LØSNINGSFORSLAG TIL ØVING NR. 4, HØST 2009

Transkript

1 NTNU Nrges tekisk-aturviteskapelige uiversitet Fakultet fr aturviteskap g teklgi Istitutt fr materialteklgi TMT411 KJEMI LØSNINGSFORSLAG TIL ØVING NR. 4, HØST 009 OGAVE 1 a) V = 50 ml, c = M m KMO4 = M = c V M = M 0.50 L 158,0 g/ml = 5.93 g b) NO ( g) + MO ¾¾ NO + MO 4 3 Ja, dette er e red-ks-reaksj. M blir redusert (+7 til +4) mes N blir ksidert (+4 til +5) c) Halvreaksjer: - - MO + 3e ¾¾ MO - - NO ¾¾ NO + e 4 3 Legger samme halvreaksjee (gager ksidasjsreaksje med 3 fr å få likt atall elektrer): MO - + 3NO ¾¾ MO + 3NO Balaserer ksyge med H O: MO + 3NO + H O ¾¾ MO + 3NO Balaserer tilslutt hydrge med H + : MO + 3NO + H O ¾¾ MO + 3NO + H d) V = RT V.36atm 0, 00L = = -1-1 RT 0, 0806LatmK ml 73,15+,36) K - = 1.95 ml ( )

2 OGAVE a) NH 4 HS (s) = H S (g) + NH 3 (g) () Likevekte gir lv. =. artialtrykkee HS NH3 HS g NH 3 ved likevekt gis av Dalts 1 = x = = = 0,750 = 0,375atm HS HS HS HS t t t HS+ NH 3 HS+ HS mlbrøk ttal- H S trykk Da HS= NH må 3 HS = Likevektskstate ved 75 blir: NH 3 side V g T er kstat. NH 3 = 0,375 atm. K = = = HS NH 0,375 0,141 3 b) Ttaltrykket t etter tilsats av NH 3 (g) er t = 0,960 Isettes ): NH 3 NH 3 = 0,960 - g HS HS i likevektsuttrykket får vi K = = (0,960- ) = 0,141 HS NH3 HS HS sm gir HS= 0,779 atm g HS = 0,181 atm. (NB: Kstat temperatur gir ufradret K!) Ifølge Le hateliers prisipp er HS= 0,779 atm umulig. Tilsettes NH 3 (g) vil NH 3 (g) reagere med H S(g) fr å gjepprette likevekt. Før NH 3 (g) tilsettes, er HS = 0,375 atm. Derfr vil vi vete at HS< 0,375 atm. De eeste mulige løsige er at likevektstrykket HS = 0,181 atm c) Atall ml H S, HS, før tilsats av NH 3 (g) gis ved hjelp av de ideelle gasslv. HS HS V 0,375atm 0L = = = 1, 31ml RT 0,0806 Latm / Kml 348,15K Atall ml H S, HS, etter tilsats blir: HS HS V 0,181atm 0L = = = 0.633ml RT Latm / Kml K

3 3 NH 4 HS (s) = H S (g) + NH 3 (g) Reduksj i atall ml H S er lik økige i atall ml NH 4 HS (s). Økige i ml NH 4 HS (s): = (1,31 0,633) ml = 0.68 ml Økige i vekt NH 4 HS (s): m =. M NH4HS = 0,68ml 51,1 g/ml = 34,7 g OGAVE 3 I e brutt reaksjslikig tar vi med hele de kjemiske frmele fr de frbidelser eller grustff sm deltar i reaksje. E ett reaksjslikig iehlder ku de frbidelser sm deltar i reaksje. Fr vadige løsiger med ier blir derfr ier sm ikke deltar utelatt. AgNO 3 (aq) + u (s) = u(no 3 ) (aq) + Ag (s) blir derfr ett reaksjslikig: Ag + (aq) + u (s) = u + (aq) + Ag (s) OGAVE 4 Fra de ideelle gasslv følger at atall ml av de ukjete gass r H m er: V 1,00atm 1,00L = = = 0,037 ml RT 0, 0806LatmK ml 373,15K H r m Vi ka skrive rx: r H m (g) + O (g) = r O + m H O 1,43 g 1,18 g Vi ka skrive: 1 1 H = O = HO = 0,037 r m r m mo 1 m HO 1 H = = = 0,037 r m M m O r M HO

4 4 m O M O 1 mho 1 = 0,037 g 0,037 r M m = HO mo 1, 43g r = = = 1 M 0,037 44,0 g/ ml 0,037 O mho 1,18g m = = = 4 M 0,037 18,0 g / ml 0,037 HO De ukjete frbidelse er H 4 (meta). OGAVE 5 a) ph = -lg{[h + ]} = b) ph = 1 c) ph = (ca.) 7, Nal påvirker ph lite (i praksis blir ph litt ver 8). d) H O H + + OH. E alterativ ligig er H O H 3 O + + OH. Me ligigee blir geerelt eklere hvis ma bruker H + g ikke H 3 O +, derfr bruker alle kjemikere H +, selv m H 3 O + frmelt sett er riktigere. e) HAc H + + Ac f) K a + - [ H ] [ Ac ] = [ HAc] g) 4,76 (SI tabell ; pka = 4,76) h) 3, 4. i) K a = [H + ][Ac ]/[HAc] = 4,76 ; [Ac ] g [HAc] er ppgitt i ppgave, g ka settes rett i i frmele. [H + ] = K a [HAc]/[Ac ] = 4,76 0,1/0,1 = 4,76 => ph = 4,76. Svaret er uavhegig av ksetrasjee, så lege de t er like. Kmmetar: Ne av dere har lært å bruke bufferligige eller Hasselbach Hederss ligig fr å rege ut ph i slike tilfeller. Ikke bruk slike lettvite løsiger. Dere ka løse alle ph ppgaver med e ekelt ligig, K a = [H + ][Ac ]/[HAc] I dee ligige er lgikke helt klar. Bruker dere lettvite løsiger må hver av dem læres uteat, g det blir lagt mer tugvit i legde. Fr ikke å sakke m hvr

5 5 lett det er å gjøre feil. I de utledede ligigee er ikke lgikke så klar, g det gjør at ma lett ka få feil frteg eller feil plasserig av de ulike leddee i frmele ute å ppdage det selv. j) Når HAc spaltes, daes det like mye H + g Ac. HAc H + + Ac - før 0,1 M - - Δ -x +x +x etter 0,1-x x x K a + - [ H ] [ Ac ] x x = = = [ HAc] 0,1- x,76 x << 0,1 => 0,1-x 0,1 x = => x = 0,1 = 1,318 0,1,76,76-3 ph =,88 k) Kstater er kstate, g påvirkes ikke av ph (bare av temperatur). OGAVE 6 a) Vi har følgede likiger i systemet: + H O = H 3 O + + Acs Acs H3O Ka = = 3,30 (1) Massebalase : = + - () Acs H O + H O = H 3 O + + OH = K = (3) w HO 3 OH Ladigsbalase: + = (4) HO 3 OH Asc Massebalase fr uttrykker at e del av syre i løsig er verført til Acs -, mes reste freligger sm. Side atmer ikke ka ppstå eller frsvie (lve m materies kstas) må summe av ksetrasjee av g Acs - (partikler sm ihlder Acs) være lik de ttale ksetrasj av syre. Likevekte fr vaets selviiserig er gitt i likig (3). E valøsig er alltid elektrisk øytral. Det ttale atall psitive ladiger må være like strt sm det ttale atall egative ladiger. Dette er uttrykt i likig (4).

6 6 Det er meget brysmt å løse dette likigsettet ute å gjøre e freklede atagelser. Apprksimasjee går ut på å eglisjere de miste addede i e sum av t ksetrasjer. Dette ser vi gjelder fr likig () g (4). Hvis vi først atar at prtlyse av bidrar mer til + e vaets HO 3 selviiserig får vi fra likig (4): = -. Fra verdie på K HO 3 OH HO 3 Acs a ser vi at evere er ca gager større e tellere. Vi atar derfr = sm følger fra likig (). - Acs Vi bruker derfr følgede atagelser: = HO 3 Acs. = Beytter disse atagelsee i likig (1) g får: + + HO 3 HO 3 = = 3,30-3 3, HO 1, 09-3 = ph =,96 (ph = -lg + HO 3 ) Sjekker atagelsee: HO 3 Acs = er OK da 1,09-3 M -14 9,38 M. = er ikke OK da 1,09-3 < 3,6-3 Valigvis reger ma med at ma ka eglisjere e added sm er midre e 5 % av 1 svaret. I dette tilfellet er - > Acs i likig (). Årsake til at atagelse ikke 0 gikk her er at K a g lå fr ær hveradre i verdi. Når K a > -3 ka atagelse sm regel ikke brukes. Vi beytter derfr bare atagelse 1. = HO 3 Acs Omfrmer likig () samtidig sm ma beytter atagelse 1 g får: = - = 3, HO 3 HO 3 Dette gir:

7 7 K a = = = = Acs H3O H3O H3O 3, , HO 3 HO 3 HO + 9,38 M 3 = g ph = 3,03 b) Vi har følgede likiger i systemet. MOR + H O = HMOR + + OH HMOR OH -6 Kb = = 1, 60 MOR (1) Massebalase MOR: = + + () MOR MOR HMOR H O + H O = H 3 O + + OH = K = (3) w HO 3 OH Ladigsbalase: = - (4) H3O HMOR OH Vi bruker samme argumetasj sm uder a) g får følgede atagelser: = OH H3O HMOR OH. + = Dette gir: MOR HMOR MOR MOR HMOR OH OH OH MOR MOR = = = 1, ,5-6 OH - = 1, poh = 3,96 ph = 14,00 - poh =,04 Sjekker atagelsee: HMOR OH = er OK da 1, MOR = er OK da 1, 7,50-3 MOR c) Ved å ikludere vaets selviiserig får vi følgede likiger: Hl + H O = H 3 O + + l - -7 = - = (1) Hl l H O + H O = H 3 O + + OH = K = () w HO 3 OH Ladigsbalase + = (3) HO 3 OH l

8 8 Saltsyre er fullstedig disssiert i valøsig, g ksetrasje av l - ttalksetrasje av Hl, likig (1). er lik -7 Kmbierer vi (1) g (3) får vi: - = + - g dee isatt i () gir: OH H3O ( ) Kw = = - = HO OH HO HO - - = HO 3 HO HO 1, 6-7 = M