Prøveeksamen i Fysikk/kjemi Løsning Prøve 7

Transkript

1 Program for Elektro og Datatekikk/ AFT Prøveeksame i Fysikk/kjemi Løsig Prøve 7 Oppgave 1 a) Det skal settes av på fem forbidelser. i) N2O4 : Diitrogetetraoksid (Forbidelse mellom to ikke-metaller) ii) (NH4)2SO4 : Ammoiumsulfat (Ammoiumgruppe foreligger alltid som NH4 + ) iii) Sr3N2 : Strotiumitrid (Sr er et jordalkaliemetall som alltid har +II) iv) SO3 : Svoveltrioksid (Forbidelse mellom to ikke-metall) v) Ta2O5 : Tatal(V)oksid (Tatal er et metall som ka ha flere oksidasjostall) Det skal skrives kjemisk formel for fem ulike forbidelser. vi) Jer(III)sulfat : Fe2(SO4)3 (sulfat har alltid -2, SO4 2 ) vii) Platia(IV)klorid : PtCl4 (klorid har alltid -1, Cl ) viii) Salpetersyre : HNO3 (På syrer beyttes trivialav) ix) Vaadium(V)oksid : V2O5 (oksid har alltid -2, O 2 ) x) Hydrogesulfid : H2S (H2S forårsaker store korrosjosproblemer i oljeidustrie). b) Tita ka ha mage forskjellige oksidasjostall, og ka derfor dae mage klorider på forme TiCl. E bestemt type titaklorid ieholder 68,94 vekt% klor. Tar basis i 100 g : 100 gram titaklorid ieholder g Cl og g Ti Atomforhold (Cl/Ti) (68.94 g)/(35.45 g/mol) 3.00 (31.06 g)/(47.87 g/mol) Molekylformele blir : TiCl3 Oksidasjostallet til tita i forbidelse er +III. Oksidet ka avgis som tita(iii)klorid - 1 -

2 c) Et salt ieholder e bladig av MgCl2(s) og NaCl(s). Det ble tatt ut e prøve av saltet med vekt 0,6118 g. Prøve ble løst opp i va for å aalysere iholdet. Aalyse ble utført ved at e tilsatte 145 ml av 1,006 M AgNO3(aq). Resultatet av aalyse viste at det ble utfelt 1,7272 gram AgCl(s). Må først udersøke om Ag + eller Cl er de begresede reaktat for utfellig av AgCl(s). Atall mol Ag + tilsatt : (1.006 mol/l) (0.145 liter) mol Atall mol Ag + i utfelt AgCl(s) ( g)/(143.3 g/mol) mol Da atall mol Ag + tilsatt er mye større e atall mol Ag + i AgCl, har vi Ag + i overskudd. Klorid (Cl ) er derfor de begresede reaktat. Atall mol klorid tilsvarer atall mol AgCl mol. Fra støkiometrie ser e at e har 1 mol klorid i NaCl og to mol klorid i MgCl2. Kaller vekt% NaCl for x. Summe av alle vekt% er alltid lik 1. Hvis e bare har NaCl og MgCl2 i saltet, vil vekt% MgCl2 være (1 x). Setter opp massebalaseligig : ( g) x 2 ( g) (1 - x) (58.4 g/mol) (95.2 g/mol)) 2-tallet i MgCl2 leddet skyldes at vi har to Cl i MgCl x x x Vekt% NaCl % Vekt% MgCl % Oppgave 2 a) Det skal agis om det blir surt, basisk eller øytralt år følgede stoffer løser seg i va. i) KNO3 : Alle alkaliesalter er lettløselige. KNO3 K + + NO3 NO3 er de korrespoderede base til de sterke syre HNO3. De korrespoderede base til e sterk syre er så svak at de ikke har oe ph effekt. ph er uforadret (øytral løsig) - 2 -

3 ii) K2O : Dette er et alkalieoksid. Både alkalieoksider og jordalkalieoksider blir basiske år de løser seg i va. K2O + H2O 2KOH 2K + + 2OH Det daes OH. Løsige blir basisk iii) SO2 : Dette er et oksid av to ikke-metaller. Oksider av to ikke-metaller blir surt år det løser seg i va. SO2 utslipp i atmosfære forårsaker sur edbør. SO2 + H2O H2SO3 2H + + SO3 2 Det daes H +. Løsige blir sur. iv) CO2 : Dette er et oksid av to ikke-metaller. Når CO2 løser seg i va, daes kullsyre (H2CO3) Kullsyre er syre som igår i brus. CO2 + H2O H2CO3 2H + + CO3 2 Det daes H +. Løsige blir sur. v) Mg(NO3)2 : Alle itrater er lettløselige. Mg(NO3)2 Mg NO3 NO3 er de korrespoderede base til de sterke syre HNO3 og har derfor ige ph effekt. Derimot har Mg 2+ ph-effekt, fordi det ka daes Mg(OH)2(s) Mg H2O Mg(OH)2(s) + 2H + Det daes H +. Løsige blir sur. vi) KNO2 : NO2 er de korrespoderede base til de svake syre HNO2. NO2 + Η2Ο ΗΝΟ2 + ΟΗ Det daes OH -. Løsige blir basisk. b) E gasstrøm på 850 g/h ieholder 10,0 mol% N2, 70,0 mol% H2 og 20,0 mol% CH4. i) Tar basis i e totalstrøm på 100 mol/h. Bereger vektstrømmer basert på valgt basis. Q N2 (10 mol/h) (28.02 g/mol) 280 g/h Q H2 (70 mol/h) (2.016 g/mol) 141 g/h Q CH4 (20 mol/h) (16.04 g/mol) 321 g/h Q tot g/h - 3 -

4 De beregede totalstrømme er litt midre e de oppgitte vektstrømme på 850 g/h. Bereger skalerigsfaktore (k) : k (850)/(742) 1,146 Total molstrøm (N) blir : N (100 mol/h) (1,146) 115 mol/h ii) Vektfraksjoe av de ulike gassee blir : xn2 (280 g)/(742 g) 0,377 (37,7 %) xh2 (141 g)/(742 g) 0,190 (19,0 %) xch4 (321 g)/(742 g) 0,431 (43,1 %) c) I dette delspørsmålet skal vi ata ideell gasslov. E tak på 15.0 liter ieholder 2.0 mol H2 og 1.0 mol N2 ved 0 o C. i) Molfraksjoe (y) av hver ekelt gass skal bereges. yh2 H2 tot H 2 + H 2 N 2 2,00 2,00 + 1,00 0,667 yn2 N2 tot H 2 + N 2 N 2 1,00 2,00 + 1,00 0,333 ii) Partialtrykket av hver ekelt gass ka fies fra ideell gasslov. P P R T V (2,00 mol) ( (liter atm)/(k mol)) (273,15 K) (15,0 liter) H2 H2 R T V (1,00 mol) ( (liter atm)/(k mol)) (273,15 K) (15,0 liter) N2 N2 2,99 atm 1,49 atm iii) Totaltrykket ka bereges fra Daltos lov. Daltos lov sier at summe av partialtrykkee er lik totaltrykket. Ptot PH2 + PN2 (2,99 atm) + (1,49 atm) 4,48 atm - 4 -

5 Oppgave 3 a) Ligige skal balaseres. Ta(s) + HF(aq) + HNO3(aq) H2TaOF5(aq) + NO(g) F som er det mest elektroegative elemetet, har alltid okstall lik I i forbidelser med adre elemeter. Ta oksideres fra 0 til +V oks 5 N reduseres fra +V til +II red 3 Kryssmultipliserer med edrige i oksidasjostall. 3Ta(s) + HF(aq) + 5HNO3(aq) 3H2TaOF5(aq) + 5NO(g) Balaserer massebalase for F 3Ta(s) + 15HF(aq) + 5HNO3(aq) 3H2TaOF5(aq) + 5NO(g) Side det ikke er ioer i ligige, har vi ikke oe ladig å balasere. Balaserer massebalaser for O og H ved hjelp av H2O 3Ta(s) + 15HF(aq) + 5HNO3(aq) 3H2TaOF5(aq) + 5NO(g) + 7H2O b) E strøm på 2,00 A går gjeom e ZCl2 løsig i 10,0 miutter. Når det kjøres strøm gjeom celle, vil det felles ut Z(s) på katode. Z 2+ (aq) + 2e Z(s) Atall mol sik som felles ut ka fies fra Faradays lov. Tide må settes i i sekuder. N N t I t F (2,00 A ) (600 s ) ( 2 ekv/mol) (96485 As/ekv ) 6, mol Multipliserer med molvekte til sik for å fie atall gram som felles ut. mz (6, mol) (65,41 g/mol) 0,407 g Etter 20,5 miutter med 2,00 A elektrolysestrøm, er det fritt for sikioer i løsige. Atall mol sik i løsige fies fra Faradays lov. N N t I t F (2,00 A ) (20,5 60 s ) ( 2 ekv/mol) (96485 As/ekv ) 1, mol Dividerer på volumet for å fie utgagskosetrasjoe av ZCl

6 [ZCl2] (1, mol)/(100 liter) 1, mol/l 0,127 mmol/l c) Stadard reduksjospotesiale for MO4 /M 2+ -paret i sur løsig er 1,51 V. Det skal udersøkes om permagaatioet vil bli et sterkere eller svakere oksidasjosmiddel i e løsig som ieholder 0,10 M MO4, 1, M H + og 2, M M 2+. Permagaatioet vil være et sterkere oksidasjosmiddel desto høyere E rev er. Når alle stoffer er i stadardtilstad, er E rev E o 1,51 V. I e stadardløsig er alle kosetrasjoer lik 1 mol/l. Et oksidasjosmiddel vil selv bli redusert. Vi ser på halvreaksjoe : MO4 (aq) + 8H + (aq) + 5e M 2+ (aq) + 4H2O E rev E o - RT 2+ [M ] l - F + [MO4 ] [H ] 8 Side det er 5 elektroer i halvreaksjoe, er 5. Når temperature ikke er oppgitt, er det valig å ata 25 o C 298 K. E rev (1,51) - (8,314) (298) 5 (2,5 10 ) l 5 (96485) (0,10) (1, ) 8 1,37 V Da E rev er lavere e E o, vil dee løsige være et svakere oksidasjosmiddel e stadardløsige

7 Oppgave 4-7 -

8 Oppgave 5 Oppgave 6 Oppgave 7-8 -

9 - 9 -

10 - 10 -