EKSAMENSOPPGAVE. Eksamen i: KJE-6001 Generell kjemi for lærere Dato: Mandag 14. desember 2015 Tid: Kl 09:00 13:00 Sted: Åsgårdvegen 9

Transkript

1 EKSAMENSOPPGAVE Eksamen i: KJE-6001 Generell kjemi for lærere Dato: Mandag 14. desember 2015 Tid: Kl 09:00 13:00 Sted: Åsgårdvegen 9 Tillatte hjelpemidler: Kalkulator «Huskelapp» -A4 ark med skrift på begge sider Enkel norsk-engelsk/engelsk-norsk ordbok Oppgavesettet er på 9 sider inklusiv forside Kontaktperson under eksamen: Annfrid Sivertsen Telefon: / NB! Det er ikke tillatt å levere inn kladd sammen med besvarelsen

2 EKSAMENSOPPGÅVE Eksamen i: KJE-6001 Generell kjemi for lærarar Dato: Måndag 14. desember 2015 Tid: Kl 09:00 13:00 Sted: Åsgårdvegen 9 Lovlege hjelpemiddel: Kalkulator «Huskelapp» -A4 ark med skrift på begge sider Enkel norsk-engelsk/engelsk-norsk ordbok Oppgåvesettet er på 9 sider inklusiv framside Kontaktperson under eksamen: Annfrid Sivertsen Telefon: / NB! Det er ikkje lov å levere inn kladd saman med oppgåvesvaret UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / / postmottak@uit.no / uit.no 2

3 Oppgave 1 (Teller 23 av 100 poeng) a) Brennere som bruker gassbokser som brensel er populære til oppvarming og matlaging blant friluftinteresserte. Gassen i disse boksene fra leverandøren Primus er en blanding av propan (25%), og to ulike isomerer av butan, isobutan (25 %) og butan (50%) oppgitt i vektprosent. Balanser reaksjonslikningen for forbrenning av butan som er gitt under. (5p) C 4H 10 (g) + O 2 (g) CO 2 (g) + H 2O (g) b) I reaksjonen i oppgave a) blir det dannet 15 g CO 2 (g). Hvor mye C 4H 10 (g) og O 2 (g) forbrennes? Oppgi svaret i gram. (5p) c) Forbrenningsreaksjonen oppgitt i a) er en redoksreaksjon. Hvilken forbindelse blir redusert, og hvilken blir oksidert? Angi også hva som er reduksjons- og oksidasjonsmiddel. Begrunn svarene dine. (5 p) d) En gassboks inneholder 100 g komprimert gass i væskeform, hvor stort volum vil dette tilsvare hvis all væske ekspanderer til gassform ved standard trykk og temperaturbetingelser? R = atm L/mol K. (8p) Oppgave 2 (Teller 32 av 100 poeng) a) Hvilke typer orbitaler er tilgjengelige for grunnstoffene i periode 3 i det periodiske system? Tegn et eksempel av hver type orbital, og foreslå ett sett med kvantetall som hører til hver av disse. (8 p) b) Tegn Lewisstrukturen til følgende molekyler, inkluder mulige resonansstrukturer for de forbindelsene dette er relevante for. (8p) BH 3, BrF 5, CCl 4, NO 3 -, XeF 2 c) Bruk VSEPR teorien til å bestemme molekylformen til forbindelsene i oppgave b). Oppgi også den geometriske anordningen til elektronene rundt hvert sentralatom. (8p) d) Hvilken hybridorbital vil du foreslå at sentralatomet i hver av forbindelsene i b) bruker? (8p) UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / / postmottak@uit.no / uit.no 3

4 Oppgåve 1 (Tel 23 av 100 poeng) a) Brennarar som bruker gassboksar som brensel er populære til oppvarming og matlaging blant friluftsinteresserte. Gassen i desse boksane frå leverandøren Primus er ei blanding av propan (25%), og to ulike isomerar av butan, isobutan (25 %) og butan (50%) i vektprosent. Balanser reaksjonslikninga for forbrenning av butan som er gjeve under. (5p) C 4H 10 (g) + O 2 (g) CO 2 (g) + H 2O (g) b) I reaksjonen i oppgåve a) vert det danna 15 g CO 2 (g). Kor mykje C 4H 10 (g) og O 2 (g) forbrenn? Gje svaret i gram. (5p) c) Forbrenningsreaksjonen i a) er ein redoksreaksjon. Kva for sambinding vert redusert, og kva vert oksidert? Finn også kva som er reduksjons- og oksidasjonsmiddel. Grunngje svara dine. (5 p) d) Ein gassboks inneheld 100 g komprimert gass i væskeform, kor stort volum vil dette bli om all væske ekspanderar til gassform ved standard trykk og temperatur? R = atm L/mol K. (8p) Oppgåve 2 (Tel 32 av 100 poeng) a) Kva slags type orbitalar er tilgjengeleg for grunnstoffa i periode 3 i det periodiske system? Teikn eit eksempel av kvar type orbital, og foreslå eit sett med kvantetal som høyrer til kvar av desse. (8p) b) Teikn Lewisstrukturane til følgjande molekyl, inkluder moglege resonansstrukturar for dei molekyla det er relevant for. (8p) BH 3, BrF 5, CCl 4, NO 3 -, XeF 2 c) Bruk VSEPR teorien til å finne molekylforma til sambindingane i oppgåve b). Finn også den geometriske ordninga til elektrona rundt sentralatomet. (8p) d) Kva slags hybridorbital vil du foreslå at sentralatoma i kvar av sambindingene i oppgåve b) bruker? (8p) UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / / postmottak@uit.no / uit.no 4

