LØSNINGSFORSLAG TIL ØVING NR. 7, HØST 2009

Like dokumenter
4.2. Prosesser ved konstant volum Helmholtz energi

NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET Institutt for materialteknologi Faglig kontakt under eksamen: Dagfinn Bratland, tlf.

EKSAMEN I EMNE TMT4110 KJEMI - bokmålsutgave

NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET Institutt for materialteknologi Faglig kontakt under eksamen: Dagfinn Bratland, tlf.

AVDELING FOR INGENIØRUTDANNING EKSAMENSOPPGAVE. Dato: Ql~Q8.05 Antall oppgaver: 5

EKSAMENSOPPGAVE I TMT4110 KJEMI

EKSAMEN I EMNE TMT4110 KJEMI - bokmålsutgave

Eksamensoppgave i TMT4110 Kjemi

LØSNINGSFORSLAG FOR EKSAMEN I EMNE TMT4110 KJEMI

KJ1042 Grunnleggende termodynamikk med laboratorium. Eksamen vår 2011 Løsninger

KJ1042 Grunnleggende termodynamikk med laboratorium. Eksamen vår 2012 Løsninger

- Kinetisk og potensiell energi Kinetisk energi: Bevegelses energi. Kinetiske energi er avhengig av masse og fart. E kin = ½ mv 2

Utvidet Oppsummering - Kap. 7

LØSNINGSFORSLAG TIL ØVING NR. 6, Vår 2015

LØSNINGSFORSLAG TIL ØVING NR. 5, HØST 2009

Årsplan: Naturfag 5 trinn

LØSNINGSFORSLAG TIL ØVING NR. 4, HØST 2009

Kjemisk likevekt. La oss bruke denne reaksjonen som et eksempel når vi belyser likevekt.

6 høgskolen i oslo. Emne: Emnekode: Kjem~knikk. Faglig veileder Sturla Rolfsen Eksamenstid: I Kl Antall vedlegg: 2. LO 406K Gruppe(r):

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN MAI 2006

Årsplan: Naturfag 5 trinn

Fasit til finalerunden i kjemiolympiaden 2005

KJ1042 Øving 5: Entalpi og entropi

LØSNINGSFORSLAG TIL ØVING NR. 6, HØST 2009

Løsningsforslag eksamen 4MX230UM2-K 5.desember 2013

Spørretime TEP Høsten 2012

Offentlig utvalg for punktskrift, OUP Norsk standard for 8-punktskrift punktskrift 24. oktober 2004 sist endret

EVU kurs Arbeidsvarsling kurs for kursholdere Oslo uke 5/2008 og Trondheim uke 7/2008. Trafikk og fysikk

S N 2-reaksjon. Dette gir ingen informasjon om hvor en nukleofil vil angripe.

KJ1042 Øving 3: Varme, arbeid og termodynamikkens første lov

LØSNINGSFORSLAG TIL ØVING NR. 13, HØST 2009

Fagnr: SO 262 B Dato: M. Antall vedlegg: 5 bestar av

Løsningsforslag øving 5, ST1301

KJ1042 Grunnleggende termodynamikk med laboratorium. Eksamen vår 2013 Løsninger

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

Masteravtale i fag og yrkesdidaktikk

Universitetet i Oslo Institutt for statsvitenskap

Vi fryser for å spare energi

LØSNINGSFORSLAG TIL ØVING NR. 5, Vår 2014

De viktigste formlene i KJ1042

T L) = H λ A T H., λ = varmeledningsevnen og A er stavens tverrsnitt-areal. eks. λ Al = 205 W/m K

Software Faults and Failure Testing Issues 8.1 / 8.2

Universitetet i Oslo Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Kapittelprøve hypoteser, planlegge og. laboratorieutstyr (se s. 20) CL-metodikk

Håndhygiene og fingerringer Norsk forening for Sterilforsyning Landsmøte Bergen 4. juni 2015

