A

1

   Chemistry 1251  

Exam #2 KEY (75 minutes)     October 6, 2011   First Name              Last Name    

Signature              SID# 800‐         By signing, you affirming that you have followed the UNC Charlotte Student Code of Academic Integrity.  

Please check the section in which you are enrolled: Jew (001)           MWF      8:00 AM   _______  Rabinovich (A/B05) TR 11:00 AM  ______ Jew (A/B02)      MW        2:00 PM   _______  Rines (A/B06)             MW 6:30 PM  ______ Hutchison (004)  TR       9:30 AM   _______   Please read each question carefully and answer it completely and clearly. Most of the factual  information you need is contained in the text of the problem. Answer the questions you find easy first; questions which appear  difficult  at  first  usually  require  a  revision  of  your  thought  process.  Always  keep  in  mind  the intended examination topics if a problem appears too hard.  The quiz should have 5 pages for a total of 16 questions. Individual point values for free response are given in the corner of each answer space.   Multiple choice questions are worth 4 points each.   You must show your work to receive any credit for problems involving calculations. All calculated answers and work must include units, and should be rounded to the appropriate number of significant figures!                  

88.91

Page Points Score Grader

2 27

3 23

4 26

5 24

Total 100

A

2

Free Response  Instructions:    Solve  the  following problems  in  the boxes provided below each question.  Be sure to show all your work and units, and round your answers to the appropriate significant figures.  1. (a) Write out the balanced, chemical equation,  including states of matter, for the reaction of a solution of hydrobromic acid with a solution of barium hydroxide.     (b) If an excess of barium hydroxide was added to the mixture, which of the following species are still found dissolved in solution?  Check all that apply.  +0.5 each correct line      2. Consider the following, unbalanced reaction:  ? Zn(s) + ? AgNO3(aq)  ? Zn(NO3)2(aq) + ? Ag(s)  (a) Which atom is oxidized?  Circle one:    Zn    Ag    N    O   (b) Each atom of Ag goes from an oxidation state of     to an oxidation state of        .  (c) Write the balanced, net ionic equation for this reaction.     3.  Breathalyzers work through the reduction of dichromate according to the balanced reaction:  

C2H5OH(aq) + 2 Cr2O72(aq) + 16 H+(aq)  2 CO2(g) + 4 Cr3+(aq) + 11 H2O(l)  A 10.002 gram blood sample needed 5.04 mL of 0.06743 M Cr2O72 to reach the equivalence point.  

(a) Determine the number of moles of alcohol, C2H5OH, present at the equivalence point.         (b) Using your answer from part (a), determine the mass percent of alcohol in the blood sample.      

2 HBr(aq) +  Ba(OH)2(aq)  BaBr2(aq) + 2 H2O(l)  +2 correct species               If species are correct, +1 states, +1 coefficients  4

__X__ Ba2+    _____ Ba(OH)2      __X__ OH _____ H+ 

 __X__ Br    _____ HBr      _____ BaBr2      _____ H2O 4

2

+1  0 

2

Zn(s) + 2 Ag+(aq)  Zn2+(aq) + 2 Ag(s)   +2 correct species             If species are correct, +1 states, +1 coefficients  4

5.04 mL       103 L      0.06743 M Cr2O72      =   3.3985104 mol Cr2O72

                         1 mL        +2 MV (1 if mL used)  3.3985104 mol Cr2O72

        1 mol C2H5OH       =  1.699104 mol C2H5OH ≈ 1.7010­4 mol C2H5OH                    2 mol Cr2O72

+2 mole ratio        +1 correct sigfigs         1 any missing units 

5

1.70  104 mol C2H5OH       46.07 g C2H5OH         = 0.0078319 g C2H5OH                 1 mol C2H5OH  +2 mol  g (1 incorrect MM)  0.0078319 g C2H5OH  100%  = 0.0783 %    +1 same SF as part (a)     10.002 g blood  +2 mass percent setup   +1 correct answer  1 missing units  6

A

3

4.   Calculate the oxidation states, including +/ signs, of each individual atom indicated below.       H3PO4             MnO4                         +1 each box         each         each        each          each                 each            H      P             O            Mn                     O  5. Consider the following balanced chemical equation (Al2(CO3)3 = 233.99 g/mol):  

3 K2CO3(aq) + 2 Al(NO3)3(aq)  6 KNO3(aq) + Al2(CO3)3(s)  

(a) If 15.0 mL of 0.200 M K2CO3 are mixed with 15.0 mL of 0.150 M Al(NO3)3, what is the limiting reactant?  Show all of your work.               (b) Explain,  in detail, your process for finding the limiting reactant in part (a).   Explain the logic and comparisons behind your calculations, not just what the calculations are.           (c) What is the percent yield if you collect 0.200 grams of solid?  (Al2(CO3)3 = 233.99 g/mol)       

0.00100 mol Al2(CO3)3     233.99 g Al2(CO3)3      =  0.23399 g Al2(CO3)3            1 mol Al2(CO3)3   +2 mol  g          0.200 g Al2(CO3)3 collected           100% = 85.5 % 0.23399 g Al2(CO3)3 theoretically  +2 percent yield setup   +1 for 3 significant figures           1 calculation error with correct setup; 1 missing units  5

15.0 mL       103 L      0.200 M K2CO3     1 mol Al2(CO3)3    =    0.00100 mol Al2(CO3)3 would be made if all            1 mL        3 mol K2CO3        the K2CO3 is used up +2 MV (1 if mL used)    +2 mole ratio  15.0 mL       103 L      0.150 M Al(NO3)3     1 mol Al2(CO3)3     =    0.001125 mol Al2(CO3)3 would be made if             1 mL            2 mol Al(NO3)3      all the Al(NO3)3 is used up +2 MV (1 if mL used)    +2 mole ratio  Since the K2CO3 produces less product, K2CO3 is the limiting reactant.             If setup is correct, +1 correct L.R.         1 for any missing units, 1 incorrect calculation with correct setup                    

9

In one step, assuming that all the K2CO3 is the limiting reactant, we found how many moles of the Al2(CO3)3 product could be made if all the K2CO3 is used up.    In another step, we assumed that the Al(NO3)3 is the limiting reactant and found how many moles of Al2(CO3)3 could be made if all of the Al(NO3)3 is used up.    Comparing these two amounts, the limiting reactant will produce the smaller amount of a product. +0, +2, or +4 

4

+1  +5  2  +7 2 5

A

4

6.  Chloromethane, an organic solvent, contains only C, H, and Cl.  If the combustion of exactly  1 gram of this compound produces 0.01981 mol CO2 and 0.02971 mol H2O, how many grams of chlorine atoms are found in this sample of chloromethane?             Multiple Choice Instructions:  CLEARLY write the best answer choice in CAPITAL letters on the line beside each problem number.  Circled answers will not be graded.  Each question is worth 4 points.  ____D___ 7.  Rank the following from lowest to highest number of oxygen atoms:  I.  6  1023 CO2 molecules      II.  0.5 mol O3 molecules      III. 1 mol H2O  (A) I  <  II  <  III        (B) II  <  I  <  III      (C) I  <  III  <  II (D) III  <  II  <  I        (E) III  <  I  <  II   ____D___ 8.  Suppose you have the reaction of aqueous barium hydroxide and aqueous zinc sulfate.  Which test definitively tells you which reactant is in excess?  (A) connect the leads of a lightbulb into the resulting solution (B) add silver nitrate and a solid precipitates (C) add sodium carbonate and a solid precipitates (D) add barium nitrate and a solid precipitates (E) boil off the water and weigh the salt left over   ____B___ 9.  If a company wants to produce 40,800 kg of Viagra each year and the percent yield for the process is 54.8 %, what should you aim for as your theoretical yield of Viagra?  (A) 2.24106 kg  (B) 74,500 kg   (C) 63,200 kg   (D) 40,800 kg   (E) 22,400 kg    ____A___ 10.  How many moles of LiOH will be produced if 0.550 mol Li reacts according to the following equation? 

2 Li(s) + 2 H2O(l)  2 LiOH(aq) + H2(g)  

(A) 0.550 mol   (B) 1.10 mol    (C) 0.275 mol   (D) 2.20 mol    (E) 2.00 mol 

0.01981 mol CO2          1 mol C               12.01 g C          =    0.237918 g C               1 mol CO2              1 mol C     +2 mol CO2  mol C  +2 mol C g C 0.02971 mol H2O          2 mol H               1.008 g H          =    0.0598954 g H                1 mol H2O             1 mol H     +2 mol H2O  mol H  +2 mol H g H    1.000000000000000 g CxHyClz    0.237918 g C 0.0598954 g H     0.70220464 g Cl  ≈ 0.7022 g Cl     +2 subtraction     ‐1 calculation error with correct setup  10

A

5

____D___ 11.  Which of the following is TRUE about the reaction below?  

N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)  

(A) For every 1 gram of N2 used up, 3 grams of H2 will be used up. (B) For every 2 grams of N2 used up, 1 gram of NH3 will be produced. (C) For every 1 mole of N2 used up, 1 mole of NH3 will be produced. (D) For every 1 mole of N2 used up, 3 moles of H2 will be used up. (E) For every 2 moles of H2 used up, 3 moles of NH3 will be produced.   ____C___ 12.  1.00 M ammonium carbonate breaks into what species in solution?  (A) 2.00 M N3‐, 8.00 M H+, 1.00 M C4+, 3.00 M O2‐    (B) 2.00 M NH3, 1.00 M H2CO3 (C) 2.00 M NH4+ and 1.00 M CO32‐        (D) 1.00 M NH3, 1.00 M H2CO3 (E) 1.00 M NH4+ and 1.00 M CO32‐   ____C___ 13.  Which of these actions decreases the concentration of a solution?  (A) adding more of the same concentration solution to the original solution (B) pouring out half of the original solution (C) adding water to the original solution (D) adding more solid solute into the original solution   ____E___ 14.  The label on a bottle reads “MOH,” and you set out to find the identity of the metal (M).  Assuming that this is an alkali metal hydroxide, you weigh out 6.27 grams of the solid.  It takes 0.0418 L of 1.00 M HCl to titrate the metal hydroxide.  What is the identity of the solid?  (A) LiOH    (B) NaOH    (C) KOH    (D) RbOH    (E) CsOH    ____C___ 15.  What are the spectator ions for the following, balanced reaction?  Note that the states of the products have been purposely omitted.  

2 KOH(aq) + MnCl2(aq)  Mn(OH)2(?)+ 2 KCl(?)  

I.  K+    II. OH   III. Mn2+  IV.  Cl  

(A) I and II    (B) II and III    (C) I and IV    (D) III and IV    (E) I, II, III, IV   ____B___ 16.  What volume, in mL of a 1.20 M HCl solution must be diluted in order to prepare  1.00 L of 0.0150 M HCl?  (A) 15.0 mL    (B) 12.5 mL    (C) 12.0 mL    (D) 85.0 mL    (E) 115 mL