Oppgave 1
a) Skriv korrekte formler for følgende forbindelser:
Dinitrogenpentoksid N2O5
Kaliumnitrat KNO3
Krom(III)sulfid Cr2S3
Ammoniumklorid NH4Cl
salpetersyrling HNO2
Svovelsyre H2SO4
Ammoniumsulfat (NH4)2SO4
Kopper(I)hydrogensulfat CuHSO4
Sølvnitrat AgNO3
b) Skriv følgende forbindelsers navn:
HNO3 Salpetersyre
P2O5 Difosforpentoksid
CuSO4 Koppersulfat
NH4NO3 Ammoniumnitrat
CuH2PO3 Kopper(I)hydrogenfosfitt
Ag2SO4 Sølvsulfat
H3PO4 Fosforsyre
Na2S Natriumsulfid
Na2SO4 Natriumsulfat
c) Ved forgiftningstilfelle ble Sherlock Holmes innkalt. Han fant en flaske som inneholdt ett hvitt, krystallisk pulver. Ved analyse av dette fant han at det inneholdt:
67,30 % karbon, 6,98 % hydrogen, 4,62 % nitrogen og 21,10 % oksygen (alle tall er masseprosent).
Beregn forbindelsens enkleste (empiriske) formel. Vis fremgangsmåten ! Element Masse % = g
100g : A mol
100g : Minstetall Forholdstall
C 67,30 12,011 5,603 0,330 17
H 6,98 1,008 6,925 0,330 21
N 4,62 14,01 0,330 0,330 1
O 21,10 16,00 1,319 0,330 4
EMPIRISK FORMEL: C17H21NO4
Oppgave 2
a) Natriumsulfid, Na2S, blir produsert i svære kvanta ( mellom 105 og 106 tonn pr.år).
Det brukes ved rensing av vann og avløp for tungmetaller (spesielt bly) og ved garving av huder, produksjon av fargestoffer samt ved flotasjon av mineraler i bergverk. Stoffet lages fra natriumsulfat og koks (karbon) etter følgende ligning:
Na2SO4 (s) + 2 C (s) = Na2S (l) + 2 CO2 (g) Hvor mange tonn koks behøves for reaksjon med 25,0 tonn natriumsulfat?
Hvor mye natriumsulfid får vi ved reaksjonen? Og, hvor meget får vi av biproduktet karbondioksid? Vis beregningene !
Na2SO4 : 𝑚𝑚𝑁𝑁𝑁𝑁2𝑆𝑆𝑆𝑆4 = 25,0 𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 = 25,0∙106𝑔𝑔
= (2∙23 + 32 + 4∙16)� 𝑔𝑔
𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚�= 142 𝑔𝑔 𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚
=𝑚𝑚
𝑀𝑀=25,0∙106 142 � 𝑔𝑔
𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚𝑔𝑔
�= 0,176∙106 𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚 C : 𝑡𝑡𝑐𝑐 = 2∙ 𝑡𝑡𝑁𝑁𝑁𝑁2𝑆𝑆𝑆𝑆4
= 2∙0,176∙106𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚
=12,01 𝑔𝑔
𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚
𝑚𝑚𝑐𝑐
Vi behøver: =𝑡𝑡𝑐𝑐∙ 𝑀𝑀𝑐𝑐
= 2∙0,176∙106∙12,01 𝑔𝑔
= 4,23∙106𝑔𝑔
= 4,23 𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 𝑘𝑘𝑡𝑡𝑘𝑘𝑘𝑘 Na2S : 𝑀𝑀𝑁𝑁𝑁𝑁2𝑆𝑆 = (2∙23 + 32)� 𝑔𝑔
𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚�= 78 𝑔𝑔 𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚 𝑡𝑡𝑁𝑁𝑁𝑁2𝑆𝑆 =𝑡𝑡𝑁𝑁𝑁𝑁2𝑆𝑆𝑆𝑆4 = 0,176∙106 𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚 𝑚𝑚𝑁𝑁𝑁𝑁2𝑆𝑆
Vi får laget : =𝑡𝑡 ∙ 𝑀𝑀
= 0,176∙106∙78𝑔𝑔
= 13,73∙106𝑔𝑔= 13,73 𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 𝑁𝑁𝑁𝑁2𝑆𝑆 CO2 : 𝑀𝑀𝐶𝐶𝑆𝑆2 = (12 + 2∙16)� 𝑔𝑔
𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚�= 44 𝑔𝑔 𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚
= 2∙ 𝑡𝑡𝑁𝑁𝑁𝑁2𝑆𝑆𝑆𝑆4 = 2∙0,176∙106𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚 𝑚𝑚
Vi får laget : =𝑡𝑡 ∙ 𝑀𝑀 𝑡𝑡 =𝑚𝑚
𝑀𝑀� 𝑔𝑔 𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚𝑔𝑔
�= [𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚]
�m(masse)[𝑔𝑔]�= n (stoff mengde)[𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚]∙M = (Molar masse) � 𝑔𝑔 𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚�
b) Mineralet orpigment består av diarsentrisulfid, As2S3. Det er gyldengult fargestoff og ble benyttet av malere så vel i antikken som under renessansen. En ulempe er at det er giftig. Ved forbrending i luft vil stoffet reagere med oksygen og gi diarsentrioksid (arsenikk) og svoveldioksid.
As2S3 + O2 As2O3 + SO2
Balanser denne ligningen. Vis fremgangsmåten ! B As2S3 + D O2 E As2O3 + F SO2
As- Balanse : 2B = 2E Velger: B = 1
S- Balanse : 3B = F F = 3B = 3
O- Balanse : 2D = 3E + 2F 𝐷𝐷=3𝐸𝐸+ 2𝐹𝐹
2 =3∙1 + 2∙3
2 =9
2
Alt multiplisert med 2 gir: 2As2S3 + 9O2 2As2O3 + 6SO2
c) Beregn prosentvis innhold arsen I henholdsvis orpigment og arsenikk...
(Formlene er gitt i oppgave b). Vis fremgangsmåten.
𝑀𝑀𝐴𝐴𝑘𝑘2𝑆𝑆3 = (2∙74,92 + 3∙32,06)� 𝑔𝑔
𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚�= 246,02 𝑔𝑔 𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚 Masse-% As i
orpigment: 2∙ 𝐴𝐴(𝐴𝐴𝑘𝑘)
𝑀𝑀𝐴𝐴𝑘𝑘2𝑆𝑆3 ∙100% =2∙74,92
246,02 ∙100% = 60,9%
𝑀𝑀𝐴𝐴𝑘𝑘2𝑆𝑆3 = (2∙74,92 + 3∙16,00)� 𝑔𝑔
𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚�= 197,84 𝑔𝑔 𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚 Masse-% As i
Arsenikk:
2∙74,92
197,84 ∙100% = 75,7%
Oppgave 3
a) Vi har surt myrvann med pH lik 4,5. Hvormange gram natriumhydroksid behøver vi for nøytralisering av 1000,0 L av dette vannet ?
𝑝𝑝𝑝𝑝 = 4,5 [H3O+] = 10−𝑝𝑝𝑝𝑝 = 10−4,5𝑀𝑀= 3,16∙10−5𝑀𝑀 𝑣𝑣= 1𝑚𝑚3= 1000𝐿𝐿
𝑡𝑡H3O+ =𝑐𝑐 ∙ 𝑣𝑣
𝑡𝑡H3O+ = 3,16∙10−5∙1000 𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚 𝑡𝑡H3O+ = 3,16∙10−2 𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚 Nøytraliseringa : Syre + Base = Salt + Vann Netto : H3O+ + OH- = 2H2O
H+ + OH- = H2O
Dvs : 𝑡𝑡𝑆𝑆𝑝𝑝+ =𝑡𝑡𝑝𝑝3𝑆𝑆+ = 3,16∙10−2 𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚 𝑡𝑡𝑁𝑁𝑁𝑁𝑆𝑆𝑝𝑝 =𝑡𝑡𝑆𝑆𝑝𝑝− = 3,16∙10−2 𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚 𝑀𝑀𝑁𝑁𝑁𝑁𝑆𝑆𝑝𝑝 = (23 + 16 + 1)� 𝑔𝑔
𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚�= 40,0 𝑔𝑔 𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚 Vi behøver : 𝑚𝑚𝑁𝑁𝑁𝑁𝑆𝑆𝑝𝑝 =𝑡𝑡 ∙ 𝑀𝑀
𝑚𝑚𝑁𝑁𝑁𝑁𝑆𝑆𝑝𝑝 = 3,16∙10−2∙40𝑔𝑔 = 1,26𝑔𝑔 𝑁𝑁𝑁𝑁𝑆𝑆𝑝𝑝 b) Finn konsentrasjonen av H3O+ i mol/L i løsningene når:
(I) pH = 4,0
[𝑝𝑝3𝑆𝑆+] = 1,0∙10−4𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚 (II) pH = 2,3 𝐿𝐿
[𝑝𝑝3𝑆𝑆+] = 1,0∙10−2,3𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚 (III) pH = 10,0 𝐿𝐿
[𝑝𝑝3𝑆𝑆+] = 1,0∙10−10𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚 𝐿𝐿 c) Beregn pH i:
(I) 0,060M HNO3
[𝑝𝑝3𝑆𝑆+] =𝑝𝑝𝑁𝑁𝑆𝑆3= 0,060 𝑀𝑀 �𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚 𝐿𝐿 � pH = -log 0,060 = 1,2
(II) 0,060M Ca(OH)2 [𝐶𝐶𝑁𝑁(𝑆𝑆𝑝𝑝)2] = 0,060 𝑀𝑀
[𝑆𝑆𝑝𝑝−] = 2∙0,060 𝑀𝑀= 0,120𝑀𝑀 pOH = -log 0,120 = 0,92
pH =14,0 – 0,92 = 13,1 Ev. [𝑝𝑝3𝑆𝑆+] = 𝐾𝐾𝐾𝐾?
[𝑆𝑆𝑝𝑝−] =
1,0∙10−14 0,120 𝑀𝑀 𝑝𝑝𝑝𝑝 = −𝑚𝑚𝑡𝑡𝑔𝑔1,0∙10−14
= 13,1
a) Stoffene, A og B, reagerer og gir produktene ,C og D. Reaksjonen er eksoterm. Tegn et energidiagram med forklarende kommentarer for denne reaksjonen. Angi på diagrammet hvordan forløpet ville være hvis vi i tillegg benyttet en katalysator.
b) Haber-Bosch-prosessen for ammoniakkfremstilling er meget viktig Prosessen er : N2 + 3H2 2NH3 + Energi Reaksjonen er en eksoterm, reversibel likevektsreaksjon.
Angi hvilken retning likevekten vil forskyves hvis vi:
(I) Øker [H2] Forskyv, mot høyre ( forbruker H2 )
(II) Øker trykk Forskyv , mot høyre ( ??færre mol gass trykk??)
(III) Øker temp Forskyv, mot venstre ( forbruker energi, temperatur synker) (Argumentmed basis i la Chateliers prinsipp.)
Frigitt energi A,B
C,D
c) Vi har følgende likevekts reaksjon: 2SO3 (g) = O2 (g) + 2 SO2 (g) Sett opp likevektsuttrykket for denne reaksjonen !
Likevektskonstanten er K =0,010.
I en tom reaktor (beholder) med volum 2,0 L ble det fylt en viss mengde SO3. Ved likevekt ble det målt en oksygenkonsentrasjon lik 0,05 mol/L. Hvor mange mol svoveltrioksid ble
opprinnelig fylt inn i reaktoren ? 2SO3 O2 + 2SO2
𝐾𝐾 =[𝑆𝑆2][𝑆𝑆𝑆𝑆2]2
[𝑆𝑆𝑆𝑆3]2 = 0,010 𝑣𝑣= 2,0 𝐿𝐿 𝑡𝑡𝑆𝑆2 =𝑐𝑐 ∙ 𝑣𝑣
𝑡𝑡𝑆𝑆2 = 0,05∙2,0 𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚 𝑡𝑡𝑆𝑆2 = 0,10 𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚
Stoff Før reaksjon MOL
Endring = støkiometri
Etter reaksjon =
likevekt
SO3 X −2∙0,10 x-0,20
O2 0 +0,10 0,10 Gitt
SO2 0 +2∙0,10 0,20
Til K
𝐾𝐾 =
0,102 ∙(0,20)2 2
�𝑥𝑥 −0,20
2 �2 = 0,010
Gir : Ved start : X = 𝑡𝑡𝑆𝑆𝑆𝑆2 = 0,65 𝑚𝑚𝑡𝑡𝑚𝑚 𝑆𝑆𝑆𝑆3
a) Definer begrepene oksidasjon og reduksjon. Magnesium reagerer med oksygen til magnesiumoksid. Hva blir oksydert og hva blir redusert?
I) Et stoff blir oksidert når det avgir elektroner.
II) Et stoff blir redusert når det mottar elektroner.
2Mg + O2 = 2MgO ( = 2Mg2+ + 2O2- ) I) Oksidert Mg = Mg2+ + 2e-
II) Redusert O2 + 4e- = 2O2- b)
Begrepet oksidasjonstall er et nyttig hjelpemiddel ved balansering av redoks-ligninger.
Angi oksidasjonstallene for nitrogen og hydrogen i reaksjonsligningen for Haber-Bosch- prosessen i oppgave 4 b).
N2 + 3H2 = 2NH3
Element Oksidasjons tall
Reaktant Produkt
N 0 -3
H 0 +1
c)
Gitt følgende ligning som viser at hvitt fosfor (P4) reagerer med vann til den illeluktende gassen fosfin, PH3, og fosforsyre, H3PO4. Angi oksidasjonstallene for alle elementer i så vell reaktanter som produkter. Benytt endringene i oksidasjonstall som hjelp til å balansere ligningen. Vis fremgangsmåten.
P4 + H2O PH3 + H3PO4
Hint: Av reaktanten fosfor (P4) vil en del reduseres (PH3) og en del oksideres (H3PO4).
Element Oksidasjons tall
Reaktant Produkt
P 0 -3/+5 Både
Reduksjon og oksidasjon
H +1 +1
O -2 -2
MFM:60 I) Oksidasjon P4 = 4H3PO4 + 4 x 5e- |x 3 II) Reduksjon P4 + 4 x 3e- =PH3 |x 5 3(I) + 5(II) 3 x P4 + 5P4 60e- = 12 H3PO4 + 20 PH3 + 60e-
8 P4 = 12 H3PO4 + 20 PH3 |: 4 2P4 = 3 H3PO4 + 5 PH3
Innsatt: 2 P4 + X H2O = 3 H3PO4 + 5 PH3
O-Balanse : 𝑋𝑋 ∙1 = 3∙4 (X = 12)
Balansert ligning: 2 P4 + 12 H2O = 3H3PO4 + 5 PH3