Uppsala Universitet Fysiska Institutionen Tekniskt- naturvetenskapligt basår Raúl Miranda 2007 Namn: Stark Karl Grupp: Den bästa.. Datum: Tid: 08.00 12.00 jälpmedel: räknare, formelsamling, periodiska system Spänningsserien: K Ca Na Mg Al Zn Cr Fe Ni Sn Pb Cu g Ag Pt Au På räkneuppgifter ska uträkningar redovisas utförligt så att beräkningsgången lätt kan följas. Lämna svaren i provhäftet. Fortsätt på baksidan om utrymmet inte räcker till. Antal sidor 9. Antal poäng 56 Kemi A Lycka till! 1. 1p Man skiljer mellan homogena och heterogena blandningar. Ringa in de homogena alternativen i följande uppräkning: a) grädde b) luft c) salt och sand d) saltlösning e) Vatten och alkohol f) brons Svar: b, d, e och f är korrekta. 2. 1p Ange namn och kemiskt tecken för en valfri: a) alkalimetal Li, Na, K, Rb, Cs eller Fr b) halogen F, Cl, Br eller I c) alkalisk jordartmetall Be, Mg, Ca, Sr eller Ba d) ädelgas e, Ne, Ar, Kr, Xe eller Rn.. p Vid en kemilaboration hade man tre olika lösningar i tre E-kolvar. Tyvärr glömde man att skriva på kolvarna vad de innehöll. Vilka olika kemiska test kan man göra för att skilja på lösningarna? De tre lösningar var: a) koksalt b) ammoniak c) kaliumkarbonat a Na Cl (aq) + Ag NO (aq) Ag Cl (s) + Na NO (aq). b N (g) + Cl (g) N 4 Cl (s) b Använd BTB eller Fenoftalein ger resp färg. 1
b. N (g) + CuSO 4(aq) bildas en stark blå komplex. c K 2 CO (s) + Cl (g) CO 2(g) + 2 O (l) + 2KCl (s). Alla karbonater reagerar med saltsyra och bildar koldioxid. c En vattenlösning av K 2 CO ger en basisk lösning p.g.a. att karbonatjonen är en stark bas och reagerar med vatten och bildar hydroxydjoner. 4. 2p a). Vad innebär p för en vattenlösning? (1p) p är ett mått på en lösning surhet, surheten bestäms av koncentrationen av oxoniumjoner. b). Nämn tre olika sätt att bestämma p. (1p) p kan bestämmas med: - syra-bas indikatorer. - p- papper, lackmus papper och - p-meter 5. 1p Natriumperklorat har formeln NaClO 4. Ange formeln för aluminiumperklorat. Al (ClO 4 ) 6. 2p Ett läkemedel mot halsbränna och sura uppstötningar heter Novalucol.Det innehåller bl a kalciumkarbonat och magnesiumhydroxid. ur påverkar läkemedlet saltsyra i magsäcken? Svara med en reaktionsformel för ett av ämnena i läkemedlet. Svar: Magsäcken innehåller saltsyra som kommer att reagera med de två salterna som finns i läkemedlet. a. 2 Cl (aq) + Ca CO (aq) CaCl 2(aq) + 2 O (l) + CO 2(g) b. 2 Cl (aq) + Mg(O) 2(aq) MgCl 2(aq) + 2 2 O (l) 7. 2p Ange kvävets oxidationstal i nedan stående kemiska föreningar: + V III +IV +I N 2 O 5 N + 4 NO 2 N 2 O 2
8. 1p I vilket/vilka av följande fall sker en redoxreaktion? Ta hjälp av spänningsserien. a). Fast magnesium läggs i en lösning med nickel(ii)joner. Rätt b). Bly(II)joner blandas med fast koppar. c). Vätejoner blandas med silverjoner. d). Järn(III) blandas med fast zink. Rätt 9. 2p Fullborda tabellen med hjälp av den översta reaktionsformeln: MnO 2 + 4Al 2AL 2 O + Mn 1p. 1,5 mol + 2mol Al 1 mol + 1,5mol. 1p 2,7 mol MnO 2 +...,6 mol 1,8 mol. + 2,7 mol... 10. 4p Om man leder vattenånga over järn vid cika 600ºC bildas vätgas och trijärntetraoxid. Svar: a. Skriv väl balanserad reaktionsformel mellan järn och vatten.(1p) b. Beräkna den massa järn som har reagerat med vatten då 1,5 g vätgas har bildats (p) a. Fe(s) + 4 2 O (g) + energi Fe O 4(s) + 4 2(g) b. mol 4 mol 1 mol 4 mol m= 1,16 1,50 g M= 55,85 2,016 g/mol n= 0,558 0,744 mol Massa av järn som reagerat med vattenånga är 1,16 g 2,00 g 11. 2p Vad kallas de bindningar som påverkar när följande ämnen smälter? a. NaCl (s) jonbindningar.. c. Is vätebindningar.. b. CO 2(s) van der Waals bindningar.. d..diamant kovalenta bindningar. 12. p Urinämne framställt ur ammoniumcyanat (av den tyske kemisten Wöhler var den forsta syntesen av ett ämne utanför en levande organism och ledde till den organiska kemins moderna utveckling.urinämne som är en förening som framställs i stora mängder inom plastindustri, har formeln C 4 ON 2.Atomerna O och N är bundna till kolatomen C (kolet är den centrala atomen) och de två kväveatomerna har där likvärda placeringar.
Bestäm elektronstrukturen för molekylen och bestäm dess geometriska form. a. Beräkna antal valenselektroner för urea. C = 1 4 = 4 valenselektroner = 4 1 = 4 valenselektroner O = 1 6 = 6 valenselektroner N = 2 5 = 10 valenselektroner. Totalt = 24 valenselektroner/ 2 = 12 elektronpar b. Den elektronostrukturen visar att den har 1 elektron par. Med det finns bara 12 elektronpar som ska finnas i molekylen. Vilket innebär att 1 12 = 1 d.v.s. att det finns i molekylen en dubbel bindning. N O C N N O C N 2 N O C N 2 c. Molekylen har en plan triangulär form. 1. 1p Varför löser jod daligt i vatten? Förklara. Regel lika löser lika ger oss förklaringen om blandningen mellan vatten och jod. Vatten är en laddad molekyl, d.v.s. molekylen är en dipol, medan jod molekyler är icke laddad, då jod kan inte lösas i vatten som är en polär lösningsmedel. 14. 2p En kristallvattenhaltigt salt BaCL 2 x 2 O upphettades i en degel tills massan inte längre minskade. Vägningar skedde före och efter försöket med följande resultat: Degeln: Degeln + salt före upphettningen: Degeln + salt efter upphettningen: 17,768 g 24,297 g 22,5 g a. Bestäm x. (2p) Ämne massa molmassa substansmäng molförhållandet BaCl 2 4,567 g 208,227 g/mol 0,02667 mol 5,0 2 O 1,962 g 18,016 g/mol 0,10890 mol Svar: Formeln är Ba Cl 5 2 O 4
15. 2p Jonna har en metallbit som hon vill beräkna antalet atomer i. on kommer fram till att i metallbiten, som väger 2,40 g, finns ungefär 2,21 10 22 atomer av metallen. Vilket grundämne är metallbiten tillverkad av? En metor är: a. Beräknas antal mol: 1,0 mol ------------------- 6,022 10 2 atomer x mol ------------------- 2,21 10 22 atomer Då: 21 2,21 10 atomer 1,0mol x = = 0, 067mol 2 6,022 10 atomer b. Beräknas molmassa: En annan metod: Då: 2,40 g M = = 65, 9 g 0,067 mol mol 2,4 g. --------------------- 2,21 10 22 atomer x g------------------------ 6,022 10 2 atomer 2 6,022 10 x = 2,4 = 65,9 22 2,21 10 16. 2p 25,00 g natriumsulfat, Na 2 SO 4, löses i vatten så att total volym blir 750 cm. Beräkna lösningens koncentration. Fakta: m (Na 2 SO 4 ) = 25,00g V (lösning) = 750,00 cm = 0,750 dm c (lösning) = X 1. Beräknas molmassa (M) för Na 2 SO 4 Na = 2 2,000 = 46,000 S = 1 2,066 = 2,066 0 = 4 16.000 = 64,000 142,066 g/mol 5
2. Beräknas substansmängd för Na 2 SO 4 n n 25,00 g = = = 0, mol M 142,066 g / mol 176. Beräknas koncentrationen för lösningen. n 0,176 mol c = = V 0,750 dm mol 0,25 / dm Svar: Lösningens koncentration är 0,25mol/dm. 17. 2p a. Beräkna p i en lösning med vätejonenskoncentrationen: 1. 0,06 mol/dm 2. 2 10-5 mol/dm. 2,0 mol/dm 4. 2,5 10-8 mol/dm b. Vilka av dessa är sura lösningar? Svar: a. Beräkna p i lösningg med vätejonenskoncentrationen: 1. = -lg (0,06) = -(-1,444) = 1,44 2. = -lg (2 10-5 ) = -(-4,60) = 4,6. = lg (-2,0) = -(0,0) = -0,0 p = lg mol / dm + [ ] = 4. = l (2,5 10-8 ) = -(-7,6)1,60. = 7,629 b. Vilka av dessa är sura lösningar? 1, 2 och lösningar. 6
18. 4p Man har 75 cm av en saltsyralösning med p = 1,60. Till vilken volym ska lösningen spädas för at p ska bli 2,00? a. Beräkna koncentration för syran: p = 10 -p = 10 1,60 = 0,025 mol/dm b. Beräkna koncentration som önskas: p = 10 -p = 10 2,00 = 0,01 mol/dm c. Ny fakta V 1 (saltsyralösn) = 0,075 dm c 1 (saltsyralösn) = 0,025 V 2 (önskas) = X c 2 (önskas) = 0,01 mol/dm. d. Beräkna volym som ska hällas i 0,075 dm för att få den önskade koncentration. V 1 c 1 = V 2 c 2 V1 c c 2 1 V2 c = c 2 2 = V V1 c = c 2 1 0,075 0,025 = 0,01 dm mol dm mol dm = 0,187dm 0,19dm Svar: Man späder den första lösningen, 0,075 dm, tills volymen blir 0,19 dm. 19. 2p ur stor volym svavelsyra med koncentrationen 2,0 mol/dm åtgår för beredning av 250 cm svavelsyra med koncentration 0,15 mol/dm. Fakta: Då: V 1 = X c 1 = 2,0 mol/dm V 2 = 250 cm = 0,250 dm c 2 = 0,15 dm c1 V 1 = c 2 V 2 7
c V 0,15 0,250 mol dm V = 2 2 1 = = 0, 01875 c1 2,0 dm mol = 18,75 cm 19,0 cm dm Svar volymen är 19,0 cm. 20. p Ange skillnader mellan jonbindning och kovalent bindning. dm 1. JONBINDNING KOVALENT BINDNING Jonbindning uppstår genom en fullständig Kovalent bindning uppstår genom att två eller överföreing av en eller flera elektroner flera atomer delar en eller flera elektronpar från en atom till en anna atom. 2.. Jonbindning bildar jonföreningar. Jonföreningar bildas bl. a. När en metall reagerar med en icke metall. Kovalent bindning bildar molekyler. Molekyler bildas när icke metaller reagerar med varandra. 21. p Balansera de nedanstående reaktionerna a) 0 +V II +I +II +II II +I -II + 2+ Cu + 2NO + 8 Cu + 2NO + 4 2O 2 = 6 2 2 = 6 Laddningar: VL: - 2 + 8 = 6 L: + 6 b). Om tenn upplöses I saltpetersyra bildas tenndioxid, kvävedioxid och vatten. Skriv reaktionsformeln. 0 +V II +I +IV II +IV II +I -II + Sn + 4 NO + 4 SnO2 + NO2 + 2 2O 1 4 1 = 4 4 1 4 = 4 8
22. 2p a). ur stor volym syrgas behövs för att 5,0dm kvävegas ska reagera och bilda vatten? (T = 25º C, p = 1,0 10 5 Pa) 2 2 + O 2 2 2 O molförhållandet 2 mol 1 mol 2 mol volymförhållandet 2 vol 1 vol 2 vol problemrad 5,0 dm 2,5 dm 2 mol väte kräver 1 mol syre eftersom tryck och temperatur är konstanta gäller samma förhållande för volymer. 5,0 dm vätgas kräver alltså 2,5 dm syrgas för att reagera. b). ur många mol vatten bildas? Den allmänna gas lagen leder: pv = nrt Då: 5 n pv 1,0 10 5,0 10 = = = 0, mol RT 8,14 298 20 Molförhållande gäller: n( 2 ) = n( 2 O) Det bildas 0,20 mol vatten. 2. 1p Ordna de nedanstående kemiska föreningar från den mest opolär molekyl till den mest präglade jonkarakter. Elektronegativitet skala Metalljon no metalljon Ordning a. Al B. 1,5 2,0 = 0,5 1:a Al B b. As Cl. 2,0,0 = 1,0 2:a Cl c. Ca I 2. 1,0 1,25 = 1,25 :e As Cl d. Cl. 2,1,0 = 0,9 4:e CaI 2 e. KF. 0,8 4,0 =,2 5:e KF För att lösa det här problemet måste arbeta men elektronegativitetensskala och beräkna förhållanden mellan de två atomerna och sedan klassificera de kemiska föreningarna. 24. 2p Man blandar 50,0 cm av en kopparsulfat lösning med koncentration 0,20 mol/dm med 75,0 cm med en annan kopparsulfatlösning som har koncentrationen 0,10 mol/dm och späder blandningen till 250,0 cm. Vilken koncentration har den slutliga lösningen? 9
Fakta: V 1 (CuSO 4 ) = 50,0 cm = 0,050 dm c 1 (CuSO 4 ) = 0,20 mol/ dm V 2 (CuSO 4 ) = 75,0 cm = 0,075 dm c 2 (CuSO 4 ) = 0,10 mol/ dm Vt (CuSO 4 ) = 250,0 cm = 0,250 dm a. Beräknas molmassa för CuSO 4. Cu = 6,550 u S = 2,066 u 4 O = 64,000 u 5 2 O = 90,080 u 249,696 g/mol b. Beräknas substansmängd för den första lösningen: n = c V mol dm = 0,20 0,050 = 0,01mol dm c. Beräknas substansmängd för den andra lösningen: n = c V mol dm = 0,10 0,075 = 7,5 10 mol dm d. Beräknas total substansmäng delad med slut volym. nt = n 1 + n 2 = 0,10 + 7,5 10 = 0,0175mol c 0,0175 mol mol n = = = 0, 07 V 0,250 dm dm Svar: Lösningens koncentration är 0,07 mol/dm 25. 2p Fosforsyra, PO 4, är en treprotonig syra och protolyseras alltså i tre steg. a. Skriv protolysformler för de tre protolysstegen. Reaktionerna antas med vatten. 1. PO 4(aq) + 2 O (l) O + (aq) + 2 PO 4 (aq) 2. 2 PO 4 + 2 O (l) O + (aq) + PO 2 4 (aq). PO 2 4 + 2 O (l) O + (aq) + PO 4 (aq) 10
b. Vad kallas den jon eller molekyl som fungerar som syra och som bas? Vilka finns i protolysreaktioner av fosforsyra? Ett ämne som fungerar både både som bas och som syra kallas amfolit. Två joner fungerar som amfoliter: divätefosfatjon, 2 PO 4 och vätefosfatjon, PO 2 4 26. 1p Vilket/vilka av de följande påståenden är inte korrekta. En molekyl förening har följande egenskaper: a. Då molekylföreningar smälter, bryts den svagaste bindningen. b. Ämnen består av avgränsade molekyler. c. De har låga smält- och kokpunkter. d. Smält- och kokpunkter minskar med molekylens storlek. Rätt e. Molekylerna är oförändrade i alla aggregationstillstånd. 27. 2p Vid elektrolys av saltsyra med kolelektroder bildas vätgas vid katoden och klorgas vid anoden. Skriv formlerna för elektrodförloppen och för totalreaktionen. Vilket partikelslag har oxiderats och vilket har reducerats? a. 2 Cl Cl 2 + 2 e oxidation reaktion b. 2 + 2 reduktion reaktion c. 2 + + 2 Cl 2 + Cl 2 redoxreaktion Klor oxideras medan väte reduceras. 28. p Koldioxid och svaveldioxid är två sura oxider. En av de är en dipol medan den andra molekylen är opolär. Beträffande dessa molekyler skall Du: a. Rita elektronformler för koldioxid och svaveldioxid. Alla elektroner skall markeras tydligt. (1p) b. Bestämd molekylens rymdstruktur (de geometriska formerna) om dessa molekyler. (1p) c. Förklara varför en av dessa kemiska föreningar är en dipol medan den andra är opolär. (1p) Svaret: a. O C O O S O a. Koldioxid är linjär- medan svaveldioxid är vinklad molekyl. 11
O C O Koldioxid opolär S O O Svaveldioxid polär c. Koldioxid har polära kovalenta bindningar. Syre är mer elektronegativt än kol, d.v.s. att de bundande elektronparen är försjuktna mot syreatomer, då har molekylen två negativa laddningar i båda ändarna. Medan kolatomen är litet positivt, men ligger i mitten och molekylen är linjär, då sammanfaller de negativa laddningar med den positiva laddningen i kolatomen. Resultaten är att molekylen är opolär. Svaveldioxid är en vinklad molekyl. Tyngpunkten för den negativa laddningen hamnar mitt emellan syreatomerna och tyngpunkten för den positiva laddningen finns i svavel atom.då sammanfaller inte laddningar och molekylen bildar en dipol. Lycka till! 12