UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultetet Eksamen i: KJM 1100 Generell kjemi Eksamensdag: 18. desember 2012 Tid for eksamen: 14.30 18.30 Oppgavesettet er på 5 sider Vedlegg: Periodesystemet med atommasser Tillatte hjelpemidler: Lommekalkulator. Kontrollér at oppgavesettet er komplett før du begynner å svare på spørsmålene. Oppgitt: R = 8,314 J/(K mol) = 0,0821 L atm/(k mol) F = 96500 J/(V mol) = 96500 C/mol. 1 atm = 760 mmhg = 101,3 kpa Oppgave 1 (10 poeng) Balansér følgende reaksjonsligninger: (a) Cl 2 (aq) ClO - (aq) + Cl - (aq) (b) Zn(s) + NO 3 (aq) Zn 2+ (aq) + NO(g) (basisk løsning) (sur løsning) 1
Oppgave 2 (10 poeng) Når 5 g NaHCO 3 (s) settes til en liter vandig løsning ved ph = 1,00 dannes karbondioksid. Skriv reaksjonslikning, og beregn CO 2 -volumet ved 298 K og 1,00 atm. Oppgave 3 (10 poeng) Hvilke krefter bestemmer koke- og smelte-punktet for edelgassene og hvordan varierer kokeog smelte-punktet innen gruppen. Gi en kort begrunnelse. Oppgave 4 (10 poeng) (a) Hvilket molekyl/ion er ikke plant? A: Eten, C 2 H 4 B: Metansyre (maursyre), HCOOH C: Nitrationet, NO 3 - D: Ammoniakkmolekylet, NH 3 (b) Likevekten PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2 (g) er etablert i en lukket beholder med volum 1,00 L. Volumet endres så til 2,00 L. Hva skjer med likevektkonstanten, K, for reaksjonen? A: Halveres B: Endres ikke C: Fordobles D: Firedobles. (c) Vi blander 50 ml av en NaOH-løsning med ph= 12,0 med 50 ml av en NaOH-løsning med ph = 10,0. Hva blir ph? A: 12,0 B: 11,7 C: 11,0 D: 10,3 2
Oppgave 5 (20 poeng) 20,0 g av en ukjent syre er løst i 250,0 ml destillert vann (løsning A). 25,0 ml av A fortynnes med vann til 250,0 ml (løsning B). Du tar ut 25,0 ml av av denne løsningen (B), og tilsetter noen dråper fenolftalein (fargeomslag ved ph 9,2), og måler ph som funksjon av tilsatt volum 0,100M NaOH (Figur 1). Figur 1. ph i en fortynnet syreløsning som funksjon av tilsatt volum 0.100 M NaOH (a) Hva kaller vi kurven i Figur 1? (b) Hva kaller vi punktet for fargeomslaget og hva skyldes dette fargeomslaget? (c) Les av volumet (V E ) tilsatt lut ved ekvivalenspunktet (Figur 1). (d) Er fenolftalein en god indikator i dette eksperimentet. Begrunn svaret? (e) Regn ut konsentrasjonen av syre i løsningene A og B. (f) Hva er volumet tilsatt lut ved halvtitrerpunktet (Figur 1)? (g) Les av ph ved halvtitrerpunktet (Figur 1). Hvordan bestemmer du pk a til syren (begrunn svaret)? (h) Beregne ph i løsning B i) før du tilsetter lut og ii) ved ekvivalenspunktet. 3
(i) Hvordan stemmer disse ph-beregningene med observerte pher (Figur 1)? (j) Beregne den molare massen til den ukjente syren. Hvordan stemmer denne med den molare massen til NH 4 NO 3? Oppgave 6 (20 poeng) Vi skal se nærmere på reaksjonen, 2Mg(s) + CO 2 2MgO + C(s) (a) Skriv reaksjonslikningene som definerer dannelsesentalpiene for henholdsvis CO 2 og MgO, og gi verdiene for reaksjonsentalpien i begge tilfeller. (b) Bestem reaksjonsentalpien for reaksjonen mellom magnesium og karbondioksid. (c) Bestem reaksjonsentropien for reaksjonen mellom magnesium og karbondioksid. (d) Bestem verdien av likevektskonstanten ved standardtilstand. (e) Vil likevektkonstanten øke eller avta når temperaturen øker? ΔH f (CO 2 ) = -394 kj/mol, ΔH f (MgO) = -601 kj/mol Standard entropiverdier ved 25 C og 101,3 kpa: Forbindelse S i J/K. mol C (grafitt) 5,74 MgO 26,9 Mg 32,7 CO 2 213,7 4
Oppgave 7 (20 poeng) Vi ønsker å lage en galvanisk celle slik at cellespenningen vi måler vil gi oss direkte standard reduksjonspotensial for halvcellereaksjonen Cu 2+ + 2e- Cu (s) E!"!! /!" = +0,34 V (a) Tegn en skisse av denne cella. Angi cellediagram og balansert reaksjonslikning for den totale cellereaksjonen. Vi har en galvanisk celle ved 25 C som består av følgende halvceller: Halvcelle 1: En sølvstav i 100 ml 1,00 M sølvnitrat-løsning. Halvcelle 2: En blystav i 100 ml 0,50 M bly(ii)nitrat-løsning. Vi lar strømmen gå sin naturlige retning inntil konsentrasjonen av metall-ioner i den ene løsningen har sunket til 10 % av den opprinnelige verdien. (b) Hva er konsentrasjonen av metallioner i den andre løsningen da. (c) Beregn det nye cellepotensialet. (d) Hva er likevektskonstanten for cellereaksjonen? Tabellen under inneholder både nyttige og overflødige data Halvreaksjon E (V) F 2 (g) + 2e - 2F - (aq) 2,87 H 2 O 2 (aq) + 2H + (aq) + 2e - 2H 2 O 1,77 MnO 4- (aq) + 8H + (aq) + 5e - Mn 2+ + 4H 2 O(aq) 1,51 Ag + (aq) + e - Ag(s) 0,80 Cu 2+ (aq) + 2e - Cu(s) 0,34 2H + (aq) + 2e - H 2 (g) 0,00 Pb 2+ (aq) + 2e - Pb(s) -0,13 2H 2 O + 2e - H 2 (g) + 2OH-(aq) -0,83 Li + (aq) + e - Li(s) -3,05 5
Periodesystemet