nasionale senior sertifikaat graad 12 › ... › fisiese-wetenskappe--che… · (verwys na die...

Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

PUNTE: 150 TYD: 3 uur

Hierdie vraestel bestaan uit 15 bladsye en 4 gegewensblaaie.

FISIESE WETENSKAPPE: CHEMIE (V2)

NOVEMBER 2015

NASIONALE SENIOR SERTIFIKAAT

GRAAD 12

Fisiese Wetenskappe/V2 2 DBE/November 2015 NSS


INSTRUKSIES EN INLIGTING 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.

Skryf jou sentrumnommer en eksamennommer in die toepaslike ruimtes op die ANTWOORDEBOEK neer. Hierdie vraestel bestaan uit TIEN vrae. Beantwoord AL die vrae in die ANTWOORDEBOEK. Begin ELKE vraag op 'n NUWE bladsy in die ANTWOORDEBOEK. Nommer die antwoorde korrek volgens die nommeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik is. Laat EEN reël oop tussen twee subvrae, byvoorbeeld tussen VRAAG 2.1 en VRAAG 2.2. Jy mag 'n nieprogrammeerbare sakrekenaar gebruik. Jy mag toepaslike wiskundige instrumente gebruik. Jy word aangeraai om die aangehegte GEGEWENSBLAAIE te gebruik. Toon ALLE formules en substitusies in ALLE 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.



VRAAG 1: MEERVOUDIGEKEUSE-VRAE 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 (A–D) langs die vraagnommer (1.1–1.10) in die ANTWOORDEBOEK neer, byvoorbeeld 1.11 E.

1.1 Watter EEN van die volgende pare reaktanse word in 'n reaksie gedurende

die kontakproses gebruik?

A

B C D

N2(g) en H2(g) SO2(g) en O2(g) NH3(g) en O2(g) H2SO4(ℓ) en NH3(g)

(2)

1.2 Die mees korrekte definisie van die tempo van 'n chemiese reaksie is die ... A

B C D

tyd wat dit 'n reaksie neem om plaas te vind. spoed waarteen 'n reaksie plaasvind. verandering in die hoeveelheid reaktanse of produkte. verandering in die konsentrasie van reaktanse of produkte per tydseenheid.

(2)

1.3 Beskou die reaksie wat deur die gebalanseerde vergelyking hieronder

voorgestel word.

H3PO4(aq) + H2O(ℓ) ⇌ H3O+(aq) + H2 −4PO (aq) Watter EEN van die volgende is 'n gekonjugeerde suur-basis-paar?

A

B C D

H3O+(aq) en H2O(ℓ) H3PO4(aq) en H2O(ℓ) H3PO4(aq) en H3O+(aq) H3O+(aq) en H2 −4PO (aq)

(2)

1.4 Watter EEN van die volgende verbindings het dipool-dipool-kragte tussen sy

molekule?

A

B C D

Etanaal Etaan Eteen Etyn

(2)



1.5 Die energieveranderinge wat deur P, Q en R op die potensiële-energie-

grafiek hieronder voorgestel word, vind gedurende 'n omkeerbare chemiese reaksie plaas.

Watter EEN van die volgende veranderinge sal beide P en R laat afneem,

maar Q onveranderd laat?

A

B C D

'n Afname in volume Die byvoeging van 'n katalisator 'n Afname in temperatuur 'n Afname in konsentrasie

(2)

1.6 Watter EEN van die volgende is 'n produk wat gedurende die hidrolise van

bromoetaan vorm?

A

B C D

Water Eteen Etanol Broom

(2) 1.7 Watter EEN van die volgende is die EMPIRIESE FORMULE van

1,2-dichloroetaan?

A

B C D

CHCℓ CH2Cℓ CHCℓ2 C2H4Cℓ2

(2)

Reaksieverloop

Pot

ensi

ële

ener

gie

(kJ∙

mol

-1)

Q

R P



1.8 Die reaksie wat deur die gebalanseerde vergelyking hieronder voorgestel

word, bereik ewewig in 'n geslote houer.

Cℓ2(g) + H2O(ℓ) ⇌ Cℓ─(aq) + CℓO─(aq) + 2H+(aq) Watter EEN van die volgende reagense sal die voorwaartse reaksie bevoordeel wanneer dit bygevoeg word?

A

B C D

Waterstof Natriumchloried Waterstofchloried Natriumhidroksied

(2)

1.9 Die volgende halfreaksies vind in 'n galvaniese sel plaas:

Co3+ + e- ⇌ Co2+ Aℓ3++ 3e- ⇌ Aℓ

Watter EEN van die volgende is die selnotasie vir hierdie sel?

A

B C D

Aℓ ∣ Aℓ3+ ∥ Co3+, Co2+

Aℓ ∣ Aℓ3+ ∥ Co3+, Co2+ ∣ Pt

Aℓ ∣ Aℓ3+ ∥ Co2+, Co3+ ∣ Pt

Pt ∣ Co2+ , Co3+ ∥ Aℓ3+ ∣ Aℓ

(2) 1.10 Chloorgas (Cℓ2) word deur 'n kaliumjodiedoplossing (KI) geborrel. Die

reduseermiddel in hierdie reaksie is:

A

B C D

Kaliumione Chloorgas Jodiedione Chloriedione

(2) [20]



VRAAG 2 (Begin op 'n nuwe bladsy.) Die letters A tot D in die tabel hieronder stel vier organiese verbindings voor.

A

B

C CH3CH2CHO

D Butaan

Gebruik die inligting in die tabel om die vrae wat volg te beantwoord. 2.1 Skryf neer die: 2.1.1 Letter wat 'n ketoon voorstel (1) 2.1.2 Struktuurformule van die funksionele groep van verbinding C (1) 2.1.3 Algemene formule van die homoloë reeks waaraan verbinding A

behoort

(1) 2.1.4 IUPAC-naam van verbinding A (3) 2.1.5 IUPAC-naam van verbinding B (2) 2.2 Verbinding D is 'n gas wat in sigaretaanstekers gebruik word. 2.2.1 Aan watter homoloë reeks behoort verbinding D? (1) 2.2.2 Skryf die STRUKTUURFORMULE en IUPAC-NAAM van 'n

struktuurisomeer van verbinding D neer.

(4) 2.2.3 Is die isomeer in VRAAG 2.2.2 'n KETTING-, POSISIE- of

FUNKSIONELE isomeer?

(1) 2.3 Verbinding D reageer met broom (Br2) om 2-bromobutaan te vorm.

Skryf neer die naam van die:

2.3.1 Homoloë reeks waaraan 2-bromobutaan behoort (1) 2.3.2 Tipe reaksie wat plaasvind (1) [16]

C C C C C C

CH3 H

CH3

H

H

H H

H

H

CH2CH3

C C C

O

C

H

H

H

H

H H

H

H



VRAAG 3 (Begin op 'n nuwe bladsy.) 3.1 Die vloeidiagram hieronder toon twee organiese reaksies. Die letter P stel 'n

organiese verbinding voor.

Gebruik die inligting in die vloeidiagram om die vrae wat volg te beantwoord. Skryf neer die: 3.1.1 Tipe reaksie waarvan Reaksie 1 'n voorbeeld is (1) 3.1.2 STRUKTUURFORMULE van die funksionele groep van

etielpropanoaat

(1) 3.1.3 IUPAC-naam van verbinding P (1) Reaksie 2 vind in die teenwoordigheid van 'n suurkatalisator en hitte plaas.

Skryf neer die:

3.1.4 Tipe reaksie waarvan Reaksie 2 'n voorbeeld is (1) 3.1.5 NAAM of FORMULE van die suurkatalisator (1) 3.1.6 STRUKTUURFORMULE van die alkeen (2) 3.2 Die gekondenseerde formule van 'n polimeer word hieronder aangetoon.

Skryf neer die: 3.2.1 STRUKTUURFORMULE van die monomeer wat gebruik word om

die polimeer hierbo te berei

(2) 3.2.2 Tipe polimerisasiereaksie (ADDISIE of KONDENSASIE) wat

gebruik word om hierdie polimeer te berei

(1) [10]

Alkohol P Etielpropanoaat

Reaksie 2

+

Alkeen

Reaksie 1

C C

H

H H n

H



VRAAG 4 (Begin op 'n nuwe bladsy.) Vier verbindings van vergelykbare molekulêre massa word gebruik om die effek van funksionele groepe op dampdruk te ondersoek. Die resultate wat verkry is, word in die tabel hieronder getoon.

VERBINDING DAMPDRUK (kPa by 20 °C) A Butaan 204

B Propan-2-oon 24,6

C Propan-1-ol 2

D Etanoësuur 1,6 4.1 Definieer die term funksionele groep van 'n organiese verbinding. (2) 4.2 Watter EEN van die verbindings (A, B, C of D) in die tabel het die: 4.2.1 Hoogste kookpunt

(Verwys na die dampdrukke in die tabel om 'n rede vir die antwoord te gee.)

(2) 4.2.2 Swakste intermolekulêre kragte (1) 4.3 Verwys na die tipe intermolekulêre kragte om die verskil in die dampdruk van

verbinding A en verbinding B te verduidelik.

(3) 4.4 Die dampdruk van verbinding C en D is baie laer as dié van verbinding A

en B. Noem die tipe intermolekulêre krag in A en B wat vir hierdie verskil verantwoordelik is.

(1) 4.5 Verduidelik kortliks die verskil in dampdruk tussen verbinding C en

verbinding D.

(2) 4.6 Gedurende 'n verbrandingsreaksie in 'n geslote houer met 'n veranderbare

volume, reageer 8 cm3 van verbinding A (butaan) in oormaat suurstof volgens die volgende gebalanseerde vergelyking:

2C4H10(g) + 13O2(g) → 8CO2(g) + 10H2O(g) Indien die aanvanklike volume suurstof in die houer 60 cm3 was, bereken die TOTALE volume van die gasse wat na afloop van die reaksie in die houer teenwoordig is. Al die gasse in die houer is by dieselfde temperatuur en druk.

(5) [16]



VRAAG 5 (Begin op 'n nuwe bladsy.) Verdunde sure, aangedui in die tabel hieronder, reageer met OORMAAT sink in elk van drie eksperimente om waterstofgas te vorm. Die sink is heeltemal bedek met die suur in elke eksperiment.

EKSPERIMENT VERDUNDE SUUR

1 100 cm3 van 0,1 mol∙dm-3 H2SO4

2 50 cm3 van 0,2 mol∙dm-3 H2SO4

3 100 cm3 van 0,1 mol∙dm-3 HCℓ Die volume waterstofgas wat vorm, word in elke eksperiment gemeet. 5.1 Noem TWEE noodsaaklike apparate wat benodig word om die tempo van

waterstofproduksie te bepaal.

(2) Die grafiek hieronder is vir Eksperiment 1 verkry.

Gebruik hierdie grafiek en beantwoord die vrae wat volg. 5.2 By watter tyd (t1, t2 of t3) is die: 5.2.1 Reaksietempo die hoogste (1) 5.2.2 Massa sink wat in die fles teenwoordig is, die kleinste (1) 5.3 In watter tydinterval, tussen t1 en t2 OF tussen t2 en t3, vorm die grootste

volume waterstofgas per sekonde?

(1) 5.4 Teken die grafiek vir Eksperiment 1 in die ANTWOORDEBOEK oor.

Op dieselfde assestelsel, skets die grafieke wat vir Eksperimente 2 en 3 verkry sal word. Benoem die drie grafieke duidelik as EKSPERIMENT 1, EKSPERIMENT 2 en EKSPERIMENT 3.

(4)

Tyd (s)

Vol

ume

(cm

3 )

Eksperiment 1

0 t1 t2 t3



5.5 Die aanvanklike massa sink wat in elke eksperiment gebruik word, is 0,8 g.

Die gebalanseerde vergelyking vir die reaksie in Eksperiment 3 is:

Zn(s) + 2HCℓ(aq) → ZnCℓ2(aq) + H2(g)

5.5.1 Bereken die massa sink wat na voltooiing van die reaksie in

Eksperiment 3 in die fles teenwoordig is.

(5) 5.5.2 Hoe sal die massa sink wat na voltooiing van die reaksie in

Eksperiment 2 in die fles teenwoordig is, met die antwoord op VRAAG 5.5.1 vergelyk? Skryf slegs GROTER AS, KLEINER AS of GELYK AAN neer.

(1) [15] VRAAG 6 (Begin op 'n nuwe bladsy.) 'n Onbekende gas, X2(g), word in 'n houer verseël en toegelaat om X3(g) by 300 °C te vorm. Die reaksie bereik ewewig volgens die volgende gebalanseerde vergelyking:

3X2(g) ⇌ 2X3(g)

6.1 Hoe sal die tempo waarteen X3(g) vorm met die tempo waarteen X2(g) vorm

by ewewig vergelyk? Skryf slegs HOËR AS, LAER AS of GELYK AAN neer.

(1) Die reaksiemengsel word met gereelde tydintervalle ontleed. Die resultate wat verkry is, word in die tabel hieronder aangetoon.

TYD (s)

[ X2 ] (mol∙dm-3)

[ X3 ] (mol∙dm-3)

0 0,4 0 2 0,22 0,120 4 0,08 0,213 6 0,06 0,226 8 0,06 0,226

10 0,06 0,226 6.2 Bereken die ewewigskonstante, Kc, vir hierdie reaksie by 300 °C. (4) 6.3 Meer X3(g) word nou by die houer gevoeg. 6.3.1

6.3.2

Hoe sal hierdie verandering die hoeveelheid X2(g) beïnvloed? Skryf VERMEERDER, VERMINDER of BLY DIESELFDE neer. Gebruik Le Chatelier se beginsel om die antwoord op VRAAG 6.3.1 te verduidelik.

(1) (2)



Die kurwes op die assestelsel hieronder (nie volgens skaal geteken nie) is uit die resultate in die tabel op bladsy 10 verkry.

6.4 Hoe vergelyk die tempo van die voorwaartse reaksie met dié van die

terugwaartse reaksie by t1? Skryf slegs HOËR AS, LAER AS of GELYK AAN neer.

(1)

Die reaksie word nou by 'n temperatuur van 400 °C herhaal. Die kurwes wat deur die stippellyne hieronder aangedui word, is by hierdie temperatuur verkry.

6.5 Is die voorwaartse reaksie EKSOTERMIES of ENDOTERMIES? Verduidelik volledig hoe jy by die antwoord uitgekom het.

(4)

Die Maxwell-Boltzmann-verspreidingskurwe hieronder stel die getal deeltjies teenoor kinetiese energie by 300 °C voor.

6.6 Teken hierdie kurwe in die ANTWOORDEBOEK oor. Op dieselfde

assestelsel, skets die kurwe wat by 400 °C verkry sal word. Benoem die kurwes duidelik as 300 °C en 400 °C onderskeidelik.

(2) [15]

300 °C

G

etal

dee

ltjie

s

Kinetiese energie

Tyd (s)

Kon

sent

rasi

e (m

ol∙d

m-3

)

t1

Tyd (s)

Kon

sent

rasi

e (m

ol∙d

m-3

)

300 °C

400 °C



VRAAG 7 (Begin op 'n nuwe bladsy.) 7.1 Ammoniumchloriedkristalle, NH4Cℓ(s), los in water op om ammonium- en

chloriedione te vorm. Die ammoniumione reageer met water volgens die gebalanseerde vergelyking hieronder:

+4NH (aq) + H2O(ℓ) ⇌ NH3(aq) + H3O+(aq)

7.1.1 Skryf die naam neer van die proses wat deur die onderstreepte

woorde beskryf word.

(1) 7.1.2 Is ammoniumchloried SUUR of BASIES in waterige oplossing?

Gee 'n rede vir die antwoord.

(2) 7.2 'n Sekere kunsmis bestaan uit 92% ammoniumchloried. 'n Monster met 'n

massa van x g van hierdie kunsmis word in 100 cm3 van 'n 0,10 mol∙dm-3-natriumhidroksied-oplossing, NaOH(aq), opgelos. Die NaOH is in oormaat. Die gebalanseerde vergelyking vir die reaksie is:

NH4Cℓ(s) + NaOH(aq) NH3(g) + H2O(ℓ) + NaCℓ(aq)

7.2.1 Bereken die getal mol natriumhidroksied waarin die monster

opgelos word.

(3) Gedurende 'n titrasie word 25 cm3 van die oormaat natriumhidroksied-

oplossing met 'n 0,11 mol∙dm-3-soutsuuroplossing, HCℓ(aq), getitreer. By die eindpunt word gevind dat 14,55 cm3 van die soutsuur gebruik is om die natriumhidroksiedoplossing te neutraliseer volgens die volgende gebalanseerde vergelyking:

HCℓ(aq) + NaOH(aq) NaCℓ(aq) + H2O(ℓ)

7.2.2 Bereken die massa x (in gram) van die kunsmismonster gebruik. (8) 7.3 Bereken die pH van 'n 0,5 mol dm-3-natriumhidroksiedoplossing by 25 °C. (4)

[18]



VRAAG 8 (Begin op 'n nuwe bladsy.) Die volgende twee onbekende halfselle word aan leerders gegee: Halfsel 1: Q2+ (aq) | Q(s) Halfsel 2: Pt | R2(g) | R-(aq) Tydens 'n ondersoek om die twee halfselle te identifiseer, verbind die leerders elke halfsel om die beurt aan 'n Cd2+(aq) | Cd(s)-halfsel onder standaardtoestande. Vir elke kombinasie van twee halfselle skryf hulle die netto selreaksie neer en meet die selpotensiaal. Die resultate wat vir die twee halfselkombinasies verkry is, word in die tabel hieronder gegee.

KOMBINASIE NETTO SELREAKSIE SELPOTENSIAAL

I Q2+(aq) + Cd(s) → Cd2+(aq) + Q(s) 0,13 V II R2(g) + Cd(s) → Cd2+(aq) + 2R-(aq) 1,76 V

8.1 Skryf DRIE toestande neer wat nodig is sodat hierdie selle as standaardselle

kan funksioneer.

(3) 8.2 Vir Kombinasie I, identifiseer: 8.2.1 Die anode van die sel (1) 8.2.2 Q deur 'n berekening te gebruik (5) 8.3 Vir Kombinasie II, skryf neer die: 8.3.1 Oksidasiehalfreaksie (2) 8.3.2 NAAM of FORMULE van die metaal wat in die katode-

kompartement gebruik word

(1) 8.4 Rangskik die volgende spesies in volgorde van TOENEMENDE oksiderende

vermoë: Q2+ ; R2 ; Cd2+ Verduidelik volledig hoe jy by die antwoord uitgekom het. 'n Berekening word NIE verlang NIE.

(4)

[16]



VRAAG 9 (Begin op 'n nuwe bladsy.) Die vereenvoudigde diagram hieronder stel 'n elektrochemiese sel voor wat vir die suiwering van koper gebruik word.

9.1 Definieer die term elektrolise. (2) 9.2 Gee 'n rede waarom 'n gelykstroom (GS)-bron in hierdie eksperiment gebruik

word.

(1) 9.3 Skryf die halfreaksie neer wat by elektrode A plaasvind. (2) 9.4 As gevolg van klein hoeveelhede sinkonsuiwerhede in die onsuiwer koper,

word die elektroliet met Zn2+-ione gekontamineer. Verwys na die aangehegte Tabel van Standaard-reduksiepotensiale om te verduidelik waarom die Zn2+-ione nie die suiwerheid van die koper wat tydens hierdie proses verkry word, sal beïnvloed nie.

(3)

9.5 Na afloop van die suiwering van die onsuiwer koper, is gevind dat

2,85 x 10-2 mol koper gevorm het. Die aanvanklike massa van elektrode B was 2,0 g. Bereken die persentasie koper wat aanvanklik in elektrode B teenwoordig was.

(4)

[12]

GS-bron

Elektrode B (onsuiwer koper)

Elektrode A

Elektroliet


Kopiereg voorbehou

VRAAG 10 (Begin op 'n nuwe bladsy.) Ammoniak is 'n belangrike kunsmisstof. Groot hoeveelhede word in die nywerheid uit waterstof en stikstof berei.

10.1 Vir die nywerheidsbereiding van ammoniak, skryf neer: 10.1.1 Die naam van die proses wat gebruik word (1) 10.1.2 'n Gebalanseerde vergelyking vir die reaksie wat plaasvind (3) 10.1.3 Die bron van stikstof (1) 10.2 Die opbrengs van ammoniak verander met temperatuur en druk tydens die

nywerheidsbereiding daarvan. Die grafieke hieronder toon hoe die persentasie ammoniak in die reaksiemengsel wat die reaksiehouer verlaat, onder verskillende toestande varieer.

10.2.1 Gebruik die toepaslike grafiek om die persentasie ammoniak wat by 240 atmosfeer en 400 °C in die reaksiemengsel teenwoordig is, te skat.

(1) 10.2.2 Noem TWEE voordele van die gebruik van hoë druk wanneer

ammoniak berei word.

(2) 10.2.3 Die voordeel van die gebruik van 'n lae temperatuur is die hoë

persentasie ammoniak wat vorm. Wat is die nadeel van die gebruik van 'n lae temperatuur?

(1) 10.3 Ammoniak word ook in die bereiding van ander kunsmisstowwe soos

ammoniumnitraat gebruik. Bereken die massa stikstof in 'n 50 kg-sak suiwer ammoniumnitraatkunsmis.

(3) [12] TOTAAL: 150

300 °C

400 °C

500 °C

GRAFIEKE VAN DIE PERSENTASIE AMMONIAK IN DIE REAKSIEMENGSEL TEENOOR DRUK

Druk (atmosfeer)

Pers

enta

sie

Fisiese Wetenskappe/V2 DBE/November 2015 NSS

Kopiereg voorbehou

DATA FOR PHYSICAL SCIENCES GRADE 12

PAPER 2 (CHEMISTRY)

GEGEWENS VIR FISIESE WETENSKAPPE GRAAD 12 VRAESTEL 2 (CHEMIE)

TABLE 1: PHYSICAL CONSTANTS/TABEL 1: FISIESE KONSTANTES NAME/NAAM SYMBOL/SIMBOOL VALUE/WAARDE Standard pressure Standaarddruk

θp 1,013 x 105 Pa

Molar gas volume at STP Molêre gasvolume by STD

Vm 22,4 dm3∙mol-1

Standard temperature Standaardtemperatuur

θT 273 K

Charge on electron Lading op elektron

e -1,6 x 10-19 C

Avogadro's constant Avogadro-konstante

NA 6,02 x 1023 mol-1

TABLE 2: FORMULAE/TABEL 2: FORMULES

Mmn=

ANNn=

Vnc = or/of

MVmc =

mVVn=

b

a

bb

aa

nn

vcvc

= pH = -log[H3O+]

Kw = [H3O+][OH-] = 1 x 10-14 at/by 298 K

θanode

θcathode

θcell EEE −= /

θanode

θkatode

θsel EEE −=

or/of

θoxidation

θreduction

θcell EEE −= /

θoksidasie

θreduksie

θsel EEE −=

or/of

θagent reducing

θagent oxidising

θcell EEE −= /

θddelreduseermi

θddeloksideermi

θsel EEE −=


Kopiereg voorbehou

TABLE 3: THE PERIODIC TABLE OF ELEMENTS TABEL 3: DIE PERIODIEKE TABEL VAN ELEMENTE

1 (I)

