Transcript allmän kemi

Besvara varje uppgift på ett separat blad. Hjälpmedel: Skrivdon, räknedosa,
periodiskt system och tabellblad (utdelas). Skriv namn på alla papper. Varje
fråga (1-8) ger 10 p.
1.
a) Två av följande joner/atomer är isoelektroniska i grundtillståndet: S2-, K,
Ca, Sc3+, Co2+, Fe3+.Vilket är det isoelektroniska paret?
b) Ange fullständig elektronkonfiguration i grundtillståndet för det
isoelektroniska paret samt ange deras inbördes storleksförhållande med en
kort kommentar.
c) Ge Lewisdiagram (elektronformler), geometrisk form samt hybridisering
för centralatomen i vatten, nitratjonen och NO2+.
4
b) Beskriv bindningsförhållanden i F2 och F2+ med hjälp av MO-teori. Vilken
av F2 eller F2+ har kortast bindningsavstånd? Motivera.
5.
Betrakta följande reaktion vid 25°:
H2(g) + I2 (g)
2 HI (g)
Åt vilket håll går reaktionen då partialtrycket för de ingående gaserna är
0,0320 bar (H2), 0,0320 bar (I2) och 0,0230 bar (HI). Motivera svaret med
beräkningar. Beräkna partialtrycket för HI då systemet i a) nått jämvikt.
För reaktionen gäller följande vid 25 °C:
-1
ΔH°f/kJmol
S°/JK-1mol-1
H2(g)
–
131
I2(g)
–
117
HI(g)
25,9
206
7.
Ingeborg löste 2,004 g kaliumkromat (K2CrO4) i vatten och spädde till
märket i en 1,000 liters mätkolv. Hur många mg bariumkromat (BaCrO4)
kan man lösa i denna lösning? Löslighetsprodukten för bariumkromat är
5,0 10-10 M2.
8.
I en 200 ml mätkolv löser man vid 25 °C 2,23 g natriumsalicylat
(salicylsyrans
natriumsalt)
i
150,0
ml
0,100
M
salicylsyra
(C6H4(OH)(COOH)) och späder till märket med vatten. Beräkna pH i
denna buffertlösning. pKa (salicylsyra) = 2,99. pKw = 14,00.
1.
a) Rita Lewis-strukturerna för NO, NO2, NO3–. Ange också geometrisk form
och hybridisering på centralatomen.
b) Rita ett MO-diagram för O2, lägg in relevant antal elektroner samt
kommentera någon egenskap som enbart kan illustreras med MO-diagram
för denna molekyl.
3.
Det mesta av den vätgas som produceras industriellt tillverkas av
biprodukter från oljeindustrin. Den första reaktionen som utnyttjas är s.k.
ångreformering, där metan reagerar med vatten över en Ni-katalysator:
CH4(g) + H2O(g) ↔ CO(g) + 3 H2 (g)
a) Vad händer med jämvikten om partialtrycket av CH4 ökar?
b) Vad händer med jämvikten om volymen av reaktionsbehållaren
minskar?
c) Vad händer med jämvikten om Ni-katalysatorn tas bort?
d) Vad händer med jämvikten om producerad H2 förs bort från
reaktionsblandningen.
Motivera samtliga svar.
4.
En buffert tillverkas genom att man löser 0,020 mol myrsyra, HCOOH, och
0,012 mol av dess natriumsalt i vatten och späder med ytterligare vatten till
slutvolymen 2,0 dm3. Myrsyrans pKa är 3,78. pKw=14,00.
a) Beräkna pH i lösningen.
b) Därefter tillsattes 2,00 g NaOH med försumbar volymförändring.
Beräkna lösningens pH efter tillsatsen av NaOH.
5.
Mycket ren syrgas kan framställas genom upphettning av silveroxid. Den
reaktion som sker är:
Ag2O(s)
2 Ag(s) + 1/2 O2 (g)
a) Beräkna jämviktskonstanten för reaktionen vid 25 °C.
b) Åt vilket håll sker reaktionen spontant vid 25 °C då silver och silveroxid
står i kontakt med luft där partialtrycket syre är 0,21 bar. Motivera med
beräkning.
c) Vid vilken temperatur blir syrgasens jämviktstryck just 0,21 bar?
För reaktionen gäller följande vid 25 °C:
Ag2O(s)
Ag(s)
O2(g)
ΔH°f/kJmol-1
-30,6
–
–
S°/JK-1mol-1
122
42,7
205
7.
Man vill ofta minimera halten zinkjoner i vatten, vilket kan göras genom
utfällning av olika typer av fasta zinksalter. En möjlighet är att fälla ut
zinken som zinkhydroxid, vars löslighetsprodukt är 2,0 x 10-17 M3.
a) Teckna löslighetsprodukten och beräkna pH i en uppslamning av
zinkhydroxid och rent vatten.
b) Förklara på vilket sätt du förväntar dig att en tillsats av sulfidjoner till
lösningen ovan förändrar zinkjonkoncentrationen , Ksp (ZnS) = 1,6 x 10-24 M2
(sulfidjonens protolys kan försummas)
c) Beräkna massan ZnS(s) som går att fälla ut ur 1,0 dm3 mättad
zinkhydroxid-lösning, den senare tillredd i rent vatten.
8.
Reaktionerna mellan syre och ozon är centrala för det skydd som
atmosfären ger för UV-strålning. På grund av UV-strålningens höga energi
bestäms halterna av de olika föreningarna som deltar i reaktionskedjan av
reaktionskinetik snarare än av termodynamik. En av de viktigare
reaktionerna är den mellan atomärt och diatomärt syre som genererar ozon.
Teckna elementarreaktionen för denna reaktion samt hastighetslagen.
Teckna också elementarreaktionen samt hastighetslagen för den omvända
processen, dvs sönderfall av ozon till atomärt och diatomärt syre.
1.
a) Rita Lewis-strukturerna för svaveltrioxid, karbonatjonen och ammoniak
Ange också geometrisk form, hybridisering på centralatomen och formella
laddningar.
b) Ange fullständig elektronkonfiguration i grundtillståndet för en
mangan-atom och en mangan(II)jon.
c) Beskriv schematiskt hur elektronegativiteten varierar i periodiska
systemet.
3.
b) Vätgas reagerar med ett rodiumkomplex, RhCl(PPh3)3 i katalytisk
hydrogenering av olefiner. Man har funnit att denna reaktion är första
ordningen med avseende på bägge reaktanterna. Teckna hastighetslagen.
Vad är den totala reaktionsordningen?
4.
Hur många ml 0,20 M natriumacetatlösning skall sättas till en 60 ml 0,20 M
ättiksyralösning för att man skall få en buffert med pH = 5,10. För ättiksyra
är pKa = 4,74.
5.
Bly framställs genom koksreduktion av blyoxid som kan beskrivas med:
PbO (gul, s) + CO (g)
Pb(s) + CO2 (g)
Beräkna ΔH°, ΔS° och jämviktskonstanten för reaktionen vid 25 °C.
För reaktionen gäller följande vid 25 °C:
PbO(gul,s)
ΔH°f/kJmol-1
-219
S°/JK-1mol-1
67
Pb(s)
65
CO2(g)
CO(g)
-394
-110
214
198
7.
Vid
manganframställning
reagerar
man
manganoxider
med
aluminiumpulver.
b) Hur mycket mangan kan framställas ur 1000 kg av en malm som till 85
vikts-% består av Mn3O4 om utbytet är 100%? Hur mycket aluminium åtgår
teoretiskt?
8.
Kvävgas är i allmänhet oreaktivt.
a) Förklara detta med MO-teori.