Exam Practice

Chapters 3.6‐5

1

Chapter 3

• Concepts of:– Mole calculations– Reactions– Mole ratios– Limiting reactant– Excess reactant– Theoretical yield– Actual yield– Percent yield

1. What is the empirical formula for a hydrocarbon containing 89.92% carbon by mass? C3H4

2. What is the empirical formula for a fuel when 15.18 g of the fuel is combusted in excess oxygen and produces 46.28 g of carbon dioxide and 22.74 g of water? C5H12

1. If 12.18 g of ethanol is combusted, what masses of carbon dioxide and water would be expected to be produced?

23.26 g CO2 and 14.29 g H2O

2. If the reaction yield (for number 1) was 77.8%, what was the experimental yield of carbon dioxide? 18.10 g

3. What is the percent yield for the combustion of hydrogen when 10.0 g of hydrogen produces 50.0 g of water? 56%

4. True or False: The actual yield is always equal to or less than the theoretical yield.

Chapter 4 – Aqueous Reactions

• Concepts of:– Hydration/Solvation– Three reaction types

• Precipitation reactions• Neutralization and acid/base reactions• Electron transfers and redox reactions

– Expressing  quantities in a solutions• Molar concentration• Dilutions• Stoichiometry of solutions

5

React potassium hydroxide with the other reactants. If a reaction occurs, write the molecular, total ionic and net ionic equations.

1. Aluminum chloride

2. Sodium carbonate no reaction3. Iron(III) nitrate

3 3

33

33

3 3

3 3 3 3 3

3

AlCl aq KOH aq Al OH s KCl aq

Al aq Cl aq K aq OH aq Al OH s K aq Cl aq

Al aq OH aq Al OH s

3 33 3

33 33

33

3 3

3 3 3 3 3

3

Fe NO aq KOH aq Fe OH s KNO aq

Fe aq NO aq K aq OH aq Fe OH s K aq NO aq

Fe aq OH aq Fe OH s

You have a solution of barium, silver, and iron(III) ions.  Based solely on your solubility table, what can you add to selectively precipitate out one metal ion at a time?

An example would be (there is more than one solution – hahaha)

1. Add NaCl – precipitate AgCl(s)2. Add Na2SO4 – precipitate BaSO4

3. Add NaOH – precipitate Fe(OH)3

React potassium hydroxide with the other reactants.  Identify whether the reaction is (1) precipitation reaction, (2) acid/base reaction or (3) redox reaction.  If a reaction occurs, write the molecular, total ionic and net ionic equations.

1. Nitric acid (a strong acid)Acid/base reactionHNO3(aq) + KOH(aq)  H2O(l) + KNO3(aq); H+(aq) + NO3

‐(aq) + K+(aq) + OH‐(aq)  H2O(l) + K+(aq) + NO3‐(aq);

H+(aq)  + OH‐(aq)  H2O(l)

2. Aluminum chloridePrecipitation reactionAlCl3(aq) + 3KOH(aq)  Al(OH)3(s) + 3KCl(aq); Al3+(aq) + 3Cl‐(aq) + 3K+(aq) + 3OH‐(aq)  Al(OH)3(s) + 3K+(aq) + 3Cl‐(aq);  Al3+(aq)  + 3OH‐(aq)  Al(OH)3(s)

3. Magnesium metalRedox reaction; No reaction

4. Sodium carbonatePrecipitation reaction; No reaction

5. Nitrous acid (a weak acid)Acid/base reactionHNO2(aq) + KOH(aq)  H2O(l) + KNO2(aq); HNO2(aq) + K+(aq) + OH‐(aq)  H2O(l) + K+(aq) + NO2

‐(aq);HNO2(aq)  + OH‐(aq)  H2O(l) + NO2

‐(aq)

6. Lithium metalRedox reaction (although this is not how this reaction would actually react – this is the answer you would give based on what you have been taught so far)Li(s) + KOH(aq)  K(s) + LiOH(aq); Li(s) + K+(aq) + OH‐(aq)  K(s) + Li+(aq) + OH‐(aq)Li(s) + K+(aq)  K(s) + Li+(aq)

7. Iron(III) nitratePrecipitation reactionFe(NO3)3(aq) + 3KOH(aq)  Fe(OH)3(s) + 3KNO3(aq); Fe3+(aq) + 3NO3

‐(aq) + 3K+(aq) + 3OH‐(aq)  Fe(OH)3(s) + 3K+(aq) + 3NO3‐(aq); Fe3+(aq)  + 3OH‐(aq) 

Fe(OH)3(s)8

1. What is the definition of an acid?  How is this represented for a strong acid vs a weak acid using a chemical equation?  How is this shown on the particle‐level?

An acid is a substance that increases the hydrogen ion concentration in water.  Another definition (more encompassing) is an acid is a proton donor. 

2. What is the definition of an base?  How is this represented for a strong base vs a weak base using a chemical equation?  How is this shown on the particle‐level?

A base is a substance that increases the hydroxide ion concentration in water.  Another definition (more encompassing) is an acid is a proton acceptor.  9

10

1. What are the half‐reactions, the oxidizing and reducing agents, number of electron(s) transferred and overall equation for aluminum reacting with hydrochloric acid?

6HCl(aq) + 2Al(s)  2AlCl3(aq) + 3H2(g)

Al  Al3+ + 3e‐ oxidation half reaction

2e‐ + 2H+ H2 reduction half reaction

6 electrons are transferred; HCl is the oxidizing agent; Al is the reducing agent

1. What mass (in g) is needed to make 50 mL of a 0.100 M solution of sodium hydroxide? 0.20 g

2. What mass (in g) is needed to make 50 mL of a 0.100 M solution of the hydroxide ion using barium hydroxide? 0.43 g

3. What is the molar concentration of the chloride when 10.00 g of iron(III) chloride is combined with enough water to make 250.0 mL of solution? 0.7398 M

4. In which solution is the molar concentration of the chloride ion the highest: 0.115 M BaCl2, 0.0750 M AlCl3, and 0.200 M NaCl?

11

1. What volume of a 0.500 M solution is needed to make 150.0 mL of a 0.100 M solution? 30.0 mL

2. What volume of water is added to make the solution in #1 (assuming the volumes are additive)? 120.0 mL

3. What is the concentration of the sodium ion when 10.0 mL of 0.100 M Na2SO4 is combined with 25.0 mL of a 0.150 M NaCl to a volume of 50 mL? 0.115 M

12

1. What is the molar concentration of sodium hydroxide when 25.00 mL of the base reacts with 18.5 mL of 0.125 M sulfuric acid? 0.185 M

2. What volume (in mL) of 0.115 M hydrochloric acid neutralizes 25.00 mL of 0.105 M barium hydroxide?

45.7 mL

3. What is the molar concentration of lead(II) nitrate when 25.0 mL of the solution reacts with an excess of iron(III) chloride to produce 1.205 g of the precipitate at a 87.5% yield? 0.198 M

4. What is the molar concentration of nitric acid when 25.0 mL completely reacts with 5.00 g of zinc?

6.12 M 13

Chapter 5 – Gases• Concepts of an ideal gas:

– Single ideal gas• One set of conditions• Two sets of conditions

– Stoichiometry (reacting)– Two or more ideal gases

• Dalton’s law of partial pressures– Wetting of a gas

• Kinetic Molecular Theory– Temperature and average kinetic energy, molecular speed, temperature and molar mass; effusion/diffusion

• Real gases versus ideal gases– When gases are considered ideal 14

1. What is the density of krypton at STP?

3.74 g/L

2. Will this increase or decrease if the pressure is held constant but the temperature is doubled?

3. What is the molar mass of a gas with a density of 1.07 g/L at 100oC and under a pressure of 825 mmHg?

30.2 g/mol

4. If this gas is a hydrocarbon with 79.85% carbon, what is the molecular formula of this gas? C2H6

5. What volume (in L) of gases reacts when 125 L ammonia is formed from its elements at STP?

250 L 15

Carbon monoxide and oxygen react to form carbon dioxide.  What is the balanced equation for this reaction?

If the reaction vessel is shown and each molecule represents 0.25 mol, what is the limiting reactant? CO

If the reaction yield is 100%, what gas(es) is/are present when the reaction is over? O2 and CO2

What is the partial pressures of all gases when the reaction is over?  What is the total pressure? PO2 = 93 mmHg

PCO2 = 557 mmHg PT = 650 mmHg16

Consider oxygen versus neon:

1. Which gas will have a faster (higher) root‐mean‐square speed at STP? neon

2. Which gas will have a greater average kinetic energy at 298 K? Both will have the same

3. If oxygen effuses through a porous barrier in 1.75 minutes, how long will it take for neon to effuse through the same porous barrier under the same conditions? 1.39 min

4. Under what conditions can a gas be assumed to be ideal? High temperature and low density

17

An partial illustration showing the hydration of a soluble ionic compound is shown in the figure.  What is the designation of the ion in the figure?

A. = the anionB. = the cationC. = the anionD. = the cation

What are the spectator ions for the precipitation reaction shown?

A. B. C. D.

3 2 3 2 3 33 32Fe NO aq 3K CO aq Fe CO s 6KNO aq

3 23Fe  and CO 3

3Fe  and NO 23K  and CO

3K  and NO

18

In lab, you selectively precipitated out nine cations and three anions in order to positively identify each.  What could you add to a solution of Ba2+, Ca2+, Fe3+, Mn2+, and Al3+ to separate Ba2+ and Ca2+ from Fe3+, Mn2+and Al3+

A. Na2CO3 B. NaNO3 C. NaOH D. Na2SO4

What is the net ionic equation for the reaction of a hydrocyanic acid (HCN, a weak acid) and potassium hydroxide (KOH, a strong base)?

A. HCN(aq) + KOH(aq)   H2O(l) + KCN(aq)B. HCN(aq) + OH–(aq)   H2O(l) + CN–(aq)C. CN–(aq) + K+(aq)    KCN(aq)D. H+(aq) + OH–(aq)   H2O(l)

19

What is the oxidation number of phosphorus in sodium phosphate, Na3PO4?

A. +8 B. +5 C. +3 D. –3

Will silver ions react with copper metal?  Why or why not?

A. Yes, because copper will reduce silver ions.

B. Yes, because copper will oxidize silver ions.

C. No, because copper will not reduce silver ions.

D. No, because copper will not oxidize silver ions.

20

What is the molar concentration of the chloride ion in 125 mL of a 0.0500 M FeCl3?

A. 0.00625 M B. 0.0167 M C. 0.0500 M D. 0.150 M

What volume (in mL) of water is added to 25.00 mL of a 0.750 M sodium chloride solution to yield a final concentration of 0.350 M?  Assume the volume are additive.

A. 11.7 mL B. 13.3 mL C. 28.6 mL D. 53.6 mL

21

22

23

24