EKSAMENSOPPGAVE. Kalkulator «Huskelapp» -A4 ark med skrift på begge sider Enkel norsk-engelsk/engelsk-norsk ordbok

Transkript

1 Fakultet for naturvitenskap og teknologi EKSAMENSOPPGAVE Eksamen i: KJE-1001 Introduksjon til kjemi og kjemisk biologi Dato: Klokkeslett: 09:00-15:00 Sted: Åsgårdveien 9 Tillatte hjelpemidler: Kalkulator «Huskelapp» -A4 ark med skrift på begge sider Enkel norsk-engelsk/engelsk-norsk ordbok Type innføringsark (rute/linje): Antall sider inkl. forside: Kontaktperson under eksamen: Rute 8 Maarten Beerepoot Telefon/mobil: NB! Det er ikke tillatt å levere inn kladdepapir som del av eksamensbesvarelsen. Hvis det likevel leveres inn, vil kladdepapiret bli holdt tilbake og ikke bli sendt til sensur. Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / / postmottak@uit.no / uit.no

2 Oppgave 1 (Teller 15 av 100 poeng) a) VSEPR modellen brukes for å angi den geometriske strukturen til molekyler. Forklar kort hva denne modellen går ut på. b) Bruk VSEPR modellen for å beskrive den geometriske anordningen av elektronpar rundt sentralatomet og molekylform til følgende molekyler: H 2 S, KrF 4, CO # $%, BeF 2, PF 5. c) Eksperimenter har vist at H 2 O og H 2 S har samme geometri men med vinkler som avviker fra For H 2 O er H-O-H vinklene mens for H 2 S er H-S-H vinkelen Hvilke orbitaler er det som mest sannsynlig brukes til binding for hvert av disse to molekylene? Begrunn svaret. Oppgave 2 (Teller 20 av 100 poeng) Metanol kan lages ved flere katalyserte reaksjoner, som for eksempel: CO g + 2H $ (g) CH # OH(l) Nødvendinge termodynamiske data er gitt på side 7-8. a) G, H og S er viktige termodynamiske størrelser. Beskriv kort hva de står for og hvorfor endringer i disse er interessante for kjemiske reaksjoner. b) Avgjør om reaksjonen er spontan eller ikke-spontan ved standard betingelser. Bruk oppgitt termodynamiske data. c) Favoriseres framstillingen av metanol ved høy eller lav temperatur? Begrunn svaret. Bruk oppgitt termodynamiske data. d) Flytende metanol kan oksideres i luft og danner gassen formaldehyd (CH 2 O) og vanndamp. Beregn G for denne reaksjonen ved 100 C. Bruk oppgitt termodynamiske data. Anta at H og S ikke varierer med temperaturen. UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / / postmottak@uit.no / uit.no 2

3 Oppgave 3 (Teller 20 av 100 poeng) a) Bestem hvilket molekyl som har høyest kokepunkt for hvert par i i)-v). Begrunn svaret med bruk av intermolekylære krefter. i) HF og HBr ii) Ne og Ar iii) NaCl og H 2 O iv) CH 3 NH 2 og CH 3 F v) Cl 2 og HCl b) For hvert syrepar i i)-v) bestem hvilken syre som er sterkest. Begrunn svaret. i.) HNO 2 og HNO 3 ii.) CH 2 FCOOH og CHF 2 COOH iii.) HF og HI iv.) H 2 S og HCl OH v.) 1-Sykloheksen-1-ol og fenol (i begge tilfeller er det hydrogen i O-H gruppen som er svakt sur). Oppgave 4 (Teller 15 av 100 poeng) a) En HCOOH/HCOO - buffer (pka(hcooh)=3.77) lages av følgende kjemikalier: HCOOH (1.0 mol) og NaOH (0.4 mol) som løses i vann. Det endelige volumet blir 1000mL. i.) Skriv reaksjon mellom HCOOH og OH - i vann. Identifiser begge Brønsted-Lowry syre-base par. ii.) Beregn likevektskonsentrasjon av H + i løsningen og ph. b) For hvert av følgende stoff identifiser forbindelsene som dannes når det løses i vann, og bestem om løsningen blir sur, nøytral eller basisk. Stoff: CH 3 COOK, KBr, (CH 3 CH 2 ) 3 N, H 2 SO 4, K 2 CO 3 Begrunn svaret basert på de angitte pk verdier: CH 3 COOH pka=4.76, H 2 CO 3 pka 1 =6.36, pka 2 =10.33 (CH 3 CH 2 ) 3 N pkb=3.25, H 2 SO 4 pka 2 =1.99 Hvis konstanten ikke er gitt, vil tilsvarende syre eller base være sterk UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / / postmottak@uit.no / uit.no 3

