Prov 2007-12-20 i Mol & stökiometri samt Syror & baser

Tid: 80 minuter

Tillåtna hjälpmedel är papper, penna, suddgummi och linjal. Alla reaktionsformler ska vara balanserade med minsta möjliga heltalskoefficienter. Glöm inte enhet. Lycka till!

Några användbara samband

Molmassa

\(M = \frac {m}{n}\)

M är molmassan i g/mol

m är massan i g

n är substansmängden i mol

Koncentration

\(c = \frac {n}{V}\)

c är koncentrationen i mol/dm3 eller M

n är substansmängden i mol

V är volymen i dm3 eller l

Avogadros konstant

\(N_{\text{A}}=6,022 \cdot 10^{23}\text{/mol}\)

 

Del I. Ringa in de rätta alternativen!

 
  1. Hur mycket väger 1,00 mol 12C? (1p)
    1. 1 u
    2. 12 u
    3. 6,022·1023 u
    4. 6,022·1023 g
    5. 1 g
    6. 12 g
    7. 12·1,66·10-24 g
    8. 12·1,66·10-24 u
  2. Divätefosfatjonen, \({\sf \text{H}_2\text{PO}_4^{-}}\), kan verka både som syra och som bas. I vilka två av följande reaktioner verkar divätefosfatjonen som bas? (2p)
    1. \({\sf \text{H}_2\text{PO}_4^{-}}\) + \({\sf \text{CO}_3^{2-}}\) → \({\sf \text{HPO}_4^{2-}}\) + \({\sf \text{HCO}_3^-}\)
    2. \({\sf \text{H}_2\text{PO}_4^{-}}\) + \({\sf \text{HSO}_4^-}\) → H3PO4 + \({\sf \text{SO}_4^{2-}}\)
    3. \({\sf \text{H}_2\text{PO}_4^{-}}\) + H2O → \({\sf \text{HPO}_4^{2-}}\) + H3O+
    4. \({\sf \text{H}_2\text{PO}_4^{-}}\) + \({\sf \text{H}_2\text{PO}_4^{-}}\) → \({\sf \text{HPO}_4^{2-}}\) + H3PO4
    5. \({\sf \text{H}_2\text{PO}_4^{-}}\) + OH → \({\sf \text{HPO}_4^{2-}}\) + H2O
  3. Vilka tre av följande påståenden om jonföreningar och jonbindningar är korrekta? (3p)
    1. Jonbindningar är starka bindningar.
    2. Atomerna i nitratjonen, \({\sf \text{NO}_3^-}\), sitter samman med jonbindningar.
    3. Jonföreningar bildas när en metall och en icke-metall reagerar med varandra.
    4. Bindningen mellan väte och klor i väteklorid, HCl, är en typisk jonbindning.
    5. Jonföreningar kan leda ström i smält form.
    6. Jonföreningar har ofta låga smältpunkter.

Del II. Frågor som bara kräver ett kort svar

Fullständiga uträkningar behöver inte redovisas.

  1. Du väger upp 12,5 g natriumbromid, NaBr.
    1. Vilken är natriumbromidens formelmassa? (1p)
    2. Hur många mol natriumbromid har du vägt upp? (1p)
    3. Hur stort är det totala antalet joner som du har vägt upp? (1p)
  2. Perklorsyra, HClO4, är en stark syra.
    1. Skriv formeln för perklorsyrans protolys i vatten! (1p)

      I en bägare har du 0,250 dm3 0,500 M perklorsyra.

    2. Hur stor substansmängd perklorsyra har du i bägaren? (1p)

      Beräkna

    3. [H3O+] (1p)
    4. [HClO4] (1p)

Del III. Frågor som kräver ett utredande svar/fullständig lösning. Glöm inte enhet!

  1. Koncentrerad saltsyra är 11,8 M. Hur stor volym koncentrerad saltsyra måste du ta och späda till 100 ml för att få en lösning med [H+] = 0,055 M? (2p)
  2. Du har 10 cm3 av en 0,50 M Na2SO4-lösning. Detta blandar du med 25 cm3 av en 2,5 M NaCl-lösning. Vilken blir [Na+] i den lösning som bildas? (3p)
  3. I ett försök skulle man bestämma kristallvattenhalten i nickelsulfat, NiSO4·xH2O. Man hettade upp 1,00g av saltet, och vägde hur mycket vattenfritt nickelsulfat som fanns kvar när allt vatten avdunstat. Det vattenfria nickelsulfatet vägde 0,590g. Vilket var nickelsulfatets formel? (4p)
  4. 1,00 dm3 vatten väger 1,00 kg. Beräkna hur stor koncentrationen vatten är i helt rent vatten. Ange svaret i mol/dm3. (3p)
  5. Den elake Magnus tänker lösa upp ett 450 miljoner år gammalt fossil i saltsyra. Fossilet väger 3,243 g. Skriv formeln för kalciumkarbonatets upplösning i saltsyra. Beräkna sedan hur stor volym 2,50 M saltsyra Magnus minst behöver för att lösa upp det. Du kan anta att fossilet består av 100% kalciumkarbonat, CaCO3. (4p)

Facit

Betygsgränser

Max: 29
Medel: 17,24
G: 8,5
VG: 16,5
MVG: 22,5

Del I. Ringa in de rätta alternativen!

  1. f
  2. b, d
  3. a, c, e

Del II. Frågor som bara kräver ett kort svar

Fullständiga uträkningar behöver inte redovisas.

    1. (23,0 + 79,9)u = 102,9u

    2. \(n = \frac {m} {M} = \frac {12,5\text{g}} {102,9\text{g/mol}} = 0,12147716\text{mol} \approx 0,121\text{mol}\)

    3. \(N = nN_\text{A} = 2 \cdot 0,12147716\text{mol} \cdot 6,022 \cdot 10^{23}\text{/mol} =\)

      \(= 1,463070943 \cdot 10^{23} \approx 1,46 \cdot 10^{23}\)

      Gett svaret 0,243 mol ... inget avdrag

    1. HClO4 + H2O → ClO4- + H3O+

      Skrivit "HClO4 + H2O = ClO4- + H3O+" ... -0,5p

      Missat någon av jonernas laddning ... -0,5p/jon

    2. \(n = cV = 0,500\text{mol/dm}^3 \cdot 0,250\text{dm}^3 = 0,125\text{mol}\)
    3. \([\text{H}_3\text{O}^+] = c_{\text{HClO}_4} = 0,500\text{M}\)
    4. [HClO4] = 0

Del III. Frågor som kräver ett utredande svar/fullständig lösning. Glöm inte enhet!

  1. \(c_1V_1 = c_2V_2 \Leftrightarrow V_1 = \frac {c_2V_2} {c_1} = \frac {0,55\text{mol/dm}^3 \cdot 0,100\text{dm}^3} {11,8\text{mol/dm}^3} =\)

    \(= 0,000466101\text{dm}^3 \approx 0,47\text{ml}\)

    Rätt substansmängd (rätt användning av c1V1 = c2V2) – 1p; rätt volym konc. HCl – 1p.

  2. \([\text{Na}^+] = \frac {n_{\text{tot}}} {V_{\text{tot}}} = \frac {n_1 + n_2} {V_1 + V_2}\)

    \(n_1 = 2c_1V_1 = 2 \cdot 0,5\text{mol/dm}^3 \cdot 0,010\text{dm}^3 = 0,010\text{mol}\)

    \(n_2 = c_2V_2 = 2,5\text{mol/dm}^3 \cdot 0,025\text{dm}^3 = 0,0625\text{mol}\)

    \([\text{Na}^+] = \frac {(0,010 + 0,0625)\text{mol}} {(0,010 + 0,025)\text{dm}^3} = \frac {0,0725\text{mol}} {0,035\text{dm}^3} =\)

    \(= 2,07142857\text{mol/dm}^3 \approx 2,1\text{M}\)

  3. \(n_{\text{NiSO}_4} = \frac {m_{\text{NiSO}_4}} {M_{\text{NiSO}_4}} =\)

    \(= \frac {0,590\text{g}} {(58,7 + 32,1 + 16,0 \cdot 4)\text{g/mol}} = 0,00381137\text{g/mol}\)

    \(n_{\text{H}_2\text{O}} = \frac {m_{\text{H}_2\text{O}}} {M_{\text{H}_2\text{O}}} =\)

    \(= \frac {(1-0,590)\text{g}} {(1,008 \cdot 2 + 16,0)\text{g/mol}} = 0,022757549\text{mol}\)

    \(\frac {n_{\text{H}_2\text{O}}} {n_{\text{NiSO}_4}} = \frac {0,022757549\text{mol}} {0,00381137\text{mol}} = 5,970962663 \approx 6\)

    Alltså måste den rätta formeln vara NiSO4·6H2O.

  4. \(c = \frac {n} {V} = \frac {\frac{m} {M}} {V} = \frac {\frac {1000\text{g}} {(1,008 \cdot 2 + 16,0)\text{g/mol}}} {1,00\text{dm}^3} =\)

    \(= \frac {55,5062167\text{mol}} {1,00\text{dm}^3} \approx 55,5\text{mol/dm}^3\)

  5. CaCO3(s) + 2HCl → CaCl2(aq) + H2O + CO2(g)

    \(V_{\text{HCl}} = \frac {n_{\text{HCl}}} {c_{\text{HCl}}}\)

    \(n_{\text{HCl}} = 2n_{\text{CaCO}_3} = 2 \cdot \frac {m_{\text{CaCO}_3}} {M_{\text{CaCO}_3}} =\)

    \(= 2 \cdot \frac {3,243\text{g}} {(40,1 + 12,0 + 16,0 \cdot 3)\text{g/mol}} =\)

    \(= 2 \cdot 0,032397602\text{mol} = 0,0647952\text{mol}\)

    \(V_{\text{HCl}} = \frac {n_{\text{HCl}}} {c_{\text{HCl}}} = \frac {0,0647952\text{mol}}{2,50\text{mol/dm}^3} = 0,025918\text{dm}^3 \approx 25,9\text{ml}\)

    Rätt reaktionsformel – 1p; Rätt mängd CaCO3 – 1p; Rätt mängd HCl (rätt molförhållande CaCO3:HCl) – 1p; Rätt volym HCl – 1p;

    En felaktig reaktionsformel, som ger molförhållandet CaCO3:HCl = 1:1 ... ytterligare -1p
    Angett följande reaktionsformel: CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2CO3 ... inget avdrag