CHEM 121

CHEM 35

Chemia ogólna

EGZAMIN #1

Wrzesień 20, 2000

Nazwisko: Anne Serkey

SSN:

Lab T.A.:

INSTRUKCJE: Przeczytaj cały egzamin przed rozpoczęciem. Odpowiedz na wszystkie pytania. W przypadku pytań wymagających obliczeń, należy opisać całą swoją pracę – JAK doszedłeś do danej odpowiedzi jest BARDZIEJ WAŻNE niż sama odpowiedź! Zakreśl kółkiem swoją ostateczną odpowiedź na pytania numeryczne.

Cały egzamin wart jest łącznie 150 punktów.W załączniku znajduje się układ okresowy oraz arkusz wzorów pełen przydatnych rzeczy!

Powodzenia!

1. (3 pkt) Wykonaj poniższe działania i wyraź odpowiedź, podając odpowiednią liczbę cyfr znaczących:

a. 1.24056 +75.8 =

1.24056

+75.8

> Zaokrąglenie do części dziesiątej: 77.0

b. 320.55 -(6104.5/2.3) =

320.55

-2654.1304

> zaokrąglić do SIEDMIU miejsc po przecinku: -2300 lub -2,3 x 103

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

90.000

+33756.000

> zaokrąglić do 10 TYSIĘCY miejsc:34000 lub3.4 x 104

2. (3 ptseach) Rekordowo najniższa temperatura kiedykolwiek zanotowana na tej planecie wynosi -57.63 oC (zanotowana 21 lipca 1983 r. w Wostoku, rosyjskiej stacji antarktycznej).

a. Wyrazić tę temperaturę w oF.

oF= (9/5)oC + 32

= (9/5)(-57.63) + 32 = -71.734 oF à-71.73 oF

b. Wyrazić tę temperaturę w Kelwinach (K).

K= oC + 273,15

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

3. (10 pkt) W kolbie umieszczono próbkę ciała stałego o masie 26,27 g. Toluen, w którym ciało stałe jest nierozpuszczalne, dodaje się do kolby tak, że objętość ciała stałego i cieczy razem wynosi 50,00 mL. Masa ciała stałego i ciekłego toluenu razem wynosi 52,65 g. Gęstość toluenu w temperaturze doświadczenia wynosi 0,864 g/mL. What ishe density of the solid?

solid+ toluene = 52.65 g

solid = 26.27 g

Massof toluenu = 26,38 g toluenu

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

0.864 g toluenu

solid+ toluen = 50.00 mL

toluen = 30.53241 mL

ciało stałe = 19.46759 mL

Gęstość ciała stałego = 26.27 g

19.46759 mL

= 1,34942 g/mL à 1,35 g/mL

4. (16 pkt) Uzupełnij luki w poniższej tabeli:

5. (po 2 pkt) Z poniższej listy pierwiastków: Ar, H, Ga, Al, Ca, Br, Ge, K, O; wybierz ten, który najlepiej pasuje do każdego z poniższych opisów. Możesz użyć każdego pierwiastka tylko JEDEN raz.

a. alkalimetal: K

b. metal ziem alkalicznych: Ca

c. noblegas: Ar

d. ahalogen: Br

e. ametaloid: Ge

f. anonmetal wymieniony w grupie IA: H

g. metaltal tworzący jon 3+: Al

h. anonmetal tworzący jon 2-: O

i. pierwiastek przypominający aluminium: Ga

a. wapń: Ca

b. sód: Na

c. rtęć: Hg

d. ołów: Pb

7. (1 pteach) Podaj nazwę pierwiastka dla następujących symboli atomowych:

a. Cu: Miedź

b. K: Potas

c. H: Wodór

d. Ag: Srebro

8. (3 pkt) Napisz pełne, zrównoważone równanie chemiczne dla każdej z następujących reakcji:

a. Stały węglik wapnia (CaC2) reaguje z wodą, tworząc wodny roztwór wodorotlenku wapnia i acetylenu (C2H2).

CaC2(s) + 2H2O(l) ŕCa(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 pkt) Pierwiastek magnez składa się z trzech naturalnie występujących izotopów o masach 23,98504, 24,98584 i 25,98259 amu. Względne liczebności tych trzech izotopów wynoszą odpowiednio 78,70, 10,13 i 11,17 procent. Na podstawie tych danych oblicz średnią masę atomową magnezu.

23.98504(0.7870)+ 24.98584(0.1013) + 25.98259(0.1117) =

18.87622648 + 2.531065592 + 2.9022553 = 24.3095474

= 24.31 amu

10. (6pkt) Przedstaw strukturę Lewisa dla CH3Cl.

4+ 3 + 7 = 14 elektronów walencyjnych

H

| _

H – C – Cl|

|

H

a. (3pkt) Jaki kształt przewiduje teoria VSEPR dla tej cząsteczki?

Cztery wiążące pary elektronów = tetraedryczny

b. (3pkt) Wartości elektroujemności dla C, H i Cl wynoszą odpowiednio 2,55, 2,2 i 3,16.Które wiązanie(a) jest(są) najbardziej polarne?

Dla wiązań C-H: ΔEN = 2,55 – 2,2 = 0.35

Wiązanie C-Cl: ΔEN = 3,16 – 2,55 = 0.61

Wiązanie C-Cl ma największe ΔEN, więc jest najbardziej polarne.

c. (3pkt) Czy ta cząsteczka ma dipol netto? Jeśli tak, zaznacz dodatnie i ujemne regiony na strukturze Lewisa, używając symboli d+ i d-, odpowiednio.

Tak, istnieje dipol netto, ponieważ wiązanie C-Cl jest bardziej polarne niż wiązania C-H. Ponieważ Cl jest najbardziej PL, d- będzie na Cl. Ponieważ H jest najmniej EN, d+ będzie na trzech hydrogenach.

11. (9 pkt) Narysuj struktury Lewisa i VSEPR dla SF6.

S= 6 elektronów walencyjnych

F= 7 x6 = 42 elektrony walencyjne

42+ 6 = 48 elektronów walencyjnych

F F

| / 3 niewiązane pary elektronów wokół

F – S – F każde F = 36 elektronów

/ | +

F F F 6 wiązań S-F = 12 elektronów= 48 e-

Struktura VSEPR dla SZEŚCIU par elektronowych to. Oktaedryczna

12. Ibuprofen, silny środek na ból głowy, ma masę molową około 206 gramów i został oznaczony jako 75,69 % C, 8,80 % H i 15,51 % O w masie.

a. (12 pkt)Określić wzór empiryczny dla ibuprofenu.

75.69g C x 1 mol C = 6.30188 molC

12.0107 g C

8.80g 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

Więc, C13H18O2

b. (6 pkt) Określ wzór cząsteczkowy ibuprofenu.

13C = 13 x 12 = 156

18H = 18 x 1 = 18

2 O = 2 x 16 = 32

Masa empiryczna = 206 g/mol = masa molowa

Wzór empiryczny = Wzór cząsteczkowy = C13H18O2

c. (6 pts) Calculatethe molar molecular mass of ibuprofen to nearest mg/mol.

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 ptseach) Tabletka leku Advil™ zawiera 200. mg ibuprofenu.

a. Ile manymolekuł ibuprofenu znajduje się w jednej tabletce Advil™?

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

1000 mg 206.281 g Ibu 1 mol Ibuprofen

= 5.8387733 x 1020molekuł

= 5.84 x 1020molekuł Ibuprofenu

b. Ile manymoli tlenu (z ibuprofenu) znajduje się w jednej tabletce Advil™?

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

1000 mg 206.281 g Ibu mol Ibuprofen

= 1.93919249 x 10-3mol O

= 1.94 x 10-3mol O

EXTRACREDIT! – 10 punktów

Przez cały semestr twierdziliśmy, że dla układów o rozmiarach atomowych i molekularnych siły elektromagnetyczne pomiędzy atomami i z atomami są znacznie większe niż siły grawitacyjne pomiędzy atomami i cząstkami subatomowymi. Ok, zademonstrujmy to za pomocą kilku obliczeń!

Oblicz:

1) Themagnitude of the coulombic attraction force between the proton in thenucleus of a hydrogen atom and the electron whirling around it. Dla celów tego obliczenia przyjmij, że odległość pomiędzy protonem i elektronem wynosi 5 Å.

2) Wielkość siły przyciągania grawitacyjnego pomiędzy tymi samymi dwoma cząsteczkami w atomie wodoru.

Czy na podstawie Twoich obliczeń nasze założenie jest uzasadnione?

1) Oddziaływanie kulombowskie:

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) Przyciąganie grawitacyjne:

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

r2

Masa elektronu:

5.4858 x 10-4 amu x 1.66054x 10-24g x 1 kg = 9.10939 x 10-31 kg