NASIONALE SENIOR SERTIFIKAAT GRAAD 12

Transcript

1 NSIONLE SENIOR SERTIFIKT GR 12 FISIESE WETENSKPPE: EMIE (V2) NOVEMER 2013 PUNTE: 150 TY: 3 uur ierdie vraestel bestaan uit 15 bladsye en 4 inligtingsblaaie.

2 Fisiese Wetenskappe/V2 2 E/November 2013 INSTRUKSIES EN INLIGTING Skryf jou eksamennommer en sentrumnommer in die toepaslike ruimtes op die NTWOOREOEK neer. eantwoord L die vrae in die NTWOOREOEK. ierdie vraestel bestaan uit TWEE afdelings: FELING (25) FELING (125) Jy mag 'n nieprogrammeerbare sakrekenaar gebruik. Jy mag toepaslike wiskundige instrumente gebruik. Nommer die antwoorde korrek volgens die nommeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik is. Inligtingsblaaie en 'n periodieke tabel is vir jou gebruik aangeheg. Gee kort (bondige) motiverings, besprekings, ensovoorts waar nodig. Rond jou finale numeriese antwoorde af tot 'n minimum van TWEE desimale plekke.

3 Fisiese Wetenskappe/V2 3 E/November 2013 FELING VRG 1: EENWOORITEMS Gee EEN woord/term vir elk van die volgende beskrywings. Skryf slegs die woord/term langs die vraagnommer ( ) in die NTWOOREOEK neer. 1.1 ie industriële bereiding van stikstofgas uit vloeibare lug (1) 1.2 ie verwydering van water uit 'n verbinding tydens 'n reaksie (1) 1.3 'n Teorie wat gebruik word om te verduidelik hoe faktore, soos temperatuur, die tempo van 'n reaksie verander (1) 1.4 ie algemene term wat gebruik word om 'n stof te beskryf wat elektrone aan 'n ander stof skenk (1) 1.5 ie algemene term wat gebruik word om die klas organiese verbindings te beskryf waarin een lid van die vorige een met 'n 2 -groep verskil (1) [5] VRG 2: MEERVOUIGEKEUSE-VRE Vier opsies word as moontlike antwoorde op die volgende vrae gegee. Elke vraag het slegs EEN korrekte antwoord. Skryf slegs die letter ( ) langs die vraagnommer ( ) in die NTWOOREOEK neer. 2.1 Watter EEN van die volgende is die funksionele groep van aldehiede? OO OO O O (2) 2.2 Watter EEN van die volgende koolwaterstowwe gee altyd 'n produk met dieselfde IUP-naam wanneer ENIGE EEN van sy waterstofatome met 'n chlooratoom vervang word? eksaan eks-1-een Sikloheksaan Siklohekseen (2)

4 Fisiese Wetenskappe/V2 4 E/November ie vergelyking hieronder stel die reaksie voor wat plaasvind wanneer 'n organiese verbinding en gekonsentreerde natriumhidroksied sterk verhit word. X stel die organiese hoofproduk voor wat gevorm word. r + NaO Watter EEN van die volgende is die korrekte IUP-naam vir verbinding X? X + Nar + 2O Prop-1-een Prop-2-een Propan-1-ol Propan-2-ol (2) 2.4 ie grafieke hieronder stel die molekulêre verspreiding voor vir 'n reaksie by verskillende temperature. Getal molekule P Q R S Kinetiese energie Watter EEN van die grafieke hierbo stel die reaksie by die hoogste temperatuur voor? P Q R S (2)

5 Fisiese Wetenskappe/V2 5 E/November ie reaksie wat hieronder voorgestel word, bereik ewewig in 'n geslote houer. uo(s) + 2 (g) u(s) + 2 O(g) < 0 Watter EEN van die volgende veranderinge sal die opbrengs van produkte verhoog? Verhoog temperatuur. Verlaag temperatuur. Verhoog druk deur die volume te verklein. Verlaag druk deur die volume te vergroot. (2) 2.6 ie grafiek hieronder stel die ontbinding van N 2 O 4 (g) in 'n geslote houer voor volgens die volgende vergelyking: N 2 O 4 (g) 2NO 2 (g) Konsentrasie (mol dm -3 ) [N 2 O 4 ] [NO 2 ] t 1 Tyd (s) Watter EEN van die volgende beskryf die situasie by t 1 korrek? ie N 2 O 4 -gas is opgebruik. ie NO 2 -gas is opgebruik. ie tempo van die voorwaartse reaksie is gelyk aan die tempo van die terugwaartse reaksie. ie konsentrasies van die reaktant en die produk is gelyk. (2) 2.7 Watter EEN van die volgende is die sterkste oksideermiddel? F 2 (g) F - (aq) Li(s) Li + (aq) (2)

6 Fisiese Wetenskappe/V2 6 E/November Watter EEN van die volgende stellings oor 'n werkende galvaniese sel is KORREK? vir die selreaksie is positief. ie algehele selreaksie is nie-spontaan. ie emk is negatief. vir die selreaksie is negatief. (2) 2.9 ie funksie van die soutbrug in 'n werkende galvaniese sel is om... anione toe te laat om na die katode te beweeg. elektriese neutraliteit in die halfselle te handhaaf. elektrone toe te laat om daardeur te beweeg. ione te verskaf om by die anode en katode te reageer. (2) 2.10 ie hoofproduk wat by die NOE in 'n membraansel vorm, is... waterstof. suurstof. chloor. hidroksiedione. (2) [20] TOTL FELING : 25

7 Fisiese Wetenskappe/V2 7 E/November 2013 FELING INSTRUKSIES egin ELKE vraag op 'n NUWE bladsy. Laat EEN reël oop tussen twee subvrae, byvoorbeeld tussen VRG 3.1 en VRG 3.2. Toon die formules en substitusies in LLE berekeninge. 4. Rond jou finale numeriese antwoorde af tot 'n minimum van TWEE desimale plekke. VRG 3 (egin op 'n nuwe bladsy.) ie letters tot F in die tabel hieronder stel ses organiese verbindings voor. O Pentielpropanoaat r r E F 3.1 Skryf die letter(s) neer wat die volgende voorstel: lkene (2) 'n Ketoon (1) 'n Verbinding met die algemene formule n 2n-2 (1) 'n Struktuurisomeer van siklohekseen (2)

8 Fisiese Wetenskappe/V2 8 E/November Skryf die IUP-naam neer van verbinding: E F (2) (2) (2) 3.3 Verbinding word berei deur twee organiese verbindings te laat reageer in die teenwoordigheid van 'n suur as katalisator. Skryf neer die: omoloë reeks waaraan verbinding behoort (1) Struktuurformule van verbinding (2) IUP-naam van die organiese suur wat gebruik is om verbinding te berei (1) NM of FORMULE van die katalisator wat gebruik is (1) [17] VRG 4 (egin op 'n nuwe bladsy.) 'n Laboratoriumtegnikus word van drie ongemerkte bottels voorsien wat onderskeidelik 'n alkohol, 'n aldehied en 'n alkaan met vergelykbare molekulêre massas bevat. Sy neem 'n monster uit elke bottel en merk hulle P, Q en R. Om elke monster te kan identifiseer, bepaal sy die kookpunt van elk onder dieselfde toestande. ie resultate word in die tabel hieronder aangetoon. 4.1 Vir hierdie ondersoek, skryf neer die: KOOKPUNT MONSTER ( ) P 76 Q 36 R Onafhanklike veranderlike (1) fhanklike veranderlike (1) 4.2 Uit die leesstuk hierbo, skryf 'n frase neer wat aantoon dat hierdie ondersoek 'n regverdige toets is. (1)

