Kemi A HTX – Skriftlig eksamen – 31. maj 2013
1
Kemi A HTX
31. Maj 2013
htx131-KEM/A-
Opgave 1
a)
Molekyleformlen er bestemt ved hjælp af chemsketch:
CH
CHC
CCH
CH
CH
3
CH
CH
3
CH
2
CH
CH
3
C
OH
O
Molecular Formula = C
13
H
18
O
2
Formula Weight =
Som det kan ses er molekyleformlen
.
Molarmassen er også bestemt ved hjælp af chemsketch og er vist til at være 206,28 g/mol.
b)
Oleocanthal har et assymetrisk carbon som skaber spejlbillede isomeri. Dette er markeret med en stjerne
på nedenstående figur:
Kemi A HTX – Skriftlig eksamen – 31. maj 2013
2
Det assymetriske carbonatom gør at olecanthal både kan eksistere i en R og en S konformation.
c)
Trin 3 er en syrekatalyseret substitutionsreaktion.
Det er en S
N
1 reaktion hvor alkoholen først bliver protoneret af syren, leaving-gruppen -OH
2
+
forlader
molekylet, og nucleophilen Cl
-
angriber den nyligt dannede carbocation.
d)
Ibuprofen er kun meget lidt opløselig i vand. Det er et stort organisk molekyle, med mange carbonatomer.
Der er kun en enkel hydrofil-gruppe, nemlig syregruppen (markeret på nedenstående tegning).
Kemi A HTX – Skriftlig eksamen – 31. maj 2013
3
e)
Først aflæses titreringspunktet. Det er aflæst til 22,5 mL (jævnfør med nedenstående graf).
Da Ibuprofen indeholder én protonerbar-gruppe gælder:
Hvor:
-
er opgivet til 0,100 M
-
er aflæst til
-
er opgivet til 206,28 g/mol
Altså er der 0,464 g ren ibuprofen. Masseprocenten bestemmes som forholdet mellem ren ibuprofen og
total vægt af det syntetiserede stof:
Altså består 92,8 % af stoffet af ren ibuprofen.
Kemi A HTX – Skriftlig eksamen – 31. maj 2013
4
f)
pH er lig pKs i ekvivalenspunktet. Ekvivalenspunktet svarer til det tidspunkt hvor der er tilført det halve
volumen set i forhold til titreringspunktet. Altså når der er tilført 11,25 mL NaOH. Det punkt bestemmes til
at være mellem pH 5,6 og 5,7. Der regnes videre med at pK
s
er 5,7.
Herefter udregnes den formelle stofmængdekoncentration af ibuprofen:
Hvor:
- m er udregnet i forrige opgave til 0,464 g
- M er opgivet til 206,28 g/mol
- V er opgivet til 25,0 mL = 0,0250 L
Herefter opstilles ligevægtsbrøken:
Under følgende udregninger ses der bort for vands autoprotolyse.
Kemi A HTX – Skriftlig eksamen – 31. maj 2013
5
Ladningsbevarelsen siger at
Massebevarelsen siger:
Dette sættes ind i ligevægtsbrøken:
Hvor:
-
er aflæst til 5,7 hvilket betyder:
- er udregnet til 0,0900 M
pH var altså 3,37 før titrering.
Kemi A HTX – Skriftlig eksamen – 31. maj 2013
6
Opgave 2
a)
Før du læser løsningen, bør du prøve at løse opgaven alene med vores guide, som du kan hente her.
Entropien kan bestemmes ud fra grafen vist i opgaven, hvor regressionen svarer til ligningen:
Altså kan det ses at konstanten () svarer til
:
Hvor:
- er opgivet i regressionen til 16,9
- R er gaskonstanten og er 8,314
b)
Før du læser løsningen, bør du prøve at løse opgaven alene med vores guide, som du kan hente her.
For at bestemme om reaktionen er endotherm eller eksoterm bestemmes enthalpien. Det kan ses at
hældningen () af regressionen svarer til
:
Hvor:
- R er gaskonstanten og er 8,314
- er opgivet i regressionen til 859,2K
Kemi A HTX – Skriftlig eksamen – 31. maj 2013
7
Da enthalpien er negativ er reaktionen exoterm, altså afgiver reaktionen varme.
c)
Før du læser løsningen, bør du prøve at løse opgaven alene med vores guide, som du kan hente her.
For at undersøge om reaktionen forløber spontant ved 25
o
C bruges formlen:
Hvor:
-
er udregnet til
-
er udregnet til
- Temperaturen er opgivet til 25
o
C=25K+273,15K
Da Gibbs fri energi er negativ forløber reaktionen spontant.
d)
Før du læser løsningen, bør du prøve at løse opgaven alene med vores guide, som du kan hente her.
Ligevægtskonstanten ved 10
o
C bestemmes ved hjælp af den opgivne regression:
Hvor:
- T er opgivet til 10
o
C =(273,15+10)K
Kemi A HTX – Skriftlig eksamen – 31. maj 2013
8
Opgave 3
a)
Da der flyttes elektroner fra
til
er reaktionen en redoxreaktion, hvor
bliver oxideret, og
bliver reduceret.
b)
Før du læser løsningen, bør du prøve at løse opgaven alene med vores guide, som du kan hente her.
Kuvettebredden bestemmes ved hjælp af Lambert-Beers lov:
Hvor:
- er opgivet til
- er opgivet til 0,00025 M
- er opgivet til 0,50
- l er kuvettebredden
Kuvettebredden er altså 1,0 cm som opgivet.
c)
Vi plotter ln[MnO
4
-
] mod tiden. Observeres der ligefrem proportionalitet mellem disse er reaktionen af
første orden.
Kemi A HTX – Skriftlig eksamen – 31. maj 2013
9
y = -0,0206x - 9,2015
R² = 1
-15
-14
-13
-12
-11
-10
-9
-8
0 200 250
ln[Permanganate]
Tid i sekunder
Førsteordensplot
Der ses en lineær sammenhæng mellem tiden og den naturlige logartime til permanganat koncentrationen
og derfor er reaktionen af første orden.
d)
Hastighedskonstanten bestemmes ud fra regressionen fra førsteordensplottet. Det gælder for en
førsteordens reaktion:
Af regressionen kan det ses at hastighedskonstanten er 9,2015 s
-1
.
Halveringstiden bestemmes ved hjælp af:
Hvor:
- k er fundet af regressionen til 9,2015 s
-1
Altså er halveringstiden 75,3 ms.
Kemi A HTX – Skriftlig eksamen – 31. maj 2013
10
Opgave 4
a)
FeO er jern(II) oxid, CO er carbonmonooxid, Fe er jern og CO
2
er carbondioxid.
b)
Det er en heterogen ligevægt der da findes stoffer på både fast form og på gasform.
c)
Ligevægtsloven opstilles:
d)
Ud fra loven om massebevarelse ved vi:
Dette indsættes i ligevægtsudtrykket:
Hvor:
-
er opgivet til 4,168
-
er opgivet til 1,130 bar
Partialtrykket for carbondioxid bestemmes ud fra massebevarelsen:
Kemi A HTX – Skriftlig eksamen – 31. maj 2013
11
e)
Der dannes lige meget CO
2
og jern.
Før ligevægt gælder:
Ved ligevægt må gælde:
Dette indsættes i ligevægtsloven:
Hvor:
-
er opgivet til 4,168
Da den dannede mængde CO
2
og jern er den samme, må der være dannet 5,2 mol jern ved ligevægt.