Magnus Ehingers under­visning

— Allt du behöver för A i Biologi, Kemi, Bioteknik, Gymnasiearbete m.m.

Prov 2014-10-02 i Kemisk jämvikt

Tid: 60 minuter

Tillåtna hjälpmedel: Formelsamling, miniräknare

Betygsmatris

Dina svar kommer att bedömas enligt nedanstående matris:

 

E

C

A

Be­grepp, mo­del­ler, teo­ri­er och ar­bets­me­to­der

Eleven redogör över­sikt­ligt för in­ne­bör­den av dem

Eleven redogör ut­för­ligt för in­ne­bör­den av dem

Eleven redogör ut­för­ligt och nyan­se­rat för in­ne­bör­den av dem

Svara på frågor om och beskriva kemiska fö­re­te­el­ser och förl­opp

Med viss sä­ker­het, exem­pli­fie­rar

Med viss sä­ker­het, exem­pli­fie­rar

Med sä­ker­het, exem­pli­fie­rar och generaliserar kring

Analysera och besvara frågor

Enkla frågor i be­kan­ta si­tua­tion­er med till­freds­stäl­lan­de re­sul­tat

Komplexa frågor i be­kan­ta si­tua­tion­er med till­freds­stäl­lan­de re­sul­tat

Komplexa frågor i be­kan­ta och nya si­tua­tion­er med gott re­sul­tat

Språk och kom­mu­ni­ka­tion

Eleven använder med viss sä­ker­het ett na­tur­ve­ten­skap­ligt språk och anpassar till viss del sin kom­mu­ni­ka­tion till syfte och sam­man­hang.

Eleven använder med viss sä­ker­het ett na­tur­ve­ten­skap­ligt språk och anpassar till stor del sin kom­mu­ni­ka­tion till syfte och sam­man­hang.

Eleven använder med sä­ker­het ett na­tur­ve­ten­skap­ligt språk och anpassar till stor del sin kom­mu­ni­ka­tion till syfte och sam­man­hang.

Vid varje fråga står det vad som bedöms och på vilken nivå du kan besvara frågan.

Språklig bedömning

På hela provet gör jag också en samlad bedömning av hur du använder det vetenskapliga språket (se betygsmatrisen ovan). På det här provet handlar det framför allt om hur du ställer upp dina beräkningar, att de är lätta att följa, att du använder storhet, mätetal och enhet på ett korrekt sätt och så vidare.

(Språk och kom­mu­ni­ka­tion 1/1/1)

Hoppa direkt till …

Del I. Frågor som bara kräver ett kort svar (inga uträkningar behöver redovisas)

Skriv dina svar direkt här på provpappret.

  1. Svaveltrioxid kan omvandlas till svaveldioxid och syrgas enligt nedanstående reaktionsformel.

    2SO3(g) ⇌ 2SO2 + O2

    Teckna jämviktskonstanten (skriv jämviktsekvationen) för reaktionen.

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

  2. Föreställ dig att du har ett fast ämne A som reagerar med ett vattenlöst ämne B. Då bildas gasen C och det vattenlösliga ämnet D enligt nedanstående reaktionsformel:

    A(s) + B(aq) ⇌ C(g) + D(aq)

    Vad kan man göra för att reaktionen ska gå fortare?

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

Del II. Ringa in de rätta alternativen

  1. Betrakta följande reaktion:

    N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)

    \(\Delta H < 0\) för reaktionen åt höger.

    Hur ska man göra för att få så mycket ammoniak som möjligt ur reaktionen?
    1. Kondensera ammoniaken
    2. Höja temperaturen
    3. Öka koncentrationen kvävgas
    4. Sänka temperaturen
    5. Tillsätta en katalysator
    (OBS! Poängantalet/bedömningen ger ingen ledtråd till hur många alternativ som är korrekta.)

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

Del III. Frågor som kräver ett utredande svar (fullständiga beräkningar krävs)

Skriv svaren på de här frågorna på ett annat papper.

  1. I ett försök förde man in 0,100 mol dikvävetetraoxid, N2O4, i en behållare på 1,00 dm3. Man hettade upp behållaren till 100 °C, så att följande jämvikt kunde ställa in sig:

    N2O4(g) ⇌ 2NO2(g)

    Vid jämvikt fann man att koncentrationen dikvävetetraoxid var 0,040 M och koncentrationen kvävedioxid var 0,120 M. Beräkna jämviktskonstanten \(K\).

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

  2. Vid 25 °C är jämviktskonstanten \(K = 0,46\) för nedanstående reaktion:

    2BrCl ⇌ Br2 + Cl2

    Vid ett visst tillfälle är [BrCl] = 0,30 M; [Br2] = 0,15 M och [Cl2] = 0,15 M.
    1. Visa att systemet inte är i jämvikt.

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

    2. Åt vilket håll kommer reaktionen att gå? Motivera ditt svar utförligt!

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

    3. Vilka blir slutkoncentrationerna när systemet nått jämvikt?

      (Svara på frågor om och beskriva kemiska företeelser och förlopp 0/1/2)

  3. Fast silverklorid, AgCl, är ett mycket svårlösligt salt. Om man blandar fast silverklorid i vatten, blir lösningen nästan genast mättad, och följande jämvikt ställer in sig:

    AgCl(s) ⇌ Ag+(aq) + Cl–(aq)

    Jämviktskonstanten för ovanstående reaktion kallas för löslighetsprodukt, och tecknas Ks. Eftersom det fasta saltets koncentration är konstant, definieras löslighetsprodukten för reaktionen ovan såhär:

    \[K_\mathrm{s} = [\mathrm{Ag^+}][\mathrm{Cl^-}] \hspace{100cm}\]

    För silverklorid är löslighetsprodukten \(K_\mathrm{s} = 1,1 \cdot 10^{-10}\mathrm{M^2}\) vid 25 °C. Om man rör ut 1,0 g fast silverklorid i 1,0 dm3 vatten, hur stor massa silverklorid blir löst i vattnet?

    (Analysera och besvara frågor 0/0/2)

Facit

Betygsgränser

Max: 18 (7/6/5)

Medel: 11,55 (6,20/3,59/1,76) – C

E: 5,5     
D: 8,5 varav 3,0 A- eller C-poäng
C: 10,5  varav 4,5 A- eller C-poäng
B: 13,0 varav 2,5 A-poäng
A: 15,5 varav 4,0 A-poäng

Del I. Frågor som bara kräver ett kort svar (inga uträkningar behöver redovisas)

  1. \[K = \frac {[\text{SO}_2]^2[\text{O}_2]}{[\text{SO}_3]^2} \hspace{100cm}\]
  2. Man kan
    • öka temperaturen
    • öka koncentrationen B
    • tillsätta en katalysator
    • finfördela det fasta ämnet

Del II. Ringa in de rätta alternativen

  1. a, c, d

Del III. Frågor som kräver ett utredande svar (fullständiga beräkningar krävs)

  1. \[K = \frac {[\text{NO}_2]^2}{[\text{N}_2\text{O}_4]} = \frac {(0,120\text{M})^2}{0,040\text{M}} = 0,36\text{M} \hspace{100cm}\]
    1. \[Q = \frac {[\text{Br}_2][\text{Cl}_2]}{[\text{BrCl}]^2}=\frac {0,15\text{M} \cdot 0,15\text{M}}{0,30\text{M}^2} = 0,25 < 0,46 = K \hspace{100cm}\]

      Eftersom \(Q \neq K\) är systemet inte i jämvikt.

    2. Åt höger
      E – Eleven motiverar med att ”eftersom \(Q < K\) kommer reaktionen att gå åt höger”.
      C – Eleven för ett resonemang om \(Q\) och \(K\), t.ex. på följande sätt: Om \(Q\) ska närma sig \(K\), måste \(Q\) bli större. Det kan det bara bli om [Br2] och [Cl2] ökar, samtidigt som [BrCl] minskar. Därför kommer reaktionen att gå åt höger.
    3. Lösning:
        [BrCl] [Br2] [Cl2]  
      F. r. 0,30 0,15 0,15 M
      förändr. – 2x + x + x M
      v. j. 0,30 – 2x 0,15 + x 0,15 + x M

      \[K = \frac {[\text{Br}_2][\text{Cl}_2]}{[\text{BrCl}]^2} \hspace{100cm}\]

      \[0,46 = \frac {(0,15 + x)(0,15 + x)}{(0,30-2x)^2}= \frac {(0,15 + x)^2}{(0,30-2x)^2} \hspace{100cm}\]

      \[\sqrt{0,46} = \frac {0,15 + x}{0,30-2x} \hspace{100cm}\]

      \[(0,30-2x) \cdot \sqrt{0,46} = 0,15 + x \hspace{100cm}\]

      \[0,30\cdot \sqrt{0,46} - 2x \cdot \sqrt{0,46} = 0,15 + x \hspace{100cm}\]

      \[0,30\cdot \sqrt{0,46} = 0,15 + x + 2x \cdot \sqrt{0,46} \hspace{100cm}\]

      \[0,30\cdot \sqrt{0,46} - 0,15 = x + 2x \cdot \sqrt{0,46} \hspace{100cm}\]

      \[0,30\cdot \sqrt{0,46} - 0,15 = x(1 + 2 \cdot \sqrt{0,46}) \hspace{100cm}\]

      \[x = \frac {0,30\cdot \sqrt{0,46} - 0,15}{1 + 2 \cdot \sqrt{0,46}} = 0,02269072 \hspace{100cm}\]

      [BrCl] = (0,30 – 2 · 0,02269072)M = 0,25461857M ≈ 0,25M

      [Br2] = [Cl2] = (0,15 + 0,02269072)M = 0,17269072M ≈ 0,17M

  3. Lösning:

    [Ag+][Cl–] = 1,1 · 10.10M2

    \[[\text{Ag}^+]=[\text{Cl}^-]=\sqrt{1,1\cdot 10^{-10}\text{M}^2}=0,000010488088482\text{M} \hspace{100cm}\]

    \[n = cV \hspace{100cm} \hspace{100cm}\]

    \[\begin{align}n_{\text{AgCl(aq))}} &= 0,000010488088482\text{mol/dm}^3 \cdot 1,00\text{dm}^3 = \hspace{100cm} \\ &=0,000010488088482\text{mol}\end{align}\]

    \[\begin{align}m_{\text{AgCl(aq))}} &= M_{\text{AgCl(aq))}}\cdot n_{\text{AgCl(aq))}}= \hspace{100cm} \\ &= 0,000010488088482\text{mol} \cdot (107,9+35,5)\text{g/mol} = \\ &=0,00150399188828\text{g}\approx 1,5\text{mg} \end{align}\]