Prøveeksamen i Fysikk/kjemi Løsningsforslag Prøve 1

Like dokumenter
Prøveeksamen i Fysikk/kjemi Løsningsforslag Prøve 4

Prøveeksamen i Fysikk/kjemi Løsningsforslag Prøve 3

Prøveeksamen i Fysikk/kjemi Løsningsforslag Prøve 8

Prøveeksamen i Fysikk/kjemi Løsningsforslag Prøve 6

TALM1008 Fysikk og Kjemi Løsning kjemidel eksamen mai 2013

TALM1008 Fysikk og Kjemi Løsning kjemidel eksamen 19/5-14

Prøveeksamen i Fysikk/kjemi Løsning Prøve 7

Prøveeksamen i Fysikk/kjemi Løsningsforslag Prøve 5

TALM1008 Fysikk og Kjemi Løsning kjemidel kont august 2013

Prøveeksamen i Fysikk/kjemi Løsningsforslag Prøve 2

3. Balansering av redoksreaksjoner (halvreaksjons metoden)

Oppgave 1 (35 poeng) 1. uttak til den 38. Kjemiolympiaden, Fasit og poengberegning. 1) D 2) B 3) A 4) A 5) D 6) C 7) D 8) C

Fasit oppdatert 10/9-03. Se opp for skrivefeil. Denne fasiten er ny!

Eksamen. Emnekode: KJEMI1/FAD110. Emnenavn: Kjemi 1. Dato: Tid (fra-til): Tillatte hjelpemidler: Kalkulator, KjemiData.

EKSAMENSOPPGAVE. Fag: Generell og uorganisk kjemi. Faglig veileder: Kirsten Aarset Eksamenstid, fra - til: LO 400 K.

Kapittel 9 Syrer og baser

1. Oppgaver til atomteori.

1. UTTAKSPRØVE. Oppgavene besvares på svararket på side 2 og hele oppgaveheftet skal leveres inn.

FASIT til 2. UTTAKSPRØVE

Kap 4. Typer av kjemiske reaksjoner og løsningsstøkiometri

EKSAMENSOPPGAVE I KJE-1001

Fasit Kjemien stemmer Forkurs

FLERVALGSOPPGAVER REDOKS-/ELEKTORKJEMI

Studie av overføring av kjemisk energi til elektrisk energi og omvendt. Vi snakker om redoks reaksjoner

Kjemi og miljø. Elektrokjemi Dette kompendiet dekker følgende kapittel i Rystad & Lauritzen: 10.1, 10.2, 10.3, 10.4 og 10.5

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

1. UTTAKSPRØVE. til den 44. Internasjonale Kjemiolympiaden i Washington DC, USA. Oppgaveheftet skal leveres inn sammen med svararket

Kjemiske tegn Finn alle grunnstoffer med kjemisk tegn som begynner på a) A b) S 1.2

UNIVERSITETET I OSLO

Syrer og baser. Et proton er et hydrogenatom som har mistet sitt eneste elektron. Det beskrives som H +, en positiv ladning.

1. UTTAKSPRØVE. til den. 41. Internasjonale Kjemiolympiaden 2009 i Cambridge, England

Universitetet i Oslo Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Auditorieoppgave nr. 1 Svar 45 minutter

Kapittel 4 Ulike kjemiske reaksjoner og støkiometri i løsninger

Den 35. internasjonale Kjemiolympiade i Aten, juli uttaksprøve. Fasit.

FLERVALGSOPPGAVER SYRER OG BASER

FLERVALGSOPPGAVER STØKIOMETRI

reduseres oksidasjon

Elektrokjemi: Studie av overføring av kjemisk energi til elektrisk energi og omvendt.

Figur s Figurer kapittel 9: Elektrokjemi. ytre krets. ioner. oksidasjon. reduksjon. indre krets

KANDIDATEN MÅ SELV KONTROLLERE AT OPPGAVESETTET ER FULLSTENDIG

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG

3. Massevirkningsloven eller likevektsuttrykk for en likevekt

Når vi snakker om likevektskonstanter for syrer og baser så er det alltid syren eller basen i reaksjon med vann

4.4 Syre-basetitrering vi måler [H3O + ] og [OH ] i en løsning

1. UTTAKSPRØVE. til den. 42. Internasjonale Kjemiolympiaden 2010 i Tokyo, Japan

H. Aschehoug & Co. Side 1 av 8

KJEMIOLYMPIADEN UTTAKINGSPRØVE.

