IFM/Kemi Tentamen i Allmän kemi 1 NKEA02, 9KE211, 9KE311, 9KE351 2011-09-19, kl. 14 00-19 00 Ansvariga lärare: Helena Herbertsson 285605, 070-5669944 Lars Ojamäe 281380 50% rätt ger säkert godkänt! Hjälpmedel: Miniräknare och kort med periodiska systemet LYCKA TILL! Uppgift 1 a) Ange följande grundämnens kemiska tecken: (0.5p/rätt svar) kalcium guld b) Ange följande grundämnens svenska namn: (0.5p/rätt svar) Cs Te c) Namnge följande föreningar med deras systematiska namn: (1p/rätt svar) PCl 5 MgF 2 Cu 2 SO 4 Ca(HCO 3 ) 2 d) Ange kemiska formlerna för följande föreningar: (1p/rätt svar) tetrafosfortrisulfid kaliumcyanid krom(ii)permanganat perklorsyra
Uppgift 2 a) i) Hur många orbitaler i en atom kan ha beteckningen 4d? (1p) ii) Hur många elektroner kan ha kombinationen av kvanttalen n = 2, l = 1? (1p) iii) Vilket grundämne har precis två stycken 3d-elektroner? (1p) b) i) Hur många oparade elektroner har en fri kväveatom i sitt grundtillstånd? (1p) ii) Vilken elektronkonfiguration har en atom av grundämnet V? (1p) iii) Vilken atom har elektronkonfigurationen [Kr]5s 2 4d 10? (1p) c) Tre grundämnen har joniseringsenergierna 947, 579 och 1143 kj/mol. De tre är brom, arsenik och gallium. Para ihop rätt joniseringsenergi med respektive grundämne. d) Vad innebär Paulis uteslutningsprincip? Uppgift 3 a) Rita Lewisstrukturen för vätesulfid, H 2 S, och för karbonatjonen, CO 2 3, samt uppskatta molekylernas bindningsvinklar. Om resonansformer förekommer, rita även dessa. b) Svavelhexafluorid, SF 6, är en mycket stabil (inert) gas, som bland annat används vid viss ögonkirurgi. (Om ögats glaskropp behöver avlägsnas under en operation kan ögat temporärt fyllas med SF 6. Gasen absorberas långsamt av blodet under det att glaskroppen återbildas. Även annan medicinsk användning förekommer.) Rita Lewisstrukturen för SF 6 och använd VSEPR-teori för att bestämma molekylens geometri. Ange även hybridisering för svavel och fluor. c) Utnyttja bindningsenergierna i nedanstående tabell för att beräkna reaktionsentalpin, H, vid fullständig förbränning av 1 mol metanol i gastillstånd. Metanol har formeln CH 3 OH. Den fullständiga förbränningen förutsätter givetvis närvaro av syrgas. Börja med att skriva en korrekt balanserad reaktionsformel. (4p) Bindningsenergi (kj/mol) C H 413 C O 358 O H 467 O=O 495 C=O (medelvärde) 745 C=O (i CO 2 ) 799
Uppgift 4 a) Till ett försök krävdes två natriumsulfatlösningar. i) Hur mycket Na 2 SO 4 måste vägas upp för att bereda 100 ml 0.20 M lösning av natriumsulfat? ii) Man ville även bereda en svagare lösning och utgick då från lösningen ovan. Hur många ml av den måste man ta för att bereda 25 ml 20 mm Na 2 SO 4? b) En lösning innehåller en eller flera av följande joner: Ag +, Ca 2+ och Cu 2+. När NaCl sätts till lösningen sker inget synbart. När Na 2 SO 4 tillsätts bildas en vit fällning (I). När fällningen filtrerats bort tillsätts Na 2 CO 3 till den resterande lösningen varvid en grönaktig fällning (II) bildas. Vilka joner fanns i originallösningen? Redovisa hur du kom fram till ditt svar. c) Hårt vatten innehåller mycket Ca 2+ och Mg 2+. Detta kan skapa problem vid vissa industriella tillämpningar och vid t ex tvätt då jonerna reagerar med tvättmedlet och bildar svårlösliga salter som kan falla ut. Ett sätt att minska halten Ca 2+ - och Mg 2+ - joner är att tillsätta fosfatjoner som kan bilda svårlösliga salter med dessa joner och då dessa faller ut kan man avlägsna dem. Hur mycket natriumfosfat, Na 3 PO 4, måste man tillsätta till 1.5 l lösning för att fälla ut alla kalciumjoner och