Magnus Ehingers undervisning

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

Kemi 2

Administration

Prov 2018-06-04 i Syror och baser

Artikelindex

Facit

Betygsgränser

Max: 20,0 (10/6/4)
Medel:    
E: 7,5    
D:  10,5 varav 3,0 A- eller C-poäng
C:  13,5 varav 4,5 A- eller C-poäng
B:  15,5 varav 2,0 A-poäng
A:  17,5 varav 3,0 A-poäng

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

  1. HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O
  2. \({\sf \text{NH}_4^+}\) (ammoniumjon)
  3. \(K_\text{a}=\frac {[\text{H}^+][\text{CN}^-]}{[\text{HCN}]}\) eller \(K_\text{a}=\frac {[\text{H}_3\text{O}^+][\text{CN}^-]}{[\text{HCN}]}\)
  4. HAc, Ac, H3O+, OH
    E – Eleven anger korrekt tre av partiklarna ovan
    C – Eleven anger korrekt alla fyra partiklar.

Del II. Ringa in de rätta alternativen!

  1. e
  2. d
    Motivering:
    \(K_{\text{b, HPO}_4^{2-}} = 1,6 \cdot 10^{-7}\text{M}\)
    \(K_{\text{a, HPO}_4^{2-}} = 4,4 \cdot 10^{-13}\text{M}\)
    Eftersom \(K_{\text{b, HPO}_4^{2-}} > K_{\text{a, HPO}_4^{2-}}\) är vätefosfatjonen starkare som bas än som syra. Därför blir lösningen basisk. Eftersom \(K_{\text{b, HPO}_4^{2-}}\) är relativt litet blir lösningen bara svagt basisk.

    Genom att ge svaret (e) har eleven visat att hen behärskar joners protolys på E-nivå. Genom att ge svaret (d) kan eleven även ta hänsyn till att vätefosfatjonen kan fungera både som syra och som bas, och behärskar joners protolys på C-nivå.
  3. c, d

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

  1. Le Chateliers princip säger att om ett jämviktssystem rubbas, så sker det en nettoreaktion som motverkar rubbningen. Om vi tillsätter mera syra (H3O+) innebär detta att reaktionen kommer att gå åt vänster tills jämviktsläget åter uppnås, och [H3O+] är ungefär densamma som förut:

    \({\sf \text{H}_2\text{PO}_4^-}\)  + H2O ← \({\sf \text{HPO}_4^{2-}}\) + H3O+

    Om man istället tillsätter en bas (OH) kommer följande reaktion att ske:

    H3O+ + OH → 2H2O

    Det betyder att [H3O+] kommer att sjunka. Återigen gäller Le Chateliers princip, och reaktionen kommer att gå åt höger tills jämvikt åter uppnåtts, och [H3O+] återställts:

    \({\sf \text{H}_2\text{PO}_4^-}\)  + H2O → \({\sf \text{HPO}_4^{2-}}\) + H3O+

    Bedömning
    E – Eleven gör en ansats till att besvara frågan, till exempel genom att definiera Le Chateliers princip eller förklara hur Le Chateliers princip fungerar.
    C – Eleven förklarar utförligt vad som händer när syra eller bas sätts till bufferten.
    A – Eleven förklarar utförligt och nyanserat vad som när syra och när bas sätts till bufferten.
    Kommentar: I båda förklaringarna måste framgå hur [H3O+] påverkas av tillsatsen syra eller bas.

    Språklig bedömning
    E – Eleven stöttar sin förklaring med någon korrekt skriven, relevant reaktionsformel.
    C – Eleven stöttar sin förklaring med två korrekt skrivna, relevanta reaktionsformler.
    A – Eleven stöttar sin förklaring med åtminstone tre korrekt skrivna, relevanta reaktionsformler.
  2. Buffertformeln ger att
    \([\text{H}^+] = K_\text{a} \cdot \frac {c_\text{syra}}{c_\text{bas}}\)
    \(c_\text{syra} = \frac {[\text{H}^+] \cdot c_\text{bas}}{K_\text{a}} = \frac {10^{-9,00}\cdot 0,20}{5,6 \cdot 10^{-10}}\text{M} = 0,3571428571\text{M}\)
    \(n_\text{syra} = c_\text{syra} \cdot V = 0,3571428571\text{mol/dm}^3 \cdot 0,500\text{dm}^3 = 0,1785714286\text{mol}\)
    \(m_{\text{NH}_4\text{Cl}} = n_{\text{NH}_4\text{Cl}} \cdot M_{\text{NH}_4\text{Cl}} = 0,1785714286\text{mol} \cdot 53,49\text{g/mol} = 9,5517857\text{g} \approx 9,6\text{g}\)

    Bedömning
    E – Eleven gör en ansats till att lösa uppgiften, till exempel genom att beräkna någon koncentration eller ställa upp uttrycket för \(c_\text{syra}\).
    C – Eleven beräknar \(c_\text{syra}\) korrekt.
    A – Eleven beräknar \(m_{\text{NH}_4\text{Cl}}\) korrekt.
  3. Vi kallar barbitursyran HA. Följande protolys sker:
    HAc ⇌ H+ + Ac
    \(c_\text{HA} = \frac {n_\text{HA}}{V} = \frac {\frac {m_\text{HA}}{M_\text{HA}}}{V} = \frac {\frac {15\text{g}}{128,09\text{g/mol}}}{250\text{dm}^3} = 0,46842064\text{mol/dm}^3\)
      HA H+ A  
    f. r. \(0,46\text{…}\) \(0\) \(0\) \(\text{M}\)
    Δ \(–x\) \(+x\) \(+x\) \(\text{M}\)
    v. j. \((0,46 – x)\) \(x\) \(x\) \(\text{M}\)

    \(K_{\text{a}} = \frac {[\text{H}^+][\text{A}^-]}{[\text{HA}]}\)

    \(10^{-4,0} = \frac {x \cdot x}{0,46842064-x} \approx \frac {x^2}{0,46842064}\)
    \(x = \sqrt{10^{-4,0} \cdot 0,46842064} = 0,00684413\)

    Eftersom x << 0,46… går det bra att försumma x bredvid 0,46.

    \([\text{H}^+] = x = 0,00684413\text{M}\)
    \(\text{pH} = -\lg(0,00684413) = 2,16468199 \approx 2,16\)

    Svar mellan 2,1–2,2 är godkända.

    Bedömning
    Även om det är möjligt att besvara frågan hela vägen från E- till A-nivå väljer jag att bara ge ett A-belägg på den här frågan – för de elever som verkligen vill visa att de når A-nivå.

    Om eleven ej visat att \(x\) kan försummas bredvid 0,46, och inte heller löst andragradsekvationen fullständigt, erhålls max 0,5A.
| ▶

 

   

Också intressant: