SENIORSERTIFIKAAT-EKSAMEN

Transcript

1 SENIORSERTIFIKT-EKSMEN FISIESE WETENSKPPE: EMIE (V2) 2016 PUNTE: 150 TY: 3 uur ierdie vraestel bestaan uit 15 bladsye en 4 gegewensblaaie.

2 Fisiese Wetenskappe/V2 2 E/2016 INSTRUKSIES EN INLIGTING Skryf jou sentrumnommer en eksamennommer in die toepaslike ruimtes op die NTWOOREOEK neer. ierdie vraestel bestaan uit TIEN vrae. eantwoord L die vrae in die NTWOOREOEK. egin ELKE vraag op 'n NUWE bladsy in die NTWOOREOEK. Nommer die antwoorde korrek volgens die nommeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik is. Laat EEN reël oop tussen twee subvrae, byvoorbeeld tussen VRG 2.1 en VRG 2.2. Jy mag 'n nieprogrammeerbare sakrekenaar gebruik. Jy mag toepaslike wiskundige instrumente gebruik. Jy word aangeraai om die aangehegte GEGEWENSLIE te gebruik. Toon LLE formules en substitusies in LLE berekeninge. Rond jou finale numeriese antwoorde tot 'n minimum van TWEE desimale plekke af. Gee kort (bondige) motiverings, besprekings, ensovoorts waar nodig. Skryf netjies en leesbaar.

3 Fisiese Wetenskappe/V2 3 E/2016 VRG 1: MEERVOUIGEKEUSE-VRE Vier opsies word as moontlike antwoorde op die volgende vrae gegee. Elke vraag het slegs EEN korrekte antwoord. Kies die antwoord en skryf slegs die letter ( ) langs die vraagnommer ( ) in die NTWOOREOEK neer, byvoorbeeld 1.11 E. 1.1 'n Verbinding met die algemene formule n 2n+2 is 'n... alkaan. alkeen. alkyn. alkohol. (2) 1.2 Watter EEN van die volgende is 'n produk in LLE neutralisasiereaksies? + 2 O O Nal (2) 1.3 Watter EEN van die volgende pare produkte word tydens die katalitiese oksidasie van ammoniak gevorm? NO 2 en 2 O NO en 2 O NO en NO 2 2 O en NO 3 (2)

4 Fisiese Wetenskappe/V2 4 E/ eskou die volgende potensiële-energiediagram vir 'n chemiese reaksie: 120 Potensiële energie (kj mol -1 ) Reaksieverloop Watter EEN van die volgende toon die waardes van die totale energieverandering en die aktiveringsenergie vir hierdie reaksie? Energieverandering (kj mol -1 ) ktiveringsenergie (kj mol -1 ) (2) 1.5 Watter EEN van die volgende is 'n funksionele isomeer van butanoësuur? O O O 3 3 O O O 2 3 O (2)

5 Fisiese Wetenskappe/V2 5 E/ P en Q stel twee organiese verbindings in die vloeidiagram hieronder voor. 2 2 r P NaO(aq) hitte Q (hoofproduk) Verbinding Q is: r 3 2 O (2) 1.7 hromaat-ione en dichromaat-ione is in ewewig met mekaar in 'n waterige oplossing volgens die volgende gebalanseerde vergelyking: 2 2rO4 (aq) geel (aq) r2o7 (aq) oranje + 2 O (l) Watter EEN van die volgende reagense moet bygevoeg word om die kleur van die oplossing na geel te verander? NO 3 l NaO 3 OO (2) 1.8 Watter EEN van die volgende is 'n NIESPONTNE redoksreaksie? Verwys na die Tabel van Standaard-reduksiepotensiale (Tabel 4 of 4). Zn(s) + 2l(aq) Znl 2 (aq) + 2 (g) u(s) + Fel 2 (aq) ul 2 (aq) + Fe(s) 2gNO 3 (aq) + u(s) u(no 3 ) 2 (aq) + 2g(s) 2l(s) + 3Ni(NO 3 ) 2 (aq) 2l(NO 3 ) 3 (aq) + 3Ni(s) (2)

6 Fisiese Wetenskappe/V2 6 E/ ie letters X en Y stel twee metaal-elektrodes in die elektrochemiese sel hieronder voor. V Elektrode X Elektrode Y ie MSS VN ELEKTROE X NEEM TOE wanneer die sel funksioneer. Watter EEN van die volgende is die KORREKTE selnotasie vir hierdie sel? Y(s) Y 2+ (aq) X + (aq) X(s) X(s) X + (aq) Y 2+ (aq) Y(s) X + (aq) X(s) Y(s) Y 2+ (aq) Y 2+ (aq) Y(s) X(s) X + (aq) (2) 1.10 Grafiek Q (die soliede lyn) hieronder is vir die reaksie van 100 cm 3 van 'n 0,1 mol dm -3 l-oplossing met oormaat magnesiumpoeier verkry. Watter grafiek (,, of ) stel die reaksie van 100 cm 3 van 'n 0,1 mol dm -3 3 OO-oplossing met oormaat magnesiumpoeier die waarskynlikste voor? Volume 2-gas gelewer (cm 3 ) Q Tyd (s) (2) [20]

7 Fisiese Wetenskappe/V2 7 E/2016 VRG 2 (egin op 'n nuwe bladsy.) eskou die organiese verbindings tot F hieronder O 2,2-dimetielpropaan O E O F 3 ( 3 ) Skryf die LETTER neer wat 'n verbinding voorstel wat: 'n Karbonielgroep het (1) 'n lkohol is (1) 'n KETTINGISOMEER van 3 ( 2 ) 3 3 is (1) 2.2 Skryf neer die: IUP-naam van verbinding (2) Struktuurformule van verbinding F (2) IUP-naam van 'n POSISIE-isomeer van verbinding (3) 2.3 Verbinding E word gevorm wanneer 'n karboksielsuur met 'n ander organiese verbinding reageer. Skryf neer die: omoloë reeks waaraan verbinding E behoort (1) NM of FORMULE van die katalisator wat vir die bereiding van verbinding E gebruik word (1) IUP-naam van verbinding E (2) [14]

8 Fisiese Wetenskappe/V2 8 E/2016 VRG 3 (egin op 'n nuwe bladsy.) ie verwantskap tussen kookpunt en die getal koolstofatome in reguitketting-molekule van alkane, karboksielsure en alkohole word ondersoek. Kurwe P, Q en R word verkry. GRFIEK VN KOOKPUNT TEENOOR GETL -TOME Kookpunt (K) Kurwe R Kurwe Q Kurwe P Getal -atome 3.1 efinieer die term kookpunt. (2) 3.2 Skryf 'n gevolgtrekking vir kurwe P neer wat uit die resultate hierbo gemaak kan word. (2) 3.3 Identifiseer die kurwe (P, Q of R) wat elk van die volgende voorstel: lkane (1) Karboksielsure (1) 3.4 Verduidelik die antwoord op VRG deur te verwys na die: Tipes intermolekulêre kragte wat in alkane, karboksielsure en alkohole teenwoordig is Relatiewe sterktes van hierdie intermolekulêre kragte Energie benodig (5) [11]

9 Fisiese Wetenskappe/V2 9 E/2016 VRG 4 (egin op 'n nuwe bladsy.) ie vloeidiagram hieronder toon hoe prop-1-een gebruik kan word om ander organiese verbindings te berei. propaan verbinding X (hoofproduk) r prop-1-een alkohol (hoofproduk) E F 4.1 Skryf die tipe reaksie neer wat voorgestel word deur: F (1) (1) (1) 4.2 Skryf neer die: NM of FORMULE van die katalisator wat vir reaksie benodig word (1) NM of FORMULE van die anorganiese reagens wat vir reaksie benodig word (1) Soort addisiereaksie wat deur reaksie voorgestel word (1) IUP-naam van verbinding X (2) 4.3 Gebruik struktuurformules om 'n gebalanseerde vergelyking vir reaksie neer te skryf. (5) 4.4 eide reaksie en E vind in die teenwoordigheid van 'n sterk basis plaas. Noem TWEE toestande wat reaksie bo reaksie E sal bevoordeel. (2) [15]

10 Fisiese Wetenskappe/V2 10 E/2016 VRG 5 (egin op 'n nuwe bladsy.) ie reaksie tussen verdunde soutsuur en natriumtiosulfaat (Na 2 S 2 O 3 ) word gebruik om een van die faktore wat reaksietempo beïnvloed, te ondersoek. ie gebalanseerde vergelyking vir die reaksie is: Na 2 S 2 O 3 (aq) + 2l(aq) 2Nal(aq) + S(s) + 2 O(l) + SO 2 (g) ie soutsuuroplossing word in 'n fles by die natriumtiosulfaatoplossing gevoeg. ie fles word geplaas oor 'n kruis, wat op 'n vel wit papier geteken is, soos in die diagram hieronder getoon. ie tyd wat dit vir die kruis neem om onsigbaar te word, word gemeet om die reaksietempo te bepaal. fles Na 2 S 2 O 3 (aq) + l(aq) wit papier Vier eksperimente, tot, word tydens hierdie ondersoek uitgevoer. ie volumes van die reaktanse wat in elk van die vier eksperimente gebruik word en die tye van die reaksies word in die tabel hieronder opgesom. Eksperiment Volume Volume Volume Na 2 S 2 O 3 (aq) (cm 3 ) 2 O(l) (cm 3 ) l(aq) (cm 3 ) Tyd (s) , , , ,0 5.1 Noem TWEE faktore wat die tempo van die reaksie hierbo kan beïnvloed. (2) 5.2 Skryf die NM of FORMULE neer van die produk wat veroorsaak dat die kruis onsigbaar word. (1) 5.3 Gee 'n rede waarom water by die reaksiemengsel in eksperiment tot gevoeg word. (1) 5.4 Skryf 'n ondersoekende vraag vir hierdie ondersoek neer. (2) 5.5 In watter eksperiment (,, of ) is die reaksietempo die hoogste? (1) 5.6 Gebruik die botsingsteorie om die verskil in reaksietempo tussen eksperiment en te verduidelik. (3) 5.7 ie oorspronklike Na 2 S 2 O 3 -oplossing is berei deur 62,50 g Na 2 S 2 O 3 -kristalle in 'n 250 cm 3 volumetriese fles in gedistilleerde water op te los. ereken die massa swawel, S, wat in eksperiment sal vorm indien Na 2 S 2 O 3 die beperkende reaktans is. (7) [17]

11 Fisiese Wetenskappe/V2 11 E/2016 VRG 6 (egin op 'n nuwe bladsy.) Koolstofdioksied reageer met koolstof in 'n geslote stelsel om koolstofmonoksied, O(g), volgens die volgende gebalanseerde vergelyking te vorm: O 2 (g) + (s) 2O(g) Δ > Wat dui die dubbele pyl in die vergelyking hierbo aan? (1) 6.2 Is die reaksie hierbo 'n EKSOTERMIESE reaksie of 'n ENOTERMIESE reaksie? Gee 'n rede vir die antwoord. (2) 'n Onbekende hoeveelheid koolstofdioksied word aanvanklik by 800 in 'n verseëlde 2 dm 3 -houer aan warm koolstof blootgestel. ie ewewigskonstante, K c, vir die reaksie by hierdie temperatuur is 14. y ewewig word gevind dat 168,00 g koolstofmonoksied teenwoordig is. 6.3 oe sal die ewewigskonsentrasie van die produk met dié van die reaktanse vergelyk? Kies uit GROTER S, KLEINER S of GELYK N. Gee 'n rede vir die antwoord. (Geen berekening word vereis nie.) (2) 6.4 ereken die aanvanklike hoeveelheid (in mol) O 2 (g) wat teenwoordig is. (9) 6.5 Noem hoe ELK van die volgende die opbrengs van O(g) by ewewig sal beïnvloed. Kies uit VERMEERER, VERMINER of LY IESELFE Meer koolstof word by konstante temperatuur bygevoeg. (1) ie druk word verhoog. (1) ie temperatuur word verhoog. (1) [17]

12 Fisiese Wetenskappe/V2 12 E/2016 VRG 7 (egin op 'n nuwe bladsy.) 7.1 Waterstofkarbonaat-ione reageer met water volgens die volgende gebalanseerde vergelyking: O 3 (aq) + 2 O(l) 2 O 3 (aq) + O (aq) efinieer 'n suur volgens die Lowry-rønsted-teorie. (2) Skryf die FORMULES van die twee sure in die vergelyking hierbo neer. (2) Skryf die formule van 'n stof in die reaksie hierbo neer wat as 'n amfoliet kan optree. (1) 7.2 Tydens 'n eksperiment word 0,50 dm 3 van 'n 0,10 mol dm -3 l-oplossing by 0,80 dm 3 van 'n NaO 3 -oplossing met 'n konsentrasie van 0,25 mol dm -3 gevoeg. ie gebalanseerde vergelyking vir die reaksie is: ereken die: NaO 3 (aq) + l(aq) Nal(aq) + O 2 (g) + 2 O(l) Konsentrasie van die hidroksied-ione in die oplossing by voltooiing van die reaksie (8) p van die oplossing by voltooiing van die reaksie (4) [17]

13 Fisiese Wetenskappe/V2 13 E/2016 VRG 8 (egin op 'n nuwe bladsy.) Magnesium (Mg) reageer met 'n verdunde soutsuuroplossing, l(aq), volgens die volgende gebalanseerde vergelyking: Mg(s) + 2l(aq) Mgl 2 (aq) + 2 (g) 8.1 Gee 'n rede waarom die bostaande reaksie 'n redoksreaksie is. (1) 8.2 Skryf die FORMULE van die oksideermiddel in die bostaande reaksie neer. (1) aar word gevind dat silwer nie met die soutsuuroplossing reageer nie. 8.3 Verwys na die relatiewe sterktes van reduseermiddels om hierdie waarneming te verduidelik. (3) ie reaksie van magnesium met soutsuur word in 'n elektrochemiese sel gebruik soos in die diagram hieronder getoon. ie sel funksioneer onder standaardtoestande. V waterstofgas Q Mg platinum 1 mol dm -3 + (aq) Mg 2+ (aq) halfsel halfsel 8.4 Wat is die funksie van platinum in die sel hierbo? (1) 8.5 Skryf neer die: Energie-omskakeling wat in hierdie sel plaasvind (1) Funksie van Q (1) alfreaksie wat by die katode plaasvind (2) Selnotasie van hierdie sel (3) 8.6 ereken die aanvanklike emk van hierdie sel. (4) 8.7 oe sal die byvoeging van gekonsentreerde suur by halfsel die antwoord op VRG 8.6 beïnvloed? Kies uit VEROOG, VERLG of LY IESELFE. (1) [18]

14 Fisiese Wetenskappe/V2 14 E/2016 VRG 9 (egin op 'n nuwe bladsy.) ie diagram hieronder toon 'n elektrochemiese sel wat gebruik word om koper te suiwer. 'n Oplossing wat elektrisiteit gelei, word in die sel gebruik. 9.1 Skryf neer: EEN woord vir die onderstreepte frase bokant die diagram (1) ie soort elektrochemiese sel wat hierbo geïllustreer word (1) 9.2 In watter rigting (van na of van na ) sal elektrone in die eksterne stroombaan vloei? (1) 9.3 Watter elektrode ( of ) is die: Katode (1) Onsuiwer koper (1) 9.4 oe sal die massa van elektrode verander soos wat die reaksie verloop? Kies uit VEROOG, VERLG of LY IESELFE. Gee 'n rede vir die antwoord. (2) [7]

15 Fisiese Wetenskappe/V2 15 E/2016 VRG 10 (egin op 'n nuwe bladsy.) 'n hemiese maatskappy berei ammoniumsulfaat, (N 4 ) 2 SO 4, deur met grondstowwe P, Q en R te begin soos in die vloeidiagram hieronder getoon. P Q R SO 2 (g) stikstof waterstof SO 3 (g) proses 1 oleum reaksie 1 verbinding X verbinding Y (N 4 ) 2 SO Skryf die NM neer van grondstof: P Q R (1) (1) (1) 10.2 Skryf neer die: NM van proses 1 (1) NM van verbinding X (1) FORMULE van verbinding Y (1) Gebalanseerde vergelyking vir reaksie 1 (3) 10.3 ie maatskappy vergelyk die stikstofinhoud van ammoniumsulfaat met dié van ammoniumnitraat, N 4 NO epaal, deur die nodige berekeninge uit te voer, watter EEN van die twee kunsmisstowwe die hoër persentasie stikstof per massa het. (4) Skryf die naam van die proses neer wat in die vloeidiagram hierbo ingesluit moet word indien die maatskappy ammoniumnitraat in plaas van ammoniumsulfaat wil berei. (1) [14] TOTL: 150

16 Fisiese Wetenskappe/V2 1 E/2016 T FOR PYSIL SIENES GRE 12 PPER 2 (EMISTRY) GEGEWENS VIR FISIESE WETENSKPPE GR 12 VRESTEL 2 (EMIE) TLE 1: PYSIL ONSTNTS/TEL 1: FISIESE KONSTNTES NME/NM SYMOL/SIMOOL VLUE/WRE Standard pressure Standaarddruk p 1,013 x 10 5 Pa Molar gas volume at STP Molêre gasvolume by ST V m 22,4 dm 3 mol -1 Standard temperature Standaardtemperatuur T 273 K harge on electron Lading op elektron e -1,6 x vogadro's constant vogadro-konstante N 6,02 x mol -1 TLE 2: FORMULE/TEL 2: FORMULES m n= M n c = or/of V cava na c v n b b b c = m MV n= n= N N V V m = p = -log[ 3 O + ] K w = [ 3 O + ][O - ] = 1 x at/by 298 K E cell = E E / E = E E cathode anode sel katode anode or/of E = E E / E = E E cell reduction oxidation sel reduksie oksidasie or/of E = E E / E = E E cell oxidising agent reducing agent sel oksideermiddel reduseermiddel

17 Fisiese Wetenskappe/V2 2 E/2016 TLE 3: TE PERIOI TLE OF ELEMENTS TEL 3: IE PERIOIEKE TEL VN IE ELEMENTE 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 Electronegativity Elektronegatiwiteit pproximate relative atomic mass enaderde relatiewe atoommassa tomic number toomgetal 29 u 63,5 1,9 Symbol Simbool KEY/SLEUTEL

18 Fisiese Wetenskappe/V2 3 E/2016 TLE 4: STNR REUTION POTENTILS TEL 4: STNR-REUKSIEPOTENSILE Increasing oxidising ability/toenemende oksiderende vermoë alf-reactions/alfreaksies 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 Increasing reducing ability/toenemende reduserende vermoë

19 E Fisiese Wetenskappe/V2 4 E/2016 TLE 4: STNR REUTION POTENTILS TEL 4: STNR-REUKSIEPOTENSILE alf-reactions/alfreaksies (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 Increasing oxidising ability/toenemende oksiderende vermoë 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 Increasing reducing ability/toenemende reduserende vermoë