Efnafræ›ifélag Íslands                                                                           

 

Almenn landskeppni í efnafræ›i

fyrir nemendur framhaldsskóla

6. nóvember 2001  kl: 8:00-9:30 (90 mín.)

 

 

________________________________________________________________________________________

Eftirtalin fyrirtæki styrkja keppnina:

 

Íslensk Erf›agreining hf

Tandur hf

Ensímtækni ehf

Sementsverksmiðjan hf

Máli og Menningu er flakka› bókagjöf

________________________________________________________________________________________

 

 

 1.  (8 stig)

Eftirfarandi flremur 0,10 M lausnum var blanda› saman;  20 ml La(NO3)3, 50 mL Cu(NO3)2 og

30 mL AgNO3.  Hver er styrkur nítrat-jónanna í blöndunni?

 

 

A.    0,10 M

B.    0,19 M

C.    0,15 M

D.   0,12 M

E.    0,30 M

 

 

2.  (8 stig)

Hversu marga mL þarf af megnri (fullsterkri, concentrated) saltsyru til a› útbúa 1L af 0,1M HCl lausn?  Megn saltsyra er 37% (massaprósenta) og e›lisflyngd hennar er 1,2 g/mL.

 

A.    10 mL

B.    11 mL

C.    8 mL

D.   4 mL

E.    40 mL

 

 

3.  (8 stig)

            Á árum á›ur gátu árrisulir Reykvíkingar stundum sé› gul-brúnt gufulag yfir Kollafir›i, eftir langar næturstillur á vorin.  fietta gul-brúna gufulag var niturtvíoxí›.  Gul-brúna gufulagi› sést ekki lengur yfir Kollafir›i.

 

a)      Frá hverskonar verksmi›ju(m) kom gul-brúna gufulagi›?

 

A.  Sementsverksmi›ju            D.  Álveri

B.  Ábur›arverksmi›ju            C.  Saltverksmi›ju

C.  Síldarbræ›slu                     F.  Járnblendiverksmi›ju

 

b)    Hver eftirfarandi punktaformúla (Lewis-mynda, Lewis structures) lysir rafeindaskipan niturtvíoxí›s best?  Athugi› a› hvert strik milli atómanna merkir eitt rafeindapar.

           
4.  (8 stig)

 

Gul-rau›a efni› kalíumsúperoxí›, KO2, er nota› til a› “endurnyja” andrúmsloft í loku›um rumum, eins og til dæmis kafbátum og geimförum.   Efni› hvarfast vi› raka í loftinu og myndar kalíumhydroxí› og súrefni.  Kalíumhydroxí›i› hvarfast svo vi› koltvísyring í loftinu og myndar kalíumbíkarbónat, KHCO3.  Riti› og stilli› efnahvarf KO2 vi› raka og koltvísýring andrúmsloftsins ef KHCO3 og súrefni eru einu myndefnin.

 

            +                      +           -->                 +        

 

 

5.  (15 stig)

 

fiegar basi B hvarfast vi› HCl myndast hvítt salt B•HCl e›a (BH)+Cl-.  1,276 g af (BH)+Cl- saltinu voru leyst upp í 100,0 mL af vatni.  Teknir voru 50,0 mL af flessari lausn og fleir títra›ir me› 0,1000 M NaOH lausn.  pH-gildi› var mælt eftir hverja íbót af NaOH lausn.  Títrunarferillinn og mæligildin eru synd á myndinni hér a› ne›an.

 

a)     Skrifi› í tómu hólfin á myndinni hver eru a›al syru- og/e›a basa-efnin í lausninni á hverju stigi títrunarferilsins.

 

b)  Hver er sameindamassi B?

 

Sameindamassi B (g/mól)  =  

 

 

c)  Hvert er pKb-gildi B?

 

pKb  =

 

 

6.  (15 stig)

 

Jafnvægisfasti torleystra salta er kalla›ur leysnimargfeldi, tákna› Ksp.  Fjöldi móla af torleystu salti sem leysast upp í hverjum lítra af vatni er nefnt leysni saltsins, tákna› S (mól/L). 

 

a)         Hver er leysni silfurbrómí›s ef Ksp saltsins er 5,2 x 10-13? 

 

                                    S (mól/L)  =

 

b)         Silfurbrómí› er ljósnæma efni› í ljósmyndafilmum. fiegar ljós fellur á filmuna örvast a›eins lítill hluti af örsmáum kristalkornum silfurbrómí›sins.  fiegar filman er sett í framköllunarvökva afoxast a›eins ljósörvu›u silfurbrómí›-kornin í silfur.  Eftir afoxunina er filman sett í “fixer”.  Í fixer-lausninni eru thíósúlfat-jónir, S2O32-, sem bindast silfur-jónunum samkvæmt efnajafnvæginu:

 

Ag+ (aq)  +  2 S2O32- (aq)  -->  Ag(S2O3)23- (aq);   Kf = 2,9 x 1013

 

fietta efnahvarf er dæmi um komplex-myndun (complex-formation reaction) og er jafnvægisfastinn  oftast tákna›ur sem Kf.  Hvert er heildarefnahvarfi› milli silfurbrómí›s og thíósúlfats-jónanna og hver er jafnvægisfasti, K, hvarfsins?

 

               +           -->          +

                       

                                    K =

 

c)  Hversu mörg grömm af silfurbrómí›i væri hægt a› leysa upp úr ljómyndafilmu ef filman er flvegin me› 200 mL af 0,010 M thíósúlfat-lausn?

 

                        Grömm silfurbrómí› =

 

 

 

7.     (18 stig)

 

Nikkeltetrakarbónyl, Ni(CO)4, er eitra›ur rokgjarn vökvi sem sy›ur vi› 42°C.  Brennsluvarmi (DHbr) Ni(CO)4(g) er  –1208,8 kJmól-1 (1 atm, 25°C).  Myndefni brunans eru NiO(s) og CO2(g).  Gefi› er eftirfarandi (1 atm, 25°C):

 

Efni

DHf° [kJmól-1]

S° [Jmól-1K-1]

Ni(s)

 

29,87

NiO(s)

-240,6

 

CO2(g)

-393,51

 

CO(g)

-110,53

197,66

Ni(CO)4(g)

 

415,53

 

 

a)  Hvert er DHf°, fyrir Ni(CO)4(g) (1 atm, 25°C)?

 

                                      DHf° (kJmól-1) = 

 

b)  Finni› DG°(1 atm, 25°C) fyrir eftirfarandi efnahvarf:

 

Ni (s)   +  4CO (g) -->   Ni(CO)4 (g)

 

 DG° (kJmól-1)  =

 

c)  Vi› framlei›slu á hreinum nikkelmálmi er CO(g) láti› streyma um menga› nikkel vi› 50°C.  Ni(CO)4(g) sem flá myndast er leitt burt og láti› streyma um nikkelperlur vi› 230°C, flar sem efni› sundrast og hreinn nikkelmálmur fellur út.  fiessi framlei›slua›fer› er kennd vi› L. Mond sem flróa›i hana í lok 19. aldar.  Meti› hver DG° -gildi (1 atm) hvarfsins hér á undan (b-lið) eru vi› flessi tvö hitastig.

 

 

50°C;   DG° (kJmól-1)  =

 

 

 230°C;   DG° (kJmól-1)  =

 

 

 

 

 

 

8.     (20 stig)

 

Lífrænt efnasamband A var einangra› úr hráolíu me› flrepaeimingu (su›umark < 50°C, 1 atm). 

 

a)  Frumefnagreining á A gaf a› efni› var samsett úr 14,5% H og 85,5% C (massaprósenta).  Hvert er mólhlutfall H og C í efninu A, fl.e. hver er reynsluformúla (empirical formula) A?

 

                        Reynsluformúla A = 

 

b)  Hva›a eftirfarandi flokki efnasambanda gæti A tilheyrt?  Setji› hring utanum vi›eigandi bókstaf e›a bókstafi.

 

A.         Alkanar                         E.         Alkóhól

B.         Alkenar                         F.         Cyclóalkanar

C.         Alkylhalí›                     G.        Ketónar og aldehy›

D.        Arómatar                      H.        Esterar

 

c)  E›lis›yngd A á gasformi reyndist vera 2,5 sinnum hærri en e›lisflyngd niturgass, flegar bá›ar gastegundirnar voru mældar vi› sama flrysting og hitastig.  Hver er sameindaformúla A?

 

 

                        Sameindaformúla A = 

 

 

d)  Ef A er sett í Br2/CCl4–lausn aflitast lausnin.  Teikni› allar mögulegar hverfur (ísómerur) fyrir A í hólfi› hér a› ne›an.

 

 

e)  Til er ein tegund mælitækja sem getur greint á milli C-atóma sem eru í mismunandi umhverfi í hverri sameind, fl.e. C-atóm sem “sjá” mismunandi umhverfi (tákna› dC).  Í mælitækinu koma fram merki e›a toppar flar sem hver toppur er frá C-atómum sem eru í nákvæmlega eins umhverfi.  Til dæmis greinast í slíku mælitæki flrír toppar (dC -merki) frá 2-methyl-1-própanóli (sjá mynd).  fietta fly›ir a› flrjú mismunandi C-umhverfi eru í sameind efnisins.  Á fla› skal bent a› atómhópar geta au›veldlega snúist um einföld efnatengi og flví greinir mælitæki› a›eins me›alumhverfi› sem C-atóm sér frá nærliggjandi atómhópum.

 

 

fiegar A var mælt í slíku mælitæki komu fram fjórir toppar.  Hva› heitir efni A samkvæmt alfljó›legu nafnakerfi fyrir lífræn efnasambönd?

 

Heiti A: