Prov 2021-04-28 i Syror och baser (lite), termokemi och elektrokemi

>Tid: 90 minuter

Tillåtna hjälpmedel: miniräknare + medföljande periodiskt system och elektrokemiska spänningsserien.

Språklig bedömning av provet

Vid de mer utförliga frågorna har jag bedömt det vetenskapliga språket i svaret. Dessa bedömningar har jag sedan vägt samman till en enda bedömning av språket. Det är denna språkliga sammanvägning (inte de enskilda vid varje fråga) som räknas som A-, C- eller E-poäng.

För A krävs att beräkningarna är tydligt redovisade med korrekta enheter i varje steg i beräkningen.

Språk och kommunikation (1/1/1)

Hoppa direkt till …

Del I. Frågor som bara kräver ett kort svar 

Längre svar ger risk för avdrag.

1. Vilken syra eller bas är det som avses? Skriv antingen namn eller kemisk formel. Samma syra eller bas kan vara svaret på flera frågor. På en del frågor finns det fler än en syra/bas som är korrekt. Då räcker det att du skriver en av syrorna/baserna.

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

   1. När den här syran reagerar med zink bildas bl.a. vätgas och ett kloridsalt.
   2. Det här är en treprotonig syra
   3. Salter av den här syran kallas för nitrater.
   4. Det här är en organisk syra.
   5. Tillsammans med väteklorid kan den här basen bilda salmiak.
   6. Den här basen är i själva verket ett salt av hydroxidjoner.
2. Ett galvaniskt element konstrueras enligt nedanstående bild.
   
   
   1. Rita in i bilden hur elektronerna kommer att röra sig i kretsen.

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

   2. Skriv cellschemat för elementet.

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

   3. Ange reaktionsformler för de reaktioner som sker vid minuspolen, pluspolen, och totalreaktionen för elementet.

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

Del II. Ringa in de rätta svaren

3. Vilka tre av följande blandningar kan fungera som buffertar?

   Analysera och besvara frågor (1/1/–)

   1. Ättiksyra + natriumacetatlösning
   2. HCl(aq) + NaCl(aq)
   3. H₂CO₃(aq) + NaHCO₃(aq)
   4. Salpetersyra + kaliumnitratlösning
   5. H₂SO₄(aq) + NaHSO₄(aq)
   6. H₂PO\(_4^-\) + HPO\(_4^{2-}\)
4. Vilka tre av följande reaktioner är exoterma?

   Analysera och besvara frågor (1/1/–)

   1. 6CO₂ + 6H₂O + ljus → C₆H₁₂O₆ + 6O₂
   2. Förbränning av bensin i en bilmotor
   3. NH₄NO₃(s) \(\xrightarrow{\text{ H}_2\text{O }}\) NH\(_4^+\)(aq) + NO\(_3^-\)(aq); \(\Delta H = 25,7\mathrm{kJ}\)
   4. H₂SO₄ + H₂O → HSO\(_4^-\) + H₃O⁺ + värme
   5. Is smälter
   6. CsOH(s) \(\xrightarrow{\text{ H}_2\text{O }}\) Cs⁺(aq) + OH^–(aq); \(\Delta H = -71,6\mathrm{kJ}\)
5. Vilka tre av följande reaktioner är redoxreaktioner?

   Analysera och besvara frågor (1/1/–)

   1. C + O₂ → CO₂
   2. Mg + Cl₂ → MgCl₂
   3. HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H₂O
   4. SO₂ + OH^– → HSO\(_3^-\)
   5. 2ClO\(_3^-\) → 2Cl^– + 3O₂
   6. SO₃ + H₂O → H₂SO₄

Del III. Frågor som kräver ett utredande svar

Skriv svaren på de här frågorna på ett annat papper.

6. En vacker sommardag åker du och en kompis till stranden. Kompisen har med sig en flaska läsk, men ingen is. Du föreslår då att man blöter en handduk och virar den runt flaskan, så kommer den att bli kallare när vattnet avdunstar.
   
   Förklara med utgångspunkt i kemisk bindning varför flaskan och läsken blir kallare. Använd kemiska begrepp och förklara så utförligt och nyanserat som möjligt.

   Svara på frågor om och beskriva kemiska företeelser och förlopp (1/1/1)
   Språk och kommunikation (S1/S1/S1)

7. I ett recept på hur man tillverkar tvål som Magnus hittat på nätet står det att man ska koka fett tillsammans med natriumhydroxid för att få tvål. För att inte den basiska natriumhydroxiden ska vara med i den färdiga tvålen ska man tillsätta citronsyra. Citronsyra är en treprotonig syra med summaformeln C₆H₈O₇.
   1. Vad händer när citronsyran neutraliseras av natriumhydroxiden? Skriv en reaktionsformel som visar hur den treprotoniga citronsyran neutraliseras fullständigt av natriumhydroxiden.

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

   2. Enligt receptet ska man ta 10g citronsyra för att neutralisera 6g NaOH. Stämmer det som receptet säger? Motivera med beräkningar.

      Svara på frågor om och beskriva kemiska företeelser och förlopp (1/1/1)
      Språk och kommunikation (S1/S1/S1)

8. Permanganatjoner, MnO\(_4^-\), oxiderar järn(II)joner till järn(III)joner i sur lösning enligt nedanstående (obalanserade) formel:
   
   MnO\(_4^-\) + Fe²⁺ \(\not \rightarrow\) Mn²⁺ + Fe³⁺
   
   Balansera formeln med minsta möjliga heltalskoefficienter. (Endast svar krävs.)
   

   Analysera och besvara frågor (–/–/1)

Facit

Betygsgränser

Del I. Frågor som bara kräver ett kort svar

1. 1. Saltsyra
   2. Fosforsyra
   3. Salpetersyra
   4. Ättiksyra, myrsyra
   5. Ammoniak
   6. NaOH, KOH m.fl.
      Bedömning
      E – Eleven kan besvara 3–4 av frågorna ovan.
      C – Eleven kan besvara 5–6 av frågorna ovan.
2. 1. I sladden, från Zn(s) → Ag(s)
   2. (–) Zn(s) | Zn²⁺(aq) || Ag⁺(aq) | Ag(s) (+)
      

      Bedömning

      E – Eleven anger korrekt vilka ämnen som ingår i cellschemat eller skriver korrekt formatet för ett cellschema.

      C – Eleven skriver ett korrekt cellschema.

      Kommentar: Aggregationstillstånden är inte nödvändiga för belägg. Plus- och minuspol är inte nödvändigt för belägg, så länge zink är skrivet till vänster.
   3. Svar:
      Minuspol: Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2e^–
      Pluspol: Ag⁺(s) + e^– → Ag(s)
      Totalreaktion: Zn(s) + 2Ag⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + Ag(s)
      Bedömning
      E – Eleven bedömer korrekt vilken process (oxidation/reduktion) som sker vid respektive pol, och skriver godtagbara reaktionsformler.
      C – Eleven skriver korrekta formler för både minuspol, pluspol och totalreaktion.

Del II. Ringa in de rätta alternativen

3. a, c, f
4. b, d, f
5. a, b, e

Del III. Frågor som kräver ett utredande svar, med fullständiga beräkningar

6. När vattnet i handduken avdunstar bryts bindningarna mellan vattenmolekylerna. Detta är en endoterm process. Energi för detta tas dels från värmen och solstrålningen runt omkring, men även från flaskans och läskens värme. Eftersom värmet avges till det avdunstande vattnet sjunker temperaturen på läsken.
   
   Bedömning
   E – Eleven ger ett godtagbart svar som utgår ifrån någon av punkterna nedan.
   • Bindningar mellan vattenmolekyler bryts.
   • Det är en endoterm process.
   • Värme (energi) tas från läsken (flaskan), vars temperatur sjunker.
   C – Eleven ger ett korrekt svar som utgår ifrån två av punkterna ovan.
   A – Eleven ger ett korrekt svar som utgår ifrån alla tre av punkterna ovan.
   
   Kommentar: Ett svar som enbart utgår från att det kalla vattnet kyler av flaskan och läsken ger inget belägg.

7. 1. C₆H₈O₇ + 3NaOH → Na₃C₆H₅O₇ + 3H₂O

      Bedömning

      E – Eleven visar med en godtagbar formel hur citronsyran protolyseras till viss del.

      C – Eleven visar med en eller flera reaktionsformler hur alla tre protonerna i citronsyran reagerar med natriumhydroxid.
   2. Reaktionsformeln i a) ger att \(n_\text{NaOH} = 3n_{\text{C}_6\text{H}_8\text{O}_7}\).
      

      \[n_{\text{C}_6\text{H}_8\text{O}_7} = \frac {m_{\text{C}_6\text{H}_8\text{O}_7}}{M_{\text{C}_6\text{H}_8\text{O}_7}} = \frac {10\text{g}}{192,1\text{g/mol}} = 0,05205622\text{mol} \hspace{100cm}\]

      \[n_\text{NaOH} = \frac {m_\text{NaOH}}{M_\text{NaOH}} = \frac {6\text{g}}{40,00\text{g/mol}} = 0,15\text{mol} \hspace{100cm}\]

      Vi ser att \(\frac {n_\text{NaOH}}{n_{\text{C}_6\text{H}_8\text{O}_7}} = \frac {0,15\text{mol}}{0,05205622\text{mol}} = 2,8815 \approx 3\). Därför kan vi säga att ja, receptet stämmer ganska väl.

      
      

      Bedömning

      E – Eleven gör en godtagbar ansats till att lösa uppgiften, till exempel genom att beräkna någon substansmängd.

      C – Eleven beräknar både \(n_{\text{C}_6\text{H}_8\text{O}_7}\) och \(n_\text{NaOH}\) (eller använder substansmängdsförhållandet 1:3).

      A – Eleven når målen för C och kommer på ett korrekt sätt fram till att receptet stämmer.

8. MnO\(_4^-\) + 5Fe²⁺ + 8H⁺ → Mn²⁺ + 5Fe³⁺ +4H₂O
   Lösning: \({\sf \underbrace{\overset{\text{+VII}}{\text{Mn}}\text{O}_4^- + 5\overset{\text{+II}}{\text{Fe}^{2+}}}_{ 9+} + 8\text{H}^+ \rightarrow \underbrace{\overset{+\text{II}}{\text{Mn}^{2+}} + 5\overset{+\text{III}}{\text{Fe}^{3+}}}_{17+} + 4\text{H}_2\text{O}}\)