CAMI EDUCATION FISIESE WETENSKAPPE VRAESTEL 2 CHEMIE - GRAAD PUNTE: 150 TYD: 3 URE. 1. Skryf jou naam op die ANTWOORDBLAD EN ANTWOORDBOEK.

Transcription

1 CAMI Education (Pty) Ltd Reg. No. 1996/017609/07 CAMI House Fir Drive, Northcliff P.O. Box 1260 CRESTA, 2118 Tel: +27 (11) Fax : web: info@camiweb.com CAMI EDUCATION FISIESE WETENSKAPPE VRAESTEL 2 CHEMIE - GRAAD PUNTE: 150 TYD: 3 URE INSTRUKSIES EN INLIGTING 1. Skryf jou naam op die ANTWOORDBLAD EN ANTWOORDBOEK. 2. Beantwoord AL die vrae. 3. Beantwoord AFDELING A op die aangehegte ANTWOORDBLA 4. Beantwoord AFDELING B in die ANTWOORDBOEK. 5. Nie - programmeerbare sakrekenaars mag gebruik word. 6. Toepaslike wiskundige instrumente mag gebruik word. 7. Nommer die antwoorde korrek volgens die numeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik is. 8. Inligtingsblaaie is vir jou gebruik aangeheg. 9. Wees kort (bondig) waar motiverings en besprekings verlang word.

2 AFDELING A Antwoord hierdie afdeling op die aangehegte ANTWOORDBLA VRAAG 1: EEN WOORD ITEMS Gee EEN woord/term vir elk van die volgende beskrywings. Skryf slegs die woord/term langs die vraag nommer ( ) op die antwoordblad 1.1 Die homoloë reeks waaraan verbindings met die funksionele groep COOH behoort. (1) 1.2 Die proses waarin alkane met n groot molekulêre massa opgebreek word in kleiner alkane en alkene. (1) 1.3 Die tipe sel wat herlaai kan word. (1) 1.4 Die industriële proses vir die vervaardiging van ammoniak. (1) 1.5 Die tipe elektrochemiese sel waarin elektriese energie na chemiese energie omgeskakel word (1) [5] VRAAG 2: MEERVOUDIGE KEUSE VRAE Vier opsies word as moontlike antwoorde vir die volgende vrae verskaf. Elke vraag het slegs EEN korrekte antwoord. Kies die antwoord en maak 'n kruisie (X) in die blokkie (A D) langs die vraagnommer ( ) op die aangehegte ANTWOORDBLA 2.1 Watter een van die volgende verbindings is 'n isomeer van metieletanoaat, CH 3 OOCCH 3? propanaal, CH 3 CH 2 CHO. propanoësuur, CH 3 CH 2 COOH etielmetieleter, CH 3 CH 2 OCH 3 propanol, CH 3 CH 2 CH 2 OH (2)

3 2.2 Alkohole is minder vlugtig as eters met vergelykbare molekulêre massas, maar die twee tipes verbindings se oplosbaarheid in water is omtrent dieselfde aangesien: Beide verbindings kan waterstofbindings met water vorm, maar slegs alkohole kan waterstofbindings met ander alkoholmolekule vorm. Slegs alkohole kan waterstofbindings met water vorm terwyl beide tipes verbindings waterstofbindings met ander molekule van dieselfde soort kan vorm. Beide verbindings kan waterstofbindings met water vorm, maar slegs eters kan waterstofbindings met ander eter molekule vorm. Slegs eters kan waterstofbindings met water vorm terwyl beide tipes verbindings waterstofbindings met ander molekule van dieselfde soort kan vorm. (2) 2.3 Die reaksie van alkyne met 'n oormaat waterstofhaliede lei tot: n dubbele Markovnikov addisie n dubbele anti-markovnikov addisie n enkel anti-markovnikov addisie n enkel Markovnikov addisie (2) 2.4 2CO(g) + O 2 (g) 2CO 2 (g) Watter een van die volgende aksies sal 'n afname veroorsaak in die voorwaartse reaksietempo van bogenoemde reaksie indien die reaksie in n verseëlde houer plaasvind? Verhoog die temperatuur van die houer. Verwyder die CO 2 terwyl dit gevorm word. Voeg nog CO by die reaksiemengsel. Vergroot die volume van die houer. (2)

4 2.5 Suiwer waterstofjodied word in 'n verseëlde houer geplaas en reageer as volg: 2HI(g) H 2 (g) + I 2 (g) Ewewig word na 6 minute bereik. Na 'n verdere 4 minute veroorsaak n skielike verandering in toestande dat die tempo van beide die voorwaartse en terugwaartse reaksies met dieselfde hoeveelheid verhoog. Die verandering, na 10 minute, kon veroorsaak word deur: 'n toename in temperatuur. 'n toename in die HI-konsentrasie. 'n afname in temperatuur. 'n toename in druk. (2)

5 2.6 Die volgende reaksies vind in twee verskillende elektrochemiese selle, X en Y.plaas: Sel X: CuCl 2 (aq) Cu (s) + Cl 2 (aq) Sel Y: Zn(s) + CuSO 4 (aq) Cu (s) + ZnSO 4 (aq) Watter een van die volgende beskryf die stowwe wat by die ANODE gevorm korrek? Sel X Sel Y Cl 2 (g) Cu (s) Cu (s) Cu (s) Cl 2 (g) ZnSO 4 (aq) Cu (s) ZnSO 4 (aq) (2) 2.7 In n redoksreaksie word die reduseermiddel... gereduseer omdat dit elektrone verloor. gereduseer omdat dit elektrone opneem. geoksideer omdat dit elektrone verloor. geoksideer omdat dit elektrone opneem. (2) 2.8 Watter EEN van die volgende stellings oor die ekstraksie van aluminium is WAAR? Die erts van aluminiumoksied word krioliet genoem. Wanneer die sel in werking is, vorm aluminium by die anode. Aluminiumoksied word in krioliet opgelos. Wanneer die sel in werking is, vorm koolstofdioksied by die katode. (2)

6 2.9 Die suurstofatoom van 'n karbonielgroep is die koolstofatoom. meer oplosbaar as meer elektronegatief as minder elektronegatief as identies in elektronegatiwiteit aan (2) 2.10 Watter een van die volgende tipes reaksies vind plaas wanneer die kunsmis NH 4 NO 3 uit salpetersuur berei word? dehidrasie suur-basis elektrolise ontbinding (2) [20] TOTAAL AFDELING A: 25

7 INSTRUKSIES AFDELING B 1. Antwoord hierdie afdeling in die ANTWOORDBOEK. 2. In alle berekeninge moet formules en invervanging getoon word. 3. Rond jou antwoorde af tot TWEE desimale VRAAG 3 Bestudeer die volgende organiese verbindings: Beantwoord die volgende vrae. Wanneer verwys word na die verbindings hierbo, net skryf die korrekte letter P, Q, R, S, T of V neer. Elke verbinding kan meer as een keer gebruik word of selfs glad nie. 3.1 Noem twee isomere uit die verbindings hierbo getoon. (2) 3.2 Watter een van die verbindings is 'n ketoon? (1) 3.3 Watter een van die verbindings is 'n aldehied? (1) 3.4 Verbinding T word deur 'n jodium (I 2 ) oplossing geborrel. Gee die IUPAC naam en volledige struktuurformule van die produk. (4) 3.5 Watter tipe reaksie vind plaas in vraag 3.4? (1) 3.6 Watter verbinding bevat 'n karboksielgroep? (1) [10]

8 VRAAG 4 Die volgende diagram stel n paar organiese verbindings en reaksies voor. 4.1 Gee die IUPAC name van die verbindings genommer I tot IV. (4) 4.2 HCl word benodig om reaksie P te laat plaasvind. Watter chemiese stowwe word benodig om elkeen van reaksies Q, R en S te laat plaasvind? (3) 4.3 Watter tipe reaksies word deur S en T voorgestel? (2) [9] VRAAG 5 Esters van karboksielsure word dikwels gebruik as sintetiese geure. Onderstaande ester (H) ruik soos rum en word as geurmiddel in die kosbedryf gebruik. 5.1 Gee die IUPAC naam van ester H. (2) 5.2 Skryf die naam van 'n ander organiese verbinding wat benodig word om ester H vanuit propanoësuur te berei? (2)

9 5.3 Die diagram hieronder toon die omskakeling van 1-bromopropaan na propanoësuur: Gee die reagense en reaksietoestande wat benodig word vir reaksies I en II. (4) Teken die struktuurformule van produk J. (2) [10] VRAAG 6 Kennis van kookpunte kan gebruik word om chemiese verbindings te identifiseer. Die kookpunte van vier organiese verbindings A, B, C en D word in die tabel hieronder verskaf. VERBINDING KOOKPUNT ( C) A Butaan -1 B Heksaan 69 C 3-metielpentaan 63,5 D Heksan-1-ol Definieer die begrip kookpunt. (2) 6.2 Watter EEN van verbindings A of B het die hoogste dampdruk? (2) 6.3 'n Onbekende ONVERTAKTE ALKAAN het 'n kookpunt van 36 Gebruik die inligting in die tabel om hierdie alkaan te identifiseer en skryf die IUPAC naam van die alkaan neer. (2) 6.4 B en C is struktuurisomere Definieer die term struktuurisomeer. (2) Verduidelik waarom B 'n hoër kookpunt as C het. Verwys na die verbindings se struktuur, intermolekulêre kragte en energie in jou verduideliking. (3) 6.5 Verduidelik die verskil in die kookpunte van B en Verwys na intermolekulêre kragte en energie in jou verduideliking. (3) [14]

