EKSAMENSOPPGAVE. Faglig veileder: Kirsten Aarset, Bente Hellum og Jan Stubergh Gruppe(r): 1-elektro, 1-maskin, 3-almen Dato: 17 desember 2001

Transkript

1 Avdelig for igeiørutdaig EKSAMENSOPPGAVE Fag: Kjemi og Miljø Fagr FO 05 K Faglig veileder: Kirste Aarset, Bete Hellum og Ja Stubergh Gruppe(r): 1-elektro, 1-maski, -alme Dato: 17 desember 001 Eksamestid, fra - til: Eksamesoppgave består av Tillatte hjelpemidler: Atall sider: med forside: Atall oppgaver: 5 Kalkulator som ikke ka kommuisere med adre. Tabeller og formelsamliger. Atall vedlegg: Ige Kadidate må selv kotrollere at oppgavesettet er fullstedig. Iførig skal være med blå eller sort pe. 1

2 Oppgave 1 a) Kalsiumkarboat (CaCO ) er hovedkompoete i kalk. Hvor mage gram oksyge er det i 10 g kalsiumkarboat? b) CO er de gasse som hovedsakelig er asvarlig for globaopplvarmig. CO er også et produkt av metabolisme hos meesket. Bruker e glukose (C 6 H 1 O 6 ) som eksempel på mat vil e få følgede reaksjosligig for metabolisme: C 6 H 1 O 6 (s) + 6O (g) 6CO (g) + 6H O(l) Bereg hvor mye CO som blir avgitt fra metabolisme hos meesker pr. år år følgede er gitt: Hvert meeske forbreer 5, gram glukose pr. dag Verdes populasjoe er 6, persoer Det er 65 dager i året c) Koffei ieholder 49,49 masseproset karbo, 5,15 masseproset hydroge, 8,87 masseproset itroge og 16,49 masseproset oksyge. Bestem de empiriske formele for koffei. Molmasse til koffei er 194, g/mol. Hva er molekylformele? Oppgave a) Bereg ph i 0,54 M valøsig av de svake syre HNO (K a = 4, ). b) Hva blir ph dersom vi blader 65,0 ml 0,10 M HNO og 88,0 ml 0,150 M NaOH? c) Bereg løslighet av Mg(OH) i e 0,05 M NaOH løsig (K sp (Mg(OH) ) = 1, ). Oppgi svaret i mol pr. liter. Oppgave a) Vi har e galvaisk celle: Ni(s) Ni + (1,00 M) Ag + (0,0 M) Ag(s) Skriv cellereaksjoe (totalreaksjoe). Hvilke elektrode er aode og katode? Bereg E o celle og E celle ved 5 o C b) Balaser følgede reaksjo i surt miljø Fe + + Cr O 7 - Fe + + Cr + Oppgave 4 a) Hva mees med e livsløpsaalyse i motsetig til e tekisk miljøaalyse? b) Hvilke foruresigskompoeter blir fjeret med:(svar kort) i. Mekaisk resig? ii. Kjemisk resig?

3 iii. Biologisk resig? c) Hva er depoigass? Hvorfor ka depoigasse betraktes både som et miljøproblem og e ressurs?. Oppgave 5 a) Hva er bioeergi og hva er hovedfordelee ved bruk av dee eergiforme fremfor bruk av fossil eergi? b) Hvorda daes biomasse? Skriv e reaksjosligig for dee prosesse. c) Hvilke adre eergiformer e varmeeergi, ka biomasse omdaes til?

4 Fasit: Oppgave 1 a) masse CaCO 10g O= CaCO = = = 1,0mol molmasse CaCO (40,08+1,01+ 16,00)g/mol b) Framgagsmåte: (i) Fie hvor mage mol der er i 5,0. 10 gram glukose (ii) Fie atall mol CO avgitt pr. perso pr. dag. fra støkiometrie i reaksjosligige (iii) Fier atall gram CO avgitt pr. perso pr. dag. (iv) Atall gram CO avgitt pr år av alle meeskee i verde masse glukose 500g = = =,775 mol molmasse glukose (6 1, ,00+1 1,008)g/mol (i) glukose (ii) 1mol C 6 H 1 O 6 6 mol CO dvs. CO = 6. C6 H 1 O 6 = 6.,775 mol = 16,65 mol (iii) masse CO =. CO molmasse CO = 16,65 mol. (1, ,00)g/mol = 7,9 g (iv) totalt gram CO = (gram CO pr. perso). (atall persoer). (atall dager) = 7,9. 6, = 1, gram c) Atar at e har 100 g av forbidelse. E vil da ha C 49,49 g H 5,15 g N 8,87 g O 16,49 g For å fie de empiriske formele må e fie molforholdet mellom C, H, N og O. masse C 49,49g C = = =4,11 mol molmasse C 1,01g/mol masse H 5,15g H = = =5,109 mol molmasse H 1,008g/mol masse N 8,87g N = = =,06mol molmasse N 14,00g/mol masse O 16,49g O = = =1,00 mol molmasse O 16,00g/mol Empirisk formel: C 4,11 H 5,109 N,06 O 1,00 C 4 H 5 N O Molekylformel: (C 4 H 5 N O) x (molmasse til emprisk formel). X = molmasse til molekylformele (4. 1, , , ,00). X = 194, X = Molekylformel: C 8 H 10 N 4 O 4

