CHEM 121

CHEM 35

Algemene Scheikunde

EXAM #1

September 20, 2000

Naam: Anne Serkey

SSN:

Lab T.A.:

INSTRUCTIES: Lees het hele examen door voordat je begint. Beantwoord alle vragen. Voor vragen met berekeningen, laat al je werk zien — HOE je tot een bepaald antwoord bent gekomen is belangrijker dan het antwoord zelf! Omcirkel je definitieve antwoord op numerieke vragen.

Het hele examen is in totaal 150 punten waard.Bijgevoegd zijn een periodiek systeem en een formuleblad boordevol nuttige dingen!

Geluk!

1. (3 punten per stuk) Voer de volgende bewerkingen uit, en druk het antwoord uit met het juiste aantal significante cijfers:

a. 1,24056 +75,8 =

1,24056

+75,8

> Afronden op tiende plaats: 77.0

b. 320,55 -(6104,5/2,3) =

320,55

-2654,1304

> afronden op HONDERD plaats: -2300 of -2,3 x 103

c. (0,0045 x20.000,0) + (2813 x 12) =

90.000

+33756.000

> afronden op tienduizendtallen plaats:34000 of3.4 x 104

2. (3 punten per stuk) De laagste temperatuur ooit gemeten op deze planeet is -57.63 oC (gemeten op 21 juli 1983 in Vostok, het Russische station op Antarctica).

a. Druk deze temperatuur uit in oF.

oF= (9/5)oC + 32

= (9/5)(-57.63) + 32 = -71,734 oF à-71,73 oF

b. Druk deze temperatuur uit in Kelvins (K).

K= oC + 273,15

= -57,63 + 273,15 = 215,52 K à215.52 K

3. (10 pts) Een monster van 26,27 g van een vaste stof wordt in een kolf gedaan. Tolueen, waarin de vaste stof onoplosbaar is, wordt aan de erlenmeyer toegevoegd zodat het volume van de vaste stof en de vloeistof samen 50,00 mL is. De vaste stof en de vloeibare tolueen wegen samen 52,65 g. De dichtheid van tolueen bij de temperatuur van het experiment is 0,864 g/mL. Wat is de dichtheid van de vaste stof?

vaste stof+ tolueen = 52,65 g

vaste stof = 26.27 g

massa tolueen = 26,38 g tolueen

26.38 g tolueen x 1 ml tolueen = 30,53241 mL tolueen

0.864 g tolueen

vaste stof+ tolueen = 50.00 mL

tolueen = 30,53241 mL

vaste stof = 19.46759 mL

dichtheid van de vaste stof = 26,27 g

19.46759 mL

= 1,34942 g/mL à 1,35 g/mL

4. (16 pts) Vul de gaten in de volgende tabel in:

5. (2 pts elk) Uit deze lijst van elementen: Ar, H, Ga, Al, Ca, Br, Ge, K, O; kies het element dat het best past bij elk van de volgende beschrijvingen. Je mag elk element maar ÉÉN keer gebruiken.

a. een alkalimetaal: K

b. een aardalkalimetaal: Ca

c. een noblegas: Ar

d. ahalogeen: Br

e. ametalloïde: Ge

f. anonmetaal uit groep IA: H

g. een metalthat een 3+ ion vormt: Al

h. eenonmetaal dat een 2-ion vormt: O

i. een element dat op aluminium lijkt: Ga

6. (1 pt elk) Geef het atoomsymbool van de volgende elementen:

a. calcium: Ca

b. natrium: Na

c. kwik: Hg

d. lood: Pb

7. (1 pteach) Geef de naam van het element voor de volgende atoomsymbolen:

a. Cu: Koper

b. K: Kalium

c. H: Waterstof

d. Ag: Zilver

8. (3 punten voor elk) Schrijf een volledige, evenwichtige chemische vergelijking voor elk van de volgende reacties:

a. Vast calciumcarbide (CaC2) reageert met water tot een waterige oplossing van calciumhydroxide en acetyleengas (C2H2).

CaC2(s) + 2H2O(l) àCa(OH)2(aq) + C2H2(g)

b. HBr + F2® HF + Br2

2HBr + F2 ® 2HF + Br2

c. CH4+ O2 ® CO2+ H2O

CH4 + 2O2 ® CO2+ 2H2O

9. (8 pts) Het element magnesium bestaat uit drie natuurlijk voorkomende isotopen met massa’s23,98504, 24,98584, en 25,98259 amu. De relatieve abundanties van deze drie isotopen zijn respectievelijk 78,70, 10,13, en 11,17 procent. Bereken uit deze gegevens de gemiddelde atoommassa van magnesium.

23.98504(0,7870)+ 24,98584(0,1013) + 25,98259(0,1117) =

18.87622648 + 2,531065592 + 2,9022553 = 24,3095474

= 24.31 amu

10. (6 pts) Toon de Lewis-structuur voor CH3Cl.

4+ 3 + 7 = 14 valentie-elektronen

H

| _

H – C – Cl|

|

H

a. (3 pts) Welke vorm voorspelt de VSEPR-theorie voor dit molecuul?

Vierbindende elektronenparen = tetrahedraal

b. (3 pts) De elektronegativiteitswaarden voor C, H en Cl zijn respectievelijk 2,55, 2,2 en 3,16. Welke binding(en) is (zijn) het meest polair?

Voor de C-H bindingen: ΔEN = 2,55 – 2,2 = 0.35

Voor de C-Cl binding: ΔEN = 3,16 – 2,55 = 0.61

C-Cl binding heeft grootste ΔEN, dus is het de meest polaire.

c. (3 pts) Heeft dit molecuul een netto dipool? Zo ja, geef de positieve en negatieve gebieden, op de Lewisstructuur, aan met respectievelijk de symbolen d+ en d-.

Ja, er is een nettodipool omdat deC-Cl binding polairder is dan de C-H bindingen. Aangezien Cl het meest EN is, zal de d- op de Cl liggen. Aangezien H de minste EN is, zal de d+ op de drie hydrogenen zitten.

11. (9 pts) Teken de Lewis- en VSEPR-structuren voor SF6.

S= 6 valentie-elektronen

F= 7 x6 = 42 valentie-elektronen

42+ 6 = 48 valentie-elektronen

F F

| / 3 ongebonden elektronenparen rond

F – S – F elke F = 36 elektronen

/ | +

F F 6 S-F bindingen = 12 elektronen= 48 e-

DeVSEPR-structuur voor ZES elektronenparen is Octahedraal

12. Ibuprofen, een krachtig middel tegen hoofdpijn, heeft een molaire massa van ongeveer 206 gram en is bepaald op 75,69 massaprocent C, 8,80 massaprocent H, en 15,51 massaprocent O.

a. (12 pts)Bepaal de empirische formule voor ibuprofen.

75,69g C x 1 mol C = 6.30188 molC

12,0107 g C

8,80 g H x 1 mol H = 8.730678 mol H

1,00794 g H

15,51g O x 1 mol O = 0.969411 molO

15,9994 g O

C: 6.30188 mol = 6,50 x 2 =13

0,969411 mol

H: 8.730678 mol = 9,00 x 2 =18

0,969411 mol

O: 0.969411 mol = 1,00 x 2 = 2

0.969411 mol

Dus, C13H18O2

b. (6 pts) Bepaal de molecuulformule voor ibuprofen.

13C = 13 x 12 = 156

18H = 18 x 1 = 18

2 O = 2 x 16 = 32

Empirische massa = 206 g/mol = molaire massa

Empirische formule = Moleculaire formule = C13H18O2

c. (6 pts) Bereken de molaire molecuulmassa van ibuprofen tot op 1 mg/mol nauwkeurig.

13C = 13 x 12.0107 = 156,1391

18H = 18 x 1,00794 = 18,1429

2 O = 2 x 15.9994 = 32,9988

206,2808 g/mol à 206.281 g/mol

(206,281 mg/mol)

13. (9 punten per stuk) Een tablet Advil™ bevat 200 mg ibuprofen.

a. Hoeveel moleculen ibuprofen zitten er in één Advil™ tablet?

200. mg Ibu x 1 gram x 1 mol Ibu x 6,02214 x 1023 moleculen =

1000 mg 206.281 g Ibu 1 mol Ibuprofen

= 5,8387733 x 1020moleculen

= 5.84 x 1020moleculen Ibuprofen

b. Hoeveel mol zuurstof (van de ibuprofen) zit er in één Advil™ tablet?

200. mg Ibu x 1gram x 1 mol Ibu x 2 mol O =

1000 mg 206.281 g Ibu mol Ibuprofen

= 1,93919249 x 10-3mol O

= 1.94 x 10-3mol O

EXTRACREDIT! – 10 punten

We beweren al het hele semester dat voor atomaire en moleculaire systemen de elektromagnetische krachten tussen en met atomen veel groter zijn dan de gravitatiekrachten tussen atomen en subatomaire deeltjes. Ok, laten we dat eens aantonen met wat berekeningen!

Bereken:

1) De grootte van de coulombische aantrekkingskracht tussen het proton in de atoomkern van een waterstofatoom en het elektron dat daar omheen wervelt. Neem voor deze berekening aan dat de afstand tussen het proton en het elektron 5 Å is.

2) De grootte van de aantrekkingskracht van de zwaartekracht tussen dezelfde twee deeltjes in een waterstofatoom.

Gebaseerd op uw berekeningen, is onze veronderstelling gerechtvaardigd?

1) Coulombischeattractie:

F = 1 x q1q2 e = 8,85 x 10-12C2-N-1-m-2

4peo r2

= (1.60 x 10-19C)(-1,60 x 10-19C) =

4(3,14159)( 8,85 x 10-12 C2-N-1-m-2)(5x 10-10 m)2

= -9,20761 x 10-10 N =-9.21 x 10-10 N

2) Gravitationele aantrekkingskracht:

F = – Gm1m2 G = 6.67 x 10-11 N-m2-kg-2

r2

massa elektron:

5.4858 x 10-4 amu x 1,66054x 10-24g x 1 kg = 9,10939 x 10-31 kg