Vraag 1 Natuurlijk chloor bestaat essentieel uit de isotopen 35 17Cl en 37 17Cl Wat zijn isotopen? <A>: atomen of ionen met eenzelfde aantal elektronen en een verschillend aantal protonen <B>: atomen met eenzelfde aantal protonen en een verschillend aantal neutronen <C>: atomen met eenzelfde kernmassa maar een verschillende kernlading <D>: atomen met eenzelfde aantal neutronen maar een verschillend aantal protonen Eerst een woordje uitleg over de getallen die voor het element staan, de onderste getallen die in subscript staan zeggen hoeveel protonen een bepaald element heeft, het is voor IEDER element constant en bepaalt de plaats van het element in het PS, zodra een element een proton (meestal 2) verliest (bvb door radioactief verval) krijgen we een ander element. Het getal in superscript is het massagetal, het is de som van de nucleonen (deeltjes van de kern) omdat de massa van elektronen (deeltjes die in banen rondom de kern bewegen) verwaarloosbaar klein is in vergelijking met de massa ven een proton of neutron wordt dit massagetal uitsluitend bepaald door het aantal neutronen + het aantal protonen. De definitie van een isotoop is als volgt: het is eenzelfde element met een verschillende massa, aangezien protonen de identiteit van het element en zijn chemisch gedrag bepalen kan het massaverschil enkel toe te schrijven zijn aan een verschillend aantal neutronen. Steunend op deze definitie is het duidelijk dat optie B de enige juiste is. Vraag 2 Wat is de ph van een 0,1 mol/l Ba(OH) 2 oplossing. Hier moet je rekening houden met het feit dat per molecule Ba(OH) 2 2 OH - groepen vrijgesteld worden. ph van een sterke base = 14 + log ( C base) Waarin C de concentratie van de base (OH - ) voorstelt. 0,2 mol / L = 0,2 M log 2 10-1 = -0,698 14 + (-0,698) = 13,3 Antwoord D is dus juist. Vraag 3 Hoe zou je de formule voor het fosfaat van een tweewaardig kation schrijven?
Fosfaat is een zuurrest van fosforzuur H 3 PO 4, hieruit kan je concluderen dat het oxidatiegetal van een fosfaatgroep -3 moet zijn. Een tweewaardig kation heeft als oxidatiegetal +2 (+ voor kation) (2 voor tweewaardig) De rest is wiskunde, Optie A: X 3 (PO 4 ) 2 de som van de oxidatiegetallen in een neutrale molecule moet steeds nul zijn, we controleren dit 3.2 + 2.-3 = 0 Optie A is het juiste antwoord. Vraag 4 Voor de reactie: 2 NO 2 + F 2 2 NO 2 F Vindt men als uitdrukking voor de reactiesnelheid s: s = k. [NO 2 ]. [F 2 ] Indien s uitgedrukt wordt in mol. L -1. S -1, wat zijn dan de eenheden van de snelheidsconstante k? Dit is een zeer irrelevant vraagstuk en duikt gelukkig niet zo vaak op. k = s / [NO 2 ]. [F 2 ] (de vierkante haken duiden op concentratie van de stoffen in mol/l) In eenheden: k = mol. L -1. s -1 / ( mol.l -1.mol.L -1 ) k = mol. L -1. s -1 / ( mol².l -2 ) we schrappen mol in de teller en doen het kwadraat weg in de noemer k = L -1. s -1 / ( mol.l -2 ) we schrappen L -1 in de teller en maken van L -2 in de noemer L -1 k = s -1 / ( mol.l -1 ) we transformeren mol en L naar de teller en bekomen: k = mol -1. L. s -1 Antwoordalternatief B is dus juist. Vraag 5 Knalgas is een mengsel van dizuurstofgas en diwaterstofgas: dit mengsel zal zeer makkelijk reageren met vorming van water.
Hoeveel gram dizuurstofgas heeft men nodig om 20 gram diwaterstofgas volledig te laten reageren tot water? Allereers: de reactievergelijking: 2H 2 + O 2 = 2H 2 O Hieruit kan je concluderen dat 2 moleculen H 2 nodig zijn voor reactie met 1 molecule O 2 Anders geredeneerd zal je met een bepaald aantal mol H 2 slechts een half zo groot aantal mol O 2 kunnen laten reageren. De moleculaire massa van H 2 = 2.(1) = 2 g/mol De moleculaire massa van O 2 = 2.(16) = 32 g/mol We hebben 20 gram diwaterstofgas, dat is 20g/2g.mol -1 of 10 mol We weten dat met tien mol H 2 gas slechts een half zo groot aantal mol O 2 zal reageren. Dus hebben we 5 mol O 2 nodig of 5. 32 g/mol = 160 gram Optie C is dus het juiste antwoord. Vraag 6 Eerst en vooral een woordje uitleg bij de grafiek: Op de y as wordt de energie die de stoffen bezitten weergegeven, we zien dat de energie van de reactanten (zij die verbruikt worden) lager is dan die van de reactieproducten (zij die gevormd worden).
We zullen alle opties beoordelen: A: de reactie is endergonisch, endergonisch is een verouderd synoniem voor het nu vaker gebruikte endotherm. Bij een endotherme reactie moet er netto energie toegevoegd worden om de reactieproducten te bekomen. Derhalve is de energie van de reactieproducten hoger dan die van de reactanten. Deze stelling klopt dus. B: De reactieopbrengst wordt bevorderd door katalyse, een katalysator verhoogt (of verlaagt: negatieve katalysator) de reactiesnelheid door de activeringsenergie te verlagen (of te verhogen) waardoor er meer (of minder) moleculen met een bepaalde kinetische energie de in energiewaarde verlaagde (of verhoogde) transitietoestand kunnen bereiken, de heen maar ook de terugreactie wordt bevorderd (of geremd), dus het evenwicht (of de reactieopbrengst) wordt niet veranderd. Deze optie is dus uitgesloten. C: Bij hogere temperatuur zullen meer moleculen de nodige energie hebben om effectief te botsen en zal de reactie sneller gaan (Arheniusvergelijking) Optie C klopt dus niet. D: We beschikken hier over te weinig gegevens om een uitspraak te doen over het al of niet doorgaan van deze reactie. Optie D klopt dus niet. Optie A is dus de enige juiste. Vraag 7 Welke bewering is juist? We zullen alle stellingen beoordelen: A: De verhouding aantal protonen/aantal neutronen is groter voor het gemiddelde ijzeratoom dan voor het gemiddelde fosforatoom. Allereerst even verklaren wat men bedoelt met gemiddeld atoom, in de natuur komt vaak een mengsel voor van isotopen van een bepaald element, in de tabel van mendelejev wordt altijd het gewogen gemiddelde vermeldt. Dat is de gemiddelde massa van alle isotopen samen rekening houdende met hun procentuele abundantie (voorkomen). Fe = atoomnummer 26 dus 26 protonen, massagetal 56 dus 56 26 of 30 neutronen Verhouding protonen/neutronen = 26/30 P = atoomnummer 15 dus 15 protonen, massagetal 31 dus 31 15 of 16 neutronen. Verhouding protonen/neutronen = 15/16 Hieruit volgt dat de verhouding aantal protonen/aantal neutronen kleiner is voor het gemiddelde ijzeratoom dan voor het gemiddelde fosforatoom.
Deze stelling klopt dus niet. B: Elementen waarvan de atoommassa een veelvoud van vier bedraagt (voorbeelden: helium, neon, argon, krypton) zijn chemisch inert. Verdoe je tijd niet met het uitrekenen van atoommassa s maar lees wat er staat, edelgassen hebben een octetstructuur en zijn inderdaad chemisch inert. B is dus inderdaad juist. Je kunt hier stoppen of voor de zekerheid nog de twee andere alternatieven uitsluiten: C: zowel natrium als kalium zijn alkalimetalen en vertonen een grote analogie in chemisch gedrag, in feite zal het kalium atoom net iets liever een elektron afstaan dan het natrium atoom, zijn valentie elektronen zitten in een hogere schil en zijn dus minder sterk aan de kern gebonden (grotere afstand tot positieve kernlading, kleinere aantrekkingskracht) Deze optie is dus uitgesloten. D: Dit is een uitspraak waarvoor je moet oppassen, hier heeft zwavel een negatief oxidatiegetal (-2) maar aangezien het covalent gebonden is aan 2 waterstofatomen heeft het 2 elektronen bij en heeft het nu een octetstructuur en is het dus neutraal geladen. Lading is niet gelijk aan oxidatiegetal. Optie B is de enige juiste. Vraag 8 Fosfaatbuffers worden in het laboratorium vaak gebruikt om geïsoleerde cellen voor enige tijd bij constante ph te bewaren. Een van de redenen hiervoor is dat de pkz waarde van het koppel H 2 PO 4 - / HPO 4 2- gelijk is aan 7,2 dit is zeer dicht bij de ideale ph voor de meeste cellen. Welk van de onderstaande vier grafieken is de juiste weergave van de ph verandering in functie van het volume toegevoegde 1 mol/l HCl indien men vertrekt van: 1,5 liter van een 10mmol/L Na 2 HPO 4 - oplossing Een ph bij aanvang van 9,0 Het is echt niet de bedoeling dat je dit gaat uitrekenen, hoewel dit perfect mogelijk is. Als we logisch nadenken dan weten we dat een buffer zal gevormd worden, en een buffer doet wat het zegt, het buffert. Dat betekent dat het tot op zeker niveau een toevoeging van zuur of base zal opvangen zodat de ph van een oplossing door dit insult min of meer constant blijft. Maar, de capaciteit van een buffer is beperkt en vroeg of laat is hij opgebruikt en zal de ph verder stijgen/dalen. Aangezien we hier een sterk zuur toevoegen zullen we dus zien dat de ph een beetje zal dalen tot het buffergebied bereikt is, zolang er genoeg buffer overblijft zal de ph relatief constant blijven. Eenmaal opgebruikt zal de ph verder dalen door toevoeging van het sterke zuur.
Grafiek A: hier gaat de ph lineair naar beneden, van enige bufferwerking is hier geen sprake. Grafiek B: hier is de capaciteit van de buffer eindeloos (voor het beschouwde gebied), en gezien het gebied dat door de x as bestreken wordt (hoeveelheid toegevoegd HCl) groter is dan de hoeveelheid buffer 1,5 liter van een 10mmol/L Na 2 HPO 4 - moet de buffer dus nog binnen de grafiek opgebruikt geraken. Grafiek C: Is representatief voor het gedrag van een buffer onder toevoeging van een zuur. Grafiek D: hier zou de ph na verloop van tijd terug gaan stijgen terwijl je een zuur toevoegt, dit is uitgesloten. Optie C is hier dus het juiste antwoord. Vraag 9 Welk van volgende Lewisstructuren zal het meest bijdragen tot de elektronenverdeling in CO 2? Optie D is de enige juiste, CO 2 is een symmetrische molecule. We kunnen A uitsluiten omdat O 2 hier geen octetstructuur bereikt. B is zeer onwaarschijnlijk, links van C staat een O, rechts van C ook een O Aangezien beide zuurstoffen een zelfde EN waarde hebben (affiniteit voor elektronen) is het onlogisch dat het ene zuurstofatoom zoveel elektronen krijgt. C kunnen we uitlsuiten omdat de vrije elektronenparen op C liever zullen delokaliseren naar een dubbele binding. Optie D is de juiste. Vraag 10 Kaliumpermanganaat is een zeer sterke oxidator: hierdoor zal een waterige oplossing van kaliumpermanganaat in zuur milieu reageren met Fe 2+ ionen in een aflopende reactie: MnO 4 - + 5 Fe 2+ + 8 H + Mn 2+ + 5 Fe 3+ + 4 H 2 O Stel dat je in deze reactie vertrekt vanuit een waterige oplossing met: 0,01 mol permanganaationen 0,04 mol Fe 2+ ionen Een grote overmaat aan H + ionen Welk van volgende beweringen is correct:
We zullen ze allemaal overlopen, A: alle permanganaationen worden verbruikt, klopt niet want in de reactievergelijking zie je dat we vijfmaal zoveel Fe 2+ ionen nodig hebben om alle permanganaationen op te laten reageren en we hebben er maar vier maal zoveel. B: Er wordt 0,01 mol Fe 2+ verbruikt, klopt niet, het zal verbruikt worden tot het volledig op is. Fe 2+ is hier beperkend reagens. C: de ph daalt wanneer de reactie vordert, klopt ook niet want naarmate de reactie vordert wordt er H + verbruikt en geen ph bepalend species gevormd in het rechterlid. De ph zal dus stijgen in plaats van dalen. D: is juist. Er wordt immers evenveel Mn 2+ gevormd als er permanganaationen verbruikt worden, de hoeveelheid permanganaationen die verbruikt worden wordt bepaald door het beperkende reagens Fe 2+, er is 0,04 mol Fe 2+ aanwezig, dit geeft aanleiding tot het verbruik van een hoeveelheid permanganaationen die vijf maal kleiner is of gelijk is aan = 0,04/5 = 0,008 mol. Er wordt evenveel mol Mn 2+ gevormd als er permanganaationen verbruikt worden dus wordt er inderdaad 0,008 mol Mn 2+ gevormd. D is dus het juiste antwoord. Vraag 11 Behoort niet meer tot de leerstofonderdelen KIW Vraag 12 Lachgas (N 2 0) is een vrij licht verdovingsmiddel (anaestheticum) dat vroeger veel werd gebruikt voor een algemene verdoving tijdens kleine operaties. Uiteraard is de dosering van dit gas een belangrijke factor voor het bereiken van een optimale verdoving. In een lege ballon brengt men 2 liter lachgas bij 20 C De temperatuur in de kamer loopt op tot 30 C, zonder dat er een drukwijziging optreedt. Wat wordt het volume van de ballon? <A>: het volume wordt met 1/3 gereduceerd tot 1,33 liter. <B>: 2 liter; het volume verandert haast niet. <C>: het volume wordt met 50% verhoogd tot 3 liter. <D>: er ontbreken gegevens om het nieuwe volume te berekenen. Er treedt geen drukwijziging op, dus p is constant en het volume zal evenredig stijgen met de absolute temperatuur. Ook het aantal gasdeeltjes is constant, omdat we hier slechts een vergelijking willen maken tussen 2 toestanden en geen concrete waarden willen berekenen heeft de gasconstante ook geen belang. P 1 = T 1 /V 1 P 2 = T 2 /V 2
P 1 = P 2 dus: T 1 /V 1 = T 2 /V 2 V 2 = T 2. V 1 / T 1 V 2 = 303 K. 2 L / 293 K = 2,068 Om wiskundige reden is het hier niet nodig om L naar m³ om te zetten, want om dat te doen vermenigvuldigen we in feite beide leden met een factor 10-3 Maar het is wel belangrijk om in absolute temperatuur te werken Het volume zal dus amper stijgen, wat te verwachten valt bij een relatief kleine temperatuurstijging van 10 K. Antwoord B is dus het juiste. Vraag 13 Deze vraag peilt niet naar kennis over organische scheikunde maar is een stoichiometrisch vraagstuk. Ze kan dus nog steeds voorkomen Een patiënt die overgevoelig is voor bijensteken, wordt door enkele bijen in de arm gestoken. Hij wordt direct naar de spoedgevallendienst van een ziekenhuis gebracht. Omdat er een anafylactische shock aan het ontstaan is, geeft de dienstdoende dokter hem via een bolus injectie 92 microgram adrenaline in de bloedbaan. Adrenaline (zie structuurformule) is een sterk vaatvernauwend en hartstimulerend hormoon, die de shock onmiddellijk tegenwerkt. Met bolus wordt een relatief snelle inspuiting bedoeld van de gehele dosis. Eén minuut na de inspuiting heeft het geneesmiddel zich homogeen verdeeld over het bloedplasma en begint de patiënt er veel beter uit te zien. Laat ons veronderstellen dat er op dat moment nog geen adrenaline werd afgebroken of verwijderd uit de bloedbaan. Verder is gegeven: Bloedplasma volume bij deze patiënt = 2 liter Molmassa van adrenaline = 184 gram/mol Hoe groot is de adrenalineconcentratie in het bloedplasma één minuut na de inspuiting? <A>: 46 µmol/l <B>: 4,6 x 10-6 mol/l <C>: 2,5 x 10-7 mol/l <D>: de molariteit is met de bovenstaande gegevens niet uit te rekenen Er werd 92 microgram adrenaline toegediend, dat is 92. 10-6 gram Dat is: (92. 10-6 g)/ (184 g/mol)
Of: 0,5. 10-6 mol / 2 L Dus half zo veel per L = 0,25. 10-6 mol/l = 2,5 x 10-7 mol/l Vraag 14 & Vraag 15 Behoren niet meer tot de leerstofonderdelen KIW