LØSNINGSFORSLAG TIL ØVING NR. 6, HØST 2009

Transkript

1 NTNU Norges teknisknaturvitenskapelige universitet Fakultet for naturvitenskap og teknologi Institutt for materialteknologi TMT11 JEMI LØSNINGSFORSLAG TIL ØVING NR. 6, HØST 009 OPPGAVE 1 a) Sterk syre, fullstendig dissosioert. ph = log (0.000) =,7 b) HCOOH HCOO H Før: 0, Δ + + LV: 0,00 a H HCOO 1,8 HCOOH a 1, 8 0,00 C o C o => 1, 8 0,00 = = [H + ] ph =.7,7 Avrunding ok? 0, % 9,5% 0,00 Tallet er noe høyt (over 5%) og regnestykket bør løses uten tilnærming: 1,8 0,00 1,8 0,00 6 1, 8, 6 0 = = [H + ] ph =.7 c) NaHCOO HCOO + Na + HCOO H O HCOOH OH Før: 0, Δ + + LV: 0,00

2 HCOOH er en svak syre og likevekten er forskjøvet mot høyre. Vannets egenprotolyse vil ikke bidra mye til [OH ] og vi kan anta at [OH ] [HCOOH] b b HCOOH 1 1 OH 5.95,7 HCOO a ,00 0,00 11 = = [OH ] poh = 5.98 => ph = 8.0 Avrunding ok. OPPGAVE a) Løselighet: 6,8 g s= =,8 7,81 g/ mol 0,50L sp = éca ùéf ù úê ûë úû = (, 8 ) (, 8 ) = 1,69 + b) [Ca + ] = s [F ] = s + 0,0 sp = éca ùéf ù úê ûë úû = s (s+ 0,0) = 1,69 s << 0,001 => s (0,0) = 1,69 s = 1,69 6 M + c) Etter sammenblanding, men før eventuell utfelling: [Ca + ] = c 1 V 1 /V = 0,000 M 1,0 L /,0 L = 0,00 M [F ] = c 1 V 1 /V = 0,000 M 1,0 L /,0 L = 0,00 M M 9 Q= éca + ùéf ù úê ûë úû = 0,00 0,00 = 1,0 Q > sp => utfelling Ca + (aq) + F (aq) = CaF (s) + Ca (aq) + F (aq) CaF (s) Før: 0,00 0,00 LV: 0,00 (0,00) = 0,00 sp = éca ùéf ù úê ûë úû = ( 0,00) = 1,69 + Hvis man har en kalkulator som kan løse. gradsligninger eller har en solvefunksjon, får man enkelt ut svaret: = 7.0

3 [Ca + ] = 7.0 M [F ] = 0,00 =,81 M Hvis ikke må man bruke suksessive approksimasjoners metode: 1. appro: (0,00) = 0 1 = 0,0005 M Dvs. (tilnærmet) fullstendig utfelling av F. é 1,69 7 F ù úû = =,8 0,0005 é F ù= úû 5,81 = 0, 00 = 7,90. appro: = 7,90 é 1,69 7 F ù úû = =,1 7,90 é F ù= úû,6 = 0,00 = 7,1. appro: = 7, é 1,69 7 F ù úû = =,1 7,1 é F ù= úû,81 = 0, 00 = 7,0. appro: = 7,0 Er tallet ok? Sjekker ved å bruke massevirkningsloven og ser om beregnede konsentrasjoner gir sp : é + ùé ù = = = = Ca úê ûë F úû ( 0,00) 7,0 ( 7,0 0,00) 1,70 sp sp ok og konsentrasjonene er riktige. (unne eventuelt fortsette en/flere runder til inntil kontrollen gir sp.) [Ca + ] = 7.0 M [F ] = 0,00 =,81 M OPPGAVE a) 6 L 0,1 M gir: n = c V = 0,6 mol NaOH. 0,6 mol NaOH tilsvarer: m = n M = 0,6 mol 0 g/mol = g NaOH. Løsningen inneholder 0 wt% NaOH. Massen til NaOH kan da uttrykkes som: m NaOH = V 0, der er tettheten til løsningen og V er volumet til løsningen mnaoh g V = = = ml r 0, 1. g/ ml 0,

4 b) a =,0 for benzosyre Reaksjonen NaOH + HB = NaB + H O tilsvarer 5 V = 150 ml ved ekvivalenspunktet. o 5 CB = = 0,0M 0,150 mol NaB løst i vann til B + H O = HB + OH Før: C o 0 0 Δ + + LV: C o = = = = 1 w b,0 0, 0 a 9,80 =, 6 C OH =, 6 poh= 5,6 ph = 8, c) SI, tabell s.1 Omslag ved ph omlag 8, resolrødt og tymolblått. d) M HB = 1,1 g/mol m HB = 0,500 g n m 0,500 g,095 HB = = = mol g M 1,1 mol Vi får: C NaOH nnaoh nhb,095 mol = = = = 0,66 M V V 0,080L OPPGAVE Oppgaven kan løses ved hjelp av halvreaksjonsmetoden (men andre metoder også mulig, jf forelesningene): 1. Skriv ligningene for oksidasjons og reduksjonshalvreaksjonene.. For hver halvreaksjon: a. Balanser alle elementene unntatt hydrogen og oksygen b. Balanser oksygen ved å bruke H O c. Balanser hydrogen ved å bruke H + d. Balanser ladningen ved å bruke elektroner.. Hvis nødvendig multipliser en eller begge halvreaksjonene med et heltall slik at antall elektroner blir det samme i oksidasjons og reduksjonsreaksjonen.

5 5. Summer halvreaksjonene og stryk det som er likt på begge sider av ligningen. 5. Hvis løsningen er basisk, tilsettes OH til begge sider av ligningen (slik at H + og OH reagerer til H O) og eliminerer antall H O molekyler som er likt på begge sider av ligningen. 6. Sjekk at elementene og ladningene balanserer. a) IO SO I (aq) SO Balansere i sur løsning (dvs. tilgang på H + og H O) 1. Halvreaksjonene Oksidasjon (svovel går fra + til +6) SO SO (1) Reduksjon (jod går fra +5 til 0) IO =I () + a. Balanserer elementene unntatt H og O SO (1) IO =I () b. Balanserer oksygen ved å bruke vann HO+SO (1) IO =I +6HO () c. Balanserer hydrogen ved å bruke H + + HO+SO +H (1) + 1H +IO =I +6HO () d. Balanserer ladningen ved å bruke elektroner + HO+SO +H +e (1) + 1H +IO +e =I +6HO (). Multipliserer (1) med 5 slik at antall elektroner blir likt for (1) og () + 5HO+5SO =5SO + H +e (1). Summerer (1) og (), og stryker det som er likt på begge sider. 5H O+5SO =5SO + H +e (1) + + 1H +IO +e =I +6HO () + H +IO +5SO =I (aq)+5so +HO () Punkt 5 faller bort da vi har en sur løsning. 6. Ser at elementene og ladningene balanserer. b) Cr + C H O = C H O + Cr + O 7 Balansere i sur løsning. Utfører samme trinn som i a) og får:

6 6 (Oksidasjon karbon går fra 1 til 0. Reduksjon: krom går fra +6 til +) C H O + H O = C H O + H + + e H +Cr O +6e =Cr +7 H O C H O + 8 H Cr O 7 = C H O + H O + Cr c) PbO (s) + Cl = ClO + Pb (OH) Balansere i basisk miljø (tilgang på OH og H O). Utfører punkt 1 til og får: (Oksidasjon: lor går fra 1 til +1. Reduksjon: Bly går fra + til +.) H O + Cl = ClO + H + + e + PbO + H O + H + + e = Pb (OH) PbO + H O + Cl = Pb (OH) + H + + ClO d) Utfører nå punkt 5 der det tilsettes OH til begge sider av ligningen slik at H + og OH reagerer til vann. Vi får da: OH + PbO + H O + Cl = Pb (OH) + ClO Elementene og ladningene balanserer Cr (OH) + OH + IO = CrO + I + H O Vi har her indirekte oppgitt at det er basisk løsning. Utfører punkt 1 til og får: (Oksidasjon: rom går fra + til + 6. Jod går fra + 5 til 1) Cr(OH) H O CrO 5H e + 6 H + + IO + 6 e = I + H O Cr (OH) + IO = CrO + I + H + + H O Tilsetter OH til begge sider av ligningen slik at H + og OH reagerer til vann. Vi får da: OH + Cr (OH) + IO = CrO + I + 6 H O Elementene og ladningene balanserer.