Fasit til kapittel 5 (2017)

Her finner du løsningsforslag og tips til oppgavene i kapittel 5. 

5.1 Byggesteinene - Atomene

5.1.1

oppgave 5.1.1


5.1.2

a) eks. karbon (C), natrium (Na), hydrogen (H), nitrogen (N)

b) Eksempelvis vil CO bety karbonmonoksid (en forbindelse) mens Co er grunnstoffet kobolt.

 

5.1.3

a) Atomnummeret forteller hvor mange protoner det er i kjernen.

b) Et atom er nøytralt når det har like mange protoner i kjernen som det har elektroner rundt kjernen.

 

5.1.4

a)  er en isotop av klor (grunnstoff 17) som har 35 nukleotider, dvs 17 protoner og 18 nøytroner.  Cl1737 er en annen isotop av klor som har 37 nukleotider. Den har like mange protoner, men har 20 nøytroner.

b) Karbon har 3 isotoper:C612, C613 og C614 . Nitrogen har to stabile isotoper: N714 og N715.

 

5.1.5

De kjemiske forbindelsene er sammensatt av flere grunnstoff.

Vann (H2O), metan(CH4), rust (forskjellige forbindelser mellom jern og oksygen, f.eks Fe2O3) og sukker (samlebetegnelse på mange karbohydrater, f.eks C6H12O6) er kjemiske forbindelser.

Både grafitt og diamant består av karbonatomer og regnes ikke som forbindelser. De er varianter av grunnstoffet karbon. Brom er grunnstoff 35.

Luft er en blanding av flere gasser, og er ikke en forbindelse.

 

5.2 Periodesystemet

5.2.1

a) Atomene i samme gruppe har like mange elektroner i det ytterste elektronskallet.

b) Atomene i samme periode har like mange elektronskall.

 

5.2.2

a) Se i boka hvordan du skal tegne modellene

b) Hydrogen og helium er i samme periode, natrium, magnesium og klor er i samme periode. Litium og natrium er i samme gruppe.

 

5.2.3

Tallene til venstre viser elektronfordelingen til jern. Det øverste tallet viser elektroner i skall nr. 1, tallet under i skall nr 2 osv.

26 er atomnummeret til jern, 55,8 er atommassen. Fe er det kjemiske symbolet.

 

5.2.4

  1. H, He, B, C, N, O, F, Ne, Si, P, S, Cl, Ar
  2. Li, Be, Na, Mg, Al, K, Ca
  3. H, He, N, O, F, Ne, Cl, Ar (alle er gasser ved 25°C)

5.2.5

Grunnstoff

Symbol

Protoner

Elektroner

Nøytroner *

Litium

Li

3

3

4

Beryllium

Be

4

4

5

Bor

B

5

5

6

Karbon

C

6

6

6

Nitrogen

N

7

7

7

Oksygen

O

8

8

8

Fluor

F

9

9

10

Neon

Ne

10

10

10

* Viser antall nøytroner i den vanligste isotopen

 

5.2.6

a) Edelgassene er plassert lengst til høyre i periodesystemet.

b) edelgassene (utenom helium) har 8 elektroner i sitt ytterste skall og finnes som enatomige gasser.

c) et atom har edelgasstruktur når det har 8 elektroner i sitt ytterste elektronskall.

 

5.2.7

a) Nei, åtteregelen er ikke oppfylt.

b) Mg2+ - har gitt fra seg to elektroner. F - har tatt opp et elektron.

 

5.2.8 – viser til oppgave 5.2.7

a) K+ og Ca2+ har lik elektronfordeling. Na+, Mg2+ og F har lik elektronfordeling.

b) Alle ionene over har edelgasstruktur.

 

5.2.9

Noen eksempler på reaksjonslikninger:

C + O2 → CO2. Denne reaksjonen viser forbrenning av karbon (kull) i oksygengass (luft). Det dannes karbondioksid.

2H2 + O2  2H2O. Når en tenner på hydrogengass i luft, reagerer den med oksygen i lufta. Det dannes vann.

 

5.2.10

a) 2 hydrogenatomer og 1 oksygenatom

b) 1 nitrogenatom og 3 hydrogenatomer

c) 2 karbonatomer, 6 hydrogenatomer og 1 oksygenatom

d) 12 karbonatomer, 22 hydrogenatomer og 11 oksygenatomer

 

5.2.11

a) Denne er balansert.

b) 2C + O2  2CO

c) 2SO2 + O2  2SO3

d) 2Na + H2 2NaOH + H2

e) Ca + 2H2 Ca(OH)2 + H2

 

5.3 Redoksreaksjoner er reaksjoner med elektronovergang

5.3.1

2K + F2  2KF     

Kalium gir fra seg elektroner og blir oksidert. Fluor tar opp elektroner og blir redusert.

 

5.3.2

b og c er redoksreaksjoner. I b blir Cu2+ redusert til Cu, og Fe blir oksidert til Fe2+.

I c blir Na oksidert til Na + mens H i vann blir redusert til H2.

 

5.3.3

Se side 141 i læreboka.

 

5.3.4

a) Atom: (betyr udelelig) er den minste byggesteinen i grunnstoffene. Atomer med samme antall protoner i kjernen tilhører samme grunnstoff.

Positivt ion: et ladd atom eller en ladd atomgruppe som til sammen har flere protoner i kjernen(e) enn elektroner i elektronskallene.

Negativt ion: et ladd atom eller en ladd atomgruppe som til sammen har færre protoner i kjernen(e) enn elektroner i elektronskallene.

Molekyl: atomer av ikke-metaller som bindes sammen av elektronparbindinger, danner molekyler. Det gjelder for eksempel O2- og H2O -molekylene.

b) Se skallmodeller av atomer i periodesystemet på innsiden av permen foran i boka.

Elektronfordelingen er: Na: 2, 8, 1, Ca: 2, 8, 8, 2, Al: 2, 8, 3, F: 2, 7 og Cl: 2, 8, 7

c) Elektronfordelingen i disse ionene er: Na+: 2, 8, Ca2+: 2, 8, 8, Al3+: 2, 8, F: 2, 8 og Cl: 2, 8, 8. Alle ionene er stabile fordi de har elektronfordeling som en av edelgassene.

 

5.3.5

a) Magnesium: Mg2+

b) Oksygen: O2−

c) Kalium: K+

 

5.3.6

Metaller blir oksidert, ikke-metaller blir redusert

 

5.3.7

a) Magnesiumklorid, natriumsulfid, aluminiumoksid

b) Mg2+ og Cl

 

5.3.8

Positivt ion

Negativt ion

Formel

Navn

K+

O2-

K2O

Kaliumoksid

Ca2+

F-

CaF2

Kalsiumfluorid

Ag+

I-

AgI

Sølvjodid

Al3+

S2-

Al2S3

Aluminiumsulfid

 

5.4 Metaller – elektrokjemisk spenningsrekke

5.4.1

a) Stoffene I gruppe 16 og 17 i periodesystemet

b) Natrium som reagerer med oksygen i lufta. Det dannes natriumoksid. Magnesium som reagerer med klorgass. Det dannes magnesiumklorid.

 

5.4.2

Rust er en blanding av forskjellige jernoksider, f. eks Fe2O3 og FeOOH. Se bildetekst side 143 for danning av rust.

 

5.4.3

a) Vi finner metallene til venstre i periodesystemet.

b) Metallene har få elektroner i det ytterste skallet og vil lett gi fra seg disse elektronene og danne positive ioner.

c) Natrium og kalium er svært reaktive og reagerer kraftig og spontant med andre stoffer, for eksempel med vann.

 

5.4.4 s = solid, fast stoff. l = liquid, væske. g = gass. aq = oppløst i vann

 

5.4.5 

a) Det skjer ikke en reaksjon, stoffet på ioneform står til venstre for stoffet som er på nøytral form.

b) Det skjer en reaksjon: Zn + 2H+  Zn2+ + H2

c) Det skjer en reaksjon: Fe + Cu2+  Fe2+ + Cu

d) det skjer ikke en reaksjon, stoffet på ioneform står til venstre for stoffet som er på nøytral form.

 

5.4.6 Det skjer en reaksjon i a), b) og d).

 

5.4.7 a) Kobber vil ikke reagere med saltsyre.

b) Edle metaller er metallene som står til høyre for H i spenningsrekken. De vil ikke reagere med H+ i syrer.

c) Kobber, sølv, gull

 

5.5 Elektrolyse – redoksreaksjoner i metallfremstilling

5.5.1

a) De fleste metallene finnes som ioner

b) Nøytrale metallatomer kan fremstilles ved elektrolyse av saltløsninger eller saltsmelter. Da tilføres elektrisk energi slik at metallioner tar opp elektroner og blir redusert til metallatomer.

 

5.5.2

a) Cu2+(aq) + 2Cl-(aq)  Cu(s) + Cl2(g)

b) Vi kan se at det er kobber p.g.a. fargen på stoffet som dannes ved den negative elektroden. Klorgass kan påvises ved at den bleiker et farget papir og på lukten.

 

5.5.3  Anode er den elektroden der det skjer en oksidasjon. Katode er den elektroden der det skjer en reduksjon.

 

5.5.6  Natrium, kalium, magnesium og titan fremstilles ved smelteelektrolyse. Også andre metaller som reagerer med vann vil fremstilles ved hjelp av smelteelektrolyse.

5.5.7 

a) Dette er en redoksreaksjon siden natrium gir fra seg elektroner (blir oksidert) og danner Na+-ioner, mens klor tar opp elektroner (blir redusert) og danner Cl -ioner.

b) Na  Na+ + e

     Cl2 + 2e  2 Cl

c) 2Na(s) + Cl2(g)  2NaCl

 

5.6 Galvaniske elementer

5.6.1  Elektrisk strøm er elektroner eller andre ladde partikler som beveger seg gjennom en leder eller en elektrolytt.

 

5.6.2  Et stoff blir oksidert og et annet redusert. Oksidasjonen skjer på et annet sted enn reduksjonen slik at elektronene må vandre gjennom en leder.

 

5.6.3 

a) Mg blir oksidert til Mg2+, Cu2+ blir redusert til Cu.

b) Mg  Mg2+ + 2e

    Cu2+ + 2e  Cu

Totalreaksjon: Mg(s) + Cu2+(aq)  Mg2+(aq) + Cu(s)

 

5.6.4 

a) Oppkalt etter den italienske legen og naturforskeren Luigi Galvani.

b) Kobber og sink. Søk på snl.no/Daniellcellen for å finne ut mer.

 

5.7 Batterier

5.7.1

a) Et batteri består av ett eller flere galvaniske element.

b) Redoksreaksjoner

 

5.7.2 

a) Knappecellebatterier er små, flate batterier som kan ligne små sølvfargede knapper.

b) De fleste knappecellebatterier inneholder sølvoksid, Ag2

c) Klokker, høreapparater, kalkulatorer, fjernkontroller, bilnøkler, fotoapparat

 

5.7.3  I oppladbare batterier skjer redoksreaksjoner som kan reverseres (gå andre veien) ved å tilføre elektrisk energi.

 

5.7.4  Li-ionbatterier brukes mye i datautstyr, elektriske biler, elektriske hageredskaper osv. Se snl.no/batteri for å finne ut mer om forskjellige batterityper.

 

5.7.5 Batteri med miljøskadelige stoffer er merket med et kryss over et søppelspann. Da skal de leveres som spesialavfall.

 

5.7.6  Se snl.no/batteri

 

5.8 Brenselceller

5.8.1

a) Forbrenningsreaksjoner er reaksjoner mellom oksygengass og andre stoffer.

b) Noen forbrenningsreaksjoner:

 2H2(g) + O2(g)  2H2O(l)

 C(s) + O2(g)  CO2(g)

 C6H12O6 + 6O2  6H2O + 6CO2

 

5.8.2 

a) Energiutbyttet ved å bruke hydrogen er tre ganger høyere enn for bensin og diesel.

b) Brenselceller med hydrogen som brensel vil bare ha vann som avfallsprodukt, og ikke CO2 som i vanlige bilmotorer.

 

5.8.3 

a) Se side 157

b) Positiv elektrode: 2H2  4H+ + 4e

 Negativ elektrode: O2 + 4H+ + 4e  2H2O

c) Temperaturen i H-brenselcellen er for lav til at N2 og O2 i lufta kan reagere og danne NOx-gasser

 

5.8.4  Utfordringene knytter seg til levetid, virkningsgrad, valg av membranmateriale og prisen til materialene som brukes.

 

5.8.5 Søk på hydrogen.no. Dette er nettsiden til norsk hydrogenforum. Her finner du den informasjonen du trenger.