Magnus Ehingers undervisning

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

Kemi 2

Administration

Slutprov 2007 i Kemi B - Facit

Artikelindex

Facit

Betygsgränser

Max: 31,0
G: 7,5
VG: 19,5
MVG: 25,5

Del I. Frågor som bara kräver ett kort svar

    1. cellens uppbyggande reaktioner
    2. under inverkan av koenzym A bryts fettsyror ned till acetyl-CoA
    3. de olika reaktionsvägarna möts här, inuti mitokondrien
    4. vätejoner transporteras ut till mellanrummet mellan mitokondriens bägge membran
    5. slutprodukten i denna reaktionsserie är oftast pyruvatjoner
    6. här omvandlas aminosyror och ketosyror efter cellens behov
    1. alkan
    2. alkohol
    3. aldehyd eller karboxylsyra
    4. karboxylsyra
    5. aminosyra
    6. eter
  1.  

    \[\begin{align}pV &= nRT \Leftrightarrow \hspace{100cm} \\ T &= \frac {pV}{nR} = \\ &= \frac {101,3 \cdot 10^3\frac {\text{N}}{\text{m}^2} \cdot 0,005\text{m}^3}{8,314\frac {\text{Nm}}{\text{molK}} \cdot 0,205\text{mol}} = 297,17726\text{K} \approx \\ &\approx 297\text{K} \approx 24,2^{\text{o}}\text{C}\end{align}\]

  2. c)
  3. 10Cr3+ + 6BrO\({\sf _3^-}\) + 22H2O → 10CrO\({\sf _4^{2-}}\) + 3Br2 + 44H+

    eller

    44OH + 10Cr3+ + 6BrO\({\sf _3^-}\) → 10CrO\({\sf _4^{2-}}\) + 3Br2 + 22H2O

  4. Oxalsyra (1,2-etandisyra), Oxalsyra

Del II. Frågor som kräver fullständig lösning och (i förekommande fall) balanserade formler. Glöm inte enhet!

Ingen/felaktig enhet i svaret ... -1p

Räknat med avrundade siffror ... -0,5p

      1. Fe(s) + 2H+(aq) → Fe2+(aq) + H2(g)
      2. 5Fe2+(aq) + \({\sf \text{MnO}_4^-}\)(aq) + 8H+(aq) → 5Fe3+(aq) + Mn2+(aq) + 4H2O
      3. \[m_{\text{Fe}} = 0,743 \cdot m_{\text{tot}} = 0,743 \cdot 0,203\text{g} = 0,150829\text{g} \hspace{100cm}\]

        \[n_{\text{Fe}} = \frac {m_{\text{Fe}}}{M_{\text{Fe}}} = \frac {0,150829\text{g}}{55,8\text{g/mol}} = 2,70302\cdot 10^{-3}\text{mol} \hspace{100cm}\]

        Reaktionsformeln i fråga b) ger att

        \[n_{\text{MnO}_4} = \frac {1}{5}n_{\text{Fe}} = \frac {2,70302\cdot 10^{-3}\text{mol}}{5} = 5,40605\cdot 10^{-4}\text{mol} \hspace{100cm}\]

        \[\begin{align}V_{\text{MnO}_4} &= \frac {n_{\text{MnO}_4}}{c_{\text{MnO}_4}} = \frac {5,40605\cdot 10^{-4}\text{mol}}{0,0200\text{mol/dm}^3} = \hspace{100cm} \\ &= 0,0270302\text{dm}^3 \approx 27,0\text{ml}\end{align}\]

        Rätt substansmängd KMnO4 – 1p; rätt substansmängd Fe – 1p; rätt massa Fe – 0,5p; rätt masshalt järn – 0,5p.

        Använt förhållandet 1:1 för Fe2+:\({\sf \text{MnO}_4^-}\), även om man svarat så i fråga 7b (detta medför nämligen en så pass kraftig förenkling av uppgiften) ... -0,5

    1. Redogörelse för hur gelfiltrering fungerar, och vilka ämnen som separerar ut först – 2p; Förklaring varför maltos och cellobios inte kan separeras med gelfiltrering – 1p.
    2. Följande reaktion sker: 2H2 + O2 → 2H2O

      \[n_{\text{H}_2} = \frac {m_{\text{H}_2}}{M_{\text{H}_2}} = \frac {100\text{g}}{(1,008 \cdot 2)\text{g/mol}} = 49,60317\text{mol} \hspace{100cm}\]

      \[n_{\text{O}_2} = \frac {m_{\text{O}_2}}{M_{\text{O}_2}} = \frac {100\text{g}}{(16,0 \cdot 2)\text{g/mol}} = 3,125\text{mol} \hspace{100cm}\]

      För att all vätgas ska förbrukas behövs c:a 25 mol O2 - och så mycket finns det ju inte! Därför är syrgasen begränsande ämne. Reaktionsformeln ger att

      \[n_{\text{H}_2\text{O}} = 2n_{\text{O}_2} = 2 \cdot 3,125\text{mol} = 6,25\text{mol} \hspace{100cm}\]

      \[\begin{align}m_{\text{H}_2\text{O}} &= n_{\text{H}_2\text{O}} \cdot M_{\text{H}_2\text{O}} = \hspace{100cm} \\ &= 6,25\text{mol} \cdot (1,008 \cdot 2 + 16,0)\text{g/mol} = 112,6\text{g} \approx 113\text{g}\end{align}\]

      Rätt substansmängder H2 och O2 – 1p; rätt begränsande ämne – 1p; rätt massa vatten - 1p.

