Magnus Ehingers undervisning

Allt du behöver för A i Biologi, Kemi, Bioteknik, Gymnasiearbete m.m.

Kemi 1

Administration

Skrivning 2009-03-31 på Syror och baser, redox-kemi, gasernas och lösningarnas kemi

Artikelindex

Tid: 180 minuter

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

Den elektrokemiska spänningsserien

Den elektrokemiska spänningsserien

Del I. Endast ett kort svar behövs (ett ord, en reaktionsformel eller 1-2 meningar)

Längre svar medför risk för avdrag.

  1. Balansera följande obalanserade redoxformler: (2p)
    1. Na + Br2 → NaBr
    2. Al + Cl2 → AlCl3
  2. Vilket ämne oxideras i fråga 1a? (1p)
  3. Vilket ämne reduceras i fråga 1b? (1p)
  4. I en bägare (nummer 1) med aluminiumkloridlösning stoppar du ner ett zinkbleck, och i en annan bägare (nummer 2) med zinkkloridlösning stoppar du ner ett aluminiumbleck.
    1. I vilken bägare sker det en reaktion? (1p)
    2. Skriv oxidationsformeln, reduktionsformeln och redoxformeln! (3p)
  5. Metylamin, CH3NH2, är en svag bas. Skriv formeln för metylamins reaktion med vatten! (1p)
  6. En behållare på 0,010 m3 innehöll 2,0 mol kvävgas vid trycket 491 kPa. Vilken var kvävgasens temperatur? (1p)

Del II. Ringa in de rätta alternativen!

  1. När kalium läggs i vatten reagerar det enligt formeln

    2K + 2H2O → 2K+ + 2OH + H2

    Vilka två av följande påståenden om denna reaktion är korrekta? (1p)

    1. Kaliumatomerna avger elektroner
    2. Kalium är ett oxidationsmedel
    3. Vätgas bildas genom oxidation av vatten
    4. Syre i vatten reduceras
    5. Väte i vatten reduceras
    6. Efter fullgången reaktion blir lösningen sur.
  2. En behållare innehåller 3,0 g vätgas. Vätgasen pumpas ut och ersätts med metangas av samma tryck och temperatur. Hur stor massa har metangasen i behållaren? (1p)
    1. 3,0 g
    2. 16 g
    3. 19 g
    4. 24 g
    5. 48 g

Del III. Fullständiga lösningar krävs

Skriv svaren på de här frågorna på ett annat papper.

  1. Salpetersyran är en stark syra.
    1. Skriv formeln för salpetersyrans protolys i vatten och namnge alla bildade joner. (2p)
    2. Vilket pH får en 0,00250 M lösning av salpetersyra? (1p)
    3. Hur stor volym av syran i fråga b) ska du ta och späda till 0,500 dm3 för att den ska få koncentrationen 0,00075 mol/dm3? (2p)
  2. Metylamin, CH3NH2, och etan, CH3CH3, har nästan samma molmassa. Men kokpunkten skiljer sig ändå ganska mycket åt: Metylamin kokar vid -6 °C medan etan kokar redan vid -88,6 °C. Förklara varför det är så stor skillnad på deras kokpunkter! (3p)
  3. En vacker vårdag köper din mamma en heliumballong till dig. Ballongens volym är 5,6 l och den fylls så att den precis spänns ut med 1,05 g heliumgas. Luftens temperatur var 25 °C, men hur högt var lufttrycket denna vackra vårdag? (2p)
  4. Du ska på en laboration beräkna koncentrationen av en svavelsyralösning genom titrering (droppvis tillsättning) till BTB-färgomslag med 0,150 mol/dm3 natriumhydroxid. När du tillsatt 251 ml natriumhydroxid till 200 ml svavelsyra slår ditt BTB om från gult till grönt. Skriv formeln för neutralisationsreaktionen, och beräkna vilken koncentration svavelsyrans hade. (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)
  6. Syrgas kan lösas i vatten, om än ganska dåligt.
    1. Vid vilken av följande temperaturer är lösligheten störst för syrgas i vatten? (1p)

      5 °C 10 °C 15 °C 20 °C 25 °C

    2. Motivera ditt svar! (3p)

Facit

Betygsgränser

Max: 34
Medel: 19,66
G: 10,5
VG: 22,5
MVG: 29,0

Del I. Endast ett kort svar behövs (ett ord, en reaktionsformel eller 1-2 meningar)

Längre svar medför risk för avdrag.

    1. 2Na + Br2→ 2NaBr

      Skrivit ”2Na+ + Br22- → 2NaBr” ... -1p

    2. 2Al + 3Cl2 → 2AlCl3

      Skrivit ”2Al3+ + 3Cl22- → 2AlCl3” ... -1p

  1. Na
  2. Cl2
    1. I bägare nummer 2, med zinkkloridlösning och aluminiumbleck.
    2. Ox. Al(s) → Al3+ + 3e

      Red. Zn2+ + 2e → Zn(s)

      Redox.2Al(s) + 3Zn2+ → 2Al3+ + 3Zn(s)

  3. CH3NH2 + H2O → CH3NH3+ + OH
  4. \(pV = nRT \Leftrightarrow T = \frac {pV}{nR}\)

    \(T = \frac {491000\text{N/m}^2 \cdot 0,010\text{m}^3}{2,0\text{mol} \cdot 8,314\frac{\text{Nm}}{\text{molK}}} = 295,285061\text{K} \approx 295\text{K}\)

Del II. Ringa in de rätta alternativen!

  1. a, e
  2. d

    Lösning:

    Vid samma tryck och temperatur upptar samma substansmängd gas samma volym. Därför måste \(n_{\text{CH}_4} = n_{\text{H}_2}\).

    \(m_{\text{CH}_4} = n_{\text{CH}_4} \cdot M_{\text{CH}_4} = n_{\text{H}_2} \cdot M_{\text{CH}_4} = \frac {m_{\text{H}_2}}{M_{\text{H}_2}} \cdot M_{\text{CH}_4} =\)
    \(= \frac {3,0\text{g}}{1,008 \cdot 2\text{g/mol}} \cdot (12,01 + 1,008 \cdot 4)\text{g/mol} =\)
    \(= 23,870238\text{g} \approx 24\text{g}\)

Del III. Fullständiga lösningar krävs

    1. HNO3 + H2O → \({\sf \text{NO}_3^-}\) + H3O+ (nitratjon (0,5p) och oxoniumjon(0,5p))
    2. \(\text{pH} = -\log[\text{H}^+] = -\log(0,00250) = 2,60205999 \approx\)
      \(\approx 2,602\)
    3. \(c_1V_1 = c_2V_2 \Leftrightarrow V_1 = \frac {c_2V_2}{c_1}\)

      \(V_1 = \frac {0,00075\text{M} \cdot 0,500\text{dm}^3}{0,00250\text{M}} = 0,15\text{dm}^3\)

      Rätt substansmängd (rätt användning av c1V1 = c2V2) – 1p; rätt volym HNO3 – 1p.

  1. Mellan metylamin-molekylerna kan det uppstå vätebindningar (1p). Mellan etanmolekylerna kan det endast uppstå van der Waalsbindningar (1p). Eftersom vätebindningar är starkare än van der Waalsbindningar kommer metylamin att få en högre kokpunkt än etan (1p).
  2. \(pV = nRT \Leftrightarrow p = \frac {nRT}{V}\)

    \(T = (273 + 25)\text{K} = 298\text{K}\)

    \(V = 5,6l = 0,0056\text{m}^3\)

    \(n = \frac {m}{M} = \frac {1,05\text{g}}{4,00\text{g/mol}} = 0,2625\text{mol}\)

    \(p = \frac {nRT}{V} = \frac {0,2625\text{mol} \cdot 8,314\frac{\text{Nm}}{\text{molK}} \cdot 290\text{K}}{0,0056\text{m}^3} =\)

    \(=116136,1875\text{N/m}^2 \approx 116k\text{Pa}\)

    Rätt värden på T, V och n – 1,5p; Rätt beräkning av p – 0,5p.

  3. Syran neutraliseras enligt formeln:

    2NaOH + H2SO4 → H2O + \({\sf \text{SO}_4^{2-}}\) + 2Na+

    \(n_{\text{NaOH}} = c_{\text{NaOH}} \cdot V_{\text{NaOH}} = 0,150\text{mol/dm}^3 \cdot 0,251\text{dm}^3 =\)

    \(= 0,03765\text{mol}\)

    \(n_{\text{H}_2\text{SO}_4} = \frac {1}{2} n_{\text{NaOH}} = \frac {1}{2} \cdot 0,03765\text{mol} = 0,018825\text{mol}\)

    \(c_{\text{H}_2\text{SO}_4} = \frac {n_{\text{H}_2\text{SO}_4}}{V_{\text{H}_2\text{SO}_4}} = \frac {0,018825\text{mol}}{0,200\text{dm}^3} = 0,094125\text{mol/dm}^3 \approx\)

    \(\approx 94,1\text{mM}\)

    Rätt reaktionsformel – 1p; rätt – 1p; rätt – 1p.

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

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

    \(n_{\text{HCl}} = 2n_{\text{CaCO}_3} = 2 \frac {m_{\text{CaCO}_3}}{M_{\text{CaCO}_3}} =\)
    \(= 2 \cdot \frac {3,243\text{g}} {(40,1 + 12 + 16 \cdot 3)\text{g/mol}} = 0,0647952\text{mol}\)

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

    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

    1. vid 5 °C
    2. För att syrgas ska kunna lösas i vatten, måste det uppstå van der Waalsbindningar mellan syremolekylerna och vattenmolekylerna (1p). Dessa är mycket svaga, vilket innebär att det inte behövs så mycket energi för att bryta dem (1p). När bindningarna mellan syremolekylerna och vattenmolekylerna bryts, avgår syret i gasform (1p).

 

   

Också intressant: