Farmasia 2018 tehtävä 34, 37, 38 ja 39

[Paju]

Heips, tein tuossa uudestaan vuoden 2018 farmasian pääsykokeen, ja loppupään tehtävät jäi mietityttämään. En saa näitä neljää oikein eikä googlekaan auttanut. Saisko täältä apua ainakin tuohon 34 ja 37, kun vaikuttavat suht perustehtäviltä? 34 on yhden pisteen tehtävä eli ei pitäis sen vaikeempi olla, mutta oon pyöritelly noita lukuja nyt varmaan viidesti enkä saa lähellekään oikeaa vastausta.   37 oon saanu ajatuksen tasolla eteenpäin, mutta se, millainen lauseke pitäisi muodostaa ja miten laskea ei aukea ollenkaan. Mielellään haluisi kaveriksi pKa:n tai Ka:n, mutta sitä ei ole tehtävässä annettu, eikä kaavasta c1v1=c2v2 tuntunut olevan apua. Mietinköhän näitä liian vaikeasti? Tässä kyseiset tehtävät:

___________________________________________________________________________________

34. Yhdisteet A ja B reagoivat liuosfaasissa yhdisteiksi C ja D alla olevan reaktioyhtälön mukaisesti:

A + 3 B <-> 2 C + D

Yhdistettä A liuotettiin 4,0 moolia ja yhdistettä B 7,0 moolia 1,0 litraan liuotinta. Tasapainotilassa yhdisteen C konsentraatio oli 4,0 M ja yhdisteen D konsentraatio oli 2,0 M. Mikä on reaktion tasapainovakion (K) arvo? Yhdisteiden liuottaminen ei muuttanut liuoksen tilavuutta. (t = 25 °C) (1 p)

Oikea vastaus: 16 M-1
____________________________________________________________________

37. Kuinka paljon 100 millilitraan 0,10 M HCl-liuosta pitää lisätä 0,10 M NaOH-liuosta, jotta muodostuneen liuoksen pH olisi 2? (t = 25 °C) (1,5 p)

Oikea vastaus: 82 ml
_______________________________________________________________________

38. Yhdisteet A ja B reagoivat liuosfaasissa yhdisteeksi C alla olevan reaktioyhtälön mukaisesti.

A + B <-> 2 C

Mikä seuraavista väittämistä pitää paikkansa, kun alkutilanteessa [A] = 1 M,  = 2 M ja [C] = 0 M? Reaktion tasapainovakion arvo 4. (t = 25 °C) (1,5 p)

A. Tasapainotilanteessa yhdisteen A konsentraatio on suurempi kuin yhdisteen C konsentraatio.
B. Tasapainotilanteessa yhdisteen C konsentraatio on suurempi kuin yhdisteen B konsentraatio.
C. Tasapainotilanteessa yhdisteiden A ja C konsentraatiot ovat yhtä suuret.
D. Tasapainotilanteessa yhdisteiden B ja C konsentraatiot ovat yhtä suuret.

Oikea vastaus on D.
________________________________________________________________________________

39. Eräs ioniyhdiste liukenee veteen alla olevan reaktioyhtälön mukaisesti.

AB <-> A+ + B-

Kuinka paljon 100 millilitraan kylläistä AB-liuosta pitää lisätä 0,010 M AB-liuosta, jotta syntyneen AB-liuoksen ionitulo (Q) on 4,0 × 10-4 M2 ? Alkutilanteessa kaikki AByhdisteestä on liuenneena. Ks(AB) = 1,6 × 10-3 M2 . (t = 25 °C) (2 p)

Oikea vastaus: 0,20 l

[colloportus]

Itsekin pohdiskelen juuri tehtävää 37 mutta 34 sain kyllä tehdyksi. Missä sulla menee vikaan? Muistitko huomioida nuo kertoimet?

[TeknoDoktor]

Teht. 37.
1) pH määräytyy kahdesta tekijästä - H+ ionien ainemäärästä ja liuoksen tilavuudesta.
Nyt täytyy huomata, että kun lisätään NaOHia, niin molemmat muuttuvat.
2) H+ ionien määrä muuttuu, koska NaOH neutraloi osan H+ ioneista.
3) Tilavuus muuttuu, koska NaOHia lisätään liuokseen.


Jos ei nuo vihjeet riittäneet, niin alla sama matemaattisesti
1) pH = -log([H+]) eli pH = -log(n(H+)/V))
2) n(H+) = alkuperäinen H+ ionien määrä [c(HCl)*V(HCl)] - neutraloitu H+ ionien määrä [c(NaOH)*V(NaOH)]
3) V = V(HCl) + V(NaOH)


Ja jos vielä kaipaa lisää vihjeitä, niin ratkaisu tulee, kun V(NaOH) ratkaistaan ao. yhtälöistä:
pH = -log([H+]) = 2 ==> [H+] = 10^(-2)
[H+] = {c(HCl)*V(HCl) - V(NaOH)*c(NaOH)} / {V(HCl) + V(NaOH)}

[TeknoDoktor]

Teht 39.
Hahaa - osasinpa vielä!


Ionitulohan kertoo sen, kuinka paljon liuoksessa on ioneita. Tässä tapauksessa tehtävä helpottuu huomattavasti, kun huomataan, että A+ ja B- ioneja on yhtä paljon (katso reaktioyhtälöä).


Eli tehtävässä pitää vain laskea, kuinka paljon liuoksessa pitää olla joko A+ tai B- konsentraatio, jotta haluttu ionitulo saadaan.


Lähdetään siis ensin halutusta tilanteesta, eli tahdotaan, että ionitulo on 4e-4 ==> [A-][B+] = 4e-4 ==> [A+] = [B-] = sqrt(4e-4) = 2e-2 M


Nyt pitää sitten laskea, paljonko alun kylläisessä liuoksessa on ioneita ja sitten vain laskea kuinka paljon pitää laittaa lisää ioneita, jotta ionitulo on haluttu. Kuten tehtävässä 37 pitää muistaa, että tilavuus muuttuu myös!


Eli kylläisessä liuoksessa ionitulo = liukoisuustulo ==> [A+][B-] = 1,6e-3 = 16e-4 ==> [A+] = [B-] = sqrt(16e-4) = 4e-2 M = c1


Ionin A+ määrä lopullisessa liuoksessa on siis V1*c1 + V2*c2, missä V2 ja c2 ovat lisättävän liuoksen tilavuus (V2=?) ja konsentraatio (c2=0,01)


Lopullinen tilavuus on V1 + V2 = 0,1 + V2


Näin ollen ionin A+ konsentraatio lopussa on [A+] = (V1*c1 + V2*c2) / (V2 + V1) = (0,1*4e-2 + V2*0,01) / (0,1 + V2) = 2e-2


Ja tuosta ratkaistaan V2.


Eli salaisuus kummassakin tehtävässä 37 ja 39 on ottaa huomioon tuo tilavuuden muutos!

[katsuska]

Moikka! Täälläkin tarvittais apuja tohon tehtävään 37. En vaan tajua! Neljä päivää jo pyöritelly tota laskua..

[Paju]

Itsekin pohdiskelen juuri tehtävää 37 mutta 34 sain kyllä tehdyksi. Missä sulla menee vikaan? Muistitko huomioida nuo kertoimet?

No sitä itsekin ihmettelen, että mikä siinä nyt on niin vaikeaa Eli en oikeen osaa sanoa missä on menny pieleen - mä muuten kyllä osaan tehdä laskuissa nuo taulukot oikein ja ottaa kertoimet ja potenssit huomioon.. 

[colloportus]

Itsekin pohdiskelen juuri tehtävää 37 mutta 34 sain kyllä tehdyksi. Missä sulla menee vikaan? Muistitko huomioida nuo kertoimet?

No sitä itsekin ihmettelen, että mikä siinä nyt on niin vaikeaa Eli en oikeen osaa sanoa missä on menny pieleen - mä muuten kyllä osaan tehdä laskuissa nuo taulukot oikein ja ottaa kertoimet ja potenssit huomioon.. 

Tasapainossa konsentraatiot A=2 ja B=1. Lähtiskö nyt aukeemaan suuntaan tai toiseen? Tehtävänannossa C ja D tasapainokonsentraatiot onkin jo annettu. Veikkaan että sulla on tässä nyt tullu joku aivopieru 

[tammikuu]

En voi uskoa, miten yksinkertaisia 34 ja 37 lopulta olivat. Niitä tuli pyöriteltyä useampi päivä ilman tulosta.


Tehtävä 38:

Reaktioyhtälöstä saadaan tehtyä tasapainovakion lauseke. Tasapainovakion lauseke on muotoa c(C)^2 / c(A)*c(B) = 4

Tehtävässä annettujen arvojen avulla saadaan laskettua A, B ja C tasapainokonsentraatiot, jotka sijoitetaan ylläolevaan lausekkeeseeen.

Lauseke näyttää silloin tältä: x^2 / (1-0,5x)(2-0,5x) = 4. Siitä ratkaistaan x, ja saadaan laskettua A, B ja C konsentraatiot, joita voidaan sitten verrata keskenään.

[JarkkoM]

Osaisiko joku avata hieman enemmän tuota tehtävää 37. Ei auttanut nuo aikaisemmat vinkit!

[Paju]

joo 34 ja 38 meni nyt, mut itelläkää ei ohjeista huolimatta mee tuo 37

[TeknoDoktor]

Mitenkäköhän tuota voisi enää enempää helpottaa... No kokeillaan:


1. Liuoksen pH määräytyy liuoksessa olevien H+ ionien konsentraation perustella eli pH = -log([H+])
2. H+ ionien konsentraatio taas määräytyy kahdesta asiasta:
2a. Liuoksessa olevien H+ ionien ainemäärästä n(H+) JA
2b. Liuoksen tilavuudesta V


Eli H+ ionien konsentraatio [H+] = n(H+)/V ja näin ollen pH = -log([H+]) = -log(n(H+)/V)


No, liuoksessa on aluksi H+ ioneja, koska HCl dissiosioituu HCl -> H+ + Cl- ja näin ollen sillä on tietty pH (sillä nyt ei ole väliä, koska tätä ei kysytä). Ja alussa H+ ioneja on siis n(H+) = n(HCl) = V(HCl)*c(HCl)


HCl on vahva happo, joten se dissosioituu kokonaan, eli liuoksessa alussa n1(H+) = n(HCl) ja koska liuoksessa ei ole muuta kuin HCl:ää, on sen tilavuus V1 = V(HCl) = 100 ml = 0,1 l


Kun liuokseen lisätään NaOH:ia, niin tapahtuu kaksi asiaa:
I: NaOH hajoaa NaOH -> Na+ + OH- ja OH- neutraloi H+:ia, koska H+ + OH- -> H2O
II: Liuoksen tilavuus kasvaa, koska siihen kaadetaan NaOH:ia


Nämä molemmat siis vaikuttavat liuoksen H+ konsentraatioon, koska I: H+ määrä vähenee neutraloinnin johdosta ja II: liuoksen tilavuus kasvaa - muista, että konsentraatio määritellään siis c = n/V


Eli kirjoitetaan vielä tuo H+ konsentraatio ja liuoksen kokonaistilavuus uudestaan, kun NaOH on lisätty:


n(H+) on siis alkuperäinen H+ ainemäärä miinus NaOH:n neutraloima ainemäärä, eli n2(H+) = n1(H+) - n(NaOH) = n(HCl) - n(NaOH) = V(Hcl)*c(HCl) - n(NaOH)


NaOH:iä lisätään tilavuus V(NaOH), jolloin sen ainemäärä on n(NaOH) = V(NaOH)*c(NaOH), eli n2(H+) = n(HCl) - V(NaOH)*c(NaOH)


Ja liuoksen tilavuus muuttuu siis myös NaOH:n lisäämisen kautta, eli lopputilavuuus on V2 = V1 + V(NaOH)