2 (II)

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12 13 (III)

14 (IV)

15 (V)

16 (VI)

17 (VII)

18 (VIII)

2,1

1 H 1

2 He

4

1,0

3 Li 7

1,5

4 Be

9

2,0

5 B 11

2,5

6 C 12

3,0

7 N 14

3,5

8 O 16

4,0

9 F 19

10 Ne 20

0,9

11 Na 23

1,2

12 Mg 24

1,5

13 Aℓ 27

1,8

14 Si 28

2,1

15 P 31

2,5

16 S 32

3,0

17 Cℓ 35,5

18 Ar 40

0,8

19 K 39

1,0

20 Ca 40

1,3

21 Sc 45

1,5

22 Ti 48

1,6

23 V 51

1,6

24 Cr 52

1,5

25 Mn 55

1,8

26 Fe 56

1,8

27 Co 59

1,8

28 Ni 59

1,9

29 Cu 63,5

1,6

30 Zn 65

1,6

31 Ga 70

1,8

32 Ge 73

2,0

33 As 75

2,4

34 Se 79

2,8

35 Br 80

36 Kr 84

0,8

37 Rb 86

1,0

38 Sr 88

1,2

39 Y 89

1,4

40 Zr 91

41 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 Ag 108

1,7

48 Cd 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

127

54 Xe 131

0,7

55 Cs 133

0,9

56 Ba 137

57 La 139

1,6

72 Hf 179

73 Ta 181

74 W 184

75 Re 186

76 Os 190

77 Ir

192

78 Pt 195

79 Au 197

80 Hg 201

1,8

81 Tℓ 204

1,8

82 Pb 207

1,9

83 Bi 209

2,0

84 Po

2,5

85 At

86 Rn

0,7

87 Fr

0,9

88 Ra 226

89 Ac

58 Ce 140

59 Pr 141

60 Nd 144

61 Pm

62 Sm 150

63 Eu 152

64 Gd 157

65 Tb 159

66 Dy 163

67 Ho 165

68 Er 167

69 Tm 169

70 Yb 173

71 Lu 175

90 Th 232

91 Pa

92 U

238

93 Np

94 Pu

95 Am

96 Cm

97 Bk

98 Cf

99 Es

100 Fm

101 Md

102 No

103 Lr

Electronegativity Elektronegatiwiteit

Approximate relative atomic mass Benaderde relatiewe atoommassa

Atomic number Atoomgetal

29 Cu 63,5

1,9 Symbol

Simbool

KEY/SLEUTEL


Kopiereg voorbehou

TABLE 4A: STANDARD REDUCTION POTENTIALS TABEL 4A: STANDAARD-REDUKSIEPOTENSIALE

Half-reactions/Halfreaksies θE (V) F2(g) + 2e− ⇌ 2F− + 2,87

Co3+ + e− ⇌ Co2+ + 1,81 H2O2 + 2H+ +2e− ⇌ 2H2O +1,77

MnO −4 + 8H+ + 5e− ⇌ Mn2+ + 4H2O + 1,51

Cℓ2(g) + 2e− ⇌ 2Cℓ− + 1,36 Cr2O

−27 + 14H

+ + 6e− ⇌ 2Cr3+ + 7H2O + 1,33 O2(g) + 4H+ + 4e− ⇌ 2H2O + 1,23 MnO2 + 4H+ + 2e− ⇌ Mn2+ + 2H2O + 1,23

Pt2+ + 2e− ⇌ Pt + 1,20 Br2(ℓ) + 2e− ⇌ 2Br− + 1,07

NO −3 + 4H+ + 3e− ⇌ NO(g) + 2H2O + 0,96

Hg2+ + 2e− ⇌ Hg(ℓ) + 0,85 Ag+ + e− ⇌ Ag + 0,80

NO −3 + 2H+ + e− ⇌ NO2(g) + H2O + 0,80

Fe3+ + e− ⇌ Fe2+ + 0,77 O2(g) + 2H+ + 2e− ⇌ H2O2 + 0,68

I2 + 2e− ⇌ 2I− + 0,54 Cu+ + e− ⇌ Cu + 0,52

SO2 + 4H+ + 4e− ⇌ S + 2H2O + 0,45 2H2O + O2 + 4e− ⇌ 4OH− + 0,40

Cu2+ + 2e− ⇌ Cu + 0,34 SO −24 + 4H

+ + 2e− ⇌ SO2(g) + 2H2O + 0,17 Cu2+ + e− ⇌ Cu+ + 0,16

Sn4+ + 2e− ⇌ Sn2+ + 0,15 S + 2H+ + 2e− ⇌ H2S(g) + 0,14

2H+ + 2e− ⇌ H2(g) 0,00 Fe3+ + 3e− ⇌ Fe − 0,06 Pb2+ + 2e− ⇌ Pb − 0,13 Sn2+ + 2e− ⇌ Sn − 0,14 Ni2+ + 2e− ⇌ Ni − 0,27

Co2+ + 2e− ⇌ Co − 0,28 Cd2+ + 2e− ⇌ Cd − 0,40

Cr3+ + e− ⇌ Cr2+ − 0,41 Fe2+ + 2e− ⇌ Fe − 0,44 Cr3+ + 3e− ⇌ Cr − 0,74 Zn2+ + 2e− ⇌ Zn − 0,76

2H2O + 2e− ⇌ H2(g) + 2OH− − 0,83 Cr2+ + 2e− ⇌ Cr − 0,91

Mn2+ + 2e− ⇌ Mn − 1,18 Aℓ3+ + 3e− ⇌ Aℓ − 1,66

Mg2+ + 2e− ⇌ Mg − 2,36 Na+ + e− ⇌ Na − 2,71

Ca2+ + 2e− ⇌ Ca − 2,87 Sr2+ + 2e− ⇌ Sr − 2,89

Ba2+ + 2e− ⇌ Ba − 2,90 Cs+ + e- ⇌ Cs - 2,92 K+ + e− ⇌ K − 2,93 Li+ + e− ⇌ Li − 3,05

Incr

easi

ng o

xidi

sing

abi

lity/

Toen

emen

de o

ksid

eren

de v

erm

oë

Incr

easi

ng re

duci

ng a

bilit

y/To

enem

ende

redu

sere

nde

verm

oë


Kopiereg voorbehou

TABLE 4B: STANDARD REDUCTION POTENTIALS TABEL 4B: STANDAARD-REDUKSIEPOTENSIALE

Half-reactions/Halfreaksies θE (V) Li+ + e− ⇌ Li − 3,05 K+ + e− ⇌ K − 2,93

Cs+ + e− ⇌ Cs − 2,92 Ba2+ + 2e− ⇌ Ba − 2,90 Sr2+ + 2e− ⇌ Sr − 2,89

Ca2+ + 2e− ⇌ Ca − 2,87 Na+ + e− ⇌ Na − 2,71

Mg2+ + 2e− ⇌ Mg − 2,36 Aℓ3+ + 3e− ⇌ Aℓ − 1,66

Mn2+ + 2e− ⇌ Mn − 1,18 Cr2+ + 2e− ⇌ Cr − 0,91

2H2O + 2e− ⇌ H2(g) + 2OH− − 0,83 Zn2+ + 2e− ⇌ Zn − 0,76 Cr3+ + 3e− ⇌ Cr − 0,74 Fe2+ + 2e− ⇌ Fe − 0,44

Cr3+ + e− ⇌ Cr2+ − 0,41 Cd2+ + 2e− ⇌ Cd − 0,40 Co2+ + 2e− ⇌ Co − 0,28 Ni2+ + 2e− ⇌ Ni − 0,27

