
2-17

Kpl.2.2

2.8
a)

$NHO_3\left(aq\right)+H_2O\left(l\right)\rightarrow H_3O^+\left(aq\right)+NO_3^-\left(aq\right)$ pH<7

b)
$OH\left(aq\right)+H_2O\left(l\right)\rightarrow H_2O^+\left(l\right)+OH^-\left(aq\right)$ pH>7

c)
$CH_3COOH\left(aq\right)+H_2O\left(l\right)\rightarrow H_3O^+\left(aq\right)+CH_3COO^-\left(aq\right)$ pH<7

d)
$CH_3COO^-\left(aq\right)+H_2O\left(l\right)\rightarrow CH_3COOH\left(aq\right)+OH^-\left(aq\right)$ pH>7

e)
$H_2SO_4\left(aq\right)+2H_2O\left(l\right)\rightarrow2H_3O^+\left(aq\right)+SO_4^{2-}\left(aq\right)$ pH<7

f)
$CH_3NH_2\left(aq\right)+H_2O\left(l\right)\rightarrow CH_3NH_3^+\left(aq\right)+OH^-\left(aq\right)$ pH>7

2.9
a)

$NH_3\left(aq\right)+CH_3COOH\left(aq\right)\rightarrow NH_4CH_3COO\left(aq\right)$

$NH_4OH\left(aq\right)+CH_3COOH\left(aq\right)\rightarrow NH_4CH_3COO\left(aq\right)+H_2O\left(l\right)$

Ammoniumasetaatti eli ammoniumetanaatti

n(emäs)=2,0mol

b)
$2Al\left(OH\right)_3\left(aq\right)+3H_2SO_4\left(aq\right)\rightarrow2Al\left(SO_4\right)_3+6H_2O$

Alumiinisulfaatti

n(emäs)=1,3mol

c)
$H_3PO_4\left(aq\right)+3KOH\left(aq\right)\rightarrow+K_3PO_4\left(aq\right)+3H_2O\left(l\right)$

kaliumfosfaatti

n(emäs)=2mol

d)
$2CH_3CH_2COOH\left(aq\right)+Ca\left(OH\right)_2\rightarrow Ca\left(CH_3CH_2COO\right)\left(aq\right)+2H_2O\left(l\right)$

Kalsiumpropanaatti

n(emäs)=1,0mol

2.10
a)

$c\left(H_2SO_4\right)=0{,}15\ \frac{mol}{dm^3}$

$V\left(H_2SO_4\right)=10ml=0{,}010dm^3$

$c\left(NaOH\right)=0{,}035\ \frac{mol}{dm^3}$

$V\left(NaOH\right)=?$

$2NaOH+H_2SO_4\rightarrow2H_2O+Na_2SO_4$

$n\left(H_2SO_4\right)=cV=0{,}15\ \frac{mol}{dm^3}\cdot0{,}010dm^3=0{,}0015\ mol$

$\frac{n\left(NaOH\right)}{n\left(H_2SO_4\right)}=\frac{2}{1}$ , joten

$n\left(NaOH\right)=2\cdot0{,}0015\ mol=0{,}003\ mol$

$V\left(NaOH\right)=\frac{n}{c}=\frac{0{,}003mol}{0{,}035\ \frac{mol}{dm^3}}=0{,}08571...dm^3\ \approx86ml$
b)

$m\left(HCl\right)=1{,}65g$

$M\left(HCl\right)=36{,}458\frac{g}{mol}$

$V_1\left(HCl\right)=1{,}0\ l=1{,}0dm^3$

$V_2\left(HCl\right)=40ml=0{,}040dm^3$

$c\left(Ca\left(OH\right)_2\right)=0{,}025\ \frac{mol}{dm^3}$

$V\left(Ca\left(OH\right)_2\right)=?$

$Ca\left(OH\right)_2\left(aq\right)+2HCl\left(aq\right)\rightarrow Ca\left(Cl\right)_2\left(aq\right)+2H_2O\left(l\right)$

$n\left(HCl\right)=\frac{m}{M}=\frac{1{,}65\ g}{36{,}458\ \frac{g}{mol}}=0{,}045258\ mol$

$c\left(HCl\right)=\frac{n}{V_1}=\frac{0{,}045258\ mol}{1{,}0\ dm^3}=0{,}045258\ \frac{mol}{dm^3}$

