a) Ta utgangspunkt i reaksjonene i) Ag+ + Cl- à AgCl og ii) AgCl + Cl- à AgCl2-
- Hva er uttrykket for og verdien av likevektskonstanten for den første
reaksjonen?
- Hva er uttrykket for og verdien av likevektskonstanten for den andre
reaksjonen?
- Kombiner de to reaksjonsligningene og finn uttrykket for og verdien
av likevektskonstanten for reaksjonen Ag+ + 2Cl- à AgCl2-?
- Bruk likevekten for reaksjon ii) til å finn ut hvor mye sølv som er
løst hvis [Cl-] = 0,01 mol/L.
- Hva er forutsetningen for at man kan bruke likevekt ii) i den siste
beregningen?
Svar: - K1 = 1/Ksp = 1/[Ag+][Cl-] =
1/ 1,8 x10-10
- K2 = [AgCl2-]/[Cl-] = 10-4,50
- K3 = K1 x K2 = (1/ 1,8 x10-10)
x 10-4,50 = 1,8 x 106 = [AgCl-]/[Ag+][Cl-]2
- K2 = [AgCl2-]/[Cl-] = 10-4,50 --> [AgCl2-] = K2 x [Cl-] = 10-4,50 x 0,01 = 10-6,50
- At det er fast AgCl til stede.
b) Vedlagt følger et pH-diagram for en toprotisk syre.
- Hva er totalkonsentrasjonen av syren?
- Hva er verdien(e) for pKa for syren?
- Ved hvilken pH er bufferkapasiteten lavest for denne syren ved denne
totalkonsentrasjonen?
- Hva blir pH hvis den rene syren løses i rent vann? Tilsatt mengde
syre = totalkonsentrasjonen.
- Hvis du blander like store molmengder av syren (H2A) og
syrens natriumsalt (Na2A), hva blir pH?
Svar: - 10-2 mol/L
- Ca. 7.5 og 12,7
- Ved pH = 4,8 (ca.). Der øverste
skrålinjer ligger lavest.
- Samme pH, ved skjæringspunktet
mellomlinjene for H+ og HA-
- pH = ca. 10. Tilsvarer NaHA, og
tilsvarer at [H2A] = [A2-]. (Dvs. egentlig skal man her ta hensyn til
[OH-])
b) - Når ett mol kull forbrenner fullstendig dannes ett mol
karbondioksid. Hvor stort volum fyller karbondioksiden som dannes når
ett tonn kull forbrenner?
- Gassen skal løses opp i vann ved 100 atm trykk, fra en gassblanding
med 25 mol% karbondioksid og resten nitrogen. Hvor mange liter vann
trenger man for å løse opp karbondioksiden? (Anta at oppløsningen av
nitrogen ikke har noe å si.)
Svar: - 1 tonn C --> 83.333 mol C
--> 83.333 mol CO2. Ved 1 atm og 25oC tilsvarer dette: PV=nRT -->
V = nRT/P = 83.333x0,08205x298K/1 = 2.040.000 L = 2.040 m2
- Løselighet av CO2 v 25oC og 1 atm:
1,45 g/L. v 25 atm CO2 --> 36,25 g/L. 83.333 mol x 44 g/mol =
3.670.000 g. VH2O = 3.670.000g/ 36,25 g/L = 101.000 L = 101 m2.
b) - Angi formelen for svovelsyre.
- Angi formelen for og navnet på to salter som kan dannes når
svovelsyre reagerer med natronlut.
- Angi formelen for svovelsyrling og natriumsulfitt.
- Angi formelen for salpetersyre.
- Angi formelen og navnet for saltet som dannes når salpetersyre
reagerer med ammoniakk.
Svar: H2SO4
- Na2SO4, NaHSO4. Natriumsulfat og
natriumhydrogensulfat
- H2SO3, Na2SO3
- HNO3
- NH4NO3, ammoniumnitrat
b) Høyre kammer erstattes av en hydrogenelektrode, dvs. en
platinatråd som det bobles hydrogengass rundt.
- Finn totalreaksjonen.
- Finn E for totalreaksjonen ved pH=0 og pH=14, hvis alle de andre
stoffene er i standard tilstand.
- Finn Eo og E for totalreaksjonen hvis pH=7.
- Hva er den høyeste pH man kan ha hvis jern skal kunne oksideres av
vann/H+?
- Også det venstre kammeret erstattes av en hydrogenelektrode. Hva blir
E hvis pH=14 i det ene kammeret og pH=0 i det andre.
Svar: - Fe + 2 H+ --> Fe2+ + H2
- pH = 0. Reaksjons som angitt. E =
Eo = 0- (-0,44V) = 0,44V. pH = 14. Bruk H2 + 2OH- --> 2H2O +
2e- . E = Eo = - 0,83 - (-0,44) = -0,39V. Dvs. reaksjonen går motsatt.
- Eo påvirkes ikke av pH. E = 0.02V
(ca.)
- E = Eo - 0,0592/n log Q. Eks.: E =
0 = 0,44V - 0,0592V/2 x log ([Fe2+]/[H+]2 = 0,44V + 0,0595V log[H+]
--> log[H+] = - 0,44V/0,0592V = -7,43 --> pH = -log[H+] = 7,43
- 0,83V
b) Enden av en stålbjelke er støpt inn i en tett sementblokk som
står på sjøbunnen. Etter en tid viser det seg at bjelken har korrodert
akkurat i og under overflaten på sementblokken, dvs. inne i sementen.
Den delen av bjelken som ligger i oksygenrikt vann er stort sett urørt.
- Tegn opp situasjonen, og vis hvor du har anode og katode.
- Hva er anode- og katode-reaksjon?
- Hvordan og hvorfor vil anode- og katodereaksjonen påvirke pH?
- Vis at dette er en sluttet elektrisk krets, og forklar hvordan
strømmen transporteres i de ulike delene av kretsen.
- I en ring rundt og noen cm fra bjelken dannes et tykt rustrødt
belegg. Forklar hva dette belegget er, og hvorfor det dannes og ikke
akkurat der korrosjonen skjer.
Svar: - Tegning: Se her,
selv om bjelken her er i fjell og ikke betong.
- Anode: Fe --> Fe2+ + 2e-.
Katode: O2 + 4H+ + 4e- --> 2 H2O.
- Anodereaksjonens metallioner
reagerer med vann og gjør det surt. pH minker. Katodereaksjonen bruker
opp H+ (eller lager OH-) og gjør vannet basisk, pH øker.
- Elektroner går gjenom bjelken, og
strømmen ledes via ioner i vannet.
- Rust. Noen cm fra anoden vi, det
være oksygen til stede, og det er ikke så surt. Der oksideres Fe2+ til
Fe3+ og felles som Fe(OH)3 el. lign.
a) - Utfra løseligheten av CO2 ved 25oC
(Tabell
27 i SI), regn ut likevektskonstanten for oppløsning av CO2
i vann.
- Kombiner denne likevekten med Ka,1 for CO2
(aq), og finn likevektskonstanten for ligningen: CO2 (g) + H2O
ó H+ + HCO3-.
- Finn, ved å kombinere andre likninger, likevektskonstanten for
følgende reaksjon:: CaCO3 + 2 H+ ó Ca2+ + CO2 (g) + H2O
- Beskriv meg egne ord hva som skjer i denne siste reaksjonen.
Svar: - CO2 (g) --> CO2 (aq)
--> K = [CO2]/P(CO2). ved 1 atm: [CO2] = 1,45 g/l / 44 g/ml = 0,0323
mol/L --> K= 0,0323/1 = 0,0323 (=1/30,3)
- CO2 (g) --> CO2 (aq)
K1 = 0,0323
+ CO2
(aq) + H2O
ó H+ + HCO3-
K2 = Ka1 = 10-6,35
= CO2
(g) + H2O
ó H+ + HCO3-
K3 = K1 x K2 = 0,0323 x 10-6,35 = 1,44 x 10-8
- 1) CaCO3 -->
Ca2+ + CO32-
K1 = Ksp = 3,3x10-9
2)
CO32- +
H+ --> HCO3-
K2 = 1/Ka2 = 1010.33 = 2,1x1010
3) H+
+ HCO3-
---> CO2 (g) + H2O
K3 = 1/1,44 x 10-8 = 6,9 x 107
= 4) CaCO3
+ 2 H+ ó
Ca2+ + CO2
(g) + H2O K4 = K1 x K2 x K3 = 6,9 x 107 x 2,1x1010 x 1,44 x
10-8 = 20,1 x 109 = 2
x1010
- Kalsiumkarbonat (kalkstein)
reagerer med syre og løses opp som kasliumioner mens det frigjøres
CO2-gass. pH stiger.
