Prov 2018-10-04 Mol och stökiometri

Tid: 90 minuter

Tillåtna hjälpmedel är papper, penna, suddgummi och linjal och miniräknare (samt bifogat periodiskt system).

  • Alla reaktionsformler ska vara balanserade med minsta möjliga heltalskoefficienter.
  • Glöm inte enhet.

Betygsmatris

Dina svar kommer att bedömas enligt nedanstående matris:

  E C A
Begrepp, mo­del­ler, teo­ri­er och ar­bets­me­tod­er Eleven re­do­gör över­sikt­ligt för in­ne­bör­den av dem ut­för­ligt ut­för­ligt och ny­an­se­rat
Svara på frå­gor om och be­skri­va ke­mi­ska fö­re­te­el­ser och för­lopp
Med viss sä­ker­het, exem­pli­fie­rar Med viss sä­ker­het, exem­pli­fie­rar Med sä­ker­het, exem­pli­fie­rar och ge­ne­ra­li­se­rar kring
Analysera och be­sva­ra frå­gor Enkla frå­gor i be­kan­ta si­tu­a­tion­er med till­freds­stäl­lan­de re­sul­tat Komplexabe­kan­ta si­tu­a­tion­ertill­freds­stäl­lan­de Komplexabe­kan­ta och nya si­tu­a­tion­ergott
Språk och kom­mu­ni­ka­tion Eleven an­vän­der med viss sä­ker­het ett na­tur­ve­ten­skap­ligt språk och an­pass­ar till viss del sin kom­mu­ni­ka­tion till syf­te och sam­man­hang. med viss sä­ker­het till stor del …. med sä­ker­het till stor del ….

Språklig bedömning av provet

På det här provet bedömer jag hur pass väl du ställer upp dina uträkningar, och hur pass lätta de är att följa. Detta ingår i det kemiska språket och kommunikationen. För A krävs att beräkningarna är tydligt redovisade med korrekta enheter i varje steg i beräkningen.

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

 

Längre svar ger risk för avdrag.

  1. En liten kopparspik väger 0,203 g.
    1. Hur stor substansmängd koppar är det i spiken?

      Svara på frågor om och beskriva kemiska företeelser och förlopp (1/0/0)

    2. Hur många kopparatomer är det i spiken?

      Svara på frågor om och beskriva kemiska företeelser och förlopp (1/0/0)

  2. Järn kan framställas genom att man låter trijärntetraoxid, Fe3O4, reagera med kolmonoxid. Det bildas då rent järn och koldioxid. Skriv en balanserad reaktionsformel för reaktionen. Reaktionsformeln ska vara balanserad med minsta möjliga heltalskoefficienter.

    Svara på frågor om och beskriva kemiska företeelser och förlopp (1/1/0)

  3. Beräkna formelmassan för natriumdivätefosfat, NaH2PO4.

    Begrepp, modeller, teorier och arbetsmetoder (1/0/0)

Del II. Frågor som kräver ett utredande svar

Skriv svaren på de här frågorna på ett annat papper.

  1. Kalciumhydroxid har formeln Ca(OH)2.
    1. Hur stor massa kalciumhydroxid måste man väga upp om man vill tillverka 0,250 dm3 kalciumhydroxidlösning med totalkoncentrationen \(c_{\text{Ca(OH)}_2} = 0,150\text{mol/dm}^3\)?

      Svara på frågor om och beskriva kemiska företeelser och förlopp (1/1/0)

    2. Hur stor massa kalciumhydroxid måste man väga upp om man istället vill tillverka 0,250 dm3 kalciumhydroxidlösning med partikelkoncentrationen
      [OH] = 0,150 mol/dm3? (Endast svar behöver anges.)

      Svara på frågor om och beskriva kemiska företeelser och förlopp (0/1/0)

  2. Etanol, C2H5OH, förbränns enligt nedanstående reaktionsformel.
    C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O
    1. Hur stor substansmängd syrgas går åt om 1,0 mol etanol förbränns? (Endast svar behöver anges.)

      Analysera och besvara frågor (1/0/0)

    2. Hur stor massa koldioxid bildas om 1,0 g etanol förbränns? (Utredande svar krävs.)

      Svara på frågor om och beskriva kemiska företeelser och förlopp (1/1/1)

  3. Koncentrerad svavelsyra har koncentrationen 18,4 mol/dm3. De utspädda stamlösningar som vi använder på skolan har koncentrationen 3,0 mol/dm3. Hur stor volym koncentrerad svavelsyra måste Magnus ta om han ska tillverka 5,0 dm3 utspädd svavelsyra?

    Analysera och besvara frågor (1/1/0)

  4. Man kan framställa krom genom att låta dikromtrioxid, Cr2O3, reagera med aluminium. I ett experiment lät man 20,0 g Cr2O3 reagera med ett överskott av aluminium enligt nedanstående reaktionsformel:

    2Al + Cr2O3 → 2Cr + Al2O3

    Man fick 10,5 g rent krom. Beräkna utbytet i reaktionen.

    Svara på frågor om och beskriva kemiska företeelser och förlopp (1/1/1)

  5. I en burk med bariumklorid, BaCl2(s), misstänkte man att det fanns föroreningar av andra salter. För att bestämma halten bariumklorid löste man upp 1,00 g av det orena saltet i lite vatten. Därefter tillsatte man så mycket av en lösning av natriumsulfat, Na2SO4(aq), att alla bariumjoner fälldes i form av bariumsulfat, BaSO4(s). Fällningen skedde enligt följande reaktionsformel:

    BaCl2(aq) + Na2SO4(aq) → BaSO4(s) + 2NaCl(aq)

    Man torkade och vägde fällningen av bariumsulfat, och fann att den vägde 1,10 g. Vilken var halten bariumklorid i det orena saltet? Svara i massprocent.

    Analysera och besvara frågor (0/1/1)


Facit

Betygsgränser

Max: 22,0 (10/8/4)
Medel: 17,2 (9,0/5,8/2,4) – B
E: 7,5  
D: 11,5 varav 4,0 A- eller C-poäng
C: 15,0 varav 6,0 A- eller C-poäng
B: 17,0 varav 2,0 A-poäng
A: 19,5 varav 3,0 A-poäng

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

    1. 3,194335 · 10–3 mol ≈ 3,19mmol
    2. 1,9236286 · 1021 st. ≈ 1,92 · 1021 st.
  1. Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2

    Bedömning

    E – Eleven visar översiktligt att hen kan skriva reaktionsformler genom att korrekt ange vilka reaktanterna och produkterna är.

    C – Eleven balanserar reaktionsformeln helt korrekt.
  2. 119,976u ≈ 120,0u

Del II. Frågor som kräver ett utredande svar


    1. Lösning:
      \(n_{\text{Ca(OH)}_2} = c_{\text{Ca(OH)}_2} \cdot V= 0,150\text{mol/dm}^3 \cdot 0,250\text{dm}^3 =0,0375\text{mol}\)
      \(m_{\text{Ca(OH)}_2} = M_{\text{Ca(OH)}_2} \cdot n_{\text{Ca(OH)}_2} =\\= (40,08 + (16,00 + 1,008) \cdot 2) \text{g/mol} \cdot 0,0375\text{mol} =\\= 2,7786\text{g} \approx 2,78\text{g}\)

      Bedömning
      E – Eleven gör en ansats till att besvara frågan, till exempel genom att beräkna \(n_{\text{Ca(OH)}_2}\) korrekt.
      C – Eleven beräknar \(m_{\text{Ca(OH)}_2}\) korrekt.
    2. Hälften så mycket, d.v.s. 1,3893g ≈ 1,39g

    1. 3,0 mol
    2. Lösning
        C2H5OH CO2
      \(m\) ① 1,0 g ④ 1,9 g
      \(n\) ② 0,02170704 mol ③ 0,04341408 mol

      ① \(m_{\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}} = 1,0\text{g}\)
      ② \(n_{\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}}= \frac {m_{\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}}}{M_{\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}}} = \frac {1,0\text{g}}{(12,01+1,008\cdot 6 + 16,00)\text{g/mol}} = 0,02170704\text{mol}\)
      ③ \(n_{\text{CO}_2} = 2n_{\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}} = 2 \cdot 0,02170704\text{mol} = 0,04341408\text{mol}\)
      ④ \(m_{\text{CO}_2} = M_{\text{CO}_2} \cdot n_{\text{CO}_2} = (12,01 + 16,00 \cdot 2)\text{g/mol} = 1,91065382\text{g} \approx 1,9\text{g}\)

      Bedömning:
      E – Eleven gör en ansats till att lösa uppgiften, till exempel genom att beräkna någon substansmängd korrekt.
      C – Eleven gör en i stort sett korrekt beräkning, men missar till exempel på molmassan för koldioxid.
      A – Eleven gör en fullständigt korrekt beräkning av massan bildad koldioxid.
  1. Lösning:
    \(c_1V_1 = c_2V_2 \Leftrightarrow V_1 = \frac {c_2V_2}{c_1}\)
    \(c_1 = 18,4\text{M}\)
    \(c_2 = 3,0\text{M}\)
    \(V_2 = 5,0\text{dm}^3\)
    \(V_1 = \frac {3,0\text{M} \cdot 5,0\text{dm}^3}{18,4\text{M}} = 0,81521739\text{dm}^3 \approx 0,82\text{dm}^3\)

    Bedömning
    E – Eleven gör en ansats till att lösa uppgiften, till exempel genom att beräkna någon substansmängd.
    C – Eleven beräknar korrekt den volym koncentrerad svavelsyra som behövs.
  2. Lösning:
      Cr2O3 Cr
    \(m\) ① 20,0 g ④ 13,6842105 g
    \(n\) ② 0,13157895 mol ③ 0,26315789 mol

    ① \(m_{\text{Cr}_2\text{O}_3} = 20,0\text{g}\)
    ② \(n_{\text{Cr}_2\text{O}_3} = \frac {m_{\text{Cr}_2\text{O}_3}}{M_{\text{Cr}_2\text{O}_3}} = \frac {20,0\text{g}}{(52,00 \cdot 2 + 16,00 \cdot 3)\text{g/mol}} = 0,13157895\text{mol}\)
    ③ \(n_{\text{Cr}} = 2n_{\text{Cr}_2\text{O}_3} = 2 \cdot 0,13157895\text{mol} = 0,26315789\text{mol}\)
    ④ \(m_{\text{Cr}} = M_{\text{Cr}} \cdot n_{\text{Cr}} = 52,00\text{g/mol} \cdot 0,26315789\text{mol} = 13,6842105\text{g}\)

    \(\text{utbytet} = \frac {m_{\text{faktisk}}}{m_{\text{förväntad}}} = \frac {10,5\text{g}}{13,6842105\text{g}} = 0,76730769 \approx 76,7\%\)

    Bedömning
    E – Eleven gör en ansats till att lösa uppgiften, till exempel genom att beräkna någon substansmängd.
    C – Eleven beräknar ett utbyte men missar att ta hänsyn till substansmängdsförhållandena i reaktionen.
    A – Eleven beräknar bildad massa litopon och utbytet och visar vilken reaktant som är begränsande.
  3. Lösning:
    \(n_{\text{BaSO}_4} = \frac {m_{\text{BaSO}_4}}{M_{\text{BaSO}_4}} = \frac {1,10\text{g}}{(137,3 + 32,07 + 16,00 \cdot 4)\text{g/mol}} = 0,00471355\text{mol}\)
    \(n_{\text{BaCl}_2} = n_{\text{BaSO}_4} = 0,00471355\text{mol}\)
    \(m_{\text{BaCl}_2} = M_{\text{BaCl}_2} \cdot n_{\text{BaCl}_2} = (137,3 + 35,45 \cdot 2)\text{g/mol} \cdot 0,00471355\text{mol} =\\= 0,98136007\text{g}\)

    \(\text{Halten BaCl}_2 = \frac {m_{\text{BaCl}_2}}{m_\text{tot}} = \frac {0,98136007\text{g}}{1,00\text{g}} \approx 98,1\%\)

    Bedömning
    C – Eleven analyserar frågan tillfredsställande genom att korrekt beräkna \(m_{\text{BaCl}_2}\) eller \(n_{\text{BaCl}_2}\).
    A – Eleven analyserar frågan med gott resultat genom att korrekt beräkna halten BaCl2 i provet.