Slutprov 2002-11-07: Kemi A I

Tillåtna hjälpmedel är penna, suddgummi, linjal, miniräknare och formelsamling. Samtliga svar skall skrivas på detta pappret. Gasmolvolymen antas vara 24,5 mol/dm³ om inget annat anges. Tid: 90 minuter

Del I. Endast lösning (svar) krävs. Glöm inte enhet!

1. Vilka två av följande påståenden är felaktiga? Oladdade atomer av samma slag kan ha... (2p)
   1. olika antal neutroner
   2. olika antal protoner
   3. olika antal elektroner
   4. olika masstal
   5. olika massa
2. I vilka två av följande ämnen hålls molekylerna huvudsakligen samman av vätebindningar? (2p)
   1. HSiCl₃(l)
   2. HF(l)
   3. CH₄(l)
   4. CH₃OH(l)
   5. PH₃(l)
      
3. En behållare innehåller 3,0 g vätgas. Vätgasen pumpas ut och ersätts med metangas av samma tryck och temperatur. Hur stor massa har metangasen i behållaren? (1p)
   1. 3,0 g
   2. 16 g
   3. 19 g
   4. 24 g
   5. 48 g
      
4. Vilket av följande påståenden om koncentrerad salpetersyra är felaktigt? (1p)
   1. Syran kan avspjälka en proton per molekyl
   2. Syran ger med koppar en rödbrun gas
   3. Syran kan orsaka gula fläckar på huden
   4. Syran bildas när dikväveoxid (lustgas) löses i vatten
   5. Syrans salter kallas nitrater
      
5. Vilken jon finns det rikligt av i en vattenlösning med pH 2,0? (1p)
6. Vilket är det systematiska namnet för förening med följande formel? (1p)

   

   1. 3-metyl-2-butanol
   2. 3-metylbutylalkohol
   3. 2-hydroxipentan
   4. 1,1-dimetyl-2-propanol
   5. 2-pentanol
      
7. Vilka två av följande reaktioner är redoxreaktioner? (2p)
   1. 2ClO\({\sf _3^-}\) → 2Cl^– + 3O₂
   2. Mg + Cl₂ → MgCl₂
   3. HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H₂O
   4. SO₂ + OH^– → HSO\({\sf _3^-}\)
   5. SO₃ + H₂O → H₂SO₄
8. Skriv formeln för
   1. bariumklorid (1p)
   2. järn(III)sulfat (1p)
9. Tre ämnen, A, B och C, med ungefär samma molmassa (c:a 60 g/mol) har följande smältpunkter:

   A: –140°C

   B: –80°C

   C: 800°C

   Vilket av följande påståenden är minst sannolikt? (1p)

   1. B är en molekylförening
   2. C är ett salt
   3. A:s molekyler är symmetriska
   4. A i flytande form är elektriskt ledande
   5. B är en polär förening
      
10. Man önskar bereda 1,00 dm³ lösning med kloridjonkoncentrationen 0,200 M genom upplösning av kalciumklorid, CaCl₂, i vatten. Hur stor massa kalciumklorid åtgår? (1p)
11. Brom reagerar lätt med cyklohexen, varvid en av nedanstående föreningar bildas. Vilken? (1p)
    1. 
    2. 
    3. 
    4. 
    5. 
    6. 
12. Man önskar bereda 1,00 dm³ 0,100 M ättiksyra (CH₃COOH). Man har tillgång till ren, vattenfri syra (”isättika”), vars densitet är 1,05 g/cm³. Vilket av följande förfaranden är mest korrekt? (1p)
    1. Man väger upp 6,00 g ättiksyra och 1,000 kg destillerat vatten och blandar.
    2. En enliters mätkolv fylls till märket med destillerat vatten, varefter 6,00 g ättiksyra löses i detta.
    3. Man mäter med byrett upp 5,71 cm³ ättiksyra och löser syran i 994,3 g destillerat vatten.
    4. Man mäter med byrett upp 5,71 cm³ ättiksyra, och överför syran till en enliters mätkolv och fyller med destillerat vatten upp till märket.
    5. Man väger upp 6,00 g ättiksyra och 994 g destillerat vatten och blandar.

Hoppa direkt till …

Del II. Fullständig lösning och (i förekommande fall) balanserade reaktionsformler krävs. Glöm inte enhet!

13. En vattenlösning av ammoniak visar basisk reaktion. Skriv reaktionsformel för ammoniakens protolys i vatten! (2p)
14. Nitrometan, CH₃NO₂, används som bränsle i vissa högeffektiva motorer, t.ex. i dragracing-bilar. Förbränningen sker enligt följande formel:

    4CH₃NO₂ + 5O₂ → 4CO₂ + 6H₂O + 4NO

    Beräkna massan syrgas som går åt för att fullständigt förbränna 155 g nitrometan! (3p)

15. Vid förbränning av svavelhaltiga kolväten bildas svaveldioxid. Förklara med egna ord och med hjälp av kemiska formler varför förbränning av svavelhaltigt stenkol i Tyskland gör att vi får surt regn i Sverige! (3p)

16. På ditt laboratorium har du två gamla kopparsulfatlösningar vars koncentrationer du mödosamt bestämt till 0,296 M (lösning A) och 0,769 M (lösning B). Hur mycket skall du ta och blanda av dina båda lösningar för att få 100 ml kopparsulfatlösning med koncentrationen 0,500 M? (3p)

Facit

Del I. Endast lösning (svar) krävs. Glöm inte enhet!

1. b, c
2. b, d
3. d
4. d
5. oxoniumjonen (vätejonen)
6. a
7. a, b
8. 1. BaCl₂
   2. Fe₂(SO₄)₃
9. d
10. 11,1 g
11. a
12. d

Del II. Fullständig lösning och (i förekommande fall) balanserade reaktionsformler krävs. Glöm inte enhet!

13. NH₃ + H₂O→ NH\({\sf _4^+}\) + OH^–
14.  

    \[\begin{align}n_{\text{CH}_3\text{NO}_2} &= \frac {m_{\text{CH}_3\text{NO}_2}}{M_{\text{CH}_3\text{NO}_2}} = \hspace{100cm} \\ &= \frac {155 \text{g}}{(12,01+1,008 \cdot 3+14,01+16 \cdot 2) \text{g/mol}} = 2,539152087 \text{mol} \end{align}\]

    \[n_{\text{O}_2} = \frac {5}{4} \cdot n_{\text{CH}_3\text{NO}_2} = \frac {5}{4} \cdot 2,59152987 \text{mol} = 3,1739401 \text{mol} \hspace{100cm}\]

    \[\begin{align}m_{\text{O}_2} &= n_{\text{O}_2} \cdot M_{\text{O}_2} = 3,1739401 \text{mol} \cdot (16 \cdot 2)\text{g/mol} = \hspace{100cm} \\ &= 101,56608348 \text{g} \approx 102 \text{g}\end{align}\]

15. Svaveldioxid har formeln SO₂. (1p) Den kan lösas i vatten enligt formeln

    SO₂(g) + H₂O(l) → H₂SO₃(aq)

    eller i vatten med syrgas enligt formeln

    2SO₂(g) + O₂(g) + 2H₂O(l) → 2H₂SO₄(aq) (endera av formlerna ger 1p)

    Svavelsyrlighet, H₂SO₃, (eller svavelsyra, H₂SO₄)är en syra. När svavelhaltiga bränslen förbränns i Tyskland, bildas alltså gasformig svaveldioxid, som färdas upp i luften, och löser sig i vattnet i molnen. Då bildas svavelsyrlighet (eller svavelsyra), som sedan regnar ner över Sverige i form av surt regn. (1p)

16. 
    

    \[c_{\text {tot}}= \frac {n_{\text{tot}}}{V_{\text{tot}}} = \frac {n_{\text{A}}+n_{\text{B}}}{V_{\text{tot}}} = \frac {c_{\text{A}}V_{\text{A}} + c_{\text{B}}V_{\text{B}}}{V_{\text{tot}}} \hspace{100cm}\]

    \[V_{\text{tot}} = V_{\text{A}} + V_{\text{B}} \Leftrightarrow V_{\text{A}} = V_{\text{tot}} - V_{\text{B}} \Rightarrow \hspace{100cm}\]

    \[\Rightarrow c_{\text{tot}} = \frac {c_{\text{A}}(V_{\text{tot}} - V_{\text{B}}) + c_{\text{B}}V_{\text{B}}}{V_{\text{tot}}} \Leftrightarrow \hspace{100cm}\]

    \[c_{\text{tot}}V_{\text{tot}} = c_{\text{A}}(V_{\text{tot}}-V_{\text{B}}) + c_{\text{B}}V_{\text{B}} \Leftrightarrow \hspace{100cm}\]

    \[c_{\text{tot}}V_{\text{tot}} = c_{\text{A}}V_{\text{tot}} - c_{\text{A}}V_{\text{B}} + c_{\text{B}}V_{\text{B}} \Leftrightarrow \hspace{100cm}\]

    \[c_{\text{tot}}V_{\text{tot}} - c_{\text{A}}V_{\text{tot}} = -c_{\text{A}}V_{\text{B}} + c_{\text{B}}V_{\text{B}} \Leftrightarrow \hspace{100cm}\]

    \[(c_{\text{tot}} - c_{\text{A}})V_{\text{tot}} = (c_{\text{B}} - c_{\text{A}})V_{\text{B}} \Leftrightarrow \hspace{100cm}\]

    \[V_{\text{B}} = \frac {(c_{\text{tot}} - c_{\text{A}})V_{\text{tot}}}{(c_{\text{B}} - c_{\text{A}})} \Rightarrow \hspace{100cm}\]

    \[\begin{align}V_{\text{B}} &= \frac {(0,500 \text{mol/dm}^3 - 0,296 \text{mol/dm}^3) \cdot 100 \text{ml}} {(0,769\text{mol/dm}^3-0,296\text{mol/dm}^3)} = \hspace{100cm} \\ &= 43,128964 \text{ml} \approx 43,1\text{ml}\end{align}\]

    \[V_{\text{A}} = V_{\text{tot}} - V_{\text{B}} = 100\text{ml} - 43,1\text{ml} = 56,9\text{ml} \hspace{100cm}\]

    Svar: Man måste ta 56,9 ml av lösning A och 43,1 ml av lösning B.