10 VRAAG 7 In die reaksie van 50 cm 3 van 'n 2 mol.dm -3 soutsuuroplossing en oormaat marmerstukkies by n konstante temperatuur van 20 o C word die massaverlies van die reaksiemengsel met tydsverloop gemonitor. Die volgende data is verkry uit die eksperiment: Massaverlies (g) 0 0,12 0,19 0,30 0,36 0,39 0,40 0,41 0,41 Tyd (s) Definieer reaksietempo. (2) 7.2 Teken 'n grafiek om die massa koolstofdioksied gevorm deur die reaksie teenoor tydsverloop aan te toon. (3) 7.3 Gebruik jou grafiek om die oombliklike reaksietempo op 60s te bereken in terme van koolstofdioksied gevorm per sekonde. (3) 7.4 Op dieselfde assestelsel, teken die grafiek wat jy sou verwag om te kry as die reaksie herhaal word met 50 cm 3 van 'n 1mol.dm -3 soutsuuroplossing en oormaat marmerstukkies. Verduidelik die vorm en posisie van hierdie grafiek relatief tot die oorspronklike grafiek. (5) [13] VRAAG 8 Motors word toegerus met katalitiese omsetters om die besoedeling wat veroorsaak word deur die verbranding van petrol te verminder. Gasse wat besoedeling veroorsaak sluit in koolstofmonoksied, stikstofmonoksied en onverbrande koolwaterstowwe. Koolstofmonoksied en stikstofmonoksied word van die uitlaatgasse verwyder deur die gasse oor n platinum katalisator te laat vloei. Die volgende reaksie vind plaas: CO (g) + NO (g) CO 2 (g) + N 2 (g) H = 90kJ.mol 1 In die afwesigheid van 'n katalisator, vind hierdie reaksie baie stadig plaas. 8.1 Hoe vergelyk die relatiewe waarde van die aktiveringsenergie van hierdie reaksie met die aktiveringsenergie van die vinniger reaksie tussen stikstofmonoksied en suurstof? (2) 8.2 Teken 'n verspreidingkurwe van die molekulêre energieë van gasmolekule by twee verskillende temperature, T 1 en 'n hoër temperatuur T 2. Benoem die twee kurwes duidelik. Toon ook die posisie van die aktiveringsenergie op die grafiek. (3)

11 8.3 Gebruik die diagram om te verduidelik waarom die tempo van 'n reaksie, soos dié tussen koolstofmonoksied en stikstofmonoksied, sal verander as die temperatuur waarby die reaksie plaasvind verhoog word. (4) [9] VRAAG Wat word bedoel met chemiese ewewig? (2) 9.2 Waarom word 'n chemiese ewewig beskryf as dinamies? (2) Wanneer 'n geel oplossing van yster (III) chloried (FeCl 3 ) en 'n kleurlose oplossing van kaliumtiosianaat (KCNS) in 'n proefbuis gemeng word, verander die kleur na rooi en die volgende ewewig word ingestel: Fe 3+ (aq) + geel CNS - (aq) Fe(CNS) 2+ (aq) rooi 9.3 Ekstra KCNS word by bogenoemde ewewigsmengsel gevoeg. Gebruik Le Chatelier se beginsel om die effek hiervan op die Fe 3+ ioonkonsentrasie te verduidelik. (4) 9.4 Verduidelik hoekom n verandering in die druk op die sisteem geen effek op die ewewig sal hê nie. 9.5 Skryf die uitdrukking vir die ewewigskonstante (K c ) vir hierdie reaksie. (2) (1) 9.6 'n Mengsel van 5 mol yster (III) chloried en 3,1 mol kaliumtiosianaat in n 2dm 3 oplossing word toegelaat om ewewig te bereik by kamertemperatuur volgens die vergelyking hierbo. Nadat ewewig bereik is, is daar 1,24 mol Fe(CNS) 2+ teenwoordig in die oplossing. Bereken die waarde van die ewewigskonstante (K c ) vir die reaksie. (6) 9.7 Die rooi kleur verdof wanneer die proefbuis met die ewewigsmengsel in 'n beker met yswater geplaas word. Watter effek sal die afname in temperatuur op die K c -waarde by ewewig hê? Verduidelik jou antwoord. (3) 9.8 Is die voorwaartse reaksie eksotermies of endotermies? Verduidelik jou antwoord. (3) [23]

12 VRAAG 10 Die diagram toon 'n galvaniese sel wat onder standaardtoestande funksioneer. X stel 'n onbekende metaal voor. Die voltmeterlesing is 1,07V. Eksperimenteel is bevind dat die nikkel-elektrode se massa met verloop van tyd afneem Gee die formule vir 'n moontlike oplossing (oplossing A) wat in die nikkel-halfsel gebruik kan word. (1) 10.2 Klassifiseer die nikkel-elektrode as die katode of anode. Verduidelik jou antwoord. (3) 10.3 Skryf die halfreaksie neer wat by die nikkel-elektrode plaasvind (2) 10.4 Bepaal die naam van die onbekende metaal deur die nodige berekeninge te doen. (5) [11]

13 VRAAG 11 Chloor en natriumhidroksied word deur elektrolise vervaardig in die membraansel. Die volgende is 'n diagrammatiese voorstelling van die membraansel. Die volgende chemiese vergelyking stel die netto reaksie voor wat in die sel plaasvind: 2NaC l (aq) + 2H 2 O(l ) 2NaOH(aq) + Cl 2 (g) + H 2 (g) 11.1 Watter elektroliet word in die sel gebruik? (1) 11.2 Wat gas word by elektrode A gevorm? (1) 11.3 Watter vloeistof word by die regterkantse halfsel bygevoeg? (1) 11.4 Waarom is dit nodig om 'n membraan in hierdie sel te gebruik? (1) 11.5 Watter ioon sal deur die membraan beweeg? (1) 11.6 Skryf vergelykings vir: Die reaksie wat by die katode plaasvind. (2) Die reaksie wat by die anode plaasvind. (2) 11.7 Skryf die naam van die stof wat as reduseermiddel optree in die reaksie wat plaasvind. (1)

14 11.8 Gee EEN alledaagse bewys dat hierdie reaksie nie sonder elektrolise kan plaasvind nie. (1) Natriumchloraat word berei deur die reaksie van chloor en natriumhidroksied by kamertemperatuur Skryf die ioniese vergelyking vir die reaksie tussen chloor en natriumhidroksied. (2) Noem een grootskaalse gebruik van natriumchloraat. (1) [14] VRAAG 12 Die tabel toon die vergelykings vir 'n paar halfselreaksies en die standaard elektrodepotensiale: Vergelyking nommer Elektrode halfreaksies 1 Cd(OH) 2 (s) + 2e Cd(s) + 2OH (aq) 0,88 2 Zn 2+ (aq) + 2e Zn (s) 0,76 3 NiOOH (s) + H 2O (l) + e Ni(OH) 2 (s) + OH - (aq) + 0,52 4 MnO 2 (s) + H 2O (l) + e MnO(OH) (s) + OH - (aq) + 0,74 5 O 2 (g) + 4H + (aq) + 4e 2H 2O (l) + 1,23 E (V) 12.1 Wat word bedoel met die term "oksideermiddel"? (1) 12.2 Watter een van die stowwe in die tabel hierbo is die swakste oksideermiddel? Verduidelik hoe jy die E o waardes in die tabel kan gebruik om hierdie vraag te beantwoord. (3) Die volgende diagram toon 'n nie-herlaaibare alkaliese sel wat gebruik kan word in elektroniese toestelle. Die betrokke halfreaksies vir hierdie sel word deur vergelykings 2 en 4 in die tabel hierbo voorgestel.

15 12.3 Watter een van die bostaande vergelykings (2 of 4) verteenwoordig die halfreaksie wat by die anode plaasvind? (1) 12.4 Skryf die gebalanseerde vergelyking vir die netto reaksie wat plaasvind terwyl die sel ontlaai. (2) 12.5 Wat is die funksie van die koolstofstafie in die sel? (1) 12.6 Die sink-elektrode dien ook as omhulsel van die sel en beskerm die sel teen eksterne skade. Waarom lek n sel dikwels nadat dit vir n lang tyd gebruik is? (1) 12.7 'n Herlaaibare nikkel-kadmium sel is 'n alternatief vir die sel hierbo. Die betrokke halfreaksies vir hierdie sel word deur vergelykings 1 en 3 in die tabel hierbo verskaf. Skryf 'n vergelyking vir die netto reaksie wat plaasvind wanneer die sel herlaai word. (2) 12.8 Gee een omgewingsvoordeel wat n herlaaibare sel bo n nieherlaaibare sel het. (1) [12] TOTAAL AFDELING B: 125 GROOTTOTAAL: 150