NTNU Norges teknisknaturvitenskapelige universitet Fakultet for naturvitenskap og teknologi Institutt for materialteknologi TMT11 JEMI LØSNINGSFORSLAG TIL ØVING NR. 6, HØST 009 OPPGAVE 1 a) Sterk syre, fullstendig dissosioert. ph = log (0.000) =,7 b) HCOOH HCOO H Før: 0,00 0 0 Δ + + LV: 0,00 a H HCOO 1,8 HCOOH a 1, 8 0,00 C o C o => 1, 8 0,00 = 0.001897 = [H + ] ph =.7,7 Avrunding ok? 0,001897 0% 9,5% 0,00 Tallet er noe høyt (over 5%) og regnestykket bør løses uten tilnærming: 1,8 0,00 1,8 0,00 6 1, 8, 6 0 = 1.809 = [H + ] ph =.7 c) NaHCOO HCOO + Na + HCOO H O HCOOH OH Før: 0,00 0 0 Δ + + LV: 0,00
HCOOH er en svak syre og likevekten er forskjøvet mot høyre. Vannets egenprotolyse vil ikke bidra mye til [OH ] og vi kan anta at [OH ] [HCOOH] b b HCOOH 1 1 OH 5.95,7 HCOO a 11 5.95 0,00 0,00 11 = 1.08 6 = [OH ] poh = 5.98 => ph = 8.0 Avrunding ok. OPPGAVE a) Løselighet: 6,8 g s= =,8 7,81 g/ mol 0,50L sp = éca ùéf ù úê ûë úû = (, 8 ) (, 8 ) = 1,69 + b) [Ca + ] = s [F ] = s + 0,0 sp = éca ùéf ù úê ûë úû = s (s+ 0,0) = 1,69 s << 0,001 => s (0,0) = 1,69 s = 1,69 6 M + c) Etter sammenblanding, men før eventuell utfelling: [Ca + ] = c 1 V 1 /V = 0,000 M 1,0 L /,0 L = 0,00 M [F ] = c 1 V 1 /V = 0,000 M 1,0 L /,0 L = 0,00 M M 9 Q= éca + ùéf ù úê ûë úû = 0,00 0,00 = 1,0 Q > sp => utfelling Ca + (aq) + F (aq) = CaF (s) + Ca (aq) + F (aq) CaF (s) Før: 0,00 0,00 LV: 0,00 (0,00) = 0,00 sp = éca ùéf ù úê ûë úû = ( 0,00) = 1,69 + Hvis man har en kalkulator som kan løse. gradsligninger eller har en solvefunksjon, får man enkelt ut svaret: = 7.0
[Ca + ] = 7.0 M [F ] = 0,00 =,81 M Hvis ikke må man bruke suksessive approksimasjoners metode: 1. appro: (0,00) = 0 1 = 0,0005 M Dvs. (tilnærmet) fullstendig utfelling av F. é 1,69 7 F ù úû = =,8 0,0005 é F ù= úû 5,81 = 0, 00 = 7,90. appro: = 7,90 é 1,69 7 F ù úû = =,1 7,90 é F ù= úû,6 = 0,00 = 7,1. appro: = 7, é 1,69 7 F ù úû = =,1 7,1 é F ù= úû,81 = 0, 00 = 7,0. appro: = 7,0 Er tallet ok? Sjekker ved å bruke massevirkningsloven og ser om beregnede konsentrasjoner gir sp : é + ùé ù = = = = Ca úê ûë F úû ( 0,00) 7,0 ( 7,0 0,00) 1,70 sp sp ok og konsentrasjonene er riktige. (unne eventuelt fortsette en/flere runder til inntil kontrollen gir sp.) [Ca + ] = 7.0 M [F ] = 0,00 =,81 M OPPGAVE a) 6 L 0,1 M gir: n = c V = 0,6 mol NaOH. 0,6 mol NaOH tilsvarer: m = n M = 0,6 mol 0 g/mol = g NaOH. Løsningen inneholder 0 wt% NaOH. Massen til NaOH kan da uttrykkes som: m NaOH = V 0, der er tettheten til løsningen og V er volumet til løsningen mnaoh g V = = = ml r 0, 1. g/ ml 0,
b) a =,0 for benzosyre Reaksjonen NaOH + HB = NaB + H O tilsvarer 5 V = 150 ml ved ekvivalenspunktet. o 5 CB = = 0,0M 0,150 mol NaB løst i vann til B + H O = HB + OH Før: C o 0 0 Δ + + LV: C o = = = = 1 w b,0 0, 0 a 9,80 =, 6 C OH =, 6 poh= 5,6 ph = 8, c) SI, tabell s.1 Omslag ved ph omlag 8, resolrødt og tymolblått. d) M HB = 1,1 g/mol m HB = 0,500 g n m 0,500 g,095 HB = = = mol g M 1,1 mol Vi får: C NaOH nnaoh nhb,095 mol = = = = 0,66 M V V 0,080L OPPGAVE Oppgaven kan løses ved hjelp av halvreaksjonsmetoden (men andre metoder også mulig, jf forelesningene): 1. Skriv ligningene for oksidasjons og reduksjonshalvreaksjonene.. For hver halvreaksjon: a. Balanser alle elementene unntatt hydrogen og oksygen b. Balanser oksygen ved å bruke H O c. Balanser hydrogen ved å bruke H + d. Balanser ladningen ved å bruke elektroner.. Hvis nødvendig multipliser en eller begge halvreaksjonene med et heltall slik at antall elektroner blir det samme i oksidasjons og reduksjonsreaksjonen.
5. Summer halvreaksjonene og stryk det som er likt på begge sider av ligningen. 5. Hvis løsningen er basisk, tilsettes OH til begge sider av ligningen (slik at H + og OH reagerer til H O) og eliminerer antall H O molekyler som er likt på begge sider av ligningen. 6. Sjekk at elementene og ladningene balanserer. a) +5 + 0 +6 IO SO I (aq) SO Balansere i sur løsning (dvs. tilgang på H + og H O) 1. Halvreaksjonene Oksidasjon (svovel går fra + til +6) SO SO (1) Reduksjon (jod går fra +5 til 0) IO =I () + a. Balanserer elementene unntatt H og O SO (1) IO =I () b. Balanserer oksygen ved å bruke vann HO+SO (1) IO =I +6HO () c. Balanserer hydrogen ved å bruke H + + HO+SO +H (1) + 1H +IO =I +6HO () d. Balanserer ladningen ved å bruke elektroner + HO+SO +H +e (1) + 1H +IO +e =I +6HO (). Multipliserer (1) med 5 slik at antall elektroner blir likt for (1) og () + 5HO+5SO =5SO + H +e (1). Summerer (1) og (), og stryker det som er likt på begge sider. 5H O+5SO =5SO + H +e (1) + + 1H +IO +e =I +6HO () + H +IO +5SO =I (aq)+5so +HO () Punkt 5 faller bort da vi har en sur løsning. 6. Ser at elementene og ladningene balanserer. b) +6 1 0 + Cr + C H O = C H O + Cr + O 7 Balansere i sur løsning. Utfører samme trinn som i a) og får:
6 (Oksidasjon karbon går fra 1 til 0. Reduksjon: krom går fra +6 til +) C H O + H O = C H O + H + + e + + + 1H +Cr O +6e =Cr +7 H O C H O + 8 H + + 7 Cr O 7 = C H O + H O + Cr + + 1 +1 + c) PbO (s) + Cl = ClO + Pb (OH) Balansere i basisk miljø (tilgang på OH og H O). Utfører punkt 1 til og får: (Oksidasjon: lor går fra 1 til +1. Reduksjon: Bly går fra + til +.) H O + Cl = ClO + H + + e + PbO + H O + H + + e = Pb (OH) PbO + H O + Cl = Pb (OH) + H + + ClO d) Utfører nå punkt 5 der det tilsettes OH til begge sider av ligningen slik at H + og OH reagerer til vann. Vi får da: OH + PbO + H O + Cl = Pb (OH) + ClO Elementene og ladningene balanserer. + +5 +6 1 Cr (OH) + OH + IO = CrO + I + H O Vi har her indirekte oppgitt at det er basisk løsning. Utfører punkt 1 til og får: (Oksidasjon: rom går fra + til + 6. Jod går fra + 5 til 1) Cr(OH) H O CrO 5H e + 6 H + + IO + 6 e = I + H O Cr (OH) + IO = CrO + I + H + + H O Tilsetter OH til begge sider av ligningen slik at H + og OH reagerer til vann. Vi får da: OH + Cr (OH) + IO = CrO + I + 6 H O Elementene og ladningene balanserer.