Magnus Ehingers undervisning

Facit

Betygsgränser

Del I. Endast svar krävs!

1. a, c, d
2. Eftersom det bildas 2 vatten i reaktionen blir \(\Delta H = -\frac {572\text{kJ}}{2\text{mol}} = -286\text{kJ/mol}\).

   Svarat i enheten kJ ... Inget avdrag

3. Eftersom det går från oordnat (3 gaspartiklar till vänster om reaktionspilen) till mindre oordnat (2 flytande partiklar till höger om reaktionspilen) är ΔS < 0, d.v.s. svar a).
4. Eftersom ΔS < 0, blir uttrycket TΔS också negativt, vilket får till följd att ΔG blir positivt för stora T. Rätt svar är alltså svar b).

   För den som svarat att Δ?S > 0 i fråga 3 gäller däremot att ΔG < 0 för alla T, d.v.s. har man svarat c) i fråga 3, får man 1 poäng på denna fråga, om och endast om man svarar alternativ a).

5. - Zn(s) | Zn²⁺(aq) || Ag⁺(aq) | Ag(s) +

   minuspol: Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2e^–

   pluspol: Ag⁺(aq) + e^– → Ag(s)

Del II. Fullständig lösning krävs.

6. \(n_{\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O}} = \frac {m_{\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O}}}{M_{\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O}}} =\)
   
   \(= \frac {1,257\text{g}}{(55,8+32,1+16 \cdot 4 + 7(1,008 \cdot 2 + 16))\text{g/mol}} =\)
   
   \(= \frac {1,257\text{g}}{278,012\text{g/mol}} = 0,00452138\text{mol}\)
   

   \(n_{\text{FeSO}_4} = n_{\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O}}\)

   \(m_{\text{FeSO}_4} = n_{\text{FeSO}_4} \cdot M_{\text{FeSO}_4} =\)
   
   \(= 0,00452138\text{mol} \cdot (55,8 + 32,1 + 16 \cdot 4)\text{g/mol} =\)
   
   \(= 0,6867987\text{g} \approx 0,687\text{g}\)

   Rätt beräkning av \(M_{\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O}}\) – 1p; rätt beräkning av \(n_{\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O}}\) – 1p; rätt beräkning av \(n_{\text{FeSO}_4}\) – 0,5p; rätt beräkning av \(m_{\text{FeSO}_4}\) - 0,5p.

   Alternativ lösning:

   Andel järnsulfat i kristalliserat järnsulfat:

   \(\frac {M_{\text{FeSO}_4}}{M_{\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O}}} =\)
   
   \(= \frac {(55,8 + 32,1 + 16,0 \cdot 4)\text{g/mol}}{(55,8 + 32,1 + 16,0 \cdot 4 + 7 \cdot (1,008 \cdot 2 + 16))\text{g/mol})} =\)
   
   \(= 0,54637924\)

   Massa järnsulfat i 1,257g kristalliserat järnsulfat:

   \(0,54637924 \cdot 1,257\text{g} = 0,6867987\text{g} \approx 0,687\text{g}\)
7. Om man löser uppgiften som det står, blir det egentligen lite för svårt. Men det går att göra!

   \(q = cm \Delta T \Leftrightarrow m = \frac {q}{c \Delta T}\)

   och

   \(\Delta H = \frac{q}{n} \Leftrightarrow q = n \Delta H\)

   Insatt i den första formeln får vi att

   \(m_{\text{tot}} = m_{\text{H}_2\text{O}} + m_{\text{NaOH}} = \frac {n_{\text{NaOH}} \Delta H}{c \Delta T} = \frac {\frac {m_{\text{NaOH}}}{M_{\text{NaOH}}} \cdot \Delta H}{c \Delta T} =\)
   
   \(= \frac {m_{\text{NaOH}} \cdot \Delta H}{M_{\text{NaOH}} \cdot c \Delta T}\)

   \(\frac {m_{\text{H}_2\text{O}}}{m_{\text{NaOH}}} + \frac {m_{\text{NaOH}}}{m_{\text{NaOH}}} = \frac {\Delta H}{M_{\text{NaOH}} \cdot c \Delta T}\)
   
   \(\frac {m_{\text{H}_2\text{O}}}{m_{\text{NaOH}}} + 1 = \frac {\Delta H}{M_{\text{NaOH}} \cdot c \Delta T}\)
   
   \(\frac {m_{\text{H}_2\text{O}}}{m_{\text{NaOH}}}= \frac {\Delta H}{M_{\text{NaOH}} \cdot c \Delta T} - 1\)
   
   \(\frac {m_{\text{H}_2\text{O}}}{\frac {\Delta H}{M_{\text{NaOH}} \cdot c \Delta T} - 1} = m_{\text{NaOH}}\)

   Sätter vi in värdena från uppgiften får vi följande:

   \(\frac {1000\text{g}}{\frac {42000\text{J/mol}}{(23,0 + 16,0 + 1,008)\text{g/mol} \cdot 4,1\frac{\text{J}}{\text{gK}} \cdot (25,2 - 20,2)\text{K}} - 1} = 19,916641\text{g} \approx\)
   
   \(\approx 19,9\text{g}\)

   För att göra det lite enklare under skrivningen sade jag istället att den totala massan av NaOH-lösning vägde 1,00kg, d.v.s. \(m_{\text{tot}} = m_{\text{H}_2\text{O}} + m_{\text{NaOH}} = 1000\text{g}\). Det gör beräkningen betydligt lättare:

   \(m_{\text{tot}} = \frac {n_{\text{NaOH}} \Delta H}{c \Delta T} = \frac {\frac{m_{\text{NaOH}}}{M_{\text{NaOH}}} \cdot \Delta H}{c \Delta T} = \frac {m_{\text{NaOH}} \cdot \Delta H}{M_{\text{NaOH}} \cdot c \Delta T}\)
   \(m_{\text{tot}} \cdot \frac {M_{\text{NaOH}} \cdot c \Delta T}{\Delta H} = m_{\text{NaOH}}\)

   Med de givna värdena får vi:

   \(\frac {1000\text{g} \cdot (23,0 + 16,0 + 1,008)\text{g/mol} \cdot 4,1\frac{\text{J}}{\text{gK}} \cdot (25,2-20,2)\text{K}}{42000\text{J/mol}} =\)
   
   \(= 19,527714\text{g} \approx 19,5\text{g}\)

   Rätt uppställning av värmekapaciteten - 1p; rätt uppställning av entalpin - 1p; rätt kombinerat entalpin och värmekapaciteten - 1p; rätt beräkning - 1p.

8. Heptan är ett kolväte med helt opolära molekyler. Mellan heptanmolekylerna finns endast van der Waals-bindningar. (0,5p)

   Metanolmolekylen är polär, och mellan dessa molekyler finns vätebindningar (0,5p). Eftersom det inte kan uppstå några vätebindningar eller dipol-bindningar och endast få van der Waals-bindningar till heptan, är heptan svårlösligt i metanol. (0,5p)

   1-pentanol är till största delen opolär, så mellan pentanolmolekylerna finns till största delen van der Waals-bindningar. (0,5p) Eftersom det kan bildas van der Waals-bindningar mellan heptan och 1-pentanol, är heptan lösligt i 1-pentanol (0,5p).

   Endast svarat att "lika löser lika" ... -1,5p