OPPGAVE 1. Løsningsforslag Kjemi 2 Vår 2015

Kjemien stemmer KJEMI 1

Finalerunde Kjemiolympiaden 2002 Blindern 19. april 2002 Kl

8. Ulike typer korrosjonsvern. Kapittel 10 Elektrokjemi. 1. Repetisjon av noen viktige begreper. 2. Elektrolytiske celler

Fasit til 1. runde. for uttakning til den. 40. internasjonale kjemiolympiaden i Budapest, Ungarn, juli 2008

Universitetet i Oslo Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Universitetet i Oslo Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet løsningsforslag

EKSAMEN I TMT4105 KJEMI

LØSNINGSFORSLAG TIL ØVING NR. 6, HØST 2009

Del 1. kan være både sur og basisk komponent i en buffer. For å få en buffer med ph 7 der HPO 4

konjugert Reaksjonslikning for syre-basereaksjonen mellom vann og ammoniakk: base konjugert syre Et proton er et hydrogenatom som

Fasit til finalerunde Kjemiolympiaden 2002 Blindern 19. april 2002

Natur og univers 3 Lærerens bok

KOSMOS. 5: Elektroner på vandring Figur side Modell av et heliumatom. Elektron. Nøytron. p + Proton. Protoner

Universitetet i Oslo Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

EKSAMENSOPPGAVE. Kalkulator «Huskelapp» -A4 ark med skrift på begge sider Enkel norsk-engelsk/engelsk-norsk ordbok

Kjemi 1. Figur s Figurer kapittel 8: Syrer og baser. gir andre farger enn syrer gir. ph < 7 ph > 7. Reagerer med uedelt metall og gir H 2 -gass

Den 34. internasjonale Kjemiolympiade i Groningen, juli uttaksprøve. Fasit.

Løsningsforslag eksamen kjemi2 V13

Universitetet i Oslo Det matematisk -naturvitenskapelige fakultet

Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet, Trondheim Institutt for kjemi. Bokmål Student nr.:

2. UTTAKSPRØVE. til den 45. Internasjonale Kjemiolympiaden i Moskva, Russland

2. Hva er formelen for den ioniske forbindelsen som dannes av kalsiumioner og nitrationer?

2. UTTAKSPRØVE. til den 47. internasjonale kjemiolympiaden i Baku, Aserbajdsjan

H. Aschehoug & Co. Side 1 av 5

2. UTTAKSPRØVE. til den 1. Nordiske kjemiolympiaden. i København

2. UTTAKSPRØVE. til den 49. Internasjonale kjemiolympiaden. i Nakhon Pathom, Thailand

FLERVALGSOPPGAVER ANALYSE

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN AUGUST 2007

Side 1 av 14 LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN I TMT4105 KJEMI. Fredag 28. mai 2004

EKSAMEN TMT4112 KJEMI

Naturfag 2, Na210R510

Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet, Trondheim Institutt for kjemi. Bokmål Student nr.:

EKSAMENSOPPGAVE. KJE-1001 Introduksjon til kjemi og kjemisk biologi

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 14/8 2015

Definisjoner Brønsted, En syre er et stoff som kan spalte av protoner En base er et stoff som kan ta opp protoner

Finalerunde Kjemiolympiaden 2003 Blindern 4. april 2003 Kl

Stoffer og utstyr til forsøkene i Kjemi på nett 2

9 SYRER OG BASER. Syre: HCl H (aq) + Cl (aq) Her er Cl syreresten til HCl. Arrhenius' definisjon begrenser oss til vannløsninger.

2. UTTAKSPRØVE. til den 51. Internasjonale kjemiolympiaden. i Paris, Frankrike

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Fakultet for lærer- og tolkeutdanning

Studium/klasse: Masterutdanning i profesjonsretta naturfag. 8 (inkludert denne og vedlegg)

27. aug Konsentrasjonsmål.

Oppgave 23 V2008 Hvilket av følgende metaller er mest brukt som elektrode i knappecellebatterier?

Universitetet i Oslo

EKSAMENSOPPGAVE I KJE-1001

Transkript:

Oppgave 1 Program for Elektro og Datateknikk/ AFT Prøveeksamen i Fysikk/kjemi Løsningsforslag Prøve 1 a) Det skal angis norske navn på ti ulike forbindelser. i) CaCl Navnet blir kalsiumklorid. Vi trenger ikke å angi oksidasjonstall for kalsium, siden kalsium er et jordalkaliemetall som alltid har oksidasjonstall lik +II. ii) NO Navnet blir dinitrogenoksid. Romertall benyttes bare for å angi oksidasjonstall til metaller. Her har vi to ikke-metaller, slik at vi benytter antallsangivelse. iii) FeO3 Navnet blir jern(iii)oksid. Jern er et metall og derfor bruker vi romertall. iv) (NH4)3PO4 Navnet blir ammoniumfosfat. Vi trenger ikke om å angi oksidasjonstall fordi ammoniumgruppen alltid har +I og fosfatgruppen alltid har III. v) Ba(OH) 8HO Navnet blir bariumhydroksid-oktahydrat. Barium er et jordalkaliemetall som alltid har oksidasjonstall lik +II. Derfor trenger vi ikke om å angi oksidasjonstallet. Åtte krystallvann angis som oktahydrat. Når det er vann i et salt, så angis dette som hydrat. vi) H3PO4 Navnet blir fosforsyre. For syrer er det vanlig å benytte trivialnavn. vii) NiSO4 Navnet blir nikkel(ii)sulfat. Sulfationet har alltid ladning -, slik at Ni må ha +. Siden Ni kan ha flere oksidasjonstall, må vi angi oksidasjonstallet. viii) CO Navnet blir karbonmonoksid. Både C og O er ikke-metaller. - 1 -

ix) CuCl x) NH3 Navnet blir kobber(i)klorid. Klor er et halogen med oksidasjonstall I slik at Cu får +I. Navnet blir ammoniakk. NH3 er en base som har et eget trivialnavn. b) Atom % og vekt % av alle eksisterende elementer i NH4NO3 skal finnes. Ser først på atom%. Totalt har vi 9 atomer i NH4NO3. Atom% N = (/9) 100% =, % Atom% H = (4/9) 100% = 44,4 % Atom% O = (3/9) 100% = 33,3 % Molvekten til er 80,0 g/mol. Atomvekten til N er 14,01 g/mol, for O er den 16,00 g/mol, mens den for H er 1,008 g/mol. (14,01) Vekt% N = (100%) 80,0 4 (1,008) Vekt% H = (100%) 80,0 3 (16,00) Vekt% O = (100%) 80,0 = 35,0 % = 5,0 % = 60,0 % c) Konsentrert HCl er 1,0 M. Du ønsker å lage 500 ml 0,000 M HCl løsning fra den konsentrerte løsningen. Oppgaven kan løses ved hjelp av fortynningsloven. Bruker fortynningsloven for å finne hvor mange ml av den konsentrerte løsningen som trengs. c1 V1 = c V V1 = (c V)/c1 = (0,000 M) (500 ml)/(1,0 M) = 0,833 ml Husk på regelen om at syre i vann går an, mens vann i syre er uhyre. - -

Følgende prosedyre kan benyttes : 1) Tilsett ca 400 ml destillert vann til en 500 ml s målekolbe. ) Pipetter ut 0,833 ml av den konsentrerte HCl løsningen og tilsett mengden til målekolben. 3) Fyll opp til målestreken på 500 ml med destillert vann. Oppgave a) Fra reaksjonsligningen ser vi at det støkiometriske forholdet HO/AlS3 = 6/1 = 6,0. Beregner antall mol av hver av reaktantene ved å dividere massene på de respektive molvektene. Molvektene kan regnes ut frå atomvekter. n n AlS3 H O = (15,00 g)/(150, g/mol) = 0,0999 mol = (10,00 g)/(18,0 g/mol) = 0,556 mol Virkelig molforhold : n n H O 0,556 mol = = 5,57 0,0999 mol AlS3 Det virkelige molforholdet på 5,57 er mindre enn det støkiometriske forholdet på 6,0. Dette betyr at vi har HO i underskudd. HO er den begrensende reaktant. ii) Fra reaksjonsligningen, ser vi at det dannes 3 mol HS pr. 6 mol HO. n = 3/6 n H S H O = 3/6 (0,556 mol) = 0,78 mol Finner massen av HS ved å multiplisere med molvekten. m H S = (0,78 mol) (34,1 g/mol) = 9,48 gram iii) AlS3 vil forbrukes inntil HO er oppbrukt. Fra støkiometrien i reaksjonsligningen ser vi at det forbrukes 1/6 mol AlS3 pr. mol HO. Forbrukt mengde AlS3 : 1/6 n H O = 1/6 (0,556 mol) = 0,097 mol Rest AlS3 = (Tilført AlS3) (Forbrukt AlS3) Rest AlS3 = (0,0999 mol) (0,097 mol) = 7, 10 3 mol Restmasse AlS3 = (150, g/mol) (7, 10 3 mol ) = 1,08 gram Restmasse HO = 0 g (Begrensende reaktant blir oppbrukt) - 3 -

b) Insektsmiddelet Lindan inneholder 4.78 vekt% C,.08 vekt% H og 73.14 vekt% Cl. Molvekten til Lindan er 90.85 g/mol. Både empirisk formel og molekylformel skal bestemmes. Molforhold (H/Cl) = (.08 )/(1.008 g/mol) = 1.00 (73.14)/(35.45 g/mol) Molforhold (C/Cl) = (4.78 )/(1.00 g/mol) = 1.00 (73.14)/(35.45 g/mol) Den empiriske formelen blir : CHCl Empirisk vekt = 1.00 g/mol + 1.008 g/mol + 35.45 g/mol = 48.46 g/mol (Molvekt)/(Empirisk vekt) = (90.85 g/mol)/(48.46 g/mol) = 6.00 Molekylformelen blir : C6H6Cl6 c) Redoksreaksjonene skal balanseres ved hjelp av forskjell i oksidasjonstall. Det finnes mange forskjellige måter å balansere ligninger på. I dette løsningsforslaget er det vist en av metodene som kan benyttes, i) AsO3(aq) + NO3 (aq) H3AsO4(aq) + NO(g) (surt miljø) 1) As oksideres fra +III til +V oks = N reduseres fra +V til +II red = 3 ) Skriver ligningen pr. atom av det som oksideres og reduseres. 1/AsO3(aq) + NO3 (aq) H3AsO4(aq) + NO(g) 3) Kryssmultipliserer med differanse i oksidasjonstall. 3/AsO3(aq) + NO3 (aq) 3H3AsO4(aq) + NO(g) 4) Multipliserer med for å skrive ligningen med lavest mulig heltall. 3AsO3(aq) + 4NO3 (aq) 6H3AsO4(aq) + 4NO(g) 5) Faktorene foran As og N ble bestemt i punkt 3, mens H og O balanseres i punkt 7. Vi har ingen elementer som vi trenger å balansere under punkt 5. 6) Siden vi har surt miljø, balanseres elektronøytraliteten med H +. 3AsO3(aq) + 4NO3 (aq) + 4H + (aq) 6H3AsO4(aq) + 4NO(g) 7) Balanserer massebalanser for H og O ved hjelp av HO. - 4 -

3AsO3(aq) + 4NO3 (aq) + 4H + (aq) + 7HO(l) 6H3AsO4(aq) + 4NO(g) 8) Kontrollsjekker massebalansen for O og H. Vi har 18 H på begge sider, mens vi har 8 O på begge sider. Dette betyr at ligningen er balansert. 3AsO3(aq) + 4NO3 (aq) + 4H + (aq) + 7HO(l) 6H3AsO4(aq) + 4NO(g) Oppgave 3 a) ph i 0,5 M HCO3 (kullsyre) skal beregnes. Siden det er stor forskjell mellom pka1 og pka, vil en få dannet mye mer H + fra første dissosiasjonstrinn enn fra andre og tredje dissosiasjonstrinn. Vi trenger derfor bare om å se på likevekten for første dissosiasjonstrinn. Første dissosiasjonstrinn : HCO3 HCO3 + H + Likevekt 0.5 x x x Setter opp likevektsuttrykk : K + [HCO3 ] [H ] 6.35 a1 = = 10 [HCO3] Setter inn uttrykkene for likevektskonsentrasjonene: K (x) (x) (0.5 x) 6.35 a1 = = 10 Siden høyresiden er liten, kan vi anta at x << 0,5 x = 0,5 (10 6,35 ) = 1,1 10 7 x = [H + ] = 3,34 10 4 Vi ser at antakelsen er OK. 3,34 10 4 er mindre enn 10% av 0,5. ph = log[h + ] = log(3,34 10 4 ) = 3,48 Siden HCO3 er en svak syre, så blir ph sur. - 5 -

b) I et alkalisk primærbatteri skjer følgende totalreaksjon : Zn(s) + MnO(s) ZnO(s) + MnO3(s) i) Siden batteriet er alkalisk, må vi benytte OH som det ladningsbærende ionet. Alkalisk betyr det samme som basisk. Summen av de to elektrodereaksjonene, skal alltid gi totalreaksjonen. Anode : Zn(s) + OH (aq) ZnO(s) + HO + e Katode : MnO(s) + HO + e MnO3(s) + OH (aq) ii) Batteriet har en batterikapasitet på 140 mah. Vi tar utgangspunkt i Faradays lov der ligningen under settes opp ved å se på benevnelser. nzn = (96485 (140 mah) (3600 s / h) As/ekv) ( ekv/mol) (1000 ma/a) = 0,031 mol Fra støkiometrien i reaksjonsligningen ser vi at det brukes dobbelt så mange mol MnO som Zn. nmno = (0,031 mol) = 0,046 mol Batteriet må minst inneholde : Zn : (0,031 mol) (65,39 g/mol) = 1,51 gram MnO : (0,046 mol) (86,9 g/mol) = 4,01 gram c) Det skal finnes hvor mange gram Cu som vil utfelles når,00 A går gjennom en CuSO4 løsning i 45 minutter. Når det kjøres strøm gjennom cellen, vil det felles ut fast kobber på katoden : Cu + (aq) + e Cu(s) Antall mol kobber som felles ut kan finnes fra Faradays lov. Tiden må settes inn i sekunder. N = N t = I t n F = (,00 A ) (45 60 s ) ( ekv/mol) (96485 As/ekv ) =,798 10 mol Multipliserer med molvekten til sink for å finne antall gram som felles ut. mcu = (,798 10 mol) (63,55 g/mol) = 1,78 g Etter 45 minutter med,00 A elektrolysestrøm, er det fritt for kobberioner i løsningen. Dette betyr at det er,798 10 mol kobberioner i løsningen. - 6 -

Dividerer på volumet for å finne utgangskonsentrasjonen av CuSO4. [CuSO4] = (,798 10 mol)/(4,50 liter) = 6, 10 3 mol/l Oppgave 4 a) En dykkerklokke er kuleformet og har radius lik 3 meter. Dykkerklokka senkes ned i sjøen. Oppdriften på dykkerklokka fra sjøvannet skal beregnes. Det skal brukes en tetthet på 1,00 kg/liter for sjøvannet. Oppdriften (Fo) er lik tyngden av den fortrengte vannmengden. Fo = (mvann) g = ρvann V g Hvis alle størrelser settes inn i SI-enheter, så blir Fo gitt i N. ρvann = 1,00 kg/liter = 1000 kg/m 3 Volumet av en kule er : V= 4/3 π r3 V= 4/3 π (3 m) 3 = 113 m 3 Setter inn i uttrykket for Fo. Fo = (1000 kg/m 3 ) (113 m 3 ) (9,81 m/s ) = 1108530 N = 1,11 MN Her det mest hensiktsmessig å oppgi svaret i MN (Mega Newton), der M = 10 6 b) En stor vannlagringstank er åpen i toppen. Det skal vises at dersom du lager et lite hull i siden på denne tanken i en avstand h fra vannoverflaten, så vil vannet strømme ut fra dette hullet med en fart lik v - 7 -

Legger inn referansepunkt 1 i hullet og referansepunkt på toppen av tanken i vannoverflaten. Bruker Bernoullis ligning. (v1) (v) P + ρ + z1 ρ g = P + ρ + z ρ 1 Både referansepunkt 1 og er i kontakt med atmosfæren. I hullet vil trykket være lik atmosfæretrykket. Vi kan derfor neglisjere P-leddene i Bernoullis ligning. (v ) (v ) 1 ρ + z1 ρ g = ρ + z ρ g Hastigheten i overflaten er null (v = 0). Velger referansepunkt for høyden i punkt 1, slik at z1 = 0 og z = h. Bernoullis ligning forenkles til : (v ) 1 ρ = h ρ g Forkorter bort tettheten (ρ). g (v ) 1 = h g (v ) = h g 1 Tar roten av høyresiden i ligningen over. (v 1 ) = h g c) Avstanden x fra tanken til strålen treffer bakken skal finnes. Hvis hullet er lite, så vil strålen komme horisontalt ut av hullet. Utgangshastigheten til strålen beregnes fra ligningen over. Vi forutsetter at hullet er så lite at endring i væskehøyden i tanken kan neglisjeres. Dette betyr at h er konstant. vo, x 1 = (v ) = h g = 1,60 9,81 = 5,60 m/s Setter opp bevegelsesligningene i x og y retning. Vi har kun akselerasjon i negativ y-retning i form av tyngdens akselerasjon. x(t) = xo + vo,x t = 0 + vo,x t = vo,x t = (5,60) t y(t) blir null når strålen treffer bakken. y(t) = yo + vo,y t 1/ gt = 0 vo,y = 0 yo 1/ gt = 0-8 -

yo = 1/ gt yo (1,44) t = = = 0,54 s g 9,81 Setter inn for tiden i ligningen for x. x(t) = (5,60) t = (5,60) (0,54) = 3,04 m Oppgave 5-9 -

Oppgave 6-10 -