$n\left(HCl\right)=cV_2=0{,}045258\ \frac{mol}{dm^3}\cdot0{,}040\ dm^3=0{,}001812\ mol$

$\frac{n\left(Ca\left(OH\right)_2\right)}{n\left(HCl\right)}=\frac{1}{2}$ , joten $n\left(Ca\left(OH\right)_2\right)=\frac{1}{2}\cdot0{,}001812\ mol=0{,}0009060\ mol$

$V\left(Ca\left(OH\right)_2\right)=\frac{n}{c}=\frac{0{,}0009060\ mol}{0{,}025\ \frac{mol}{dm^3}}=0{,}03624\ dm^3=36\ ml$
c)

$m\left(Mg\left(OH\right)_2\right)=130\ mg=0{,}130g$

$M\left(Mg\left(OH\right)_2\right)=58{,}326\ \frac{g}{mol}$

$c\left(H_3PO_4\right)=0{,}075\ \frac{mol}{dm^3}$

$V\left(H_3PO_4\right)=?$

$2H_3PO_4\left(aq\right)+3Mg\left(OH\right)_2\left(aq\right)\rightarrow Mg_3\left(PO_4\right)_2\left(aq\right)+3H_2O\left(l\right)$

$n\left(Mg\left(OH\right)_2\right)=\frac{m}{M}=\frac{0{,}130\ g}{58{,}326\ \frac{g}{mol}}=0{,}0022289\ mol$

$\frac{n\left(H_3PO_4\right)}{n\left(Mg\left(OH\right)_2\right)}=\frac{2}{3}$ , joten $n\left(H_3PO_4\right)=\frac{2}{3}\cdot0{,}0022289\ mol=0{,}0014859\ mol$

$V\left(H_3PO_4\right)=\frac{n}{c}=\frac{0{,}0014859\ mol}{0{,}075\ \frac{mol}{dm^3}}=0{,}01981...dm^3\approx20ml$

2.11

$m\left(puhdistusaine\right)=25{,}37\ g$

$V_1\left(näyteliuos\right)=250\ cm^3=250\ ml$
$V_2\left(titrattu\ näyteliuos\right)=10{,}0\ ml$

$c\left(H_2SO_4\right)=0{,}036\ \frac{mol}{dm^3}$

$V\left(H_2SO_4\right)=37{,}3\ ml=0{,}0373dm^3$

$M\left(NH_3\right)=17{,}034\ \frac{g}{mol}$

$m-\%\left(NH_3\right)=?$

$2NH_3\left(aq\right)+H_2SO_4\left(aq\right)\rightarrow\left(NH_4\right)_2SO_4\left(aq\right)$

$n\left(H_2SO_4\right)=cV=0{,}036\ \frac{mol}{dm^3}\cdot0{,}0373\ dm^3=0{,}001343mol$

$\frac{n\left(NH_3\right)}{n\left(H_2SO_4\right)}=\frac{2}{1}$ , joten $n\left(H_3PO_4\right)=2\cdot0{,}001343\ mol=0{,}002686\ mol$

Ammoniakin massa titratussa näytteessä (10,0 ml):

$m\left(NH_3\right)=nM=0{,}002686\ mol\cdot17{,}034\frac{mol}{dm^3}=0{,}04575g$

Puhdistuainetta oli 250 ml, joten ammoniakkia olisi

$25\cdot\ 0{,}04575g=1{,}1445g$

$m-\%\left(NH_3\right)=\frac{m\left(NH_3\right)}{m\left(Näyte\right)}\cdot100\%=\frac{1{,}144g}{23{,}37g}=4{,}509\%\approx4{,}5\%$

Kpl.2.1

2.1
Happetumis- ja pelkistymis reaktioon

2.2

Reaktio	Muodostuvan ionin kaava	Hapetusluku
Natriumatomi hapettuu	Na⁺	+I
Jodiatomi pelkistyy	I^-	-I
Rikkiatomi pelkiistyy	S^2-	-II
Magnestiumatomi hapettuu	Mg²⁺	+II
Rauta(II)-ioni hapettuu	Fe³⁺	+III
Nikkeli(III)-ioni pelkistyy	Ni²⁺	+II
Tina(II)-ioni hapettuu	Sn⁴⁺	+IV
Fosforiatomi pelkistyy	P^3-	-III

