KemiF, dec. 1995

Eksamensopgaver i Kemi A
21. December 1995

Opgave 1
Hvilken struktur har HCN molekylet ? Begrund svaret og redegør for bindingstyper.

Opgave 2
CO$_2$ har 4 vibrations-svingninger, idet bøjnings-svingningen er dobbelt udartet. De tre frekvenser er: symmetrisk stræk $\omega_1$=1354 cm$^{-1}$, bøjnings-svinging $\omega_2$= 673 cm$^{-1}$ og asymmetrisk stræk $\omega_3$=2396 cm$^{-1}$. Hvilket bidrag til varmekapaciteten $C_V$ (i enheder af $R$ ) får man fra de tre vibrations-frihedsgrader ved 1000 K ? Hvilken værdi har $C_V$ i højtemperaturgrænsen (der ses bort fra bidraget fra de elektroniske frihedsgrader) ?

Opgave 3
Ved 300 K er $\bar{S}_{rot}$=41.14 J mol$^{-1}$K$^{-1}$ for nitrogen. Beregn bindingslængden i nitrogen.

Opgave 4
Beregn $pH$ i følgende opløsninger:
a) 0.10 M CH$_3$CH(NH$_2$)COOH (alanin)
b) 0.01 M CH$_3$COCOOH (pyrodruesyre)
c) 0.001 M Pyrodruesyre
d) En blanding af 10.0 ml 0.100 M glycin CH$_2$(NH$_2$)COOH og 10.0 ml 0.080 M NaOH
e) En blanding af 10.0 ml 0.100 M glycin og 10.0 ml 0.100 M NaOH

Opgave 5
1-Brompropan reagerer med thiosulfat i svagt basisk opløsning efter skemaet:

$$C_3H_7Br+S_2O_3^{2-}\rightarrow C_3H_7SSO_3^-+Br^-$$ (33)

Reaktionsforløbet følges ved at bestemme thiosulfat-koncentrationen ved titrering med iod. Herved finder man følgende værdier af thiosulfat:

t/s	$[S_2O_3^{2-}]$/M
0	0.1000
2.01	0.0750
5.05	0.0548
11.23	0.0353

a) Beregn hastighedskonstanten, idet begyndelseskoncentrationen af 1-brompropan er 0.100 mol/l.
b) Hvor lang tid går der, før koncentrationen af 1-brompropan er faldet til halvdelen af den oprindelige værdi ?
Opgaven kan evt. løses ved anvendelse af vedlagte millimeter-papir.

Opgave 6
Oxidation af ethanal (CH$_3$CHO) til eddikesyre eller acetation (CH$_3$COO$^-$) under samtidig reduktion af jern(III) til jern(II)ion kan realiseres i følgende elektrokemiske celle:

$$Pt\mid CH_3CHO,CH_3COO^-,H^+,H_2O\mid\mid Fe^{3+},Fe^{2+},H_2O\mid Pt$$ (34)

a) Opskriv de to elektrodeprocesser samt celleprocessen.
b) Beregn den elektromotoriske kraft ved $pH=7.0$ og følgende koncentrationsforhold: $[CH_3CHO]/[CH_3COO^-]=10$ samt $[Fe^{2+}]/[Fe^{3+}]$ =100.
c) Er celleprocessen frivillig ved disse koncentrationer ?
d) Idet $pH=7$ og $[Fe^{2+}]/[Fe^{3+}]$=100 skal $[CH_3CHO]/[CH_3COO^-]$ beregnes ved ligevægt.
e) Bestem ligevægtskonstanten for celleprocessen ved 298 K.

Tabel over pK$_A$ værdier
Stof	pK$_A$
Alaniniumionen CH$_3$CH(NH$_3^+$)COOH	2.35
Alanin CH$_3$CH(NH$_2$)COOH	9.87
Pyrodruesyre CH$_3$COCOOH	2.49
Glyciniumionen CH$_3$(NH$_3^+$)COOH	2.35
Glycin CH$_2$(NH$_2$)COOH	9.78
Reduktionsproces	E$^o$
Fe$^{3+}$+e$^-\rightarrow$ Fe$^{2+}$	0.771 V
CH$_3$COO$^-$+3H$^+$+2e$^-\rightarrow$ CH$_3$CHO+H$_2$O	-1.089 V