5 Oppgave 3 (Teller 16 av 100 poeng) a) Entalpi, ΔH, er en tilstandsfunksjon. Forklar hva en tilstandsfunksjon er, og gi minst tre eksempler på andre tilstandsfunksjoner. Forklar hvordan en kan bruke Hess lov for en valgfri termodynamisk størrelse. (8p) b) 21 g vanndamp kjøles ned fra 150 C til -20 C ved 1 atm. Forklar hvordan du ville ha løst denne oppgaven og gi eksempelutregninger som du mener er relevante. Tegn en kvalitativ nedkjølingskurve for denne prosessen og forklar hva de ulike delene av kurven viser. Utvalgte fysikalske data for vann er oppgitt i tabellen under. (8p) Utvalgte fysikalske data for H 2O C is (J/molK) C vann (J/molK) C damp (J/molK) ΔH fus (kj/mol) ΔH vap (kj/mol) ,02 40,7 UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / / postmottak@uit.no / uit.no 5

6 Oppgåve 3 (Tel 16 av 100 poeng) a) Entalpi, ΔH, er ei tilstandsfunksjon. Forklar kva ei tilstandsfunksjon er, og gje minst tre eksempel på andre tilstandsfunksjoner. Forklar korleis ein kan bruke Hess lov for ei valfri termodynamisk størrelse. (8p) c) 21 g damp vatn kjøles ned frå 150 C til -20 C ved 1 atm. Forklar korleis du ville ha løyst denne oppgåva, og gje eksempel på utrekningar som du meiner er relevant. Teikn ei kvalitativ nedkjølingskurve for prosessen og forklar kva dei ulike delane av kurva viser. Eit utval av fysikalske data for vatn er gjeve i tabellen under. (8p) Utval av fysikalske data for H 2O C is (J/molK) C vann (J/molK) C damp (J/molK) ΔH fus (kj/mol) ΔH vap (kj/mol) ,02 40,7 UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / / postmottak@uit.no / uit.no 6

7 Oppgave 4 (Teller 29 av 100 poeng) a) Reaksjonen der etyngass (C 2H 2) produseres fra metangass (CH 4) skjer i en lukket beholder ved 1700 C. Likningen for reaksjonen er gitt under. CH 4 (g) C 2H 2 (g) + H 2 (g) Før reaksjonen starter er konsentrasjonen av metangass M, og ved likevekt blir det målt en konsentrasjon av C 2H 2 (g) på M. Hva er likevektkonstanten K for denne reaksjonen? Oppgi K både som K c og K p. Foreslå tre ulike måter en kan påvirke prosessen for å maksimere utbytte av C 2H 2 (g), effekten og valg av påvirkning må begrunnes. Reaksjonen er endoterm. (8p) b) 35 ml HNO 2 med ukjent konsentrasjon blir titrert med en løsning av NaOH M. Ekvivalenspunktet blir nådd når ml NaOH er blitt tilsatt. Hva er konsentrasjonen av HNO 2 i den opprinnelige løsninga? Tegn en kvalitativ titreringskurve for denne titreringa der du indikerer viktige områder. K a for HNO 2 er (8p) c) Dekomponering av NO 2 beskrives med følgende reaksjon. NO 2 (g) NO (g) + O 2 (g) Konsentrasjonen av NO 2 måles over en gitt tid etter at reaksjonen starter, verdiene finner du i tabellen under. Hva er hastighetsloven til dekomponering av NO 2? (8p) Målinger av [NO 2] i M de første 3000 s av reaksjonen. Tid (s) [NO 2](M) d) Forklar hva som skjer med den termodynamiske størrelsen entropi (ΔS) for prosessene under. (5p) i. Ekspansjon av en gass. ii. Når et salt løses i vann. UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / / postmottak@uit.no / uit.no 7

8 Oppgåve 4 (Tel 29 av 100 poeng) a) Reaksjonen der etyngass (C 2H 2) produserast frå metangass (CH 4 ) hender i ein lukka behaldar ved 1700 C. Likninga for reaksjonen er gjeve under. CH 4 (g) C 2H 2 (g) + H 2 (g) Før reaksjonen startar er konsentrasjonen av metangass M, og ved likevekt vert det målt ein konsentrasjon av C 2H 2 (g) på M. Kva er likevektkonstanten K for reaksjonen? Gje K både som K c og K p. Foreslå tre ulike måtar ein kan påverke prosessen for å maksimere utbytte av C 2H 2 (g), effekten og val av påverknad må grunngis. Reaksjonen er endoterm. (8p) b) 35 ml HNO 2 med ukjend konsentrasjon vert titrert med ei løysing av NaOH M. Ekvivalenspunktet vert nådd når ml NaOH er vorte tilsett. Kva er konsentrasjonen av HNO 2 i løysinga før noko base vert tilsett? Teikn ei kvalitativ titreringskurve for titreringa der du indikerer viktige område. K a for HNO 2 er (8p) c) Dekomponering av NO 2 skjer med følgjande reaksjon. NO 2 (g) NO (g) + O 2 (g) Konsentrasjonen av NO 2 vert målt over ei gitt tid etter at reaksjonen har starta, verdiane finn du i tabellen under. Kva er hastigheitslova til dekomponering av NO 2? (8p) Målingar av [NO 2] i M dei fyrste 3000 s av reaksjonen. Tid (s) [NO 2](M) d) Forklar kva som skjer med den termodynamiske størrelsen entropi (ΔS) for prosessane under. (5p) i. Ekspansjon av ein gass. ii. Når eit salt løysast i vatn. UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / / postmottak@uit.no / uit.no 8

9 Det periodiske system UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / / postmottak@uit.no / uit.no 9