Tentamen i Allmän kemi 7,5 hp 5 november 2014 ( poäng)

Transkript

1 1 (6) Tentamen i Allmän kemi 7,5 hp 5 november 2014 ( poäng) Tentamen består av två delar, räkne- respektive teoridel: Del 1: Teoridel. Max poäng: 50 p För godkänt: 28 p Del 2: Räknedel. Max poäng: 40 p För godkänt: 22 p För väl godkänt krävs minst G på teoridel resp. räknedel samt minst 74 p totalt. Skriv svaren på de olika lärarnas frågor på skilda papper. Lägg frågorna i nummerordning innan du lämnar in tentamen. Skriv tydligt! Del 1 (Teoridel) Boels frågor T1) (8p) a) Vad heter de fyra kvanttalen som beskriver atomorbitalerna? (2p) b) Ange den detaljerade elektronkonfigurationen för en sulfidjon (S 2- ). (2p) c) Vad är joniseringsenergi? (2p) d) Vilken av jonerna Mg 2+ och O 2- är störst? Motivera svaret. (2p) T2) (14p) a) Förklara varför vattenmolekylen är vinklad samt ange vilken vinkel molekylen har. Både Lewisstrukturen och VSEPR-teorin ska användas i svaret. (4p) b) Hur påverkar det vattens egenskaper att molekylen är vinklad? (3p) c) Vilken hybridisering har syreatomen i vattenmolekylen? (1p) d) Vilken formell laddning har syreatomen i vattenmolekylen? (1p) e) Vad heter bindningen mellan syreatomen och väteatomen i vattenmolekylen? (1p) f) Visa med en bild vilken bindning som bryts när vatten övergår i gasfas och markera bindningen med en pil. (2p) g) Ange två föreningar som löser sig bra i vatten. Motivera svaret kort. (2p)

2 T3) (4p) a) Fundera kring följande förlopp: H 2 O (l) H 2 O (g). Förväntas entropin öka eller minska eller förbli ungefär densamma när reaktionen sker? Motivera svaret kort. (Inga beräkningar behövs.) (1p) b) Är reaktionen endoterm eller exoterm? Motivera svaret kort (utan att använda beräkning). (1p) c) Kommer ändringen i entropi eller ändringen i entalpi att gynna en spontan reaktion? Motivera svaret kort. (2p) 2 (6) Håkans frågor skriv svaren på ett nytt svarsark! T4) (4p) Fullfölj och balansera reaktionsformeln som beskriver följande redoxreaktion: As 4 O 6 reagerar i sur miljö med kaliumpermanganat (KMnO 4 ) under bildning av H 3 AsO 4 och Mn 2+. Ange oxidationstal för de komponenter som oxideras och reduceras. T5) (4p) Betrakta nedanstående endoterma reaktion: Fe 3+ (aq) + Cl - (aq) FeCl 2+ (aq) Hur påverkas jämviktskoncentrationen av FeCl 2+ av: a) tillsats av Fe(NO 3 ) 3 (1p) b) utfällning av Cl - med AgNO 3 (1p) c) temperaturökning (1p) d) tillsats av katalysator (1p) Motivera dina svar kortfattat. T6) (9p) a) Ange en kemisk förening där kväve har oxidationstalet +2. (1 p) b) Skriv formeln för nitritjon respektive sulfatjon. (2 p) c) Ange de kemiska namnen för PO 4 3- resp. HCO 3 - (ange vilken jon som är vilken). (2 p) d) Vad är en isotop? (2 p) e) Vad är en begränsande reaktant? (2 p)

3 3 (6) Kjells frågor Skriv svaren på ett nytt svarsark! T7) (3p) Flervalsfrågor. Chansa inte! Felaktiga val ger avdrag inom frågan. a) Om en gas hålls vid konstant tryck, hur påverkas temperaturen om volymen fördubblas? 1) Temperaturen är oförändrad; 2) temperaturen sänks; 3) temperaturen höjs b) För en gas, vilket eller vilka av följande (1-4 nedan) gör det troligt att gasen avviker från idealt beteende? 1) Högt tryck; 2) stor volym; 3) hög temperatur; 4) stor molmassa. c) I en blandning av gaserna H 2, O 2, CO 2 och Kr, är alla gasmolekylerna i rörelse. I vilken eller vilka av gaserna har molekylerna högst genomsnittlig hastighet (rör sig snabbast)? 1) H 2 2) O 2 3) CO 2 4) Kr T8) (4p) a) Vilken eller vilka av följande föreningar är amfolyter? (1p) a) O 2 b) HCl c) NH 3 d) H 2 O e) HNO 3 f) NaOH b) I reaktionen NH 3 + H 2 O HH OH, identifiera syra-basparen (1p) c) Vilken eller vilka av följande föreningar är basiska? (1p) a) NaO, b) NaCl, c) Na 2 CO 3, d) NaNO 3, e) NaHSO 4 d) Vid vilket ph har en buffert sin bästa buffertförmåga? (1p)

4 4 (6) Del 2, Räknedel För full poäng krävs fullständiga uträkningar, rätt enhet samt rätt antal värdesiffror Boels frågor R1) (6p) Urea, CO(NH 2 ) 2, som också benämns urinämne, är en nedbrytningsprodukt av proteiner och utsöndras i urinen. Frånsett vatten, är urea den förening som finns i högst halt i urinen, med 9,30 g/l urin. Urinens densitet är normalt ca 1,015 g/cm 3. a) Beräkna halten urea i urin uttryckt i mol/l. (3p) b) Beräkna halten urea i urin uttryckt som mass%. (3p) R2) (8p) a) Beräkna värdet på ΔH för följande jämvikt: H 2 O (l) H 2 O (g) (2p) b) Beräkna ändringen i entropi för jämvikten och jämför svaret med svaret i teoridelen (fråga T3). (3p) b) När systemet är i jämvikt, blir värdet på ΔG = 0. Vid vilken temperatur inträffar detta? Ange värdet på temperaturen i enheten C. Verkar svaret rimligt? (3p) Håkans frågor Skriv svaren på ett nytt svarsark! R3) (4p) Den illaluktande gasformiga föreningen dimetyltrisulfid (DMTS) (C 2 H 6 S 3 ) sprids av misstag på kurslaboratoriet. Laboratoriets mått är 7,2 x 10 x 3 meter, och för enkelhetens skull antar vi att hela denna volym utgörs av luft. a) Hur många mol DMTS finns i laboratorieluften om 0,160 g DMTS sprids i lokalen? (2 p) b) Hur många DMTS-molekyler finns per m 3 i lokalen? (2 p) R4) (6p) Vid en viss temperatur är K = 54,3 för reaktionen: H 2 (g)+ I 2 (g) 2HI (g) Beräkna jämviktskoncentrationerna av H 2, I 2 och HI i en lösning som från början innehöll 0,00623 mol/l H 2, 0,00414 mol/l I 2 och 0,0223 mol/l HI.

5 5 (6) Kjells frågor Skriv svaren på ett nytt svarsark! R5) (4p) En behållare med temperaturen 0 C och volymen 1,4 liter innehåller en gasblandning bestående av 4,00 gram O 2 och 14,0 gram N 2. Gaserna kan anses vara ideala. a) Beräkna trycket i behållaren. b) Beräkna partialtrycket för O 2 i behållaren. R6) (6p) a) Beräkna ph för en 0,100 M ättiksyralösning. b) Beräkna ph för en lösning innehållande 0,20 M ättiksyra och 0,050 M natriumacetat. R7) (6p) Magnesiumhydroxid har löslighetskonstanten (Ksp) 1, a) Ange löslighetsjämvikten (reaktionsformel) då magnesiumhydroxid löses i rent vatten. b) Ange jämviktsuttrycket för löslighetsreaktionen då magnesiumhydroxid löses. c) Beräkna molära lösligheten för magnesiumhydroxid. d) Beräkna ph i en mättad magnesiumhydroxidlösning. Innan du lämnar in tentamen bör du kontrollera följande: Har du svarat på frågan som ställts? Är dina svar rimliga? LYCKA TILL!

6 6 (6) Formelsamling, reviderad nov 12 Allmänna gaslagen: p V = n R T R = 8,314 J/(mol K) = 0,0821 L atm/(mol K) 1 atm = 101,3 kpa N A = 6, mol 1 0ºC = 273,15K Henderson-Hasselbalchs ekvation: ph = pk a + lg([a ]/[HA]) K W = M 2 (25ºC) K a K b = K W Termodynamik: ΔG = ΔH T ΔS ΔG = ΔH T ΔS Sambandet mellan jämviktskonstant och fri energi: ΔGº = R T lnk (alternativ: K = e ΔGº/(R T) ) Logaritmlagar: ln(a b) = lna + lnb ln(a/b) = lna lnb lne a = a lna k = k lna Andragradsekvationer: x 2 + p x + q = 0 x = p 2 ± 2 p 2 q Alternativ lösning : x 2 + bx + c = 0