9 Fisiese Wetenskappe/V2 9 E/November Watter monster (P, Q of R) is die: lkaan (1) lkohol (1) Verwys na kookpunt en die tipe intermolekulêre kragte wat tussen alkoholmolekule teenwoordig is om 'n rede vir die antwoord op VRG te gee. (2) 4.4 ie alkaan word as pentaan geïdentifiseer. Sal die kookpunt van heksaan OËR S of LER S dié van pentaan wees? Verwys na MOLEKULÊRE STRUKTUUR, INTERMOLEKULÊRE KRGTE en ENERGIE benodig om die antwoord te verduidelik. (4) [11] VRG 5 (egin op 'n nuwe bladsy.) Twee reguitkettingverbindings, P en Q, het elk die volgende molekulêre formule: P: 4 10 Q: Skryf die naam neer van die homoloë reeks waaraan verbinding Q behoort. (1) 5.2 Verbinding P reageer met chloor om 2-chlorobutaan te vorm. Skryf neer: 'n Gebalanseerde chemiese vergelyking, deur MOLEKULÊRE FORMULES te gebruik, vir die reaksie wat plaasvind (3) ie tipe reaksie wat plaasvind (1) Een reaksietoestand (buiten die oplosmiddel benodig) (1) 5.3 Verbinding Q neem deel aan reaksies soos in die vloeidiagram hieronder getoon. Verbinding Q ( 4 8 ) room Reaksie 1 2,3-dibromobutaan Verbinding P ( 4 10 ) Skryf neer die: Struktuurformule van 2,3-dibromobutaan (2) IUP-naam van verbinding Q (2) Gebalanseerde vergelyking, deur struktuurformules te gebruik, vir reaksie 1 (4) Tipe reaksie wat in reaksie 1 plaasvind (1) [15]

10 Fisiese Wetenskappe/V2 10 E/November 2013 VRG 6 (egin op 'n nuwe bladsy.) 'n Waterstofperoksiedoplossing dissosieer stadig by kamertemperatuur volgens die volgende vergelyking: 2 2 O 2 (aq) 2 2 O(l) + O 2 (g) Tydens 'n ondersoek vergelyk leerders die effektiwiteit van drie verskillende katalisators op die tempo van ontbinding van waterstofperoksied. ulle plaas GELYKE OEVEELEE genoegsame waterstofperoksied in drie aparte houers. ulle voeg dan GELYKE OEVEELEE van elk van die drie katalisators, P, Q en R, by die waterstofperoksied in die drie houers onderskeidelik en meet die tempo waarteen suurstofgas vrygestel word. 6.1 Vir hierdie ondersoek, skryf neer die: Onafhanklike veranderlike fhanklike veranderlike (1) (1) ie resultate wat verkry is, word in die grafiek hieronder aangetoon. Volume suurstof (cm 3 ) R P Q Tyd (s) 6.2 Watter katalisator is die effektiefste? Gee 'n rede vir die antwoord. (2) 6.3 Verduidelik volledig, deur na die botsingsteorie te verwys, hoe 'n katalisator die tempo van 'n reaksie verhoog. (3) In 'n ander eksperiment verkry die leerders die volgende resultate vir die ontbinding van waterstofperoksied: TY (s) 2 O 2 -KONSENTRSIE (mol dm -3 ) 0 0, , , , , ereken die GEMIELE tempo van ontbinding (in mol dm -3 s -1 ) van 2 O 2 (aq) in die eerste 400 s. (3) 6.5 Sal die tempo van ontbinding by 600 s GROTER S, KLEINER S of GELYK N die tempo bereken in VRG 6.4 wees? Gee 'n rede vir die antwoord. (2) 6.6 ereken die massa suurstof wat in die eerste 600 s berei word indien 50 cm 3 waterstofperoksied in hierdie tydinterval ontbind. (5) [17]

11 Fisiese Wetenskappe/V2 11 E/November 2013 VRG 7 (egin op 'n nuwe bladsy.) 'n hemiese ingenieur bestudeer die reaksie van stikstof en suurstof in 'n laboratorium. ie reaksie bereik ewewig in 'n geslote houer by 'n sekere temperatuur, T, volgens die volgende gebalanseerde vergelyking: N 2 (g) + O 2 (g) 2NO(g) anvanklik word 2 mol stikstof en 2 mol suurstof in 'n 5 dm 3 verseëlde houer gemeng. ie ewewigskonstante (K ) vir die reaksie by hierdie temperatuur is 1,2 x Is die opbrengs van NO(g) by temperatuur T OOG of LG? Gee 'n rede vir die antwoord. (2) 7.2 ereken die ewewigskonsentrasie van NO(g) by hierdie temperatuur. (8) 7.3 oe sal elk van die volgende veranderinge die OPRENGS van NO(g) beïnvloed? Skryf slegs VERMEERER, VERMINER of LY IESELFE neer ie volume van die reaksiehouer word by konstante temperatuur verklein. (1) 'n Trae (Onaktiewe) gas soos argon word by die mengsel gevoeg. (1) 7.4 aar word gevind dat K vir die reaksie toeneem met 'n verhoging in temperatuur. Is hierdie reaksie eksotermies of endotermies? Verduidelik die antwoord. (3) [15]

12 Fisiese Wetenskappe/V2 12 E/November 2013 VRG 8 (egin op 'n nuwe bladsy.) ie diagram hieronder toon 'n galvaniese sel wat onder standaardtoestande funksioneer. ie selreaksie wat plaasvind wanneer die sel funksioneer, is: 6l - (aq) + 2u 3+ (aq) 3l 2 (g) + 2u(s) V S l 2 (g) u Pt l - (aq) u 3+ (aq) Met skakelaar S OOP is die aanvanklike lesing op die voltmeter 0,14 V. 8.1 Skryf neer die: NM of FORMULE van die oksideermiddel (1) alfreaksie wat by die anode plaasvind (2) Selnotasie vir hierdie sel (3) 8.2 ereken die standaard-reduksiepotensiaal van u. (4) Skakelaar S word nou gesluit en die gloeilamp brand. 8.3 oe sal die lesing op die voltmeter nou vergelyk met die NVNKLIKE lesing van 0,14 V? Skryf slegs GROTER S, KLEINER S of GELYK N neer. Gee 'n rede vir die antwoord. (2) [12]

13 Fisiese Wetenskappe/V2 13 E/November 2013 VRG 9 (egin op 'n nuwe bladsy.) ie diagram hieronder stel 'n vereenvoudigde elektrolitiese sel voor wat gebruik word om 'n moersleutel met chroom te elektroplateer. ie moersleutel word deurlopend tydens die elektroplateringsproses geroteer. GS-kragbron Moersleutel Elektrode X r(no 3 ) 3 (aq) 'n Konstante stroom gaan deur die oplossing en die konsentrasie van r(no 3 ) 3 (aq) bly konstant tydens die proses. In die proses word 'n totaal van 0,03 mol elektrone in die elektrolitiese sel oorgedra. 9.1 efinieer die term elektrolise. (2) 9.2 Skryf neer die: alfreaksie wat by die moersleutel plaasvind (2) NM of FORMULE van die metaal waarvan elektrode X gemaak is (1) NM of FORMULE van die oksideermiddel (1) 9.3 ereken die toename in massa van die moersleutel. (4) [10]

14 Fisiese Wetenskappe/V2 14 E/November 2013 VRG 10 (egin op 'n nuwe bladsy.) Loodsuurbatterye bestaan uit verskeie selle. 'n Swawelsuuroplossing word as elektroliet in hierdie batterye gebruik efinieer die term elektroliet. (2) ie standaard-reduksiepotensiale vir die halfreaksies wat in 'n sel van 'n loodsuurbattery plaasvind, is soos volg: PbO 2 (s) + SO 4 2- (aq) (aq) + 2e - PbSO 4 (s) O(l) PbSO 4 (s) + 2e - Pb(s) + SO 4 2- (aq) E = +1,69 V E = - 0,36 V 10.2 Skryf die halfreaksie neer wat by die anode van hierdie sel plaasvind. (2) 10.3 Skryf die algehele selreaksie neer wanneer die sel stroom lewer. (3) 10.4 'n antal van die selle hierbo word in serie geskakel om 'n 300 V-battery te vorm wat onder standaardtoestande funksioneer. ereken die: Maksimum energie wat in die battery gestoor word indien sy kapasiteit h is (5) Minimum getal selle in hierdie battery (5) [17]

15 Fisiese Wetenskappe/V2 15 E/November 2013 VRG 11 (egin op 'n nuwe bladsy.) 11.1 'n oer wil die volgende vrugte en groente vir die mark produseer: spinasie; aartappels; appels Skryf die NM neer van die belangrikste primêre voedingstof wat nodig is om elk van die volgende te bevorder: Wortelgroei van aartappelplante (1) laargroei van spinasie (1) lom- en vrugteproduksie by appelbome (1) 11.2 mmoniak moet in groot hoeveelhede berei word om stikstofbevattende kunsmisstowwe te berei Skryf die naam neer van die proses wat in die industriële bereiding van ammoniak gebruik word. (1) Skryf 'n gebalanseerde chemiese vergelyking neer vir die reaksie wat plaasvind in die proses wat in VRG genoem is. (3) 11.3 mmoniumwaterstoffosfaat, (N 4 ) 2 PO 4, is 'n tipe kunsmis wat in landbou gebruik word. Verwys na die tipe elemente waaruit hierdie kunsmis bestaan om 'n rede te gee waarom dit vir 'n boer voordelig sal wees om hierdie kunsmis te gebruik in plaas van 'n kunsmis soos ammoniumnitraat, N 4 NO 3. (2) 11.4 eskryf EEN negatiewe invloed op mense wanneer kunsmis in damme en riviere afloop as gevolg van reën. (2) [11] TOTL FELING : GROOTTOTL:

16 Fisiese Wetenskappe/V2 1 E/November 2013 GEGEWENS VIR FISIESE WETENSKPPE GR 12 VRESTEL 2 (EMIE) T FOR PYSIL SIENES GRE 12 PPER 2 (EMISTRY) TEL 1: FISIESE KONSTNTES/TLE 1: PYSIL ONSTNTS NM/NME SIMOOL/SYMOL WRE/VLUE Standaarddruk Standard pressure p 1,013 x 10 5 Pa Molêre gasvolume by ST Molar gas volume at STP V m 22,4 dm 3 mol -1 Standaardtemperatuur Standard temperature T 273 K Lading op elektron harge on electron e -1,6 x TEL 2: FORMULES/TLE 2: FORMULE n c = V m n= M of/or m c = MV E = E E / sel katode anode E cell = E cathode E anode q = I t W = Vq of/or E sel of/or = E E / reduksie oksidasie E cell = E reduction E oxidation E sel = E E / oksideermiddel reduseermiddel E cell = E oxidising agent E reducing agent

17 Fisiese Wetenskappe/V2 2 E/November 2013 TEL 3: IE PERIOIEKE TEL VN ELEMENTE TLE 3: TE PERIOI TLE OF ELEMENTS 1 (I) 2 (II) (III) 14 (IV) 15 (V) 16 (VI) 17 (VII) 18 (VIII) 2, e 4 1,0 3 Li 7 1,5 4 e 9 2, , ,0 7 N 14 3,5 8 O 16 4,0 9 F Ne 20 0,9 11 Na 23 1,2 12 Mg 24 1,5 13 l 27 1,8 14 Si 28 2,1 15 P 31 2,5 16 S 32 3,0 17 l 35,5 18 r 40 0,8 19 K 39 1,0 20 a 40 1,3 21 Sc 45 1,5 22 Ti 48 1,6 23 V 51 1,6 24 r 52 1,5 25 Mn 55 1,8 26 Fe 56 1,8 27 o 59 1,8 28 Ni 59 1,9 29 u 63,5 1,6 30 Zn 65 1,6 31 Ga 70 1,8 32 Ge 73 2,0 33 s 75 2,4 34 Se 79 2,8 35 r Kr 84 0,8 37 Rb 86 1,0 38 Sr 88 1,2 39 Y 89 1,4 40 Zr Nb 92 1,8 42 Mo 96 1,9 43 Tc 2,2 44 Ru 101 2,2 45 Rh 103 2,2 46 Pd 106 1,9 47 g 108 1,7 48 d 112 1,7 49 In 115 1,8 50 Sn 119 1,9 51 Sb 122 2,1 52 Te 128 2,5 53 I Xe 131 0,7 55 s 133 0,9 56 a La 139 1,6 72 f Ta W Re Os Ir Pt u g 201 1,8 81 Tl 204 1,8 82 Pb 207 1,9 83 i 209 2,0 84 Po 2,5 85 t 86 Rn 0,7 87 Fr 0,9 88 Ra c 58 e Pr Nd Pm 62 Sm Eu Gd Tb y o Er Tm Yb Lu Th Pa 92 U Np 94 Pu 95 m 96 m 97 k 98 f 99 Es 100 Fm 101 Md 102 No 103 Lr toomgetal tomic number Simbool Symbol Elektronegatiwiteit Electronegativity enaderde relatiewe atoommassa pproximate relative atomic mass SLEUTEL/KEY 29 u 63,5 1,9

18 Fisiese Wetenskappe/V2 3 E/November 2013 TEL 4: STNR-REUKSIEPOTENSILE TLE 4: STNR REUTION POTENTILS Toenemende oksiderende vermoë/increasing oxidising ability alfreaksies/alf-reactions E (V) F 2(g) + 2e 2F + 2,87 o 3+ + e o ,81 2O e 2 2O +1,77 MnO e Mn O + 1,51 l 2(g) + 2e 2l + 1,36 r 2O e 2r O + 1,33 O 2(g) e 2 2O + 1,23 MnO e Mn O + 1,23 Pt e Pt + 1,20 r 2(l) + 2e 2r + 1,07 NO e NO(g) + 2 2O + 0,96 g e g(l) + 0,85 g + + e g + 0,80 NO e NO 2(g) + 2O + 0,80 Fe 3+ + e Fe ,77 O 2(g) e 2O 2 + 0,68 I 2 + 2e 2I + 0,54 u + + e u + 0,52 SO e S + 2 2O + 0,45 2 2O + O 2 + 4e 4O + 0,40 u e u + 0,34 SO e SO 2(g) + 2 2O + 0,17 u 2+ + e u + + 0,16 Sn e Sn ,15 S e 2S(g) + 0, e 2(g) 0,00 Fe e Fe 0,06 Pb e Pb 0,13 Sn e Sn 0,14 Ni e Ni 0,27 o e o 0,28 d e d 0,40 r 3+ + e r 2+ 0,41 Fe e Fe 0,44 r e r 0,74 Zn e Zn 0,76 2 2O + 2e 2(g) + 2O 0,83 r e r 0,91 Mn e Mn 1,18 l e l 1,66 Mg e Mg 2,36 Na + + e Na 2,71 a e a 2,87 Sr e Sr 2,89 a e a 2,90 s + + e - s - 2,92 K + + e K 2,93 Li + + e Li 3,05 Toenemende reduserende vermoë/increasing reducing ability

19 E Fisiese Wetenskappe/V2 4 E/November 2013 TEL 4: STNR-REUKSIEPOTENSILE TLE 4: STNR REUTION POTENTILS alfreaksies/alf-reactions (V) Li + + e Li 3,05 K + + e K 2,93 s + + e s 2,92 a e a 2,90 Sr e Sr 2,89 a e a 2,87 Na + + e Na 2,71 Mg e Mg 2,36 l e l 1,66 Mn e Mn 1,18 r e r 0,91 2 2O + 2e 2(g) + 2O 0,83 Zn e Zn 0,76 r e r 0,74 Fe e Fe 0,44 r 3+ + e r 2+ 0,41 d e d 0,40 o e o 0,28 Ni e Ni 0,27 Sn e Sn 0,14 Pb e Pb 0,13 Fe e Fe 0, e 2(g) 0,00 S e 2S(g) + 0,14 Sn e Sn ,15 u 2+ + e u + + 0,16 SO e SO 2(g) + 2 2O + 0,17 Toenemende oksiderende vermoë/increasing oxidising ability u e u + 0,34 2 2O + O 2 + 4e 4O + 0,40 SO e S + 2 2O + 0,45 u + + e u + 0,52 I 2 + 2e 2I + 0,54 O 2(g) e 2O 2 + 0,68 Fe 3+ + e Fe ,77 NO e NO 2(g) + 2O + 0,80 g + + e g + 0,80 g e g(l) + 0,85 NO e NO(g) + 2 2O + 0,96 r 2(l) + 2e 2r + 1,07 Pt e Pt + 1,20 MnO e Mn O + 1,23 O 2(g) e 2 2O + 1,23 r 2O e 2r O + 1,33 l 2(g) + 2e 2l + 1,36 MnO e Mn O + 1,51 2O e 2 2O +1,77 o 3+ + e o ,81 F 2(g) + 2e 2F + 2,87 Toenemende reduserende vermoë/increasing reducing ability