LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN AUGUST 2007

Like dokumenter
LØSNINGSFORSLAG TIL ØVING NR. 11, VÅR 2014

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN MAI 2006

EKSAMEN TMT4112 KJEMI

1. Oppgaver til atomteori.

EKSAMENSOPPGAVE. KJE-1001 Introduksjon til kjemi og kjemisk biologi

3. Balansering av redoksreaksjoner (halvreaksjons metoden)

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

EKSAMEN TMT4110 og TMT4112 KJEMI

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

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

FLERVALGSOPPGAVER REDOKS-/ELEKTORKJEMI

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

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

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

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

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

Kapittel 9 Syrer og baser

Universitetet i Oslo Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Eksamensoppgave i TMT4110 Kjemi

LØSNINGSFORSLAG TIL ØVING NR. 13, HØST 2009

KANDIDATEN MÅ SELV KONTROLLERE AT OPPGAVESETTET ER FULLSTENDIG

Auditorieoppgave nr. 1 Svar 45 minutter

Fasit Kjemien stemmer Forkurs

LØSNINGSFORSLAG TIL ØVING NR. 6, HØST 2009

Kap 4. Typer av kjemiske reaksjoner og løsningsstøkiometri

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

Universitetet i Oslo Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet løsningsforslag

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG

Kjemiske bindinger. Som holder stoffene sammen

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

EKSAMEN I TMT4105 KJEMI

Prøveeksamen i Fysikk/kjemi Løsningsforslag Prøve 4

UNIVERSITETET I OSLO

Innhold. Forord... 11

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

Det er 20 avkryssingsoppgaver. Riktig svar gir 1 poeng, feil eller ingen svar gir 0 poeng.

Kapittel 4 Ulike kjemiske reaksjoner og støkiometri i løsninger

KJ1042 Grunnleggende termodynamikk med laboratorium. Eksamen vår 2013 Løsninger

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

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

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

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

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

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

Kjemiolympiaden uttak. Fasit.

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

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

EKSAMENSOPPGAVE I KJE-1001

FLERVALGSOPPGAVER KJEMISK BINDING

Universitetet i Oslo Det matematisk -naturvitenskapelige fakultet

Universitetet i Oslo Det matematisk -naturvitenskapelige fakultet

FLERVALGSOPPGAVER ATOMER og PERIODESYSTEMET

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

EKSAMEN TMT4112 KJEMI

EKSAMEN TMT4112 KJEMI

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

EKSAMEN TMT4112 KJEMI

Universitetet i Oslo

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

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

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

EKSAMEN TMT4112 KJEMI

Finalerunde Kjemiolympiaden 2003 Blindern 4. april 2003 Kl

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

LØSNINGSFORSLAG. Faglig kontakt under eksamen: Førsteamanuensis Hilde Lea Lein Tlf.:

1) Redoksreaksjoner, reaksjoner hvor en forbindelse. 2) Syre basereaksjoner, reaksjoner hvor en. elektronrik forbindelse reagerer med en

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

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

KJEMIOLYMPIADEN UTTAKINGSPRØVE.

1. UTTAKSPRØVE. til den 2. Nordiske kjemiolympiaden 2017 i Stockholm og den 49. Internasjonale kjemiolympiaden 2017 i Nakhon Pathom, Thailand

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

Natur og univers 3 Lærerens bok

Universitetet i Oslo Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

KJ1042 Øving 12: Elektrolyttløsninger

FLERVALGSOPPGAVER STØKIOMETRI

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

Prøveeksamen i Fysikk/kjemi Løsningsforslag Prøve 5

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

FLERVALGSOPPGAVER SYRER OG BASER

elementpartikler protoner(+) nøytroner elektroner(-)

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

TALM1008 Fysikk og Kjemi Løsning kjemidel eksamen mai 2013

MENA1001 Deleksamen 2017 Forside

FASIT (oppg.bok / ekstra oppg.)

EKSAMEN TMT4112 KJEMI

EKSAMENSOPPGAVE. - Ett A4 ark med selvskrevne notater (begge sider) - Kalkulator. - Molekylbyggesett. Rute

TALM1008 Fysikk og Kjemi Løsning kjemidel kont august 2013

BOKMÅL EKSAMENSOPPGAVE I KJE Eksamen i : KJE Eksamensdato : Mandag 22.februar. Tid : 09:00-15:00. Sted : Administrasjonsbygget, B.154.

EKSAMEN TMT4112 KJEMI

EKSAMEN TMT4112 KJEMI

Oppsummering. Kjemidelen

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

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

EKSAMENSOPPGAVE I KJE-1001

Norsk finale Fasit

F F. Intramolekylære bindinger Kovalent binding. Kjemiske bindinger. Hver H opplever nå å ha to valenselektroner og med det er

Transkript:

NTNU Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet Fakultet for naturvitenskap og teknologi Institutt for materialteknologi TMT1 KJEMI LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN AUGUST 007 OPPGAVE 1 a) - ph defineres som den negative logaritmen til hydrogenionkonsentrasjonen: ph -log [H + ]. - Tilsvarende defineres pk a som den negative logaritmen til syrekonstanten. CH 3 COOH (aq) H + (aq) + CH 3 COO - (aq) + - H Ac 5 K HAc 1, 7 (1) Massebalanse: [HAc] o 0,00 [HAc] + [Ac - ] () Ladningsbalanse: [H + ] [OH - ] + [Ac - ] (3) Antagelse: Siden HAc er en syre, antas at [H + ] >> [OH - ] (3) Det vil si at [H + ] [Ac - ] [HAc] 0,00 - [Ac - ] 0,00 [H + ] () Innsettes i (1) + - + H Ac H 1, 7 + 0, 00 H (1) Løsning av. gradslign.: [H + ] + 1,7-5 [H + ] 3,8-7 0 gir [H + ] 1 (-1,7-5 + ( ) 1, 7 3, 8 5 7 + ) 5,8 - ph -log(5,8 - ) 3, Kontroll av antagelser: [OH - 1 1,76 3, ] + 3, H Antagelsen stemmer Vi kunne dessuten gjøre antagelsen: [HAc] >> [Ac - ] fordi HAc er en syre og lite dissosiert. Det vil si at [HAc] 0,00 - [Ac - ] 0,00 Setter vi det inn i ligning (1), får vi + - + H Ac H 1, 7 0, 00 [H + ] 0,00 1,7-5 3,8-7 [H + ] 5,9 - Denne verdien atskiller seg bare 1,7% fra den vi fant ved en mer omstendelig beregning. Når vi løser 0,00 mol HAc og 0,0 mol NaAc i 1 liter vann, har vi overskudd av en svak syre.

Antagelser: (i) [H + ] >> [OH - ] (syreoverskudd) og (ii) [H + ] << [Na + ] (syren er svak). Følgelig er 0,0 [Ac - ]. (Dette ser vi også direkte av reaksjonsligningen HAc + OH - Ac - + H O: for hver OH - som forbrukes, dannes én Ac -. [HAc] 0,00 - [Ac - ] 0,0 (1) + H 0, 0 1, 7 0,0 [H + ] 1,7-5 ph -log [1,7-5 ],76 Antagelsene prøves: (i) [OH - 1 1 9,6 ] + -,7 H [H + ] >> [OH - ] (ii) [H + ] 1,7-5 << [Na + ] - b) - En bufferløsning er karakterisert ved at ph endrer seg lite ved tilsats av moderate sterk syre eller sterk base. - + - H Ac KHAc 1,8 Her er [Ac - ] 1 M, og [HAc] 1 M [H + ] K HAc 1,7-5 M ph,76 - [OH - ] 0,1 M [H + ] [OH - ] -1 [H + ] -13 M ph 13 Reaksjon: HAc + OH - Ac - + H O Fordi vi har overskudd av HAc, kan vi regne at reaksjonen går praktisk talt til høyre. Etter reaksjonen vil vi da ha [HAc] 0,9 M; [Ac - ] 1,1 M. Det gir 0,9 1,1 + H KHAc 1,5, ph,8 Vi ser at ph har endret seg lite. Løsning b1 er en bufferløsning. OPPGAVE a) - Løselighetsproduktet for et salt A x B y er K sp [A y+ ] x [B x- ] y Løselighetsproduktet for Ca(OH), K sp,ca(oh) 6, -6 Likevektsligning: Ca(OH) (s) Ca + + OH - (1) Vi anter at det løses så mye hydroksid at vi kan se bort fra bidraget av OH ioner fra vannets egendissosiasjon. Støkiometrien (1) gir da at [OH - ] [Ca + ] K sp,ca(oh) [Ca + ][OH - ] [Ca + ]([Ca + ]) 6, -6 [Ca + ] 1, - (Svaret viser at antagelsen ovenfor var berettiget.) Når løsningen tilsettes ammoniumioner, fjernes hydroksidionene i likevekt (1) etter ligningen NH + + OH - NH 3 + H O Likevekt (1) drives altså over mot høyre. Ammoniumionet er en svak syre, pk a 9,. Vi skal bestemme likevektskonstanten for likevekten Ca(OH) (s) + NH + Ca + + NH 3 (aq) + H O K Delreaksjon 1 Ca(OH) (s) Ca + + OH - K sp

3 Delreaksjon NH + NH 3 + H + ( K + NH ) Delreaksjon 3 H + + OH - 1 H O K w Summering av delreaksjonene gir totalreaksjonen ovenfor, og for denne er likevektskonstanten 6 9, 1 K K sp ( K + NH ) 6, ( ),1 8 K w b) Et kation med høy ladning og/eller liten radius vil ordne de omkringliggende vannmolekyler i løsningen slik at den negative enden av molekylet vender mot det positive ionet. (Jf. Coulombs lov.) Dermed kan hydrogenioner bli avstøtt. Vannmolekylene omkring kationet virker dermed som en syre: kationet blir surt. Siden anioner har negativ ladning, vil de ha tendens til å trekke til seg hydrogenioner, med andre ord: virke som baser. Salter som gir sur løsning: NH Cl, FeCl 3, AlCl 3. Salter som gir basisk løsning: NaAc, K SO, Na CO 3. Salter som gir nøytral løsning: NaCl, KCl, NaNO 3. OPPGAVE 3 a) 3 Ag S(s) + Al(s) 6 Ag(s) + 3 S - (aq) + Al 3+ (aq) ΔG 3Δ G - + ΔG 3+ 3ΔGfAgS(s) [ ] fs ( aq) fal ( aq) {3 86 + ( 9) 3( 1) kj -603 kj ΔGf 603000 ln K 3, RT 8,31 98 E ΔGf 603000 3, nf 6 9685 } K 6 b) t kp / C T kp /K ΔH vap /(kj mol -1 ) ΔH vap /T J K -1 mol -1 Benzen 80,1 353,1 31,0 87,1 Heksan 68,7 31,7 30,8 90,1 Kvikksølv 357 630 59,0 93,7 Toluen 1,6 383,6 35, 91,7 ΔH T vap ΔS vap De fleste væsker har nokså lik struktur, så forskjellen i entropi fra væske til gass er også nokså lik. t kp / C T kp /K ΔH vap /(kj mol -1 ) ΔH vap /T J K -1 mol -1 Etanol 78,3 351,3 3,0 1,

Vann 0,0 373,0,0 118 I etanol og vann har vi hydrogenbindinger. Det gir en mer ordnet struktur i væsken enn det vi finner i forbindelsene ovenfor. Dermed blir ΔS o vap større for etanol og vann. Oksygenelektroden vil være positive pol E E - OPPGAVE 0,059 log Fe 3+ + Fe 1 1 E for [Fe 3+ ] [Fe 3+ ] a) -II +V 0 +II 3 ( 3) Cu S + H N O Cu NO + S + N O + H O Oksidasjon: S - S + e - 3 Reduksjon: NO - 3 + 3 e - NO 3 S - - + NO 3 3 S + NO Ligningen balanseres med hensyn på H O, og de ureagerte NO 3 -ionene legges til på hver side 3 CuS + 8 HNO 3 3 Cu(NO 3 ) + 3 S + NO + H O Grunnstoff S oksideres fra oksidasjonstrinn II til oksidasjonstrinn 0 Grunnstoff N reduseres fra oksidasjonstrinn +V til oksidasjonstrinn + +IV +VI +VI +III - - - - SO 3 + CrO SO + Cr( OH ) + OH Oksidasjon: - SO 3 SO - + e - 3 Reduksjon: - CrO + 3 e - - Cr(OH) - 3 SO 3 + CrO - + 5 H O 3 SO - + Cr(OH) - + OH - Grunnstoff S oksideres fra oksidasjonstrinn +IV til oksidasjonstrinn +VI Grunnstoff Cr reduseres fra oksidasjonstrinn +VI til oksidasjonstrinn +III I en galvanisk celle omdannes kjemisk energi til elektrisk energi gjennom en frivillig kjemisk reaksjon mens vi i en elektrolysecelle bruker elektrisk energi til å gjennomføre en ikke-frivillig reaksjon. Hvis vi brukte vekselstrøm under elektrolyse, ville de spesies vi får redusert i det ene øyeblikket bli oksidert igjen i det neste når polariteten reverseres. Aluminium metall produseres elektrolytisk ved følgende reaksjon: Al 3+ + 3 e - Al (l) Dersom strømutbyttet er 0% (teoretisk verdi), produseres n Al mol i hver celle pr. døgn 1 q I t nal 3 ne 3F 3F I t MAl 305000 60 60 7,0 mal nal MAl 3 9685 g,58 kg 3F b) - Cellen må ha saltbro mellom de to halvcellene og metallisk ledning mellom elektrodene som dypper ned i elektrolytt. Halvcellereaksjoner: (1) Cd + + e - Cd(s) E 1-0,0 V

5 () Fe 3+ + e - Fe + E + 0,77 V Totalreaksjon: (3) () (1) - (3) Fe 3+ + Cd(s) Fe + + Cd + Standard cellepotensial: ΔE celle E - E 1 1,17 V Platinaelektroden er positiv pol. ΔE celle ΔE celle - RT nf 0,059 1,17 6, 0 0,99 V OPPGAVE 5 + + Fe Cd ln 0,059 1 1,17 - log 1, 05 3+ Fe 0, 001 a) En første ordens reaksjon har hastighetsuttrykk som avhenger av konsentrasjonen av den aktuelle reaktant i første potens. dcno 5 r kcno 5 dt som integrert gir ln CNO kt+ ln C 5 NO 5 hvor C NO er konsentrasjonen av N 5 O 5(g) ved t 0 - I et diagram avsetter vi ln CNO (g) som funksjon av tiden t. Dersom vi får en rett linje, er 5 reaksjonen av første orden med hensyn på NO 5. Diagrammet gir en rett linje. Dekomponeringen er en første ordens reaksjon med hensyn på NO. 5 1 - Vi har at (se ovenfor) ln CNO kt+ ln C 5 NO, og ved t t1 er C 5 C T( C) T(K) 1 T ( K ) k(s -1 ) ln k 0 93 3,1-3,0-5 -,8 30 303 3,30-3 7,3-5 -9,53 0 313 3,19-3,7 - -8, 50 33 3, -3 9,1 - -7,00 60 333 3,00-3,9-3 -5,8 Diagrammet av ln(k) mot 1 gir at stigningstallet er T -1,. Siden Ea stigningstallet R så er E a -R(stign.tall) -(8,31 J K -1 mol -1 )(-1, ) K 1,0 5 J mol -1 b) Elektronegativitet er evnen et atom har til å trekke til seg elektronene i en kjemisk binding. Elektronegativiteten øker fra venstre mot høyre i en periode, og nedenfra og opp i en gruppe. Atomer med vidt forskjellig elektronegativitet vil gjerne danne ionebindinger, har bindingen ionekarakter. Atomer med nokså lik elektronegativitet vil gjerne danne

6 polare kovalente bindinger. Atomer med lav elektronegativitet vil gjerne danne metallbinding. OPPGAVE 6 åtte valenselektroner ( par) i ytterste skall. For de fleste atomer i. periode er det ikke nok elektroner til a) Hvert atom i forbindelsen søker å oppnå edelgasskonfigurasjon hvis mulig. Det vil si AsH 3 As: 5 elektroner 1 5 5 valenselektroner H: 1 elektron 3 1 3 valenselektroner 8 valenselektroner OF O: 6 elektroner 1 6 6 valenselektroner F: 7 elektroner 7 1 valenselektroner 0 - AlCl Al: 3 elektroner 1 3 valenselektroner Cl: 7 elektroner 7 8 valenselektroner Ioneladning 1 elektron 3 valenselektroner - CO 3 C: elektroner 1 valenselektroner O: 3 elektroner 3 6 18 valenselektroner Ioneladning elektroner valenselektroner H:As:H H :F:O:F: :Cl: :Cl:Al:Cl: :Cl: Karbonationet har tre C-O bindinger: 6 elektroner. Hvert O-atom har 3 elektronpar som tilhører bare det. 3 6 18 elektroner. Sum valenselektroner. I VSEPR-modellen søker elektronparene størst mulig innbyrdes avstand. For AsH 3 vil det si at de tre As-H bindingene vil danne bindingsvinkler på. Molekylet er plant trigonalt. OF molekylet med bindinger vil danne et lineært molekyl. AlCl 3 ionet danner Al-Cl bindinger. Bindingsvinkler 9. Molekylet er tetraedrisk. CO 3 - -ionet danner 3 C-O bindinger. Plant trigonalt molekyl b) sp 3 -hybridisering, eksempel etan, CH. Se fig1 i Zumdahl sp -hybridisering, eksempel eten, C H. Se fig7 i Zumdahl. sp-hybridisering, eksempel etyn, C H. Se fig i Zumdahl. Det dannes følgende typer forbindelser: alkaner, alkener, alkyner.

7 De to formene av sykloheksan vises i Zumdahl, fig6 a og b. ( Stol og båt.) I båtformen kommer to hydrogen så vidt nær hverandre at det oppstår frastøtning mellom dem. Stolformen er derfor mest stabil.