EKSAMENSOPPGAVE. KJE-1001 Introduksjon til kjemi og kjemisk biologi

Transkript

1 Fakultet for naturvitenskap og teknologi EKSAMENSOPPGAVE Eksamen i: KJE-1001 Introduksjon til kjemi og kjemisk biologi Dato: Onsdag 28. februar 2018 Klokkeslett: 09:00-15:00 Sted: Tillatte hjelpemidler: Aud. max 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: Telefon/mobil: Rute 5 Luca Frediani Vil det bli gått oppklaringsrunde i eksamenslokalet? Svar: JA Hvis JA: ca. kl Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / / postmottak@uit.no / uit.no

2 Alle oppgavene teller likt i oppgavesettet. Oppgave 1 (Teller 20 av 100 poeng) a) Atomstruktur Den elektroniske konfigurasjonen av atomer (plassering av elektroner i orbitaler) er hovedsakelig basert på tre prinsipper: Aufbau prinsippet Hunds regel Pauli`s prinsipp i. Gi en kortfattet beskrivelse av de tre prinsippene nevnt over. ii. Forklar den elektroniske konfigurasjonen av nitrogen (N) basert på de nevnte prinsippene. b) Molekylær struktur For følgende forbindelser: NH 3, 2- CO 3, BH 3, 2- - SO 4, I 3 i. Tegn Lewis struktur: husk resonans strukturer om det finnes flere, angi formalladninger, gjør rede for om sentralatomet oppfyller oktettregel (hvis ikke forklar hvorfor). ii. Angi den geometriske anordningen rundt sentralatomet og begrunn svaret basert på VSEPR teori. iii. Angi hybridiseringen av sentralatomet. c) Molekylære egenskaper For hvert par av syrer, fortell hvilken som er sterkere og hvorfor i. H 2S eller H 2Se ii. H 3PO 4 eller H 2PO - 4 iii. HNO 2 eller HNO 3 iv. H 2O eller HF v. CH 3COOH eller CF 3COOH Oppgave 2 (Teller 10 av 100 poeng) a) Navngi den sterkeste intermolekylære kraften som virker mellom molekylene som er vist på figurene A-E (SCl 2, CO, Br - /H 2O, heksan, H 2O) b) Ranger kreftene identifisert i a) etter økende styrke UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / / postmottak@uit.no / uit.no 2

3 Oppgave 3 (Teller 20 av 100 poeng) Følgende likning beskriver dekomponeringen av kalsiumkarbonat under standard betingelser: CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2 (g) a) Regn ut ΔH for reaksjonen ved standard betingelser ved bruk av termodynamiske data oppgitt under i Tabell 1. Er reaksjonen endoterm eller eksoterm? b) Forklar om entropien øker eller minker i reaksjonen uten å gjøre utregninger. Bestem ΔS ved å bruke termodynamiske data oppgitt under i Tabell 1. c) I hvilket temperaturområde vil reaksjonen være spontan? Forklar hvilke antagelser du må bruke. d) Regn ut likevektskonstanten for reaksjonen under standard betingelser (R = 8,314 J mol - 1 K -1 ) TABELL 1: OPPGITT TERMODYNAMISK DATA (25 C) S (J mol -1 K -1 ) ΔH (kj mol -1 ) CaO (s) ,5 CO 2 (g) 213,6-393,5 CaCO 3 (s) 92, Oppgave 4 (Teller 15 av 100 poeng) Følgende data har blitt målt ved 508 C for reaksjonen: 2 HI (g) H 2 (g) + I 2 (g) tid (s) [HI] (M) 0,100 0,0716 0,0558 0,0457 0,0387 a) Uttrykk reaksjonshastighet som forandring i konsentrasjon av reaktanten og beregn gjennomsnittshastighet for reaksjonen mellom 0 og 200 sekunder. b) Finn reaksjonsorden og hastighetskonstanten enten grafisk eller ved bruk av den integrerte hastighetsloven. c) Bruk Arrhenius ligning for å forklare hvordan reaksjonshastighet endres hvis temperaturen økes. UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / / postmottak@uit.no / uit.no 3

4 Oppgave 4 (Teller 20 av 100 poeng) a. Basert på Brønsted-Lowrys teori, finn den korresponderende basen til følgende syrer: HF - HCO 3 H 2S CH 3NH + 3 PH 3 Begrunn svaret. b. 0.5L av en 0.7M løsning av NH 4 + blandes med 0.5L av en 0.5M løsning av NH 3. (pk B NH3 = 4.75) Hva blir ph av den endelige løsningen? c. 10g av CaCl 2 blir løst i 0.5L vann. Deretter vil ph økes ved å tilsette en sterk base (NaOH). På hvilken ph får man en mettet løsning av Ca(OH) 2 (K sp Ca(OH)2 = 5x10-6 )? Ved hvilken ph er kalsium fullstendig separert fra løsningen (anta at dette tilsvarer [Ca 2+ ]=10-5 M)? d. En løsning av en ukjent syre (HA) har en ph= mL av løsningen titreres med NaOH 0.2M. Ekvivalenspunktet blir nådd når 27mL NaOH blir brukt. Beregn konsentrasjonen og likevektskonstanten av den ukjente syren i den opprinnelige løsningen. Oppgave 6 (Teller 15 av 100 poeng) a) På laben har du gjennomført en kvalitativ analyse med fellingsreaksjoner. Bruk løselighetstabellen nedenfor og oppgi hvordan du vil bestemme om en løsning inneholder zink med færrest mulige forsøk. Skriv reaksjonslikning for alle fellingsreaksjoner som skjer i bestemmelsen LØSELIGHETSTABELL FOR UTVALGTE KATIONER, (+) ANGIR UTFELLING, (-) ANGIR INGEN UTFELLING Cl - Br - I SO 4 PO 4 CrO 4 OH - Na Ca Zn Hg Ag b) Forklar løseligheten av salter ut fra det du har lært om likevekt. Inkluder begrepene uløselig, tungløselig, løselig og mettet og umettet løsning. c) Bestem løselighetsproduktkonstanten (K sp) til magnesiumhydroksid som har en løselighet på 0,00064 g/100 ml ved 25 C. Angi hvilken retning av reaksjonen som dominerer i likevekten. UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / / postmottak@uit.no / uit.no 4

5 Det periodiske system UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / / postmottak@uit.no / uit.no 5