Sn2+ + 2e− ⇌ Sn − 0,14 Pb2+ + 2e− ⇌ Pb − 0,13 Fe3+ + 3e− ⇌ Fe − 0,06 2H+ + 2e− ⇌ H2(g) 0,00

S + 2H+ + 2e− ⇌ H2S(g) + 0,14 Sn4+ + 2e− ⇌ Sn2+ + 0,15 Cu2+ + e− ⇌ Cu+ + 0,16

SO −24 + 4H+ + 2e− ⇌ SO2(g) + 2H2O + 0,17

Cu2+ + 2e− ⇌ Cu + 0,34 2H2O + O2 + 4e− ⇌ 4OH− + 0,40 SO2 + 4H+ + 4e− ⇌ S + 2H2O + 0,45

Cu+ + e− ⇌ Cu + 0,52 I2 + 2e− ⇌ 2I− + 0,54

O2(g) + 2H+ + 2e− ⇌ H2O2 + 0,68 Fe3+ + e− ⇌ Fe2+ + 0,77

NO −3 + 2H+ + e− ⇌ NO2(g) + H2O + 0,80

Ag+ + e− ⇌ Ag + 0,80 Hg2+ + 2e− ⇌ Hg(ℓ) + 0,85

NO −3 + 4H+ + 3e− ⇌ NO(g) + 2H2O + 0,96

Br2(ℓ) + 2e− ⇌ 2Br− + 1,07 Pt2+ + 2 e− ⇌ Pt + 1,20

MnO2 + 4H+ + 2e− ⇌ Mn2+ + 2H2O + 1,23 O2(g) + 4H+ + 4e− ⇌ 2H2O + 1,23

Cr2O−2

7 + 14H+ + 6e− ⇌ 2Cr3+ + 7H2O + 1,33

Cℓ2(g) + 2e− ⇌ 2Cℓ− + 1,36 MnO −4 + 8H

+ + 5e− ⇌ Mn2+ + 4H2O + 1,51 H2O2 + 2H+ +2 e− ⇌ 2H2O +1,77

Co3+ + e− ⇌ Co2+ + 1,81 F2(g) + 2e− ⇌ 2F− + 2,87

Incr

easi

ng o

xidi

sing

abi

lity/

Toen

emen

de o

ksid

eren

de v

erm

oë

Incr

easi

ng re

duci

ng a

bilit

y/To

enem

ende

redu

sere

nde

verm

oë

Copyright reserved/Kopiereg voorbehou Please turn over/Blaai om assbelief

MARKS/PUNTE: 150

This memorandum consists of 17 pages.

Hierdie memorandum bestaan uit 17 bladsye.

PHYSICAL SCIENCES: CHEMISTRY (P2) FISIESE WETENSKAPPE: CHEMIE (V2)

NOVEMBER 2015

MEMORANDUM

NATIONAL SENIOR CERTIFICATE/

NASIONALE SENIOR SERTIFIKAAT

GRADE/GRAAD 12

Physical Sciences P2/Fisiese Wetenskappe V2 2 DBE/November 2015 NSC/NSS – Memorandum


QUESTION 1/VRAAG 1 1.1 B (2) 1.2 D (2) 1.3 A (2) 1.4 A (2) 1.5 B (2) 1.6 C (2) 1.7 B (2) 1.8 D (2) 1.9 B (2) 1.10 C (2)

[20] QUESTION 2/VRAAG 2 2.1 2.1.1

B

(1)

2.1.2

(1) 2.1.3 CnH2n-2 (1) 2.1.4 4-ethyl-5-methylhept-2-yne / 4-ethyl-5-methyl-2-heptyne

4-etiel-5-metielhept-2-yn / 4-etiel-5-metiel-2-heptyn

Marking criteria/Nasienriglyne:

4-ethyl / 4-etiel OR/OF 4 ethyl / 4 etiel 5-methyl / 5-metiel OR/OF 5 methyl / 5 metiel hept-2-yne / 2-heptyne / hept-2-yn / 2-heptyn

OR/OF hept 2 yne / 2 heptyne / hept 2 yn / 2 heptyn IF/INDIEN: Any error e.g. hyphens omitted and/or incorrect sequence: Enige fout bv. koppeltekens weggelaat en/of verkeerde volgorde: Max./Maks. 3

2

(3) 2.1.5 Butan-2-one / 2-butanone / Butanone

Butan-2-oon / 2-butanoon / Butanoon

Marking criteria/Nasienriglyne:

Functional group / Funksionele groep Whole name correct / Hele naam korrek

(2)

C

O

H



2.2 2.2.1

Alkanes / Alkane

(1)

2.2.2 2-methylpropane

2-metielpropaan OR/OF Methylpropane Metielpropaan

Notes/Aantekeninge: IF/INDIEN: 2 methylpropane / 2 metielpropaan 2

1

IF sequence incorrect/INDIEN volgorde verkeerd: Max./Maks. 2

1

(4)

Marking criteria structural formula: Nasienriglyne struktuurformule: Three carbons in longest chain.

Drie koolstowwe in die langste ketting. Methyl group on second carbon.

Metielgroep op tweede koolstof. Notes/Aantekeninge:

One or more H atoms omitted: Een of meer H-atome uitgelaat: 2

1

Condensed or semi-structural formula: Gekondenseerde of semi-struktuurformule: 2

1

2.2.3 Chain / Ketting (1) 2.3 2.3.1

Haloalkanes / Alkyl halides Haloalkane / Alkielhaliede

(1) 2.3.2 Substitution / halogenation / bromonation

Substitusie / halogenering / halogenasie / bromonering

(1) [16]

C

C

H

H H

H

C H

H H

C H

H H



QUESTION 3/VRAAG 3 3.1 3.1.1

Esterification / Condensation Esterifikasie / Verestering / Kondensasie

(1) 3.1.2

(1) 3.1.3 Propanoic acid / Propanoësuur (1) 3.1.4 Dehydration / elimination

Dehidrasie / dehidratering / eliminasie

(1) 3.1.5 (Concentrated) H2SO4 / sulphuric acid / H3PO4 / phosphoric acid

(Gekonsentreerde) H2SO4 / / swaelsuur / swawelsuur / H3PO4 / fosforsuur

(1) 3.1.6

Notes/Aantekeninge Functional group:

Funksionele groep: Whole structure correct:

Hele struktuur korrek:

(2) 3.2 3.2.1

Notes/Aantekeninge Functional group:

Funksionele groep: Whole structure correct:

Hele struktuur korrek:

(2) 3.2.2 Addition / Addisie (1) [10]

C O C

O

C C

H

H H

H

C C

H

H H

H



QUESTION 4/VRAAG 4 4.1 A bond/an atom or a group of atoms that determine(s) the (physical and

chemical) properties of a group of organic compounds. 'n Binding of 'n atoom of 'n groep atome wat die (fisiese en chemiese) eienskappe van 'n groep organiese verbindings bepaal.

(2) 4.2 4.2.1

D / ethanoic acid / etanoësuur Lowest vapour pressure. Laagste dampdruk.

(2) 4.2.2 A / butane / butaan (1) 4.3 Between molecules of A / butane / alkanes are London / induced dipole /

dispersion forces. Tussen molekule van A / butaan / alkane is London / geïnduseerde dipole / dispersiekragte.

Between molecules of B / propan-2-one / ketones are dipole-dipole forces in addition to London / induced dipole / dispersion forces. Tussen molekule van B / propan-2-oon / ketone is dipool-dipool-kragte tesame met London / geïnduseerde dipool /dispersiekragte.

Intermolecular forces in A are weaker than those in B. / Less energy is needed in A to break/overcome intermolecular forces.

Intermolekulêre kragte in A is swakker as die in B./ Minder energie word by A benodig om intermolekulêre kragte te breek/oorkom. - OR/OF

Intermolecular forces in B are stronger than those in A. / More energy is needed in B to break/overcome intermolecular forces. Intermolekulêre kragte in B is sterker as die in A. / Meer energie word by B benodig om intermolekulêre kragte te breek/oorkom.

OR/OF Between molecules of A / butane / alkanes are weak London / induced

dipole / dispersion forces. Tussen molekule van A / butaan/alkane is swak London / geïnduseerde dipool / dispersiekragte.

Between molecules of B /propan-2-one / ketone are strong(er) dipole-dipole forces in addition to London/induced dipole / dispersion forces. Tussen molekule van B / propan-2-oon / ketone is sterk(er) dipool-dipool/dispersiekragte.

(3) 4.4 London forces/dispersion forces/induced dipole forces/dipole-dipole forces.

Londonkragte/dispersiekragte/geïnduseerde dipoolkragte/dipool-dipoolkragte. OR/OF A and B do not have hydrogen bonding./C and D have hydrogen bonding. A en B het nie waterstofbinding nie./C en D het waterstofbinding.

(1)

-



4.5 OPTION 1/OPSIE 1

D has more sites for hydrogen bonding than C / forms dimers / is more polar than C. D het meer punte vir waterstofbinding as C / vorm dimere / is meer polêr as C. D has stronger / more intermolecular forces / dipole-dipole forces.

D het sterker / meer intermolekulêre kragte / dipool-dipoolkragte. OR/OF D needs more energy to overcome/break the intermolecular forces. D het meer energie nodig om die intermolekulêre kragte te oorkom/breek. OPTION 2/OPSIE 2 C has less sites for hydrogen bonding than D. / C does not form dimers / C

is less polar. C het minder plekke vir waterstofbinding as D. / C vorm nie dimere nie / C is minder polêr.

C has weaker / less intermolecular forces / dipole-dipole forces./ C needs less energy to overcome/break intermolecular forces / dipole-dipole forces.

C het swakker / minder intermolekulêre kragte / dipool-dipoolkragte./ C benodig minder energie om intermolekulêre kragte / dipool-dipoolkragte te oorkom/breek.

(2)

4.6 Marking criteria/Nasienriglyne Mole ratio for V(CO2) correctly used. / Molverhouding vir V(CO2) korrek gebruik. Mole ratio for V(H2O) correctly used. / Molverhouding vir V(H2O) korrek gebruik. Mole ratio for V(O2 reacted) correctly used. / Molverhouding vir V(O2 reageer)

korrek gebruik. V(O2 excess/oormaat) = V(O2 initial/aanvanklik) – V(O2 change/verandering). Vtot = 80 cm3

OPTION 1/OPSIE 1 V(CO2) = 4V(C4H10) = (4)(8) = 32 cm3

V(H2O) = 5V(C4H10) = (5)(8) = 40 cm3

V(O2 reacted/reageer):

V(O2) = 213 V(C4H10)

= (2

13 )(8) = 52 cm3

V(O2 excess/oormaat): V(O2) = 60 – 52 = 8 cm3

Vtot = 32 + 40 + 8 = 80 cm3 OPTION 2/OPSIE 2

Total/totale volume = 8 + 32 + 40 = 80 cm3

C4H10 O2 CO2 H2O Initial V (cm3) BeginV (cm3) 8 60 0 0 Change in V (cm3) Verandering V (cm3) 8 52 32 40 Final V (cm3) Finale V (cm3) 0 8 32 40



OPTION 3/OPSIE 3

Total/totale volume = 0,008 + 0,032 + 0,04 = 0,08 dm3

C4H10 O2 CO2 H2O Initial V (dm3) Begin V (dm3) 0,008 0,06 0 0 Change in V (dm3) Verandering V (dm3) 0,008 0,052 0,032 0,04 Final V (dm3) Finale V (dm3) 0 0,008 0,032 0,04

(5) [16] QUESTION 5/VRAAG 5 5.1 Time/Tyd: (Stop) watch / (Stop)horlosie

Volume: (Gas) syringe / Burette / Measuring cylinder / (Chemical) balance / Erlenmeyer flask / Graduated flask (Gas)spuit / Buret / Maatsilinder / (Chemiese) balans / Erlenmeyer fles / Gegradueerde fles

Notes/Aantekeninge

Only one mark per type of apparatus. / Slegs een punt per tipe apparaat.

(2) 5.2 5.2.1

t1

(1)

5.2.2 t3 (1) 5.3 Between t1 and t2

Tussen t1 en t2

(1) 5.4

Marking criteria/Nasienriglyne Exp. 2

Initial gradient higher than that of Exp.1. Aanvanklike gradient groter as die van Eksp 1.

Curve reaches same constant volume as for Exp. 1 (but earlier). Kurwe bereik dieselfde konstante volume as in Eksp 1 (maar gouer).

Exp.3

Initial gradient lower than that of Exp.1. Aanvanklike gradient kleiner as die van Eksp. 1.

Curve reaches a smaller constant volume as for Exp. 1 (at a later stage). Kurwe bereik (later) 'n kleiner konstante volume as vir Eksp. 1.

(4)

Time (s)

Vol

ume

(cm

3 )

Exp. 1 Exp. 2

Exp. 3



5.5.1 Marking criteria/Nasienriglyne n(HCℓ) = (0,1)(100 x 10-3) Use mole ratio/Gebruik molverhouding: n(Zn) = ½n(HCℓ)

Substitute 65 into/ Vervang 65 in n = Mm .

n(Znfinal/finaal) = n(Zninitial/aanvanklik) – n(Znused/gebruik) m(Znfinal/finaal) = m(Zninitial/aanvanklik) – m(Znused/gebruik)

Final answer/Finale antwoord: Range/gebied: 0,33 g – 0,48 g

OPTION/OPSIE 1

n(HCℓ) = cV = (0,1)(100 x 10-3) = 0,01 mol

n(Zn reacted/gereageer): n(Zn) = ½n(HCℓ) = ½(0,01) = 5 x 10-3 mol n(Zn reacted/gereageer): m(Zn) = (5 x 10-3)(65) = 0,325 g m(Znf) = 0,8 – 0,325 = 0,48 g (0,475 g)

OPTION/OPSIE 2 n(HCℓ) = cV = (0,1)(100 x 10-3) = 0,01 mol

n(Zn reacted/gereageer) = ½n(HCℓ) = ½(0,01) = 5 x 10-3 mol

n(Zn)i = Mm

= 65

8,0

= 1,23 x 10-2 mol n(Zn)f = 1,23 x 10-2 – 5 x 10-3 = 7,3 x 10-3 mol m(Zn) = nM = (7,3 x 10-3)(65) = 0,47 g

(5) 5.5.2 Smaller than / Kleiner as (1)

[15] QUESTION 6/VRAAG 6 6.1 Equal to / Gelyk aan (1)

6.2 Kc = 3

2

23

]X[]X[

= 32

)06,0()226,0(

= 236,46

No KC expression, correct substitution /Geen Kc- uitdrukking, korrekte substitusie: Max./Maks. 4

3

Wrong KC expression /Verkeerde Kc-uitdrukking Max./Maks. 40

(4)

If one or more exponents are omitted in substitution step but correct answer obtained: Max 4

3

Indien een of meer eksponente uitgelaat by substitusie stap, maar korrekte antwoord verkry: Maks 4

3 6.3 (1) 6.3.1 Increases / Vermeerder 6.3.2 The increase in [X3] is opposed. / Change is opposed.

Die verhoging in [X3] word teengewerk. / Verandering word teenwerk. The reverse reaction is favoured. / X3 is used / [X3] decreases.

Die terugwaartse reaksie word bevoordeel./X3 word gebruik / [X3] neem af.

(2)

-



6.4 Higher than / Hoër as (1) 6.5 Exothermic / Eksotermies

The concentration of the product/X3(g) is lower / the concentration of the

reactant / X2(g) is higher. Die konsentrasie van die produkte/X3(g) is laer / die konsentrasie van die reaktans / X2(g) is hoër. The increase in temperature favoured the reverse reaction.

Die toename in temperatuur het die terugwaartse reaksie bevoordeel. According to Le Chatelier's principle an increase in temperature favours the

endothermic reaction. Volgens Le Chatelier se beginsel bevoordeel 'n toename in temperatuur die endotermiese reaksie.

OR/OF Exothermic / Eksotermies [X3] decreases and [X2] increases. / [X3] neem af en [X2] neem toe. Kc decreases if temperature increases./Kc neem af as die temperatuur

afneem. Decrease in temperature favoured the forward reaction. / Verlaging in

temperatuur het die voorwaartse reaksie bevoordeel.

(4) 6.6

Marking criteria/Nasienriglyne Peak of curve at 400 °C lower than at 300 °C and shifted to the right. Piek van kurwe by 400 °C laer as by 300 °C en skuif na regs.

Curve at 400 °C has larger area at the higher Ek. Kurwe by 400 °C het groter oppervlak by hoë Ek.

(2) [15]

300 °C

Num

ber o

f par

ticle

s /

Aant

al d

eeltj

ies

Kinetic energy /Kinetiese energie

400 °C

-

-




Hydrolysis / Hidrolise

(1)

7.1.2 Acidic / Suur

Forms H3O+ ions during hydrolysis./Vorm H3O+ ione gedurende hidrolise. OR/OF Salt of strong acid and weak base./Sout van sterk suur en swak basis. OR/OF ( 4NH ) acts as proton donor. / ( 4NH ) tree op as ‘n protonskenker.

(2) 7.2 7.2.1

n = cV = (0,1)(0,1) = 0,01 mol

(3)

7.2.2 POSITIVE MARKING FROM QUESTION 7.2.1.

POSITIEWE NASIEN VAN VRAAG 7.2.1.

Marking criteria/Nasienriglyne

Substitute volume and concentration to calculate n(HCℓ) Vervang volume en konsentrasie om n(HCℓ) te bereken.

Use mole ratio/Gebruik molverhouding: n(NaOH) = n(HCℓ) = 1:1

n(NaOH) x 4 OR/OF V(HCℓ) x 4 OR/OF n(HCℓ) x 4

Subtraction/Aftrekking: n(NaOHinitial/aanvanklik) - n(NaOHexcess/oormaat) Use mole ratio/Gebruik molverhouding: n(NaOH) = n(NH4Cℓ) = 1:1

Substitute/Vervang 53,5 g·mol-1 in n = Mm .

Percentage calculation/Persentasieberekening

Final answer/Finale antwoord: 0,11 g - 0,21 g

-



OPTION 1/OPSIE 1

n(HCℓ) = caVa = (0,11)(14,55 x 10-3) = 1,6 x 10-3 mol n(NaOH) = n(HCℓ) = 1,6 x 10-3 mol n(NaOH excess/oormaat) in 100 cm3 = 1,6 x 10-3 x 4 = 6,4 x 10-3 mol n(NaOH reacted/gereageer) = 0,01 - 6,4 x 10-3 = 3,6 x 10-3 mol n(NH4Cℓ) = n(NaOH) = 3,6 x 10-3 mol (0,003598 mol)

m(NH4Cℓ) = nM = (3,6 x 10-3)(53,5) = 0,193 g 92% : 0,193 g 100% : x

x = 92

100193,0

= 0,21 g

n(NH4Cℓ) = 5,53

x92,0

3,6 x 10-3 = 5,53

x92,0

x = 0,21 g

n(NH4Cℓ) = 5,53m

3,6 x 10-3 = 5,53

m

n(NH4Cℓ) = 0,192 g m(fertiliser/kunsmis): m =

92100192,0

= 0,21 g OPTION 2/OPSIE 2

V(HCℓ) to neutralise 100 cm3 NaOH: V(HCℓ) neutraliseer 100 cm3 NaOH: V(HCℓ) = 14,55 x 4 = 58,2 cm3 n(HCℓ) = cV = (0,11)(0,0582) = 0,006402 mol n(NaOH) = n(HCℓ) = 0,006402 mol n(NaOH reacted/gereageer): n(NaOH) = 0,01 - 0,006402 = 0,003598 mol n(NH4Cℓ) = n(NaOH) = 0,003598 mol m(NH4Cℓ) = nM = (0,003598)(53,5) = 0,192 g 92% : 0,192 g

100% : 92

100192,0 = 0,21 g

OPTION 3/OPSIE 3 n(HCℓ) to neutralise 100 cm3 NaOH: n(HCℓ) neutraliseer 100 cm3 NaOH: n(HCℓ) = cV = (0,11)(0,01455 x 4 ) = 0,006402 mol (6,4 x 10-3 mol) n(NaOH excess/oormaat): n(NaOH) = n(HCℓ) = 6,4 x 10-3 mol n(NaOH reacted/gereageer): n(NaOH) = 0,01 - 0,006402 = 0,003598 mol n(NH4Cℓ) = n(NaOH) = 0,003598 mol m(NH4Cℓ) = nM = (0,003598)(53,5) = 0,192 g 92% : 0,192 g

100% : 0,192 x 92

100 = 0,21 g



OPTION 4/OPSIE 4

b

a

bb

aa

nn

VcVc

11

25 x c14,55 x 0,11

b

cb = 0,064 mol·dm-3 n(NaOH in excess in 100 cm3): n(NaOH in oormaat in 100 cm3): n(NaOH) = cV = (0,064)(0,1) = 6,4 x 10-3 mol n(NaOH reacted/gereageer): n(NaOH) = 0,01 - 0,006402 = 0,003598 mol n(NH4Cℓ) = n(NaOH) = 0,003598 mol m(NH4Cℓ) = nM = (0,003598)(53,5) = 0,192 g 92% : 0,192 g

100% : 0,192 x 92

100 = 0,21 g

OPTION 5/OPSIE 5

b

a

bb

aa

nn

VcVc

11

25 x c14,55 x 0,11

b

cb = 0,064 mol·dm-3 Δc(NaOH) = 0,1 - 0,064 = 0,036 mol·dm-3 n(NaOH reacted/gereageer): n(NaOH) = cV = 0,036 x 0,1 = 0,0036 mol n(NH4Cℓ) = n(NaOH) = 0,0036 mol

Mmn

0,0036 = 5,53

x10092

0,0036(53,5) = 0,92x x = 0,21 g

(8) 7.3 OPTION 1/OPSIE 1

[OH-] = [NaOH] = 0,5 mol∙dm-3 Kw = [H3O+][OH-] 1 x 10-14 = [H3O+]0,5

[H3O+] = 2 x 10-14 mol∙dm-3 pH = -log[H+] = -log(2 x 10-14) = 13,7

OPTION 2/OPSIE 2 pOH = -log[OH-] = -log(0,5) = 0,301 pH + pOH = 14 pH = 14 – 0,301 = 13,7 (13,699)

Notes/Aantekeninge

IF/INDIEN: Wrong formula/Verkeerde formule: pH = -log[OH−]; pOH = -log[NaOH] No marks for substitution and answer./Geen punte vir vervanging en antwoord.

(4) [18]



QUESTION 8/VRAAG 8 8.1 Temperature/Temperatuur: 25 °C / 298 K

Pressure/Druk: 101,3 kPa / 1,013 x 105 Pa / 1 atm / 100 kPa

Concentration/Konsentrasie: 1 mol∙dm-3

(3) 8.2 8.2.1 Cd(s) / Cadmium / Kadmium / Cd∣Cd2+ / Cd2+∣Cd Notes/Aantekeninge Ignore phases. / Ignoreer

fases.

(1) 8.2.2

)V(27,040,013,0E

)40,0(E13,0

EEE

cathode

cathode

anodecathodecell

Q is Ni/nickel/nikkel

Notes/Aantekeninge Accept any other correct formula from the data

sheet. / Aanvaar enige ander korrekte formule vanaf gegewensblad. Any other formula using unconventional

abbreviations, e.g. E°cell = E°OA - E°RA followed by correct substitutions: / Enige ander formule wat onkonvensionele afkortings gebruik bv. E°sel = E°OM - E°RM gevolg deur korrekte vervangings: 5

4

(5) 8.3 8.3.1

Cd(s) → Cd2+(aq) + 2e- Ignore phases. / Ignoreer fases.

Notes/Aantekeninge

Cd2+ + 2e- ← Cd ( 22 ) Cd ⇌ Cd2+ + 2e- ( 21 )

Cd ← Cd2+ + 2e- ( 20 ) Cd2+ + 2e- ⇌ Cd ( 20 )

(2) 8.3.2 Pt/Platinum (1)



8.4 OPTION 1/OPSIE 1

Compare/Vergelyk Q2+ & Cd2+

Q2+ is reduced / Cd is oxidised and therefore Q2+ is a stronger oxidising agent than Cd2+. Q2+ word gereduseer / Cd word geoksideer, en dus is Q2+ 'n sterker oksideermiddel as Cd2+.

Compare/Vergelyk R2 & Cd2+

R2 is reduced / Cd is oxidised and therefore R2 is a stronger oxidising agent than Cd2+. R2 word gereduseer / Cd word geoksideer, dus is R2 'n sterker oksideermiddel as Cd2+.

Compare/Vergelyk R2 & Q2+

The cell potential of combination II is higher than that of combination I, therefore R2 is a stronger oxidising agent than Q2+. Die selpotensiaal van kombinasie II is hoër as dié van kombinasie I en dus is R2 'n sterker oksideermiddel as Q2+.

Final answer/ Finale antwoord Cd

2+; Q2+;R2 OR/OF Cd2+ ; Ni2+ ; Cℓ2

OPTION 2/OPSIE 2

The reduction potential of Cℓ-∣Cℓ2 = 1,36 V because the cell potential of combination II is 1,76 V and the reduction potential of Cd∣Cd2+ is 0,4 V. Die reduksiepotensiaal van Cℓ-∣Cℓ2 = 1,36 V omdat die selpotensiaal van kombinasie II 1,76 V is en die reduksiepotensiaal van Cd∣Cd2+ 0,4 V is. OR/OF R2 is Cℓ2 because the cell potential of combination II is 1,76 V and the reduction potential of Cd∣Cd2+ is 0,4 V./ R2 is Cℓ2 omdat die selpotensiaal van kombinasie II 1,76 V is en die reduksiepotensiaal van Cd∣Cd2+ 0,4 V is.

Cd∣Cd2+ has the lowest reduction potential (-0,4 V) and therefore Cd2+ is

the weakest oxidising agent. / Cd∣Cd2+ het die laagste reduksiepotensiaal (0,4 V) en dus is Cd2+ die swakste oksideermiddel.

Cℓ-∣Cℓ2 has the highest reduction potential and therefore Cℓ2 is the

strongest oxidising agent. / Cℓ-∣Cℓ2 het die hoogste reduksiepotensiaal en dus is Cℓ2 die sterkste oksideermiddel.

Final answer/Finale antwoord: Cd2+; Q2+;R2 OR/OF Cd2+ ; Ni2+ ; Cℓ2

(4) [16]



QUESTION 9/VRAAG 9 9.1 ANY ONE/ENIGE EEN:

The chemical process in which electrical energy is converted to chemical energy. Die chemiese proses waarin elektriese energie omgeskakel word na chemiese energie.

The use of electrical energy to produce a chemical change. Die gebruik van elektriese energie om 'n chemiese verandering te weeg te bring.

Decomposition of an ionic compound by means of electrical energy. Ontbinding van 'n ioniese verbinding met behulp van elektriese energie.

The process during which and electric current passes through a solution/ionic liquid/molten ionic compound. Die proses waardeur 'n elektriese stroom deur 'n oplossing/ioniese vloeistof/gesmelte ioniese verbinding beweeg.

(2) 9.2 ANY ONE/ENIGE EEN:

To keep the polarity of the electrodes the same. Om die polariteit van die elektrodes dieselfde te hou.

To prevent the anode and cathode from swopping. Om te verhoed dat die anode en katode omruil.

DC provides a one way flow of electrons ensuring that the same chemical reaction occurs all the time at the electrodes. GS verskaf 'n eenrigting vloei van elektrone en verseker dat dieselfde chemiese reaksie altyd by die elektrodes plaasvind.

If you use AC the polarity of the electrodes will keep changing. Wanneer jy WS gebruik word hou die polariteit van die elektrodes aan om te verander.

Pure copper deposited on only one electrode. Suiwer koper slaan slegs op een elektrode neer.

(1)

9.3 Cu2+ (aq) + 2e- Cu (s)

Ignore phases. / Ignoreer fases.

Notes/Aantekeninge

Cu2+ + 2e- ⇌ Cu ( 21 ) Cu ← Cu2+ + 2e- ( 2

2 )

Cu ⇌ Cu2+ + 2e- ( 20 ) Cu2+ + 2e- ← Cu ( 2

0 )

(2)



9.4 Cu2+ is a stronger oxidising agent than Zn2+.

Cu2+ is 'n sterker oksideermiddel as Zn2+. Cu2+ will be reduced to Cu. / Cu2+ sal gereduseer word na Cu.

OR/OF Zn is a stronger reducing agent than Cu.

Zn is 'n sterker reduseermiddel as Cu. Cu2+ will be reduced to Cu. / Cu2+ sal gereduseer word na Cu.

OR/OF The standard reduction potential of Cu2+|Cu is higher than that of Zn2+|Zn.

Die standaard reduksie potensiaal van Cu2+|Cu is hoër as die van Zn2+|Zn.

Cu2+ will be reduced to Cu. / Cu2+ sal gereduseer word na Cu. OR/OF The standard reduction potential of Zn2+|Zn is lower than that of Cu2+|Cu.

Die standaard reduksie potensiaal van Zn2+|Zn is laer as die van Cu2+|Cu. Cu2+ will be reduced to Cu. / Cu2+ sal gereduseer word na Cu.

(3) 9.5

g81,1m5,63

m10x85,2

Mmn

2

%49,90

100281,1purity%

Marking guidelines/Nasienriglyne

Substitute 63,5 and 2,85 x 10-2 in Mmn

Vervang 63,5 en 2,85 x 10-2 in Mmn

Percentage purity. Persentasie suiwerheid. Final answer/Finale antwoord:

90,49% (Accept/Aanvaar: 90,5%)

(4) [12]


Copyright reserved/Kopiereg voorbehou


Haber (process) / Haber(proses)

(1)

10.1.2 N2 + 3H2 ⇌ 2NH3 bal Notes/Aantekeninge

Reactants Products Balancing Reaktanse Produkte Balansering Ignore/Ignoreer → and phases / en fases Marking rule 6.3.10/Nasienreël 6.3.10

(3) 10.1.3 Air / Lug (1) 10.2 10.2.1

40%

(1)

10.2.2 High yield / percentage

Hoë opbrengs / persentasie High rate due to higher concentration.

Hoë tempo weens hoër konsentrasie.

(2) 10.2.3 Low reaction rate / Lae reaksietempo (1) 10.3 Marking guidelines/Nasienriglyne

8028 x 50 17,5 kg

OPTION 1/OPSIE 1

% N in NH4NO3 = 8028 100

= 35% m(N) in 50 kg:

5010035 = 17,5 kg

OPTION 2/OPSIE 2

m(N in NH4NO3) = 8028 x 50

= 17,5 kg

(3) TOTAL/TOTAAL: 150

nasionale senior sertifikaat graad 12 › ... › fisiese-wetenskappe--che… · (verwys na die...

Documents