TENTAMEN I KEMI TFKE16 (4 p)

Transkript

1 Linköpings Universitet IFM-Kemi. Kemi för Y, M. m. fl. (TFKE16) TENTMEN I KEMI TFKE Lokal: TER2. Skrivtid: nsvariga lärare: Nils-la Persson, tel. 1387, alt Stefan Svensson, tel alt Tillåtna hjälpmedel: Poänggränser: Räknedosa, formelblad (bifogas tentamen), periodiskt system. Minst halva antalet poäng för godkänt.

2 Linköpings Universitet IFM-Kemi TFKE16 Formelsamling för allmän kemi för Y m.fl. Gaslagar. P V = n R T P = x P tot n llm. gaslagen Partialtryck och molbråk x = Molbråk (även andra faser) n tot Ångtryck P = P P = x P * & Ävap ' exp $ ( % R ' T #! 0 Ångtrycks temperaturberoende Kemisk jämvikt. a + bb +... #!! pp + rr +... ( ) K = K! R! T p c n p r { } { } a b { } { } P! R!...! B!... Raoults lag för lösningsmedel. = K Jämviktsekv. (Massverkans lag) Samband K p - K c (gaser) 2 2 #!! [ 3 + ] [ ] = K w Vattnets jonprodukt p + p = pk w a + 2 #!! b b + 2 #!! + b! 3 = Ka a! a + a! b = K b Syrakonstant Baskonstant p = pk log b a + a Buffertekv. Ka! K b = Kw pk a + pk b = pk w Samb. syra- - baskonst. p B q (s) #!! p n+ + qb m [ n+ ] p. [B m ] q = K s Löslighetsprodukt Termodynamik. = U + p. V Δ = ΔU + R. T. Δn gas Entalpi G = T. S ΔG = Δ T. ΔS (T = konst.) Gibbs fria energi a + bb +... #!! pp + rr +... Vid jämvikt: ΔG = 0 och ΔG o = R. T. ln K Elektrokemi. ΔG = n. F. E E cell = E + - E o R T E = E! n F { } { ox} ln red p r { } { } a b { } { B}! G! G R T ln P R o... = +... Ritas med + till höger (formellt). Nernst formel för halvceller

3 Reaktionskinetik. a + bb +... pp + rr +... r v =! 1 d 1 d P... a dt = = p dt Reaktionshast. ln o = k! t 1:a ordn. 1 1! = k t 2:a ordn. lika konc. o Ea lnk =! + R T ln rrhenius ekvation Konstanter. Elementarladdningen e 1, s eller C vogadros konstant N 6, mol 1 Faradays konstant F (= N. e) 9, s. mol 1 Boltzmanns konstant k 1, J. K 1 Gaskonstanten R (= N. k) 8,31451 J. K 1. mol 1 Plancks konstant h 8, liter. bar. K 1. mol 1 tomära massenheten u 1, kg Elektronens massa m e 9, kg 8, liter. atm. K 1. mol 1 6, liter. torr. K 1. mol 1 6, J. s Tryckomvandlingar: 1 atm = 760 torr = 1,01325 bar = Pa. Periodiska systemet.

4 Tentamen i Kemi, TFKE16, , kl a) Skriv kemisk formel för följande två ämnen: Kaliumcyanid och ntimon(v)sulfid. b) Namnge följande ämnen: Cr 3 och NaN 2. c) Skriv reaktionsformel för följande reaktion: Silvermetall reagerar med konc. salpetersyra, varvid det bildas envärd silverjon, kvävedioxid och vatten. d) Förklara följande begrepp gärna med ett exempel: i) Kokpunkt (normal) ii) iii) Redoxreaktion Kvantitativ kemisk analys 2. a) En tvåprotonig syra visade sig vid elementaranalys (analys på grundämnen) innehålla 34,62 % kol, 3,87 % väte och 61,50 % syre, allt räknat på massa. Räkna ut syrans empiriska formel (minsta möjliga formelenhet). b) Man tog 0,4440 g av samma syra som i a) och löste allt i 100,0 cm 3 vatten. v detta pipetterades 40,00 cm 3 över i en bägare, vatten tillsattes och man titrerade till första ekvivalenspunkten. Då gick det åt 8,54 cm 3 av en 0,200 molar Na-lösning. Beräkna syrans molmassa och ange dess molekylformel. c) nge två olika sätt att indikera ekvivalenspunkten för en syra-bastitrering. 3 a) nge elektronkonfigurationen för kväveatomen (som 1s 2 2s n ). (1 p) b) Rita Lewisstrukturen för kvävgasmolekylen med alla valenselektronpar utsatta. Vilka konsekvenser har detta för kvävgasmolekylens egenskaper? c) Vilken typ av intermolekylära bindningskrafter är det som håller ihop molekylerna i flytande kväve (kokpunkt 77,7 K)? ur fungerar de? d) Vilken ungefärlig bindningsvinkel har ammoniakmolekylen? Motivera ditt svar. e) mmoniak kokar normalt vid 240 K. Förklara skillnaden till den i c) givna kokpunkten för kväve.

