EKSAMEN I
SIK 3003 og SIK 0501

Oppgave 1.

a) - Angi pH for 0,1 M HCl, 1 mol NaOH løst i 100 L vann og for 1 mL 10^-8 M HCl fortynnet til 1000 L med vann.
- Forklar hvordan pH påvirker løseligheten til hydroksider.

b) Vedlagt oppgavene (side 14) finner du et pH/log[X]-diagram for 0,1M fosforsyre. Bufferkapasiteten er inntegnet. Fosforsyre er et vanlig syreregulerende middel (dvs. en buffer) i mange matvarer.
- Ved hvilke pH-verdier vil pH påvirkes minst ved tilsats av små mengder sterk syre eller base?
(se bort fra områdene med meget høy eller meget lav pH)
- Hvor mye større er bufferkapasiteten i 0,1M fosforsyre ved pH=7 sammenlignet med rent vann?

Oppgave 2.

a) - Forklar kort termodynamikkens 2. lov.
- Hvordan vil du i prinsippet regne ut hvor varmt et reaksjonsprodukt maksimalt kan bli etter en reaksjon?

b) - Hva er delta^oG og K for oppløsning av fast NaCl ved 60^oC?
- Beregn deltaG for opplåsningen av NaCl i vann når [Cl^-] = 0,2 M, [Na⁺] = 0,5 M og T = 0EC.
- Vil NaCl kunne løses i vann ved disse betingelsene? 

Oppgave 3.

a) De viktigste nitrogenioner i forurenset vann er nitrittioner, nitrationer og ammoniumioner (NH₄⁺).
- Hva er det viktigste problemet med for mye nitrogenioner i avløpsvann?
- Hvordan kan nitrogenoksider i luften skape sur nedbør?
- Hva kan årsaken være til at man behandler ammoniumforurenset vann med Ca(OH)₂ (en base) og deretter blåser luft gjennom? (Hint: Metoden kan kalles NH₃-stripping.)

b) Ammoniakk (NH₃) og eddiksyre (CH₃COOH) reagerer og danner en saltløsning
(NH₄CH₃COO (aq)). Finn likevektskonstanten ut fra syrekonstantene for ammoniakk og eddiksyre.

Oppgave 4.

En galvanisk celle består av to kamre. Det ene kammeret har en kobber-elektrode i kontakt med 0,1 M kobbersulfat, det andre en sink-elektrode i kontakt med 0,1 M sinksulfat.

a) - Tegn opp cellen slik at den kan levere strøm. Angi anode og katode.
- Angi hvor det går strøm, og hva som er ladningsbærer.
- Hva er cellespenningen?
- Finn totalreaksjon, samt deltaG^o og K for totalreaksjonen.

b) - Hva er den høyeste cellespenning du får til ved å kombinere to halvreaksjoner fra tabellen over halvreaksjoner i SI?
- Hva er den høyeste likevektskonstanten du finner for en totalreaksjon utviklet av halvreaksjoner i tabellen? Du må forkorte totalreaksjonen så langt som mulig uten å få brøker i de støkiometriske faktorene. (Det kan lages totalreaksjoner med likevektskonstant over 10¹⁰⁰⁰).

Oppgave 5.

En elektrokjemisk celle består av to kamre, ett med en oksygenelektrode, og ett med en hydrogenelektrode. Cellen kan skrives slik:
Pt | H₂ (g, 1 atm) | H₂O || H₂O | O₂ (g, 1 atm) | Pt

a) Beregn cellespenningen hvis:
- pH i begge kamrene er 0.
- pH i venstre kammer er 0, mens pH er 14 i høyre kammer.
- pH i venstre kammer er 0, mens pH i høyre kammer er 5.

b) En annen celle er slik: Pt | O₂ (g, 1 atm) | H₂O (pH=0) || H₂O (pH=14) | O₂ (g, 1 atm) | Pt
- Hvordan kan du bruke denne cellen til å tallfeste verdien av K_w = [H⁺] x [OH^-]?

Oppgave 6.

a) I et eldre hus ble hovedvannledningene byttet ut med kobberrør, mens vannrøret i stål til baderommet ble beholdt. Dette medførte en meget rask korrosjon av stålrøret.
- Hvorfor ble korrosjonen mye raskere etter at hovedvannledningen ble byttet ut med rør av kobber?
- Hvorfor ville ikke dette ha skjedd hvis koblingen mellom jernrøret og kobberrøret hadde vært laget av plast?

b) Den nye hovedvannledningen hadde en indre overflate på 10 m², og omsetningen av oksygen på overflaten er 0,1g/m² per år. (Fordi vannet i stålrøret stort sett var stillestående, var omsetningen av oksygen her liten). Hvor mye jern vil ruste vekk fra stålrøret per år?

Oppgave 7.

a) Forklar hvorfor korrosjon gjerne skjer i sprekker og i spalter.

b) Ved luftingscellekorrosjon: Hvorfor korroderer ikke jernet der det er mye oksygen? (Hint: Hva er reaksjonslikningen for katodereaksjonen? Pourbaixdiagram er vedlagt oppgavene, side 14.)

Oppgave 8.

Fasediagrammet for jern-karbon er gitt bak oppgavene. (side 13)
a) - Hvis jernet har 2% karbon, hvilke to faser finnes ved 1300^oC?
-Bruk vektstangprinsippet til å finne ut omtrent hvor stor andel det er av hver av de to fasene.

b) Ved 1147^oC har du bare en fase, ?-jern med 2% karbon.
- Hva skjer når temperaturen senkes gradvis til 723^oC?
- Hva skjer videre når temperaturen faller under 723^oC?
- Hva vil skje hvis jernet bråkjøles fra 1147^oC til under 100^oC?

Oppgave 9.

Betong lages blant annet av sement. I a-oppgaven er spørsmålet knyttet til sementen.
a) - Forklar kort framstillingen av vanlig standard-sement.
- Hva er de viktigste råstoffene for sement?

b) - C-S-H-fasen gir betongen styrke. Hva er C-S-H-fasen?
- Hvorfor er det ugunstig med for mye C₃A i sementen?
- Hva er normal pH i porevannet i betong laget med norsk standardsement.

Oppgave 10.

a) - Vis struktur av eten og forklar hvordan den kan omdannes til polyeten ved addisjonspolymerisasjon.
- Hvordan blir polymeren hvis vi polymeriserer propen i stedet for eten?
- Hvilken plast får vi hvis ett hydrogenatom i hvert etenmolekyl byttes ut med et kloratom?

b) En ester dannes når en alkohol (f. eks. etanol) reagerer med en organisk syre (f. eks. eddiksyre = acetic acid)
- Hvordan kan man lage en polyester som er en termoplast?
- Hvordan kan en polyester bli en herdeplast?