KJ1042 Grunnleggende termodynamikk med laboratorium. Eksamen vår 2013 Løsninger

Like dokumenter
KJ1042 Grunnleggende termodynamikk med laboratorium. Eksamen vår 2012 Løsninger

KJ1042 Grunnleggende termodynamikk med laboratorium. Eksamen vår 2011 Løsninger

Universitetet i Oslo Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

3. Massevirkningsloven eller likevektsuttrykk for en likevekt

Kjemisk likevekt. La oss bruke denne reaksjonen som et eksempel når vi belyser likevekt.

KJ1042 Øving 5: Entalpi og entropi

Sammendrag, forelesning onsdag 17/ Likevektsbetingelser og massevirkningsloven

Innhold. Forord... 11

UNIVERSITETET I OSLO

- Kinetisk og potensiell energi Kinetisk energi: Bevegelses energi. Kinetiske energi er avhengig av masse og fart. E kin = ½ mv 2

2. Kjemisk likevekt Vi har kjemisk likevekt når reaksjonen mot høgre og venstre går like fort i en reversibel reaksjon.

EKSAMENSOPPGAVE I KJE-1001

FLERVALGSOPPGAVER REAKSJONSFART, LIKEVEKT OG LØSELIGHET

KJ1042 Øving 12: Elektrolyttløsninger

EKSAMENSOPPGAVE. KJE-1001 Introduksjon til kjemi og kjemisk biologi

LØSNINGSFORSLAG TIL ØVING NR. 11, VÅR 2014

EKSAMENSOPPGAVE. Oppgavesettet er på 8 sider inklusive forside. Kontaktperson under eksamen: Prof. Richard Engh Telefon:

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

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

Finalerunde Kjemiolympiaden 2002 Blindern 19. april 2002 Kl

Fasit til norsk finale for uttak til den. 41. internasjonale kjemiolympiaden i Cambridge, England, juli 2009

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

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

UNIVERSITETET I OSLO

Oppgave 1 V 1 V 4 V 2 V 3

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

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN AUGUST 2007

1. Oppgaver til atomteori.

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

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-2001

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

EKSAMEN TMT4112 KJEMI

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

UNIVERSITETET I OSLO

Fasit til finalerunde Kjemiolympiaden 2002 Blindern 19. april 2002

EKSAMENSOPPGAVE. Vil det bli gått oppklaringsrunde i eksamenslokalet? Svar: JA Hvis JA: ca. kl. 10:00 og kl. 12:30

EKSAMEN I EMNE TMT4110 KJEMI. BOKMÅL (Nynorsk s. 5 7) Lørdag 12. juni 2010 Tid: 9:00 13:00

KANDIDATEN MÅ SELV KONTROLLERE AT OPPGAVESETTET FULLSTENDIG

Fasit til norsk finale

Universitetet i Oslo Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet løsningsforslag

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

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

EKSAMEN I TMT4105 KJEMI

Løsningsforslag til øving 10

KJ1042 Øving 3: Varme, arbeid og termodynamikkens første lov

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

EKSAMENSOPPGAVE. Eksamen i:kje-1005 Termodynamikk og kinetikk Dato: Torsdag 05. juni 2014 Tid: Kl 09:00 14:00 Sted: Teorifagbygget, hus 1, plan 2

Oppgave 5. Standard elektrodepotensial

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

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

UNIVERSITETET I OSLO

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG

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

Oppsummering av første del av kapitlet

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN TMT4110 og TMT4112 KJEMI

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

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

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN MAI 2006

NORGES TEKNISK NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR KJEMI Kontaktperson under eksamen: Professor Jon Brunvoll Tlf

Universitetet i Oslo Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

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

De viktigste formlene i KJ1042

LØYSINGSFORSLAG, eksamen 20. mai 2015 i fag TEP4125 TERMODYNAMIKK 2 v. Ivar S. Ertesvåg, mai 2015/sist revidert 9.juni 2015.

EKSAMEN TMT4112 KJEMI

gass Faglig kontakt under eksamen/fagleg kontakt under eksamen: Professor Edd A.Blekkan, tlf.:

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN I EMNE TMT4110 KJEMI Lørdag 12. juni 2010 Tid: 9:00 13:00

Auditorieoppgave nr. 1 Svar 45 minutter

1 J = cal = energi som trengs for å løfte 1 kg 1m mot en 1N kraft, eller 100 g 1meter mot tyngdekraften (10N) (ett eple en meter)

EKSAMEN TMT4112 KJEMI

KJ1042 Termodynamikk laboratoriekurs Oppgave 1. Partielle molare volum

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

Kap 4. Typer av kjemiske reaksjoner og løsningsstøkiometri

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

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

Side 1 av 3/nyn. Kontakt under eksamen: Ivar S. Ertesvåg, tel. (735) EKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK mai 2015 Tid:

KJ1042 Termodynamikk laboratoriekurs Oppgave 5. Standard reduksjonspotensial

Universitetet i Oslo

Prøveeksamen i Fysikk/kjemi Løsningsforslag Prøve 8

T L) = H λ A T H., λ = varmeledningsevnen og A er stavens tverrsnitt-areal. eks. λ Al = 205 W/m K

Kap Termisk fysikk (varmelære, termodynamikk)

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

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

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN TMT4112 KJEMI

4 Viktige termodynamiske definisjoner ΔG = ΔH - T ΔS

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

EKSAMEN TMT4112 KJEMI

NORSK BOKMÅL KJ1042 våren 2015 Oppgave 1. Reversibel ekspansjon av ideell gass (25%)

EKSAMENSOPPGAVE. Eksamen i: KJE-1005 Termodynamikk og kinetikk Dato: Torsdag 24. mai 2012 Tid: Kl 09:00 14:00 Sted: Åsgårdveien 9

Universitetet i Oslo Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Eksamensoppgave i TMT4110 Kjemi

TFY4106 Fysikk Eksamen 17. august V=V = 3 r=r ) V = 3V r=r ' 0:15 cm 3. = m=v 5 = 7:86 g=cm 3

EKSAMEN TMT4112 KJEMI

Løsningsforslag EKSAMEN TFY4102 FYSIKK Fredag 10. juni 2011

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

EKSAMENSOPPGAVE. Adm. bygget B154. Enkel lommeregner. Rute. Dr. Maarten Beerepoot

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag. Eksamen i: Fysikk for tretermin (FO911A)

MENA1001 Deleksamen 2017 Forside

Transkript:

Side 1 av 6 KJ1042 Grunnleggende termodynamikk med laboratorium. Eksamen vår 2013 Løsninger Oppgave 1 a) Termodynamikkens tredje lov kan formuleres slik: «Entropien for et rent stoff i perfekt krystallinsk form er null i det absolutte nullpunkt, 0 K». Begrunnelsen er at ved nedkjøling mot det absolutte nullpunkt viser målinger at alle rene stoffer går mot samme verdi for entropien når 0. Denne grenseverdien er valgt nullpunkt for entropiskalaen. Termodynamikkens tredje lov kan også begrunne med statistisk mekanikk og Boltzmanns lov: ln der S er entropi, er Boltzmanns konstant og W er antall mikrotilstander i systemet. For en perfekt krystall i det absolutte nullpunkt er 1. b) Sammenhengen mellom varmekapasitet ved konstant trykk og entropien i en reversibel prosess er: Dersom der a er en konstant, er 3 3 Når 12 J mol K, er 12 J mol K 3 4 J mol K Oppgave 2 a) Det oppgitte uttrykket for fugasiteten satt inn i uttrykket for kjemisk potensial gir

Side 2 av 6 μ μ ln μ ln μ ln μ ln ln På høyre side av det siste likhetstegnet er det bare de to siste leddene som er trykkavhengige. Sammenhengen mellom partielt molart volum og kjemisk potensial er μ Innsatt uttrykket for kjemisk potensial: μ 1 b) For komponentene i reaksjonen N g H g NH g finner vi følgende data i SI Chemical Data ved 298 K: Komponent,kJ mol,jmol K N 0 192 H 0 131 NH 46 193 For reaksjonen er da: 46 kj mol 1 2 3 2 193 1 2 192 3 2 131 J mol K 100 J mol K c) Den termodynamiske likevektskonstanten er definert som Innsatt uttrykket for fugasiteten gitt i oppgaven gir:

Side 3 av 6 exp exp exp der ideell gass bidraget ligger i exp 1 2 3 2 Innsatt tallverdier i : exp 1 2 3 2 exp 19.9 1 2 23.2 3 2 23.5 cm mol 82.06 cm atm mol K 723 K 66.75 exp 59330 atm Det ikke ideelle bidraget er exp0.00113 atm Innsatt tallverdiene for P: 10 bar 9.869 atm: exp0.00113 atm exp0.0111 0.989 300 bar 296 atm: exp0.00113 atm exp0.333 0.717 600 bar 592 atm: exp0.00113 atm exp0.666 0.514 d) Temperaturavhengigheten for den termodynamiske likevektskonstanten er avledet av Gibbs Helmholtz ligning:

Side 4 av 6 ln 1 I dette tilfellet er 0 slik at ln og dermed øker med økende verdier av 1., dvs. at øker med avtagende verdier av T. e) Fra d) ser vi at lav temperatur forskyver likevekten mot høyre, dvs. økt utbytte av NH. Trykkavhengigheten må vurderes både i lys av ideell gass bidraget og av det ikkeideelle bidraget. Den termodynamiske likevektskonstanten er gitt av for reaksjonen ved ln og vil for en gitt temperatur være konstant. Vi så i b) at exp0.00113 atm og at økende trykk gir avtagende verdi for exp0.00113 atm. Det betyr at må øke ved økende trykk. Dermed øker utbyttet av NH med økende trykk. Konklusjon: Størst utbytte av ammoniakk får vi ved lav temperatur og høyt trykk. Dette kunne vi også finne fra Le Châteliers prinsipp: Reaksjonen er eksoterm. Det gir økt utbytte ved lav temperatur. Det er flere reaktant molekyler enn produkt molekyler. Det gir økt utbytte ved høyt trykk. Oppgave 3 a) Cellen med cellediagram Ag (s) AgCl (s) NaCl (0.5 M) NaCl (0.001 M) AgCl (s) Ag (s) er illustrert i figur 1. Figur 1. Konsentrasjonscelle med membran som slipper bare kationer gjennom.

Side 5 av 6 Massebalanse, basis 1 mol elektroner overført i ytre krets, 1.0: V. halvcelle: Ag (s) + Cl (aq) AgCl (s) + e 1 mol Cl fjernet 1 mol Na overført til høyre Sum: 1 mol NaCl (0.5 M) fjernet H. halvcelle: AgCl (s) + e Ag (s) + Cl (aq) 1 mol Cl dannet 1 mol Na overført fra venstre Sum: 1 mol NaCl (0.001 M) tilført Total cellereaksjon: NaCl (0.5 M) NaCl (0.001 M) For denne cellen er 0. Vi finner da: 0 ln,. 0,. ln,.,. γ,.,. γ 8.314 J mol K 300 K 96485 C mol ln 0.001 0.5 0.32 V b) Med en saltbro der både kationer og anioner slipper gjennom blir massebalansen V. halvcelle: Ag (s) + Cl (aq) AgCl (s) + e 1 mol Cl fjernet mol Cl overført fra høyre mol Na overført til høyre Sum: mol NaCl (0.5 M) fjernet H. halvcelle: AgCl (s) + e Ag (s) + Cl (aq) 1 mol Cl dannet mol Cl overført til venstre mol Na overført fra venstre Sum: mol NaCl (0.001 M) tilført Total cellereaksjon: mol NaCl (0.5 M) mol NaCl (0.001 M) med 0.45. Det gir 0. ln,. 8.314 J mol K 300 K,. 96485 C mol 0.45ln 0.001 0.5 0.14 V

Side 6 av 6 c) Forskjellen i konsentrasjon mellom saltvann og brakkvann kan utnyttes i et annet membrananlegg basert på osmose. Membranet må være slik at bare vann slipper gjennom, ikke salt. Forskjellen i saltkonsentrasjon (egentlig forskjellen i vannets aktivitet) vil drive vann gjennom membranet slik at en trykkforskjell bygges opp over membranet. Denne trykkforskjellen kan brukes til å drive en turbin som kan utføre arbeid.