5 4. a) Vad skiljer en σ-m från en π-m? (M = molekylorbital.) b) Förklara med molekylorbitalteori varför syrgasmolekylen är paramagnetisk. Utgå från syreatomens elektronkonfiguration, bilda de rätta molekylorbitalerna av lämpliga atomorbitaler och fyll på med elektroner. c) nge vad en enhetscell är och rita upp densamma för natriumklorid. 5. a) Man har studerat sönderfallet av dikvävepentoxid vid olika temperaturer och fått följande värden på hastighetskonstanten: Temp. ( o C) ast. konst. 3, , , , (s 1 ) Bestäm aktiveringsenergin och frekvensfaktorn (= pre-exponentiella faktorn) för reaktionen inom det använda temperaturområdet. (5 p) b) Du har en reaktion + B C + D med den allmänna hastighetsekvationen: [ ] d dt = k! [ ] m![ B] n Beskriv en serie experiment för att bestämma konstanterna m och n. c) Vad är en kemisk elementarreaktion? (1 p) 6. a) Beräkna p i en 0,20 M lösning av maleinsyra (CC=CC, d.v.s. cisbutendikarboxylsyra). För denna syra är pk a1 = 1,91 och pk a2 = 6,33. (Ledning: är behöver man bara ta hänsyn till första protolyssteget.) b) Beräkna lösligheten i g/ dm 3 för kadmiumsulfid (CdS) i vatten. Löslighetsprodukten är 8, (M 2 ). c) Vilken halvcell bör ha den högsta normalpotentialen, en kopparstav i en 1 molar lösning av koppar(ii)sulfat eller en zinkstav i en 1 molar lösning av zinksulfat. Motivera ditt svar.

6 7. Namnge följande föreningar och ange vilken/vilka av dem som kan vara optiskt aktiva, dvs. kan vara i enantiomer form. Markera detta i förkommande fall asymmetriska kol med *. (10 p) a b c d e f C 3 8 a) spartam är ett sötningsmedel, som är 100 ggr sötare än vanligt socker. Föreningen innehåller ett antal olika funktionella grupper. nge fyra olika funktionella grupper som ingår i strukturen (markerade med pilar). C 3 spartam N N 2 b) I följande dehydratiseringsreaktion (E1-reaktion) finns möjlighet till flera produkter, alkener. Vilken alken bildas som huvudprodukt? Förklara kort varför denna bildas? 2 S 4 lkener ( + 2 ) c) nge stereokemin som (R) eller (S) för alkoholen i uppgift b). 9.a) nge med en förklaring vilken förening i nedan par I - III som har lägst pk a (dvs. har surast väte) (6 p) I 3 C C eller II eller III Cl 2 C C eller Cl 2 C C b) Förklara varför oktanol är olöslig i vatten, medan etanol är fullständigt löslig i vatten?

7 10.a) nge hur dessa enskilda strukturer i tre olika projektioner förhåller sig till varandra. Förhåller sig till B, till C resp. B till C som identiska isomerer, enantiomerer eller diastereomerer till varandra? (Tips: Överför i samma projektion och jämför sedan) (6 p) B C 3 C C 2 5 C 2 5 C 3 b) nge vilket utgångsmaterial D som bör ha använts för att få produkterna i följande reaktioner: 2 B Na 2 Cr 2 7 C + D + / 2