2.3
a) Oikein, Väärin, Oikein
b) Väärin, Väärin, Väärin
c) Oikein, Oikein, Oikein

2.5
a)
$2Ag\left(s\right)+S\left(s\right)\rightarrow Ag_2S\left(s\right)$ Hapetin: S

b)
$6Na\left(s\right)+N_2\left(g\right)\rightarrow2Na_3N\left(s\right)$ Hapetin: $N_2$

c)
$2Al\left(s\right)+3Cl_2\left(g\right)\rightarrow2AlCl_3\left(l\right)$ Hapetin: $Cl_2$

d)
$Cl_2\left(g\right)+2Br^-\left(aq\right)\rightarrow2Cl^-\left(aq\right)+Br_2\left(aq\right)$ Hapetin: $Cl_2$
e)
$Fe\left(s\right)+Cu^{2+}\left(aq\right)\rightarrow Fe^{2+}+\left(aq\right)+Cu\left(s\right)$ Hapetin: $Cu^{2+}$

2.6
a)
Alumiini hapettuu, rauta(III)-ionit pelkistyvät
b)
Alumini pelkistin, rauta(III) hapetin
c)

$m\left(Fe\right)=100g$
$M\left(Fe\right)=55{,}85\frac{g}{mol}$
$M\left(Al\right)=26{,}98\frac{g}{mol}$
$M\left(Fe_2O_3\right)=159{,}70\frac{g}{mol}$
$m\left(Al\right)=?$
$m\left(Fe_2O_3\right)=?$

Ratkaistaan syntyvän raudan ainemäärä:

$n\left(Fe\right)=\frac{m}{M}=\frac{100g}{55{,}85\frac{g}{mol}}=1{,}79051mol$

Tasapainotetun reaktioyhtälön perusteella:

$\frac{n\left(Al\right)}{n\left(Fe\right)}=\frac{2}{2}$ , joten

$n\left(Al\right)=n\left(Fe\right)=1{,}79051mol$

Tasapainotetun reaktioyhtälön perusteella:

$\frac{n\left(Fe_2O_3\right)}{n\left(Fe\right)}=\frac{1}{2}$ ,joten $n\left(Fe_2O_3\right)=\frac{1}{2}\cdot n\left(Fe\right)=1{,}79051mol\cdot\frac{1}{2}=0{,}895255mol$

$m\left(Al\right)=1{,}79051mol\cdot26{,}98\frac{g}{mol}=48{,}307...\approx48{,}31g$
$m\left(Fe_2O_3\right)=0{,}895255mol\cdot159{,}70\frac{g}{mol}=142{,}972...\approx143{,}0g$

Testaa oppimasi

1) c, d
2) a
3) a, b, c
4) b
5) a, b, c
6) d
7) d
8) a, b
9) b
10) d

Käsitetesti
Aktivoitumisenergia - On siirtymäkompleksin mudostumiseen tarvittava energiamäärä
Eksoterminen reaktio - On reaktio, jossa vapautuu lämpöenergiaa
Entalpia - On suure, joka kuvaa aieeseen varastoitunutta kemiallista energiaa
Prosentuaalinen saanto - Kuvaa, kuinka monta prosenttia reaktiotuotteena asaadun aineen määrä on teoreettisesta määrästä
Reaktiotuote - On aine, joka muodostuu kemiallisessa reaktiossa
Siirtymäkompleksi - On runsasenerginen, lyhytkäinen reaktion välituote
Sponstaani reaktio - On reaktio, joka taoatuu tietyissä olosuhteissa ilan ulkoista pakotetta
Teoreettinen saanto - On tasapainotetun reaktioyhtälön kertoimien mukaan laskettu reaktiotuotteiden enimmäismäärä

Kpl.1.3

1.12
a) Oikein
b) Väärin, 0,67 mol
c) Oikein
d) Väärin, 4,0 mol
e) Oikein
f) Oikein

1.13
a)
$2H_2\left(g\right)+O_2\left(g\right)\rightarrow2H_2O\left(l\right)$
$m\left(H\right)=10{,}0g$
$M\left(H_2\right)=1{,}008\frac{g}{mol}\cdot2=2{,}016\frac{g}{mol}$

$n\left(H_2\right)=\frac{m}{M}=\frac{10{,}0g}{2{,}016\frac{g}{mol}}=4{,}96031...\approx4{,}9603mol$

$\frac{n\left(O_2\right)}{n\left(H_2\right)}=\frac{1}{2}$
$n\left(O_2\right)=\frac{1}{2}\cdot n\left(H_2\right)=\frac{1}{2}\cdot4{,}9603\frac{g}{mol}=2{,}048015mol$

$M\left(O_2\right)=16{,}00\frac{g}{mol}\cdot2=32{,}00\frac{g}{mol}$

$m\left(O_2\right)=n\cdot M=2{,}048015mol\cdot32{,}00\frac{g}{mol}=79{,}3648...\approx76{,}4g$
b)

$2H_2\left(g\right)+O_2\left(g\right)\rightarrow2H_2O\left(l\right)$
$m\left(H\right)=10{,}0g$
$M\left(H_2\right)=1{,}008\frac{g}{mol}\cdot2=2{,}016\frac{g}{mol}$

$n\left(H_2\right)=\frac{m}{M}=\frac{10{,}0g}{2{,}016\frac{g}{mol}}=4{,}96031...\approx4{,}9603mol$

$\frac{n\left(H_2O\right)}{n\left(H_2\right)}=\frac{2}{2}$
$n\left(H_2O\right)=\frac{2}{2}\cdot n\left(H_2\right)=1\cdot4{,}9603\ mol=4{,}9603mol$

$M\left(H_2O\right)=18{,}01528\frac{g}{mol}$

$m\left(H_2O\right)=n\cdot M=4{,}9603\frac{g}{mol}\cdot18{,}01528\frac{g}{mol}=89{,}3611...\approx89{,}4g=0{,}0894kg$
c)

$2H_2\left(g\right)+O_2\left(g\right)\rightarrow2H_2O\left(l\right)$
H=4
O=2

1.14
a)
$N_2H_4\left(g\right)+O_2\left(g\right)\rightarrow N_2\left(g\right)+2H_2O\left(g\right)$
b)
$N_2H_4\left(g\right)+O_2\left(g\right)\rightarrow N_2\left(g\right)+2H_2O\left(g\right)$
$m\left(N_2H_4\right)=150g$
$M\left(N_2H_4\right)=32{,}0452\frac{g}{mol}$

$n\left(N_2H_4\right)=\frac{m}{M}=\frac{150{,}0g}{32{,}0452\frac{g}{mol}}=4{,}6808...\approx4{,}681mol$

$\frac{n\left(O_2\right)}{n\left(N_2H_4\right)}=\frac{1}{1}$
$n\left(O_2\right)=\frac{1}{1}\cdot n\left(N_2H_4\right)=1\cdot4{,}681mol=4{,}681mol$

$M\left(O_2\right)=2\cdot16{,}00=32{,}00\frac{g}{mol}$

$m\left(O_2\right)=n\cdot M=4{,}681mol\cdot32{,}00\frac{g}{mol}=149{,}792\approx150g$
c)

$N_2H_4\left(g\right)+O_2\left(g\right)\rightarrow N_2\left(g\right)+2H_2O\left(g\right)$
$m\left(N_2H_4\right)=3{,}0kg=3000g$
$M\left(N_2H_4\right)=32{,}0452\frac{g}{mol}$

$n\left(N_2H_4\right)=\frac{m}{M}=\frac{3000g}{32{,}0452\frac{g}{mol}}=93{,}6177...\approx93{,}618mol$

$\frac{n\left(kaasut\right)}{n\left(N_2H_4\right)}=\frac{3}{1}$

$n\left(kaasut\right)=3\cdot93{,}618mol=280{,}853...\approx280mol$

1.15
a)
$2Na_2O_2\left(g\right)+2H_2O\left(g\right)\rightarrow O_2\left(g\right)+4NaOH\left(aq\right)$

$m\left(O_2\right)=0{,}50g$
$M\left(O_2\right)=2\cdot16{,}00\frac{g}{mol}=32{,}00\frac{g}{mol}$

$n\left(O_2\right)=\frac{m}{M}=\frac{0{,}50g}{32{,}0452\frac{g}{mol}}=0{,}015625mol$

$\frac{n\left(Na_2O_2\right)}{n\left(O_2\right)}=\frac{2}{1}=2$

$n\left(Na_2O_2\right)=2\cdot0{,}015625mol=0{,}03125mol$

$M\left(Na_2O_2\right)=77{,}98\frac{g}{mol}$

$m\left(O_2\right)=n\cdot M=0{,}03125mol\cdot77{,}98\frac{g}{mol}=2{,}436875g\approx2{,}4g$
b)

$2Na_2O_2\left(g\right)+2H_2O\left(g\right)\rightarrow O_2\left(g\right)+4NaOH\left(aq\right)$

$V\left(NaOH\right)=75ml=0{,}075dm^3$
$M\left(O_2\right)=2\cdot16{,}00\frac{g}{mol}=32{,}00\frac{g}{mol}$

$n\left(O_2\right)=\frac{m}{M}=\frac{0{,}50g}{32{,}0452\frac{g}{mol}}=0{,}015625mol$

$\frac{n\left(NaOH\right)}{n\left(O_2\right)}=\frac{4}{1}$
$n\left(NaOH\right)=n\left(O_2\right)\cdot4=0{,}0625mol$
$c=\frac{n}{V}=\frac{0{,}0625mol}{0{,}075dm^3}=0{,}83333...\approx0{,}83\frac{mol}{l}$

1.16

$2KClO_3\left(s\right)\rightarrow3O_2\left(g\right)+2KCl\left(s\right)$

$m\left(KClO_3\right)=2{,}00g$
$m\left(Ruisku\right)=11{,}450g$
$m\left(Ruisku+O_2\right)=12{,}170g$

$m\left(O_2\right)=12{,}170g-11{,}450g=0{,}72g$

$M\left(KClO_3\right)=122{,}55\frac{g}{mol}$

$n\left(KClO_3\right)=\frac{2{,}00g}{122{,}55\frac{g}{mol}}=0{,}01631986944\approx0{,}016320mol$

$\frac{n\left(O_2\right)}{n\left(KClO_3\right)}=\frac{3}{2}$

$n\left(O_2\right)=\frac{3}{2}\cdot n\left(KClO_3\right)=0{,}02448mol$

$m\left(O_2\right)=n\cdot M=0{,}02448mol\cdot32{,}00\frac{g}{mol}=0{,}78336$

$saanto-\%\left(O_2\right)=\frac{0{,}72g}{0{,}78336...g}=0{,}9191...\approx0{,}919=91{,}9\%$

1.17
a)

$NaOH(aq)+HCl(aq)\rightarrow NaCl(aq)+H_2O(l)$

$V\left(NaOH\right)=25{,}0ml=0{,}025dm^3$
$c\left(HCl\right)=0{,}10\frac{mol}{dm^3}$

$V\left(HCl\right)=15{,}8ml=0{,}0158dm^3$

$c\left(NaOH\right)=?$

$n\left(HCl\right)=cV=0{,}10\frac{mol}{dm^3}\cdot0{,}0158dm^3=0{,}00158mol$

$\frac{n\left(HCl\right)}{n\left(NaOH\right)}=\frac{1}{1}=1$
$n\left(NaOH\right)=0{,}00158mol\cdot1=0{,}00158mol$

$c\left(NaOH\right)=\frac{n}{V}=\frac{0{,}00158mol}{0{,}025dm^3}=0{,}0632\frac{mol}{dm^3}$
b)

$Ba\left(OH\right)_2(aq)+2HNO_3(aq)\rightarrow Ba\left(NO_3\right)_2(aq)+2H_2O(l)$

$V\left(Ba(OH)_2\right)=10{,}0ml=0{,}010dm^3$
$c\left(Ba\left(OH\right)_2\right)=0{,}00250\frac{mol}{dm^3}$

$c\left(HNO_3\right)=0{,}500\frac{mol}{dm^3}$
$V\left(HNO_3\right)=?$

$n\left(Ba(OH)_2\right)=cV=0{,}00250\frac{mol}{dm^3}\cdot0{,}010dm^3=0{,}000025mol$

$\frac{n\left(HNO_3\right)}{n\left(Ba\left(OH\right)_2\right)}=\frac{2}{1}=2$
$n\left(HNO_3\right)=0{,}000025mol\cdot2=0{,}00005mol$

$V\left(NaOH\right)=\frac{n}{c}=\frac{0{,}00005mol}{0{,}500\frac{mol}{dm^3}}=0{,}0001dm^3=0{,}100ml$

Kpl.1.2

1.7

a) (s)

b) (s)

c) (g)

d) (s)

e) (l)

f) (g)

g) (aq)

h) (l)

1.9

$Zn\left(s\right)+2HCl\left(aq\right)->ZnCl_2\left(aq\right)+H_2\left(g\right)$

$2KClO_3\left(s\right)->2KCl\left(s\right)+3O_2\left(g\right)$

c)
$2NO\left(g\right)+O_2\left(g\right)->2NO_2\left(g\right)$

e)
$6CO_2\left(g\right)+6H_2O\left(l\right)->C_6H_{12}O_6\left(s\right)+6O_2\left(g\right)$
f)

$2Al\left(s\right)+Fe_2O_3\left(s\right)->Al_2O_3\left(s\right)+2Fe\left(s\right)$
g)

$H_2SO_4\left(aq\right)+2KOH\left(aq\right)->K_2SO_4\left(aq\right)+2H_2O\left(l\right)$

$2C_8H_{18}\left(l\right)+25O_2\left(g\right)->16CO_2\left(g\right)+18H_2O\left(g\right)$

1.10

$4Fe\left(s\right)+3O_2\left(g\right)->2Fe_2O_3\left(s\right)$

$N_2\left(g\right)+3H_2\left(g\right)->2NH_3\left(g\right)$
c)

$C_6H_{12}O_6\left(s\right)+6O_2\left(g\right)->6CO_2\left(g\right)+6H_2O\left(l\right)$

$2H_2\left(g\right)+O_2\left(g\right)->2H_2O\left(l\right)$

$2AgNO_3\left(aq\right)+Pb\left(s\right)->2Ag\left(s\right)+Pb\left(NO_3\right)_2\left(aq\right)$

1.11

$2Na\left(s\right)+2H_2O\left(l\right)->2NaOH\left(aq\right)+H_2\left(g\right)$

$2KHCO_3\left(s\right)->K_2O\left(g\right)+H_2O\left(g\right)+2CO_2\left(g\right)$

$Ca(OH)_2\left(aq\right)+2HNO_3\left(l\right)->Ca(NO_3)_2\left(l\right)+2H_2O\left(l\right)$

$2Cu\left(s\right)+O_2\left(g\right)->2CuO\left(s\right)$

e)
$CuO\left(s\right)+CO_2\left(g\right)->CuCO_3\left(s\right)$

$NaHCO_3\left(s\right)+HCl\left(aq\right)->NaCl\left(aq\right)+CO_2\left(g\right)+H_2O\left(l\right)$

Kpl.1.1

1.2
a) -
b) +
c) -
d) +
e) -
f) -

1.3

$\Delta S>0$ Entropia kasvaa

$H$ Entalpia

$\Delta H<0$ Eksoterminen reaktio

$S$ Entropia

$\Delta G<0$ Spontaani reaktio

$\Delta S$ Entropiamuutos

$\Delta H$ Entalpiamuutos

$\Delta G$ Gibbsin energiamuutos

$E_a$ Aktivoitumisenergia

$\Delta G>0$

$\Delta H>0$
$\Delta S<0$

1.5
1.6

Kertaa osaamasi

t.1

a) 2

b) 3

c) 2

d) 3

e) 4

t.2

a) Väärin, 0,022g

b) Oikein

c) Oikein

d) Väärin, 0,045kg

e) Oikein

f) Väärin, 0,0163dm³

t.3

$n\left(Fe\right)=\frac{5{,}0g}{55{,}85\frac{g}{mol}}=0{,}08952...mol\approx0{,}090mol$

$n=\frac{N}{N_A}\ <=>N=nN_A$

$N\left(Fe\right)=0{,}08952mol\cdot6{,}022\cdot10^{23}=5.3908944\cdot10^{22}$

$m=nM$

$n=\frac{N}{N_A}=\frac{5{,}3908944\cdot10^{22}}{6{,}022\cdot10^{23}}=0{,}08952mol$
$m=nM=0{,}08952mol\cdot196{,}97\frac{g}{mol}=17{,}637...\approx18g$

t.4

$n=\frac{m}{M}\$

$M\left(MgCO_3\right)=24{,}31+12{,}01+48=84{,}32\frac{g}{mol}$

$n=\frac{m}{M}=\frac{3{,}0g}{84{,}32\frac{g}{mol}}=0{,}035578...\approx0{,}03558mol$

$M\left(MgCO_3\right)=Mg+CO_3=2$

$2\cdot0{,}03558mol=0{,}07116mol$

t.5

$c\left(NaOH\left(aq\right)\right)=0{,}500\frac{mol}{dm^3}$

$V\left(luos\right)=200ml=0{,}200dm^3$
$M\left(NaOH\right)=39{,}998\frac{g}{mol}$

$m\left(NaOH\right)=$ Ei tiedetään

ratkaistaan liuokseen valmistamiseen tarvitun ainemäärä kaavalla

$c=\frac{n}{V}\ <=>\ n=cV$

$n=0{,}500\frac{mol}{dm^3}\cdot0{,}200dm^3=0{,}1mol$

$n=\frac{m}{M}\ <=>\ m=nM$
$m\left(NaOH\right)=0{,}1mol\cdot39{,}988\frac{g}{mol}=3{,}9988\approx4{,}00g$

- Punnitaan 4,00 grammaa natriumhydroksidia mahdollisimman tarkasti.

- Liuotetaan natriumhydroksidi dekantterilasissa lopputilavuutta pienempään tilavuuteen tislattua vettä.

- Kun natriumhydroksidi on täysin liuennut, siirretään liuos 200 ml:n mittapulloon.

- Huuhdotaan dekantterilasi muutaman kerran pienellä määrällä vettä.

- Täytetään mittapullo merkkiviivan saakka ja sekoitetaan liuosta muutaman kerran,

- Tehdään mittapulloon tarvittavat merkinnät ja lisätään syövyttävän aineen varoitusmerkki.

Koska natriumhydroksidi on syövyttävää ainetta, tulee sitä punnittaessa ja liuotettaessa käyttää suojalaseja ja suojakäsineitä. Liuoksen säilytyspulloon laitetaan varoitusmerkki syövyttävästä aineesta.

t.6
a)
Ympäristölle haitallinen
b)
vesiliuos
c)
Täyspipetillä, sillä voidaan saada tarkin tilavuuden mittaus
d)
100 millilitran mittapulloon
e)

$c_1=0{,}0100\frac{mol}{dm^3}$

$V_1=5{,}00ml=0{,}00500dm^3$
$V_2=100ml=0{,}100dm^3$

Ratkaistaan laimennokseen tulevan kuparisulfaatin ainemäärä suureyhtälöstä:

$c=\frac{n}{V}\ <=>n=cV$

$n\left(CuSO_4\right)=c_1\left(CuSO_4\right)\cdot V_1=0{,}0100\ \frac{mol}{dm^3}\cdot0{,}00500dm^3=5{,}0000\cdot10^{-5}mol$

Ratkaistaan laimennoksen kuparisulfaattikonsentraatio suureyhtälöstä

$c=\frac{n}{V}$

$c_2=\frac{n\left(CuSO_4\right)}{V_2}=\frac{5{,}0000\cdot10^{-5}mol}{0{,}100dm^3}=5{,}0000\cdot10^{-4}\frac{mol}{dm^3}\approx0{,}500\ \frac{mmol}{dm^3}$
f)

$c\left(CuSO_4\cdot5H_2O\left(aq\right)\right)=0{,}0100\frac{mol}{dm^3}$

$V\left(liuos\right)=50{,}0ml=0{,}500dm^3$
$M\left(CuSO_4\cdot5H_2O\right)=249{,}700\frac{g}{mol}$

Ratkaistaan, mikä ainemäärä kidevedellistä kuparisulfaattia oli valmistetussa liuoksessa

$c=\frac{n}{V}\ <=>n=cV$

$n\left(CuSO_4\cdot5H_2O\right)=c\left(CuSO_4\cdot5H_2O\right)\cdot V\left(liuos\right)=0{,}100\frac{mol}{dm^3}\cdot0{,}0500dm^3=5{,}0000\cdot10^{-4\ }mol$
Lasketaan kidevedellisen kuparisulfaatin massa:

$n=\frac{m}{M}\ <=>\ m=nM$

$m\left(CuSO_4\cdot5H_2O\right)=n\left(CuSO_4\cdot5H_2O\right)\cdot M\left(CuSO_4\cdot5H_2O\right)=5{,}0000\cdot10^{-4}mol\cdot249{,}700\frac{g}{mol}=0{,}12485g\approx0{,}125g$
t.7

$m-\%\left(HNO_3\right)=69\%=0{,}69$