Fysische Chemie en Kinetiek

Vergelijkbare documenten
Fysische Chemie en Kinetiek

/14 /28 /28 /30 /100. Naam:.. Studentnr.:.. Resultaten: Totaal: Opgave 1 Opgave 2 Opgave 3 Opgave 4

Fysische Chemie en Kinetiek

Fysische Chemie en Kinetiek

Fysische Chemie en Kinetiek

/14 /28 /28 /30 /100. Naam:.. Studentnr.:.. Resultaten: Totaal: Opgave 1 Opgave 2 Opgave 3 Opgave 4

Fysische Chemie en Kinetiek

Fysische Chemie en Kinetiek

Fysische Chemie en Kinetiek

Fysische Chemie en Kinetiek

Tentamen optimaal sturen , uur. 4 vraagstukken

Toets02 Algemene en Anorganische Chemie. 30 oktober :00-15:30 uur Holiday Inn Hotel, Leiden

Eindantwoorden PT-1 toets , 8:45-10:30

TENTAMEN. Thermodynamica en Statistische Fysica (TN )

Fysische Chemie Werkcollege 5: Binaire mengsels-oplosbaarheid

PT-1 tentamen, , 9:00-12:00. Cursus: 4051PRTE1Y Procestechnologie 1 Docenten: F. Kapteijn & V. van Steijn

Fysische Chemie Oefeningenles 6 Oplosbaarheid - Fasendiagrammen

Eindtoets 3BTX1: Thermische Fysica. Datum: 3 juli 2014 Tijd: uur Locatie: paviljoen study hub 2 vak c & d

Tentamen Statistische Thermodynamica MST 19/6/2014

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN FACULTEIT WERKTUIGBOUWKUNDE DIVISIE COMPUTATIONAL AND EXPERIMENTAL MECHANICS

Uitwerkingen. T2: Verbranden en Ontleden, De snelheid van een reactie en Verbindingen en elementen

HERHALINGS TENTAMEN CHEMISCHE THERMODYNAMICA voor S2/F2/MNW2 Woensdag 14 januari, 2009,

T2: Verbranden en Ontleden, De snelheid van een reactie en Verbindingen en elementen

-- zie vervolg volgende pagina --

Tentamen Simulaties van biochemische systemen - 8C110 3 juli uur

Toets 01 Algemene en Anorganische Chemie. 30 september 2015

PT-1 tentamen, , 9:00-12:00. Cursus: 4051PRTE1Y Procestechnologie 1 Docenten: F. Kapteijn & V. van Steijn

Tentamen Verbrandingstechnologie d.d. 9 maart 2009

Dit examen bestaat voor iedere kandidaat uit 20 vragen

Technische Universiteit Eindhoven Tentamen Thermische Fysica II 3NB augustus 2011, uur

PbSO 4(s) d NH 4Cl + KOH KCl + H 2O + NH 3(g) NH 4. + OH - NH 3(g) + H 2O e 2 NaOH + CuCl 2 Cu(OH) 2(s) + 2 NaCl

Toets T1 Algemene en Anorganische Chemie. 02 oktober 2013

6 Modellen in de scheikunde

Tentamen Statistische Thermodynamica MS&T 27/6/08

Herkansing Algemene en Anorganische Chemie. 06 November 2015

Hoofdstuk 2: Kenmerken van reacties

Uitwerkingen van de opgaven uit: CHEMISCHE ANALYSE ISBN , 1 e druk, Uitgeverij Syntax Media Hoofdstuk 15 Elektrochemie bladzijde 1

SCHEIKUNDEOLYMPIADE 2018

Toets 2 CTD voor MST. 1 april :00 17:00 uur

Overgangsverschijnselen

Tentamen numerieke analyse van continua I

TENTAMEN. Van Quantum tot Materie

2E HUISWERKOPDRACHT CONTINUE WISKUNDE 2

IPT toets , 10:45-12:30

Tentamen x 3

Technische Thermodynamica 1, Deeltoets 2 Module 2, Energie en Materialen ( )


Tentamen Inleiding Meten en Modelleren Vakcode 8C120 7 april 2010, uur. Het gebruik van een (grafische) rekenmachine is toegestaan.

PT-1 toets , 10:45-12:30

Tentamen Moleculaire Simulaties - 8C November uur

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN. Tentamen OGO Fysisch Experimenteren voor minor AP (3MN10)

Tentamen Inleiding Meten en Modelleren 8C april 2011, 09:00-12:00

TOETS CTD voor 1 ste jaars MST (4051CHTHEY) 31 maart uur Docenten: L. de Smet, B. Dam

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN. Tentamen OGO Fysisch Experimenteren voor minor AP (3MN10) Tentamen Inleiding Experimentele Fysica (3AA10)

IPT toets , 8:45-10:30

Notatieafspraken bovenbouw, wiskunde A


Fysische Chemie Oefeningenles 7: Chemisch Evenwicht

Tentamen Simulaties van biochemische systemen - 8C Juni uur

Schriftelijk examen 2e Ba Biologie Fysica: elektromagnetisme

Tentamen Inleiding Meten Vakcode 8E april 2009, uur

Voorblad bij Tentamen

Natuurlijk heb je nu nog géén massa s berekend. Maar dat kan altijd later nog. En dan kun je mooi kiezen, van welke stoffen je de massa wil berekenen.

Faculteit Scheikunde Onderwijs Instituut Scheikunde Practicum

Chemische kinetiek Bepaling van de snelheidsconstante en de activeringsenergie voor de oxidatie van het jodide-ion door waterstofperoxide

Herkansing Toets T1 en T2 AAC. 08 november 2013

TOETS CTD voor 1 ste jaars MST (4051CHTHEY, MST1211TA1, LB1541) 10 maart uur Docenten: L. de Smet, B. Dam

Bepaling van de elektrische geleidbaarheid

EXAMEN VWO SCHEIKUNDE 1980, TWEEDE TIJDVAK, opgaven

6 VWO SK Extra (reken)opgaven Buffers.

ANORGANISCHE ANALYSEMETHODEN/WATER GELEIDBAARHEID

Eindexamen scheikunde havo 2001-II

Tentamen Inleiding Meten en Modelleren Vakcode 8C juni 2010, uur

SCHEIKUNDE. Hoofdstuk 9

Hertentamen Statistische en Thermische Fysica II Woensdag 14 februari 2007 Duur: 3 uur

TENTAMEN CHEMISCHE THERMODYNAMICA voor F2/MNW2. Vrijdag 23 december 2005

Deze Informatie is gratis en mag op geen enkele wijze tegen betaling aangeboden worden

7. Hamiltoniaanse systemen

CENTRALE COMMISSIE VOORTENTAMEN SCHEIKUNDE TENTAMEN SCHEIKUNDE. datum : donderdag 29 juli 2010

Technische Universiteit Eindhoven Tentamen Thermische Fysica II 3NB65. 5 juli 2013, uur

EXAMENFOLDER maandag 26 januari 2015 OPLOSSINGEN. Vraag 1: Een gelijkstroomnetwerk (20 minuten - 2 punten)

Scheikunde Vraag 1. Vraag 1: <A> <B> <C> <D>

ßCalciumChloride oplossing

Tentamen Quantum Mechanica 2

Wiskunde met (bedrijfs)economische toepassingen

Uitwerkingen van het Tentamen Moleculaire Simulaties - 8C Januari uur

Algemene Scheikunde

NATIONALE SCHEIKUNDEOLYMPIADE EINDTOETS THEORIE

Basisscheikunde voor het hbo ISBN e druk Uitgeverij Syntax media

Deeltentamen Lineaire Schakelingen (EE1300), deel B

ZUUR-BASE BUFFERS Samenvatting voor het VWO

Een reactie blijkt bij verdubbeling van alle concentraties 8 maal zo snel te verlopen. Van welke orde zou deze reactie zijn?

Tentamen Katalyse 5 januari 2011

Hoofdstuk 4 Kwantitatieve aspecten

2 Concentratie in oplossingen

Redoxreacties. Gegeven zijn de volgende reactievergelijkingen: Reactie 1: Pd Cl - 2- PdCl 4 Reactie 2: 2 Cu I - -

Wat is de formule van het metaalchloride waarin M het symbool van het metaal voorstelt?

Wat is de formule van het metaalchloride waarin M het symbool van het metaal voorstelt?

Tentamen Simulaties van Biochemische Systemen - 8C110 en 8CB19 4 Juli uur

Differentiaalvergelijkingen Wi1909TH. I.A.M. Goddijn, Faculteit EWI 12 november 2018

Transcriptie:

Fysische Chemie en Kinetiek 2013-2014 Docenten/beoordelaars: prof. dr. Mare Koper en dr. Ludo Juurlink 22 januari 2014 09:00-12:00 CT 0.20 en CTl.97 Naam: Studentnummer Dit is de enige originele versie van jouw tentamen. Het bevat dit voorblad en de opgaven. Gebruik kladpapier om je antwoord uit te werken alvorens de essentiële berekeningen, waarden, schetsen of redenering over te nemen op dit origineel. Bij dit tentamen mag je gebruik maken van de beschikbare computer, files op een USB memory stick, boeken, rekenmachine, aantekeningen en uitgeprinte versies van collegesheets en al het overige materiaal datje denkt nodig te hebben. Resultaten: Opgave 1 Opgave 2 Opgave 3 Opgave 4 /20 /20 /28 /12 Totaal/Cijfer [= 9*(totaal/80) + 1]

