Magnus Ehingers undervisning

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

Kemi 2

Administration

Prov 2012-11-09 i Kemisk jämvikt och Syror och baser

Artikelindex

Tid: 75 minuter

Tillåtna hjälpmedel: Penna, suddgummi, linjal.

Betygsmatris

Dina svar kommer att bedömas enligt nedanstående matris:

 

E

C

A

Begrepp, modeller, teorier och arbetsmetoder

Eleven redogör översiktligt för innebörden av dem

utförligt

utförligt och nyanserat

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

Komplexabekanta situationertillfredsställande

Komplexabekanta och nya situationergott

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

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

    1. Vilket pH har en lösning
      1. som består av 0,00125 mol/dm3 salpetersyra, HNO3?
        Begrepp, modeller, teorier och arbetsmetoder E C A
      2. där man löst 1,25 g natriumhydroxid, NaOH, i 0,200 dm3 vatten?
        Begrepp, modeller, teorier och arbetsmetoder E C A
    2. Vid ett försök för man in kvävgas och vätgas i ett lufttätt kärl och upphettar blandningen till 400 °C. Då sker följande reaktion:

      N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)

      Man fann att vid jämvikt innehöl kärlet 0,30 mol kvävgas, 0,20 mol vätgas och 0,070 mol ammoniak per dm3. Beräkna reaktionens jämviktskonstant.
Begrepp, modeller, teorier och arbetsmetoder E C A
  1.  I bland annat havsvatten finns det vätekarbonatjoner. Dessa protolyseras enligt följande formel:

    \({\sf \text{HCO}_3^-}\) + H2O ⇌ \({\sf \text{CO}_3^{2-}}\) + H3O+

    Vilka syrabaspar finns det i den reaktionen?
    Begrepp, modeller, teorier och arbetsmetoder E C A
  2. I en jämviktsreaktion A + B ⇌ C + D har man nedanstående energiförhållanden.
    entalpiforandringar-vid-en-reaktion
    1. Hur stor är aktiveringsenergin för reaktionen A + B → C + D?
    2. Hur stor är aktiveringsenergin för reaktionen C + D → A + B?
    3. Hur stor är entalpiförändringen för reaktionen A + B → C + D?
    4. Är reaktionen A + B → C + D endoterm eller exoterm?
    Analysera och besvara frågor E C A
  3. Man kan framställa väteklorid genom att låta vätgas reagera med klorgas enligt följande reaktion:
     

    H2(g) + Cl2(g) ⇌ 2HCl(g)
    ΔH = -184kJ för reaktionen åt höger

    Hur ska man göra för att förskjuta reaktionen åt höger? Ett eller flera alternativ kan vara korrekta.
    1. Man minskar koncentrationen HCl
    2. Man minskar koncentrationen H2
    3. Man ökar koncentrationen Cl2
    4. Man höjer temperaturen
    5. Man ökar trycket genom att minska volymen
    Svara på frågor om och beskriva kemiska företeelser och förlopp E C A

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

  1. I ett försök ville man bestämma koncentrationen myrsyra, HCOOH, i en lösning. Man titrerade 15,0 ml av myrsyran med 0,100 mol/dm3 natriumhydroxid, samtidigt som man mätte lösningens pH. Då fick man följande diagram:
    titrering-av-myrsyra-med-natriumhydroxid
    1. Vilket pH (ungefär) hade lösningen vid ekvivalenspunkten?
      Svara på frågor om och beskriva kemiska företeelser och förlopp E C A
    2. Beräkna myrsyrans koncentration.
      Svara på frågor om och beskriva kemiska företeelser och förlopp E C A
  2. Man tillreder en buffert genom att blanda 20 ml 0,20 mol/dm3 HAc med 20 ml 0,80 mol/dmNaAc. Beräkna lösningens pH.
    Analysera och besvara frågor
    E C A
  3. I bilmotorer bildas bland annat kvävemonoxid genom att luftens kväve reagerar med syrgas vid hög temperatur. Vid 2500 K är jämviktskonstanten K = 4,3·10-2 för följande reaktion:

    N2(g) + O2(g) ⇌ 2NO(g)

    I ett försök blandade man 1,00 mol kvävgas, 1,00 mol syrgas och 1,00 mol kvävemonoxid i ett lufttätt kärl med volymen 1,00 dm3 och upphettade till 2500 K. Vilken var koncentrationen kvävemonoxid när systemet nådde jämvikt?
    Analysera och besvara frågor E C A

Facit

Betygsgränser

Max: 16 (10/5/1)
Medel: 10,72 (7,94/2,50/0,28)
E: 7,5    
D: 10,0 varav 2,5 A- eller C-poäng
C: 12,5 varav 4,0 A- eller C-poäng
B: 13,0 varav 0,5 A-poäng
A: 14,5 varav 1,0 A-poäng

Det här provets omfattning är egentligen för liten för att kunna sätta B- eller A-betyg. Men den som har 13,0 poäng eller mer, oavsett fördelning på C- eller A-poäng, har rätt så goda chanser att nå något av de högre betygen.

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

    1. pH = 2,903
    2. pH = 13,193
  1. K = 2,04M-2
  2. \({\sf \text{HCO}_3^-}\)/\({\sf \text{CO}_3^{2-}}\) och H3O+/H2O
    1. H2
    2. H3
    3. H1
    4. exoterm
  3. a, c

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

    1. pH ≈ 8
    2. HCOOH + OH ⇌ HCOO + H2O
      Vid ekvivalenspunkten är nHCOOH = nNaOH.

      \(\\n_{\text{NaOH}}=c_{\text{NaOH}} \cdot V_{\text{NaOH}} = 0,100 \text{mol/dm}^3 \cdot 0,025\text{dm}^3 = \\ = 0,0025\text{mol}=n_{\text{HCOOH}}\)

      \(c_{\text{HCOOH}}=\frac {n_{\text{HCOOH}}}{V_{\text{HCOOH}}} = \frac {0,0025\text{mol}}{(0,015\text{dm}^3 )} = 0,16666667\text{mol/dm}^3 \approx 0,167\text{M}\)
  1. Eftersom lösningarna späds till dubbla volymen, blir koncentrationerna halverade.
    \(c_{\text{HAc}} = 0,10\text{M}\); \(c_{\text{Ac}^-} = 0,40\text{M}\)

    pKa, HAc = 4,74 (ur formelsamlingen)

    Buffertformeln ger:
    \(\text{pH} = \text{p}K_{\text{a}}-\log\left(\frac {c_{\text{syra}}}{c_{\text{bas}}}\right) = 4,74 - \log\left(\frac {0,10}{0,40}\right)=5,31205999 \approx 5,31\)


    E – Eleven beräknar pH utan att ta hänsyn till halveringen av koncentrationerna (frågan blir då bara enkel).

    C – Eleven beräknar pH fullständigt korrekt (frågan blir då mera komplex). Även om resultatet i det här specifika fallet blir exakt detsamma som om man inte tar hänsyn till spädningarna, är eleven inte uppe på C-nivå förrän man antingen tagit hänsyn till spädningarna eller visat att de (i det här fallet) inte spelar någon roll.

  2. \(Q = \frac{\text{[NO]}^2}{\text{[N}_2\text{][O}_2\text{]}} =\frac {1,00^2\text{M}^2}{1,00\text{M} \cdot 1,00\text{M}} = 1 > 4,3 \cdot 10^{-2} = K\)


    Eftersom \(Q > K\) går reaktionen åt vänster

     

    N2 +

    O2 ⇌

    2NO

     

    f.r.

    1,00

    1,00

    1,00

    M

    Δ

    x

    x

    – 2x

    M

    v.j.

    1,00 + x

    1,00 + x

    1,00 – x

    M



    \[K = \frac{\text{[NO]}^2}{\text{[N}_2\text{][O}_2\text{]}}\]
    \[4,3 \cdot 10^{-2}= \frac {(1,00-2x)^2}{(1,00+x)(1,00+x)} = \frac {(1,00-2x)^2}{(1,00+x)^2}\]
    \[\sqrt{4,3 \cdot 10^{-2}}= \sqrt{\frac {(1,00-2x)^2}{(1,00+x)^2}} = \frac {1,00-2x}{1,00+x}\]
    \[(1,00+x) \cdot \sqrt{4,3 \cdot 10^{-2}}= 1,00-2x\]
    \[\sqrt{4,3 \cdot 10^{-2}} + x \cdot \sqrt{4,3 \cdot 10^{-2}}= 1,00-2x\]
    \[x \cdot \sqrt{4,3 \cdot 10^{-2}} + 2x= 1,00 - \sqrt{4,3 \cdot 10^{-2}}\]
    \[x \cdot (\sqrt{4,3 \cdot 10^{-2}} + 2) = 1,00 - \sqrt{4,3 \cdot 10^{-2}}\]
    \[x = \frac {1,00 - \sqrt{4,3 \cdot 10^{-2}}}{\sqrt{4,3 \cdot 10^{-2}} + 2} = 0,35908687\]

    \[\\\text{[NO]} = (1,00 - 2x)\text{M} = (1,00 - 2\cdot 0,35908687)\text{M} =\\= 0,2812625\text{M} \approx 0,28\text{M}\]

    E – eleven kan beräkna Q och konstatera att reaktionen går åt vänster
    C – Eleven ställer upp ett korrekt uttryck för att beräkna x
    A – Eleven beräknar koncentrationen NO korrekt.

 

   

Också intressant: