EKSAMEN I EMNE TMT4110 KJEMI - bokmålsutgave

Transkript

1 Side 1 av 5 NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR MATERIALTEKNOLOGI Faglig kntakt under eksamen: Institutt fr materialteknlgi, Gløshaugen Førsteamanuensis Hilde Lea Lein, tlf EKSAMEN I EMNE TMT4110 KJEMI - bkmålsutgave Tirsdag 31. mai 2011 Tid: kl Hjelpemidler: B2-Typegdkjent kalkulatr, med tmt minne, i henhld til utarbeidet liste. Aylward & Findlay: SI Chemical Data Oppgave 1. Det er kun ett riktig svar fr hver delppgave. Sett derfr kun ett kryss. Dersm t eller flere svar avgis, bedømmes denne delppgaven med null peng. i) Hva er definisjnen på en Brønsted-Lwry-syre? a) Prtn dnr b) Prtn akseptr c) Elektrn dnr d) Elektrn akseptr ii) Hvilket av følgende utsagn er ikke en av termdynamikkens lver? a) Den ttale energien i universet er knstant b) En spntan prsess er en prsess der entrpien i universet øker c) En reaksjn er spntan hvis G > 0. d) Entrpien fr en perfekt krystall ved 0 K er null iii) Hva er elektrnknfigurasjnen til S? a) [Ne] 3s 2 3p 6... b) [Ne] 3s 2 3p 4.. c) [Ar] 3s 2 3p 4... d) [Ar] 3s 2 3p 6..

2 Side 2 av 5 iv) Hva menes med en hetergen likevekt? a) Likevekt sm innehlder bare væsker. b) Likevekt hvr K = 1 c) En likevekt sm innehlder prdukter/reaktanter i flere aggregattilstander d) En likevekt sm sakte innstilles (lav reaksjnshastighet) v) Hvilken av følgende beskriver en likevektssituasjn? a) Hº = T Sº b) Gº = 0 c) C p = 0. d) G = 0 vi) Hva er ikke riktig beskrivelse fr et kmpleks: a) Et kmpleks består av et sentralatm mgitt av ligander. b) Stabiliteten avhenger av likevektsknstanten fr dannelsen av kmplekset (K f )... c) Mange kmplekser er fargede.. d) Ladningen på sentralatmet kalles krdinasjnstallet til kmpleksinet vii) Hvilken mnmer er tefln bygd pp av? a) C 2 H 4. b) C 2 H 2 F 2 c) C 2 F 4 d) C 2 Cl 4 viii) Hva er riktig fr en brenselscelle? a) En brenselscelle er en galvanisk celle hvr reaktantene blir kntinuerlig tilført. b) Elektrlytten må være et fast stff c) Oksidasjnen skjer ved katden d) Strøm benyttes fr å lage et reaksjnsprdukt ix) Metallet brukes i legeringer blant annet frdi det bidrar til hardhet. Mineralene til metallet er lett gjenkjennelige pga sine rsa/lilla farger. Elementet brukes gså til å ppnå en dyp blå farge, ne sm ble gjrt ved Blaafarveverket på Mdum i Buskerud. Saltene er giftige, men metallet er livsviktig g finnes bl.a. i vitamin B12. Hvilket element? a) Mn b) C c) Ni. d) Cr x) Navnet på elementet kmmer fra latin g betyr himmelblå. Det er det mest reaktive g ustabile grunnstffet etter F, g smelter m du (teretisk sett) hlder det i hånden. Det ksiderer raskt i luft g danner et farlig superksid på verflata. Elementet inngår i standardmåling av tid (atmur) g definisjnen av et sekund. Uran i atmreaktrstaver blir bl.a. spaltet til en av istpene til elementet. Denne istpen er radiaktiv g pga en relativ lang halveringstid utgjør dette en str miljøtrussel ved ulykker i atmkraftverk. Hvilket element? a) Rn b) Cs.. c) Xe.. d) I...

3 Side 3 av 5 Oppgave 2. Fremstilling av metallisk sink fra sinkksid kan skje ved reduksjn med karbn ved ca 1100ºC ved at det dannes sinkdamp: ZnO(s) + C (s) = Zn (g) + CO (g) a) Beregn Hº r g Sº r fr denne reaksjnen ved 25ºC. b) Diskuter krt i) frtegn på den beregnede Sº r. ii) reaksjnens avhengighet av temperatur g trykk. c) Anta at Hº r g Sº r er uavhengige av temperaturen g beregn likevektsknstantene fr reaksjnen ved 25ºC g 1100ºC. Kntrller m temperaturavhengigheten fr K stemmer med det du fant i spørsmål b). d) Beregn trykkene av Zn (g) g CO (g) i likevekt med ZnO(s) g C(s) ved 1100 ºC. (Man kan anta at spaltingen finner sted i en på frhånd evakuert g lukket behlder). e) Gitt en tilfeldig reaksjn sm er spntan. Hvilke av størrelsene S tt (den ttale entrpiendring), S r (systemets entrpiendring), G r g Gº r kan du si er: Større en 0, mindre enn 0, eller umulig å vite størrelse g frtegn fr med de gitte pplysninger? Oppgave 3. a) Frklar frskjellen på primære, sekundære g tertiære alkhler. Hvilke ksidasjnsprdukter gir de frskjellige alkhlene? b) Hva er en kndensasjnsreaksjn? Gi ett eksempel. c) Gi krrekt navn på følgende t rganiske frbindelser: d) Tegn følgende rganiske frbindelser: i) 2-fenyl-3-metylheksan ii) 3-hydrksy-5-klr-2-heptann Oppgave 4. En galvanisk celle består av følgende halvceller: 1) Nikkelplate dyppet ned i en 0.5 M nikkelnitratløsning g 2) blystav i en 0.1 M blynitratløsning. Kamrene er frbundet med en 6 M ammniumnitrat saltbr. a) Skisser cellen. Angi hvilken vei elektrner g iner vil vandre. b) Gi reaksjnsligninger fr halvcellereaksjnene ved de t elektrdene g fr ttalreaksjnen. Beregn celleptensialet ved standard betingelser.

4 Side 4 av 5 c) Hva blir celleptensialet ved de gitte betingelser? d) Høyre halvcelle (den med bly) tilsettes ne fast Na 2 SO 4. Skriv reaksjnsligning fr det sm skjer g frklar hvrdan denne innvirker på ptensialet. e) Væskevlumet i høyre halvcelle er 100 ml g endres ikke nevneverdig grad ved tilsats av Na 2 SO 4 (s). Beregn hvr mange gram Na 2 SO 4 (s) sm må tilsettes fr at ε celle = 0. Oppgave 5. a) Man tenker seg en lukket behlder der følgende gasslikevekt er innstilt: A(g) + 2 B(g) = AB 2 (g) Reaksjnen er eksterm. Frklar hvrdan utbyttet av AB 2 (g) kan økes på t frskjellige måter uten at det blir intrdusert ne mer gass i behlderen. Angi gså i begge tilfellene m likevektsknstanten vil bli større, være knstant eller avta når utbyttet av AB 2 (g) øker. b) i) Hva er bakgrunnen fr VSEPR-mdellen? ii) Beskriv elektrnfrdelingen i NH 3 -mlekylet g hvilken gemetri g bindingsvinkler du vil vente fr dette mlekylet (g hvrfr) ut fra VSEPR-mdellen. iii) Bruk mdellen til å angi gemetrien til følgende mlekyler: PCl 5, SF 6 g XeF 4. c) Frklar krt frskjellen på en inebinding g en kvalent binding. d) På labratriet bestemte dere mengde fsfr i en ukjent prøve ved klrimetri. Beskriv krt hvrdan dette gjøres. (Hvrfr brukes standarder? Hvrdan kan den ukjente mengden bestemmes?) Hvrfr måtte en blank prøve analyseres først?

5 Side 5 av 5 FORMEL KOMMENTAR PV = nrt Ideell gass Pi = ni RT/V ( PT = Pi ) Partialtrykk av i i C = q / T Varmekapasitet E = q + w H = E + PV H = q p Endring i indre energi Entalpi Knstant P. Bare vlumarb. H = H ( prdukter) - H (reaktanter) Husk støkimetriske keffisienter f f H T = H CP T C p knstant K 2 H 1 1 H g S knstant ln = - K1 R T1 T2 dqrev Entrpiendring ds = T T C p knstant ST = S298 + CP ln 298,15 G = H TS Gibbs energi. Fri energi. G = H - TS Endring i fri energi ved knstant T G T = H TS 298 C p 0 G = G + RT ln Q Reaksjnskvtient, Q G = G + RT ln a Aktivitet (relativ), a G = - RT ln K Likevektsknstant, K G = - nfe Celleptensial, E Q = It = nef Elektrisk ladning RT 0,0592 Nernsts ligning E = E - lnq= E - lg Q, 25 C nf n 1 d[a] 1 d[c] l m n p Reaksjnshastighet fr r = - = = k[a ] [B ] [C ] [D ] aa + bb cc + dd a dt c dt Ttal rden = l + m + n + p E - a Hastighetsknstant, k k = A e RT Aktiveringsenergi, E a