magnesiumjoner i en lösning som är 0.050 M med avseende på CaCl 2 och 0.085 M med avseende på Mg(NO 3 ) 2? d) Följande frågor gäller reaktionen för bildandet av koltetraklorid från metan CH 4 (g) + 4 Cl 2 (g) CCl 4 (g) + 4 HCl(g). i) Beräkna H för reaktionen utifrån följande uppgifter. I. C(s) + 2 H 2 (g) CH 4 (g) H = -74.6 kj II. C(s) + 2 Cl 2 (g) CCl 4 (g) H = -95.7 kj III. H 2 + Cl 2 (g) 2 HCl (g) H = -92.3 kj ii) Ange om reaktionen är endo- eller exoterm och förklara vad det innebär i energihänseende. iii) Hur mycket energi krävs eller frigörs om man utgår från 10 g metan? (4p) Uppgift 5 a) Balansera följande redoxreaktion som sker i sur lösning samt ange vilket ämne som fungerar som oxidationsmedel. Cr 2 O 2-7 + I - Cr 3+ + I 2 OBALANSERAD REAKTION! b) Många datorkomponenter består av kisel som i naturen förekommer främst som SiO 2. För att framställa rent kisel upphettar man SiO 2 i närvaro av kol varvid
följande reaktion sker: SiO 2 + 2 C Si + 2 CO(g). Vid ett tillfälle upphettades 155.8 kg SiO 2 i närvaro av 78.3 kg kol varvid 66.1 kg kisel bildades. Ange vilket ämne som är begränsande och beräkna det teoretiska såväl som det procentuella utbytet. c) Tennisbollar fylls med luft eller kvävgas till ett tryck över normalt lufttryck för att de ska ha bra studs. i) Vad är trycket (uttryckt i atm) inne i en tennisboll vid 24 C om den har en volym på 144 ml och innehåller 0.33 g N 2? ii) Hur påverkas trycket om temperaturen höjs? Motivera ditt svar. d) Ett mynt bestod av zink med ett överdrag av koppar. Myntet vägde 2.482 g. För att ta reda på hur mycket zink myntet innehöll skrapades ytan för att frilägga zinken och sedan lades myntet i saltsyra varvid följande reaktion skedde: Zn(s) + 2 HCl(aq) H 2 (g) + ZnCl 2 (aq) Den bildade vätgasen samlades upp över vatten vid 25 C och gasblandningens totaltryck var då 1.055 bar. Gasvolymen var 0.899 l. Vattnets ångtryck uttryckt i torr vid olika temperaturer framgår av tabellen nedan. Beräkna massprocenten zink i myntet under förutsättning att all zink reagerar. Temperatur ( C) Vattnets ångtryck (torr) 0 4.58 5 6.54 10 9.21 15 12.79 20 17.54 25 23.76 30 31.82 35 42.18 40 55.32 45 71.88 Uppgift 6 a) En okänd metall, X, reagerar med syrgas och bildar en oxid, XO 2. Identifiera metallen baserat på följande information: Metallens massa = 0.356 g Oxidens massa = 0.452 g Förutsätt att all metall omvandlas till motsvarande metalloxid. Redovisa hur du kom fram till ditt svar.
b) 0.77 mg kvävgas reagerar fullständigt med klorgas varvid 6.61 mg av en kväveklorid bildas. Ange kvävekloridens empiriska formel samt ange vad man mer behöver få information om för att utifrån den empiriska formeln ta fram molekylformeln. c) Vanlig etanol, CH 3 CH 2 OH, oxideras av kaliumpermanganat, KMnO 4, i sur lösning till ättiksyra, CH 3 COOH enligt: 5 CH 3 CH 2 OH + 4 MnO 4 - + 12 H + 5 CH 3 COOH + 4 Mn 2+ + 11 H 2 O Reaktionen är emellertid för långsam för att möjliggöra en direkttitrering om man vill ta reda på mängden etanol i ett prov så man måste använda sig av tekniken med återtitrering. Av en speciell vodkasort vägdes 0.8235 g in. Denna mängd överfördes till en 100 ml mätkolv och späddes till märket med vatten. Av denna lösning togs 20.00 ml ut med pipett och sattes till 100.0 ml 0.01935 M kaliumpermanganatlösning som surgjorts. Provet värmdes till 70 C och fick stå i en halvtimme. Därefter bestämdes överskottet av kaliumpermanganat genom en titrering med 0.2031 M Fe 2+ -lösning varvid 19.47 ml åtgick (Fe 3+ - och Mn 2+ -joner bildas). Hur många massprocent etanol innehöll vodkan? (4p)