Magnus Ehingers undervisning

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

Kemi 2

Administration

Prov 2013-10-11 i Kemisk jämvikt och Syror och baser - Facit

Artikelindex

Facit

Betygsgränser

Max: 20,0 (10/7/3)
Medel: 8,5 (5,65/2,26/0,42)
E: 7,5    
D: 11,0 varav 3,5 A- eller C-poäng
C: 14,0 varav 5,5 A- eller C-poäng
B: 15,5 varav 1,5 A-poäng
A: 18,0 varav 2,5 A-poäng

Det här provets omfattning är egentligen för liten för att kunna sätta B- eller A-betyg. Men den som har 15,5 poäng eller mer, oavsett fördelning på C- eller A-poäng, har rätt så goda chanser att nå något av de högre betygen.

Del I. Ringa in de rätta svaren!

  1. a
  2. d

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

    1. pH = 4,648
    2. pH = 13,020

Del III. Frågor som kräver ett utredande svar (fullständiga beräkningar krävs)

    1. pH ≈ 8 (alla svar mellan 7-9 är godkända)
    2. HF + NaOH → H2O + F + Na+
      Vid ekvivalenspunkten är nHF nNaOH.

      \[\begin{align}n_{\text{NaOH}} &= c_{\text{NaOH}} \cdot V_{\text{NaOH}} = \hspace{100cm} \\ &= 0,100\text{mol/dm}^3 \cdot 0,014\text{dm}^3 = 0,0014\text{mol} = n_{\text{HF}}\end{align}\]

      \[c_{\text{HF}} = \frac {n_{\text{HF}}}{V_{\text{HF}}} = \frac {0,0014\text{mol}}{0,035\text{dm}^3} = 0,040\text{mol/dm}^3 \hspace{100cm}\]


      E – Eleven gör en ansats till att beräkna koncentrationen, t.ex. genom att beräkna substansmängden HF korrekt.
      C – Eleven beräknar koncentrationen HF helt korrekt.
    3. Vid halvtiterpunkten (där man tillsatt halva den ekvivalenta mängden NaOH) är [HF] = [F-]. Då gäller att

      \[K_{\text{a}} = \frac {[\text{H}^+][\text{F}^-]}{[\text{HF}]} = [\text{H}^+] \cdot \frac {[\text{F}^-]}{[\text{HF}]} = [\text{H}^+] \hspace{100cm}\]

      och

      \[\text{p}K_{\text{a}} = \text{pH} \hspace{100cm}\]

      Halvtiterpunkten ligger vid \(\frac {14\text{ml}}{2} = 7\text{ml}\) tillsatt NaOH. Då är \(\mathrm{p}K_\mathrm{a} = \mathrm{pH} \approx 3,25\) (alla svar mellan 3,1 – 3,4 är godkända).

      E – Eleven gör en avläsning av halvtiterpunkten och läser av att pH ≈ 3,25.
      C – Eleven förklarar också varför pKa = pH vid halvtiterpunkten.

  1. Eftersom lösningarna späds till dubbla volymen, blir koncentrationerna halverade.

    \[c_{\text{HCOOH}} = 0,10\text{M} \hspace{100cm}\]

    \[c_{\text{HCOO}^-} = 0,40\text{M} \hspace{100cm}\]

    \(\text{p}K_{\text{a, HAc}} = 3,74\) (ur formelsamlingen)

    Buffertformeln ger:

    \[\begin{align}\text{pH} &= \text{p}K_{\text{a, HAc}} -\log \left(\frac {c_{\text{HCOOH}}}{c_{\text{HCOO}^-}}\right) = \hspace{100cm} \\ &= 3,74 -\log \left(\frac {0,10}{0,40}\right) = 4,34205999 \approx 4,34\end{align}\]

    E – Eleven beräknar pH utan att ta hänsyn till halveringen av koncentrationerna (frågan blir då bara enkel).
    C – Eleven beräknar pH fullständigt korrekt (frågan blir då mera komplex). Även om resultatet i det här specifika fallet blir exakt detsamma som om man inte tar hänsyn till spädningarna, är eleven inte uppe på C-nivå förrän man antingen tagit hänsyn till spädningarna eller visat att de (i det här fallet) inte spelar någon roll.

  2. Reaktionen är endoterm. Vi kan sätta in värmet i reaktionsformeln på det här sättet: 

    värme + N2(g) + O2(g) ⇌ 2NO(g)

    Ju mer värme som tillsätts, desto mer kommer reaktionen att tryckas åt höger enligt Le Chateliers princip. I uttrycket för jämviktskonstanten

    \[K = \frac {[\text{NO}_2]^2}{[\text{N}_2][\text{O}_2]} \hspace{100cm}\]

    kommer då täljaren att öka samtidigt som nämnaren minskar. Därför kommer jämviktskonstantens värde att bli högre ju högre temperaturen är.


    E – Eleven konstaterar att reaktionen är endoterm eftersom jämviktskonstantens värde ökar med ökande temperatur.
    C – Eleven för in värmet i reaktionsformeln och resonerar om jämviktsförskjutningen enligt Le Chateliers princip.
    A – Eleven resonerar både kemiskt om förskjutning av jämvikten när värmet förs in, och matematiskt utifrån hur man tecknar jämviktskonstanten.
  3. \[Q = \frac {[\text{N}_2][\text{O}_2]}{[\text{NO}_2]^2} = \frac {1,00\text{M} \cdot 1,00\text{M}}{(1,00\text{M})^2} < 3,45 \cdot 10^{10} = K \hspace{100cm}\]
    Eftersom \(Q < K\) går reaktionen åt höger.
      [NO] [O2] [N2]  
    f. r. \[1,00\] \[1,00\] \[1,00\] M
    Δ \[- 2x\] \[+ x\] \[+ x\] M
    v. j. \[1,00 - 2x\] \[1,00 + x\] \[1,00 + x\] M


    \[K = \frac {[\text{N}_2][\text{O}_2]}{[\text{NO}_2]^2} \hspace{100cm}\]

    \[3,45 \cdot 10^{10} = \frac {(1,00 + x)(1,00 + x)}{(1,00-2x)^2} = \frac {(1,00 + x)^2}{(1,00-2x)^2} \hspace{100cm}\]

    \[\sqrt{3,45 \cdot 10^{10}} = \sqrt{\frac {(1,00 + x)^2}{(1,00-2x)^2}} = \frac {1,00 + x}{1,00 - 2x} \hspace{100cm}\]

    \[(1,00 - 2x) \cdot \sqrt{3,45 \cdot 10^{10}} = 1,00 + x \hspace{100cm}\]

    \[\sqrt{3,45 \cdot 10^{10}} - 2x\cdot \sqrt{3,45 \cdot 10^{10}} = 1,00 + x \hspace{100cm}\]

    \[- 2x\cdot \sqrt{3,45 \cdot 10^{10}} - x= 1,00 -\sqrt{3,45 \cdot 10^{10}} \hspace{100cm}\]

    \[- (2\cdot \sqrt{3,45 \cdot 10^{10}} + 1)x= 1,00 -\sqrt{3,45 \cdot 10^{10}} \hspace{100cm}\]

    \[x = \frac {1,00 -\sqrt{3,45 \cdot 10^{10}}}{- (2\cdot \sqrt{3,45 \cdot 10^{10}} + 1)} = 0,49999596 \hspace{100cm}\]


    [NO] = 1,00 – 2x = 1,00 – 2 · 0,49999596 = 8,075706792 · 10-6M ≈ 8,08 · 10-6 M
| ▶

 

   

Också intressant: