irk10013-generell-kjemi-27112013

(1)

Høgskolen i Østfold

Avdeling for ingeniør- og realfag

EKSAMENSOPPGAVE

Fag: IRK10013 Generell kjemi Lærer: Birte J. Sjursnes

Sensurfrist: Onsdag 18.12.2013 472 62 307

Grupper: 13Kje+Y + 13Bio+Y Dato: 27.11.2013 Tid: 09:00 —13:00

•

Antall oppgavesider: 4 Antall vedleggssider: 2

Hjelpemidler: Kalkulator

"Book of data" eller andre formelsamlinger

KANDIDATEN MA SELV KONTROLLERE AT OPPGAVESETTET ER FULLSTENDIG ALLE SVAR SKAL BEGRUNNES (vis beregninger, ikke bare svaret)!

Vedlegg 1: Det periodiske system til bruk etter behov.

Vedlegg 2: Oksidasjonstilstander til bruk i oppgave la)

Oppgave 1

a) Angi manglende navn eller formel

1) MgC12 4) Aluminiumhydrid

2) FeSO4 5) Ammoniumhydroksid

3) N204 6) Natriumdihydrogenfosfat

Hydrogenbindinger er en type dipol-dipol interaksjon som er spesielt sterk, 10 - 40 kJ/mol mot 3 - 4 kJ/mol for «vanlige» dipol-dipol interaksjoner. Forklar kort hva hydrogenbindinger er og hvorfor de er så sterke.

Identifiser følgende:

To elementer som har kun ett uparet 3p-elektron i grunntilstand.

Et kation med 2 plussladninger som har følgende elektronkonfigurasjon:

1s2 2s2 2p6

Et anion med 1 minuslanding og 35 protoner.

(2)

d) Lewis struktur for H20 og CO2 er vist under. Begge har polare bindinger, men H20 er et polart molekyl mens CO2 er upolart. Forklar hvorfor.

• • •

Vann: H 0: H Karbondioksid: 0::C::0

Oppgave 2

Vi har følgende reaksjon mellom aluminium og saltsyre 2 Al (s) + 6 HCI (aq) —> 3 H2 (g) + 2 AICI3 (aq)

Hvor mange mol H2 (g) blir dannet fra 0,300 mol Al (s)?

Hvor mange gram aluminium kan løses i (reagere fullstendig med) 300 ml 0,150 M HCI? Mm (AI) = 26,98 g/mol

Oppgave 3

Hvilket volum trenger du av 18M H2SO4 (konsentrert svovelsyre) for å lage 1,00 liter 0,500 M H2SO4?

En 0,944 M løsning av glukose (C6H1206, Mm = 180,16 g/mol) i vann har en tetthet på 1,0624 g/mL ved 20°C. Mm (H20) = 18,02 g/mol. Beregn følgende:

1) Masseprosent 2) Molfraksjon

Oppgave 4

Ved en bestemt temperatur er likevektskonstanten Kc = 100 for reaksjonene H2(g) + F2(g) 2 HF (g)

2,00 mol H2(g) og 2,00 mol F2(g) tilsettes en beholder på 1,00 liter. Beregn konsentrasjon av alle stoffer ved likevekt.

(3)

• Oppgave 5

Ammoniumnitrat dekomponerer eksplosjonsaktig når det varmes opp. Reaksjonsligning er:

2 NH4NO3 (s) —>2 N2 (g) + 02 (g) + 4 H20 (g)

Beregn totalt volum gass ved 125°C og 748 mmHg som produseres ved total dekomponering av 1,55 kg ammoniumnitrat.

Oppgitt: PV = nRT

x atm Gasskonstanten: R = 0,0821

1 atm = 760 mmHg 0°C = 273,15K

Mm (NH4NO3) = 80,04 g/mol

Oppgave 6

Damptrykk av ren aceton og ren metanol er henholdsvis 271,0 mmHg og 143,0 mmHg ved 25°C. En løsning lages ved å blande 50,00g aceton (CH3COCH3, Mm = 58,08 g/mol) og 50,00g metanol (CH3OH, Mm = 32,04 g/mol) ved 25°C. Beregn og svar på følgende:

Hva er totaltrykk over løsningen.

Hva er molfraksjon (molbrøk) av metanol i dampfasen over løsningen.

Når man måler damptrykket over løsningen så er dette lavere enn det som beregnes.

Gi en forklaring på forskjell mellom beregnet og målt damptrykk.

Oppgitt: Modifisert Raoult's lov (kombinasjon av Raoult's lov og Daltons lov):

Ptot= PA + PB= XAP°A + XBP°B

hvor Ptot = totaltrykk over væskeblandingen, PA er partialtrykk av A over væskeblandingen, PB er partialtrykk av B over væskeblandingen, XA er molfraksjon av A i væskeblandingen, XB er molfraksjon av B i væske- blandingen, P°A er damptrykk over ren A og P°Ber damptrykk over ren B.

og PA = XAPtot

mol x K

hvor PA = partialtrykk av A i gassfase, XA er molfraksjon av A i gassfase og Ptot er totalt gasstrykk.

(4)

Oppgave 7

Henderson-Hasselbalch ligningen: pH = pK „ +log [base]

Oppgitt:

[syre]

til bruk i både a) og b).

a) Du skal lage 0,500 L 0,250M eddiksyrebuffer med pH = 5,000 fra natriumacetat (CH3COONa) og saltsyre (1,00M HCI). Beregn i gram hvor mye natriumacetat du trenger, og hvor mye (både i mol og mL) 1,00M HCI du trenger for å lage bufferen.

