Løsningsforslag kapittel 3 (2018)

Her finner du løsningsforslag, råd og tips til oppgavene i kapittel 3 (gjelder ikke hør deg selv-oppgavene).

3.1.1 Se side 45-47

 

3.1.2
a) Se side 47

b)  oppgave 5.1.1

 

3.1.3

a) Se side 48

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

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

 

3.1.4

a) Alle atomer som tilhører samme grunnstoff har samme antall protoner i kjernen.

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

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

 

3.1.5

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, 23892

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.

 

3.1.6 Se side 48. En kjemisk forbindelse er dannet ved at to eller flere atomer fra forskjellige grunnstoffer har reagert med hverandre.

 

3.1.8

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 én forbindelse.

 

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.

 

3.2.6

 

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  → CO2er balansert

b) 2C + O→ 2CO

c) S + O→ SO2 er balansert

d) 2SO2 + O→ 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 med oksygen.

 

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. s står for fast stoff, l for væske, g for gass og aq betyr løst i vann.

 

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 58-59 i boka. Bruk dette til å formulere din egen forklaring.

 

3.5.3

a) – d) Se på side 59 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.

 

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

 

3.5.7
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.

 

3.6.3

a) Zn blir oksidert til Zn2+, Cu2+blir redusert til Cu.

b) Zn → Zn2++ 2e

    Cu2+ + 2e → Cu

Totalreaksjon: Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s)

 

3.6.4 

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

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

 

3.7.1

a) Se i boka på side 64-65.

b) Redoksreaksjoner.

 

3.7.2 Se i grunnboka på side 65.

 

3.7.3 Se i boka på side 65.

 

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 mobilbatteri 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

a) 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.

c) Se i boka på side 67.

 

3.8.3 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.

 

3.8.4

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.

 

3.8.5 

a) Se side 69.

b) Positiv elektrode: 2H2→ 4H++ 4e

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

c) Temperaturen i H-brenselcellen er for lav til at N2og O2i lufta kan reagere og danne NOx-gasser

 

3.8.6 Effekt og levetid for brenselcellen. Skaffe hydrogen på en rimelig måte, samt lagre hydrogen på en trygg måte.

 

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

 

3.9.1

a-b: Se side 71-73 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 72 i boka.

 

3.9.3  Se side 72 i boka.

 

3.9.4 Se side 73 i boka.

 

3.9.5

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 …?

 

3.9.6

a) Vannkraft (95,7 % produsert kraft i 2017), varmekraft, vindkraft

b) Sollys, elektrisitet, biomasse, fossile brennstoff

c) Energibruken har gått noe ned siden 2010. Du finner tall på bl.a. nve.no, søk på energibruk Norge. Dels pga. mildt klima og mindre bruk av energi i transportsektoren.

Mange husholdninger har byttet til varmepumper i stedet for tradisjonell elektrisk oppvarming. Dette senker energiforbruket i vanlige hjem. Overgang fra fossilt brennstoff til elektriske biler vil også på sikt påvirke forbruket av bensin og diesel.

 

3.10.1 Studer teksten på side 75-76 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 76-77 i boka.

 

3.10.6 Studer teksten øverst på side 77 i boka.

 

3.10.7 Studer teksten nederst på side 77 i boka.

 

3.10.8 Bruk for eksempel nettstedet fornybar.no og søk på produksjon hydrogen, lagring hydrogen og distribusjon hydrogen.