Prov 2021-05-05 i Syror och baser

Facit

Betygsgränser

Del I. Endast ett kort svar (ett ord eller 1-2 meningar) behövs

1. pH = 2
2. \[K_{\text{a}} = \frac {[\text{H}^+][\text{HS}^-]}{[\text{H}_2\text{S}]}\hspace{100cm}\] eller \[K_{\text{a}} = \frac {[\text{H}_3\text{O}^+][\text{HS}^-]}{[\text{H}_2\text{S}]}\hspace{100cm}\]
3. pH = 11,30

Del II. Ringa in de rätta alternativen!

4. b, c, e
5. c, d

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

6. 1. Ja, eftersom den både kan avge en proton (sur) och ta upp en proton (bas).

      Syra: HC₂O\({\sf _4^{-}}\)(aq) ⇌ C₂O\({\sf _4^{2-}}\)(aq) + H⁺(aq)

      Bas: HC₂O\({\sf _4^{-}}\)(aq) + H⁺ ⇌ H₂C₂O₄

      Bedömning

      C – Eleven visar med både väteoxalatjonens syrareaktion och basreaktion att väteoxalatjonen är en amfolyt.

   2. \(\mathrm{p}K_\mathrm{a,\text{ }HC_2O_4^-} = 4,29\) och \(\mathrm{p}K_\mathrm{b,\text{ }HC_2O_4^-} = 12,77\). Eftersom \(\mathrm{p}K_\mathrm{a} < \mathrm{p}K_\mathrm{b}\) är väteoxalatjonen starkare som syra än som bas. Därför kommer lösningen att bli sur.
      Bedömning
      A – Eleven jämför \(\mathrm{p}K_\mathrm{a}\)- och \(\mathrm{p}K_\mathrm{b}\)-värdena (eller \(K_\mathrm{a}\)- och \(K_\mathrm{b}\)-värdena) med varandra och drar korrekt slutsats ur dem.
7. 1. 11,1 ml (alla svar 11,0–11,2 är godkända).

   2. \[\begin{aligned} n_\mathrm{NaOH} &= c_\mathrm{NaOH} \cdot V_\mathrm{NaOH}= 0,200\mathrm{mol/dm^3} \cdot 0,0111\mathrm{dm^3} = \hspace{100cm} \\ &= 0,00222\mathrm{mol} = n_\mathrm{HClO}\end{aligned}\]

      \[c_\mathrm{HClO} = \frac {n_\mathrm{HClO}}{V_\mathrm{HClO}} = \frac {0,00222\mathrm{mol}}{0,0250\mathrm{dm^3}} = 0,0888\mathrm{mol/dm^3} \hspace{100cm}\]

      Bedömning

      E – Eleven gör en godtagbar ansats till att lösa uppgiften, till exempel genom att beräkna \(n_\mathrm{HCl}\).

      C – Eleven löser uppgiften helt korrekt.

      
      Språk och kommunikation

      E – Eleven använder korrekt storhet och enhet på något ställe i beräkningen.

      C – Eleven uppfyller målen för E och använder korrekt någon enhet som inte är given i uppgiften.

      A – Eleven använder korrekta storheter och enheter i varje steg av lösningen.

   3. \(\mathrm{p}K_\mathrm{a} = 7,53\) (alla svar mellan 7,4–7,6 är godkända).
      Lösning: Eftersom pK_a = pH vid halvtiterpunkten läses kurvan av vid 5,55 ml tillsatt NaOH(aq).
8. Le Chateliers princip säger att om ett jämviktssystem rubbas, så sker det en nettoreaktion som motverkar rubbningen. Om vi tillsätter mera syra (H₃O⁺) innebär detta att reaktionen kommer att gå åt vänster tills jämviktsläget åter uppnås, och [H₃O⁺] är ungefär densamma som förut:

   C₆H₇O\({\sf _7^-}\) + H₂O ← C₆H₆O\({\sf _7^{2-}}\) + H₃O⁺

   Om man istället tillsätter en bas (OH^–) kommer följande reaktion att ske:

   H₃O⁺ + OH^– → 2H₂O

   Det betyder att [H₃O⁺] kommer att sjunka. Återigen gäller Le Chateliers princip, och reaktionen kommer att gå åt höger tills jämvikt åter uppnåtts, och [H₃O⁺] återställts:

   C₆H₇O\({\sf _7^-}\) + H₂O → C₆H₆O\({\sf _7^{2-}}\) + H₃O⁺

   
   Bedömning

   E ­– Eleven gör en ansats till att besvara frågan, till exempel genom att definiera Le Chateliers princip eller förklara hur Le Chateliers princip fungerar.

   C – Eleven förklarar utförligt vad som händer när syra eller bas sätts till bufferten.

   A – Eleven förklarar utförligt och nyanserat vad som när syra och när bas sätts till bufferten.

   Kommentar: I förklaringen måste framgå hur [H₃O⁺] påverkas vid och efter tillsatsen syra eller bas.

   
   Språklig bedömning

   E – Eleven stöttar sin förklaring med någon korrekt skriven, relevant reaktionsformel.

   C – Eleven stöttar sin förklaring med två korrekt skrivna, relevanta reaktionsformler.

   A – Eleven stöttar sin förklaring med åtminstone tre korrekt skrivna, relevanta reaktionsformler.

9. Lösning

   HCOO^– + H₂O ⇌ HCOOH + OH^–

   \[\begin{align}c_\mathrm{HCOO^-} &= \frac {n_\mathrm{NaHCOO}}{V} = \frac {\frac {m_\mathrm{NaHCOO}}{M_\mathrm{NaHCOO}}}{V} = \frac {\frac {2,25\mathrm{g}}{(23,0+1,01+12,0+16,0\cdot 2)\mathrm{g/mol}}}{1,00\mathrm{dm^3}} = \hspace{100cm} \\ &= 0,03308337\mathrm{mol/dm^3}\end{align}\]

   	[HCOO–]	[HCOOH]	[OH–]
   f.r.	\[0,033...\]	\[0\]	\[0\]	M
   ∆	\[-x\]	\[+x\]	\[+x\]	M
   v.j.	\[0,033...-x\]	\[x\]	\[x\]	M

   \[K_\mathrm{b} = \frac {[\mathrm{HCOOH}][\mathrm{OH^-}]}{[\mathrm{HCOO^-}]}\hspace{100cm}\]

   \[5,6 \cdot 10^{-11} = \frac {x \cdot x}{0,033... - x} \approx \frac {x^2}{0,033...}\hspace{100cm}\]

   \[x = \sqrt{5,6 \cdot 10^{-11} \cdot 0,033...} = 0,000001361 = [\mathrm{OH^-}] \hspace{100cm}\]

   Eftersom \(x \ll 0,033...\) går det bra att försumma \(x\) bredvid \(0,033...\).

   pOH =–lg⁡[OH^–] = –lg⁡0,000001361 = 5,866101115

   pH = 14,00 – pOH = 14,00 – 5,866101115 = 8,133898885 ≈ 8,13

   
   Bedömning

   E – Eleven gör en godtagbar ansats att lösa frågan, t.ex. genom att beräkna \(c_\mathrm{HCOO^-}\), skriva reaktionsformeln eller teckna baskonstanten för reaktionen.

   C – Eleven beräknar \(x\) korrekt, och gör en godtagbar ansats att bestämma vätejonkoncentrationen.

   A – Eleven beräknar lösningens pH fullständigt korrekt.

Också intressant

Prov 2022-12-02 i Syrabas-jämvikter och Grundläggande organisk kemi

Prov 2018-06-04 i Syror och baser

Vad kan du om Syror och baser (Kemi 2)?