Tid: 75 minuter

• Tillåtna hjälpmedel är penna, suddgummi och linjal, formelsamling, samt miniräknare.
• Alla svar ska skrivas på ett annat papper. Detta papper kan du behålla om du vill.
• Alla reaktionsformler skall vara balanserade med minsta möjliga heltalskoefficienter.
• Antalet poäng per uppgift ges på formen (G/VG/MVG). Exempel: Intill en fråga står det ”(1/1/0)”. Det betyder att man kan få maximalt 1 G-poäng och 1 VG-poäng.

Hoppa direkt till …

Del I. Endast svar behöver anges. Glöm inte enhet!

1. I ett lufttätt kärl har jämvikten
   

   N2O4(g)	⇌	2NO2(g)	∆H > 0 för reaktionen åt höger
   färglös		rödbrun

   
   fått ställa in sig. Dikvävetetraoxiden, N₂O₄, är färglös, medan kvävedioxiden, NO₂, är rödbrun.
   1. Ställ upp jämviktsekvationen för reaktionen. (1/0/0)
   2. Vad händer med gasblandningens färg om man tillsätter mer N₂O₄? (1/0/0)
   3. Vad händer med gasblandningens färg om man ökar trycket i kärlet? (0/1/0)
   4. Vad händer med gasblandningens färg om man minskar temperaturen på reaktionsblandningen? (0/1/0)
2. Vilket pH har en lösning
   1. som består av 0,250 mol/dm³ salpetersyra, HNO₃? (1/0/0)
   2. där [OH^–] = 0,025 mol/dm³? (0/1/0)
3. Vid 45 °C är vattnets jonprodukt K_w = 4,0 · 10^–14 M². Vilket pH har rent vatten vid 45 °C? (0/1/0)
   
   1. 2,0
   2. 6,7
   3. 7,0
   4. 7,3
   5. 13,4
   6. 14,0

Del II. Fullständiga lösningar ska redovisas. Glöm inte enhet!

4. Vid 700 °C mätte man halten SO₃, NO, SO₂ och NO₂ i ett lufttätt reaktionskärl där följande jämvikt ställt in sig:
   
   SO₂(g) + NO₂(g) ⇌ SO₃(g) + NO(g)
   
   De värden man fick var: [SO₂] = 0,12 M; [NO₂] = 0,18 M; [SO₃] = 0,32 M; [NO] = 0,11 M. Vilket värde hade jämviktskonstanten K? (1/0/0)
5. Man löser lite dinatriumvätefosfat, Na₂HPO₄ i vatten. Vilken reaktion får lösningen: Sur, neutral eller basisk? Motivera ditt svar. (1/1/0)
6. Vid 25 °C är jämviktskonstanten K = 0,46 för nedanstående reaktion:
   
   2BrCl ⇌ Br₂ + Cl₂
   
   Vid ett visst tillfälle är [BrCl] = 0,30 M; [Br₂] = 0,15 M och [Cl₂] = 0,15 M.
   1. Visa att systemet inte är i jämvikt (1/0/0)
   2. Åt vilket håll kommer reaktionen att gå? Motivera ditt svar! (1/1/0)
7. Du tillverkar en buffert genom att blanda 25,0 ml 0,100 M NH₃ med 75,0 ml 0,250 M NH₄Cl. Beräkna buffertens pH. (1/1/0)
8. Du har 0,250 dm³ av en lösning med 1,50 M ättiksyra. Vilket är lösningens pH? (2/2/0)
9. Polyakrylamid, [-CH₂-CH(C(O)NH₂)-]_n, är en polymer av akrylamid, CH₂CHC(O)NH₂. Det betyder att polyakrylamid är ett stort ämne som är uppbyggt av många små akrylamid-rester. Polyakrylamid är helt ofarligt, medan akrylamid är giftigt och kan skada nervsystemet allvarligt.
   
   När man tillverkar polyakrylamid kan det göras enligt följande kemiska reaktionsformel:
   
   nCH₂CHC(O)NH₂ ⇌ [-CH₂-CH(C(O)NH₂)-]_n
   
   Eller, med strukturformler:
   
   
   
   Reaktionen är en jämvikt som är starkt förskjuten åt höger.
   
   Det kan vara en riktigt dum idé att försöka täta väggarna i tunneln genom Hallandsåsen med polyakrylamid. Använd både kemiska argument, beräkningar och ekologiska argument för att förklara varför! (2/2/2)

Facit

Betygsgränser

Del I. Endast svar krävs.

Ingen/felaktig enhet i svaret … -1p

Räknat med avrundade siffror … -0,5p

1. 1. \(K = \frac {[\text{NO}_2]^2}{[\text{N}_2\text{O}_4]}\)
   2. Den blir mer rödbrun
   3. Den blir mindre rödbrun
   4. Den blir mindre rödbrun
2. 1. pH = 0,60
   2. pH = 12,40
3. b)
   
   Lösning: I rent vatten (neutralt) är [H⁺] = [OH^–]. Eftersom
   
   K_w = [H⁺][OH^–]
   
   får vi att
   
   \([\text{H}^+] = \sqrt{4,0 \cdot 10^{-14}\text{M}^2} = 0,00000020\text{M}\)
   
   och
   
   \(\text{pH} = -\lg{[\text{H}^+]} = -\lg0,00000020 = 6,698970004 \approx 6,70\)

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

4. \(K = \frac {[\text{SO}_3\text{(g)}][\text{NO}\text{(g)}]}{[\text{SO}_2\text{(g)}][\text{NO}_2\text{(g)}]} = 1,62962963 \approx 1,6\)

5. \(K_{\text{a, HPO}_4^{2-}} = 4,4 \cdot 10^{-13}\text{M}\)

   \(K_{\text{b, HPO}_4^{2-}} = 1,6 \cdot 10^{-7}\text{M}\)

   \(K_{\text{a, HPO}_4^{2-}} < K_{\text{b, HPO}_4^{2-}}\) … (1/0/0)

   Eftersom HPO\(_4^{2-}\) är en mycket svag syra (och måttligt stark bas) blir lösningen basisk. … (0/1/0)

6. 1. \(Q = \frac {[\text{Br}_2][\text{Cl}_2]}{[\text{BrCl}]^2} = \frac {0,15\text{M} \cdot 0,15\text{M}}{0,30\text{M}^2} = 0,25\)

      Eftersom \(Q \neq K\) är systemet inte i jämvikt.

   2. Om \(Q\) ska närma sig \(K\), måste \(Q\) bli större. Det kan det bara bli om [Br₂] och [Cl₂] ökar, samtidigt som [BrCl] minskar. Därför kommer reaktionen att gå åt höger.

7. Buffertformeln ger att

   \(\text{pH} = \text{p}K_{\text{a}} - \log \left(\frac {c_{\text{syra}}}{c_{\text{bas}}} \right )\)

   \(c_{\text{syra}} = \frac {75\text{ml} \cdot 0,250\text{M}}{(25+75)\text{ml}} = 0,1875\text{M}\)

   \(c_{\text{bas}} = \frac {25\text{ml} \cdot 0,100\text{M}}{(25+75)\text{ml}} = 0,0250\text{M}\)

   \(\text{p}K_{\text{a, NH}_4^+} = 9,25\) (från tabell) … (0/1/0)

   \(\text{pH} = 9,25 - \log \left(\frac {0,1875}{0,0250} \right ) = 8,37493874 \approx 8,37\)… (1/0/0)

8. HAc ⇌ H⁺ + Ac^–

   	HAc	H+	Ac–
   f.r.	1,50 M	0	0
   Δ	-x	+x	+x
   v.j.	(1,50 - x)M	xM	xM

   \(K_{\text{a}} = \frac {[\text{H}^+][\text{Ac}^-]}{[\text{HAc}]}\) … (1/0/0)

   \(K_{\text{a}} = 10^{-4,75}\text{M}\) (från tabell)

   \(10^{-4,75} = \frac {x^2}{1,50 - x} \approx \frac {x^2}{1,50}\)

   \(10^{-4,75} \cdot 1,50 = x^2\)

   \(x = \sqrt{10^{-4,75} \cdot 1,50} = 0,0051647063 = [\text{H}^+]\) … (0/1/0)

   Eftersom x << 1,50 går det bra att försumma x bredvid 1,50. … (0/1/0)

   pH = –log[H⁺] = –log0,0051647063 = 2,28695437 ≈ 2,29 … (1/0/0)

9. Eleven tar upp antingen kemiska argument, beräkningar eller ekologiska argument, och diskuterar dessa översiktligt. (1-2/0/0)

   Eleven tar upp åtminstone två av kemiska argument, beräkningar och ekologiska ar-gument, och diskuterar dessa utförligt (1-2/1-2/0)

   Eleven tar upp både kemiska argument, beräkningar och ekologiska argument, och diskuterar dessa utförligt och nyanserat. (1-2/1-2/1-2)