Tentamen i KEMI del A för basåret GU (NBAK10) kl Institutionen för kemi, Göteborgs universitet

Transkript

1 Tentamen i KEMI del A för basåret GU (NBAK10) kl Institutionen för kemi, Göteborgs universitet VERSIN MED KRTA SVAR Hjälpmedel: Räknare Ansvarig lärare: Leif Holmlid Övriga lärare: Maria Andersson , Johan Eriksson Tentamensresultatet kommer att anslås på tavlan utanför studieexpeditionen GU på Kemi senast fredag kl. 12:00 samt på webben på Visning och utlämning av tentamen sker samma dag kl. 13:00-14:00 i rum KG42 i Kemihuset. LÄS DETTA FÖRST! Läs igenom hela tentamen först. Börja på de uppgifter som verkar lättast! Egna (ej standard) beteckningar skall förklaras. Gör tydliga uppställningar och var noga med värdesiffror och enheter. Börja varje uppgift på ny sida, detta gör att rättningen blir säkrare! Skriv namn på varje blad! Numrera uppgifter och deluppgifter enligt tentamen! Inlämnade uppgifter skall markeras med kryss på omslaget. 1. a) Hur många neutroner finns i kärnan av järnisotopen 55 Fe? p = 29 n.vad är massan av denna isotop uttryckt i massenheten u? 55 u. b) Vad har halogenerna för elektronstruktur i sitt yttersta elektronskal? Sju elektroner. c) Rita en elektronformel för molekylen H 2. : : H : : H d) Ange namnet på följande föreningar: as 3 kalciumsulfit, H 4 metan, NaH natriumhydroxid. (3 p) 2. a) Föreningen ammoniumklorid NH 4 l består av joner NH 4 och l -. Den är lättlöslig i vatten. Hur kommer lösligheten att ändras om vattnet kyls? Den minskar. b) Vilken typ av bindning håller ihop NH 4 och l - i saltet NH 4 l, dvs i fast ammoniumklorid? Jonbindning. Vilken typ av bindning finns i jonen NH 4? Polär kovalent bindning.

2 c) Är NH 4 en dipol? Nej, pga av tetraedersymmetrin. Är H 2 en dipol? Ja pga den böjda formen. Motivera! d) Vilka av följande grundämnen bildar tvåatomiga molekyler i gasform: Br, Na, S, Ar,? (S-ånga består av molekyler S 2 under vissa betingelser (tryck, temperatur)). e) Vilken typ av bindning finns mellan vattenmolekylerna i en snökristall? Rita figur över strukturen! Se i boken. Hur många andra vattenmolekyler kan vara bundna till varje vattenmolekyl? Fyra. (3 p) f) Jod bildar kristaller av molekyler I 2 (s) som är stabila vid rumstemperatur. Vilka krafter finns mellan jodmolekylerna i kristallen? van der Waals-krafter. 3. a) Hur stor substansmängd utgör 100 g syrgas? 3,13 mol. b) När 5,20 g järnpulver (Fe) reagerar med klorgas bildas en produkt med massan 15,1 g. Beräkna föreningens formel. 9,9 g l = 0,279 mol, Fel 3. (3 p) c) Beräkna massan a(n 3 ) 2 som behövs för att framställa 3,00 dm 3 lösning med koncentrationen [N - 3 ] = 0,25 mol /dm 3. Skriv först reaktionsformeln för upplösningen i vatten! a(n 3 ) 2 a 2 - d (aq) 2 N 3 (aq). 61,5 g a(n 3 ) 2. (3 p) 4. Till 100,0 cm 3 av en lösning av natriumsulfat sätter man överskott av en bariumnitratlösning. Massan bariumsulfat som fälldes ut var 2,05 g efter torkning. a) Skriv reaktionsformeln för fällningsreaktionen i lösningen. (3 p) Na 2 S 4 (aq) Ba(N 3 ) 2 (aq) d BaS 4 (s) 2 NaN 3 (aq) b) Beräkna den ursprungliga koncentrationen av natriumsulfatlösningen. 8,78x10-2 mol dm -3. (3 p) 5. a) Järn kan reagera med klorgas och bilda järnklorid Fel 3 i en spontan reaktion. Skriv formel för reaktionen och markera elektronövergången tydligt. 2Fe 3l 2 d 2 Fel 3. 6 e - går från 2 Fe till 6 l. Vilket ämne är oxidationsmedel? Klor. (3 p) b) Ett zinkbleck neddoppat i en lösning av kopparsulfat förändras genom att zinken går i lösning och kopparen fälls ut som en brun voluminös beläggning på zinkblecket. Skriv formeln för reaktionen och markera elektronövergången noga! Zn u 2 d Zn 2 u. 2 e - går från Zn till u 2. (3 p) 6. a) zon 3 är en gas som framställs på elektrisk väg ur syrgas. Skriv ner reaktionsformeln för bildning av ozon ur syre. 3 2 d 2 3. Hur stor volym ozon får man av en mol syrgas, vid en temperatur av 20 o och normalt atmosfärstryck 101,3 kpa? 16,3 dm 3. (4 p) b) 100 g oktan 8 H 18 förbränns fullständigt i en bensinmotor. Skriv reaktionsformeln för reaktionen. 2 8 H d H 2. Hur stor massa koldioxid bildas vid

