EKSAMENSOPPGAVE. Antall sider: med forside: 3

Transkript

1 Avdeling for ingeniørutdanning EKSAMENSOPPGAVE Fag: Kjemi og Miljø Gruppe(r): 1BA,1BB, 1EA,1EB, 1EC, 1MA,1MB,1MF, 3AA, 3AB 3AC Fagnr FO 052 K Dato: 14 desember 2000 Faglig veileder: Kirsten Aarset, Bente Hellum og Jan Stubergh Eksamenstid, fra - til: Eksamensoppgaven består av Tillatte hjelpemidler: Antall sider: med forside: 3 Antall oppgaver: 5 Kalkulator som ikke kan kommunisere med andre. Tabeller og formelsamlinger. Antall vedlegg: Ingen Kandidaten må selv kontrollere at oppgavesettet er fullstendig. Innføring skal være med blå eller sort penn. 1

2 Oppgave 1 a) Aspartam (C 14 H 18 N 2 O) er et kunstigsøtningsmiddel. Hvor mange mol aspartam er det i 5,20 gram. b) Al(s) + MnO 4 - (aq) + 2H 2 O(l) MnO 2 (s) + Al(OH) 4 - (aq) Hvor mange gram Al(OH) 4 - kan bli dannet når 5,00 gram Al reagerer i overskudd av MnO 4 -? c) 3,409 gram av en prøve av et metall M reagerer fullstendig med 0,01580 mol av gassen X 2 og danner 4,529 gram MX. Hvilke grunnstoff er M og X? Oppgave 2 a) Hva blir ph dersom vi blander 52 ml 0,123 M HCl og 46 ml 0,092 M NaOH? b) Hva er ph i 0,35 M maursyre (HCOOH)? K a = 1,77*10-4 c) Hva blir ph i en blanding av 1,20 mol smørsyre (C 4 H 7 COOH) og 1,40 mol av det tilhørende natriumsaltet (NaC 4 H 7 COO). Totalvolumet etter blanding er 1,00 L. K a = 1,52*10-5 Oppgave 3 a) En 2,50 L beholder er fylt med 175 gram argon (Ar). Dersom trykket er 10,0 atm, hva må temperaturen være? Anta at den ideelle gasslov gjelder. b) En ballong er laget slik at den tåler et volum på 2,5 liter før den sprekker. Ballongen blir fylt med 2,0 L helium ved havoverflater (trykket er 1 atm). Ballongen stiger til en høgde der det atmosfæriske trykket er bare 500,0 mm Hg. Vil ballongen sprekke? Vis beregning. Anta at temperaturen er konstant og at den ideelle gasslov gjelder. Oppgave 4. a) Hva menes med begrepet eutrofiering, og hvilken effekt kan det få på forholdene i en innsjø? b) Hvorfor er det viktig å rense bort løst fosfat fra avløpsvann som slippes ut i en innsjø, mens det er viktigst å rense med hensyn på nitrogenforbindelser i avløpsvann som går til sjøvann? c) Fosfater i avløpsvann fjernes som regel ved bruk av kjemikalier som inneholder Fe 3+ eller Al 3+. Forklar kort hva denne prosessen består i. 2

3 Oppgave 5 a) Hva mener vi med en miljøgift? Hvilke to hovedgrupper deles disse inn i? Gi eksempler på miljøgifter fra hver gruppe. b) Nevn tre grupper luftforurensninger og hvilke skadevirkninger disse har på mennesker og miljø. Ta gjerne med formler. 3

4 Løsningsforslag for Kjemi og Miljø, Oppgave 1 a) mol aspartam = 5.20g/(14* *1, * ,00) g/mol = 0,0226 mol b) mol Al = 5,00g/(26,98)g/mol = 0,185 mol mol Al(OH) 4 - = 0,185 mol gram Al(OH) 4 - = 0,185 mol*(26,98 +4*16,00 + 4*1.008)g/mol= 17,6 g c) mol X 2 = 0,0158 mol MX = 2*mol X 2 = 0,0316 mol molmasse MX = masse MX/mol MX = 4,529g/0,0316mol = 143,32 g molmasse M = masse M/mol M = 3,409/0,0316mol = 107,88 g molmasse MX = molmasse M + molmasse X 143,32 g = 107,88 g + molmasse X molmasse X = 35,44 g/mol Forbindelsen er AgCl Oppgave 2 a) Ved start: mol HCl = 0,052 L*0,123 M = 6,396*10-3, mol NaOH = 0,046 L*0,092 M = 4,23*10-3. Etter reaksjon: mol H 3 O + = 2,164*10-3 [H 3 O + ] = 2,164*10-3 /(0, ,046)L = 0,022 ph = -log(0,022) = 1,7 b) K a = 1,77*10-4 [H 3 O + ] = 7,8*10-3, ph = 2,1 c) K a = 1,52*10-5 [H 3 O + ] = 1,30*10-5, ph = 4,9 Oppgave 3 a) mol Ar = 4,38 P = 10,0 atm * 1,01325*10 5 Pa/atm = 1,01325*10 6 Pa T = 69,6 K b) P 1 V 1 = P 2 V 2 1,00 atm*2,00 L =0,658 atm* V 2 V 2 = 3,04 dvs. ballongen vil sprekke Oppgave 4. a) Eutrofiering er betegnelsen på innsjøer som inneholder større enn normale mengder av næringssaltene, fosfat og nitrat. Ved store tilførsler av næringsalter vil vi få en algeoppblomstring som fører til at -giftige blågrønnalger kan produseres -døde alger synker til bunns, disse vil etter hvert brytes ned av mikroorganismer som annet organisk materiale. Under denne prosessen blir oksygenet i vannet forbrukt, 4

5 samtidig som det blir utviklet forråtnelsesgasser, som H 2 S, NH 3 og CH 4. Oksygenforbruket som skyldes nedbrytning av døde alger kaller sekundært oksygenforbruk. Slike endringer i en innsjø kan føre til at økosystemene blir forstyrret. Viktige næringsdyr kan forsvinne. Fiskearter som ørret og røye kan bli erstattet av mindre verdifulle fiskeslag som gjedde og abbor. Til sensor: Det holder hvis de nevner at eutrofiering skyldes overgjødsling med næringssalter og dette kan føre til oksygensvikt og fiskedød. b) Fordi fosfater er den begrensende faktor for algevekst i innsjøer, mens nitrat er det i sjøvann. Årsaken til at algeveksten begrenses i innsjøer skyldes at fosfatene binder seg sterkere til kolloider (partikler) i jorda enn nitratene gjør. c) Prosessen vi tenker på kalles kjemisk rensing. Den inngår gjerne som et av flere trinn i rensing av avløpsvann. Man tilsetter et fellingskjemikalium slik at fosfatene felles ut. Videre tilsettes et flokkuleringsmiddel som gjør at de utfelte fosfatene samles i større partikler som lett sedimenterer til bunns. Herfra kan de lett fjernes. De vanligste fellingskjemikalier er aluminiumsulfat og jern(iii)klorid. Reaksjon: Med Al 2 (SO 4 ) 3 : Al 3+ (aq) + PO 3-4 (aq) AlPO 4 (s) Med FeCl 3 : Fe 3+ (aq) + PO 3-4 (aq) FePO 4 (s) Ved siden av å fjerne fosfater fjernes også endel organisk stoff. Se for øvrig fig i Rystad & Lauritsen. Oppgave 5. a) Miljøgifter er stoffer som er lite eller ikke nedbrytbare i naturen, og har en sterk tendens til å bli konsentrert oppover i næringskjeden. Miljøgiftene kan gi skadevirkninger selv i svært små konsentrasjoner, ofte etter lang tids belastning. De kan da gi kronisk forgiftning. Miljøgiftene deles inn i gruppene uorganiske (også kalt metalliske) og organiske. Uorganiske miljøgifter: Bly, kvikksølv, kadmium, krom sink og kopper. Organiske miljøgifter: Klorerte: PCB'er, dioksiner og furaner og klorerte fenoler. Hydrokarboner: Polysykliske hydrokarboner. b) 1. Eksempler på grupper: Svovelforbindelser, karbonforbindelser, halogenforbindelser, metaller (Se lærebok Britt Rystad og Odd Lauritzen, Kjemi og Miljøkunnskap, NKI, 1996, s ). Eksempler på formler: Hydrogensulfid (H 2 S), svovelsyre (H 2 SO 4 ), karbonmonoksid (CO), karbondioksid (CO 2 ), klor (Cl 2 ), saltsyre (HCl), bly (Pb) og kadmium (Cd). 2. Skadevirkninger: Se hvert eksempel s i Rystad & Lauritzen. 5

6 Oppgave 5 (utsatt) a) 2NO + O 2 2NO 2 (1) 2NO 2 + H 2 O HNO 3 + HNO 2 (2) m (NO) = 1,00 tonn n (NO) = m/f = /(14+16) = 33,3 kmol b) n (HNO 3 ) = ½ n (NO) = ½ 33,3 = 16,6 kmol m (HNO 3 ) = n F = 16,6 ( )/ 1000 = 1,046 tonn 1. Svovelforbindelser, karbonforbindelser, halogenforbindelser, metaller (Se lærebok Britt Rystad og Odd Lauritzen, Kjemi og Miljøkunnskap, NKI, 1996, s ). 2. Eks. hydrogensulfid (H 2 S), svovelsyre (H 2 SO 4 ), karbonmonoksid (CO), karbondioksid (CO 2 ), klor (Cl 2 ), saltsyre (HCl), bly (Pb) og kadmium (Cd) c) 1. Rensing av avgasser fra biler: Karbonmonoksid reduserer nitrogendioksid til nitrogen og karbondioksid (CO reduserer NO 2 til N 2 og CO 2 ). Rensing av gasser fra røyk: Ammoniakk reduserer nitrogendioksid til nitrogen og vann (NH 3 reduserer NO 2 til N 2 og H 2 O). 2. 6NO 2 + 8NH 3 7N H 2 O 3. HNO 3 + NH 3 NH 4 NO 3 6