Facit
Betygsgränser
| Max: | 17,5 |
| Medel: | |
| G: | 5,5 |
| VG: | 10,0 |
| MVG: | 14,0 |
Del I. Endast svar krävs!
- a, c, d
- Eftersom det bildas 2 vatten i reaktionen blir \(\Delta H = -\frac {572\text{kJ}}{2\text{mol}} = -286\text{kJ/mol}\).
Svarat i enheten kJ ... Inget avdrag
- Eftersom det går från oordnat (3 gaspartiklar till vänster om reaktionspilen) till mindre oordnat (2 flytande partiklar till höger om reaktionspilen) är \(\Delta S < 0\), d.v.s. svar a).
- Eftersom \(\Delta S < 0\), blir uttrycket \(T \Delta S\) också negativt, vilket får till följd att \(\Delta G\) blir positivt för stora \(T\). Rätt svar är alltså svar b).
För den som svarat att \(\Delta S > 0\) i fråga 3 gäller däremot att \(\Delta G < 0\) för alla \(T\), d.v.s. har man svarat c) i fråga 3, får man 1 poäng på denna fråga, om och endast om man svarar alternativ a).
- - Zn(s) | Zn2+(aq) || Ag+(aq) | Ag(s) +
minuspol: Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e–
pluspol: Ag+(aq) + e– → Ag(s)
Del II. Fullständig lösning krävs.
-
\[\begin{align}n_{\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O}} &= \frac {m_{\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O}}}{M_{\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O}}} = \hspace{100cm} \\ &= \frac {1,257\text{g}}{(55,8+32,1+16 \cdot 4 + 7(1,008 \cdot 2 + 16))\text{g/mol}} = \\ &= \frac {1,257\text{g}}{278,012\text{g/mol}} = 0,00452138\text{mol} \end{align}\]
\[n_{\text{FeSO}_4} = n_{\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O}} \hspace{100cm}\]
\[\begin{align}m_{\text{FeSO}_4} &= n_{\text{FeSO}_4} \cdot M_{\text{FeSO}_4} = \hspace{100cm} \\ &= 0,00452138\text{mol} \cdot (55,8 + 32,1 + 16 \cdot 4)\text{g/mol} \\ &= 0,6867987\text{g} \approx 0,687\text{g} \end{align}\]
Rätt beräkning av \(M_{\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O}}\) – 1p; rätt beräkning av \(n_{\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O}}\) – 1p; rätt beräkning av \(n_{\text{FeSO}_4}\) – 0,5p; rätt beräkning av \(m_{\text{FeSO}_4}\) - 0,5p.
Alternativ lösning:
Andel järnsulfat i kristalliserat järnsulfat:
\[\begin{align}\frac {M_{\text{FeSO}_4}}{M_{\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O}}} &= \frac {(55,8 + 32,1 + 16,0 \cdot 4)\text{g/mol}}{(55,8 + 32,1 + 16,0 \cdot 4 + 7 \cdot (1,008 \cdot 2 + 16))\text{g/mol})} = \hspace{100cm} \\ &= 0,54637924 \hspace{100cm}\end{align}\]
Massa järnsulfat i 1,257g kristalliserat järnsulfat:
\[0,54637924 \cdot 1,257\text{g} = 0,6867987\text{g} \approx 0,687\text{g} \hspace{100cm}\]
- Om man löser uppgiften som det står, blir det egentligen lite för svårt. Men det går att göra!
\[q = cm \Delta T \Leftrightarrow m = \frac {q}{c \Delta T} \hspace{100cm}\]
och
\[\Delta H = \frac{q}{n} \Leftrightarrow q = n \Delta H \hspace{100cm}\]
Insatt i den första formeln får vi att
\[m_{\text{tot}} = m_{\text{H}_2\text{O}} + m_{\text{NaOH}} = \frac {n_{\text{NaOH}} \Delta H}{c \Delta T} = \frac {\frac {m_{\text{NaOH}}}{M_{\text{NaOH}}} \cdot \Delta H}{c \Delta T} = \frac {m_{\text{NaOH}} \cdot \Delta H}{M_{\text{NaOH}} \cdot c \Delta T} \hspace{100cm}\]
\[\frac {m_{\text{H}_2\text{O}}}{m_{\text{NaOH}}} + \frac {m_{\text{NaOH}}}{m_{\text{NaOH}}} = \frac {\Delta H}{M_{\text{NaOH}} \cdot c \Delta T} \hspace{100cm}\]
\[\frac {m_{\text{H}_2\text{O}}}{m_{\text{NaOH}}} + 1 = \frac {\Delta H}{M_{\text{NaOH}} \cdot c \Delta T} \hspace{100cm}\]
\[\frac {m_{\text{H}_2\text{O}}}{m_{\text{NaOH}}}= \frac {\Delta H}{M_{\text{NaOH}} \cdot c \Delta T} - 1 \hspace{100cm}\]
\[\frac {m_{\text{H}_2\text{O}}}{\frac {\Delta H}{M_{\text{NaOH}} \cdot c \Delta T} - 1} = m_{\text{NaOH}} \hspace{100cm}\]
Sätter vi in värdena från uppgiften får vi följande:
\[\frac {1000\text{g}}{\frac {42000\text{J/mol}}{(23,0 + 16,0 + 1,008)\text{g/mol} \cdot 4,1\frac{\text{J}}{\text{gK}} \cdot (25,2 - 20,2)\text{K}} - 1} = 19,916641\text{g} \approx 19,9\text{g} \hspace{100cm}\]
För att göra det lite enklare under skrivningen sade jag istället att den totala massan av NaOH-lösning vägde 1,00kg, d.v.s. \(m_{\text{tot}} = m_{\text{H}_2\text{O}} + m_{\text{NaOH}} = 1000\text{g}\). Det gör beräkningen betydligt lättare:
\[m_{\text{tot}} = \frac {n_{\text{NaOH}} \Delta H}{c \Delta T} = \frac {\frac{m_{\text{NaOH}}}{M_{\text{NaOH}}} \cdot \Delta H}{c \Delta T} = \frac {m_{\text{NaOH}} \cdot \Delta H}{M_{\text{NaOH}} \cdot c \Delta T} \hspace{100cm}\]
\[m_{\text{tot}} \cdot \frac {M_{\text{NaOH}} \cdot c \Delta T}{\Delta H} = m_{\text{NaOH}} \hspace{100cm}\]
Med de givna värdena får vi:
\[\frac {1000\text{g} \cdot (23,0 + 16,0 + 1,008)\text{g/mol} \cdot 4,1\frac{\text{J}}{\text{gK}} \cdot (25,2-20,2)\text{K}}{42000\text{J/mol}} = \hspace{100cm}\]
\[= 19,527714\text{g} \approx 19,5\text{g} \hspace{100cm}\]
Rätt uppställning av värmekapaciteten - 1p; rätt uppställning av entalpin - 1p; rätt kombinerat entalpin och värmekapaciteten - 1p; rätt beräkning - 1p.
- Heptan är ett kolväte med helt opolära molekyler. Mellan heptanmolekylerna finns endast van der Waals-bindningar. (0,5p)
Metanolmolekylen är polär, och mellan dessa molekyler finns vätebindningar (0,5p). Eftersom det inte kan uppstå några vätebindningar eller dipol-bindningar och endast få van der Waals-bindningar till heptan, är heptan svårlösligt i metanol. (0,5p)
1-pentanol är till största delen opolär, så mellan pentanolmolekylerna finns till största delen van der Waals-bindningar. (0,5p) Eftersom det kan bildas van der Waals-bindningar mellan heptan och 1-pentanol, är heptan lösligt i 1-pentanol (0,5p).
Endast svarat att "lika löser lika" ... -1,5p
