Prov 2018-11-12 i Syror och baser samt Termokemi

Tid: 85 minuter

Tillåtna hjälpmedel: Formelblad (sist i provhäftet), miniräknare, penna, suddgummi, linjal.

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.

Språk och kommunikation (1/1/1)

Del I. Frågor som bara kräver ett kort svar 

  1. Vilken jon finns det rikligt av i en vattenlösning där pH = 2,0?

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

  2.  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 eller bas som är korrekt. Då räcker det att du skriver en av syrorna/baserna.
    1. När den här syran reagerar med zink bildas bl.a. vätgas och ett kloridsalt.
    2. Det här är en tvåprotonig syra.
    3. Det här är en svag syra.
    4. Tillsammans med väteklorid kan den här basen bilda salmiak.
    5. Den här basen är i själva verket en jonförening av hydroxidjoner.

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

  3. Klorgas kan reagera med syrgas och bilda kloroxid enligt nedanstående formel:
    Cl2(g) + O2(g) + 276kJ → 2ClO(g)
    1. Är reaktionen endoterm eller exoterm?

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

    2. Vad blir ΔH för bildning av 1 mol ClO?

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

  4. Beräkna pH i en 0,00350 mol/dm3 lösning av salpetersyra.

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

  5. Perklorsyra, HClO4, är en stark syra.
    1. Skriv formeln för perklorsyrans protolys i vatten.

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

    2. Hur stor är totalkoncentrationen perklorsyra, \({\sf c_{\text{HClO}_4}}\), i en perklorsyralösning där pH = 3,65?

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

Del II. Ringa in de rätta alternativen

  1. I en kemisk reaktion reagerar ämnena A och B och bildar C och D enligt följande reaktionsformel:
    A + B → C + D
    Vilket av värdena på ∆H i figuren nedan beskriver aktiveringsenergin för reaktionen?
    Entalpiförandringar vid en reaktion.
    1. H1
    2. H2
    3. H3
    4. Inget av alternativen ovan beskriver aktiveringsenergin.

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

  2. Vilka tre av följande reaktioner är exoterma?
    1. 2H2O + 2Cl + energi → 2OH + H2 + Cl2
    2. Förbränning av socker
    3. 2H2(g) + O2(g) → 2H2O; ∆H= –285,8kJ
    4. 2C2H2(g) + 5O2(g) → 4CO2(g) + 2H2O + 1299kJ
    5. fotosyntesen
    6. vatten avdunstar

      Analysera och besvara frågor (1/1/0)

Del III. Frågor som kräver ett utredande svar

Skriv svaren på de här frågorna på ett annat papper.

  1. Bilden visar en modell av hur en viss syra löses i vatten. Är syran stark eller svag? Motivera utifrån vad du ser i bilden.
    Stark eller svag syra?

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

  2. Nedanstående diagram visar hur temperaturen förändras när is upphettas och smälter, och hur det flytande vattnet kokar och förångas.
    Smältnings- och förångningskurva för vatten.

    I bilden finns det två platåer. Förklara så utförligt och nyanserat som möjligt med utgångspunkt i kemisk bindning och energiomsättning varför det är en platå kring 0 °C.

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

  3. Man har saltsyra, HCl(aq), med koncentrationen 0,40 mol/dm3 och en vattenlösning av kalciumhydroxid, Ca(OH)2(aq) med koncentrationen 0,70 mol/dm3. I en bägare blandas 50 cm3 av saltsyran med 50 cm3 av kalciumhydroxidlösningen. Vilket pH får blandningen?

    Analysera och besvara frågor (0/1/2)


Facit

Betygsgränser

Max: 22 (9/9/4)
Medel: 15,2 (8,3/5,7/1,2)
E: 7,0  
D: 11,5 varav 4,5 A- eller C-poäng
C: 14,5 varav 7,0 A- eller C-poäng
B: 16,5 varav 2,0 A-poäng
A: 19,5 varav 3,0 A-poäng

Del I. Frågor som bara kräver ett kort svar

  1. Oxoniumjonen (vätejonen)
    1. Saltsyra
    2. H2CO3, H2SO4
    3. Ättiksyra, myrsyra
    4. Ammoniak
    5. NaOH, KOH m.fl.
    1. Endoterm
    2. \(\Delta H = 138k\mathrm{J}\)
  2. pH = –lg[H+] = –lg0,00350 = 2,456
    1. HClO4 + H2O → ClO\({\sf _4^-}\) + H3O+
    2. 2,2 · 10–4 M

Del II. Ringa in de rätta alternativen

  1. b) \(\Delta H_2\)
  2. b, c, d

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

  1. Det är en svag syra, eftersom den protolyseras ofullständigt. Det kan man se i den högra delen av bilden, eftersom där bara är en proton som har avgetts från syramolekylerna, medan de flesta av syramolekylerna är oprotolyserade.

    Bedömning

    E – Eleven anger att det är en svag syra med motiveringen att den är ofullständigt protolyserad.
    C – Eleven nyanserar sin förklaring genom att tydligt hänvisa till vad man ser i bilden.
  2. 0 °C är vattnets fryspunkt. När isen upphettas bryts vätebindningar mellan vattenmolekylerna. Detta är en endoterm process, vilket betyder att värmeenergin tas upp (används för att bryta vätebindningarna) istället för att upphetta reaktionsblandningen.

    Bedömning

    E – Eleven beskriver förloppet med viss säkerhet genom att motivera utifrån en av punkterna nedan.
    • (Väte)bindningar bryts
    • Smältning är en endoterm process
    • Värmeenergin tas upp
    C – Eleven beskriver förloppet med viss säkerhet genom att motivera utifrån två av punkterna ovan.
    A – Eleven beskriver förloppet med säkerhet genom att motivera utifrån alla tre av punkterna ovan.

    Kommentar: På E-nivå räcker det (i bedömningen av språk och kommunikation) att eleverna beskriver att bindningar bryts. På C- och A-nivå måste eleven specificera att det är vätebindningar det handlar om. Om eleven beskriver vad som händer när isen bildas, istället för vad som händer när isen smälter, kan maximalt betyget C erhållas.

  3. Lösning:
    Vi beräknar vilken som är den begränsande reaktanten.

    2HCl(aq) + Ca(OH)2 → CaCl2(aq) + 2H2O

    \[n_\text{HCl} = c_\text{HCl} \cdot V_\text{HCl} = 0,40\text{mol/dm}^3 \cdot 0,050\text{dm}^3 = 0,020\text{mol} \hspace{100cm}\]

    \[n_{\text{Ca(OH)}_2} = c_{\text{Ca(OH)}_2} \cdot V_{\text{Ca(OH)}_2} = 0,70\text{mol/dm}^3 \cdot 0,050\text{dm}^3 = 0,035\text{mol} \hspace{100cm}\]

    Reaktionsformeln ger att \(n_\text{HCl}:n_{\text{Ca(OH)}_2} = 2:1\). Vi behöver ha dubbelt så stor substansmängd HCl som Ca(OH)2 för att ha ekvivalenta mängder. Det har vi inte. Därför är \(n_\text{HCl}\) begränsande.

    Om 0,02 mol HCl får reagera, så kommer även 0,01mol Ca(OH)2 att reagera. Kvar kommer att vara (0,035 – 0,01) mol = 0,025mol. Totalvolymen kommer att vara 0,100dm3.

    \[n_{\text{OH}^-} = 2n_{\text{Ca(OH)}_2} = 2 \cdot 0,025\text{mol} = 0,050\text{mol} \hspace{100cm}\]

    \[[\text{OH}^-] = \frac {0,050\text{mol}}{0,100\text{dm}^3} = 0,5\text{M} \hspace{100cm}\]

    \[\text{pOH} = -\lg[\text{OH}^-] = -\lg0,5 = 0,301029996 \hspace{100cm}\]

    \[\text{pH} = 14,00 - \text{pOH} = 13,69897 \approx 13,70 \hspace{100cm}\]


    Bedömning

    C – Eleven analyserar frågan tillfredsställande genom att korrekt beräkna båda substansmängderna saltsyra och kalciumhydroxid.
    1A – Eleven analyserar frågan med gott resultat genom att korrekt bestämma reaktionens begränsande reaktant.
    2A – Eleven analyserar frågan med mycket gott resultat genom att bestämma reaktionens begränsande reaktant och korrekt beräkna lösningens pH.