TKK, TTY, LTY, Y, TY, VY, ÅA / Ingenjörsavdelningarna Inträdesförhör i kemi 1.5.006 1. Framställningen av uranmetall ur renad urandioxidmalm sker via följande reaktionssteg: (1) U (s) + 4 HF (g) UF 4 (s) + H (l) () UF 4 (s) + Mg (s) uppvärmning U (s) + MgF (s) a) Vilket är uranets oxidationstal i U, UF 4 och U. b) Vilket ämne är reduktionsmedel i reaktion ()? Motivera ditt svar. c) Hur många liter HF gas behövs för att producera 0,500 g uranmetall, U? Temperaturen är 00 o och trycket 101,5 kpa. d) Uranmetall kan också framställas genom elektrolys av smält UF 4 enligt följande totalreaktion: UF 4 (l) U(l) + F (g). Hur stor elektricitetsmängd behövs för att producera 0,500 g uranmetall, U?. Vid förbränning av svavelhaltiga bränslen, såsom olja och stenkol, frigörs svaveldioxid i luften. Svaveldioxiden oxideras i luften till svaveltrioxid, som därefter reagerar med vatten till svavelsyra. Svavelsyran faller till marken i samband med regn. Som en följd av att svavelsyra under många år samlats i en sjö har sjöns ph sjunkit till värdet 5,00. Sjöns vatten kan neutraliseras med kalciumhydroxid, a(h). a) Skriv neutralisationsreaktionen. b) Hur många kilogram kalciumhydroxid behövs för att neutralisera sjöns vatten, då sjöns yta är 1,5 km och medeldjupet 6,0 m? Temperaturen är 5 o.. I ett slutet reaktionskärl, vars volym var 1,00 dm, infördes H - ja I -gas och temperaturen höjdes till 9 o. Vätgas och jodgas reagerar till vätejodidgas enligt följande reaktionslikhet: H (g) + I (g)! HI (g) Då jämvikt uppnåtts var gasernas koncentrationer i kärlet följande: [HI] = 0,490 mol/dm, [H ] = 0,080 mol/dm och [I ] = 0,060 mol/dm a) Beräkna värdet för reaktionens jämviktskonstant, K c, vid 9 o. b) Åt vilket håll förskjuts jämviktsläget, om mer HI-gas förs in i reaktionskärlet? Temperaturen är 9 o. Motivera ditt svar. c) 0,00 mol HI-gas förs in i jämviktsblandningen. Beräkna gasernas koncentrationer i kärlet då den nya jämvikten uppnåtts. Temperaturen är 9 o. 4. a) Hur mycket (mg) kalciumkarbonat, a, löser sig i 1,00 dm rent vatten (5 o )? Löslighetsprodukten för kalciumkarbonat K s (a ) = 5,0 10 9 mol /dm 6 vid temperaturen 5 o. b) Hårt vatten innehåller a + -joner, som kan fällas ut som svårlösligt kalciumkarbonat, om man tillsätter -joner i vattnet. Bildas det en a -fällning, om man tillsätter 10 mg fast natriumkarbonat, Na, i 50 cm hårt vatten, vars [a + ] = 8,0 10 4 mol/dm? (Lösningens volym kan antas vara konstant).
5. a) Rita strukturformler för följande föreningar: 1) dietyleter ) en tertiär alkohol med fyra kolatomer ) -buten-1-ol 4) butanal b) Vilka av föreningarna i punkt a) är strukturisomerer till -butanon? Motivera ditt svar. 6. a) Skriv reaktionslikheter med strukturformler för de reaktioner där -metyl--penten, vars molekylformel är 6 H 1, reagerar med följande föreningar: 1) H, katalysator ) H, katalysator ) Hl b) Skriv strukturformel för utgångsämnet A i följande reaktion och namnge föreningen A. A reduktion H H H c) Skriv reaktionslikhet med strukturformler för hydrolys av bensoesyrans etylester dvs. av etylbensoat. Grundämnenas molmassor: Grundämne: H Na a U M / (g mol 1 ) 1,01 1,01 16,00,99 40,08 8,0 Konstanter: R = 8,15 J mol 1 K 1 F = 96500 A s mol 1
TKK, TTY, LTY, Y, TY, VY, ÅA / Insinööriosastot Kemian valintakoetehtävien 006 malliratkaisut 1. a) uraanin hapetusasteet U : +IV, UF 4 : +IV ja U: 0 b) reaktion () pelkistin on Mg, sillä se hapettuu 0 +II c) m(u) = 0,500 g M(U) = 8,0 g/mol! n(u) =,10 10 mol () : n(uf 4 ) = n(u) (1): n(uf 4 ) = 4 1 n(hf)! n(hf) = 4 n(u) = 8,40 10 mol pv = nrt nrt 8,40 10 mol 8,15 J / Kmol 57,15 K! V(HF) = = =,95 10 4 m = 0,95 dm p 1015Pa d) UF 4 (l) U (l) + F (g) m(u) = 0,500 g M(U) = 8,0 g/mol! n(u) =,10 10 mol Q = It = znf = 4,10 10 mol 96500 A s mol 1 = 811 A s. Neutralointireaktio: H S 4 (aq) + a(h) (s) as 4 (aq) + H (l) Järviveden ph = 5,00! [H + ] = 10 5 mol/dm Järven tilavuus = 1500000m 6,0 m = 9000000 m! n(h + ) = cv = 10 5 mol/dm 9000000000 dm = 90000 mol H S 4 + H H + + S 4! n(h S 4 ) = 1 n(h + ) = 45000 mol = n(a(h) ) M(a(H) ) = 74,10 g/mol! m(a(h) ) = n M = 45000 mol 74,10 g/mol = 4500 g = 00 kg
. a) H (g) + I (g)! HI(g) K c = [ HI] [ H ][ I ] ( / dm ) = 0,490mol 0,080mol / dm 0,060mol / dm = 50 b) Le hatelierin periaatteen mukaisesti reaktio pyrkii kumoamaan ulkoisen muutoksen ts. pyrkii kuluttamaan lisätyn HI-kaasun, jolloin tasapainoasema siirtyy lähtöaineiden suuntaan eli vasemmalle. c) H (g) + I (g)! HI(g) tasapaino (mol/dm ) 0,080 0,060 0,490 lisäys (mol/dm ) 0 0 +0,00 uudet alkukon- 0,080 0,060 0,790 sentraatiot (mol/dm ) muutos (mol/dm ) +x +x -x uusi tasapaino (mol/dm ) 0,080 + x 0,060 + x 0,790 x K c = [ HI] [ H ][ I ] = ( 0,790 x) (0,080 + x) (0,060 + x) = 50! 0,64,16x + 4x = 50x + 7,0x + 0,4! 46x + 10,16x 0,84 = 0! x = 0,0 mol/dm (x < 0)! [H ] = (0,080 + 0,0) mol/dm = 0,11 mol/dm [I ] = (0,060 + 0,0) mol/dm = 0,09 mol/dm [HI] = (0,790 0,0) mol/dm = 0,74 mol/dm 4. a) a (s)! a + (aq) + (aq) alussa (mol/dm ) a 0 0 tasapainossa (mol/dm ) a-x x x K s = [a + ] [ ] = 5,0 10 9 mol /dm 6! x = 5,0 10 9 mol /dm 6! x = 7,07 10 5 mol/dm M(a ) = 100,09 g/mol! m(a ) = c V M = 7,07 10 5 mol/dm 1 dm 100,09 g/mol = 7,08 10 g = 7,1 mg
b) m(na ) = 10 mg, M(Na ) = 105,99 g/mol! n(na ) = M m = 10mg 105,99 mg / mmol = 0,094 mmol V = 50 cm n 0,094mmol! c(na ) = = V 50 cm =,77 10 4 mol/dm c( ) = c(na ) =,77 10 4 mol/dm (Na Na + + ) c(a + ) = 8,0 10 4 mol/dm Ionitulo = [a + ] [ ] = 8,0 10 4 mol/dm,77 10 4 mol/dm =,0 10 7 mol /dm 6 > 5,0 10 9 mol /dm 9 (=K s (a ))! saostuma muodostuu 5. a) 1) dietyylieetteri H H ) neljähiilinen tertiäärinen alkoholi H ) -buten-1-oli H HH H H 4) butanaali H H H b) -butanonin: H = 4 H 8 rakenneisomeerejä ovat -buten-1-oli ja butanaali, sillä niillä on sama molekyylikaava ( 4 H 8 ) kuin -butanonilla
6. a) 1) katalyytti HH + H HH H ) HH + H katalyytti H H H ) HH + Hl H H l b) H -metyyli--butanoni c) H H + H + H H.