EKSAMENSOPPGAVE Eksamen i: KJE-1001 Dato: Fredag 27. februar 2015 Tid: Kl 09:00 15:00 Sted: Aud.max Tillatte hjelpemidler: Kalkulator «Huskelapp» - A4 ark med skrift på begge sider Enkel norsk-engelsk/engelsk-norsk ordbok Oppgavesettet er på 7 sider inklusiv forside Kontaktperson under eksamen: Annfrid Sivertsen Telefon: 90771813/776 23369 NB! Det er ikke tillatt å levere inn kladd sammen med besvarelsen
Oppgave 1 (Teller 20 av 100 poeng) a) Tegn Lewisstrukturen til følgende molekyler BeCl 2, CCl 2F 2, XeF 4, CH 3CH 2CH 2OH og I 3-. b) Bruk VSEPR-teorien til å bestemme hvordan elektrongruppene er arrangert rundt sentralatomet i oppgave a), og bestem også formen på molekylene. For CH 3CH 2CH 2OH angi hvordan elektrongruppene og de andre atomene er anordnet rundt alle karbonatomene. c) Hvilke resonansstrukturer er mulige for H 3PO 4 og diskuter bidraget av de til resonanshybridet. d) Hvilke hybridorbitaler bruker karbonene i forbindelsene CO, CH 4 og CH 2CH 2? Angi bindingsorden, relative bindingslengder og bindingsstyrker mellom karbonatomene og de atomene karbon er bundet til. Oppgave 2 (Teller 15 av 100 poeng) a) Forklar kort hva ioniseringsenergi og elektronaffinitet er og hvilke trender disse har i periodesystemet. b) Forklar hvordan atomstørrelsen varierer i periodesystemet for nøytrale atomer og for ioner. Bruk det du vet om atomene sin oppbygging til å forklare disse trendene. c) Skriv den fulle elektronkonfigurasjonen for Ca, Cr og Kr. Angi og tegn en skisse av den type orbital som du mener har høyst energinivå for hvert av grunnstoffene. Oppgave 3 (Teller 20 av 100 poeng) a) Forklar hva de termodynamiske størrelsene ΔH, ΔS og ΔG står for, og hva de forteller oss om reaksjoner og prosesser. b) Reaksjonen for silan SiH 4 som forbrennes i luft er analog til CH 4 som forbrennes, og er gitt under. Regn ut ΔH og ΔS og forklar hva de sier om reaksjonen for denne forbrenningen, og angi om reaksjonen er spontan eller ikke. Bruk de dataene dere trenger fra vedlegget. Reaksjonen skjer ved 25 C. SiH 4 (g) + O 2 (g) SiO 2 (s) + H 2O (g) c) Ved hvilken temperatur vil reaksjonen være i likevekt? d) For den tilsvarende reaksjonen med forbrenning av CH 4, hva vil trykket i en lukket beholder på 5 L være når 34 g CH 4 blir forbrent ved 180 C. Anta at reaksjonen er fullstendig. (R=0.08206 Latm/molK) UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / 77 64 40 00 / postmottak@uit.no / uit.no 2
Oppgave 4 (Teller 20 av 100 poeng) a) Skriv produktene til de følgende reaksjonene: i. CH 3COOH + H 2O ii. H 3PO 4 + H 2O iii. - HCO 3 + H 2O Forklar om stoffene til venstre oppfører seg som syrer eller baser når de reagerer med vann ifølge Brønsted-Lowrys teori. Begrunn svaret og identifiser de to syre-base parene i hver likning. b) En kjemiker vil lage en liter bufferløsning på ph=5 ved å blande CH 3COOH og CH 3COONa. I den ferdigblandete løsningen er konsentrasjon av syre 1 M. Hva er da konsentrasjonen av saltet (CH 3COONa)? Syrekonstanten K a=1.8 10-5 c) Følgende stoffer titreres med NaOH: i. HCl K a >> 1 ii. HCOOH K a = 1.8 10-4 Tegn kvalitative titreringskurver for titreringene og begrunn hvordan de ser ut. F.eks. finnes det et bufferområde og på omtrent hvilken ph vil det være? På omtrent hvilken ph skal ekvivalenspunktet være? Hvilken indikatorer ville du ha valgt fra lista under? Indikator Fargeomslag Metyloransje rød (ph < 3.1) gul (ph > 4.4) Bromtymolblått gul (ph < 6) blå (ph > 7.6) Fenolftalein fargeløs (ph < 8.3) rosa (ph > 10) d) Med hensyn på følgende molekyler: Gruppe Molekyler Gruppe 1 HF, CH 4, NH 3, H 2O Gruppe 2 HBrO, HBrO 4, HBrO 3, HBrO 2 Gruppe 3 NH 3, AsH 3, SbH 3, PH 3 Ranger molekylene i hver gruppe ut fra hvor sure de er, i rekkefølge fra den svakeste til den sterkeste syren. Begrunn svarene dine ut fra strukturen til molekylene og trendene i periodesystemet. UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / 77 64 40 00 / postmottak@uit.no / uit.no 3
Oppgave 5 (Teller 15 av 100 poeng) a) Forklar forskjellen på intramolekylære og intermolekylære krefter, og gi to eksempler på hver av de. b) Diskuter egenskapene til de ulike aggregattilstandene med hensyn på intermolekylære krefter, og forklar hva som skjer ved de ulike faseovergangene. Diskuter og angi entalpiverdiene som er forbundet med disse faseovergangene relative til hverandre. c) Tegn en kvalitativ nedkjølingskurve for H 2O fra 135 C til 5 C. Oppgave 6 (Teller 10 av 100 poeng) I en lab.oppgave ble hastigheten til reaksjonen «Jodklokka» indirekte bestemt ved bruk av stivelse. Likningen for netto reaksjon er gitt under: 6I - (aq) + BrO 3 - (aq) + 6H + (aq) 3I 2 (aq) + Br - (aq) + 3H 2O (l) a) Gitt likningen ovenfor, sett opp et uttrykket for reaksjonshastigheten for hver av reaktantene og produktene. b) Bruk data fra tabellen under som viser ulike startkonsentrasjoner og hastigheter for forsøk ved romtemperatur til å bestemme hastighetskonstanten, ordenen til reaksjonen med hensyn på hver reaktant, samt totalordenen for reaksjonen. Skriv opp den endelige hastighetsloven for reaksjonen. Tabell over startkonsentrasjoner og reaksjonshastigheter til oppgave 6. Forsøk [I - ] 0 [BrO 3- ] 0 [H + ] 0 Hastighet 1 0.002 M 0.008 M 0.02 M 2.56 10-7 M s -1 2 0.004 M 0.008 M 0.02 M 5.12 10-7 M s -1 3 0.002 M 0.016 M 0.02 M 5.12 10-7 M s -1 4 0.002 M 0.008 M 0.04 M 1.04 10-6 M s -1 UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / 77 64 40 00 / postmottak@uit.no / uit.no 4
Det periodiske system UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / 77 64 40 00 / postmottak@uit.no / uit.no 5
Termodynamiske data UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / 77 64 40 00 / postmottak@uit.no / uit.no 6
UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / 77 64 40 00 / postmottak@uit.no / uit.no 7