Nyt sijoitetaan H+ ainemäärä lopussa ja tilavuus lopussa pH:n yhtälöön:


pH = -log([H+]) = -log(n2(HCl)/V2)) = -log( (n(HCl)-n(NaOH))/(V1+V(NaOH) ) = -log{c(HCl)*V(HCl) - V(NaOH)*c(NaOH)} / {V(HCl) + V(NaOH)} = 2 (koska pH:ksi haluttiin 2)


Jos jonkun luvun X log on -2 (eli, jos -log(X) = 2 --> log(X) = -2), niin silloin pätee X = 10^-2 ja tällä pohjalla ylemmän yhtälön saa väännettyä samaan muotoon kuin aikaisemmassa postissani.


 

[JarkkoM]

Hahaa, mulle todellakin joutuu vääntämään ratakiskosta, mutta kiitos tuhannesti kun väänsit! Nyt se nimittäin vihdoin aukesi ja voi että ärsyttää, miten simppeli ratkaisu tässäkin lopulta oli, mutta kun ei aivot osaa hahmottaa, niin ei vaan osaa. Turhauttavaa!

[colloportus]

Kyllä ei 37 vaan aukea täällä, ei mitenkään. En ymmärrä hölkäsen pöläystä.


// no menikö tässä nyt tunti ja homma ratkes ongelmana ollut noi arvojen sijoittamiset kaavaan!

[Varmanisti]

Teht 39.
Hahaa - osasinpa vielä!


Ionitulohan kertoo sen, kuinka paljon liuoksessa on ioneita. Tässä tapauksessa tehtävä helpottuu huomattavasti, kun huomataan, että A+ ja B- ioneja on yhtä paljon (katso reaktioyhtälöä).


Eli tehtävässä pitää vain laskea, kuinka paljon liuoksessa pitää olla joko A+ tai B- konsentraatio, jotta haluttu ionitulo saadaan.


Lähdetään siis ensin halutusta tilanteesta, eli tahdotaan, että ionitulo on 4e-4 ==> [A-][B+] = 4e-4 ==> [A+] = [B-] = sqrt(4e-4) = 2e-2 M


Nyt pitää sitten laskea, paljonko alun kylläisessä liuoksessa on ioneita ja sitten vain laskea kuinka paljon pitää laittaa lisää ioneita, jotta ionitulo on haluttu. Kuten tehtävässä 37 pitää muistaa, että tilavuus muuttuu myös!


Eli kylläisessä liuoksessa ionitulo = liukoisuustulo ==> [A+][B-] = 1,6e-3 = 16e-4 ==> [A+] = [B-] = sqrt(16e-4) = 4e-2 M = c1


Ionin A+ määrä lopullisessa liuoksessa on siis V1*c1 + V2*c2, missä V2 ja c2 ovat lisättävän liuoksen tilavuus (V2=?) ja konsentraatio (c2=0,01)


Lopullinen tilavuus on V1 + V2 = 0,1 + V2


Näin ollen ionin A+ konsentraatio lopussa on [A+] = (V1*c1 + V2*c2) / (V2 + V1) = (0,1*4e-2 + V2*0,01) / (0,1 + V2) = 2e-2


Ja tuosta ratkaistaan V2.


Eli salaisuus kummassakin tehtävässä 37 ja 39 on ottaa huomioon tuo tilavuuden muutos!

Hei.


Laskin konsentraatiot samanlailla molemmista yhtälöistä.
Arvot laitoin C1V1=C2V2
0,04x0,1=0,02X
X=0,2
Mikä on siis oikea vastaus, mutta tuleeko ns. munkilla, koska eihän tuossa oteta huomioon lisätyn liuoksen konsentraatiota ollenkaan. Vai voiko olla oikea tapa ratkaista tämä lasku?

[Elämän oppilas]

Terve!


Testasin pari kertaa vaihtamalla halutun ionitulon Q paikalle eri lukuja, ja huomasin että C1*V1=C2*V2  yhtälö ei toimi.
Aikamoinen pulla että esimerkkiin sattuu se yksi tapaus miljoonasta jonka voi ratkaista oikein myös väärällä yhtälöllä