Kemi, HF0023H151Tekniskt Basår

9 högskolepoängKurskompendium

För information om kursen:Kontakta lahlou@kth.se

Kurs-PM

Kurs: HF0006Kemi på Tekniskt BasårKTH STH, Campus Haninge

Tentamen: TEN1: 7 högskolepoäng

Datum: KS Måndagen den 29 februari kl. 10.00-12.00 .

OBS! Formelsamling inte tillåten! TEN 1:1. Måndagen den 4 maj kl. 8.00-12.00. Formelsamling tillåten!Det är viktigt att i god tid anmäla sig till skrivningen på min sida

Ang. tentatider: Håll dig uppdaterad via skolans hemsida!Kom ihåg att anmäla dig till tentan på Mina Sidor!

Tentamen består av två delar: Del 1: 20 poäng eller mer av 30 möjliga ger betyg E.Del 2: Rättas endast om del 1 är godkänd. Antal poäng som erhålls ligger till grund för betyget. Betygsgränserna fördelas enligt följande:

Betyg E: 0-2 poängBetyg D: 3-5 poängBetyg C: 6-8 poängBetyg B: 9-11 poängBetyg A: 12-15 poängBetyg på tentamen ger slutbetyg, under förutsättning att LAB1 är godkänd

Laborationer:LAB1: 2 högskolepoängFem obligatoriska laborationer.För varje enskild laboration krävs att man har med sig förberedelseuppgiften till laborationstillfället. Läraren bedömer på plats om förberedelseuppgiften anses seriöst gjord. Om inte får laborationen göras om vid senare tillfälle.

Till laboration 1,2 och 4 ska skriftlig rapport lämnas in senast fem arbetsdagar efter genomförd laboration. Sent inkommen rapport rättas inte och laborationen bedöms som ogjord. Om rapporten ska justeras ska detta göras inom fem arbetsdagar efter det att studenten fått tillbaka rapporten av läraren. Om läraren vid andra inlämningen inte kan godkänna rapporten har studenten återigen fem arbetsdagar på sig att justera rapporten. Blir rapporten inte godkänd vid denna tredje inlämning bedöms laborationen som ogjord och måste i så fall göras om.

Skriv namn, klass och laborationsgruppsbeteckning på försättsbladet till rapporten.

Ett restlaborationstillfälle finns vid kursens slut. Då kan de som av en eller annan anledning missat en laboration göra denna. Man får maximalt göra två laborationer under detta tillfälle. Student som vill göra restlaboration måste i förväg meddela sin lärare detta. Efter avslutad termin nollställs laborationskursen. Detta innebär att man efter genomförd första termin antingen är godkänd på laborationskursen, eller så har man inget gjort och måste göra om alla laborationer från början.

Litteratur: ■ Gymnasiekemi 1 (Andersson, Sonesson, Stålhandske, Tullberg) Liber. ISBN 978-91-47-08557-6- Formler och tabeller (Björk, Brolin, Pilström, Alphonce) - Kurskompendium i kemi som kan laddas ner från www.bilda.kth.se under flikar: kemi och sedan teori

Kurskod HF0023 kemi/Basårskurs/9,0 hpMål för kemikursenEfter avslutad kurs ska studenten kunna- genomföra experimentella undersökningar på ett ur säkerhetssynpunkt tillfredsställande sätt.

2

- bearbeta, tolka och (såväl muntligt som skriftligt) redovisa resultat uppkomna ur experimentella undersökningar.- använda det periodiska systemet för att beskriva atomens byggnad och redogöra för likheter och skillnader mellan olika grundämnens egenskaper.- beskriva olika bindningstyper och kunna relatera olika ämnens egenskaper till aktuella bindningstyper.- förstå vilka bindningar som bryts och bildas vid olika typer av reaktioner.- skriva såväl enklare som mer avancerade reaktionsformler.- genomföra och förstå stökiometriska beräkningar utifrån givna eller egenhändigt skrivna reaktionsformler, men även andra enklare beräkningar.- använda begreppen oxidation och reduktion för att beskriva kemiska reaktioner.- beskriva vad som kännetecknar såväl starka som svaga syror och baser och dessutom ge några exempel på syror och baser.- redogöra för pH-begreppet och genomföra enklare pH-beräkningar.- genomföra neutralisations- och titreringsberäkningar.- förklara begreppen jämvikt och buffertverkan på ett kortfattat sätt.- kortfattat redogöra för några ämnesgrupper inom den organiska kemin.- tolka entalpiändringar vid kemiska reaktioner och genomföra enklare beräkningar på entalpiändringar.- förstå drivkraften för kemiska reaktioner utifrån entalpiändringsperspektiv.- beskriva, tolka och förstå några vanliga miljöeffekter ur ett kemiskt perspektiv.- använda kemi för att beskriva enklare saker i vardagliga och tekniska sammanhang.InnehållInnehållsmässigt motsvarar kursen gymnasieskolans kurs Kemi 1. ExaminationTEN1 – Tentamen, 7,0 hp, med betygsskalan A, B, C, D, E eller F. LAB1 – Laboration, 2,0 hp, med betygsskalan E eller F.Slutbetyget ges om båda ovanstående moment är avklarade och då blir slutbetyget identiskt med betyget på TEN1.

.Formelblad: Grundämnenas periodiska system (atomnummer, symboler och atommassor)

3

1H

1,01

2He4,00

3Li

6,94

4Be9,01

5B

10,8

6C

12,0

7N

14,0

8O

16,0

9F

19,0

10Ne20,2

11Na23,0

12Mg24,3

13Al

27,0

14Si

28,1

15P

31,0

16S

32,1

17Cl

35,5

18Ar39,9

19K

39,1

20Ca40,1

21Sc

45,0

22Ti

47,9

23V

50,9

24Cr52,0

25Mn54,9

26Fe55,8

27Co58,9

28Ni

58,7

29Cu63,5

30Zn65,4

31Ga69,7

32Ge72,6

33As74,9

34Se

79,0

35Br79,9

36Kr83,8

37Rb85,5

38Sr

87,6

39Y

88,9

40Zr91,2

41Nb92,9

42Mo95,9

43Tc(99)

44Ru

101,1

45Rh

102,9

46Pd

106,4

47Ag

107,9

48Cd

112,4

49In

114,8

50Sn

118,7

51Sb

121,8

52Te

127,6

53I

126,9

54Xe

131,3

55Cs

132,9

56Ba

137,3

*57La

138,9

72Hf

178,5

73Ta

180,9

74W

183,9

75Re

186,2

76Os

190,2

77Ir

192,2

78Pt

195,1

79Au

197,0

80Hg

200,6

81Tl

204,4

82Pb

207,2

83Bi

209,0

84Po

(210)

85At

(210)

86Rn

(222)

87Fr

(223)

88Ra

(226)

*

*89Ac

(227)

* 58Ce

140,1

59Pr

140,9

60Nd

144,2

61Pm(145)

62Sm150,4

63Eu

152,0

64Gd

157,3

65Tb

158,9

66Dy

162,5

67Ho

164,9

68Er

167,3

69Tm168,9

70Yb

173,0

71Lu

175,0** 90

Th(232)

91Pa

(231)

92U

238,0

93Np

(237)

94Pu

(242)

95Am(243)

96Cm(247)

97Bk

(247)

98Cf

(249)

99Es

(254)

100Fm(253)

101Md(256)

102No

(256)

103Lr

(257)

Gasernas allmänna tillståndslag...................Allmänna gaskonstanten..............................Avogadros konstant....................................Den elektrokemiska spänningsserien:

...K,...Ba,...Ca,...Na,...Mg,...Al,…Ti….Zn,...Fe,...Ni,...Sn,...Pb,...H,...Cu...Hg,..Ag,...Pt,...Au

4

Preliminär kemiplanering för vårterminen 2016

Läromedel: - Gymnasiekemi 1 (Andersson, Sonesson, Stålhandske, Tullberg) Liber. ISBN 978-91-47-08557-6- Formler och tabeller (Björk, Brolin, Pilström, Alphonce) - Kurskompendium i kemi

Datum: Avsnitt: Sidor i bok: Uppgifter:Vecka 2

F1 Grundläggande kemiska begrepp 1-14 1.1-1.15Ämnen och deras omvandlingar 1-14 1.1-1.15

F2 Atomerna - ämnenas byggstenar 15-31 2.1-2.24Grundämnenas släktskap 32-48 3.1-3.5

F3 Grundämnenas släktskap 32-48 3.6-3.21

Vecka 3F4 Kemisk bindning 1 49-66 4.1-4.16F5 Kemisk bindning 1+2 67-92 5.1-5.5F6 Kemisk bindning 2 67-92 5.6-5.27F7 Repetition av kap 1-5 1- 98

Vecka 4 F8 Massa, substansmängd, molmassa 106-115 6.1-6.23F9 Att skriva reaktionsformler och räkna 117-129 7.1-7.10

med mol. Ekvivalenta substansmängder F10 Formeln för en kemisk förening,överskott130-131 7.11-7.19F11 Utfällningsreaktioner.Rapportskrivning 138-147 7.29-7.35

Vecka 5Laboration 1 Grupp 1L1 Grupp 2L1 Grupp 3

Vecka 6F12 Lösningars halt 132-138 7.20-7.28F13 Stökiometri. Typexempel 106-147F14 Repetition 103-127 7.1-7.33F15 Gas, vätska eller fast ämne 150-156 8.1-8.2

Vecka 7F16 Gas, vätska eller fast ämne 156-160 8.3-8.13

Repetition och presentation av labb 2L2 Grupp 2L2 Grupp 3L2 Grupp 1

Vecka 8F17 Redox. Metaller. Spänningsserier och 177-183 9.1-9.11

halogenerF18 Repetition

Vecka 9Måndag 29 februari Kemikontrollskrivning 1-176 L3 Grupp 3L3 Grupp 1L3 Grupp 2

Vecka 11F19 Syrabasreaktioner – protonövergångar 196-206 10.1-10.16F20 Syrabasreaktioner – protonövergångar 206-218 10.17- 10.28F21 Syra, baser. Neutralisation, titreringar 218-22 10.29F22 Kemin och hållbar utveckling och repetition 290

Vecka 13L4 Grupp 1L4 Grupp 2L4 Grupp 3F23 Oxidationstal 183-194 9.12-9.23

Vecka 14F24 Oxidationstal 184-188 9.12-9.23F25 Elektrokemi. Galvanism, Elektrolys 258-266 13.1-13.7F26 Repetition

Vecka 15F27 Energiändringar vid kemiska reaktioner 230-240 12.1-12.20F28 Entalpieändring och värme 241-245 12.1 - 12.5F29 Energiändringar vid kemiska reaktioner 234-240 12.13-12.15

Vecka 16F30 RepetitionF31 Kolföreningar, nomenklatur 197-222 11.1 -11.9 F32 Kemiska klasser 197-222 11.10-11.12

Vecka 17F33 Repetition inför skrivningen 1-270L5 Grupp 2L5 Grupp 3L5 Grupp 1

Datum: Onsdagen den 4 maj Kemiskrivning 1-270Restlabb Måndag den 09 maj Restlabbar. Anmälan obligatorisktProva förlagets webstöd till läroboken, Gymnasiekemi A online, som du hittar under. www4.liber.se/gymnasiekemi

Laborationsutrustning

6

2

1. Provrör

2. Provrörsställ

3. Provrörshållare

4. Separertratt

5. Vollpipett

6. Pipetteringsboll (peleusboll)

7. Mätcylinder

8. E-kolv

9. Mätpipett

10. Droppipett

11. Urglas

12. Kristallisationsskål

3 45 9 10 11

1

6

78

12

7

13. Sättkolv

14. Tvättflaska

15. Mätglas

16. Fraktionskolv

17. Vanna

18. Rundkolv

19. Bägare

20. Stativ

21. Pulvertratt

22. Filtrerställ

23. Tratt

24. Byretthållare

25. Byrett

13

1415

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

8

Att skriva laborationsrapport

Disposition

FörsättsbladSidhuvud* längst upp till vänster på försättsbladet:

Ämne (t.ex. Kemi)Laborationsnummer (t.ex. Laboration 1)Datum (=datum då laborationen gjordes)Ditt namnMedlaborant:……Ange klass*ska även finnas högst upp på varje sida i den fortsatta laborationsrapporten.

RubrikMitt på försättsbladet skrivs rubriken med större typsnitt. Rubriken ska vara den samma som den som står i laborationsinstruktionen

Följande sju rubriker ska finnas med:

InledningDefiniera uppgiften samt presentera din eventuella hypotes som beskriver syfte med laborationen. En frågeställning som presenteras i inledningen ska besvaras under rubriken slutsats.

26. Degel

27. Triangel

28. Trefot

29. Trådnät

30. Degeltång

31. Degellock

32. Sked

33. Provplatta

34. Mortel

35. Mortelstöt

36. Porslinsskål

37. Skyddsglasögon

38. Gasutvecklingsapparat

39. Sprutflaska

40. Kokring

41. Klämmare

42. Slangklämma

43. Muff

9

Materiel och kemikalierHär anges använd laborationsutrustning och kemikalier. När man skriver i rapporten för första gången en använd kemikalie, ska man skriva både namn och kemisk beteckning i parantes.

UtförandeBeskriv hur du gjorde laborationen. Skriv inte av instruktionen. Använd följande tempusform:” Ett magnesiumband fördes in i en gaslåga.” Det är viktigt att skriva en sammanfattad text som anges i passiv form.Iakttagelser och slutsatser ska inte finnas med här. De kommer under senare rubriker.

Primärdata Mätdata och iakttagelser presenteras helt obehandlat.

10

Analys Tydliga beräkningar som är lätta att följa.Det är viktigt att koppla ihop teorin med era observationer i respektive labb. Det innebär att innan analys av era observationer ska ni skriva berört teoriavsnitt som ska användas vid tolkning av era observationer. Exempelvis för första labbet ska ni skriva i början av analysen reagensreaktionerna och vilket ämne som bildas vid varje vit fällning och sedan koppla ihop respektive observation med berörd reagensreaktion.

Eventuella diagram görs för hand enligt den standard som ni lärt er på en av datalektionerna i början av läsåret.

DiskussionRimlighet, felkällor med mera.

SlutsatsUtgå ifrån uppgiften och besvara uppgiftens frågeställning.

ÖvrigtRubriker av samma dignitet ska ha samma typsnitt och det ska skilja sig från den löpande texten.Använd rättstavningskontrollen innan du lämnar in rapporten!Tänk på att ange lämpligt antal värdesiffror!Kom ihåg enheter!Skriv kort – inga uppsatser!

InlämningRapporten lämnas till läraren (lärarfack finns på plan 4 i R2) senast fem arbetsdagar efter laborationstillfället. Senast fem arbetsdagar efter det att rapporten återlämnas ska icke godkänd laborationsrapport lämnas in igen i korrigerat skick.För sent inlämnad rapport innebär att laborationen betraktas som ogjord.Blir inte rapporten godkänd vid tredje inlämningen betraktas laborationen som ogjord.Det finns ett restlaborationstillfälle i slutet av kursen. Då får maximalt två laborationer göras. Mer info finns under rubriken Kurs-PM i början av detta kompendium!

TipsNär du fått en laborationsrapport godkänd. Spara den allmänna strukturen som en fil att utnyttja vid fortsatt rapportskrivande. Kom ihåg att uppdatera sidhuvud och rubrik.

11

PlagiatObservera att du ska skriva laborationsrapporten helt och hållet själv. Att lämna in en rapport som helt eller delvis är skriven av någon annan innebär att man plagierar. Att plagiera är inte tillåtet. Vid misstanke om fusk är läraren skyldig att anmäla studenten till Disciplinnämnden på KTH. Om ärendet tas upp i Disciplinnämnden kan det leda till varning eller avstängning från studier.

12

Allmänt om laborationerFör att tillgodogöra sig laborationerna är det är viktigt att vara påläst och oplanerade läxförhör kommer att genomföras innan man börjar laborera. För att få laborera måste man dels bli godkänd på läxförhöret dels medta respektive förberedelseuppgift till laborationstillfället som finns i kurskompendium.

Senast fem arbetsdagar efter laborationstillfälle ska rapporten dels lämnas i lärarens fack, som finns på plan 4 dels e-mailas till läraren. Rättade labbrapporter delas ut under lektioner. Senast fem arbetsdagar efter att rapporten återlämnades, ska icke godkänd laborationsrapport lämnas igen i korrigerat skick. Blir inte rapporten godkänd vid tredje inlämningen betraktas laborationen som ogjord.

För sent inlämnad rapport innebär att laborationen betraktas som ogjord. Det finns ett restlabbtillfälle i slutet av kursen. Då får maximalt en laboration göras om.

Om du behöver ställa frågor är du välkommen att ringa mig på 790 48 93 eller besöka mig på mitt rum 5069 eller e-maila mig på amal.lahlou@sth.kth.se

Kemi-laboration

VeckaLäs dessa sidor i boken, dina föreläsningsanteckningar ochutdelade kopior

Identifiering av lösningar

Förberedelse för kemilaboration 1, som finns på sida 13 Syror och baser s. 196-206 Utfällningsreaktioner s. 138-140 och reagens påvisar ett

ämne s. 138-140 Syrabasindikatorer s. 204-207

Stökiometri

Kemiska beräkningar s. 117-131 Beräkning …substansmängderna s. 124-131 + sammanfattning s. 128 Exempel 7.1, 7.2, och 7.4 Salter och kristallvatten s. 72, 163-164 Gå igenom exempel 8.1 på s. 164

Gör följande uppgifter: Uppgifter: 7.5 och 7.6 s. 148

Oxidation och reduktion

Läs följande avsnitt i läroboken: 177-192 Den elektrokemiska… s. 181-183 Gå igenom exempel 9.1 s. 182

Gör följande uppgifter: Uppgift 9.7 s. 194

TitreringLäs följande avsnitt i läroboken: 196-207

En syra och en bas … s. 197-203 Exempel 10.4 s. 215 Mängden … titrering s. 214-218 Exempel 10.4 s 215

Bestämning av energi-

omsättning

Läs följande avsnitt i läroboken: s. 234-250 och s 261 Beräkning av avgiven … s. 237-240 Bestämning av systemets entalpiändring s. 243-245 Gå igenom exempel 12.1 s 237 och 12.2 s. 249

Gör följande uppgifter: Uppgift 12.11 s. 257

13

Förberedelse för kemilaboration 1: Identifiering av lösningar

1. Ni ska kunna namn och kemisk beteckning för de joner som är reagens på silverjoner respektive bariumjoner och vilka kemiska föreningar som bildas samt vilken färg får BTB i en vattenlösning som kan vara neutral, sur eller basisk.

Joner som används i labbrapporten

Sulfatjon: SO4¿

, Nitratjon:

NO3−

, vätejon: H+

, hydroxidjon: OH−

och

kloridjon: Cl−

,

Natriumjon: Na+

, Bariumjon: Ba2+

, Kopparjon: Cu2+

Bromtymolblått, BTB

BTB är ett färgämne som ofta används för att i en vattenlösning indikera surhetsgrad, pH, där man utnyttjar att BTB byter färg beroende på hur pass neutral, sur eller basisk är vattenlösningen.

Sura lösningar som t.ex. svavelsyra ( H 2 SO4 )

(2 H+ ( aq) och SO4 ¿(aq ) i lösning )

och salpetersyra ( HNO3 )

(H+ (aq ) och NO3−

(aq ))innehåller väldigt många

( H+ )blir gula vid tillsatts

av indikatorn BTB

Basiska lösningar som t.ex. natriumhydroxid ( NaOH )

med (Na+ (aq ) och OH− (aq ))

blir blå vid tillsatts av indikatorn BTB Löst natriumklorid är neutral som med BTB ger grön färg

Reagensreaktioner

14

När en silvernitratlösning ( AgNO3)

med ( Ag+ (aq ) och NO

3−(aq ))

sätts till en

lösning som innehåller kloridjoner Cl−

då bildas en vit fällning av

silverklorid( AgCl )

. Silverjoner är reagens på kloridjoner och tvärtom

Tillsätter man en bariumkloridlösning (BaCl2)

med

(Ba2+

(aq ) och 2Cl− ( aq)) till en lösning som innehåller sulfatjoner

(SO4 )2−

bildas då en vit fällning av bariumsulfat ( BaSO 4 )

. Sulfatjoner är reagens på bariumjoner och tvärtom

En lösning innehållande kopparjoner (Cu2+

(aq )) har blå färg

Identifiering av fem okända lösningar

Vi har fem kemisk a föreningar att välja mellan:

1. Natriumhydroxid ( NaOH ) som är en stark bas (Na+ (aq ) och OH−(aq )) , 2. Löst natriumklorid ( NaCl ) som är ett salt (Na+ (aq ) och Cl− (aq )) ,

3. Svavelsyra H2 SO4 som är en stark syra (2 H+ ( aq)och SO4¿(aq ))

4. Salpetersyra HNO 3 som är en stark syra (H+ och NO

3−i lösning) och

5. En lösning av kopparsulfat Cu (SO 4) är blå som är ett salt (Cu2+

(aq ) och SO4¿(aq ))

2. SkyddAnvänd skyddsglasögon och skyddsrock!

3. Miljöaspekter

Lösningar av bariumsalter, silversalter och kopparsalter innehåller joner av tungmetaller som är skadliga för miljön. Häll därför dessa lösningar i anvisat kärl som finns i dragskåpet!

15

4. Utförande: Sammanfattande tabell

Rita följande tabell

Vid en reaktion eller färgändring skriv direkt i berörd ruta vad som har skett notera eventuell färgändring på lösningen eller eventuell färg på fällningen. Om ingenting har hänt skriv då – i berörd ruta. När Du/Ni skriver labbrapporten, under rubrik: Resultat infoga samma tabell.

5. Labbrapporten

När Ni skriver labbrapporten ska Ni följa de avsiningar som har delats ut och de rekommendationer som har getts vid genomgång av en godkänd labbrapport. Labbrapporten ska vara välstrukturerad och med tydliga rubriker, så att det går att upprepa experimentet. Språket ska vara sam-manfattad och i passiv form.

Det är viktigt att koppla ihop teorin med era observationer/labbar och för första labbet ska ni t.ex. skriva vilket ämne som bildas vid varje vit fällning och koppla det ihop med berörd reagensreaktion.

Lösning BTBSilvernitrat

AgNO3

BariumkloridBaCl2

Observation

ABCDE

16

17

18

19

20

Kemilaboration 1: Identifiering av lösningar

Riskbedömning

Måttligt riskfylld laboration

Risker: Stänk av sura och basiska lösningar kan ge skador på hud och ögon. Laborationens samtliga lösningar är farliga att förtära.Stänk av silvernitrat kan, om det hamnar i ögonen, ge utfällning av svårlöslig silverklorid.

Miljöaspekter: Lösningar av bariumsalter, silversalter och kopparsalter innehåller joner av tungmetaller som är skadliga för miljön.

Åtgärder: Använd skyddsglasögon och skyddsrock.Samla in bariumsalt-, silversalt- och kopparsaltlösningar i ett av läraren anvisat kärl.

Laborationsinstruktion

Uppgift: Att identifiera fem lösningar: NaOH, NaCl, CuSO4, H2SO4 och HNO3. Er uppgift blir att lista ut vilken lösning som finns i vilken flaska (A-E).

Hjälp på vägen: En viktig uppgift för kemisten är att kunna identifiera olika ämnen. Tänk bara på alla brottsplatsundersökningar!Under den här laborationen kan ni ha hjälp av följande:- Sura lösningar blir gula vid tillsats av indikatorn BTB- Basiska lösningar blir blåa vid tillsats av indikatorn BTB- När en silvernitratlösning sätts till en lösning som innehåller

kloridjoner bildas en vit fällning av silverklorid.- Tillsätter man en bariumkloridlösning till en lösning som

innehåller sulfatjoner bildas en vit fällning av bariumsulfat.- En lösning innehållande kopparjoner har blå färg

Redovisning: Laborationsrapport skriven på dator. Läraren berättar mer under laborationstillfället.

21

Kemilaboration 2: Stökiometri

Laborationsinstruktion

Uppgift: 2a) Att beräkna antalet kristallvatten per formelenhet kopparsulfat.2b) Att utifrån tre givna reaktionsformler välja den korrekta reaktionsformeln för reaktionen då natriumvätekarbonat upphettas.

Risker: Kopparsulfat är giftigtRisk för brännskada på hud och risk för antändning av (långt) hår vid hantering av brännare.

Miljöaspekter: Kopparsulfat innehåller tungmetalljoner som skadar miljön.

Åtgärder: Använd skyddsglasögon och skyddsrock.Tag inte i kopparsulfat med fingrarna.Tag inte i den varma degeln med fingrarna och tänk på att degeln svalnar långsamt.Sätt upp långt hår.Vid brand - använd nöddusch, brandfilt och brandsläckare enligt anvisningar.Vid eventuell brännskada – skölj med ljummet vatten i flera minuter. Efter laborationen samlas kopparsulfaten upp i ett av läraren anvisat kärl.

Laborationsinstruktion

Hjälp på vägen: 2a) Kopparsulfat är ett av många salter som kan innehålla kristall-vatten. Substansmängden kristallvatten per mol kopparsulfat kan bestämmas genom att man först väger upp 2,00 g (med två decimaler), kristalliserad kopparsulfat innehållande kristallvatten i en porslindegel i ca åtta minuter. Efter upphettning vägs saltet, som då förlorat sitt kristallvatten, på nytt. Viktminskningen utgörs av det vatten som försvunnit.Med hjälp av dessa vägningar och molmassorna för ämnena kan saltes formel bestämmas. Vill man uttrycka sig kort kan man säga att ni ska bestämma heltalet x i kristalliserad kopparsulfat.

2b) På samma sätt, väg upp 2,00 g(med två decimaler) i en porslin degel, natriumvätekarbonat och sedan upphetta degeln i ca åtta minuter. När degeln har svalnat väg upp på nytt.När natriumvätekarbonat upphettas sker en sönderdelning av saltet. Här följer tre alternativ till beskrivning av vad som sker:

22

I ) NaHCO3 (s )→NaOH ( s )+CO 2( g )

II ) 2 NaHCO3( s )→Na2 O( s )+H 2 O(g )+2 CO2( g )

III ) 2 NaHCO3( s )→Na2 CO3 (s )+H2O( g )+CO2( g )

Ni väger upp natriumvätekarbonaten före och efter upphettning. Med hjälp av dessa vägningar, molmassorna för ämnena och berörd kemisk reaktion, kan man sedan, efter beräkningar lista ut vilken av de tre reaktionsformlerna som är den korrekta.

Redovisning: Individuell labbrapport

23

Kemilaboration 3: Oxidation och reduktion

Riskbedömning

Måttligt riskfylld laboration

Risker: Laborationens samtliga lösningar är farliga att förtära.Stänk av silvernitrat kan, om det hamnar i ögonen, ge utfällning av svårlöslig silverklorid.

Miljöaspekter: Lösningar av silversalter och kopparsalter innehåller joner av tungmetaller som är skadliga för miljön.

Åtgärder: Använd skyddsglasögon och skyddsrock.Samla in alla saltlösningar i ett av läraren anvisat kärl.Detsamma gäller för metallbitarna.

Laborationsinstruktion

Uppgift: a) Att komma fram till vilken flaska (A-D) som innehåller vilken metalljon, Cu2+, Ag+, Mg2+ och Zn2+.

b) Att få ut rent koppar och rent silver ur en lösning som innehåller både kopparjoner och silverjoner.

Hjälp på vägen: Ni har fyra saltlösningar innehållande de fyra olika metalljonslagen som ni kan hälla upp i märkta provrör. Dessutom har ni tillgång till koppar, silver, magnesium och zink i metallform. Välj själva vilka metaller ni vill stoppa i vilka lösningar för att lösa uppgiften.

Redovisning: Förenklad redovisning vid laborationstillfället:a) Flaskornas innehåll

Vilken saltlösning finns i vilken flaska? Hur kom ni fram till det? Balanserade reaktionsformler för de försök där reaktion har

skettb) Visa upp rent koppar för sig och rent silver för sig och berätta hur ni gick till väga.

Träningsuppgifter Ytterligare redoxuppgifter kommer att delas ut under labbtillfället.

24

25

Kemilaboration 4: Titrering

Riskbedömning

Måttligt riskfylld laboration

Risker: Stänk av sura och basiska lösningar kan ge skador på hud och ögon.Byretter, pipetter och annat av glas som ni använder är bräckligt. Går dessa sönder kan man skära sig på glaset.

Miljöaspekter: Lösningarna är mycket utspädda och har därför ingen miljöpåverkan.

Åtgärder: Använd skyddsglasögon och skyddsrock.Byretten ska ha två stadiga fästpunkter då den fästs i stativet. Iakttag försiktighet vid påfyllning av byrett.

Laborationsinstruktion

Uppgift: Att bestämma koncentrationen av saltsyra respektive svavelsyra med okänd koncentration.

Hjälp på vägen: Titrering är en metod som man kan använda då man vill bestämma koncentrationen av en syra, eller bas, med okänd koncentration.Först fyller man en byrett (upp till noll på skalan) med en basisk lösning med känd koncentration. Därefter mäter man upp en känd volym (25,00 ml) av syralösningen med okänd koncentration och tillsätter några droppar BTB. Byrettkranen öppnas och basiska lösningen börjar droppa ner i E-kolven. Tillsatsen av den basiska lösningen avbryts precis när det blivit neutralt i E-kolven. Volymen tillsatt lösning avläses på byretten. Med hjälp av en balanserad reaktionsformel och stökiometriska beräkningar beräknas syrans koncentration.Försöket upprepas två gånger, en med saltsyra och en med svavelsyra.

Redovisning: Laborationsrapport skriven på dator. Läraren berättar mer under laborationstillfället.

26

Kemilaboration 5: Bestämning av energiomsättning

RiskbedömningMåttligt riskfylld laboration.

Risker: Kopparsulfatlösningen är farlig att förtära. Zinkpulvret kan självantändas. Använd peleusboll. Sug inte upp lösningen i pipetten med hjälp av munnen!

Miljöaspekter: Kopparsulfatlösningen påverkar miljön negativt. Zinkpulvret, med sin förmåga att självantändas, bör inte hamna i yttre miljön. Zinkjoner skadar levande organismer.

Åtgärder: Använd skyddsglasögon och skyddsrock. Häll kopparsulfatlösningen, som också innehåller zinkjoner, i anvisad dunk efter avslutad laboration.

LaborationsinstruktionUppgift: Uppgiften är att bestämma entalpiändringen,ΔH , för följande

reaktion Cu2 ++Zn(s )→Cu( s )+Zn2+

Hjälp på vägen: Tag, med hjälp av en pipett, 25,0 ml av kopparsulfatlösningen med koncentrationen 1,00 mol/dm

3 och häll den i en termos. Stoppa

ner termometer i termosen och anteckna lösningens temperatur. Väg upp 0,75 gram zinkpulver exakt (notera alltså med så stor noggrannhet som möjligt hur mycket ni vägt upp). Häll ner pulvret i termosen och rör om kraftigt med en spatel utan att spilla. Avläs temperaturen med jämna mellanrum och notera den högsta temperaturen.Använd sambandet: q=cm ΔT därc=4 ,18 J /( gK ), som är lösningens specifika värmekapacitet.m är lösningens totala massa. Använd våg!ΔT är maxtemperatur efter zinktillsats minus lösningens starttemperatur.

Redovisning: Förenklad redovisning vid laborationstillfället.

27

Kemiska tecken som du bör kunna inför KS

Lär dig följande kemiska tecken för atomer med följande atomnummer:1-20, 26, 29, 30, 35, 47, 53, 78 och 79

Positiva jonerKopparjon Cu2 +

Silverjon Ag+

Järnjoner Fe2+

Fe3+

Ammoniumjon NH 4+

Oxoniumjon H3 O+och H⁺

Negativa jonerOxidjon O2−

Sulfidjon S2−

Nitridjon N⁻³

Hydroxidjon OH−

Karbonatjon CO32−

VätekarbonatjonHCO3−

Sulfatjon SO42−

Nitratjon NO3−

Fostatjon PO43−

28

Kemi 1000

I boken ”Kemi 1000”1 finns ett stort antal uppgifter, inklusive lösningar till dessa, kopplade till A- och B-kursen i kemi på gymnasiet. En del av uppgifterna är lättare, andra är av svårare karaktär.

Periodiska systemet, atomens byggnad4, 12, 13, 15, 22, 25, 26, 30, 33, 38, 40, 41Kommentar: I en del lösningar talas det om oxidationstal, vilket vi inte har gått igenom ännu. För joner gäller att oxidationstal = jonladdning

Kemisk bindning43, 48, 51, 54, 62, 66, 71, 75, 77, 84, 91, 95, 101, 103, 115, 116

Kemiska beräkningar127, 138, 153, 161, 166, 167, 172, 181, 184, 186, 191, 196, 198, 205, 212, 215, 237, 247, 253, 272, 290, 303Kommentar: I några av uppgifterna betecknas mol/dm3 tyvärr på ett gammal-dags sätt (M). Det beror på att uppgifterna konstruerades innan man bestämde att enheten ska vara mol/dm3. Ni ska alltid använda enheten mol/dm3.

Termokemi rekommenderade avsnitt (79-86)

Entalpia) Om man frågar efter vilken energi som avges då är det i systemet och svaret är positiv med enhet kJ.b) Om man frågar efter energiomsättning/energiförändring då menas entalpiskillnaden som berör omgivningen, enheten är kJ/mol och det är viktigt att komma i håg att vid en exoterm reaktion är ∆H negativt och om det är en endoterm reaktion då är ∆H positiv. ∆H = Hprodukter - Hreaktanter

Syra-bas (114-119,120-121 till 158)

Oxidation och reduktion (147-169)

Oorganisk kemi (170-188)

Elektrokemi (247-266)

Organisk kemi Övningar: 684, 687, 704-709, 829-830 och 8321 Kemi 1000, Thylander E. och Johansson B., 2008, Konvergenta HB, ISBN 978-91-973708-4-4

29

Kontrollskrivning i kemi1. Ange antal protoner och elektroner i jonen N

3−. 1 p.

2. Vilken av följande formler är den troligaste för galliums oxid?

A) GaO B) GaO2 C) GaO3 D) Ga2 O E) Ga2 O3

1 p.

3. Etanol, C2 H5 OH , reagerar fullständigt med syrgas. Koldioxid och vatten bildas. Skriv reaktionsformel. 1 p.

4. Skriv elektronformel för cyanidjonen, CN−. 1 p.

5. Hur stor massa koldioxid bildas vid jäsning av 1,0 kg druvsocker

enligt reaktionsformeln C6 H 12O6 (aq )→2C2 H5 OH ( aq )+2CO2 ( g) 2 p. Redovisa fullständig lösning!

6. Vilka bindningar bryts när följande ämnen smälter?a) Jod 1 p.b) Magnesiumklorid 1 p.

7. Man önskar framställa 5,00 dm3

vattenlösning av blynitrat, Pb( NO3)2 ,med koncentrationen 0,50 mol/dm

3. Hur stor massa blynitrat ska man

väga upp? 2 p.Redovisa fullständig lösning!

8. Vilka av följande molekyler är dipoler?

A) CH 4 B) F2 C) HF D) CO E)CH 3 Br 2 p.

9. En natriumkloridlösning blandas med en silvernitratlösning.Ange formel för den fällning som bildas. 1 p.

10. Vilka av följande alternativ utgörs av rena ämnen?A) LuftB) KvävgasC) JärnD) Stål 1 p.

11. Beräkna trycket för 49 liter vattenånga med massan 25,0 gram vidtemperaturen 152 ° C . 2 p.Redovisa fullständig lösning!

12. Ange samtliga bindningstyper i BaSO4(s ) . 2 p.

13. Natriumarsenat har formeln Na3 AsO 4 . Skriv formeln för kalciumarsenat. 1 p.

14. Beräkna [Cl− ] i en aluminiumkloridlösning med

30

koncentrationen 0,1 mol/dm3

. 1 p.

Lösningsförslag KS i kemi 2010-10-11

1. 7 protoner, 10 elektroner

2. E) Ga2O3

3. C2 H5 OH+3 O2→2 CO2+3 H 2O

4. ( :C≡N :)−

5. C6 H12O6→2C2 H5 OH+2 CO2

1 mol ↔ 2 molm(C6 H12O6 )=1000 gM (C6 H12O6 )=180 ,12 g /mol

n(C6 H12O6 )=mM

n(C6 H12O6 )=5 ,552 mol ↔ n(CO2 )=2⋅5 ,552 mol

M (CO2 )=44 , 0 g/mol

m(CO2 )=nM

m(CO2)=490 gSvar: 0,49 kg koldioxid.

6. a) van der Waalsbindning b) Jonbindning

7. V=5 ,00 dm3

c ( Pb( NO3 )2 )=0 ,50 mol /dm3

n( Pb( NO3 )2 )=cVn( Pb( NO3 )2 )=2 ,50 molM ( Pb( NO3 )2)=331 ,2 g/molm( Pb( NO3)2)=nMm( Pb( NO3 )2)=828 g

Svar: Man ska väga upp 0,83 kg.

8. C, D, E

9. AgCl

10. B, C

31

11. V=49 l=49 dm3=49⋅10−3 m3

T=425 Km( H2O)=25 ,0 gM ( H2O)=18 ,02 g/mol

n( H2O )= mM

n( H2 O )=1 , 3873 molR=8 ,314 J /(mol⋅K )

pV=nRT ⇒ p=nRTV

p=1 ,3873⋅8 , 314⋅42549⋅10−3

p=1,0⋅105 Pa

Svar: Trycket är 100 kPa

12. Jonbindning och polär kovalent bindning.

13. Ca3 ( AsO4 )2

14. [Cl− ]=0,3 mol /dm3

32

KONTROLLSKRIVNING I KEMI FÖR TEKNISKT BASÅR

1 Vad kallas den här fasövergången? 1p

H2O(l) → H2O(s)

2 Skriv elektronformeln för en kvävemolekyl. 1p

3 Vilken av dessa blandningar är säkert heterogen? 1p

A) En legering av koppar och tennB) Vatten och koksaltC) Socker och vattenD) Vatten och olja E) Luft

4 Ange namnen på följande ämnen: 2p

a) AgNO3

b) BaSO4

c) Mg3N2

5 Skriv kemisk formel och aggregationsform för följande ämnen vid rumstemperatur:2p

a) väteb) ammoniumkloridc) kvicksilver

6 Vilka två påståenden är korrekta om de två partiklarnanitridjon och oxidjon? 1p

A) De har samma kemiska egenskaperB) De har samma antal protonerC) De har samma antal elektronerD) De tillhör samma grupp i det periodiska systemetE) De tillhör samma period i det periodiska systemetF) De har samma laddning

7 Skriv en reaktionsformel med kemiska tecken för reaktionen då aluminium reagerar med klorgas och bildar aluminiumklorid. 2p

8 Hur förändras kokpunkten inom gruppen halogener i det periodiska systemet när man går uppifrån och ned i gruppen? 1p

9 Kokpunkten hos halogenerna bestäms av styrkan i en viss typ av kemisk bindning. Vad kallas bindningstypen? 1p

33

10 Nedan anges flera olika bindningar. Några av dessa är kovalenta bindningar. Vilken av de kovalenta bindningarna bör vara minst polär? 1p

A) Mg–FeB) F–HC) Br–ClD) I–Ba

11 0,15 mol av saltet Al2(SO4)3∙18H2O(s) löses i vatten och lösningen späds till volymen 2,5 dm3.Ange koncentrationerna av de två jonslag som finns i lösningen. 2p

Till följande uppgifter krävs fullständiga lösningar!

12 En gasflaska innehåller vätgas under högt tryck. Volymen är 4,50 dm3, trycket är 2,05∙107 Pa och temperaturen är 22 °C. Hur många mol vätgas innehåller flaskan? 1p

13 När ammoniumperklorat upphettas sönderfaller det enligt reaktionsformeln

4 NH4ClO4(s) → 2 N2(g) + 4 HCl(g) + 5 O2(g) + 6 H2O(g)

Hur många gram NH4ClO4 måste sönderfalla för att det ska bildas 0,37 mol O2? 2p

14 Din chef, Lisa, ger dig 1,8 dm3 vattenlösning av natriumklorid och ber dig bestämma koncentrationen av NaCl i lösningen. Du tar ett prov med volymen 25,0 cm3 och tillsätter AgNO3(aq). Då bildas en fällning enligt reaktionen

NaCl(aq) + AgNO3(aq) → AgCl(s) + NaNO3(aq)

Provet filtreras, varefter fällningen tvättas, torkas och vägs. Fällningens massa bestäms till 0,6274 g. Bestäm koncentrationen av NaCl i lösningen. 2p

34

LÖSNINGAR

1 Stelning eller frysning

2:N≡ N:

3 D Vatten och olja

4 a) silvernitratb) bariumsulfatc) magnesiumnitrid

5 a) H2(g)b) NH4Cl(s)c) Hg(l)

6 C och E

7 2 Al + 3 Cl2 → 2 AlCl3

8 Kokpunkten ökar nedåt i gruppen

9 van der Waalsbindning

10 C) Br–Cl

11 Al2(SO4)3∙18H2O(aq) → 2 Al3+(aq) + 3 SO42–(aq) + 18 H2O(l)

c ( Al3+ )= nV

=2⋅0 , 152,5

mol/dm3=0 , 12 mol/dm3[ Al3+ ] = 0,12 mol/dm 3

c ( SO42−)= n

V=3⋅0 , 15

2,5mol/dm3=0 , 18 mol/dm3

[SO42- ] = 0,18 mol/dm 3

12 Allmänna gaslagen ger pV=nRTp = 2,05∙107 Pa V = 4,50∙10–3 m3 R = 8,314 J∙(mol∙K)–1

T = 22 °C = 22 + 273 K

n= pVRT

=2 ,05⋅107⋅4 ,50⋅10−3

8 , 314⋅(273+22)mol=37 , 61 mol

Svar: 38 mol

13 n(O2 )=0 ,37 mol

Ur reaktionsformeln framgår att

n(NH4 ClO4 )n(O2 )

= 45

Då blir n( NH4 ClO4 )=

45⋅n(O2 )=

45⋅0 ,37 mol=0 , 296 mol

M (NH4ClO4 )=14 , 0+4⋅1 , 01+35 , 5+4⋅16 , 0 g/mol=117 ,54 g/molm(NH4 ClO4 )=n( NH4 ClO4 )⋅M (NH4ClO4 )=0 ,296⋅117 , 54 g=34 ,79 g

35

Svar: 35 g

14 Fällningen består av AgCl. M(AgCl) = 107,9 + 35,5 g/mol = 143,4 g/mol

n( AgCl)= mM

= 0 ,6274143 ,4

mol=0 , 004375 mol

Enligt reaktionsformeln är n(NaCl) = n(AgCl) = 0,004375 mol

c (NaCl )= nV

=0 ,004375 mol0,0250 dm3

=0 , 1750 mol/dm3

Svar: 0,175 mol/dm 3

36

Kontrollskrivning i kemi

1. Hur många elektroner har 1531 P i sina olika skal när den är i grundtillståndet? 1p

2. Vad skiljer uppbyggnaden av atomen 3H från atomen 2H? 1p

3. Skriv reaktionsformeln med kemiska tecken inklusive aggregationstillstånden när ämnet;a) Flytande natriumklorid stelnar. 1pb) Fast jod sublimerar. 1p

4. I fasta metaller hålls atomerna samman med metallbindning. Metallerna natrium, Na, och aluminium, Al, finns båda i period 3. Na har smältpunkten 98 °C medan Al smälter vid 660 °C. a) Beskriv metallbindning i allmänhet. 1pb) Förklara varför Al har högre smältpunkt än Na? 1p

5. Två grundämnen reagerar och bildar en produkt, en jonförening.3Mg + N2 → ……………

a) Beskriv elektronövergången som sker, antal och riktning. 2pb) Skriv produktens kemiska formel. 1p

6. Vilka av följande ämnen består av molekyler?A) KCl B) BaBr2 C) PH3 D) ICl3 E) HCl F) NO2 1p

7. För att utvinna järn kan blodstensmalm, Fe2O3, eller svartmalm, Fe3O4, användas. Du ska visa ur vilken av de två malmerna man teoretisk kan få ut flest järnatomer om samma massa används. 2pRedovisa en fullständig lösning!

8. Rent bly kan framställas genom att blyoxid, PbO, reagerar med kol. Bly och koldioxid blir produkterna. Beräkna massan av det kol som går åt för att framställa 175g bly ur blyoxid.2pRedovisa en fullständig lösning!

9. En dag på labbet behöver du 113 g kaliumnitrat, KNO3. På hyllan står en flaska med KNO3(aq). Lösningen har koncentrationen 0,325 mol/dm3.Vilken volym av lösningen ska du hälla upp för att få rätt massa? 2pRedovisa en fullständig lösning!

10. Ett rent ämne i vätskeform med massan 0,118 g upphettades till 100,0 ºC varvid ämnet förgasades. Den bildade gasen fick volymen 44 cm3 vid trycket 9,9·104 Pa.Vilken molmassa har ämnet? 2pRedovisa en fullständig lösning!

11. Vilken bindningstyp bryts vid denna reaktion?CO2(s) → CO2(g) 1p

12. Ammoniak löser sig lätt i vatten, Rita en modell som visar var bindning uppstår mellan de två molekylerna. 1p

37

Lösningsförslag1. 2 i K-, 8 i L- och 5 i M-skalet. 1p

2. I atomen 3H finns 2 neutroner, i 2H finns 1 neutron. 1p

3. a) NaCl(l) → NaCl(s) 1p b) I2(s) → I2(g) 1p

4. a) I ämnen med metallbindning sitter atomerna så tätt packade att de yttersta elektronerna finns i ett gemensamt elektronskal för alla atomerna. De blir rörliga över hela kristallen och sägs vara delokaliserade. 1p b) Aluminium har fler valenselektroner än natrium vilket gör metallbindningen starkare. 1p

5 a) 6 elektroner lämnar magnesiumatomerna och går till kväveatomerna. 2pb) Mg3N2 1p

6. C) PH3 D) ICl3 E) HCl F) NO2 1p

7. Andelen av järnets massa i en formelenhet av de två föreningarna kan beräknas.

I en formelenhet av Fe2O3 utgör järnets massa

2⋅55 ,8 u2⋅55 ,8+3⋅16 ,0 u

=0 ,70.

I en formelenhet av Fe3O4 utgör järnets massa

3⋅55 ,8 u3⋅55 ,8+4⋅16 ,0 u

=0 ,72.

Svar: I blodstensmalm, Fe2O3, kan 70 % järn utvinnas, i svartmalm 72 %. Flest järnatomer kan fås ur svartmalm. 2p

8. Reaktionsformeln skrivs. Substansmängden bly som massan utgör beräknas. Förhållandet till kolet ställs upp. Massan kol beräknas:Reaktionsformeln blir 2PbO + C → 2Pb + CO2

m( Pb)=175 gM ( Pb)=207 ,2 g/mol

n( Pb )=mM

=175207 ,2

=0 ,844 . ..mol

n(C )n( Pb )

=12

⇒ n(C )=12⋅n( Pb)=1

2⋅0 , 844 . . .=0 ,422 .. . mol

M (C )=12 ,0 g /molm(C )=n⋅M=0 , 422 ..⋅12,0=5 , 07 gSvar: Massan kol som behövs är minst 5,07 g. 2p

38

9. Substansmängden KNO3 som massan 113 g utgör beräknas. Volymen lösning som innehåller den substanmängden, beräknas med hjälp av koncentrationen.M ( KNO3 )=39 ,1+14 , 0+3⋅16 , 0=101, 1 g/mol

n( KNO3 )=mM

=113101 ,1

=1, 1177. .mol

V ( KNO3 )=nc

=1 ,1177 ..0 , 325

=3 , 44 dm3

Svar: Volymen lösning som behövs är 3,44 dm3. 2p

10. Genom allmänna gaslagen beräknas substansmängden av ämnet. Med värden för substansmängd och massa för vätskan kan ämnets molmassa beräknas.

p⋅V =n⋅R⋅T ⇒ n=p⋅VR⋅T

p=99⋅103 PaT=273+100 ,0=373 KR=8 ,31 J /mol⋅KV=44 cm3=44⋅10−6 m3

n=99⋅103⋅44⋅10−6

8 , 31⋅373=0 ,001405 ..mol

M (ämnet )=mn

=0 ,1180 ,001405 . .

=83 ,96 . . g /mol = 84 g /mol

Svar: Ämnet har molmassan 84 g/mol 2p

11. van der Waalsbindning 1p

12.

1p

39

Kontrollskrivning i kemi för tekniskt basår 2015/16

1. Kemiskt tecken för guld är Au. Skriv kemiskt tecken för guldjonen som har 76 stycken elektroner. (1p)

2. Klor tillhör grupp 17 i det periodiska systemet.a) vad kallas grupp 17 ?b) klor tillhör period 3. Vilken slutsats om atomens uppbyggnad kan man dra av detta?c) hur många valenselektroner har en kloratom? (2p)

3. Avgör utifrån placering i det periodiska systemet vilka två påståenden som är korrekta.A) kaliumatomens radie är större än natriumatomensB) kalcium är mer reaktivt än magnesiumC) brom är mer reaktivt än klorD) natriumjonen har större jonladdning än litiumjonenE) argon är mer reaktivt än klor (2p)

4. Vilken bindning bryts då a) metanol, CH3OH(l), avdunstar?b) kopparklorid, CuCl2(s) , smälter?c) jod, I2 (s), sublimerar? (2p)

5. Kvävgas reagerar med syrgas och bildar dikväveoxid, (lustgas). Skriv balanserad reaktionsformel för denna kemiska reaktion. (2p)

6. Vilka två av följande är jonföreningar?A) NaCl B) NH3 C) HBr D) NO E) CaO (1p)

7. Rita elektronformeln för molekylen PH3. (1p)

8. Vilka två av följande molekyler är dipoler?A) CH3Br B) Br2 C) CBr4 D) CCl4 E) HBr (1p)

9 . Vid ett försök behövs 2,5 dm3 natriumhydroxidlösning, NaOH(aq), med en koncentration på 0,15 mol/dm3. Beräkna massan natriumhydroxid som behövs till lösningen. Redovisa en fullständig lösning! (2p)10. Natriumtiosulfat , Na2S2O3 , används ofta i laboratoriearbete för att bestämma mängden jod enligt nedanstående reaktion.

2 Na2S2O3(aq) + I2(aq) → 2 NaI(aq) + Na2S4O6(aq) Brunröd Ofärgad

Det krävdes 1,13 g natriumtiosulfat för att all jod skulle reagera och provet bli ofärgat. Vilken var substansmängden jod, (I2), i provet?Redovisa en fullständig lösning! (2p)

11. Karbidlampor användes innan dagens batterier utvecklades. Kalciumkarbiden ger med vatten den brännbara men även explosiva gasen etyn, C2H2 , enligt nedanstående reaktion.

40

CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2

I vissa karbidlampor fick maximalt 7,0 mol kalciumkarbid förvaras. Vilken volym av gasen etyn kan, vid eventuell olycka, bildas av den maximalt tillåtna mängden?Temperaturen antas vara 20,0˚ C och trycket 101,3 kPa.Redovisa en fullständig lösning! (2p)

12. Man vill framställa 12,0 g magnesiumklorid genom reaktion mellan metallen och saltsyra, HCl(aq). I reaktionen bildas, förutom magnesiumklorid, även vätgas.Beräkna massan av det magnesium och volymen av den saltsyra med koncentrationen 4,00 mol/dm3 som förbrukas vid reaktionen.Redovisa en fullständig lösning! (2p)

Lösningsförslag1. Au3+

2. a) Halogener b) den har tre elektronskal (i grundtillståndet) c) 7 st3. A och B4. a) vätebindning b) jonbindning c) van der Waalsbindning5. 2 N2(g) + O2(g) → 2N2O(g)6. A och E

7.

8. A och E9. Beräkning av substansmängd, n(NaOH). n = c ∙V c= 0,15 mol/dm3 V = 2,5 dm3

n = 0,150 ∙ 2,50 = 0,375 molBeräkning av massa, m(NaOH).m = n ∙ M n= 0,375 mol M(NaOH) = 40,01 g/molm= 0,375 ∙ 40,01 = 15,00375 ≈15 gSvar: det behövs 15 g 10. Beräkning av substansmängden natriumtiosulfat , n(Na2S2O3 )n = m/M m= 1,13g M = (2∙23,0 + 2∙32,1+3∙16,0) = 158,2 g/moln= 1,13/ 158,2 = 0,0071429 molmolförhållande Reaktionsformeln ger attn(Na2S2O3 ) / n(I2) = 2/1 ( dvs det krävs dubbla substansmängden natriumtiosulfat)n(I2) = n(Na2S2O3 ) / 2 = 0,0071429 / 2 = 0,0035714≈ 0,00357 moln(I2) = 0,00357 molSvar : Provet innehöll 0,00357 mol I2

11. n(etyn) ur molförhållandetreaktionsformeln ger att:n( CaC2) / n(C2H2) = 1/1 (dvs ekvivalenta substansmängder)7,0 mol CaC2 kommer ge 7,0 mol etyngas ( C2H2)Volym gaspV= nRT (p= 101,3∙ 103 Pa , n= 7,0 mol ,R = 8,31 J / mol∙K , T = (273,15+20,0)=293,15K

41

V= nRT/p = 7,0 ∙ 8,31∙ (273,15 + 20) / 101,3∙103 = 0,168337≈ 0,17 m3

Svar: Det bildas 0,17m3 etyn.

12. Reaktionsformel: Mg(s) + 2HCl(aq) → MgCl2(aq) + H2(g)Beräkning av substansmängd MgCl2

n = m/M m(MgCl2) = 12,0g M(MgCl2) = (24,3+2∙35,5)=95,3 g/moln = 12,0 / 95,3 = 0,125918 mol MgCl2 Vikt MagnesiumMolförhållandereaktionsformel ger: nMg/nMgCl2 = 1/1 ( alltså ekvivalenta mängder)n(Mg) = n(MgCl2) = 0,125918 molm(Mg)m = n∙Mm = 0,125918 ∙ 24,3 = 3,05981 ≈ 3,06 g MagnesiumVolym HCl molförhållandereaktionsformel ger : n (MgCl2) / n(HCl) = 1 / 2

n(HCl) = 2 n(MgCl2) = 2 ∙ 0,125918 = 0,251836 mol HClV(HCl)V = n / cV = 0,251836 / 4,0 = 0,062959 ≈ 0,0630 dm3 HCl(aq)Svar: Det krävs 3,06g magnesium och 0,0630 dm3 av saltsyran.

42

Tentamen

På nästa sida hittar du en tenta. Fler finns att hämta på i Bilda: www.bilda.kth.seDär loggar du in med det användarnamn och lösenord som du har på ditt kth.se-konto

Till tentamen hör det formelblad som finns i början av kompendiet. Vid tentamen får du även ha med formelsamlingen som anges i litteraturlistan.

Kemitentamen läsåret HT - 2014

Del 1. För godkänt betyg (E)

Studenter med godkänd kontrollskrivning gör inte uppgift 1 – 7

1. Skriv kemiskt tecken för den jon som har 11 protoner och 10 elektroner. (1p)

2. I vilka två av följande ämnen finns polära kovalenta bindningar? (2p)

A) N2 O( g )

B) CaI 2(s )

C) Cl2 (g )

D) CO2 (g )

3. Balansera följande reaktionsformel. (1p). .. . Al+ .. .. HCl→ .. . . AlCl3+.. .. H2

4. Hur många bindande elektronpar finns i en kvävemolekyl? (1p)

5. En given kemisk förening har den empiriska formeln C2 H4O . (1p)Föreningen visar sig ha en molmassa på ungefär 90 g/mol.Vilken är föreningens molekylformel?

6. En gascylinder med volymen 10,0 dm3 innehåller 2,50 kg syre. (2p)

Vilket är trycket i cylindern om temperaturen är 20,0 ° C ?Redovisa fullständig lösning!

7. Du har blivit ombedd att bereda 6,00 dm3 av en natriumkloridlösning. (2p)

Lösningens koncentration ska vara 0,100 mol/dm3.

Visa med beräkningar hur gör du om du utgår från ennatriumkloridlösning med koncentrationen 0,500 mol/dm3

?Redovisa fullständig lösning!

Härifrån ska alla studenter göra uppgifterna.

8. Du ska neutralisera 29,4 cm3 saltsyralösning med (2p)

43

koncentrationen 0,196 mol/dm3. Hur stor volym bariumhydroxidlösning,

Ba(OH )2(aq ) , med koncentrationen 0,245 mol/dm3

behöver du?Redovisa fullständig lösning!

9. Rita cellschema för den galvaniska cell som har totalreaktionen (1p)2 Ag++Cu(s )→2 Ag (s )+Cu2+

Vänd!10. Vilket eller vilka av följande påståenden är korrekt(a)?

Ett ämne med den kemiska beteckningen C6 H12 kan vara (2p)A) en alkanB) en alkenC) en alkynD) en cykloalkanE) bensen

11. Följande reaktion är given H2 (g )+Cl2 (g )→2 HCl (g )+185 kJ . (2p)Utgå från denna reaktion för att beräkna energiomsättningen

för reaktionen 6 HCl( g )→3 H2 (g )+3 Cl2 (g ) .Det ska tydligt framgå om energi avges eller upptas.

12. Vilka två av följande ämnen löser sig lätt i vatten? (2p)

A) C2 H5 OH

B) NaCl

C) C3 H8

D) C6 H13OH

E) AgCl

13. Ange om det skett en oxidation, reduktion eller ingetdera för (2p)givna atomslag i följande (obalanserade) reaktioner.

a) Krom i reaktionen CrO

42−↦Cr2 O3

b) Kväve i reaktionen N2 O5↦NO

3−

c) Svavel i reaktionen H2 SO3↦HSO

4−

14. När en bit natriummetall förs ner i en kolv med klorgas skeren redoxreaktion.

a) Skriv delreaktionen för oxidationen. (1p)b) Skriv delreaktionen för reduktionen. (1p)

15. I vin är det viktigt att det finns syra för att vinet ska kännas balanserat. (1p)Druvsort och odlingsförhållanden är faktorer som påverkar syrahalteni det färdiga vinet. De flesta viner har ett pH-värde i intervallet

mellan 2,9 och 3,9. Ange intervallet för [ H3O+ ] i vin.

44

16. Vilka av följande molekyler kan delta i vätebindning? (2p)

A) NH 3

B) PH 3

C) CH 3 OHD) HF

17. Vätekarbonatjonen, HCO

3− , är en amfolyt.a) Förklara vad en amfolyt är. (1p)b) Ange en annan jon, eller molekyl, som är en amfolyt. (1p)

18. Fullborda och balansera den reaktionsformel i det fall där en spontan reaktion äger rum.

(1p)

A) . .. . F−+. .. . I 2( s )↦ .. ..

B) . .. . Au( s )+. . .. Fe2+↦ . .. .

C) . .. . Mg ( s)+. . .. Ag+↦ . .. .

19. Smält kopparklorid elektrolyseras. Vilket ämne bildas vid katoden? (1p)Ange kemisk beteckning för ämnet som bildas.

45

46

Del 2. För högre betyg (A, B, C och D)

20. Använd informationen i reaktionsformeln (1p)Mg3 N2 (s )+6 H2 O( l )→3 Mg (OH )2(s )+2 NH 3 (g )+691 kJför att beräkna energiomsättning inklusive riktning (avgivande eller upptagande) för reaktionen då75,0 g magnesiumnitrid reagerar enligt reaktionsformeln.

21. Antacidtabletter reagerar med saltsyra i magen. (2p)

Natriumvätekarbonat, NaHCO3 , används ofta som antacid.Reaktionsformeln med saltsyra är följandeNaHCO3+HCl→NaCl+ H 2O+CO2Magnesiumhydroxid är ett annat ämne som kan användas som antacid.Reaktionsformeln blir i detta fallMg (OH )2+2 HCl →2 H2 O+MgCl2Vilket av ämnena är bäst att använda om man vill att såmycket saltsyra som möjligt ska reagera med en tablett med så liten massa antacid som möjligt?Redovisa fullständig lösning!

22. Balansera följande reaktionsformel. (2p). .. .ClO

4−+ .. .. I−+.. . . H+→ .. .. Cl−+.. .. I 2+. .. .H 2 O

23. En lösning som innehåller 3,44 g silvernitrat blandas med en annan (3p)lösning som innehåller 4,22 g kaliumfosfat. En fällning av svårlösligtsilverfosfat bildas. Bestäm massan av den bildade fällningen.Redovisa fullständig lösning!

24. En behållare innehåller 12 mg vätesulfid, H2 S( g ). (1p)

Vilken massa ammoniak, NH 3 (g ) , ger upphov till samma trycki en exakt likadan behållare om temperaturen är densamma?

25. Bildningen av kväveoxid, NO (g ) , ur syrgas och kvävgas är en (2p)endoterm reaktion. 90,2 kJ omsätts per mol NO (g ) .Beräkna bindningsenergin per mol NO (g ) .Redovisa fullständig lösning!

Vänd!

47

26. I en bränslecell har vi följande totalreaktion (2p)2 H2( g )+O2( g)→2 H2 O( l )Vid minuspolen sker följande delreaktion2 H2( g )→4 H++4 e−

Ange delreaktionen vid pluspolen.

27. Vid krackning (sönderdelning) av cyklohexan, utan närvaro av (2p)andra ämnen, bildas etan och ett annat kolväte. Rita två möjliga strukturformler för det andra kolvätet.

48

Lösningsförslag

1. Na+

2. A och D

3. 2 Al+6 HCl→2 AlCl3+3 H2

4. Tre stycken bindande elektronpar.

5. C4 H8 O2

6. V=10 ,0⋅10−3 m3

T=293 , 15 KR=8 ,314 J/ (mol⋅K )m(O2 )=2 ,50⋅103 kgM (O2 )=32 , 00 g/molFörst beräknas substansmängden syre:

n= mM

n=2 , 50⋅103

32 ,00n=78 ,125 molAllmänna gaslagen för att beräkna trycket:pV=nRTp=nRT

VMed insatta värden får vi:

p=78 ,125⋅8 ,314⋅293 , 1510 ,0⋅10−3

p=19⋅106 Pa

Svar: Trycket är 19 MPa.

7. Substansmängden natriumklorid i den önskade lösningen beräknas först.V önskad lösning=6 ,00 dm3

cönskad lösning=0 , 100 mol/dm3

n=cVnönskad lösning=0 ,100⋅6 , 00 molnursprunglig lösning=nönskad lösningnursprunglig lösning=0 , 600 molcursprunglig lösning=0 ,500 mol/dm3

49

V=nc

V ursprunlig lösning=0 ,6000 ,500

dm3

V ursprunglig lösning=1,20 dm3

Man tar 1,20 dm3

av den ursprungliga lösningen och häller i en lämplig behållare.Vatten tillsätts därefter så att lösningens totala volym blir 6,00 dm

3.

Svar: Till 1,20 dm3

av den ursprungliga lösningen sätter man vatten så att totalvolymen blir 6,00 dm

3.

8. 2 HCl(aq )+Ba(OH )2(aq )→2 H2 O+BaCl2 (aq )2 mol ↔ 1 mol

V ( HCl )=29 , 4⋅10−3 dm3

c ( HCl)=0 , 196 mol/dm3

n=cV

n( HCl )=0 , 196⋅29 , 4⋅10−3 mol n( HCl )=5 , 7624⋅10−3 mol ↔ n (Ba (OH )2)=2 ,8812⋅10−3 mol

c (Ba(OH )2)=0 ,245 mol/dm3

V=n

c

V (Ba(OH )2)=2 , 8812⋅10−3

0 ,245dm3

V (Ba(OH )2)=0 , 0118 dm3

Svar: 11,8 cm3

bariumhydroxidlösning behövs.

9. −Cu(s )|Cu2+‖Ag+|Ag(s )+

10. B och D

11. 555 kJ upptas.

12. A och B

13. a. Reduktionb. Ingetderac. Oxidation

14. a. Na→Na++e−

50

b. Cl2+2 e−→2 Cl−

15. [ H3O+ ] i vin ligger mellan 1⋅10−4 mol/dm3 och 1⋅10−3 mol/dm3

.

16. A, C och D

17. a. En amfolyt är en partikel som kan uppträda som både syra och bas i en vattenlösning.

b. H2 O

18. C. Mg (s )+2 Ag+→Mg2++2 Ag( s )

19. Cu

20. Det avges 514 kJ.

21. Beräknar först substansmängdförhållande mellan antacid och saltsyra.

n( HCl)n( NaHCO3 )

=11 vilket ger n( HCl )=n( NaHCO 3 )

n( HCl )n( Mg (OH )2 )

=21 vilket ger n( HCl )=2⋅n( Mg(OH )2 )

Skriver om substansmängd antacid till en kvot av massa och molmassa.

n( HCl )=m(NaHCO 3 )M (NaHCO 3 )

n( HCl )=2⋅m( Mg(OH )2 )M ( Mg(OH )2 )

Molmassorna sätts in.

n( HCl )=m(NaHCO 3 )84 ,008

n( HCl )=2⋅m( Mg(OH )2 )58 , 326 som skrivs om till

n( HCl )=m(Mg (OH )2 )29 ,163

Vi vill se substansmängd förbrukad saltsyra utifrån samma massa antacid i de båda reaktionerna.

m( NaHCO3)=m( Mg (OH )2)=m

51

Vi får nu uttrycken

n( HCl )= m84 ,008 och

n( HCl )= m29 ,163

För varje vald massa av antacid så ser vi att substansmängden saltsyra (som förbrukas) blir större om antaciden utgörs av magnesiumhydroxid.Svar: Magnesiumhydroxid är bättre om man vill hålla nere massan antacid.

22.ClO

4−+8 I−+8 H+→Cl−+4 I 2+4 H 2O

23. 3 AgNO3(aq )+K3 PO4 (aq )→Ag3 PO4 (s )+3 KNO3( aq )3 mol ↔ 1 mol ↔ 1 mol ↔ 3 molm( AgNO3 )=3 ,44 gM ( AgNO3)=169 ,91 g/mol

n( AgNO3 )=m( AgNO3)M ( AgNO3)

n( AgNO3 )=3 ,44169 ,91 mol

n( AgNO3 )=0 ,020246 mol

m( K3 PO4 )=4 , 22 gM ( K3 PO4 )=212, 27 g/mol

n( K3 PO 4)=m( K3 PO4 )M ( K3 PO4 )

n( K3 PO 4)=4 ,22212 ,27 mol

n( K3 PO 4)=0 ,019880 mol

Ungefär lika stora substansmängder. Något lägre värde för kaliumfosfat.Vi tittar på substansmängdförhållandet.n( AgNO3 )n( K3 PO4 )

=31 vilket skrivs om till n( AgNO3 )=3⋅n( K3 PO4)

Vi behöver tre gånger så mycket silvernitrat som kaliumfosfat.Har vi det? n( AgNO3 )praktiskt

n( K3 PO4 )praktiskt=0 ,020246

0 ,019880 vilket skrivs om till n( AgNO3 )praktiskt=1 ,018⋅n (K 3 PO 4 )praktisktNej, vi har bara 1,018 gånger så mycket silvernitrat.Silvernitrat är alltså begränsande reaktant i den här reaktionen.

Substansmängdförhållande mellan begränsande reaktant och efterfrågad produkt.

52

n( Ag3 PO4 )n( AgNO3 )

=13 skrivs om till

n( Ag3 PO4 )=13⋅n( AgNO3 )

Substansmängd och massa för silverfosfat beräknas.

n( Ag3 PO4 )=13⋅0 , 020246 mol

M ( Ag3 PO4 )=418 , 67 g/molm( Ag3 PO4 )=n( Ag3 PO 4 )⋅M ( Ag3 PO4 )

m( Ag3 PO4 )=13⋅0 ,020246⋅418 , 67 g

m( Ag3 PO4 )=2 ,83 g

Svar: 2,83 g silverfosfatfällning bildas.

24. 6,0 mg ammoniak ger samma tryck.

25. N2(g )+O2( g )→2 NO (g )1 mol ↔ 1 mol ↔ 2 mol

Bindningar som bryts:1 mol trippelbindning i kvävemolekyler, 945 kJ1 mol dubbelbindning i syremolekyler, 498 kJ

Bindningar som bildas:2 mol bindning i NO , 2 x kJ

Energi som upptas:2⋅90 ,2 kJ=180,4 kJ

Energisambandet blir i detta fall:945+498=2 x+180 ,42 x=945+498−180 ,42 x=1262 ,6x=631 , 3

Svar: Bindningsenergin per mol NO är 631 kJ/mol.

26. Vid pluspolen: O2( g )+4 H++4e−→2H2 O( l )

53

27.

.

54

KTH Enheten för grundläggande naturvetenskap

Tentamen 1:1 i KEMI

Kurskod: HF0006

Datum: 2015-05-07

Tid: 8.00-12.00

Rättande lärare: Amal Lahlou och Sara Sebelius

Examinator: Sara Sebelius

Tentamensinformation Miniräknare: Miniräknare utan symbolhantering tillåten.Hjälpmedel: "Formler och Tabeller" från Natur och Kultur (grön/blå)

samt det periodiska system som medföljer tentamen.Allmänt: Tentamen består av två avsnitt:

Del 1 med uppgift 1 – 18, som kan ge maximalt 30 poäng, men du kan endast tillgodo göra dig 20 poäng. Del 2 med uppgift 19 – 25, som kan ge maximalt 15 poäng. Denna del, del 2, rättas bara om du uppnått minst 20 poäng på del 1.Bonus: Studenter med godkänd KS löser ej uppgift 1 – 7.

Betygsgränser: För betyg E krävs minst 20 p på Del 1.För betyg D krävs minst 20 p på Del 1 och minst 3 p på Del 2.För betyg C krävs minst 20 p på Del 1 och minst 6 p på Del 2.För betyg B krävs minst 20 p på Del 1 och minst 9 p på Del 2.För betyg A krävs minst 20 p på Del 1 och minst 12 p på Del Namn och personnummer skall anges på varje inlämnat blad.Glöm ej att Skriva klass på omslaget.

55

Del 1. Del för godkänt, betyg E

Studenter med godkänd kontrollskrivning gör inte uppgift 1 – 7.

1. En jon med masstalet 106 har 46 protoner och 44 elektroner. Vilken jon är det? 1p

2. Hur många fria elektronpar har koldioxidmolekylen, CO2? 1p

3. Socker (C6H12O6) förbränns i mitokondrierna till koldioxid och vatten. Skriv en balanserad rektionsformel för reaktionen. 1p

4. För att underlätta transporter av ammoniak fraktas ammoniak uppbundet i fasta ureamolekyler. Urea hydrolyseras sedan till ammoniak och koldioxid enligt: CH4ON2 (s) + H₂O (l) 2 NH₃ (g) + CO₂ (g) Hur stor massa urea går åt för att bilda 23 g ammoniak? R = 8,31 J/(mol K). Redovisa fullständig lösning! 2p

5. Rita eletronformeln för koltetraklorid. 1p

6. På vintern saltas isiga vägar för att smälta isen.a) Vad heter de bindningar som bryts mellan ismolekylerna? 1pb) Vad heter de bindningar som bryts i saltet? 1pc) Vad heter de bindningar som uppstår mellan jonerna och

vattenmolekylerna? 1p

7. Bestäm laddningen för den negativa jonen i föreningen Al2(CO3)3 1p

Härifrån gör alla studenter alla uppgifter!

8. En svavelsyralösning med koncentrationen 0,40 mol/dm3 neutraliseras med en natriumhydroxidlösning med koncentrationen 0,20 mol/dm3.

a) Skriv reaktionsformel för neutralisationen. 1pb) Hur stor volym natriumhydroxidlösning går det åt för att neutralisera

415 cm3 av svavelsyralösningen? 1p 9. I en lösning är hydroxidjonkoncentrationen 0,010 mol/dm³. Vilket pH har

lösningen? 1p

10.Rita strukturformel för det ämne som bildas när cyklohexen reagerar med jod. 1p

56

11.Åt vilket håll bör reaktionen gå?2 Cl

– + Br2 ↔ Cl2 + 2 Br – 1p

A. åt höger

B. åt vänster

12.Förklara vad en buffert är och ge exempel på en buffertlösning. 2pRedovisa fullständig lösning!

13.En reaktion beskrivs av formeln:

2 H2S (g) + 3 O2 (g) 2 H2O (l) + 2 SO2 (g)

a) Beräkna ΔH för reaktionen med hjälp av bindningsenergierna. Bindningsenergin för S=O är 555 kJ/mol. 1p

b) Vad blir ΔH för reaktionen 4 H2O (l) + 4 SO2 (g) 4 H2S (g) + 6 O2 (g)? 1p

14.Rita cellschema för den galvaniska cell som har följande cellreaktion: Mg (s) + Cu2+ (aq) Mg2+ (aq) + Cu (s) 2p Redovisa fullständig lösning!

15.Man kan använda kalciumklorid för att ta bort ammoniak i förorenad luft. Följande reaktion sker:

CaCl2 (s) + NH3 (g) CaCl2 ¿ 8NH3 (s)

Beräkna massan av den kalciumklorid som behövs för att avlägsna all ammoniak ur 72 m3 luft, om ammoniakens tryck är 12 Pa och gasens temperatur är 21ºC. R = 8,31 J/(mol K). Redovisa fullständig lösning! 2p

16.Ge exempel på en amfolyt och ange amfolytens reaktioner. 2pRedovisa fullständig lösning!

17.En alkan kan oxideras till en alkohol. Alkoholen kan oxideras vidare. a) Vilken ämnesgrupp bildas? 1pb) Namnge en förening som bildas genom oxidation av en alkohol och en

förening som bildas genom reduktion av samma alkohol. 1p

18.Beräkna med hjälp av bildningsentalpierna, ΔHf, vilken energimängd man får ut vid förbränning av 3,5 kg butan. ΔHf (C4H10) = -126 kJ/mol.

Redovisa fullständig lösning! 2p

57

Del 2. Betygsberättigande del

Trots att max poäng är 30 på del1, kan du endast tillgodo göra dig 20 poäng. Denna del, del 2, rättas bara om du uppnått minst 20 poäng på del 1. Notera för att få fullpoäng på denna del, ska du redovisa fullständiga lösningar på samtliga uppgifter

19. a) I det första provröret blandar man magnesium och saltsyra b) I det andra provröret blandar man natriumsulfid och saltsyra

Ange vilken gas som frigörs i respektive provrör 2p

20. Man vill framställa dikopparsuklfid , Cu2S, och upphettar därför en blandning av 75 g koppar och 75 g svavel. Beräkna massan dikopparsulfid som maximalt kan bildas. 2p

21. En naturgas innehåller 83,0 molprocent metan, 11,2 molprocent etan och 5,8 molprocent propan. Hur mycket värme frigörs vid fullständig förbränning av ett naturgasprov på 385 dm3? Gasens temperatur var 26° C och tryck 98,5 kPa. 2p

22. En viss karboxylsyra avfärgar bromvatten. För fullständig neutralisation av 0.72 g av syran åtgår 100 cm³ natriumhydroxidlösning med koncentrationen 0,100 mol/dm³. Vilken av följande syror kan det vara? 2p

A)CH₂ CH COOH B) CH₃CHClCOOH C)H₂NCH₂COOH D) CHCOOH

CHCOOH E) COOH

COOH

58

23. Tiocyanater SCN⁻ och Fe³⁺ reagerar med varandra enligt följande reaktion:

SCN⁻ (aq) + Fe³⁺(aq) FeSCN²⁺ (aq) Färglös Gul Orangeröd

Vid ett försök sätter man en liten mängd natriumtiocyanat till jämvikt- reaktionen. Vilka av dessa påståenden är korrekta? 2p

a) Lösningen blir färglös eller åtminstone ljusare b) Lösningens färg ändras inte c) Lösningen blir djupare röd d) Koncentration av FeSCN²⁺ ökar e) Koncentration av Fe³⁺ökar f) Koncentration av SCN⁻ ändras inte

24. Man kan bestämma koncentrationen av divätesulfid i en lösning genom att titrera med en lösning av kaliumpermanganat i sur miljö. Då sker följande reaktion.

MnO ₄−¿¿ + H+¿+ H₂ S ¿ Mn2+¿¿ + H₂O + S

Bestäm reaktionskoefficienterna 2p

25. I värmepannan i ett familjehus förbränns 1,00 dm3 lätt eldningsolja med densitet 830 kg/m3 . Eldningsoljans sammansättning är 85,8 massprocent kol, 13,7 massprocent väte och 0,50 massprocent svavel. I värmepannan förbränns kolet fullständigt till koldioxid, vätet till vatten och svavlet till svaveldioxid.

a) Skriv en balanserad kemisk reaktion 1p

b) Hur många m3 luft behövs till förbränningen, när temperaturen ute är -12, 3 ºC och lufttrycket 101,9 k Pa? 2p

59

Lösningsförslag

1. Pd2+, palladiumjon

2. 4 st.

3. 1 C6H12O6 (s) + 6 O2 (g) 6 CO2 (g) + 6 H2O (l)

4. CH4ON2 (s) + H2O (l) 2 NH3 (g) + CO2 (g)

m: 23 g

M: 17,024 g/mol

n: m/M = 23/17,024 = 1,35 mol

molförh: 1 : 2

n: n(NH3)/2 =

= 1,35/2 = 0,676 mol

M = 60,032 g/mol

m = n M = 0,676 60,032 =

= 40,55 g 41 g

5. I Cl I

I Cl C Cl I

I Cl I

6. a) vätebindning

b) jonbindning

c) jon-dipolbindning

7. CO3 2 –

60

8. a) H2SO4 (aq) + 2 NaOH (aq) 2 Na+ (aq) + SO42 – (aq) + 2 H2O (l)

b) V = 415 cm3

= 0,415 dm3

c = 0,40 mol/dm3

n = c V =

= 0,40 0,415 =

= 0,166 mol

molförh:

1 : 2 : 2 : 1 : 2

n(NaOH) = n(H2SO4)/2 =

= 0,166/2 = 0,332 mol

c = 0,20 mol/dm3

V = n / c =

= 0,332 / 0,20 =

= 1,66 1,7 dm 3

9. pOH = -log [OH–] = -log 0,010 = -log 10-2 = 2

pH = 14 – pOH = 14 – 2 = 12

10. I

I

11. B. åt vänster

12. En buffert dämpar pH-förändringar.

En buffert består till hälften av en svag syra och till hälften av den

svaga syrans korresponderande bas. Ex. Acetatbuffert: HAc/NaAc

50:50

61

13. 2 H2S (g) + 3 O2 (g) 2 H2O (l) + 2 SO2 (g)

a) ΔH = 4 364 + 3 498 – (4 464 + 4 555) = –1 126 kJ

b) ΔH = 2 – (–1 126 kJ) = 2 252 kJ

14. – Mg (s) Mg2+ (aq) Cu2+ (aq) Cu(s) +

15. CaCl2 (s) + 8 NH3 (g) CaCl2

¿

8NH3 (s)

n(NH3): n = pV/(RT)=

= 12 72/(8,31 294) =

= 0,3536 mol

molförh: 1 : 8

n(CaCl2) = n(NH3)/8 =

= 0,3536/8 = 0,04421 mol

M = 111,1 g/mol

m = n M = 0,04421 111,1 =

= 4,911 g 4,9 g

16. En amfolyt kan fungera som både syra och bas. Ex. HSO4 –

HSO4 – + H2O SO4

2– + H3O+

HSO4 – + H2O H2SO4 + OH–

17. a) Karboxylsyra

b) Etansyra (ättiksyra) och etan.

18. C4H10 (g) + 13/2 O2 (g) 4 CO2 (g) + 5 H2O (g)

ΔHc = 4 (–393,5) + 5 (–242) – 1 (–126) – 13/2 0 = –2 658 kJ

För en fullständig lösning bör man beräkna antal mol butan: n= m/M

= 3500/58,1 = 60,241 mol.

62

M(butan) = 4x12 + 10x1,01 = 58,1 g/mol

Energimängd man får ut vid förbränning av 3,5 kg butan =

-2658kJ x 60,241 = - 160 MJ.

Del 2.

19 a) Vätgas frigörs då magnesium finns till vänster om väte i den elektrokemiska spänningsserienb) vätesulfid frigörs då svavel är mer elektronegativ och följaktligen har

större förmåga att dra till sig elektroner än natrium.

20. Cu (s) + S (s) Cu2S (s)

n =m/M då är n(Cu) = 75/63,5 0 1,81102 mol och n(S) = 75/32,1 = 2,33645 mol. Vilket är det begränsande ämnet?n(S)/n(Cu) = ½ och då n(S) = 1,181102/2 = 0,590551 mol. Alltså är n(S) i överskott och n(Cu) är det begränsande ämnet som ska användas för att beräkna n(Cu2S). n(Cu2S)/n(Cu) = 0,5 och då är n(Cu2S) = 0,590551 mol. M (Cu2S) = 159 g/mo loch m = n¿M = 0,590551¿ 159 = 93,898 g. Svar: m(Cu2S) = 94 g.

21.CH4 + O2 CO2 + H2OGivet: V(naturgas) = 385 dm3 och p = 98,5 kPa samtT = 273,15 + 26 = 299,15 K. P¿V = n¿R¿T och n= PV/RT = 98,5¿103 ¿ 0, 385/8,314 ¿ 299,15 = 15, 24747 mol.Eftersom n(CH4) = 83 molprocent, n(C2H6) = 11,2 molprocent och n(C3H8) = 5,8 molprocent samt från formelsamling är förbränningsentalpi för metan = - 890 kJ/mol, etan = - 1560 kJ/mol och propan = - 2219 kJ/mol. Då är förbränningsentalpi för naturgas =15, 24747¿0,83¿ 890+ 15, 24747 ¿0,112 ¿ 1560 + 15, 24747¿0,058¿2219

Svar :∆Hnaturgas = 15,9 MJ

22. Det faktum att syran avfärgar bromvatten innebär att syran måste vara omättad. Välj mellan alternativ A eller D. Givet V(NaOH) = 100¿103 dm3 och C(NAOH) = 0,100 mol/dm3

n= C¿V = 0,1¿ 0,1 = 1 ¿10-2 mol. Om syran är en protonig då vid ekvivalentpunkten nsyran = nbas .För laternativ A är n=m/M = 0,72/ (3¿12 + 4¿1,01 + 16¿2) = 0,00994 då är alternativ A den rätta.

63

23.Svar : C och D är de rätta alternativen

24.Balansera med OT: MnO4- + H2S + H+ Mn2+ + S + H2O

Svar: 2 MnO4- + 5 H2S + 6 H+ 2 Mn2+ + 5 S + 8H2O

25. Lösning Empirisk formel för oljan beräknas först.Utgå från 100 g då är m(C) = 85,8 g, m(H) = 13,7 g och m(S) = 0,5 g.n = m/M då är n(C) = 85,8/12 = 7,15 mol, n(H)= 13,7/ 1,01 = 13,56435 mol och n(S) = 0,5/32,1= 0,015576324 mol.

Välj det minsta n(S) och bilda n(C)/n(S) = 7,15/ 0,015576324 = 459,0299 vilket kan approximeras till 459 och n(H)/n(S) = 870,83127vilket kan approximeras till 871. Då är den empiriska formeln för oljan=C459H871S. Förbränning av oljan sker enligt följande reaktion:

C459H871S + 677, 75 O2 459 CO2 + 435,5 H2O + SO2 och

n(O2) = 677,75¿ n(C459H871S) och n(C459H871S) = m/M och densitet = 830 kg/m3 m= densitet¿volym = 830 ¿103¿1¿10-3 = 830g

Moljan = 459¿12 + 871¿1,01 + 32, 1 = 6419,81 g/mol då är n(oljan) = 830/6419,81 = 0,1292873 mol och n(O2) = 677,75¿0,129287 = 87,62448 mol P¿V = n¿R¿T och V= n¿R¿T/P =87,62448 ¿ 8,314¿260,82/101,9¿103

V(O2) = 2,75 13 ¿10-3 m3 och eftersom luften innehåller 21% syrgas då krävs V(O2) = 1, 86467 mol och nluft = 1, 8422 /,21 = 8,8793 m3 luft.

Svar : Vluft = 8,9 m3.

64

KTH Enheten för grundläggande naturvetenskap

Tentamen 1:2 i KEMI

Kurskod: HF0023

Datum: 2015-08-11

Tid: 13.00-17.00

Rättande lärare: Amal Lahlou och Sara Sebelius

Tentamensinformation Miniräknare: Miniräknare utan symbolhantering tillåten.

Hjälpmedel: "Formler och Tabeller" från Natur och Kultur (grön/blå) samt det periodiska system som medföljer tentamen.Allmänt: Tentamen består av två avsnitt: Del 1 med uppgift 1 – 17, som kan ge maximalt 30 poäng, men du kan endast tillgodo göra dig 20 poäng. Del 2 med uppgift 18 – 24, som kan ge maximalt 15 poäng. Denna del, del 2, rättas bara om du uppnått minst 20 poäng på del 1.Bonus: Studenter med godkänd KS löser ej uppgift 1 – 6.

Betygsgränser: För betyg E krävs minst 20 p på Del 1.För betyg D krävs minst 20 p på Del 1 och minst 3 p på Del 2.För betyg C krävs minst 20 p på Del 1 och minst 6 p på Del 2.För betyg B krävs minst 20 p på Del 1 och minst 9 p på Del 2.För betyg A krävs minst 20 p på Del 1 och minst 12 p på Del 2Namn och personnummer skall anges på varje inlämnat blad.Glöm ej att Skriva klass på omslaget.

65

Del 1. Del för godkänt, betyg E

Studenter med godkänd kontrollskrivning gör inte uppgift 1 – 6.

1. Rita elektronformel för kolmonoxid 1p

2. I ett salt består av positiva och negativa joner. Den positiva jonen innehåller 18 elektroner och med laddning 2 +. Den negativa jonen innehåller också 18 elektroner och med laddning 1- Skriv formel för saltet. 1p

3. Man blandar en silvernitratlösning med natriumkloridlösning a) Skriv reaktionsformeln 1p b) Namnge den fällningen som bildas 1p

4. Vilka bindningar bryts när: a) Koldioxid sublimerar b) Is smälterc) Man bränner C₃H₈ i luftend) Kalcium smälter 3p5. Man önskar framställa 10,00 dm³ vattenlösning av blynitrat (Pb(NO₃)₂ med koncentration 0,500 mol/ dm³. Hur stor massa blynitrat ska man väga upp? 2p

6. Kemisk förening: Kokpunkt:Diväteoxid +100 ° C Divätesulfid - 50 ° CDiväteselen - 25 ° CDivätetellur + 10 ° C

Förklara avvikelsen i kokpunkt för vatten. 1p

Härifrån gör alla studenter alla uppgifter!

7. Du ska bestämma halten aluminium i en legering av koppar och aluminium med massa 0,350 g. Du arbetar vid 25,0 ºC och tryck 101,3 k Pa och har tillgång till saltsyra och det bildas vätgas med volym 415 cm³. Förklara ingående och med fullständiga beräkningar hur ska du gå tillväga. 2p

8. Vilka av följande påståenden är korrekta?A) Jod är mer reaktiv än fluorB) Det är starkare Van der Waals bindning i jod än i klorC) Metallkaraktär hos grundämnen avtar från vänster till höger i det periodiska systemetD) Selen har större atomradie än kalciumE) Man kan identifiera alkalimetaller utifrån sina lågfärger 2p

9. Illemenit som består av järntitantrioxid används för att framställa titandioxoxid som

66

används i solkrämer, eftersom den har ett skyddande skikt som utestänger UV- ljus/strålning. Följande reaktion sker: FeTiO₃ TiO + Fe0₂ Värme Hur många gram titandioxid kan man framställa ur 1,00 ton malm som innehöll 2,3 massprocent illemenit? 2p Redovisa fullständig lösning

10. Vilken volym svavelsyra med koncentrationen 4,0 mol/ dm³ behövs för att neutralisera 20,0 cm³ natriumhydroxidlösning med koncentrationen 2,0 mol/ dm³ 2p Redovisa fullständig lösning

11. Vilket av följande ämnen är lösligt i vatten: a) Syrgas O₂ b) Metanol, CH₃OH

c) Pentanol C5 H11OH Motivera ditt svar 1p 12. Det förekommer följande föreningar: CH₃OH, HCOOH, C₂H₂, C₃H₈, CH₃CH₂CH₂CH₂CH₃OH och CH₃F

a) Välj en av dessa föreningar som är polärb) Välj en av dessa föreningar som ger en sur vattenlösningc) Välj en av dessa föreningar som är som är omättad 2p

13. Bindningsenergin dvs. den energi som avges då bindningen i fråga bildas eller som måste tillföras när bindningen ska brytas. Bindning C C C H C C C Cl C l Cl H Cl Bindningsenergin 346 410 610 339 242 432 i kJ/mol Beräkna enthalpiändringen för reaktionen: C₂H₄ + Cl₂ C₂H₄Cl₂ 2p 14. Ammoniak förbränns i syrgas och det bildas kvävemonoxid och vatten. a) Skriv reaktionsformeln 1p b) Ange den volym syrgas som krävs för förbränning av 0,60 m³ammoniak Volymerna mäts vid samma tryck och samma temperatur. 1p 15. Man blandar 1 mol syrgas och 1 mol vätgas i ett slutet kärl. Gasblandningen an- tändes och i den häftiga reaktionen uppkom en gas. Ange vilka ämnen och vilka substansmängder som finns i kärlet, efter reaktionen? 2p

16. Beräkna oxidationstal för svavel i följande partiklar a) H₂S

b) S O₂ 6¿

c) HSO4− 2p

67

17. Saltsyra elektrolyseras med kolelektroder. Skriv anodreaktion 1p

Del 2. Betygsberättigande del

Trots att max poäng är 30 på del1, kan du endast tillgodo göra dig 20 poäng. Denna del, del 2, rättas bara om du uppnått minst 20 poäng på del 1. Notera för att få fullpoäng på denna del, ska du redovisa fullständiga lösningar på samtliga uppgifter

18. I krockkuddar finns 3,0 g Natriumazid, NaN₃ som vid en krock sönderfaller till kvävgas och natrium. a) Skriv reaktionsformeln 1p b) Beräkna massan för den bildade kvävgasen 2p Redovisa fullständig lösning!

19. Vilket av följande påståenden om ammoniak är korrekt? A) Ammoniakmolekylen är plan B) Ammoniakmolekylen har två fria elektronpar C) Ammoniakmolekylen är korresponderande bas till NH₄⁺ 1p

20. HCO3− är en amfolyt. Förklara med hjälp av amfolytens reaktioner vad en amfolyt är 2p

21. Ett galvaniskt element har två bägare som är sammankopplade med en saltbrygga. Den ena bägaren innehåller koppar(II)nitrat lösning och en kopparelektrod. Medan den andra bägaren innehåller silver(I)nitratlösning och en silverelektrod. Kopparelektroden minskar med 0,15 g, ange hur stor blir massändringen av silver- elekroden 2p Redovisa fullständig lösning

22. Två lösningar blandas: 45,0 cm³ natriumhydroxidlösning med koncentration 0,250 mol/dm³ och 65,0 ml salpetersyra med koncentration 0,340 mol/dm³. Beräkna lösningens pH då titreringslösning förbrukats 2p Redovisa fullständig lösning

23. Kalcium kan analyseras genom utfällning ur en lösning som oxalat med varierande kristallvatten CaC O₂ ₄ ¿ nH₂O. Mängden oxalat (CaC₂O₄) bestäms med en titrering där föreningar sönderdelas till koldioxid med permanganat- jon i sur lösning:

C₂O ₄2−¿ ¿ + MnO ₄−¿¿ + H+¿¿ CO₂ +Mn2+¿¿ + H₂O

Bestäm reaktionskoefficienterna 2p

24. Man blandar under omrörning 1,00 gram zink med 50 ml av kopparsulfatlösning med koncentrationen 1,00 mol/dm³ och densitet 0,99 g/cm³, i en termos. Temperaturen i termosen ökade då med 15,8 º C och lösningens specifika

68

värmekapacitet är 4,18 J/g¿K. Ange entalpiändringen för reaktionen som äger rum 3p Redovisa fullständig lösning

Lösningar kemitenta 2015-08-11

1. [¿¿

C O¿¿

]

2. Ett salt består av positiva joner, vardera innehållande totalt 18 elektroner och med laddning +2 samt negativa joner, vardera också innehållande 18 elektroner med laddning -1. Den positiva jonen har Z = 20 och den negativa jonen har Z = 17 CaCl₂.

3. a) Ag⁺ (aq) + Cl⁻(aq) AgCl (s) b) produkten är silverklorid

4. a) VdW bindning b) Vätebindning c) Polär kovalent bindning d) Metallbindning

5. Givet söks: m(Pb(NO₃)₂? V(Pb(NO₃)₂ = 10,00 dm³ vattenlösning av blynitrat med C = 0,50¿ 10³ mol/ m³. C =n/V n = C ¿V = 0,5¿ 10³¿ 10 10⁻³ = 5 mol och m= n¿M = M = 5 ¿M(Pb(NO₃)₂ = 207,2 + 2¿ (14+ 16¿ 3)= 331,2 g/mol och m= 5¿ 331,2 =1656 g. Svar: m = 1,66 kg

6. Vätebindningar som är starka intermolekylära bindningar förekommer mellan vatten- molekylerna vilket förklarar kokpunkten.

7. Koppar reagerar inte med saltsyran. Däremot kommer aluminium att reagera med saltsyran enligt följande reaktion: 2Al (s) + 6HCl 2Al³⁺(aq) + 3H₂ (g) + 6Cl⁻(aq) Givet: t=25 ºC, P= 101,3 k Pa och V= 415 cm³ = 0,415¿ 10⁻³ m³ PV = nRT n(H₂) = PV/ RT = 101,3¿ 10³ ¿ 0,415¿ 10⁻³ / 8,314¿ (273,15 + 25)/ = mol = 0,01696 mol och 2Al 3H₂ och 1 mol (H₂ ) 2/3 n(Al) det innebär att n(Al) = 2/3¿ n(H₂) = 2/3¿ 0,01696 mol = 0,011306 mol och m = n¿M m=0,049384 ¿ (27) = 0,30527 g och masshalt (Al)= 0,30527/0,350 = 0,87. Svar : masshalt (Al)= 87%.