Restklasser og Langranges teorem

LØSNINGSFORSLAG TIL ØVING NR. 11, VÅR 2014

Det Gode Lokallag. Av: Ola Venås, lagsutviklingsleder NBU

1.0 Innledning Utstyr: Appendiks 3. LABHEFTE Bygg en fuktighetsmåler

behovetfor vil være på 430 per år. Vedlegg

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

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

Utfordringer med tall

Belbinrapport Samspill i par

TKP4100 og TMT4206 Løsningsforslag til øving 9

Side 1 av 3/nyn. Kontakt under eksamen: Ivar S. Ertesvåg, tel. (735) EKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK mai 2015 Tid:

1 J = cal = energi som trengs for å løfte 1 kg 1m mot en 1N kraft, eller 100 g 1meter mot tyngdekraften (10N) (ett eple en meter)

Vektorer. Dagens tema. Deklarasjon. Bruk

Kompetansemål Læringsmål Hovedomr/tema Læremidler Vurdering. Vurdering og kartlegging. Måloppnåelse 34-35

gir g 0 (x) = 2x + x 2 (x + 3) x x 2 x 1 (x + 3) 2 x 5 + 2x 4 + 6x 3 + x 2 + x + 3 x 2 (x + 3) 2 g(x; y) h(x) F (x; y) =

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN AUGUST 2007

Avdelingfor ingen iøru tdan n ing

Intern toktrapport. Fartøy: Tidsrom: Område: Formål: Personell:

s = 0, b) H0: d = 0 mot H1: d 0. T = D 0,81 s 10 SE(μˆ ) =

FYS2160 Laboratorieøvelse 1

- Under Detaljer kan du finne eller redigere diverse informasjoner. Blant annet:

EKSAMEN I EMNE TMT4110 KJEMI - løsningsforslag

Viktig informasjon om Fotosyntesen

Sammendrag kapittel 5 Organisk kjemi Tellus 10

Sensorveiledning Eksamen POL1004: 30.mai 2014

Side 1 av 3/nyn. Kontakt under eksamen: Ivar S. Ertesvåg, tel. (735) EKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK 2 8. august 2009 Tid:

Sammendrag, forelesning onsdag 17/ Likevektsbetingelser og massevirkningsloven

Norsk finale Fasit

Oppsummering - Kap. 5 Termodynamikkens 2. Lov

STORM&KULING VARSEL FOR NOVEMBER & DESEMBER PIRATENE

Dagens tema INF1070. Vektorer (array er) Tekster (string er) Adresser og pekere. Dynamisk allokering

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

TEMA: Damp/Væske-likevekter og Flash-Separasjon. Løsningsforslag:

EKSAMEN I FAG FASTE STOFFERS FYSIKK 2 Fakultet for fysikk, informatikk og matematikk 15 august 2000 Tid:

Den spesifike (molare) smeltevarmen for is er den energi som trengs for å omdanne 1 kg (ett mol) is med temperatur 0 C til vann med temperatur 0 C.

Side 1 av 3/nyn. Kontakt under eksamen: Ivar S. Ertesvåg, tel. (735) EKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK august 2017 Tid:

Oversikt over tester i Econ 2130

Finalerunde Kjemiolympiaden 2005

Foreløpig sammendrag av rapport. Norge og EØS: - Eksportmønstere og alternative tilknytningsformer. Menon-publikasjon nr 17/2013. Av Leo A.

- Under Detaljer kan du finne eller redigere diverse informasjoner. Blant annet:

Sensorveiledning Eksamen POL1004: 29.mai, 2013

Fuktig luft. Faseovergang under trippelpunktet < > 1/71

Hovedbudskap. Adresse Idrettens hus Ullevål stadion 0840 Oslo. Særforbundskoordinator Terje Jørgensen

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2014

TILLITSVALGTE: Intervjuguide

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

UNIVERSITETET l OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

3. Massevirkningsloven eller likevektsuttrykk for en likevekt

Kap. 1 Fysiske størrelser og enheter

Svar på spørreundersøkelse om nettilknytning og anleggsbidrag

EKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK 2 Laurdag 18. august 2012 Tid:

Oversikt over forelesningene. Fra analyse til objektdesign. Utfordringen i å lage OO-modeller. Metode for ansvarsdrevet OO. Uke 12: Ansvarsdrevet OO:

EKSAMENSOPPGAVE. Oppgavesettet er på 8 sider inklusive forside. Kontaktperson under eksamen: Prof. Richard Engh Telefon:

UNIVERSITETET I OSLO. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Transkript:

NNU Nrges teknisk-naturvitenskapelige universitet Fakultet fr naturvitenskap g teknlgi Institutt fr materialteknlgi M4112 KJEMI LØSNINGSFORSLAG IL ØVING NR. 7, HØS 2009 OPPGAVE 1 a) Energi kan ikke frsvinne eller ppstå, bare mdannes. Energiøkningen i et system er tilført varme minus arbeid utført på mgivelsene. Det er flere mulige likeverdige frmuleringer, fr eksempel ΔE = q w, energiøkningen er varme tilført minus arbeid utført på mgivelsene. b) At entalpiendringen er uavhengig av veien. c) Hvis en reaksjn c er summen av t reaksjner a g b, vil ΔH c = ΔH a + ΔH b d) Varmeinnhld e) ΔH gir beskjed m varmeutviklingen fra en kjemisk reaksjn (eventuelt den varmeutviklingen sm hadde funnet sted dersm reaksjnen hadde skjedd). ΔH = q utviklet f) ΔH (rx, 25 C) = -814 kj ( 297 kj +1/2 0 kj 286 kj) = 231 kj g) ΔH = Σ C P Δ fr alle kmpnentene. ΣC P = (40 + 1/2 29 + 75) J/K = 129,5 J/K ΔH = Σ C P Δ = 129,5 J/K 75 K = 9712,5 J = 9,7 kj h) Man tar utgangspunkt i at entalpien er en tilstandsfunksjn. Betrakt følgende reaksjn: SO 2 + 1 2 O 2 + H 2 O(l) (25 C) H 2 SO 4 (100 C) ΔH fr reaksjnen kan vi finne på t måter: enten ved at vi først varmer pp reaktantene g lar dem reagere ved 100 C, eller ved at vi lar dem reagere ved 25 C g så varmer pp prduktene til 100 C. Svaret må bli det samme i begge tilfellene, fr ΔH er en tilstandsfunksjn. Hvis alle stffene er i standardtilstand, får vi: ΔH (ppvarming av reaktanter) + ΔH (rx, 100 C) = ΔH (rx, 25 C) + ΔH (ppvarming av prdukter) Dette kan vi skrive sm: ΣC P Δ + ΔH (rx, 100 C) = ΔH (rx, 25 C) + ΣC P (prdukter) Δ Eller: ΔH (rx, 100 C) = ΔH (rx, 25 C) + ΣC P (prdukter) Δ - ΣC P Δ Siden ΔC P = ΣC P (prdukter) - ΣC P er

2 ΔH (rx, 100 C) = ΔH (rx, 25 C) + ΔC P Δ sm vi skulle bevise. Fr å finne verdien av ΔH (rx, 100 C): ΔC P = ΣC P (prdukter) - ΣC P = 139 J/K - 129,5 J/K = 9,5 J/K ΔH (rx, 100 C) = -231 kj + 0,0095 kj 75 K = -230,29 kj -230 kj i) Frskjellen er ca 1 kj, eller knapt 0,5 %. Legg merke til at benevningen i denne beregningen refererer til reaksjnsligningene slik de er skrevet. Vi skriver derfr kj g ikke kj/ml frdi antall ml varierer fra specie til specie. Husk at ΔH fr en reaksjn aa + bb = cc + dd er c ml ΔH f,c kj/ml + d ml ΔH f,d kj/ml - a ml ΔH f,a kj/ml - b ml ΔH f,b kj/ml Den endelige benevning fr ΔH er derfr kj. OPPGAVE 2 a) 0, 0, -286, -293, 0, -92, -167, -167, -230, 0, 143. Benevning fr alle: kj/ml b) Verdiene fr grunnstffene i sin stabile tilstand. Disse er ved 25 C pr. definisjn lik 0. O 3 er et grunnstff, men ikke den stabile frm av ksygen. c) (1 ml) (-143 kj/ml) (-3/2 ml) (0 kj/ml) = -143 kj d) (2 ml) (-143 kj/ml (-3 ml) (0 kj/ml) = -286 kj e) Reaksjnen går sannsynligvis til høyre. Men ΔH er ikke den eneste egenskap sm bestemmer retningen på reaksjnen. f) Like lett. Det er samme reaksjn. Men når reaksjnsligningen multipliseres med en faktr, sm her, multipliseres gså ΔH med den samme faktr. g) ΔH = -286 kj/ml (-293 kj/ml) = 7 kj/ml. Dette er smelting av is. Slik reaksjnen er skrevet, vil den kreve varme, ΔH blir psitiv. h) Avviket skyldes at ΔH i spm. g) gjelder ved 25 C, mens tabellverdien fr smeltevarmen, Δ fus H, 6 kj/ml, gjelder ved smeltepunktet fr is. i) ΔH = 1 ml (-167 kj/ml) 1 ml (-92 kj/ml) = - 75 kj. Oppløsning av HCl(g) i vann. j) Reaksjnen er utpreget eksterm, g vi vil derfr vente str løselighet av HCl i vann. Det stemmer gså. Løseligheten av HCl(g) i vann er 70 g pr. 100 g vann. (SI s. 42). k) Spalting av vann er en reaksjn sm er frskjøvet mt venstre, så vi vil vente at dette er en endterm reaksjn. ΔH = (-230 + 286) kj/ml = 56 kj/ml OPPGAVE 3 a) 2 NaCl (s) + H 2 SO 4 (1) = Na 2 SO 4 (s) + 2 HCl (g) H = -1387 + 2 (-92) - 2 (-411) - (-814) = 65 kj S = 150 + 2 187-2 72-157 = 223 J/K G = -1270 + 2 (-95) - 2 (-384) - (-690) = -2 kj Ved likevekt har vi at G = -RlnK

3-2000 - 8.314 K = e = 2, 24 G < 0 frivillig reaksjn (dvs. spntan prsess). b) S > 0 er frventet siden det dannes gass ved reaksjn, en går fra ne rden i væskefasen til urden i gassfasen. c) Likevektsknstanten K ved blir lik: 2 2 æp ö æ HCl 5ö K = = = 25 ç P çè1 der P = 1 atm. (standardtilstand) è ø ø Standardtilstanden til rent fast stff g rene væsker, mlbrøk x =1. Derfr er det bare gasstrykket til HCl sm inngår i uttrykket fr likevektsknstanten. G = G + RlnQ Likevekt ved : G = 0 g Q = K 0 = G + RlnK = ( H - S ) + RlnK DH 65000 = = = 331K DS -Rln K 223-8,315 ln 25 OPPGAVE 4 a) 205, 70, 41 (ved 0 C), 6 fr grafitt, 2 fr diamant, 187, 56, 27, alle i J K -1 ml -1. b) Entrpiene er abslutte. Entrpien er S = 0 ved = 0 K. c) ΔS = (70 41) J K -1 ml -1 = 29 J K -1 ml -1. d) ΔS = (189 70) J K -1 ml -1 = 119 J K -1 ml -1. e) Frskjellen i urden mellm vann g is er ikke svært frskjellig, men i flytende fase er urdenen størst. Derimt er urdenen i vanndampen mye større enn i de kndenserte faser vann g is. OPPGAVE 5 a) 2 Al (s) + Cr 2 O 3 (s) = Al 2 O 3 (s) + 2 Cr (s) (1) D H f 0-1140 -1676 0 kj ml -1 S 28 81 51 24 J K -1 ml -1 D 0-1058 -1582 0 kj ml -1 G f H beregnes ut fra at D H = ådhf (prdukter)-å DHf H = D H f (Al 2 O 3 (s)) + 2 D H f (Cr (s)) - D H f (Cr 2 O 3 (s)) - 2 D DH f er gitt i tabell 5 i SI. H = -1676 + 2 0 - (-1140) - 2 0 = -536 kj H f (Al (s)) S fr reaksjnen (1) beregnes ut fra D S = åds (prdukter)-å DS hvr standard entrpien (dvs. standard mlar entrpi) til et stff ved 25 C, S, er gitt i tabell 5 i SI.

4 S = S (Al 2 O 3 (s)) + 2 S (Cr (s)) - S (Cr 2 O 3 (s)) - 2 S (Al (s)) S = 51 + 2 24-81 - 2 28 = -38 J/K Vi kan beregne G ved hjelp av: D G = ådgf (prdukter)-å DGf hvr standard mlar fri energi fr dannelse, D G f, ved 25 C er gitt i tabell 5 i SI. G = D G f (Al 2 O 3 (s)) + 2 D G f (Cr (s)) - D G f (Cr 2 O 3 (s)) - 2 D G f (Al (s)) G = -1582 + 2 0 - (-1058) - 2 0 = -524 kj G kan gså beregnes når H g S er kjent: G = H - S, hvr =,15 K G = -536,15 (-38) 10-3 = -525 kj Dette stemmer gdt med G = -524 kj beregnet venfr. (Husk at S er gitt i J K -1 mens H er gitt i kj. Derfr multipliserer vi med 10-3 fr å få det hele i kj.) ilsvarende fremgangsmåte gir fr reaksjn (2): CaO (s) + SO 3 (g) = CaSO 4 (s) (2) D -635-396 -1434 kj ml -1 H f S 38 257 107 J K -1 ml -1 D -603-371 -1322 kj ml -1 G f H = -1434 - (-635) - (-396) = -403 kj S = 107-38 - 257 = -188 J K -1 G = H - S = -403,15 (-188) 10-3 = -347 kj H < 0 fr både (1) g (2). Begge reaksjnene er eksterme. b) Økningen i entalpi ved ppvarming av et stff fra f. eks. temperaturen K til temperaturen kan skrives H H C d P - =ò Dette er i samsvar med definisjnsligningen fr C P. Legg merke til at denne differensen skriver vi ikke sm H. Vi vil betrakte reaksjnen aa + bb = cc + cd Entalpiendringen ved temperaturen er da gitt ved ligningen - = ò D P H H C d der C P = c C P (C) + d C P (D) (a C P (A) + b C P (B)) = å å = CP(prdukter) - CP C P er egentlig en temperaturfunksjn. Men når vi ikke skal gjøre særskilt nøyaktige beregninger, kan vi bruke verdier ved de aktuelle temperaturer. Ved tilnærmede beregninger med data fra SI fr K, får en fte like riktig resultat ved å sette C P = 0.

5 I denne ppgaven skal vi imidlertid ikke sette C P =0. Vi får da 473 ò p(prdukter) d ò p D H =D H + C - C d Den mlare spesifikke varmekapasitet ved 25 C g 1 atm, dvs. C P er gitt i tabell 5 i SI (standard mlar varmekapasitet). C P antas knstant. 473 p 2 3 p p p 2 3 ò ò D H =- 536 + éc (Al O (s))+2 C (Cr (s)) ùd é2 C (Al(s))+ C (Cr O (s)) ù êë úû - êë úû d æ 79 23 ö æ 24 119 ö D H473 =- 536 + 2 d 2 ò + - + d ç è 1000 1000 ø ò çè 1000 1000 ø H 473 = -543 kj OPPGAVE 6 Vi har H 2 O (l) = H 2 O (g) hvr frdampningsentrpien D ved vannets nrmale kkepunkt er gitt ved: S vap D H D S = = = vap 40, 7 1000-1 vap 109J K b 273,15+ 100 Dersm frdampningen hadde fulgt rutns regel: DH vap D Svap = = 88J K -1 Dermed følger ikke frdampning av vann rutns regel. b