Ana səhifə

Fasit til norsk finale for uttak til den 41. internasjonale kjemiolympiaden i Cambridge, England, 18. 27. juli 2009


Yüklə 23.61 Kb.
tarix24.06.2016
ölçüsü23.61 Kb.

Fasit til norsk finale

for uttak til den

41. internasjonale kjemiolympiaden
i Cambridge, England, 18.-27. juli 2009




Oppgave 1 (14 poeng)
1) B

2) C


3) C

4) D


5) C

6) C


7) D
Oppgave 2 (12 poeng)

  1. H° = 11 + 0 – (2x33 + 143) = – 198 kJ/mol

  2. G° = H° - T S° = -198000 J/mol – 298K x -168 J/(K mol) = - 148 kJ/mol
    K = e(-G°/RT) = 8,51025

  3. Reaksjonen er eksoterm, så den går mot venstre ved økt temperatur

  4. 1. orden mhp NO2 og 1. orden mhp O3

  5. r = k [NO2] [O3] , benevning er 1 / (Ms) evt L / (mol s) evt L mol-1 s-1

  6. Begge mekanismer gir riktig totalformel, men ingen av mekanismene gir en hastighetslov som er på form r = k [NO2] [O3]. Mekanisme 1 har hastighetsloven r = [NO2]2 mens mekanisme 2 har uttrykket r = k [NO2]2 [O3] / [O2].


Oppgave 3 (10 poeng)





  1. Størst bufferkapasitet for tilsetning av syre. Bufferkapasitet er ca pKa±1, for benzosyre Ka(C6H5COOH) = 6,510-5, og pKa=4,19 som gir bufferområde 3,19-5,19. Vi ser da at ved pH 5 så er det ikke så mye mer base vi kan tilsette før vi sprenger bufferkapasiteten sammenlignet med tilsetning av syre.

  2. pH vil synke. Dette fordi sølvbenzoat vil begynne å felle ut når sølvioner tilsettes, og dette vil drive syrelikevekten mot høyre med økning av H+-konsentrasjonen.

C6H5COOH(aq) ⇌ H+(aq) + C6H5COO-(aq)

Ag+(aq) + C6H5COO-(aq)  AgC6H5COO-(s)



  1. Fe3+(aq) + SCN-(aq) ⇌ FeSCN2+(aq), K=150 så likevekten er forskjøvet mot høyre, så for å regne ut konsentrasjonene ved likevekt sier vi først at alt foreligger som jerntiocyanat, og så ser vi hvor mye som løser seg opp: K=[FeSCN2+]/[Fe3+][SCN-] 150=(0,1-x)/x2 , løsning av 2.gradsligningen eksakt gir x=0,0227 (her er ikke x << 0,1 så denne tilnærmingen brukes ikke, gir x=0,0258). Dette gir [FeSCN2+]=0,0773 M, [Fe3+]=[SCN-]=0,0227 M

  2. Vi har: Fe3+(aq) + SCN-(aq) ⇌ FeSCN2+(aq) Kform = 150

AgSCN(s) ⇌ Ag+(aq) + SCN-(aq) Ksp = 1,010-12

Siden fellingen av sølvtiocyanat er sterkere enn dannelsen av jerntiocyanatkomplekset så vil jerntiocyantkomplekset løse seg opp og sølvtiocyanat felles. For å få den endelige reaksjonen må vi snu reaksjonene og legge de sammen, likevektskonstanten for totalreaksjonen fåes ved å multiplisere likevektskonstantene for hver reaksjon:

FeSCN2+(aq) ⇌ Fe2+(aq) + SCN-(aq) 1/Kform

Ag+(aq) + SCN-(aq) ⇌ AgSCN(s) 1/Ksp

FeSCN2+(aq) + Ag+(aq) ⇌ Fe3+(aq) + AgSCN(s) 1/(KformKsp)

Vi antar at vi får fullstendig felling av sølvtiocyanat, og så ser vi hvor mye som løser seg opp igjen:

K=1/(KformKsp)=1/(1501,010-12)=6,67109

K=[Fe3+]/ [FeSCN2+][Ag+] =(0,050-x)/x2 , x<<0,050 gir x=2,7410-6.

Dette gir [FeSCN2+]=2,7410-6 M og [Fe3+]=0,050 M

Oppgave 4 (12 poeng)


  1. Entalpiforandringen er gitt ved



  1. Vi må gå veien om forandringen i standard Gibbs fri energi:






  1. Alternativ 3. Begrunnelse: Uttrykket




representerer entropien Ne@C60 ville hatt dersom neonatomet var kovalent bundet til C60-molekylet. Neonatomet er imidlertid ikke bundet til C60, men kan bevege seg fritt inni kula dette molekylet utgjør. Disse ekstra posisjons- og bevegelsesfrihetsgradene gjør at entropien til Ne@C60 er større enn uttrykket over.


  1. Vi vet at


Dermed blir


Dersom  er negativ er reaksjonen spontan i denne retningen, m.a.o. er reaksjonen spontan fra venstre mot høyre.


  1. Selv om reaksjonen er termodynamisk spontan under disse betingelsene, er aktiveringsenergien for at et neonatom skal penetrere inn i et C60-molekyl enormt mye større enn den gjennomsnittlige kinetiske energien til et neonatom ved romtemperatur. Reaksjonshastigheten er derfor tilnærmet lik null.



Oppgave 5 (12 poeng)



  1. D er dietylamin: CH3-CH2-NH-CH2-CH3



  1. Biproduktet er HCl





Oppgave 6 (16 poeng)



Oppgave 7 (12 poeng)
a) 4.398Å og 2,873Å
b) Mn = 2, O = 4
c) Mn2O4 d.v.s. MnO2 Mn har oksidasjonstall +4 [Mn(IV)oksid]
d) 6 - oktaedrisk
e) D = 5,198 g/cm3
f) Bruker det at pakkekulene berører hverandre langs flatediagonalen i fcc-strukturen. Den består da av 4-radier. Med en cellekant på 4,444Å blir da radien til O = ¼ √ (4.4442 + 4,4442) = 1,571 Å
Oppgave 8 (12 poeng)
En elektrokjemisk celle lages ved å sette en sølvstav ned i 100 mL med 0,200M AgNO3-løsning sammen med en nikkelstav som står i en 100mL 0,090M Ni(NO3)2-løsning og kople de to halvcellene sammen. Temperaturen er 25°C under hele eksperimentet.
a) 2 Ag+ (aq) + Ni (s) → 2 Ag(s) + Ni2+ (aq)
b) E0celle = 0,80 – ( – 0,25) = 1.05V
c) Konsentrasjoner av ionene er [Ag+] = 0,200M og [Ni2+] = 0,090M, dvs at reaksjonskvotienten Q = [Ni2+] / [Ag+]2 = 2,25 så satt inn i Nernst likning gir dette Ecelle = E0celle – 0,0592 / 2 log (2,25) = 1,04V [merk at n = 2]
d) På samme måte blir nå Ecelle = E0celle – 0,0592 / 2 log (0,045 / (0.100)2) = 1,03V når begge konsentrasjoner halveres.
e) Ved likevekt er Ecelle = 0V, så dette settes inn i uttrykket Ecelle = 0 = E0celle – 0,0592 / 2 log K = 1,05 - 0,0592 / 2 log K. Dette løses mht på K og man får da at K = 2,97 1035.
f) Likevektskonstanten er meget stor, vi kan derfor regne med at alt Ag2+ omsettes til Ag(s). Fra likningen ser vi at siden vi starter med 20 mmol Ag+ dannes det nye 10 mmol Ni2+. Fra før hadde vi 9 mmol Ni2+. Den endelige konsentrasjonen blir derfor [Ni2+] = (0,010 + 0,009) mol / 0,200L = 0,095 M.






Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©atelim.com 2016
rəhbərliyinə müraciət