8. Rätt svar: B, C och E

9. Enligt den kemiska reaktionen: en mol (FeTiO₃) 1 mol(TiO₂). Men malmen innehöll endast 2,3 massprocent järntitantrioxid . Samband i bokstäver: n = m/M n(FeTiO₃) = 1000 000¿0,023/151, 72 n(FeTiO₃) = 151,595 mol= n(TiO₂) och m = n¿M m = 12 109 g.

69

Svar: m(TiO₂) =12,1 kg.

10. Reaktionsformeln blir: H₂SO₄ (aq) + 2NaOH (aq) Na₂SO₄ (aq) +2H₂O Svavelsyra är en stark syra som i kontakt med en bas är fullständigt protolyserad i ett steg. Vid neutralisation sker följande: 2H⁺ + 2OH⁻ 2H₂O Av reaktionsformeln framgår att n(H₂SO₄) = 0,5¿ n(NaOH) och n(NaOH) =C¿V = 40¿ 10⁻³ mol n(H₂SO₄) = 20¿ 10⁻³ mol. C = n/V och V= n/C och då får vi V(H₂SO₄) = 0,020/4 = 0,0050 dm³. Svar: 5,0 cm³.

11. Det ämne som är lösligt i vatten är metanol eftersom den innehåller en vätebindning.

12. a) Metanol b) Myrsyra

c) Eten

13. Bindning C C C C C Cl Cl Cl Bindningsenergin 346 610 339 242 i kJ /mol

CH₂ CH₂ + Cl₂ CH₂Cl CH₂Cl

Enthalpiändringen = Hprodukter - Hreak tan ter När en mol C₂H₄Cl ₂ bildas enligt reaktionsformeln åtgår 1 mol Cl ₂ och 1 mol C₂H₄. För att bryta bindningen mellan kloratomer krävs 242 kJ. För att bryta dubbelbindningen mellan kolatomer krävs 610 kJ. Dubbelbindningen ersätts med en enkelbindning. Man får tillbaka energin 346 KJ. Totalt måste man tillföra: (246+ 610 – 346) = 506 kJ

Sedan binds 2 klor till 2 kol och 2¿339 = 678 kJ frigörs. Totalt frigörs alltså: (678-506) = 172 kJ. Exoterm reaktion och värmen går från systemet till omgivningen och ∆H är negativt: Svar: ∆H = -172 kJ.

14. 4NH₃ (g) + 5O₂ (g) 4NO (g) + 6H₂O(g) Substansmängdförhållandet syrgas/ammoniak = 5/4 n(O₂) = 1,25 n(NH₃) och V = n¿R¿T/p då behövs 1,25 ¿ 0,60 = 0,75 m³. Svar: 0,75 m³ 15. 2 H₂(g) + O₂ (g) 2 H₂O(g) Enligt den kemiska reaktionens koefficienter, är den syre som förbrukas = 0,5 mol och n(H₂)=n(H₂O) =1,0 mol och m(H₂O) för 1 mol =18,016 g. I kärlet finns det alltså kvar syrgas som inte deltagit i reaktionen: 1- 0,5 = 0,5 mol

70

Svar: Det finns 18 g vatten och 0,5 mol syrgas kvar i kärlet.

16. a) – II b) + V c) + VI

17. 2Cl¯ Cl₂ + 2e¯

18. a) 2NaN₃ (s) 2Na (s) + 3N₂ (g) b) n(NaN₃)=m/M = 3/ (23 + 3¿ 14) = 0.046154 mol 2NaN₃ (s) 3N₂ (g) 2 mol 3 mol och 1 mol 1,5 mol. Det innebär att n(N₂) = 0.046154¿1,5 = 0,06923 mol m((N₂) = n¿M = 0,06923 ¿ 28 = 1,938 g. Svar m = 1,9 g.

19. Svar: c

20. HCO₃⁻ + H₂O H₂CO₃ + OH⁻ HCO₃⁻ + H₂O H₃O⁺ + CO₃²⁻

21. Det galvaniska elementets totalreaktion är: Cu + 2 Ag⁺ Cu²⁺ + 2Ag och n(Ag) = 2¿ n(Cu). n(Cu) = m/M = 0,15/63,5 = 0,002360 mol och n(Ag) = 2¿ 0,002360 = 0,004721 mol m(Ag) = n¿M = 0,004721 ¿ 107,9 = 0,50924 g. Svar: 0,51 g. 22. HNO₃ (aq) + NaOH (aq) NaNO ₃ (aq) + H₂O Givet: NaOH HNO₃ V₁ = 0,045 dm³ V₂ = 0,065 dm³

n(NaOH ) = C¿V = 0,250¿ 0,045 0 = 0,01125 mol och n(HNO₃) = C₂¿V₂= 0,340¿ 0,065 = 0,0221 mol. Det innebär att n¿¿ = 0,0221 - 0,01125 = 0,01085 mol. Det innebär att C¿¿ = [H⁺] = 0,01085/0,11 = 0,098636363 mol/dm3 och pH = 1,00. Svar: pH = 1,00.

23. 5C₂O ₄2−¿ ¿ + 2MnO ₄−¿¿ + 16 H+¿¿ 10 CO₂ +2 Mn2+¿ ¿ + 8H₂O 24. n(Zn) = n/M = 1/ 65,4= 0.01529 mol och eftersom ρ = m/v m = ρ ¿ v då är m (CuSO₄) = 0,99¿ 10³ ¿ 50¿ 10⁻³ = 49,5 g och c=n/v och n= c¿ v = 1¿ 0,05 = 0,05mol då är zink som är det begränsade ämnet. Lösningens totala massan i = 49,5 + 1= 50,5 g Q= c¿m¿∆t = 4,18¿ 50,5¿ 15,8= 3,335 kJ. För 0,01529 mol utvecklades 3,335 kJ. För 1 mol utvecklas då (1/0,01529) ¿ 3,335 = 218,13 KJ. Svar: 218 kJ

71

Del 2. För högre betyg (A, B, C och D)

18. Vätefosfatjonen, HPO42−

, är basen i ett syra-baspar. Skriv kemiska formeln för syran i samma syra-baspar. 1p

19. Vilka av följande är redoxreaktioner?A) 4HClO4 + P4O10 → 2Cl2O7 + 4HPO3

B) N2O4 → 2NO2

C) 2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2

D) 4NO2 + O2 +2H2O → 4HNO3

E) 2As2O3 + 3C → 4As + 3CO2 2p

20. Vad blir pH i en blandning där en volym saltsyra med c(H+)=0,08 mol/dm3 späds med samma volym neutralt vatten? 1p

21. En lösning av silvernitrat och en annan lösning av järn(III)sulfat blandas. Då bildas en fällning samt en lösning av järn(III)nitrat.Skriv en fullständig reaktionsformel. 2p

22. Vatten och koksalt med temperaturen 10,0 ºC blandas. Vilken blir koksaltlösningens nya temperatur om du blandar 150 g NaCl(s) med vatten till en lösning med massan 1,00 kg? Lösningens specifika värmekapacitet är 4,1 kJ/kg∙K.Upplösningens reaktion är:NaCl(s) → NaCl(aq) ΔH= +3,9 kJ 2pRedovisa en fullständig lösning!

23. I en galvanisk cell är totalreaktionen:N2O4(g) + 2SO3

2- → 2NO(g) + 2SO42-

Vilka av följande alternativ är riktiga? 2pA) Vid den positiva polen förbrukas sulfitjoner.B) Då en mol N2O4 förbrukas omsätts två mol elektroner.C) Svavelatomer reduceras under reaktionen.D) Då en mol sulfatjoner bildas omsätts två mol elektroner.E) Vid den negativa polen bildas sulfatjoner.

24. En tillsluten reaktionsbehållare med, volymen 2,00 dm3 och trycket 350,0 kPa samt temperaturen 20,0 °C, var fylld med syrgas samt en liten massa aluminiumpulver vars volym är försumbar. När aluminiumpulvret antänts (med en elektrisk glödtråd) och allt pulver reagerat blev behållarens nya tryck 180,0 kPa vid samma temperatur. Även produktens volym är försumbar.Vilken massa aluminiumpulver fanns från början i behållaren? 3pRedovisa en fullständig lösning!

25. Butan, buten och butadien har samma längd på kolkedjan men olika bindande elektronpar. Hur bör den inbördes ordningen vara på storleken för deras bildningsentalpier? Sortera i störst, mellan och minst samt motivera ditt val. 2p

72

Lösningar

1. A=522. Kr3. m(Me)=8,1 g

n(Me)=1/3 mol

M ( Me)=mn

= 8,10 ,33

=24 ,3 g/mol

I periodiska systemet har Mg atommassan 24,3 u och molmassan 24,3 g/mol.Svar. Metallen var magnesium.

4. Bariumjoner eller Ba2+.5.

B) C)

6. a)

b) Rena kovalenta bindningar och polära kovalenta bindningar.c) Van der Waalsbindning

7. PbS8. a)

b) Jon-dipolbindning

73

9.

10. B) Zn C) Mg11. H3O+ + NH3 → NH4

+ + H2O12. Substansmängden vätejoner i 1,5 m3 regnvatten beräknas:

n( H+ )=c⋅V ¿ }¿¿ n(H+ )=10−pH⋅V ¿n( H+ )=10−4 . 20⋅1500=9 ,464 .. .⋅10−2 mol ¿¿Reaktionsformeln mellan vätejoner och kalkvattnet:2H+ + Ca(OH)2(aq) → Ca2+ + 2H2O

n(Ca(OH )2 )

n( H+ )=1

2⇒ n (Ca(OH )2 )=

12⋅n( H+ )

n(Ca(OH )2 )=12⋅9 , 464 . ..⋅10−2=4 , 732. . .⋅10−2 mol

Volymen kalkvatten blir:

V (Ca(OH )2 )=nc=4 , 732. . .⋅10−2

0 ,020=2 , 366 .. . dm3 ≈2,4 dm3

Svar: Volymen kalkvatten som krävs är 2,4 dm3.

13. Bensenringen.

14.

2H2O(g) + O2(g)

2H2O2(g)

H

74

(Två till finns.)

15. Bindningar som bryts: 2 mol O-C Bindningar son skapas: 1 mol C-C

3 mol C-C 2 mol C-H1 mol C-O1 mol O-H

ΔH =+2⋅358+3⋅413−(347+2⋅413+358+464 )=−40 kJSvar: ΔH för reaktionen blev -40 kJ.

16. - Zn(s) | Zn2+ Ag+ | Ag(s) +

17. Al3+ + 3e- → Al(l)

18. H2 PO4−

19. D) 4NO2 + O2 +2H2O → 4HNO3

E) 2AsO3 + 3C → 4As + 3CO2

20. pH=1,4

21. 6AgNO3(aq) + Fe2(SO4)3(aq) → 3Ag2SO4(s) + 2Fe(NO3)3(aq)

22. Substansmängden NaCl:M ( NaCl)=58 ,5 g /mol

n( NaCl )=mM

=15058 ,5

=2 ,564 . . .mol

Energin som omsätts då NaCl löses:

q=n⋅ΔH ¿}¿¿ ΔT=n⋅ΔHc⋅m

=2 ,564 .. .⋅3,94,1⋅1, 00

° K=2 , 439 .. ° K ¿ ¿¿Reaktionen är endoterm. Lösningen kommer att sänka sin temperatur med 2,4 grader.t (ny )=10 ,0−2,4=7,6 °C

Svar: Lösningens nya temperatur blir 7,6 ºC.

23. D) Då en mol sulfatjoner bildas omsätts två mol elektroner.

75

E) Vid den negativa polen bildas sulfatjoner.

24. Tryckskillnaden ger med gaslagen den substansmängd syrgas som reagerat. Reaktionsformeln skrivs för att bestämma förhållandet Al/O2. Substansmängden och massan Al beräknas.

Δp=350 ,0−180 ,0=170 ,0 kPa

p⋅V =n⋅R⋅T ⇒ n=p⋅VR⋅T

p=170 , 0⋅103 PaT=273+20 ,0=293 KR=8 ,31 J /mol⋅KV=2, 00 dm3=2,00⋅10−3 m3

n(O2 )=170 , 0⋅103⋅2,00⋅10−3

8 ,31⋅293=0 , 1396 .. mol

Reaktionsformeln: 4Al(s) + 3O2(g) → 2Al2O3(s)

n( Al )n(O2 )

=43

⇒ n ( Al )=43⋅0 , 1396 .. mol

M ( Al )=27 , 0 g/mol

m( Al )=n⋅M =43⋅0 ,1396 ..⋅27 ,0=5 ,03 g

Svar: Massan Al-pulver var 5,0 g.

25. Dubbelbindningarna mellan kolatomerna är mer reaktiva än enkelbindningarna. Mer reaktiva ämnen har också högre entalpin. Våra tre ämnen bildas alla ur kol och vätgas (kan därför jämföras) då värdet för bildningsentalpin tas fram. Därför har butadien med sina två dubbelbindningar den högsta bildningsentalpi och butan den lägsta, buten däremellan.

Alternativt:En beräkning kan göras med bindningsenergier för att jämföra entalpiändringarna vid bildning av varje ämne utifrån kol och vätgas. Det skulle ge att ΔHf (butadien) är 125 kJ/mol > ΔHf (buten) och att ΔHf (buten) är 125 kJ/mol > ΔHf (butan)

76