OPGAVE 1 (20 punten) In de gasfase reageert cyclopropaan tot propeen; cyclo-due -» H3C-CH=CH2 reactie I In deze opgave worden cyclopropaan en propeen respectievelijk aangeduid met CP en P. De reactie is een unimoleculaire reactie in de gasfase. Het ligt in de lijn der verwachting dat het mechanisme beschreven kan worden met het Lindemann mechanisme. CP + CP ^ CP* + CP met k= k,f CP* + CP ^ CP + CP met k= kj, CP* ^ P met k= k2 In dit model staat CP* voor een aangeslagen CP molecuul. Als we concentraties gebmiken i.p.v. partiële drulcken voor de gassen, leidt een steadystate benadering tot ^^k/{cp] + l ^^^^ " ^-^^^^ vergeujkingi Daaimee kan worden verwacht dat de reactie zich ongeveer met een 1^-orde reactiesnelheids-aflianlcelijldieid gedraagt. a) (2 punten) Laat hieronder zien hoe deze vergelijlcing wordt afgeleid. Bij 760 K en hoge druk is de reactiesnelheid bij goede benadering inderdaad l'' orde in [CP]. Experimenten waarbij de reactiesnelheidsconstante, /c, -, wordt bepaald bij verschillende temperaturen leidt tot Ea = 275 ld/mol. De pre-exponentiele factor van kum blijlct 3x10'^ s'\ b) (2 punten) Wat is de waarde en eenheid van reactiesnelheidsconstante, A, -, bij 760 K? c) (5 punten) Start een nieuw Maple worksheet. Plot in één grafiek het concentratie-tijd profiel voor zowel [CP] als [P]. Gebruik [CP](t=o) = 1 en een tijdas van O tot 20000 s.

Een overgang bij afnemende initiële druk (of concentratie) van een T-orde naar l^-orde afhankelijlcheid in het reactant is karakteristiek voor het Lindemann mechnisme. Wanneer kuni bij verschillende initiële waarden van [CP] wordt bepaald en deze worden uitgezet op logaritmisch papier ontstaat een rechte lijn die afvlakt tot een maximale waarde bij zeer hoge druk. De gevonden waarde van ^, in opgave Ib is een zeer goede benadering voor deze maximale waarde, kmu die men Icrijgt voor zeer hoge [CP](t=o). d) (2 punten) Dmk /q^f uit in k\f, kir, kj. Alhoewel nu bekend is hoe de reactiesnelheidskonstanten zich verhouden, kunnen we de afzonderlijke waarden van ku, ku, ^2 nog niet bepalen. In het druleegime waar de tweedeorde reactie overheerst kan echter /cif afzonderlijk worden bepaald. e) (3 punten) Leg middels een vergelijldng (die je ook afleidt!) en een schets van een grafiekje uit hoe dit kan. Deze /cif wordt bepaald en blijkt 2.51x10"^ M''s

De afzonderlijk bepaling van ku en ki is experimenteel lastig. Echter middels een trucje kan dat toch. In het overgangsgebied tussen T en 2' orde afhanlcelijldieid wordt de term [CP]i/2 gebmikt voor de initiële concentratie van [CP] waarbij K i gelijk is aan kj2. f) (2 punten) Laat zien dat deze [CP]i/2 zowel gelijk is aan kjkuaxs kjlkxrg) (2 punten) Voorspel de waarde van [CPjyz uit de gegeven waarden van /q f en k^. Experimenteel wordt echter gevonden [CP]i/2 = 3x10"* M. h) (3 punten) Bereken de verhouding tussen de voorspelde en experimentele waarde van [CP]i/2 en beargumenteer kort of het Lindemann mechanisme hier geldig lijkt.

OPGAVE 2 MAPLE (20 punten) We gebruiken Maple om een stelsel van differentiaalvergelijkingen op te lossen en de oplossingen grafisch weer te geven. We passen dit toe op de reactie uit Opgave 1. Dit laat toe dat we op basis van grafieken kunnen controleren in hoeverre het daadwerkelijke mechanisme afwijkt van het verwachte Lindemaim mechanisme. a) (3 punten) Geef hieronder het stelsel van drie differentiaalvergelijkingen voor [CP], [CP*] en [P] weer dat behoort bij het Lindemarm mechanisme uit Opgave 1. b) (3 punten) Ga in het eerder gestarte Maple worl-csheet verder met het commando "restart" na de grafiek uit opgave 1 c en vei-werk het stelsel van drie differentiaalvergelijkingen. c) (6 punten) Los het stelsel numeriek op en plot de concentraties als functie van de tijd tot t=20000 s. Gebruik de gegeven waarde voor ^if, neem aan dat hf=k\, en laat Maple ki berekenen op basis van de voorspelde waarden van [CPji/2 en k\r. Als je geen waarde hebt gevonden in opgave Ig, gebruik [CP]i/2=lxlO'' M. Als een andere verhouding fe/mr (dit is gelijk aan [CPji^) wordt aangenomen, gaan de concentratie-tijd lijnen afwijken van het model dat volgt uit het Lindemann mechanisme. d) (6 punten) Bij welke verhouding zie je afwijldngen ontstaan? Varieer /f2//cir in de richting van de experimentele waarde. Plot hiertoe in een extra concentratie-tijd grafiek zowel de oplossingen uit Ic als de oplossingen voor het model die volgen bij een andere verhouding kjlk^. Zorg dat er verschil te zien is in de grafiek. Afwijldngen onstaan bij fe//cir = e) (2 punten) Schoon je Maple worksheet op door gebmik te maken van de 'split/join' opties, overbodige regels of commando's te verwijderen, etc. Voeg telcst toe opdat een leek zou Icunnen volgen wat jouw worksheet exact beschrijft en doet.

OPGAVE 3 ELEKTROCHEMIE (28 punten) a) (4 punten) Twee vluchtige vloeistoffen A en B hebben een dampdruk van respectievelijk= 112.4 Torr en P*B = 63.5 Torr. Als XA = 0.49 (de molfractie van A in de vloeistoffase), bereken dan de totale druk van de dampfase boven het mengsel als je aanneemt dat er sprake is van een ideaal mengsel. Bereken ook de molfractie van A in de dampfase. b) (4 punten) Beschrijf de verschillen tussen de wet van Raoult en de wet van Henry. Verduidelijk de verschillen met een schematisch plaatje (zie volgende pagina) van de totale dampdruk van een niet-ideaal binair mengsel als functie van de molfractie van één van de componenten.

t PA, PB, Ptot XA 0 1 c) (3 punten) De Bom vergelijldng voor de solvatatieenergie van een ion wordt gegeven door: ' 1-1 Geef de betekenis van de verschillende symbolen [eo=8.854xlo''^ C^^l'm"'; e=f/na (i^=faraday constante=96485 C mof^ NA is de constante van Avogadro]. Een bromide ion in water [s,. = 78.5] heeft een effectieve straal van 0.20 nm. Bereken daaruit de solvatatieenergie van het bromide ion in kj mof'. d) (2 punten) Wat is de fysische betekenis als een opgeloste stof een activiteitcoëfficiënt heeft van: > 1 =1 < 1 <0

e) (4 punten) Beschouw de reductie van Icoper ionen in een halfcel: Cu'^ + 2e ^Cu (s) Schrijf de Nemst vergelijldng voor de evenwichtspotentiaal van deze redox reactie op en bereken de Nemst potentiaal voor een koper elektrode in deze halfcel voor een oplossing van 0.05 M CuCl2. Neem aan dat de activiteitcoëfficiënt van de ionen gelijk aan 1 is. f) (4 punten) Teken in de onderstaande grafiek het concentratieprofiel van de concentratie van Cu^"^ ionen, [Cu^"^], d.w.z. de concentratie als functie van de afstand tot het elektrodeoppervlak voor de volgende drie situaties: 1) Bij de evenwichtspotentiaal Ef' 2) Bij zeer negatieve potentiaal waarbij de reductie van de koper ionen diffusie gelimiteerd is 3) Bij een potentiaal tussen de eerste twee potentialen in, waarbij de reductie nog niet diffusie gelimiteerd is. 4) Bij zeer positieve potentiaal waarbij de Cu koper elektrode oxideert

A [CU2-] 1= = _ = p- 0 afstand x tot de electrode g) (5 punten) Tijdens de diffusie gelimiteerde reductie van de Cu^'^ ionen in de 0.05 M CuCl2 oplossing, meten we een kathodische grensstroomdichtheid van -62.7 ma cm"^ Neem aan dat de diffusielaagdikte 5 = 10"^ cm is. Bereken de diffusiecoëfficiënt van Cu^"^. Wordt de stroom die er loopt als het Cu^"^ gereduceerd wordt onder diffusie-gelimiteerde omstandigheden groter of Ideiner als we sucrose aan de oplossing toevoegen? Lichtje antwoord toe op deze en de volgende pagina. [NB Sucrose verhoogt de viscositeit van de oplossing].

(2 punten) Wat is het verschil tussen een zwak en een sterk elektrolyt? Hoe bepaal je dat experimenteel?

OPGAVE 4 SCIENCE PAPERS ZUURSTOF REDUCTIE (12 punten) Open de Science papers van Stamenlcovie-Markovic en Lefevre-Dodelet op Blackboard. Bespreek in je eigen woorden de voor- en nadelen van de twee katalysatoren ontwildceld door Stamenkovic et al. en Lefevre et al, en geef aan wat voor beide gevallen de belangrijkste uitdagingen zijn voor toekomstig onderzoek.