‫אוניברסיטת חיפה – אורנים‬ ‫הפקולטה למדעי הטבע‬ ‫החוג לביולוגיה‬ ‫‪27 .02.2013‬‬ ‫פתרון של מבחן סופי – מועד ב'‬ ‫דר' ניקה צ'ינקוב‬ ‫שאלה ‪1‬‬ ‫א‪.‬‬ ‫‪= 4000 Å = 4×10-7 m‬‬ ‫‪Ephoton = hc/ = 4.97×10-19 J/photon‬‬ ‫‪Nphotons = E total/E photon = 1J/4.97×10-19 (J/photon) = 2×1018 photons‬‬ ‫ב‪.‬‬ ‫‪4dz2‬‬ ‫‪E‬‬ ‫‪4py‬‬ ‫‪3dz2 3dx2-y2‬‬ ‫‪4s‬‬ ‫‪3px‬‬ ‫‪3s‬‬ ‫‪2py‬‬ ‫‪2s‬‬ ‫‪1s‬‬ ‫שאלה ‪2‬‬ ‫א‪ .‬כל ‪ 100‬גר' של תמיסת החומצה מכילים ‪ 95‬גר' של חומצה גופרתית ‪ .H2SO4‬יש לחשב את מספר המולים של החומצה ואת‬ ‫נפח התמיסה הכוללת ע"מ לדעת את ריכוז התמיסה ביחידות של מולר‪:‬‬ ‫‪m(H2SO4) = 95 gr‬‬ ‫‪n(H2SO4) = 95gr / 98.08 gr/mol = 0.97 mol‬‬ ‫‪Vsolution=m/d = 100 gr / 1.83 gr/ml = 54.5ml = 0.0545 L‬‬ ‫‪C(H2SO4) = n/V = 0.97mol / 0.0545L = 17.8 Molar‬‬ ‫ב‪ .‬חוזק החומצה נקבע‪ ,‬בין היתר‪ ,‬על‪-‬ידי יציבות הבסיס המצומד הנוצר בעקבות דה‪-‬פרוטונציה‪ .‬חומצה חזקה – פירושו‪ ,‬מבנה‬ ‫יציב מאוד של הבסיס המצומד‪ .‬במקרה של הבסיס המצומד של חומצה גופרתית – מדובר ב‪6-‬מבנים רזונטיביים‪ ,‬אשר מיצבים‬ ‫מאוד את הצורון‪:‬‬ ‫בהכלאה הרזונטיבית ‪ 2‬זוגות של אלקטרונים אינם מאותרים – מה שגורם ליציבות מיוחדת של המבנה‪:‬‬ ‫שאלה ‪3‬‬ ‫א‪.‬‬ ‫)‪NF3(g) + HF(g‬‬ ‫)‪HxNy(g) + F2(g‬‬ ‫כל אטומי המיימן בתרכובת הלא ידועה הופכים ל‪ .HF-‬כל אטומי ה‪ N-‬הופכים ל‪ .NF3-‬לכן‪:‬‬ ‫‪n(H) = n (HF) = 1.25g / 20 g/mol = 0.062 mol‬‬ ‫‪n(N) = n (NF3) = 2.22g / 71 g/mol = 0.031 mol‬‬ ‫נוסחא אמפירית => ‪H:N = 2:1 => H2N‬‬ ‫ב‪.‬‬ ‫‪T = 273.15 K‬‬ ‫‪P = 1 atm‬‬ ‫‪V = 0.35 L‬‬ ‫‪n = PV/RT = 0.0156 mol‬‬ ‫‪m(H2N)n =0.5 g => M.w.(H2N) n = m/n = 32.05 g/mol‬‬ ‫‪ = 16.023/32.05 = 1:2‬מולקולרית ‪/M.w.‬אמפירית‪M.w.‬‬ ‫‪ N2H4‬‬ ‫ג‪.‬‬ ‫המולקולה סימטרית‬ ‫לכן מומנטי דיפול מתבטלים והמול' אינה קוטבית‬ ‫פירמידה משולשת‬ ‫צורה קוטבית‬ ‫המולקולה די‪-‬אטומית סימטרית‬ ‫אין ביטול כוחות‪ ,‬לכן המולקולה קוטבית אין ביטול כוחות‪ ,‬לכן המולקולה קוטבית‬ ‫לכן אינה קוטבית‬ ‫שאלה ‪ 4‬תגובת הטיטרציה‪:‬‬ ‫)‪HClO4 (aq) + NaOH (aq‬‬ ‫)‪H2O(l) + NaClO(aq‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0.01L‬‬ ‫‪0.02L‬‬ ‫‪V‬‬ ‫‪0.2M‬‬ ‫‪0.1M‬‬ ‫‪Ci‬‬ ‫‪0.002 mol‬‬ ‫‪ni‬‬ ‫‪0.002 mol‬‬ ‫‪0.002 mol‬‬ ‫‪0.002 mol/(0.2L+0.1L)=0.066M‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪nf‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪Cf‬‬ ‫היות ומדבור בטיטרציה של חומצה חלשה‪ ,‬בנקדוה האקוויולנטית ישרור ‪ pH‬בסיסי קמעה אשר נובע מהבסיס‬ ‫המצומד החלש (הצורון העיקרי הנמצא בתמיסה בתום הטיטרציה)‪:‬‬ ‫)‪HClO(aq) + OH-(aq‬‬ ‫‪ClO-(aq) + H2O‬‬ ‫התחלה‬ ‫‪≈0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0.066M‬‬ ‫שו"מ‬ ‫‪x‬‬ ‫‪x‬‬ ‫‪0.066M-x‬‬ ‫‪Kb = Kw/Ka = 10-14/3.0×10-8 = 0.33×10-6‬‬ ‫‪Kb = [HClO-]×[OH-]/[ClO-] = x2/(0.066-x( ≈ x2 / 0.066 = 0.33×10-6‬‬ ‫‪x = [OH-] = 1.48×10-4M‬‬ ‫‪ pOH = 3.83‬‬ ‫האם הנזחת ה‪ x-‬היתה מוצדקת?‬ ‫‪(x/0.066) × 100% = (1.48×10-4/0.066) × 100% = 0.2%‬‬ ‫‪ pH = 14-pOH = 10.17‬‬ ‫ע"פ ה‪ pH-‬השורר בנקודה האקוויולנטית של הטיטרציה הנ"ל‪ ,‬יש להשתמש באינדיקטור בעל ‪ pKa‬קרוב מאוד‬ ‫ל‪ ,10.17-‬אך קצת נמוך מהערך הנ"ל => ) ‪thymolphthalein(pKa = 9.9‬‬ ‫שאלה ‪5‬‬ ‫א‪.‬‬ ‫‪DHI = -394 kJ/mol‬‬ ‫)‪CO2(g‬‬ ‫)‪I. C(s) + O2(g‬‬ ‫ב‪.‬‬ ‫‪DHII = -26,100 kJ/mol‬‬ ‫)‪60 CO2(g‬‬ ‫)‪II. C60(s) + 60 O2(g‬‬ ‫ג‪ .‬ע"פ חוק הס‪ ,‬אנטלפית התוגבה ניתנת לחישוב על‪-‬סמך אנטלפית השריפה של כל אחד ממרכיבי התהליך‪ .‬לכן‪:‬‬ ‫‪DH = 60×(-DHI) = 23,640 kJ‬‬ ‫‪DH = -26,100 kJ‬‬ ‫)‪60C(s) + 60O2(g‬‬ ‫)‪60 CO2(g‬‬ ‫‪60C(s) DHtotal = -2,460 kJ‬‬ ‫)‪60CO2(g‬‬ ‫)‪C60(s) + 60 O2(g‬‬ ‫)‪C60(s‬‬ ‫שאלת בונוס‪:‬‬ ‫‪KNO3, NaNO3, K2SO4, Na2SO4‬‬