Løsningsforslag kapittel 3 (2014)

3.1.1
Se side 45-47
3.1.2
Atomene er svært små og kan ikke sees i et vanlig lysmikroskop.
3.1.3
Se side 47
3.1.4
Se figurer i periodesystemet på innsiden av permen framme i grunnboka.
3.1.5
Se side 48.
3.1.6
a) De må ha like mange protoner i kjernen.
b) Atomnummer = tallet på protoner i kjernen.
c) Et atom er nøytralt når det har like mange elektroner som protoner.
3.1.7
a) Ulike isotoper av et grunnstoff har samme antall protoner, men forskjellig antall nøytroner.
b) I 3517Cl og 3717Cl viser tallet 17 hvor mange protoner det er, og tallene 35 og 37 hvor mange nukleoner (= protontall + nøytrontall).
c) For eksempel: 3517Cl og 3717Cl og 23492U, 23592U, 23892U.
Hydrogenisotopen deuterium har ett proton og ett nøytron, og tritium har ett proton og to nøytroner. Det meste av massen til atomet er samlet i kjernen, og da har altså deuterium dobbelt så stor masse og tritium tre ganger så stor masse som den vanligste hydrogenisotopen, som bare har ett proton i kjernen.
3.1.8
Se side 48. En kjemisk forbindelse er danet ved at to eller flere atomer fra forskjellige grunnstoffer har reagert med hverandre.
 
3.2.1
Se side 49-50.
3.2.2
Se side 49-50.
3.2.3
a) Se elektronfordelingen hos atomene i periodesystemet på innsiden av permen foran i boka.
b) Hydrogen, litium og natrium har alle ett elektron i det ytterste skallet og er derfor i samme gruppe i periodesystemet (gruppe 1).
3.2.4
Se i periodesystemet helt bakerst i boka.
3.2.5
Bruk periodesystemet bakerst i boka. Fargekodingen i rutene til de forskjellige grunnstoffene forteller deg om stoffet er fast, flytende eller gass ved romtemperatur.
3.2.7

 

Grunnstoff
Symbol
Protoner
Elektroner
Nøytroner
Massetall
Litium
Li
3
3
4
7
Beryllium
Be
4
4
5
9
Bor
B
5
5
6
11
Karbon
C
6
6
6
12
Nitrogen
N
7
7
7
14
Oksygen
O
8
8
8
16
Fluor
F
9
9
10
19
Neon
Ne
10
10
10
20

3.2.7 Se side 50.
3.2.8 Se side 50.
3.2.9
a) Et magnesiumatom har elektronfordelingen 2, 8, 2. Åtteregelen er ikke oppfylt.
b) Mg2+: elektronfordeling: 2, 8
3.2.10
a) Ne-atom: kjerneladning 10+, elektronfordeling 2, 8
Ar-atom: kjerneladning 18+, elektronfordeling 2, 8, 8
b) Na+-atom: kjerneladning 11+, elektronfordeling 2, 8,1
K+-atom: kjerneladning 19+, elektronfordeling 2, 8, 8,1
c) Na+: 2, 8. K+: 2, 8, 8. Ca2+: 2, 8, 8 (Ca har kjerneladning 20+)
d) Ne og Na+ og Ar, K+ og Ca2+
e) Ne, Na+, Ar, K+ og Ca2+ har edelgasstruktur.
3.2.11
a) og b) Se side 51 i boka.
c) Grunnstoffer som ikke er metaller.
3.2.12
På venstre side av reaksjonspila står de stoffene som reagerer med hverandre, og på høyre side står reaksjonsproduktene, de stoffene som blir dannet i reaksjonen.
Et eksempel: H2 + N2 → NH3
I denne reaksjonen reagerer hydrogengass og nitrogengass med hverandre og danner ammoniakk (reaksjonsproduktet).
3.2.13
a) 2 H og 1 O
b) 1 N og 3 H
c) 2 C, 6 H og 1 O
d) 12 C, 22 H og 11 O

3.2.14
a) C + O2   → CO2 er balansert
b) 2C + O2 → 2CO
c) S + O2 → SO2 er balansert
d) 2SO2 + O2 → 2SO3
e) 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2
f) Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2
 
3.3.1
Se på side 53 og 54 i boka.
3.3.2
Se på side 53 og 54 i boka.
5.3.3
b og c
3.3.4
Se side 54 i boka.
3.3.5
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.
3.3.6
a) Magnesium: Mg2+
b) Oksygen: O2−
c) Klor: Cl
d) Kalium: K+
e) Fluor: F
f) Kalsium: Ca2+
 
3.4.1
Elektropositive stoffer gir lett fra seg elektroner og danner positive ioner, eksempler er stoffene i gruppe 1og 2 i periodesystemet.
Elektronegative stoffer tar lett opp elektroner og danner positive ioner, eksempler er stoffene i gruppe 17 i periodesystemet.
3.4.2
a) Stoffene i gruppe 16 og 17 i periodesystemet.
b) Eksempler: natrium som reagerer med hydrogenet i vann. Natrium blir oksidert og H+ blir redusert til H2.
Magnesium reagerer medoksygen.
3.4.3
Se bilde + bildetekst på side 55.
3.4.4
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.
3.4.5
I den elektrokjemiske spenningsrekken er grunnstoffene ordnet slik at de stoffene som har størst evne til å gi fra seg elektroner, står lengst mot venstre. Dette er stoffer som har stor reduserende evne og selv blir oksidert. De edle metallene gull og sølv står helt til høyre i spenningsrekken.
3.4.6
Disse bokstavene forteller i hvilken form stoffet er. Se margteksten på side 138.
3.4.7
a) Nei
b) Ja
c) Ja
d) Nei
3.4.8
a) Ja
b) Nei
c) Ja
d) Ja
3.4.9
b) Edle metaller er metaller som ikke reagerer så lett med andre stoffer, eksempler er sølv og gull.
 
3.5.1
Som ioner i ulike forbindelser.
3.5.2
Se på side 57-58 i boka. Bruk dette til å formulere din egen forklaring.
3.5.3
a) – d) Se på side 58 i boka.
3.5.4 Anode er den positive elektroden, her skjer det en oksidasjon. Katode er den negative elektroden, her skjer det en reduksjon.
3.5.5
Se i boka.
3.5.6 -
3.5.7 -
3.5.8
a) I denne reaksjonen blir metallet natrium (Na) oksidert til Na+. NaCl er et salt, en ioneforbindelse mellom Na+-ioner og Cl-ioner. Klor blir redusert fra Cl til Cl.
b) Na – e→ Na+ og Cl – e → Cl
c) 2Na + Cl2 → 2NaCl
 
3.6.1
Se i boka på side 60.
3.6.2.
a) Elektrisk strøm er ladninger, som oftest elektroner, som vandrer i en ledning eller i en løsning.
b) En strømkilde er det samme som en spenningskilde. Den fungerer som en ”motor” som driver den elektriske strømmen i kretsen.
3.6.3
Se i boka på side 62.
3.6.4
En elektrolytt er et stoff, ofte en væske, som kan lede elektrisk strøm, dvs. elektroner. Eksempler er ioneløsninger som sinksulfat og koppersulfat. I alkaliske batterier brukes en blanding av sinkklorid (ZnCl2), manganoksid (MnO2) og kaliumhydroksid (KOH).
 
3.7.1
a) Se i boka på side 63-64.
b) Redoksreaksjoner.
3.7.2
Se i grunnboka på side 64.
3.7.3
Se i boka på side 64.
3.7.4
Primærbatterier er engangsbatterier, og de kvitter vi oss med når de er brukt opp. Eksempel alkaliske batterier. Sekundærbatterier kan lades opp igjen og brukes flere ganger. Eksempel mobiltelefonbatteri og alle andre oppladbare batterier.
 
3.7.5
Redoksreaksjonene i batteriet kan reverseres ved å bruke energi, ofte strøm. Da kan batteriet brukes om igjen. Kadmium var mye brukt i de oppladbare batteriene tidligere.
 
3.7.6
Bruk andre kilder som for eksempel Internett.
3.7.7
Bruk Internett.
3.7.8
Bruk Internett eller andre kilder.
 
3.8.1
Redoksreaksjoner.
3.8.2
Energiforsyning til bl.a. transport, kraftindustri.
3.8.3
Når et stoff reagerer med oksygen kaller vi dette en forbrenningsreaksjon. I disse reaksjonene blir oksygen redusert og andre grunnstoffer oksidert, og energi blir frigitt.
3.8.4
I både brenselcellene og i batteriene blir det frigjort energi som gir elektrisk strøm. Det skjer ved redoksreaksjoner. I brenselcellene må det hele tida tilføres brennstoff for å holde forbrenningen (redoksreaksjonene) i gang. I et batteri er alt drivstoffet lagret i form av kjemisk energi i batteriet. Nå dette drivstofflageret i batteriet er oppbrukt, er batteriet tomt.
3.8.5
a) Energiutbyttet i hydrogen er tre ganger så høyt som i bensin og diesel.
b) Brenselceller har vann som ”eksos”. Hvis man fremstiller hydrogenet på en miljøvennlig måte unngår man bruk av fossilt brensel.
3.8.6
b) NOx blir dannet ved høye forbrenningstemperaturer. I en PEM-celle er forbrenningstemperaturen om lag 70–90 ºC, og det dannes derfor ikke NOx-gasser i forbrenningen.
3.8.7
Effekt og levetid for brenselcellen. Skaffe hydrogen på en rimelig måte, samt lagre hydrogen på en trygg måte.
 
3.9.1
a-b: Se side 70-71 i boka:
I en energikilde er energien lagret slik at vi kan utnytte energien direkte eller til produksjon av en energibærer. Eksempler på energikilder er solenergi, vindenergi eller vindkraft, biomasse, naturgass.
 
En energibærer er produsert av en energikilde. Energibærere bærer eller transporterer energien dit den kan utnyttes. Eksempler på energibærere som produseres ved hjelp av energikilder er hydrogengass, bensin, diesel, andre oljeprodukter, elektrisitet, fjernvarme.
 
3.9.2
Se side 71 i boka.
 
3.9.3 og 3.9.4
Se side 71 i boka.
 
3.9.5
Se side 72 i boka.
 
3.9.6
Virkningsgraden forteller hvor stor del av den tilførte energien som blir til nyttig energi.
Virkningsgrad = nyttbar energi/ tilført energi
 
3.9.7
For:
Bra for miljøet
Lite forurensing
De miljøvennlige energikildene er fornybare
Flere grunner … ?
Mot:
Kan ha lav virkningsgrad
Vi mangler teknologi
Dyrere enn å bruke for eksempel fossile energikilder
Flere grunner …?
 
3.10.1
Studer teksten på side 75 i boka.
 
3.10.2
Hydrogengass er svært energirik, mens fins ikke i fri form (H2) på jorda. Hydrogengass må derfor produseres og transporteres til bruker. Hydrogengass er altså en energibærer og ikke en energikilde.
 
3.10.3
Tabellen viser at hydrogengass inneholder tre ganger så mye energi pr. vektenhet enn metan, bensin og diesel.
 
3.10.4
Studer teksten på side 75-76 i boka.
 
3.10.5
a – b: studer teksten på side 75-76 i boka.
 
3.10.7
Studer teksten øverst på side 77 i boka.
 
3.10.8
Studer teksten nederst på side 77 i boka.