5 Oppgave a) Vi har e løsig av 0,54 M HNO (svak syre). Vi må først fie reaksjosligige. - HNO + H O! NO - + NO HO -5 K a = =4,0 10 HNO [ ] + H O + Vi setter opp et likevektsskjema: HNO + H O -! NO + H O + Start 0,54 M 0 M 0 Edrig -X M X M X M Likevekt 0,54-X M X M X M NO H O x x K a = = =4,0 10 (0,54-x) [ HNO ] E ka bruke følgede tilærmelse: Side K a. 400<< 0,54 ka e ata at X<<0,54 og stryke x i uttrykket (0,54 X) E får då X = [H O + ] = 0,019 ph = -log {[H O + ] }=,5 b) Vi blader sterk syre med sterk base. Begge vil spalte seg fullstedig og vi har derfor følgede: E løsig av e sterk syre ka vi se på som e løsig av H O + E løsig av e sterk base ka vi se på som e løsig av OH - Når vi blader de vil følgede reaksjo skje (fullstedig) Reaksjo: H O + + OH - H O + H O For å fie ph må e fie om det er syre eller base som er i overskudd og kosetrasjoe av ioet (H O + eller OH - ) som er i overskudd. Atall mol e starter med: H O+ = HNO = C HNO V HNO = 0,10 M. 0,065 L = 0,0066 OH- = NaOH = C NaOH. V NaOH = 0,150 M. 0,088 L = 0,1 OH - + H O + H O Start 0,01 mol 0,0066 mol Edrig -0,0066 mol -0,0066mol Slutt 0,00657 mol 0 mol 5

6 Etter reaksjoe er [OH - ] = 0,00657mol/(0, ,088)L = 0,049 M poh = -log ([OH - ]) = -log 0,049 = 1,7 ph = 14 poh = 1,6 c) Vi har likevekte: Mg(OH) (s)! Mg + (aq) + OH - (aq) K sp = [Mg + ][OH - ] = 1, For å fie hvor mye stoff det er mulig å løse må e gjøre likevektsberegiger. E må huske på å ta hesy til OH- bidraget fra NaOH Mg(OH) (s)! Mg + (aq) + OH - (aq) Start 0 M 0,05 M Edrig -X +X 0,05+X Likevekt -X +X 0,05+X E ka bruke følgede tilærmelse: Side K sp. 400<< 0,05 ka e ata at X<<0,05 og stryke x i uttrykket (0,05 + X) K sp = [Mg + ][OH - ] = X(0,05+X) = 1, X = 4, = [Mg(OH) (aq)] Oppgave a) Halvreaksjoer: Ag + + e - Ag E o red = 0,80 V blir redusert - katode Ni + + e - Ni E o red = -0,4 V blir oksidert - aode (E o oks = 0,4 V) Cellereaksjo: Ag + + Ni Ni + + Ag E o celle = E red + E oks = 0,80 V +0,4 V = 1,04 V Ni E =E - logq=e - log Ag + o 0,0591 o 0,0591 celle celle celle + ( 1,00) ( ) 0,0591 =1,04- log =0,999 V 0,0 c) Balaser følgede reaksjo i surt miljø Fe + + Cr O 7 - Fe + + Cr + b) 6Fe + + Cr O H + 6Fe + + Cr + + 7H O 6

7 Oppgave 4 a) Med e livsløpsaalyse mees at ma følger et produkt fra vugge til grav og kartlegger miljøbelastige i hele dee peride. Med tekisk miljøaalyse mees at ma går i i e produksjosbedrift og kartlegger miljøbelastige ved selve produksjosprosesse. Dvs at ma holder seg ku til e periode av produktets liv. E livsløpsaalyse er derfor e mer omfattede prosess. Miljøbelastigee ka være forbruk av ressurser, utslipp eller helsemessige belastiger. b) Foruresigs kompoeter: i. Ved mekaisk resig fjeres små og store gjestader (partikulært materiale). Fettfjerig ved flotasjo reges også som mekaisk resig. ii. Ved kjemisk resig fjeres hovedsakelig fosfat. Noe partikulært (kolloid) orgaisk stoff fjeres også ved tilsetig av flokkulerigsmidler. iii. Ved biologisk resig fjeres oppløst orgaisk stoff,. (ved hjelp av mikroorgaismer) c) Depoigass er de gasse som daes i e avfallsfyllig år det orgaiske avfallet råter. Depoigasse ieholder hovedsakelig meta og karbodioksid og begge disse er drivhusgasser. Dersom depoigasse slippes fritt ut represeterer dee derfor et miljøproblem. (Meta har et mye større drivhuspotesiale e karbodioksid). Gasse er e ressurs fordi meta har høy breverdi og derfor er e eergikilde. Metagass ka for eksempel brukes til å varme va for fjervarme. Oppgave 5 a) Ved bioeergi utyttes platemateriale og produkter fra dette til eergiformål. Ved, kapp, halm, metaol, etaol og gass (meta) fra avfall er eksempler på produkter. Hovedfordelee ved bioeergi er at de er forybar og at det ved utyttelse ikke daes overskudd av klimagasse CO, slik som ved forbreig av fossil eergi.dette er forutsatt at det plates like mye skog som ma forbreer. b) Fotosytese CO + H O + sollys glukose + O eller 6CO +6 H O + sollys C 6 H 1 O 6 +6 O c) Elektrisk kraft, mekaisk eergi, og adre former for kjemisk eergi. 7