3 reaktionen? 309 g. Vilken volym får denna gasmängd om molvolymen är V m = 24,5 dm 3 /mol? 172 dm 3. (5 p) 7. Bildningsreaktionen för kvävemonoxid N är ½ N 2 (g) ½ 2 (g) d N (g) ΔH f = 89 kj mol -1 a) Är reaktionen endoterm eller exoterm? b) Är den omvända reaktionen dvs sönderfall av N till kväve och syre endoterm eller exoterm? Vad är entalpiändringen för denna reaktion? -89 kj mol -1 c) Hur ändras volymen av gasen vid reaktionen ovan (reaktanter d produkter) om temperatur och tryck hålls konstanta? Motivera. Antalet moler ändras inte, volymen konstant. 8. a) I en blyackumulator är cellreaktionen Pb(s) 2H 2 S 4 (aq) Pb 2 (s) d 2PbS 4 (s) 2H 2 (l) vid urladdning (när ström avges). Vilken är reaktionen när ackumulatorn laddas? Den omvända. Hur kan man mäta om ackumulatorn är helt uppladdad eller delvis urladdad? (inte genom att mäta utspänningen). Enklast genom att mäta densiteten av svavelsyralösningen. (3 p) b) Förklara vad aktiveringsenergi för en kemisk reaktion är! Den minsta energi som de kolliderande molekylerna måste ha för att reagera, alternativt energibarriären som reaktanterna måste komma över för att reagera med varandra. (3 p) 9. Följande molekyl ingår i ett av stegen för att framställa ett doftämne inom parfymindustrin. Rita av molekylen samt markera och namnge de funktionella grupperna. (6 p) H 3 H 3 Hydroxylgrupp, alkohol, hydroxigrupp H3 H3 H H H H Alkyn H 2 Alken H2 H 10. Proteiner och cellulosa är två mycket vanliga och viktiga polymerer som finns i naturen. Vilka monomerer består de två olika polymererna av? Proteiner - Aminosyror 2 p, amin eller syra 1 p ellulosa - Glukos 2 p, kolhydrater, sockerarter, socker eller liknande 1 p (4 p) 11. Följande förening är startmaterialet när man skall framställa Stryknin.

4 H H H H 3 H a) Rita upp vilka föreningar som du måste använda för att tillverka esterfunktionen i molekylen. b) Rita upp vad som bildas om ovanstående förening får reagera med Br 2. H Br H 3 Br 12. a) Vad är definitionen av en syra? Namnge en stark och en svag syra och skriv respektive protolys. (3 p) En syra avger protoner. Stark syra: Hl, saltsyra. Protolys: Hl H 2 d H 3 l - Svag syra: HAc, ättiksyra. Protolys: HAc H 2 d H 3 Ac - b) Vad är definitionen av en bas? Namnge en stark och en svag bas och skriv respektive protolys. (3 p) En bas tar upp protoner. Stark bas: NaH, natriumhydroxid. Protolys: NaH H 2 d H - Na H 2 Svag bas: NH 3, ammoniak. Protolys: NH 3 H 2 d NH 4 H - c) Vad betyder amfolyt? Beskriv med både formler och ord. Amfolyt är ett ämne som kan reagera både som syra och bas, t.ex. vatten: Hl H 2 d H 3 l - vatten tar upp en proton, alltså den reagerar som bas. NH 3 H 2 d NH 4 H - vatten avger en proton, alltså den reagerar som syra. 13. a) Du har en lösning med ph = 2,0. Beräkna vätejonkoncentrationen. [H ] = 10 -ph = 10-2,0 = 0,01 mol dm -3 b) m du har 100 cm 3 av ovanstående lösning, hur många mol oxoniumjoner finns det då i lösningen? (3 p) Vätejoner är samma sak som oxoniumjoner. H3 = 0,01 mol dm -3. V H3 = 100 cm 3 = 0,1 dm 3. n H3 = H3 * V H3 = 0,01 * 0,1 = 0,001 mol 14. a) Du har 100 cm 3 av 1 mol dm -3 svavelsyra. Hur mycket 2 mol dm -3 kaliumhydroxidlösning behövs för att neutralisera lösningen? Svara i cm 3. (3 p) H 2 S 4 2KH d 2H 2 K 2 S 4 (aq). H2S4 = 1 mol dm -3, V H2S4 = 100 cm 3 = 0,1 dm 3 n H2S4 = H2S4 * V H2S4 = 1 * 0,1 = 0,1 mol

5 Molförhållande: n H S4 n = KH n KH = 2 * n H2S4 = 2 * 0,1 = 0,2 mol, KH = 2 mol dm -3, V KH = n KH / KH = 0,2 / 2 = 0,1 dm 3 = 100 cm 3 b) Hur många gram kaliumsulfat kan man få om man låter vattnet avdunsta i uppgift a). Molförhållande från a): n H 2S4 nk 2S4 = 1 1 n K2S4 = n H2S4 = 0,1 mol. M K2S4 = 39,1 * 2 32,1 4 * 16 = 174,3 g mol -1 m K2S4 = n K2S4 * M K2S4 = 174,3 * 0,1 = 17,43 g = 17,4 g (3 p) 15. a) Nämn två sätt att förhindra korrosion och beskriv hur de fungerar. Rostskyddsfärg Målar med mycket tät färg på metallen. Färgen släpper inte igenom luft och vatten. Denna lackas sedan för ytterligare beständighet. Elektrokemisktskydd Används ofta på båtskrov, det består av en offeranod. Den består av en oädlare metall, som angrips (korroderar) istället för båtskrovet. b) Skriv reaktionsformeln för upplösning av koppar med hjälp av varm koncentrerad svavelsyra. u(s) 2H 2 S 4 us 4 (aq) S 2 (g) 2H 2 d Summa 100 p.