4 (f.eks. er H 2 SO 4 sterk når det gjelder den første dissosieringen). NB! H 2 O, H + og OH - vil finnes i alle løsningen og du kan unnlate å nevne dem. c) Ammoniakk dannes ved at nitrogen reagerer med hydrogen. Likevektskonstanten er Kc=1.72x10 2 ved 500K. Reaksjonsentalpien er DH rxn =-91.8kJ/mol. 3H $ + 2N $ 2NH # i.) I et gitt forsøk er [H 2 ]=0.3 M og [N 2 ]=0.2 M ved likevekt. Hva er [NH 3 ]? ii.) En av følgende endringer blir påført systemet i likevekt. For hver av dem bestem om likevekten blir påvirket og hvordan: tilsetting av N 2, økning av T, halvering av volumet. Begrunn svarene. Oppgave 5 (Teller 10 av 100 poeng) a) Bestem oksidasjonstallet til hvert atom i følgende ioner/forbindelser: PbO 2, PbSO 4, Al 3+, H 2 O b) Bestem om følgende redoksreaksjon er en spontan prosess ved hjelp av oppgitt data. 2PbSO H 2 O --> PbO 2 + Pb + 2 H 2 SO 4 c) Balanser følgende redoksreaksjon og regn ut cellepotensialet ved hjelp av opgitt data nede. PbSO 4 + H + + Al --> Pb + H 2 SO 4 + Al 3+ Oppgitt data: PbO H + + HSO e - --> PbSO H 2 O PbSO 4 + H e - --> Pb + HSO 4 - Al e - --> Al E 0 = 1.70 V E 0 = V E 0 = V UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / / postmottak@uit.no / uit.no 4

5 Oppgave 6 (Teller 20 av 100 poeng) a) Analytisk kjemi deles gjerne i to metoder; kvalitativ og kvantitativ analyse. Beskriv kort forskjellen på de to metodene. Forklar også kort hva gravimetrisk analyse går ut på. b) Sølvklorid AgCl (s) har et løselighetsprodukt på K sp = ved 25 C. Hva er løseligheten i en mettet vandig løsning av AgCl? Hvor mange gram sølvioner er det i 1 L mettet AgCl løsning? c) På labben ble det utført en øvelse med felling av AgCl der atommassen til sølv var kjent. En sølvtråd ble veid nøyaktig på analysevekt, løst opp i salpetersyre og utfelt som sølvklorid ved tilsetting av saltsyre. Følgende verdier ble observert: Vekt sølvtråd Vekt glassfilterdigel Vekt av glassfilterdigel + utfelt AgCl g g g Bestem ut fra disse målingene atommassen for Cl når atommassen til Ag antas kjent. d) Tungtløselig AgCl kan fjernes ved tilsetting av NH 3. Hva skjer? Skriv en balansert reaksjonsligning for den reaksjonen som skjer. UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / / postmottak@uit.no / uit.no 5

6 Det periodiske systemet UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / / postmottak@uit.no / uit.no 6

7 Termodynamisk data UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / / postmottak@uit.no / uit.no 7

8 UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / / postmottak@uit.no / uit.no 8