Lösning till Tentamen i Kemi (TFKE09), allmän och oorganisk del (NOP)

Transkript

1 Lösning till Tentamen i Kemi (TFKE09), allmän och oorganisk del (NP) a) Mg(l 3 ) 2 (N 4 ) 3 b) Atimon(III)nitrid Kaliumjodat c) +IV I +II 0 Mn 2 (s) (aq) + 2 l (aq) Mn 2+ (aq) (l) + l 2 (g) Mn red. II l ox. +I 2 stämmer direkt 2 syre i V. L. kräver 2 2 i.l. 2 2 i.l. kräver 4 + i V.L. alla atomer stämmer. Kontroll med laddningar: V.L. 4 2 = 2;.L. 2, tämmer! d) g: Metallisk bindning mellan atomerna: tark bindning, ger lågt ångtryck, atomerna lämnar ogärna vätskefasen. God elektrisk ledningsförmåga genom elektroner som delas i band genom vätskestrukturen. Br 2 : Diatomär molekyl som hålls samman med kovalent bindning, men som binder dåligt till andra Br 2 -molekyler (endast van der Waals-krafter). Detta ger högt ångtryck. Mycket dålig elektrisk ledningsförmåga, elektroner delas inte mellan de individuella Br 2 -molekylerna. 2. a) Betrakta 100 g bromoform. n /n min Br: 94,85 g = 1,187 mol 1,187 / 0,396 = 2,997 3 : 0,40 g = 0,397 mol 0,397 / 0,396 = 1,002 1 : 4,75 g = 0,396 mol 1 Bromoform har alltså empiriska formeln Br 3 m! R! T "! R! T 6, 950! 0, ! 44315, b) M = = = = 252, 73 g/mol P! V P 1000, M emp = 252,73 g/mol, samma som molmassan dvs. molekylformeln = Br 3 0, 300! 114, 92( g / 100mL ) c) [ l ] = = 9, 46 mol/l 36, 46( g / mol)! 0100, ( L / 100mL) d) Vattenmolekyler binder till jonerna så att syreatomerna dras till positiva joner och väteatomerna (oftast hos andra vattenmolekyler) till negativa joner. Bindningarna är jon-dipolbindningar. 3. a) Elektrontätheten detsamma som mot Ψ 2 (r,θ,ϕ) i punkten, förutsatt att vågfunktionen är normaliserad. 2 P r = 4!"! r! R r, där R( r ) är den radiella delen av!. b) ( ) ( ) R( r ) r c) l: (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 2 (3p) 5. En extra elektron behövs för att ge l ett ädelgasskal [Ar]. Därför vill l och alla andra halogener bilda envärda negativa eller binda

2 kovalent till en atom (enkelbindning) som i l, l 4 m.fl. om rena ämnen är de diatomära molekyler (se t.ex. fråga 1 d). d) För strukturer se bokens figurer 8.11 resp Nal: l : ¼ = 4; Na + : 8 1 / ½ = 4 alltså 1:1. sl: l : 8 1 / 8 = 1; s + : 1 alltså 1:1. Förhållande mellan jonradierna avgör vilken struktur det blir, cesiumjonen har större radie och kan knyta 8 kloridjoner till sig. 4. a) E pot A R Del I: är dominerar först svag van der Waals-växelverkan. Vid kortare avstånd övergår den till kovalent bindning. Del II: är dominerar repulsionen mellan kärnorna. B Del II Del I b) A = dissociationsenergin (med en liten korrektion för vibrationsgrundnivån. B = Bindningslängden. c) 3 x 6 = 18 valenselektroner a 1b 2 1a och 1b följer oktettregeln och är bäst. Alla tre ger vinklad struktur. d) Molekylen har oktaedrisk geometri med i centrum och de 6 F-atomerna i varsin ända av de tre koordinataxlarna. -atomen har hypervalens, dvs. dess 3dorbitaler engageras och man får sp 3 d 2 hybridisering av denna atom. 5. a) Avsätt ln k mot 1/T /T (K 1 ) 2,091 2,032 1,926 1,876 ln k -8,377-7,905-7,163-6,701 Man får en rät linje med lutn. = -7362,2 K 1, vilke ger E a = R (-7362,2) = 63, J/mol. A = k exp(e a /RT) för någon av punkterna 2, s 1 b) En mätning med p N >> p 2 gör att reaktionen blir pseudo-n:te ordningen. Kan oftast analyseras separat med t.ex. integrering. En ny mätning med p N << p 2 gör att reaktionen blir pseudo-m:te ordningen. Analys som ovan. c) AgBr(s) Ag + (aq) + Br (aq) K s = [Ag + ] [Br ] = 5, [Ag + ] = [Br ] = x

3 x 2 = 5, ; x = 7, mol/l. Lösligheten blir 7, M AgBr = 1, g/l! a) ! K b = =, "! 11 4, 8" 10 ( är osannolik och ignoreras) m [ ] << [ 3 2 ] gäller 2 x! 4 = 2, 08 " 10 01, dvs. x = 0,00456 = [ ]. p() = 2,3 och p blir då 14,0 2,3 = 11,7 b) Galvanisk cell: pontan kemisk reaktion genererar el.ström i yttre krets. Elektrolyscell: Tillförd el. ström driver en icke.spontan kemisk reaktion. (Ett laddningsbart batteri är en galvanisk cell, när man tar ut ström ur det och en elektrolyscell när det laddas upp.) c) + pol: Ag + (aq) + e Ag(s) E 0 + = 0,80 V pol: Zn(s) Zn 2+ (aq) + e E 0 = 0,76 V 2 Ag + (aq) + Zn(s) 2 Ag(s) + Zn 2+ (aq) E 0 cell = 1,56 V var rganisk kemi del Tentamen TFKE ) Namnge följande föreningar och ange vilken/vilka av dem som är optiskt aktiva, dvs kan vara i enantiomer form. (10 p) a b c d e f Fenol 8.a) VAR: a) 3-etyl-2,5-dimetylhexan b) 2-etyl-3-metyl-1-buten ( 2-isopropyl-1-buten) c) Butyl hexanoat d) 3-exanon (etyl propyl keton) e) 3-Metylhexanal f) Förening: a) och e ) kan vara optisk aktiva Etanol och dimetyleter har samma molekylvikt, men föreningarnas kokpunkt skiljer sig avsevärt. Vilket bör ha högst kokpunkt och vad är anledningen till detta? (3 p). Etanol har högre kokpunkt pga av att grupperna i alkoholen vätebinder mellan molekyler, vilket inte etrar kan.

4 b) Avge med en förklaring vilken förening i nedan par som har lägst pka (dvs har surast väte)? (4 p) 3 eller l 2 eller Klorättiksyra (till höger första paret) har lägre pka pga av att kloratomen induktivt polariserar elektroner bort från grpuppen, vilket gör att vätet blir suare. Fenol är starkare syra än vanliga alkoholer, pga resonans kan syrets fria elektronpar förflyttas in i aromatringen, en elektronfördelning mot ringen fås och bindningen syre väte blir svagare. (Den egentliga anledningen är dock att fenolatanjonens negativa laddning fördelas in i ringen via resonans, vilket gör den stabilare än alkoholens anjon som inte kan stabiliseras.) c) Ange de båda stolformerna av cis-3-etyl-1-metylcyklohexan och förklara vilken som är stabilast. (3 p) tabilast 2 st substituenter ekvatoriellt 9 a) En blandning av bensoesyra, anilin och metylbensoat löst i ett organiskt lösningsmedel skakas (extraheras) med i tur och ordning: 0,1M l-lösning och 0,1 M Na-lösning. Vad finns i varje lösning efter denna extraktion? Förklara kortfattat vad som sker i varje extraktionsteg. (6 p) Bz(org) + PhN 2 (org)+ MeBz (org) + l(aq) Bz (org) + PhN 3? l - (aq)+ MeBz (org) Bz (org) + MeBz (org) + Na (aq) Bz - Na + (aq) + MeBz (org) Efter extraktionen finns Metylbensoat (MeBz) i organisk fas, Anilin i den sura llösningen och Bensoesyran i hydroxid-lösningen (de senare som deras salter som efter neutralisation kan överföras till organfas igen via extraktion)

5 8) Ange vilken produkt som erhålls vid följande reaktioner. (4p) Br a)!!!! = 2 + Br!!!!!!!! b)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! + Na 2 r c) Bensoesyraanhydrid + anilin d) Me + 3-I N 10 a) Ange reaktionstyp N 1, N 2, E1 eller E2 för följande reaktioner: (4 p) Br 2 5 Na Br Br 2 5 Na Br VAR: E2, N 1,, N 2 resp E1 (uppifrån och ner) b) Estern etyl 2-metylbutanoat kan hydrolyseras med hydroxidlösning till 2- metylbutansyra och etanol. Ange esterns sterokemi som (R) eller (), samt visa mekanismen för hydrolysen. (1+5 p) R- tereokemi på estern är () Mekanism R Et + R Et R R