Opgaver til 7.2

Opgaverne hører til afsnit 7.2 Stærke og svage syrer. Prøv selv, før du åbner hjælpen under opgaven. Atommasserne står i det periodiske system bagest i bogen.

Opgave 7.2.1: Navne og formler

1. Udfyld de tomme felter i skemaet.

Navn	Formel
saltsyre
	HNO3
svovlsyre
	CH3COOH
ammoniak
	OH−
ammonium
	H3O+

2. To af de otte stoffer er baser. Hvilke?

TipHjælp 1

Brug de to tabeller først i afsnit 7.2.

TipHjælp 2

Ammoniak og ammonium ligner hinanden. Ammoniak er et molekyle uden ladning, og ammonium er en ion med ét H mere. En base skal kunne optage en hydron.

NoteFacit

Navn	Formel
saltsyre	HCl
salpetersyre	HNO3
svovlsyre	H2SO4
eddikesyre	CH3COOH
ammoniak	NH3
hydroxid	OH−
ammonium	NH4+
oxonium	H3O+

Ammoniak og hydroxid er baser. De seks andre er syrer.

Opgave 7.2.2: Stærk eller svag?

Afgør for hver syre, om den er stærk eller svag, og om dens reaktion med vand skrives med enkeltpil eller dobbeltpil.

1. Saltsyre
2. Eddikesyre
3. Salpetersyre
4. Kulsyre
5. Citronsyre

TipHjælp 1

I tabellen over syrer i afsnit 7.2 står der ved hver syre, om den er stærk eller svag.

TipHjælp 2

En stærk syre afgiver alle sine hydroner, så reaktionen går helt til ende og skrives med enkeltpil. En svag syre skrives med dobbeltpil.

NoteFacit

1. Stærk, enkeltpil
2. Svag, dobbeltpil
3. Stærk, enkeltpil
4. Svag, dobbeltpil
5. Svag, dobbeltpil

Opgave 7.2.3: Den rigtige pil

Skriv reaktionsskemaet for syrens reaktion med vand. Vælg den rigtige pil.

1. Salpetersyre, HNO₃
2. Eddikesyre, CH₃COOH
3. Myresyre, HCOOH, som er en svag syre

TipHjælp 1

Syren afgiver en hydron til et vandmolekyle. Der dannes en oxoniumion og syrens korresponderende base.

TipHjælp 2

I eddikesyre og myresyre er det H-atomet i gruppen COOH, der afgives. Eddikesyre bliver til CH₃COO⁻.

NoteFacit

1. HNO₃ + H₂O → NO₃⁻ + H₃O⁺
2. CH₃COOH + H₂O ⇌ CH₃COO⁻ + H₃O⁺
3. HCOOH + H₂O ⇌ HCOO⁻ + H₃O⁺

Opgave 7.2.4: Hvad er der i glasset?

På bordet står to glas. Det ene indeholder 0,1 M saltsyre, og det andet indeholder 0,1 M eddikesyre.

1. Hvilke partikler er der i saltsyren ud over vandmolekyler?
2. Hvilke partikler er der i eddikesyren ud over vandmolekyler? Hvilken er der flest af?
3. I hvilket af de to glas er der flest oxoniumioner?

TipHjælp 1

Se på figurerne af saltsyre og eddikesyre i afsnit 7.2.

TipHjælp 2

I den stærke syre har alle molekyler afgivet en hydron. I den svage syre har kun omkring 1 ud af 100 gjort det.

NoteFacit

1. Oxoniumioner, H₃O⁺, og chloridioner, Cl⁻. Der er ingen HCl-molekyler.
2. Eddikesyremolekyler, CH₃COOH, og nogle få oxoniumioner og acetationer, CH₃COO⁻. Der er langt flest hele eddikesyremolekyler.
3. I saltsyren. De to syrer har samme koncentration, men kun i saltsyren har alle molekyler afgivet en hydron.

Opgave 7.2.5: Stærk eller koncentreret?

Vælg de to ord, der passer til hver opløsning: stærk eller svag, og koncentreret eller fortyndet.

1. 12 M saltsyre
2. 0,001 M saltsyre
3. Ren eddikesyre uden vand
4. Husholdningseddike med 5 % eddikesyre

TipHjælp 1

Stærk og svag handler om, hvilken syre det er. Koncentreret og fortyndet handler om, hvor meget syre der er i hver liter.

TipHjælp 2

Saltsyre er altid en stærk syre, uanset hvor meget vand der er i. Eddikesyre er altid en svag syre.

NoteFacit

1. Stærk og koncentreret
2. Stærk og fortyndet
3. Svag og koncentreret
4. Svag og fortyndet

Opgave 7.2.6: Neutralisation

1. Skriv reaktionsskemaet for reaktionen mellem en oxoniumion og en hydroxidion.
2. Gør reaktionen færdig: HNO₃(aq) + NaOH(aq) → …
3. Hvad hedder det salt, der dannes i spørgsmål b?
4. Gør reaktionen færdig: HCl(aq) + KOH(aq) → …

TipHjælp 1

I en neutralisation dannes der altid vand. De ioner, der bliver til overs, er saltet.

TipHjælp 2

I spørgsmål b bliver Na⁺ fra basen og NO₃⁻ fra syren til overs. Navnet på saltet dannes som i afsnit 2.2: først den positive ion, så den negative.

NoteFacit

1. H₃O⁺ + OH⁻ → 2 H₂O
2. HNO₃(aq) + NaOH(aq) → NaNO₃(aq) + H₂O(l)
3. Natriumnitrat
4. HCl(aq) + KOH(aq) → KCl(aq) + H₂O(l)

Opgave 7.2.7: Hvor meget base skal der til?

Der er spildt saltsyre, som indeholder 0,25 mol HCl. Syren skal neutraliseres med natriumhydroxid.

HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l)

1. Hvor mange mol natriumhydroxid skal der bruges?
2. Hvor mange liter 1,0 M natriumhydroxid svarer det til?

TipHjælp 1

Reaktionsskemaet viser forholdet mellem syre og base. Til spørgsmål b skal du bruge formlen for koncentration fra afsnit 5.1.

TipHjælp 2

Forholdet er 1 : 1. Formlen c = n / V kan skrives om til V = n / c.

NoteFacit

1. Forholdet er 1 : 1, så der skal bruges 0,25 mol natriumhydroxid.
2. Volumenet er

\[ V(\mathrm{NaOH}) = \frac{n}{c} = \frac{0{,}25\ \mathrm{mol}}{1{,}0\ \dfrac{\mathrm{mol}}{\mathrm{L}}} = 0{,}25\ \mathrm{L} \]

Der skal bruges 0,25 L, altså 250 mL.

Opgave 7.2.8: Geologens test

En geolog har altid en lille flaske fortyndet saltsyre med i felten. Hun drypper syre på en sten for at undersøge, om den er kalksten.

1. Hvad ser hun, hvis stenen er kalksten?
2. Hvilken gas er det, der dannes?
3. Skriv reaktionsskemaet for carbonationens reaktion med oxoniumioner og for kulsyrens spaltning.

TipHjælp 1

Kalksten er calciumcarbonat. Se på figuren med kalk i syre.

TipHjælp 2

Carbonationen har ladningen 2− og skal derfor optage to hydroner for at blive til kulsyre, H₂CO₃.

NoteFacit

1. Det bruser der, hvor syren rammer stenen.
2. Carbondioxid, CO₂
3. CO₃²⁻ + 2 H₃O⁺ → H₂CO₃ + 2 H₂O og derefter H₂CO₃ → H₂O + CO₂

Opgaver med fødevaretema

I køkkenet bruges syrer og baser både til at gøre rent og til at få kager til at hæve.

Opgave 7.2.mad.1: Kalk i elkedlen

I bunden af en elkedel sidder der et hvidt lag kalk. På nettet står der, at man kan fjerne det ved at koge kedlen igennem med eddike.

1. Hvad er den kemiske formel for kalk?
2. Hvilken syre er der i eddike, og er den stærk eller svag?
3. Hvad ser man i kedlen, når eddiken hældes i?
4. Forklar, hvorfor kalken ikke forsvinder, når man bare koger vand i kedlen.

TipHjælp 1

Læs afsnittet Syre og kalk i afsnit 7.2.

TipHjælp 2

Carbonationerne i kalken er en base. For at kalken kan gå i opløsning, skal der være en syre, som kan afgive hydroner til dem.

NoteFacit

1. CaCO₃
2. Eddikesyre, CH₃COOH. Den er en svag syre.
3. Det bruser, fordi der dannes carbondioxid.
4. Kalk kan næsten ikke opløses i vand. Der skal en syre til, som afgiver hydroner til carbonationerne, så de bliver til kulsyre og derefter til vand og carbondioxid.

Opgave 7.2.mad.2: Bagepulver

Bagepulver er en blanding af natron, NaHCO₃, og en syre i fast form. I posen sker der ingenting. Når pulveret røres ud i dejen, begynder det at boble.

1. Hvilken ion i natron er en base?
2. Skriv reaktionsskemaet for basens reaktion med en oxoniumion.
3. Hvilken gas dannes der bagefter, og hvordan får den kagen til at hæve?
4. Forklar, hvorfor der først sker noget, når pulveret kommer i den våde dej.

TipHjælp 1

Natron består af ionerne Na⁺ og HCO₃⁻. Hydrogencarbonat optager en hydron og bliver til kulsyre.

TipHjælp 2

Kulsyre går i stykker til vand og en gas. Til spørgsmål d: I et tørt pulver sidder ionerne fast. De skal kunne bevæge sig for at mødes.

NoteFacit

1. Hydrogencarbonationen, HCO₃⁻
2. HCO₃⁻ + H₃O⁺ → H₂CO₃ + H₂O
3. Kulsyren spaltes til vand og carbondioxid. Gassen danner bobler i dejen, og boblerne får kagen til at hæve.
4. I det tørre pulver kan syren og basen ikke komme i kontakt med hinanden. Når de opløses i vandet i dejen, kan ionerne bevæge sig og reagere.

Opgave 7.2.mad.3: Halsbrand

Halsbrand skyldes, at mavesyre kommer op i spiserøret. Mange tabletter mod halsbrand indeholder calciumcarbonat, som neutraliserer syren:

CaCO₃(s) + 2 HCl(aq) → CaCl₂(aq) + H₂O(l) + CO₂(g)

1. Hvilken syre er der i mavesyre?
2. Forklar, hvorfor man tit kommer til at bøvse, når man har taget en tablet.
3. En tablet indeholder 0,50 g calciumcarbonat. Beregn stofmængden af calciumcarbonat.
4. Hvor mange mol HCl kan tabletten neutralisere?

TipHjælp 1

Se på produkterne i reaktionsskemaet. Til spørgsmål c skal du bruge formlen n = m / M.

TipHjælp 2

Molarmassen for CaCO₃ er 100,09 g/mol. Reaktionsskemaet viser, at 1 mol calciumcarbonat reagerer med 2 mol HCl.

NoteFacit

1. Saltsyre, HCl
2. Der dannes carbondioxid i maven, og gassen skal ud.
3. Stofmængden er

\[ n(\mathrm{CaCO_3}) = \frac{m}{M} = \frac{0{,}50\ \mathrm{g}}{100{,}09\ \dfrac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}} = 0{,}0050\ \mathrm{mol} \]

4. Forholdet er 1 : 2.

\[ n(\mathrm{HCl}) = \frac{2}{1} \cdot 0{,}0050\ \mathrm{mol} = 0{,}010\ \mathrm{mol} \]

Tabletten kan neutralisere 0,010 mol HCl.

Opgaver med klimatema

Regnen indeholder både svage og stærke syrer, og en sur sø kan reddes med kalk. Opgaverne træner det samme som opgave 7.2.1 til 7.2.8, men handler alle om klima og miljø. Baggrunden står på siden Tema: Klima.

Opgave 7.2.klima.1: Syrer og baser i luft og vand

1. Udfyld de tomme felter i skemaet.

Navn	Formel
kulsyre
	HNO3
svovlsyre
	NH3
ammonium
	OH−

2. To af de seks stoffer er baser. Hvilke?

TipHjælp 1

Brug de to tabeller i afsnittet De almindelige syrer og baser i afsnit 7.2.

TipHjælp 2

Kulsyre har formlen H₂CO₃, og HNO₃ hedder salpetersyre. Baserne står i den nederste af de to tabeller.

NoteFacit

1. Skemaet:

Navn	Formel
kulsyre	H2CO3
salpetersyre	HNO3
svovlsyre	H2SO4
ammoniak	NH3
ammonium	NH4+
hydroxid	OH−

2. Ammoniak og hydroxid

Opgave 7.2.klima.2: Stærk eller svag i regnen?

Afgør for hver syre, om den er stærk eller svag, og om dens reaktion med vand skrives med enkeltpil eller dobbeltpil.

1. Kulsyre, som dannes af luftens carbondioxid
2. Salpetersyre, som dannes af røg fra biler
3. Svovlsyre, som dannes af røg fra kul og olie
4. Ammonium fra gødning

TipHjælp 1

Se i tabellen over syrer i afsnit 7.2. Der står, om hver syre er stærk eller svag.

TipHjælp 2

En stærk syre afgiver alle sine hydroner og skrives med enkeltpil. En svag syre afgiver kun få og skrives med dobbeltpil.

NoteFacit

1. Svag, dobbeltpil
2. Stærk, enkeltpil
3. Stærk, enkeltpil
4. Svag, dobbeltpil

Opgave 7.2.klima.3: Den rigtige pil i naturen

Skriv reaktionsskemaet for syrens reaktion med vand. Vælg den rigtige pil.

1. Salpetersyre, HNO₃, i syreregn
2. Kulsyre, H₂CO₃, i havet
3. Ammonium, NH₄⁺, som er en svag syre

TipHjælp 1

Syren afgiver en hydron til vand, så der dannes en oxoniumion. Stærke syrer får enkeltpil, og svage syrer får dobbeltpil.

TipHjælp 2

Salpetersyre er stærk. Kulsyre og ammonium er svage. Når NH₄⁺ afgiver en hydron, bliver den til NH₃.

NoteFacit

1. HNO₃ + H₂O → NO₃⁻ + H₃O⁺
2. H₂CO₃ + H₂O ⇌ HCO₃⁻ + H₃O⁺
3. NH₄⁺ + H₂O ⇌ NH₃ + H₃O⁺

Opgave 7.2.klima.4: To regndråber

I den ene regndråbe er der 0,0001 M salpetersyre fra forurenet luft. I den anden er der 0,0001 M kulsyre fra luftens carbondioxid.

1. Hvilke partikler er der i dråben med salpetersyre ud over vandmolekyler?
2. Hvilke partikler er der i dråben med kulsyre ud over vandmolekyler? Hvilken er der flest af?
3. I hvilken af de to dråber er der flest oxoniumioner?

TipHjælp 1

Salpetersyre er en stærk syre, og kulsyre er en svag syre. Se på figurerne med en stærk syre og en svag syre i afsnit 7.2.

TipHjælp 2

I en stærk syre har alle molekyler afgivet deres hydron. I en svag syre er de fleste molekyler stadig hele.

NoteFacit

1. Nitrationer, NO₃⁻, og oxoniumioner, H₃O⁺
2. Hele kulsyremolekyler, H₂CO₃, og få hydrogencarbonationer, HCO₃⁻, og oxoniumioner, H₃O⁺. Der er flest hele kulsyremolekyler.
3. I dråben med salpetersyre

Opgave 7.2.klima.5: Stærk eller koncentreret i miljøet?

Vælg de to ord, der passer til hver opløsning: stærk eller svag, og koncentreret eller fortyndet.

1. Syreregn med 0,0001 M salpetersyre
2. 18 M svovlsyre fra en fabrik
3. Havvand med ganske lidt kulsyre

TipHjælp 1

Stærk og svag handler om, hvor let syren afgiver hydroner. Koncentreret og fortyndet handler om, hvor meget syre der er i vandet.

TipHjælp 2

Salpetersyre og svovlsyre er stærke syrer, uanset hvor meget vand der er i. Kulsyre er en svag syre.

NoteFacit

1. Stærk og fortyndet
2. Stærk og koncentreret
3. Svag og fortyndet

Opgave 7.2.klima.6: Syren i røgen neutraliseres

1. Skriv reaktionsskemaet for reaktionen mellem en oxoniumion og en hydroxidion.
2. Gør reaktionen færdig: HNO₃(aq) + KOH(aq) → …
3. Hvad hedder det salt, der dannes i spørgsmål b?
4. Gør reaktionen færdig: H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) → …

TipHjælp 1

Ved en neutralisation dannes der vand. Metalionen og syrens negative ion bliver tilbage som et salt.

TipHjælp 2

I spørgsmål b bliver K⁺ og NO₃⁻ tilbage. I spørgsmål d afgiver svovlsyren to hydroner, så der dannes to vandmolekyler og saltet Na₂SO₄.

NoteFacit

1. H₃O⁺ + OH⁻ → 2 H₂O
2. HNO₃(aq) + KOH(aq) → KNO₃(aq) + H₂O(l)
3. Kaliumnitrat
4. H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) → Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Opgave 7.2.klima.7: En sø skal kalkes

En sø er blevet sur af syreregn. For at fiskene kan leve i søen igen, skal 400 mol oxoniumioner fjernes. Det gøres ved at strø kalk, CaCO₃, i søen.

CaCO₃(s) + 2 H₃O⁺(aq) → Ca²⁺(aq) + CO₂(g) + 3 H₂O(l)

1. Hvor mange mol kalk skal der bruges?
2. Molarmassen for kalk er 100,09 g/mol. Hvor mange kilogram kalk svarer det til?

TipHjælp 1

Reaktionsskemaet viser forholdet mellem kalk og oxoniumioner. Til spørgsmål b skal du bruge formlen m = n · M fra afsnit 4.3.

TipHjælp 2

Forholdet er 1 : 2. Ét mol kalk fjerner to mol oxoniumioner, så der skal halvt så mange mol kalk til. Der går 1000 g på 1 kg.

NoteFacit

1. Forholdet er 1 : 2, så der skal bruges 200 mol kalk.
2. Massen er

\[ m(\mathrm{CaCO_3}) = n \cdot M = 200\ \mathrm{mol} \cdot 100{,}09\ \dfrac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}} = 20\,018\ \mathrm{g} \]

Der skal bruges 20 018 g, altså omkring 20 kg kalk.

Opgave 7.2.klima.8: Statuen i syreregn

Mange gamle statuer og kirker er bygget af marmor og kalksten. Begge dele er calciumcarbonat. Syreregn får dem til at forvitre.

1. Hvad sker der med stenen, når syreregnen rammer den?
2. Hvilken gas dannes der?
3. Skriv reaktionsskemaet for carbonationens reaktion med oxoniumioner og for kulsyrens spaltning.

TipHjælp 1

Det er den samme reaktion, som når der dryppes syre på kalk. Se på figuren med kalk i syre.

TipHjælp 2

Carbonationen har ladningen 2− og skal derfor optage to hydroner for at blive til kulsyre, H₂CO₃.

NoteFacit

1. Stenen går langsomt i opløsning, så overfladen bliver ru, og detaljerne forsvinder.
2. Carbondioxid, CO₂
3. CO₃²⁻ + 2 H₃O⁺ → H₂CO₃ + 2 H₂O og derefter H₂CO₃ → H₂O + CO₂