Vejledende besvarelse fra Studiekompasset.dk
Skriftlig prøve
Kemi A
STX
Mandag den 16. august 2010
stx102-KEM/A-
Kemi A STX – Skriftlig eksamen – 16. august 2010
2
Opgave 1 – Cement og Calcium
Molarmasser findes i databogen s. 14-16
a)
Mængden af aluminium kan bestemmes ud fra følgende:
I formlen ganges
med 2 da der er 2 Al atomer i
Vi indsætter følgende værdier
Masseprocenten af Al
2
O
3
:
Den molæremasse af Al
2
O
3
:
Den molæremasse af Al:
b)
Ved fuldstændig forbrænding gælder følgende:
Vi indsætter følgende værdier:
For at udregne volumet bruges idealgasligningen:
Kemi A STX – Skriftlig eksamen – 16. august 2010
3
Der indsættes følgende værdier:
c)
udregnes for reaktionen ved hjælp af følgende formel:
Værdierne findes i databog:
Da vi ser der bliver frigivet vand som går over i gasfasen går vi mod mere uorden.
Da vi ser at vi går fra 2 til 5 molekyler går vi mod mere uorden.
Da vi går mod mere uorden forventer vi at entropien skal være positiv. Det er også det vi ser når den
udregnes.
d)
Først udregnes
med følgende formel:
Værdierne findes i databog
Kemi A STX – Skriftlig eksamen – 16. august 2010
4
Vi bruger nedenstående formel til at udregne ligevægtstemperaturen.
Da
=0 ved ligevægt forkortes det til:
Og ligevægtstemperaturen udregnes med tidligere udregnede værdier:
Da både entalpien og entropien er positive skal man holde temperaturen under 378,8K for at undgå at
reaktionen går mod højre.
e)
Først opskrives reaktionsskemaet samt opløslighedsproduktet:
Da
og
reagerer 1 til 1 gælder det at for den opløste del af stofferne(x):
.
Udover det har vi også sulfat tilstede fra natriumsulfat (0,15M) altså:
I opgaven er opgivet:
Dette indsættes i formlen for opløslighed sammen med udtrykkene for
:
Kemi A STX – Skriftlig eksamen – 16. august 2010
5
Opløsligheden
udregnes ud fra koncentrationen af opløst stof (x):
Omregning til
:
Kemi A STX – Skriftlig eksamen – 16. august 2010
6
Opgave 2 – Selvlysende legetøj
Molarmasser findes i databogen s. 14-16
a)
Som det ses af det første billede ser vi et ekspotentielt henfald. Da vi ser en lineær kurve ved plottet
mod tiden må det være et anden ordens henfald.
Hvis det havde været en nulteordensreaktion havde den været lineær ved I plottet mod tid
Hvis det havde været en førsteordensreaktion havde den været lineær ved ln(I) plottet mod tid
b)
Her kan man bruge et arrhenius plot. Arrhenius plottet, plottes ln(k) mod 1/T, og der laves en regression
(tendenslinje):
Husk at temperaturen skal være i Kelvin på plottet.
I et Arrhenius plot udregnes aktiveringsenergien ud fra hældningen ) af tendenslinjen hvor det gælder at:
R er gaskonstanten =
er aktiveringsenergien.
y = -2100,2x - 2,1851
R² = 1
-9,6
-9,5
-9,4
-9,3
-9,2
-9,1
-9
-8,9
-8,8
-8,7
-8,6
-8,5
0,003 0,0031 0,0032 0,0033 0,0034 0,0035
ln(k)
1/T(i kelvin)
arrhenius plot
Kemi A STX – Skriftlig eksamen – 16. august 2010
7
c)
Her bruges Arrhenius ligning, hvor vi ved at
:
T
1
er opgivet i opgaven til:
Værdierne indsættes:
Kemi A STX – Skriftlig eksamen – 16. august 2010
8
Opgave 3 – Coffein
a)
Jeg har nummereret C, O og N’erne på nedenstående billede:
Først optælles carbon:
2,3,5,7,8,10,11,13 = 8 carbon
Herefter optælles Nitrogen:
1,4,6,9 = 4 nitrogen
Herefter optælles oxygenerne:
12,14 = 2 oxygener
Herefter optælles hydrogenerne:
Atomer med 3 H’er:
o 10,11,13=9 Hydroger
Atomer med 1 H:
o 8=1 hydrogen
Altså fås den samlede molekyleformel til:
b)
Først omregnes fra
til
:
120
er opgivet i tabel 2
Der bruges 2 omregningsfaktorer
o
hvilket svarer til hvor mange gange 150 mL går op i L
o
som svarer til hvor mange gange g går op i mg
Omregningen foretages:
Kemi A STX – Skriftlig eksamen – 16. august 2010
9
Udregning af den molære masse af Coffein
:
Udregning af den formelle koncentration af Coffein(
:
c)
pH udregnes ved brug af formlen for en svag base:
opgives i opgaven til 10,4.
opgives til
pH udregnes ud fra ovenstående værdier:
d)
Her bruges pufferligningen på sin syre form:
pH er opgivet til 2
pKs tidligere udregnet til 3,6
pH og pKs indsættes i ovenstående formel:
Andel på Baseform (B) udregnes ved at [Syre] sættes til 1 og [Base] sættes til
:
Kemi A STX – Skriftlig eksamen – 16. august 2010
10
Det betyder at vi i maven formentligt primært optager coffein på syreform.
e)
Først laves en standardkurve ud fra tabel 2 hvor arealet plottes mod coffein koncentrationen og der laves
en lineær regression (tendenslinje):
Som det ses af plottet er der et lineært sammenhæng mellem coffeinkoncentration og arealtallet.
Udregning af coffeinindholdet i Nescafé:
Vores standard kurve bruges til at udregne koncentrationen i fortyndingen (
):
Arealtal er opgivet i opgaven til: 428857
Arealtal = 4955,1*[Coffein] + 413,53
R² = 0,9999
0
100000
200000
300000
400000
500000
600000
700000
40
Areal tal
[Coffein] i mg/L
Standard kurve for coffein/HPLC run
Kemi A STX – Skriftlig eksamen – 16. august 2010
11
Udregning af den reelle koncentration I Nescafé:
Da der er fortyndet med en faktor 10 ganges der op:
Herefter udregnes den reelle masse coffein i Nescafé
V er opgivet til 150 mL= 0,150L
Nu divideres med de 6 g Nescafé oprindeligt brugt:
Altså er der 21,6 mg coffein pr. g Nescafé.
Kemi A STX – Skriftlig eksamen – 16. august 2010
12
Opgave 4 – Castorolie
a)
Da vi ser at der brydes dobbeltbindinger med
og der ikke er nogen grupper som forlader molekylet er
der tale om en addition, hvor hydrogen bliver adderet til dobbeltbindingen.
b)
Da der er 2 optiske carbon er der 4 spejlbilledisomere.
Det ene er carbon i fedtsyren.
Det andet er det midterste carbon i glycerol
-carbon på fedtsyrer henviser til optælling af carbon fra den ende længst fra glycerol.
Begge de 2 carbon er markert med * på nedenstående tegning:
Ovenstående figur er tegnet med programmet ChemSketch, men kan også i en eksamenssituation
hurtigt tegnes i hånden (gør plads til figuren i besvarelsen, før du udskriver).
Herunder ses reaktionskemaet for reaktion III:
Kemi A STX – Skriftlig eksamen – 16. august 2010
13
c)
Funktionelle grupper i E:
Vi ser en bred top omkring 3000 cm
-1
. Det tyder på en eller flere OH grupper, muligvis OH’et i
COOH.
Vi ser en stærk top lige omkring 1700 cm
-1
hvilket tyder på en carbonyl formentlig en syre carbonyl.
Der ses også toppe både lige før og efter 3000 cm
-1
hvilket tyder på både
hybridiseret
carbon. (altså enkelt og dobbelt carbon-carbon bindinger)
Funktionelle grupper i F:
Vi ser en top lige over 1700 cm
-1
hvilket tyder på en carbonyl formentlig en syre carbonyl.
Mange toppe lige før 3000 cm
-1
men ingen lige efter hvilket tyder
hybridiseret carbon men
ingen
hybridiseret carbon.(altså ingen dobbelt bindinger)
Der kan muligvis skjules en OH gruppe under C til C enkelt bindingerne.
Ud fra de grupper der er til stede i F og E må det formodes at dobbeltbinding er i E samt at både E og F har
en syregruppe. Hvis man udregner molekylevægten af det produkt man ville forvente ved hydrolyse efter
carbon 11 fås:
Hvilket svarer til vægten for E opgivet i opgaven.
Her er det vigtigt at bruge de præcise molære masser da det ellers kan være svært at skelne lignende
molekyler fra hinanden.
Det betyder at E er: undec-9-ensyre
Da vi forventer en hydrolyse vil der dannes en syre ved carbon 12. Det under bygges også af at vi ikke ser
nogen signaler efter 3000 cm
-1
. Altså er F Heptansyre:
Kemi A STX – Skriftlig eksamen – 16. august 2010
14
Ovenstående figur af E og F er tegnet med programmet ChemSketch, men kan også i en
eksamenssituation hurtigt tegnes i hånden (gør plads til figuren i besvarelsen, før du udskriver).