Ka (CH3COOH) = 1,800 x 10-5 Mm (CH3COONa) = 82,03 g/mol

b) Du skal titrere 50,0 mL 0,200 M bensosyre (C6H5COOH) med 0,250 M Na0H.

C6H5COOH (aq) + OH —> H20 (I) + C6H5000 (aq) Ka (C6H5000H) = 6,5 x

10-5

Beregn pH i bensosyreløsningen før titreringen starter. Anta neglisjerbar dissosiasjonsgrad.

Beregn pH halvveis til ekvivalenspunktet.

Hva er konsentrasjon av bensoat (C6H5C00-) ved ekvivalenspunkt?

Oppgave 8

a) Beregn Kspfor Li2CO3 (litiumkarbonat) når løselighet på massebasis er 5,48 g/L.

Oppgitt: Mm (Li2CO3) = 73,89 g/mol

Beregn

IP

(ioneprodukt, samme uttrykk som for Ksp)for PbCl2 når vi blander 0,150 liter 0,100M Pb(NO3) og 0,100 liter 0,200M NaCI. Blir det utfelling av PbCl2? Svaret skal begrunnes ved hjelp av

IP

^{og Ksp.}

Oppgitt: Ksp(PbCl2) = 1,2 x 10-5

Hvorfor er en løsning av NaHCO3 basisk?

Oppgitt: Ka (H2CO3) = 4,3 x

10-7

Ka (HCO3 ) = 5,6 x 10-11

Ka x Kb = KNA= 1,0 X 10-14for et konjugert syre-basepar

(5)

'

Main ,„ groups .

i

1

A

i

- Main groups -

18

8A

2H-)1314151617HeL00794

2A 3A 4A 5A 6A 7A

4.00260 345678910LiBe

Transition rnetals

BCN0FNe

6.9419.0121810.8112.01114.006715.999418.99840320.1797

1112131415161718NaMg3456789101112AlSiPSCIAr

22.9897724.305

3B 4B 5B 6B7B 8B 1B 2B

26.9815428.085530.9737632.06635.45339.948

192021222324252627282930313233343536

E 2

K^39.0983³⁷Rb Ca^40.078₃₈Sr Sc^44.955939Y Ti^47.8840Zr V^50.941541Nb Cr^51.99642Mo Mn^54.9380₄₃Tc Fe^55.84744Ru Co^58.9332₄₅Rh Ni^58.69₄₆Pd Cu^63.546₄₇Ag Zn^65.39₄₈Cd Ga^69.72₄₉In Ge72.61

50Sn As74.9216

51Sb Se78.96

52Te Br79.904

53I Kr83.8054Xe(i)85.467887.6288.905991.22492.906495.94(98)101.07102.9055106.42107.8682112.41114.82118.710121.757127.60126.9045131.29>+(/)555657727374757677787980818283848586a)C5Ba*LaHfTaWReOsIrPtAuHgTIPbBiPoAtRn..1ecn 132.9054137.33138.9055178,49180.9479183.85186.207190.2192.22195.08196.9665200.59204.383207.2208.9804(209)(210)(222) 8788891041051061071081091101111121141161180FrRatAcRfDbSgBhHsMt

7.«.(223)226.0254227.0278(261)(262)(266)(264)(269)(268)(271)(272)(277)(289)(289)(293)CD0..

4C-DI5859606162636465666768697071

C1 *Lanthanide series

CePrNdPrnSmEuGdTbDyHoErTmYbLu

••140.12140.9077144.24(145)150.36151.%157.25158.9254162.50164.9304167.26168.9342173.04174.967

90919293949596979899100101102103

CD

tActinide series

ThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLr Ci) 232.0381231.0359238.0289237.048(244)(243)(247)(247)(251)(252)(257)(258)(259)(262)

(6)

•

Vedlegg 2: Oksidasjonstilstander for elementer

Grunnet omgjøring av tabell til svart-hvitt så er metaller i hvitt og ikke-metaller i grått. De mest stabile oksidasjonstilstander som før var i rødt er nå i svart, fet og understreket.

1A

II

+1

-1

2A 3B 4B 5B 6B 7B 8B 1B 2B 3A 4A 5A 6A 7A 8A

2 He

3 4 5 6 7 89 10

Li Be B C N 0F Ne

+1 +2 +3 +4 +5 +2 -1

+2 +4 -0.5 -4 +3 -1

+2 -2 +1

-3

11 12 13 14 15 1617 18

Na Mg Al Si P SC1 Ar

+1 +2 +3 +4 +5 +6 +7

-4 +3 +4 +6 -3 +2+5

-2 +4 +3 +1 -1 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 3435 36 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As SeBr Kr +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +3 +3 +2 +2 +2 +3 +4 +5 +6 +5 +4

+3 +4 +5 +6 +2 +2 +1 -4 +3 +4+3 +2

+2 +3 +4 +4 -3 -2+1

+2 +3 +3 -1

+2 +2

37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 5253 54 Rb Sr Y Zr Nb Mo Te Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb TeI Xe +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 +4 +4 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +6

+4 +4 +6 +6 +3 +2 +2 +3 +4+5 +4

+3 +4 +4 +2 -3 -2 +1 +2

+3 -1

55 56 57 7273 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 8485 86 Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg TI Pb Bi PoAt Rn +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 +4 +4 +3 +2 +3 +4 +5 +2-1

+4 +6 +4 +3 +2 +1 +1 +1 +2 +3 +4