    3. Vi kan använda oss av buffertformeln:

      \[[\text{H}^+] = K_{\text{a}} \frac {c_{\text{syra}}}{c_{\text{bas}}} \hspace{100cm}\]

      \[c_{\text{syra}} = \frac {0,10\text{M} \cdot 50\text{ml}}{150\text{ml}} = 0,033333\text{M} \hspace{100cm}\]

      \[c_{\text{bas}} = \frac {0,10\text{M} \cdot 100\text{ml}}{150\text{ml}} = 0,066667\text{M} \hspace{100cm}\]

      \[[\text{H}^+] = 8,4\cdot 10^{-4}\text{M} \cdot \frac {0,033333\text{M}}{0,066667\text{M}} = 4,2 \cdot 10^{-4}\text{M} \hspace{100cm}\]

      \[\text{pH} = -\text{lg}(4,2 \cdot 10^{-4}) = 3,3767507 \approx 3,38 \hspace{100cm}\]

      Korrekt beräkning av csyra och cbas – 1p; korrekt beräkning av [H+] – 1p; korrekt beräkning av pH – 1p.

    4. \[Q = \frac {[\text{H}_2\text{O}][\text{CO}]}{[\text{H}_2][\text{CO}_2]} = \frac {\frac {0,500}{0,250} \cdot \frac {0,500}{0,250}}{\frac {0,500}{0,250} \cdot \frac {0,500}{0,250}} = 1 < K = 4,40 \hspace{100cm}\]

      Eftersom \(Q\) är mindre än \(K\), så måste det bildas mer produkter – reaktionen måste gå åt höger. Då kan vi ställa upp en liten tabell!

       

      [H2]

      [CO2]

      [H2O]

      [CO]

       

      Före reaktion

      \[\frac {0,500}{0,250}\]

      \[\frac {0,500}{0,250}\]

      \[\frac {0,500}{0,250}\]

      \[\frac {0,500}{0,250}\]

      M

      Ändring

      \[-x\]

      \[-x\]

      \[+x\]

      \[+x\]

      M

      Vid jämvikt

      \[\frac {0,500}{0,250} - x\]

      \[\frac {0,500}{0,250} - x\]

      \[\frac {0,500}{0,250} + x\]

      \[\frac {0,500}{0,250} + x\]

      M

Jämviktsekvationen ger att:

\[\begin{align}K &= \frac {[\text{H}_2\text{O}][\text{CO}]}{[\text{H}_2][\text{CO}_2]} \hspace{100cm} \\ 4,40 &= \frac {\left(\frac {0,500}{0,250}+ x\right) \cdot \left(\frac {0,500}{0,250}+ x\right)}{\left(\frac {0,500}{0,250} - x\right) \cdot \left(\frac {0,500}{0,250} - x\right)} = \frac {\left(\frac {0,500}{0,250}+ x\right)^2}{\left(\frac {0,500}{0,250} - x\right)^2} \hspace{100cm}\end{align}\]

Vi löser ut \(x\):

\[\sqrt{4,40} = \sqrt{\frac {\left(\frac {0,500}{0,250}+ x\right)^2}{\left(\frac {0,500}{0,250} - x\right)^2}} = \frac {\frac {0,500}{0,250}+ x}{\frac {0,500}{0,250} - x} \hspace{100cm}\]
\[\sqrt{4,40} \cdot \left(\frac {0,500}{0,250} - x\right) = \frac {0,500}{0,250} + x \hspace{100cm}\]
\[\sqrt{4,40} \cdot \frac {0,500}{0,250} - \frac {0,500}{0,250} = x + \sqrt{4,40}x \hspace{100cm}\]
\[\sqrt{4,40} \cdot \frac {0,500}{0,250} - \frac {0,500}{0,250} = \left(1 + \sqrt{4,40}\right)x \hspace{100cm}\]
\[x = \frac {\sqrt{4,40} \cdot \frac {0,500}{0,250} - \frac {0,500}{0,250}}{1 + \sqrt{4,40}} = 0,708685 \hspace{100cm} \hspace{100cm}\]

Vid jämvikt:

\[[\text{H}_2] = [\text{CO}_2] = \frac {0,500}{0,250}\text{M} - 0,708685 \text{M} = 1,2913149\text{M} \hspace{100cm}\]

\[\begin{align}n_{\text{H}_2} &= n_{\text{CO}_2} = cV = 1,2913149\text{mol/dm}^3 \cdot 0,250\text{dm}^3 = \hspace{100cm} \\ &= 0,3228287\text{mol} \approx 0,32\text{mol} \end{align}\]

och på samma sätt

\[[\text{H}_2\text{O}] = [\text{CO}] = \frac {0,500}{0,250}\text{M} + 0,708685 \text{M} = 2,70886851\text{M} \hspace{100cm}\]

\[\begin{align}n_{\text{H}_2\text{O}} &= n_{\text{CO}} = cV = 2,70886851\text{mol/dm}^3 \cdot 0,250\text{dm}^3 = \hspace{100cm} \\ &= 0,6771712\text{mol} \approx 0,68\text{mol}\end{align}\]

Rätt beräkning av \(Q\) – 1p; korrekt beräkning av \(x\) – 1p; korrekt beräkning av [H2] och [CO2] – 1p; korrekt beräkning av [H2O] och [CO] – 1p; korrekt beräkning av substansmängderna – 1p.

| ▶

 

   

Också intressant: