I G hgsklen i sl AVDELING FR INGENIØRUTDANNING EKSAMENSPPGAVE Emne: Fysikalsk kjemi Gruppe(r): 2KA i Eksarnensppgaven l består av: Antall sider (inkl frsiden): 4 Emnekde: L0401K Dat: QlQ8.05 Antall ppgaver: 5 Faglig veileder: Kirsten Aarset Eksamenstid: 9:00-14:00 Antall vedlegg: 1 Tillatte hjelpemidler: Kalkulatr sm ikke kan kmmunisere med andre. "Frmelsamling i Fysikalsk kjemi" av K.Aarset,2001 "Frmler g tabeller" J.gan, NKI Kandidaten må selv kntrllere at ppgavesettet er fullstendig. Ved eventuelle uklarheter i ppgaveteksten skal du redegjre fr de frutsetninger de legger til grunn I fr lsningen. Avdeli. enirutdannin
ppgave 1 a) 2 ml ideell gass ekspanderereversibelt g istermt ved 481 K fra 1 m3 til 2 m Hva blir AlI, U, q g w fr prsessen? 3 Beregn arbeid (w) utfrt dersm prsessen i punkt a) fregår irreversibelt i stedet fr reversibelt. pplysninger: 1 Pa 1 N/m2 c) Hva blir endringen i entrpi fr i) den reversible prsessen gitt i a) g ii) den irreversible prsessen gitt i. d) l ml underkjlt vann med en temperatur på -5, fryser til is (P l atm). Beregn entrpiendringen fr systemet når vannet fryser. pplysninger: p,m (vann) 75,3 J/(ml K) p,m (is) 37,7 J/(ml K) I1fusHlJI 6,02 kl/ml ppgave 2 Vi har flgende elektrkjemiske celle: a) Skriv ligningen fr den spntane cellereaksjnen. Hvilken spenning leverer cellen dersm [Agi [Zn2i 1,0 M g temperaturen er 25,0? pplysninger: E red (Ag+/Ag) 0,7996 V E red (Zn2+/Zn) -0,7618 V Beregn spenningen fr cellen dersm [Agl 0,0250 M g [Zn2+ 0,0122 M ved 25,0. Hva er endringen i fri energi (G) fr denne cellereaksjnen? c) ellespenning sm funksjn av temperaturen er gitt ved flgende sammenheng (AH g L\S er antatt uavhengige av temperaturen): MAS E(7')--+-T -I:' zf Spenningen fr cellen i punkt ble målt ved frskjellige temperaturer, se Figur 1. Benytt Figur 1 til å bestemme AH g I1S fr cellereaksjnen gitt i. 2
1.544 1.542 li 1.540 c 1.538 1.536 1.534 U 1.532 1.530 Figur 1. ellespenning sm funksjn av temperatur fr cellen gitt i punkt. ppgave 3 Vedlegg l viser kkepunktsdiagrammet (temperatur-sammensetningsdiagrammet) fr en ideell blanding av N2 g 2. Diagrammet skal leveres inn sm en del av eksamensbesvarelsen. Det skal vises på diagrammet hvrdan svar på sprsmål i punkt er avlest. a) Skriv på diagrammet hvr de enkelte fasene freligger. Hva er sammenhengen mellm partialtrykk g mlbrk i væskefase fr en ideell blanding? l ml N24 dekmpnerer fullstendig slik at kun N2 g 02 dannes: N204 (g) -+ N2 (g) + 2 02 (g) Gassblandingen (N2 g 02 ) avkjles deretter til 72 K. Fra 72 K blir blandingen vannet pp til den kker. Ved hvilken temperatur er det? Hva er sammensetningen av gassfasen sm er i likevekt med væskefasen i kkepunktet? ppgave 4 a) Vann kker, sm kjent, ved 100,0 når trykket er 1,00 atm. Damptrykket ver vann ved 90,0 er 70,6 kpa. Beregn frdampningsentalpien til vann (ved 100 ). Hvilke frutsetninger ligger til grunn fr beregningen? Smelteentalpien fr is er 6,02 kl/ml, mens frdampningsentalpien fr vann ved er 45,05 kl/ml. Hva blir sublimasjnsentalpien fr is? c) Kkepunktet ved 1 atm fr en vandig,15m (mlal) NaI-lsning er 100,16, mens en,15m sukkervannlsning kker ved 100,8. Frklar frskjellen i kkepunkt fr de t lsningene. 3
PPGAVE 5 a) Nedbryting av etanl i krppen skjer ved knstant hastighet. Hva er reaksjnens rden? Ved hye temperaturer brytes etylenksid ned til acetylen g vann. Denne nedbrytningen er en 1. rdens reaksjn. Ved 379 er halveringstiden fr reaksjnen 363 min. Hva er hastighetsknstanten fr reaksjnen ved 37? c) Aktiveringsenergien fr reaksjnen gitt i er 217 kj/ml Beregn hastighetsknstanten fr reaksjnen ved 450. d) Hvr mange prsent av etylenksid har reagert etter 10 min ved 450? (Hvis du ikke beregnet hastighetsknstanten i punkt c), kan du sette k 0,2)
- d cq) æ.. it) )::" t"f.- d. X -,Q N.-- & - 'Ø ḏ.;a. - t1s -. - Q) b - e.8 Q b. 5 Q);,Q t1s b : - i a. 8- ".- 'Ø Q) c9 B :.-.S t1s " j g.-;.:..; b..,j b Q)- - ".- Q