KemiF, juni 2000

Eksamensopgaver i Kemi F
20. Juni 2000

Opgave 1

Afstem flg. reaktionsskemaer:
a) Oxidation af ethen i basisk væske

$$CH_2CH_2+MnO_4^-\rightarrow (CH_2OH)_2+MnO_2$$ (9)

b) Elimination af chlor i basisk væske

$$CH_3CCl_2CH_3+OH^-\rightarrow CH_3CCH+Cl^-$$ (10)

c) Hydrolyse af urinstof i sur væske

$$CO(NH_2)_2\rightarrow CO_2+NH_4^+$$ (11)

Opgave 2

I allylradikalet CH$_2$CHCH$_2$ er carbonatomerne sp$^2$ hybridiseret.

a) Hvor mange $\sigma$ bindinger er der i molekylet ?
b) Hvor mange $\pi$ elektroner ?
c) $\pi$ elektronsystemet behandles v.hj.a. Hückelteorien for at afgøre hvilken struktur molekylet har. Er molekylet, dvs. carbonstrukturen, lineær eller triangulær ?

Opgave 3

Den molære entropi af NNO (lineært molekyle) er 217.6 J/K ved 25$^o$C og 1 atm.
a) Hvor stor en del kommer fra rotation og vibration, dvs. S$_{rot}$+S$_{vib}$ ?
De fire vibrationsfrekvenser er 1285, 589, 589 og 2224 cm$^{-1}$, idet bøjningssvingningen er dobbelt udartet.
b) Beregn S$_{vib}$.
c) Bestem molekylets inertimoment.

For NNO gælder flg. formler for de molære entropier S$_{rot}$ og S$_{vib}$

S$_{rot}$=R (1+ln( $\frac{2Ik_BT}{\sigma\hbar^2}$))

S$_{vib}$=R $[\sum_{k=1}^{3N_a-5}(x_k$coth($x_k$)$-$ln(2sinh($x_k$))]
hvor $x_k=\hbar\omega_k/(2k_BT)$ og R=8.3145 J/(K mol).

Opgave 4

$\alpha$-D-glucose kan omlejres til $\beta$-D-glucose

$$\alpha-D-glucose\rightleftharpoons \beta-D-glucose$$ (12)

Ligevægtsblandingen har ved 298 K 62.6 % på $\beta$ formen.
a) Beregn $\Delta G^o$ for omlejringen.
b) Beregn pH i en 0.1 M opløsning af glycin.
c) Hvor mange mmol HCl skal der sættes til 100 ml af en 0.1 M opløsning af en amfolyt med pK$_A$=9.7 og pK$_B$=11.7 for at pH skal blive 2.5 ? Der ses bort fra rumfangsforøgelsen.

Opgave 5

a) Hvilken relation skal der gælde for hastighedskonstanten $k_2$ for at stationaritetsprincippet, dvs. $\frac{d[B]}{dt}\sim$0 er opfyldt for den konsekutive reaktion

$$A\rightarrow B\rightarrow C$$ (13)

Hastighedskonstanten for den første reaktion er $k_1$ og for den anden $k_2$.
b) Find endvidere koncentrationernes tidsafhængighed når stationaritetsprincippet er opfyldt for B.

Opgave 6

a) Opskriv elektrodeprocesserne og celleprocessen for elementet

(1) Pb$\mid$ PbSO$_4$(s)$\mid$ H$_2$SO$_4$ (1M) $\mid$ PbSO$_4$(s) $\mid$ PbO$_2 \mid$ Pt (2)

b) Find $\Delta G$ for celleprocessen ved 298 K.

c) Find elektrodepotentialerne for flg. halvceller

0.05 M Fe(CN)$_6^{3-}$, 0.001 M Fe(CN)$_6^{4-} \mid$ Pt

0.01 M Cr$_2$O$_7^{2-}$, 0.05 M Cr$^{3+}$, pH=1 $\mid$ Pt

Fysisk kemiske tabelværdier
Reduktionsproces	E$^o$
PbO$_2$+SO$_4^{2-}$+4H$^+$+ $2e^-\rightarrow$ PbSO$_4$+2H$_2$O	1.685 V
PbSO$_4$+ $2e^-\rightarrow$ Pb+SO$_4^{2-}$	-0.356 V
Fe(CN)$_6^{3-}$+e$^-\rightarrow$ Fe(CN)$_6^{4-}$	0.356 V
Cr$_2$O$_7^{2-}$+14 H$^+$+6e$^-\rightarrow$ 2Cr$^{3+}$ + 7 H$_2$O	1.36 V
Syrekonstanter	pK$_A$
Glycin, $^-$OOCCH$_2$NH$_3^+$	9.78
Glyciniumion, HOOCCH$_2$NH$_3^+$	2.35