Prov 2017-10-13 i Mol och stökiometri

Tid: 70 minuter

Tillåtna hjälpmedel är papper, penna, suddgummi och linjal och miniräknare (samt bifogat periodiskt system).

• Alla reaktionsformler ska vara balanserade med minsta möjliga heltalskoefficienter.
• Glöm inte enhet.

Betygsmatris

Dina svar kommer att bedömas enligt nedanstående matris:

Språklig bedömning av provet

På det här provet bedömer jag hur pass väl du ställer upp dina uträkningar, och hur pass lätta de är att följa. Detta ingår i det kemiska språket och kommunikationen. För A krävs att beräkningarna är tydligt redovisade med korrekta enheter i varje steg i beräkningen.

Hoppa direkt till …

Del I. Frågor som bara kräver ett kort svar (ett ord eller 1–2 meningar)

Alla svar ska skrivas på annat papper. Glöm inte enhet och att svara med ett lämpligt antal värdesiffror!

Längre svar ger risk för avdrag.

1. Metan, CH₄, får reagera med klorgas, Cl₂. Det bildas då tetraklormetan, CCl₄, och väteklorid, HCl. Skriv den balanserade formeln för reaktionen.
   

   Svara på frågor om och beskriva kemiska företeelser och förlopp(1/0/0)

2. Beräkna formelmassan för kristalliserat aluminiumsulfat, Al₂(SO₄)₃·18H₂O.
   

   Begrepp, modeller, teorier och arbetsmetoder (0/1/0)

3. Du väger upp 3,25 g järn i en bägare.
   1. Hur stor substansmängd är detta?
      

      Svara på frågor om och beskriva kemiska företeelser och förlopp (1/0/0)

   2. Hur många järnatomer är det i denna substansmängd?
      

      Svara på frågor om och beskriva kemiska företeelser och förlopp (1/0/0)

4. Inför ett experiment mättes 0,125 mol aluminiumklorid, AlCl₃(s), upp och löstes i en total volym på 0,250 dm³vatten.
   1. Vilken totalkoncentration aluminiumklorid fick lösningen?
      

      Svara på frågor om och beskriva kemiska företeelser och förlopp (1/0/0)

   2. Vilken blev koncentrationen kloridjoner, [Cl^–], i lösningen?
      

      Analysera och besvara frågor (0/1/0)

Del II. Frågor som kräver ett utredande svar

Skriv svaren på de här frågorna på ett annat papper.

5. Propan, C₃H₈, förbränns enligt nedanstående reaktionsformel.
   C₃H₈+ 5O₂ → 3CO₂+ 4H₂O
   1. Hur stor substansmängd syrgas går åt om 1,0 mol propan förbränns? (Endast svar behöver anges.)
      

      Svara på frågor om och beskriva kemiska företeelser och förlopp (1/0/0)

   2. Hur stor massa koldioxid bildas om 1,0 g propan förbränns? (Utredande svar krävs.)
      

      Svara på frågor om och beskriva kemiska företeelser och förlopp (1/1/1)

6. Koncentrerad saltsyra har koncentrationen 11,6 mol/dm³. De utspädda stamlösningar som vi använder på skolan har koncentrationen 3,0 mol/dm³. Hur mycket koncentrerad saltsyra måste Magnus ta om han ska tillverka 5,0 dm³ utspädd saltsyra?
   

   Analysera och besvara frågor (1/1/0)

7. Det vita färgämnet litopon, som bland annat används i vattenbaserad målarfärg, är en blandning mellan zinksulfid och bariumsulfat. Det framställs genom följande reaktion:

   BaS(aq) + ZnSO₄(aq) → ZnS(s) + BaSO₄(s)

   I ett experiment blandade man 30 ml 0,280 mol/dm³ bariumsulfidlösning med 20ml 0,350 mol/dm³ zinksulfatlösning. Man fick 1,65g litopon (alltså total massa, \(m_{\text{ZnS(s)}} + m_{\text{BaSO}_4\text{(s)}}\)). Beräkna utbytet i experimentet.

Facit

Betygsgränser

Del I. Frågor som bara kräver ett kort svar (ett ord eller 1–2 meningar)

1. CH₄+ 4Cl₂ → CCl₄+ 4HCl
2. 666u
3. 1. 0,0581915846mol ≈ 58,2mmol
   2. 3,504397·10²²st ≈ 3,50·10²²st
4. 1. 0,500 mol/dm³
   2. 1,50 mol/dm³

Del II. Frågor som kräver ett utredande svar

5. 1. 5,0 mol
   2. Lösning:
      

      	C3H8	CO2
      \(m\)	① \[1,0 \text{g}\]	④ \[3,0\text{g}\]
      \(n\)	② \[0,02267882252\text{mol}\]	③ \[0,06803646755\text{mol}\]

      ①

      \[m_{\text{C}_3\text{H}_8} = 1,0 \text{g} \hspace{100cm}\]

      ② 

      \[n_{\text{C}_3\text{H}_8} = \frac{m_{\text{C}_3\text{H}_8}}{M_{\text{C}_3\text{H}_8}} = \frac{1,0\text{g}}{(12,01 \cdot 3 + 1,008 \cdot 8)\text{g/mol}} = 0,02267882252\text{mol} \hspace{100cm}\]

      ③

      \[n_{\text{CO}_2} = 3n_{\text{C}_3\text{H}_8} = 3 \cdot 0,02267882252\text{mol} = 0,06803646755\text{mol} \hspace{100cm}\]

      ④

      \[\begin{align}m_{\text{CO}_2} &= n_{\text{CO}_2} \cdot M_{\text{CO}_2} = \hspace{100cm} \\ &= 0,06803646755\text{mol} \cdot (12,01+16,00 \cdot 2)\text{g/mol} = \\ &= 2,9942849367\text{g} \approx 3,0\text{g} \end{align}\]

      
      Bedömning
      E – Eleven gör en ansats till att lösa uppgiften, till exempel genom att beräkna någon substansmängd korrekt.
      C – Eleven gör en i stort sett korrekt beräkning, men missar till exempel på molmassan för koldioxid.
      A – Eleven gör en fullständigt korrekt beräkning av massan bildad koldioxid.
6. Lösning:

   \[c_1V_1 = c_2V_2 \Leftrightarrow V_1 = \frac{c_2V_2}{c_1} \hspace{100cm}\]

   \[c_1 = 11,6\text{M} \hspace{100cm}\]

   \[c_2 = 3,0\text{M} \hspace{100cm}\]

   \[V_2 = 5,0\text{dm}^3 \hspace{100cm}\]

   \[V_1 = \frac{3,0\text{M} \cdot 5,0\text{dm}^3}{11,6\text{M}} = 1,2931034483\text{dm}^3 \approx 1,3\text{dm}^3 \hspace{100cm}\]

   
   Bedömning:
   E – Eleven gör en ansats till att lösa uppgiften, till exempel genom att beräkna nå-gon substansmängd.
   C – Eleven beräknar korrekt den volym koncentrerad saltsyra som behövs.
7. Lösning:

   \[n_{\text{BaS}} = c_{\text{BaS}} \cdot V_{\text{BaS}} = 0,280\text{mol/dm}^3 \cdot 0,030\text{dm}^3 = 0,0084\text{mol} \hspace{100cm}\]

   \[n_{\text{ZnSO}_4} = c_{\text{ZnSO}_4} \cdot V_{\text{ZnSO}_4} = 0,350\text{mol/dm}^3 \cdot 0,020\text{dm}^3 = 0,0070\text{mol} \hspace{100cm}\]

   Eftersom \(n_{\text{BaS}}:n_{\text{ZnSO}_4} = 1:1\) och  \(n_{\text{BaS}} > n_{\text{ZnSO}_4}\) blir \(n_{\text{ZnSO}_4}\) begränsande.

   Reaktionsformeln ger att \(n_{\text{ZnS}} = n_{\text{BaSO}_4} = n_{\text{ZnSO}_4} = 0,0070\text{mol}\)

   \[m_{\text{ZnS}} = n_{\text{ZnS}} \cdot M_{\text{ZnS}} = 0,0070\text{mol} \cdot (65,41 + 32,07)\text{g/mol} = 0,68236\text{g} \hspace{100cm}\]

   \[\begin{align}m_{\text{BaSO}_4} &= n_{\text{BaSO}_4} \cdot M_{\text{BaSO}_4} = \hspace{100cm} \\ &= 0,0070\text{mol} \cdot (137,33 + 32,07 + 16,00 \cdot 4)\text{g/mol} = 1,6338\text{g} \end{align}\]

   \[m_{\text{förväntad}} = m_{\text{ZnS}} + m_{\text{BaSO}_4} = 0,68236\text{g} + 1,6338\text{g} = 2,31616\text{g} \hspace{100cm}\]

   \[\text{utbytet} = \frac{m_{\text{faktisk}}}{m_{\text{förväntad}}} = \frac{1,65\text{g}}{2,31616\text{g}} = 0,7123860182 \approx 71\% \hspace{100cm}\]

   
   Bedömning
   E – Eleven gör en ansats till att lösa uppgiften, till exempel genom att beräkna nå-gon substansmängd eller beräkna någon form av rimligt utbyte.
   C – Eleven beräknar en bildad massa litopon och utbytet utan att ta hänsyn till/visa vilken som är begränsande reaktant.
   A – Eleven beräknar bildad massa litopon och utbytet och visar vilken reaktant som är begränsande.