VOORBEREIDENDE EKSAMEN GRAAD 12 SEPTEMBER 2014 FISIESE WETENSKAPPE VRAESTEL 2 (CHEMIE)

Transcriptie

1 GRD 12 SEPTEMER 2014 FISIESE WETENSKPPE VRESTEL 2 (EMIE) PUNTE: 150 TYD: 3 UUR ierdie vraestel bestaan uit 15 bladsye en 4 inligtingsbladsye. Kopioereg voorbehou laai asseblief om

2 Fisiese Wetenskappe V2 2 VS September 2014 INSTRUKSIES EN INLIGTING 1. Skryf jou naam in die toepaslike ruimte op die NTWOORDOEK neer. 2. ierdie vraestel bestaan uit TIEN vrae. eantwoord L die vrae in die NTWOORDOEK. 3. egin ELKE vraag op 'n NUWE bladsy in die NTWOORDOEK. 4. Nommer die antwoorde korrek volgens die nommeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik is. 5. Laat EEN lyn oop tussen twee subvrae, byvoorbeeld tussen VRG 2.1 en VRG Skryf netjies en leesbaar. 7. Jy mag 'n nieprogrammeerbare sakrekenaar gebruik. 8. Jy mag toepaslike wiskundige instrumente gebruik. 9. JY WORD NGERI OM DIE NGEEGTE GEGEWENSLDSYE TE GERUIK. 10. Toon LLE formules en substitusies in LLE berekeninge. 11. Rond jou finale numeriese antwoorde tot 'n minimum van TWEE desimale plekke af. 12. Gee kort (bondige) motiverings, besprekings, ensovoorts waar nodig.

3 Fisiese Wetenskappe V2 3 VS September 2014 VRG 1: MEERVOUDIGEKEUSE-VRE Vier opsies word as moontlike antwoorde op die volgende vrae gegee. Elke vraag het slegs EEN korrekte antwoord. Skryf slegs die letter ( D) langs die vraagnommer ( ) in die NTWOORDEOEK neer. 1.1 Die monomeer van poli-eteen is etaan. eteen. propeen. D politeen. (2) 1.2 Die hoofproduk wat tydens die Ostwaldproses vorm is ammoniak. ammoniumnitraat. salpetersuur. D swawelsuur. (2) 1.3 Die smeltpunte van vier reguitketting koolwaterstowwe (,, en D) word in die tabel hieronder aangetoon. Koolwaterstof Smeltpunt ( ) -182, D -56,5 Watter EEN van die bostaande koolwaterstowwe het die sterkste intermolekulêre kragte D D (2)

4 Fisiese Wetenskappe V2 4 VS September Wanneer koper(ii)karbonaat met oormaat suur reageer, word koolstofdioksied gevorm. Die grafieke hieronder is verkry onder twee verskillende reaksietoestande. Volume O2 (cm 3 ) Tyd (s) P Q Die verandering van P na Q kan te weeg gebring word deur die konsentrasie van die suur te verhoog. die massa van die koper(ii)karbonaat te verminder. die deeltjiegrootte van die koper(ii)karbonaat te verklein. D 'n katalisator by te voeg. (2) 1.5 'n eker bevat 'n 0,01 mol dm -3 NaO-oplossing. 'n Lepel vol van 'n oplosbare verbinding, X, word by die oplossing gevoeg en die p van die oplossing neem af. Verbinding X kan wees. ammoniumkarbonaat natriumkarbonaat natriumchloried D ammoniumchloried (2) 1.6 Watter EEN van die volgende halfreaksies vind by die NODE plaas tydens die elektroplatering van 'n ysterlepel met koper? Fe e - Fe u e - u u u e - D Fe Fe e - (2)

5 Fisiese Wetenskappe V2 5 VS September Watter EEN van die volgende reaksies sal spontaan plaasvind? Pt 2+ + u Pt + u 2+ u + Zn 2+ u 2+ + Zn Sn + Zn Sn 2+ + Zn 2+ D Sn + Fe 2+ Sn 2+ + Fe (2) 1.8 Die diagram hieronder stel 'n elektrochemiese sel voor. V soutbrug Sink(II)nitraatoplossing Koper(II)sulfaatoplossing Oorweeg die volgende stellings aangaande die bostaande sel: I: Dit is 'n galvaniese sel met as anode. II: Dit is 'n elektrolitiese sel met as anode. III: Koper(II)-ione word na koper gereduseer by. IV: Sink(II)-ione tree as reduseermiddel op. Watter van die bostaande stellings is waar vir hierdie elektrochemiese sel? I en III III en IV II en IV D I, III en IV (2)

6 Fisiese Wetenskappe V2 6 VS September Die volgende reaksie bereik ewewig in 'n geslote houer by 'n konstante temperatuur. ao 3 (s) ao(s) + O 2 (g) > 0 Die massa van die ao(s) in die houer kan verhoog word deur meer ao 3 (s) by te voeg. die temperatuur te verlaag. van die O 2 (g) te verwyder. D die volume van die houer te verklein. (2) 1.10 Die ionisasie van water bereik ewewig by 25 : 2 2 O(l) 3 O + (aq) + O - (aq) > 0 Die temperatuur word nou verhoog na 40 en 'n nuwe ewewig word ingestel. Watter EEN van die volgende is korrek by hierdie hoër temperatuur? K W p ard van oplossing Groter Kleiner as 7 Suur Groter Kleiner as 7 Neutraal Kleiner Groter as 7 asies D Kleiner Groter as 7 Neutraal (2) [20]

7 Fisiese Wetenskappe V2 7 VS September 2014 VRG 2 (egin op 'n nuwe bladsy.) Die letters tot in die tabel hieronder stel agt organiese verbindings voor. O O ( 3 ) 2 ( 3 ) 2 3 D 1,2-dibromo-3-metielbutaan E Propanoësuur F 3 ( 2 5 ) 2 3 G ( 3 ) 2 2 ( 3 ) metielpentan-2-oon 2.1 Skryf die letter(s) neer wat die volgende voorstel: 'n Verbinding met 'n karboksielgroep as funksionele groep (1) 'n lkeen (1) 'n ldehied (1) 'n Versadigde koolwaterstof (1) Twee verbindings wat funksionele isomere is (1) 2.2 Skryf die IUP-naam neer van: Verbinding Verbinding F Verbinding G (2) (2) (2) 2.3 Skryf die struktuurformule neer van: Verbinding D (2) Verbinding (2) 2.4 Verbinding en verbinding E word in die teenwoordigheid van 'n paar druppels gekonsentreerde swawelsuur verhit. Skryf neer die: Tipe reaksie wat plaasvind (1) Struktuurformule van die organiese produk (2) [18]

8 Fisiese Wetenskappe V2 8 VS September 2014 VRG 3 (egin op 'n nuwe bladsy.) Verbindings tot E, aangetoon in die tabel hieronder, word tydens twee ondersoeke gebruik om faktore wat kookpunt beïnvloed, te bepaal. Die verbindings is van vergelykbare molekulêre massa en gevolglik word dit as gekontroleerde veranderlike beskou. Ondersoek I II Verbinding Relatiewe Kookpunt molekulêre massa ( ) 2-metielbutaan ,2-dimetielpropaan 72 9 Pentaan D O E O Verbindings, en is struktuurisomere. Skryf neer die: Naam van die homoloë reeks waaraan hulle behoort (1) Tipe struktuurisomerisme getoon deur hierdie verbindings. (1) 3.2 Oorweeg die kookpunte van die verbindings in ondersoek I Skryf die onafhanklike veranderlike vir hierdie ondersoek neer. (1) Verduidelik volledig waarom kookpunt toeneem van verbinding na verbinding. (3) Watter een van verbindings of sal die hoogste dampdruk by 'n bepaalde temperatuur hê? Verwys na die data in die tabel om 'n rede vir die antwoord te gee. (2) 3.3 Skryf die tipe intermolekulêre kragte (Van der Waalskragte) neer tussen molekule van elk van die volgende verbindings: Verbinding (1) Verbinding D (2) 3.4 Oorweeg ondersoek II. Verwys na die tipe Van der Waalskragte in elk van die verbindings om 'n rede te gee waarom die kookpunt van verbinding D hoër is as dié van verbinding E. (2) [13]

9 Fisiese Wetenskappe V2 9 VS September 2014 VRG 4 (egin op 'n nuwe bladsy.) In die vloeidiagram hieronder word prop-1-een as uitgangstof gebruik vir die bereiding van ander verbindings. P tot T stel chemiese reaksies voor. Prop-1-een P Q lkohol R T lkaan S l 2 aloalkaan 4.1 Noem die tipe reaksie voorgestel deur: P (1) S (1) Q (1) 4.2 Oorweeg reaksie P. Skryf neer die: FORMULE van 'n geskikte katalisator (1) Struktuurformule van die alkohol (2) 4.3 Vir reaksie R, skryf neer: Die tipe addisiereaksie (1) 'n Gebalanseerde vergelyking deur struktuurformules te gebruik..(3) 4.4 Tydens reaksie T reageer die haloalkaan met 'n basis om die alkohol in VRG te vorm. Skryf neer die: IUP-naam van die haloalkaan (2) NM van 'n geskikte basis (1) TWEE reaksietoestande vir hierdie reaksie (2) [15]

10 Fisiese Wetenskappe V2 10 VS September 2014 VRG 5 (egin op 'n nuwe bladsy.) Soutsuur reageer met 'n oormaat magnesiumstukke volgens die volgende gebalanseerde vergelyking: Mg(s) + 2l(aq) Mgl 2 (aq) + 2 (g) ( < 0 ) 5.1 Gee 'n rede waarom die tempo van die bostaande reaksie stelselmatig afneem soos wat die reaksie verloop. (1) 5.2 Teken die assestelsel hieronder in jou NTWOORDOEK oor. Massa (g) Tyd (s) Skets die grafiek wat aantoon hoe die massa van magnesium verander totdat die reaksie voltooi is. (2) 5.3 oe sal 'n toename in temperatuur die tempo van hierdie reaksie beïnvloed? Skryf VEROOG, VERLG of GEEN EFFEK NIE neer. Vewys na die botsingsteorie om die antwoord volledig te verduidelik. (3) 5.4 Skets 'n grafiek van potensiële energie teenoor reaksieverloop vir hierdie reaksie. Gebruik die letters (a) tot (d) hieronder om die grafiek duidelik te benoem. (a) Reaktanse (b) Produkte (c) ktiveringsenergie (d) Reaksiewarmte (4) 5.5 anvanklik is 100 cm 3 van 'n 2 mol dm -3 l-oplossing by 12 g magnesiumstukke gevoeg. ereken die massa magnesium in oormaat. (5) [15]

11 Fisiese Wetenskappe V2 11 VS September 2014 VRG 6 (egin op 'n nuwe bladsy.) Die reaksie voorgestel deur die vergelyking hieronder bereik ewewig in 'n geslote houer by 'n sekere temperatuur. S 2 (g) + 3l 2 (g) S 2 l 2 (g) + l 4 (g) ( < 0) 6.1 Is die bostaande ewewig 'n OMOGENE of 'n ETEROGENE ewewig? Gee 'n rede vir die antwoord. (2) 6.2 anvanklik word 1,2 mol S 2 (g)en 4 mol l 2 (g) in 'n 2 dm 3 -verseëlde houer ingespuit. nalise van die ewewigsmengsel toon dat 88 g l 4 (g) teenwoordig is. ereken die ewewigskonstante (K c ) by hierdie temperatuur. (8) 6.3 Die druk word nou verlaag deur die volume te vergroot by konstante temperatuur. oe sal hierdie verandering die volgende beïnvloed? (Skryf slegs VEROOG, VERLG of LY DIESELFDE neer.) Konsentrasie van l 4 (g) (1) Waarde van die ewewigskonstante (K c ) (1) Die grafiek hieronder toon die veranderinge in reaksietempo aan nadat verdere veranderinge aan die ewewigsmengsel gemaak is. Tempo (mol s -1 ) Voorwaartse reaksie: Terugwaartse reaksie: Tyd(min) 6.4 Skryf die versteuring neer wat vir die skielike verandering in reaksietempo in die 5 de minuut verantwoordelik is. (1) 6.5 et die temperatuur in die 15 de minuut VEROOG of VERLG? (1) 6.6 Verduidelik volledig die verandering in tempo van beide die voor- en terugwaartse reaksies van die 15 de tot die 22 ste minuut. (5) [19]

12 Fisiese Wetenskappe V2 12 VS September 2014 VRG 7 (egin op 'n nuwe bladsy.) 7.1 Swawelsuur is 'n sterk suur en 'n voorbeeld van 'n suur wat twee protone per molekuul kan skenk Skryf een word of term neer vir die onderstreepte frase. (1) Die vergelykings hieronder stel die ionisasie van swawelsuur voor. Vergelyking I: 2 SO 4 (aq) + 2 O(l) 3 O + (aq) + SO 4 (aq) Vergelyking II: SO 4 (aq) + 2 O(l) 3 O + (aq) + 2 SO 4 (aq) Skryf die FORMULE neer van die spesie wat as amfoliet optree in die bostaande reaksies. (1) Skryf die NM neer van die gekonjugeerde basis van die waterstofsulfaatioon. (1) 7.2 'n Leerder voeg 'n onsuiwer natriumkarbonaatmonster in 'n fles wat 50 cm 3 soutsuuroplossing met 'n p = 0 bevat. Die soutsuur is in oormaat. Die gebalanseerde vergelyking vir die reaksie wat plaasvind is: Na 2 O 3 + 2l 2Nal + O O ereken die getal mol soutsuur teenwoordig in die fles. (5) Skryf 'n gebalanseerde vergelyking neer wat verduidelik waarom 'n natriumkarbonaatoplossing 'n p het wat groter as 7 is. (3) Die apparaat hieronder voorgestel word gebruik tydens 'n titrasie om die massa natriumkarbonaat teenwoordig in die monster te bepaal. Skryf die naam neer van die apparaat benoem as. (1) Tydens die titrasie word die oormaat soutsuur deur 30 cm 3 van 'n 0,4 mol dm -3 natriumhidroksiedoplossing geneutraliseer. ereken die massa natriumkarbonaat in die monster. (6) [18]

13 Fisiese Wetenskappe V2 13 VS September 2014 VRG 8 (egin op 'n nuwe bladsy.) Die elektrochemiese sel hieronder voorgestel, is saamgestel uit 'n standaard Pb Pb 2+ halfsel en 'n standaard onbekende halfsel. Die onbekende halfsel bestaan uit 'n metaalelektrode, X, wat in 'n oplossing van 'n sout van die metaal gedoop is. e - 1,53 V V Pb soutbrug Elektrode X Pb 2+ (aq) Onbekende halfsel 8.1 Watter elektrode (Pb of X) is die anode? (1) 8.2 Identifiseer elektrode X met behulp van 'n berekening. (5) 8.3 Die Pb Pb 2+ -halfsel word nou met 'n standaard g g + -elektrode vervang oe sal die aanvanklike selpotensiaal van hierdie sel vergelyk met dié van die bostaande sel? Skryf OËR S, LER S of GELYK N neer. Verduidelik die antwoord deur die relatiewe sterktes van die oksideermiddels te vergelyk. (2) Skryf die selnotasie vir hierdie sel neer. (3) [11]

14 Fisiese Wetenskappe V2 14 VS September 2014 VRG 9 (egin op 'n nuwe bladsy.) Die vereenvoudigde diagram hieronder stel 'n elektrochemiese sel voor wat vir die elektrolise van gekonsentreerde natriumchloriedoplossing gebruik word. kragbron P Q gekonsentreerde Nal(aq) 9.1 Is die bostaande sel 'n GLVNIESE of 'n ELEKTROLITIESE SEL. (1) 9.2 hloorgas word by elektrode Q vrygestel. Skryf neer die: Elektrode (P of Q) waar reduksie plaasvind (1) alfreaksie wat by elektrode P plaasvind (2) Rigting (P N Q of Q N P) waarin elektrone in die eksterne stroombaan vloei (1) NM van die spesie wat as reduseermiddel optree (1) 9.3 Skryf die gebalanseerde netto (algehele) selreaksie neer wat in hierdie sel plaasvind. (3) [9]

15 Fisiese Wetenskappe V2 15 VS September 2014 VRG 10 (egin op 'n nuwe bladsy.) Thabo wil 'n groentetuin in sy gemeenskap begin. Die landboudepartement skenk die vier kunsmisstowwe wat hieronder beskryf word. KUNSMIS : 7:1:3 (21) KUNSMIS : 3:2:1 (28) KUNSMIS : 2:3:4 (22) KUNSMIS D: mmoniumsulfaat 10.1 Wat is die betekenis van (21) aangedui by kunsmis? (1) 10.2 Uit KUNSMISSTOWWE, en, kies die kunsmis wat mees geskik is vir: Spinasie (1) Tamaties (1) Mielies (1) 10.3 ereken die: Persentasie stikstof in kunsmis (2) Massa kalium teenwoordig in 'n 20 kg-sak van kunsmis (3) 10.4 Skryf 'n gebalanseerde vergelyking neer vir die bereiding van kunsmis D uit ammoniak en 'n geskikte suur. (3) [12] GROOTOTL: 150

16 Fisiese Wetenskappe P2 VS September 2014 DT FOR PYSIL SIENES GRDE 12 PPER 2 (EMISTRY) GEGEWENS VIR FISIESE WETENSKPPE GRD 12 VRESTEL 2 (EMIE) TLE 1: PYSIL ONSTNTS/TEL 1:FISIESE KONSTNTES NME/NM SYMOL/SIMOOL VLUE/WRDE Standard pressure Standaarddruk Molar gas volume at STP Molêre gasvolume by STD Standard temperature Standaardtemperatuur harge on electron Lading op 'n elektron vogadro s constant vogadrokonstante p 1,013 x 10 5 Pa -1 V m 22,4 dm 3 mol T TLE 2: FORMULE/TEL 2: FORMULES m n= M n c = OR V c ava na c V n b b b c = m MV n = n = e 273 K -1,6 x N 6,02 x mol -1 N N V V m = p = -log[ 3 O + ] K w = [ 3 O + ][O - ] = 1 x at 298 K E cell = E E / cathode anode E sel = E katode E anode E cell = E E / reduction oxidation E sel = E reduksie E oksidasie E cell = E E / oxidising agent reducing agent E sel = E oksideermiddel E reduseermiddel Kopioereg voorbehou laai asseblief om

17 Fisiese Wetenskappe V2 VS September 2014 TLE 3: TE PERIODI TLE OF ELEMENTS TEL 3: DIE PERIODIEKE TEL VN ELEMENTE 1 (I) 2 (II) (III) 14 (IV) 15 (V) 16 (VI) 17 (VII) 18 (VIII) 2, e 4 1,0 3 Li 7 1,5 4 e 9 2, , ,0 7 N 14 3,5 8 O 16 4,0 9 F Ne 20 0,9 11 Na 23 1,2 12 Mg 24 1,5 13 l 27 1,8 14 Si 28 2,1 15 P 31 2,5 16 S 32 3,0 17 l 35,5 18 r 40 0,8 19 K 39 1,0 20 a 40 1,3 21 Sc 45 1,5 22 Ti 48 1,6 23 V 51 1,6 24 r 52 1,5 25 Mn 55 1,8 26 Fe 56 1,8 27 o 59 1,8 28 Ni 59 1,9 29 u 63,5 1,6 30 Zn 65 1,6 31 Ga 70 1,8 32 Ge 73 2,0 33 s 75 2,4 34 Se 79 2,8 35 r Kr 84 0,8 37 Rb 86 1,0 38 Sr 88 1,2 39 Y 89 1,4 40 Zr Nb 92 1,8 42 Mo 96 1,9 43 Tc 2,2 44 Ru 101 2,2 45 Rh 103 2,2 46 Pd 106 1,9 47 g 108 1,7 48 d 112 1,7 49 In 115 1,8 50 Sn 119 1,9 51 Sb 122 2,1 52 Te 128 2,5 53 I Xe 131 0,7 55 s 133 0,9 56 a La 139 1,6 72 f Ta W Re Os Ir Pt u g 201 1,8 81 Tl 204 1,8 82 Pb 207 1,9 83 i 209 2,0 84 Po 2,5 85 t 86 Rn 0,7 87 Fr 0,9 88 Ra c 58 e Pr Nd Pm 62 Sm Eu Gd Tb Dy o Er Tm Yb Lu Th Pa 92 U Np 94 Pu 95 m 96 m 97 k 98 f 99 Es 100 Fm 101 Md 102 No 103 Lr 29 u 63,5 1,9 Symbol Simbool Electronegativity Elektronegatiwiteit pproximate relative atomic mass enaderde relatiewe atoommassa tomic number toomgetal KEY/SLEUTEL

18 Fisiese Wetenskappe V2 VS September 2014 TLE 4: STNDRD REDUTION POTENTILS TEL 4: STNDRD-REDUKSIEPOTENSILE alf-reactions / alfreaksies E (V) Increasing oxidising ability / Toenemende oksiderende vermoë F 2(g) + 2e 2F + 2,87 o 3+ + e o ,81 2O e 2 2O +1,77 MnO e Mn O + 1,51 l 2(g) + 2e 2l + 1,36 r 2O e 2r O + 1,33 O 2(g) e 2 2O + 1,23 MnO e Mn O + 1,23 Pt e Pt + 1,20 r 2(l) + 2e 2r + 1,07 NO e NO(g) + 2 2O + 0,96 g e g(l) + 0,85 g + + e g + 0,80 NO e NO 2(g) + 2O + 0,80 Fe 3+ + e Fe ,77 O 2(g) e 2O 2 + 0,68 I 2 + 2e 2I + 0,54 u + + e u + 0,52 SO e S + 2 2O + 0,45 2 2O + O 2 + 4e 4O + 0,40 u e u + 0,34 SO e SO 2(g) + 2 2O + 0,17 u 2+ + e u + + 0,16 Sn e Sn ,15 S e 2S(g) + 0, e 2(g) 0,00 Fe e Fe 0,06 Pb e Pb 0,13 Sn e Sn 0,14 Ni e Ni 0,27 o e o 0,28 d e d 0,40 r 3+ + e r 2+ 0,41 Fe e Fe 0,44 r e r 0,74 Zn e Zn 0,76 2 2O + 2e 2(g) + 2O 0,83 r e r 0,91 Mn e Mn 1,18 l e l 1,66 Mg e Mg 2,36 Na + + e Na 2,71 a e a 2,87 Sr e Sr 2,89 a e a 2,90 s + + e - s - 2,92 K + + e K 2,93 Li + + e Li 3,05 Increasing reducing ability / Toenemende reduserende vermoë laai asseblief om

19 Fisiese Wetenskappe V2 VS September 2014 TLE 4: STNDRD REDUTION POTENTILS TEL 4: STNDRD-REDUKSIEPOTENSILE alf-reactions / alfreaksies E (V) Increasing oxidising ability / Toenemende oksiderende vermoë Li + + e Li 3,05 K + + e K 2,93 s + + e s 2,92 a e a 2,90 Sr e Sr 2,89 a e a 2,87 Na + + e Na 2,71 Mg e Mg 2,36 l e l 1,66 Mn e Mn 1,18 r e r 0,91 2 2O + 2e 2(g) + 2O 0,83 Zn e Zn 0,76 r e r 0,74 Fe e Fe 0,44 r 3+ + e r 2+ 0,41 d e d 0,40 o e o 0,28 Ni e Ni 0,27 Sn e Sn 0,14 Pb e Pb 0,13 Fe e Fe 0, e 2(g) 0,00 S e 2S(g) + 0,14 Sn e Sn ,15 u 2+ + e u + + 0,16 SO e SO 2(g) + 2 2O + 0,17 u e u + 0,34 2 2O + O 2 + 4e 4O + 0,40 SO e S + 2 2O + 0,45 u + + e u + 0,52 I 2 + 2e 2I + 0,54 O 2(g) e 2O 2 + 0,68 Fe 3+ + e Fe ,77 NO e NO 2(g) + 2O + 0,80 g + + e g + 0,80 g e g(l) + 0,85 NO e NO(g) + 2 2O + 0,96 r 2(l) + 2e 2r + 1,07 Pt e Pt + 1,20 MnO e Mn O + 1,23 O 2(g) e 2 2O + 1,23 r 2O e 2r O + 1,33 l 2(g) + 2e 2l + 1,36 MnO e Mn O + 1,51 2O e 2 2O +1,77 o 3+ + e o ,81 F 2(g) + 2e 2F + 2,87 Increasing reducing ability / Toenemende reduserende vermoë