Magnus Ehingers undervisning

— Allt du behöver för A i Biologi, Kemi, Bioteknik, Gymnasiearbete med mera.

Prov 2024-02-06 i Intermolekylära bindningar + Mol och stökiometri

Tid: 90 minuter

Tillåtna hjälpmedel: Miniräknare, medföljande periodiskt system.

Avogadros tal, NA = 6,022 · 1023/mol

Språklig bedömning av provet

Jag väger samman all den språkliga bedömning jag gjort på de utredande frågorna, och sätter samman dem till en enda bedömning, som jag för in här, och räknar in i slutpoängen på provet.

För A krävs att beräkningarna är tydligt redovisade med korrekta enheter i varje steg i beräkningen.

Språk och kommunikation: 3

Hoppa direkt till …

Del I. Frågor som bara kräver ett kort svar (ett ord eller 1–2 meningar)

Längre svar ger risk för avdrag. Glöm inte enhet!

  1. När berylliumnitrid, Be3N2, reagerar med saltsyra bildas berylliumklorid och ammoniak. Skriv en balanserad reaktionsformel för reaktionen. Reaktionsformeln ska vara balanserad med minsta möjliga heltalskoefficienter. (2p)
  2. Du väger upp 4,67 g järn i en bägare.
    1. Hur stor substansmängd är detta? (1p)
    2. Hur många järnatomer är det i denna substansmängd? (1p)
  3. 2,25 g av en viss metall innehåller 5,02 · 1022 Vad är metallens molmassa? (1p)
  4. Metanol är mycket lättlösligt i vatten. Du kan se strukturformlerna för metanol och vatten nedan.
    metanol vatten elektronformler
    Hur många vätebindningar till vatten kan en metanolmolekyl maximalt delta i? Förklara genom att rita en bild (på ett annat papper). (3p)

Del II. Ringa in de rätta svaren

  1. Vilken typ av bindning bryts i nedanstående process? (1p)

    Br2(l) → Br2(g)

    1. Jonbindning
    2. Metallbindning
    3. Kovalent bindning
    4. Polärt kovalent bindning
    5. Dipol–dipol-bindning
    6. Vätebindning
    7. van der Waals-bindning
    8. Ingen, eftersom det bara uppstår bindningar i processen.
    9. Inget av ovanstående alternativ.
  2. Vilket av följande ämnen är mest lättlösligt i heptan? (1p)
    1. NH3
    2. Etanol
    3. C6H14
    4. Vatten
    5. En molekyl med följande strukturformel:
      glukos linjar form
  3. I ett försök låter man 1 mol metan reagera med ett överskott syrgas enligt följande formel:

    CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

    Hur många mol vatten bildas maximalt? (1p)
    1. 4 mol
    2. 3 mol
    3. 2 mol
    4. 1 mol
    5. mindre än 1 mol

Del III. Frågor som kräver ett utredande svar

  1. I ett försök upphettades 1,00 g kristalliserat kopparsulfat, CuSO4 · 5H2O(s) tills allt vatten hade avdunstat.
    1. Visa med reaktionsformel vad det är som sker vid upphettningen. Ange de ingående ämnenas aggregationsform. (Inget utredande svar behövs.) (1p)
    2. Beräkna hur stor massa vattenfritt kopparsulfat som var kvar efter upphettningen. (2p)
  2. Propan och 1-propanol är två molekyler som liknar varandra ganska mycket, se modellerna nedan.

    Propan, CH₃CH₂CH₃Propan, CH₃CH₂CH₃

    1-propanol, CH₃CH₂CH₂OH.1-propanol, CH₃CH₂CH₂OH.

    Ändå är propan en gas vid rumstemperatur, medan 1-propanol är en vätska. Förklara vad detta beror på. (3p)

  3. Basiskt kopparkarbonat har den kemiska formeln Cu2CO3(OH)2. Om man upphettar det tillsammans med kol omvandlas det till rent koppar, koldioxid och vatten enligt nedanstående reaktionsformel:

    Cu2CO3(OH)2 + C → 2Cu + 2CO2 + H2O

    Hur stor massa koldioxid bildas om man låter 3,56 g basiskt kopparkarbonat reagera med ett överskott av kol? (3p)

Facit

Betygsgränser

Max: 23

Medel: 19,0

E: 9
D: 13
C: 16
B: 18
A: 20

Del I. Frågor som bara kräver ett kort svar (ett ord eller 1–2 meningar)

  1. Be3N2 + 6HCl → 3BeCl2 + 2NH3
    Bedömning
    E – Eleven skriver korrekt formeln för någon bildad produkt.
    C – Eleven skriver en helt korrekt balanserad reaktionsformel.
    1. 0,0836168308mol ≈ 0,0836mol = 83,6mmol
      Lösning: \(n_\mathrm{Fe} = \frac {m_\mathrm{Fe}}{M_\mathrm{Fe}} = \frac {4,67\mathrm{g}}{55,85\mathrm{g/mol}} = 0,08361683\mathrm{mol}\)
    2. 5,03540555 · 10²²st ≈ 5,04 · 10²² st
      Lösning: \(N_\mathrm{Fe} = n_\mathrm{Fe} \cdot N_\mathrm{A} = 0,08361683\mathrm{mol} \cdot 6,022 \cdot 10^{23}\mathrm{/mol} = 5,03540555 \cdot 10^{22}\)
  2. 27,0g/mol
    Lösning: \(M = \frac {m}{n} = \frac {m}{N/N_\mathrm{A}} = \frac {2,25\mathrm{g}}{\frac {5,02 \cdot 10^{22}}{6,022 \cdot 10^{23}\mathrm{/mol}}} = 26,9910359\mathrm{g/mol} ≈ 27,0\mathrm{g/mol}\)
  3. Tre stycken:
    Metanol kan delta med tre vätebindningar till vatten.
    Bedömning:
    E – Eleven ritar att H i en OH-grupp/vattenmolekyl binder till O på en annan molekyl.
    C – Eleven uppfyller kraven för E och använder en korrekt symbol för att beteckna vätebindningen (t.ex. streckad linje) eller dipol–dipol-bindning (t.ex. δ+ och δ–).
    A – Eleven uppfyller kraven för C och visar korrekt alla tre vätebindningar som kan uppstå.

Del II. Ringa in de rätta svaren

  1. g
  2. c
  3. c

Del III. Frågor som kräver ett utredande svar


    1. CuSO45H2O(s) → CuSO4(s) + 5H2O(g)
    2. Lösning
      \[\begin{aligned}n_\mathrm{CuSO_4 \cdot 5H_2O} &= \frac {m_\mathrm{CuSO_4 \cdot 5H_2O}}{M_\mathrm{CuSO_4 \cdot 5H_2O}} = \\ &= \frac {1,00\mathrm{g}}{(63,55 + 32,06 + 16,00 \cdot 4 + 5(1,008 \cdot2 + 16,00))\mathrm{g/mol}} = \\ &= 0,00400481\mathrm{mol} \\ n_\mathrm{CuSO_4} &= n_\mathrm{CuSO_4 \cdot 5H_2O} = 0,00400481\mathrm{mol} \\ m_\mathrm{CuSO_4} &= M_\mathrm{CuSO_4} \cdot n_\mathrm{CuSO_4} = \\ &= (63,55 + 32,06 + 16,00 \cdot 4) \mathrm{g/mol} \cdot 0,00400481\mathrm{mol} = \\ &= 0,63924710\mathrm{g} ≈ 0,639\mathrm{g}\end{aligned}\]

      Bedömning, analysera och besvara frågor
      E – Eleven gör en godtagbar ansats till att lösa uppgiften, till exempel genom att beräkna .
      C – Eleven beräknar  korrekt.

      Bedömning, språk och kommunikation
      E – Eleven redovisar sina beräkningar på ett godtagbart sätt.
      C – Eleven redovisar sina beräkningar utifrån tre av punkterna nedan.
      ⚫︎ Svaret anges med korrekt enhet.
      ⚫︎ Svaret är avrundat till ett lämpligt antal värdesiffror.
      ⚫︎ Minst en enhet som inte anges i uppgiften redovisas i beräkningarna.
      ⚫︎ Substansmängdsförhållandet.
      A – Eleven redovisar sina beräkningar utifrån alla fyra punkterna ovan.
  2. Propan är en opolär molekyl, vilket leder till att det endast kan uppstå van der Waals-bindningar mellan propanmolekyler. van der Waals-bindningar är svaga bindningar. 1-propanol är en polär molekyl med en OH-grupp, vilket gör att det både kan uppstå dipol–dipol-bindningar och vätebindningar mellan 1-propanolmolekyler. De här bindningarna är betydligt starkare än van der Waals-bindningarna.

    För att ett ämne ska förångas krävs det att bindningarna mellan molekylerna bryts. Det gör man genom att tillföra energi. Eftersom van der Waals-bindningar är svaga behöver man inte tillföra lika mycket energi till propan som för 1-propanol för att det ska koka. Därför har propan en lägre kokpunkt, och därför kommer propan att vara i gasform i rumstemperatur.

    Bedömning
    E – Eleven anger att det uppstår bindningar mellan molekylerna av de båda slagen, och att bindningarna mellan propanmolekylerna är svagare än bindningarna mellan 1-propanol-molekylerna.
    C – Eleven anger för det första att det uppstår van der Waals-bindningar mellan propanmolekylerna eller dipol–dipol-bindningar/vätebindningar mellan 1-propanolmolekylerna. För det andra anger eleven även att bindningarna mellan propanmolekylerna är svagare än bindningarna mellan 1-propanol-molekylerna.

    Eleven kan också nå målen för E men komplettera med att förklara varför starkare bindningar leder till olika kokpunkter och olika aggregationstillstånd vid rumstemperatur för de båda ämnena.

    A – Eleven anger för det första att det uppstår van der Waals-bindningar mellan propanmolekylerna och dipol–dipol-bindningar/vätebindningar mellan 1-propanolmolekylerna. För det andra anger eleven även att bindningarna mellan propanmolekylerna är svagare än bindningarna mellan 1-propanol-molekylerna. För det tredje förklarar eleven varför starkare bindningar leder till olika kokpunkter och olika aggregationstillstånd vid rumstemperatur för de båda ämnena.
  3. Lösning
    \[\begin{aligned}n_\mathrm{Cu_2CO_3(OH)_2} &= \frac {m_\mathrm{Cu_2CO_3(OH)_2}}{M_\mathrm{Cu_2CO_3(OH)_2}} = \\ &= \frac {3,56\mathrm{g}}{(63,5 \cdot 2 + 12,0 + 16,0 \cdot 3 + (16,0 + 1,01) \cdot 2)\mathrm{g/mol}} = \\ &= 0,01610714\mathrm{mol}\end{aligned}\]
    \[n_\mathrm{CO_2} = 2n_\mathrm{Cu_2CO_3(OH)_2} = 2 \cdot 0,01610714\mathrm{mol} = 0,03221428\mathrm{mol}\]
    \[\begin{aligned}m_\mathrm{CO_2} &= M_\mathrm{CO_2} \cdot n_\mathrm{CO_2} = (12,0 + 16,0 \cdot 2)\mathrm{g/mol} \cdot 0,03221428\mathrm{mol} = \\ &= 1,41742829\mathrm{g} ≈ 1,42\mathrm{g}\end{aligned}\]

    Bedömning
    E – Eleven gör en ansats till att lösa uppgiften, till exempel genom att beräkna någon molmassa korrekt.
    C – Eleven gör en i stort sett korrekt beräkning, men missar till exempel på .
    A – Eleven gör en fullständigt korrekt beräkning av massan bildad kvävgas.

    Bedömning, språk och kommunikation
    E – Eleven redovisar sina beräkningar på ett godtagbart sätt.
    C – Eleven redovisar sina beräkningar utifrån tre av punkterna nedan.
    ⚫︎ Svaret anges med korrekt enhet.
    ⚫︎ Svaret är avrundat till ett lämpligt antal värdesiffror.
    ⚫︎ Minst en enhet som inte anges i uppgiften redovisas i beräkningarna.
    ⚫︎ Substansmängdsförhållandet
    A – Eleven redovisar sina beräkningar utifrån alla fyra punkterna ovan.