- Tyngre molekyler har normalt høyere kokepunkt enn lette molekyler,
likevel har H2S et langt lavere kokepunkt enn H2O.
Forklar hvorfor.
- Hvorfor er CO2 en flyktig gass, mens SiO2 er
hardt stoff?
Svar: - Bøyd med O i midten. Vinkel
105o, O-H-avstand ca. 97 pm ( = 0,97Å)
- Polare bindinger og usymmetrisk
molekyl. O og H har ulik elektronegativitet, og bøyen gjør at O og H
ligger på hver sin side av molekylet.
- Polare stoffer løser seg i vann, f.
eks. sukker og alkohol. Upolare gjør det ikke, f. eks. olje.
- H2S har ikke hydrogenbindinger slik
vann har.
- CO2 er molekyler med svake
bindinger mellm, SiO2 er et kovalent gitter.
b) Det finnes tre hovedtyper sterke bindinger mellom atomer. Hvilken
binding som oppstår i en gitt situasjon er først og fremst avhengig av
elektronegativiteten til de grunnstoffene som inngår.
- Hva kalles de tre bindingstypene?
- Hvordan kan man forutsi bindingstypen utfra elektronegativitet?
- For hver av de tre bindingstypene, angi et eksempel på et stoff med
akkurat den bindingstypen.
- Angi typiske egenskaper for stoffer med hver av de tre bindingene, og
som kan brukes til å skille dem fra hverandre.
- Gi et eksempel på en forbindelse du mener har bindinger som ligger
mellom to av de tre typene, og forklar hvilke bindinger det er snakk om
hvorfor du mener det er en mellomting.
Svar: - Ionebindinger,
metallbindinger og kovalente bindinger.
- Lik og lav elektronegativitet:
Metallbindinger. Like og høy elektroneativitet: Kovalente bindigner.
Ulik elektronegativitet (forskjell over ca. 1.5) Ionebindinger.
- Metall: Na; Kovalent: Cl2; Ione:
NaCl
- Metall: Metallglans,
ugjennomsiktig, god elektrisk og termisk ledningevne, formbar.
Kovalent: Hard, sprø, gjennomsiktig. Ione: Hard, sprø,
gjennomsiktig, ofte vannløselig.
- Eks: Karbon og silisium: Mellom
metall og kovalent. SiO2: Mellom kovalent og ione.
b)Ta utgangspunkt i fasediagrammet for jern/Fe3C.
- Hva er høyeste og laveste tillatte konsentrasjon av C i gamma-jern
ved 800oC
- Hva skjer med jern med 0,8% C når temperaturen synker til under 723oC?
Hva heter det jernet som blir dannet når overgangen skjer langsomt?
- Skissér og forklar strukturen til et stål som er dannet på
denne måten.
- Hvilke faser vil man ha hvis man har jern med 0,2% C ved 800oC?
- Kan du tenke deg hvorfor støpejern har høyt karboninnhold?
Svar: - Ca. 0,6% og 1,0%
- Jernet omdannes til en blanding av
alfajern og jernkarbid. Jernet (eller stålet) kalles perlitt.
- Perlitt består av feritt med fine
labmeller av Fe3C, dvs. cementitt.
- alfajern med ca. 0,1% C og
gammajern med ca. 0,6% C.
- Høyt innhold av C gir langt lavere
smeltepunkt. Et jern med f. eks. 3% C vil også dels i gamma-jern og
smelte og vil gi en inhomogen fase.
b) Hvilke polymere dannes av følgende monomere:
- Eten, propen, vinylklorid og tetrafluoroeten.
- Hvilke polymere kan dannes av disyrer + dialkoholer?
- Hvilke bindinger finner man mellom og innen plastmolekylene?
- En gummiball har sin faste form, men det er også mulig å lage
sprettballer av plastiske masser som kan formes med hendene. Hvordan
kan du forklare denne forskjellen ut fra bindinger i plasten?
- Hvorfor utgjør brann i PVC et særlig problem i forhold til brann i
for eksempel polyeten eller polystyren?
Svar: - Tegn opp...
- polyestere
- Innen: kovalente bindigner. mellom:
Van der Waalsbindinger.
- Kryssbindinger gjørt at gummien i
en gummiball alltid vil søke tilbake til sin opprinnelgie form.
- Det frigjør HCl og eventuelt
klorerte organiske forbindelser (doksin etc)
