+ All Categories
Home > Documents > Westside High School Summer Review Packet for 20162017 …...AP Chem PAP Chemistry Review.notebook 3...

Westside High School Summer Review Packet for 20162017 …...AP Chem PAP Chemistry Review.notebook 3...

Date post: 04-Feb-2021
Category:
Upload: others
View: 0 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
70
AP Chem PAP Chemistry Review.notebook 1 Westside High School Summer Review Packet for 20162017 AP Chemistry This review packet must be printed, completed and submitted for a doubleminor grade on 08/26/16 (Fri). All 34 exercise questions (indicated by ) must be answered with all work shown for a full credit. You will have the opportunity to ask questions during the first week of school in order to complete the packet; however, the instructor will proceed with the curriculum under the assumption that you have thoroughly reviewed the materials in this packet before the first day of class.
Transcript
  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    1

    Westside High School

    Summer Review Packet

    for 20162017 AP Chemistry

    This review packet must be printed, completed and submitted for a doubleminor grade on 08/26/16 (Fri). All 34 exercise questions (indicated by       ) must be answered with all work shown for a full credit.  You will have the opportunity to ask questions during the first week of school in order to complete the packet; however, the instructor will proceed with the curriculum under the assumption that you have thoroughly reviewed the materials in this packet before the first day of class.

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    2

    PreAP Chemistry: Review

    • Matter> takes up space, has mass and exhibits inertia> composed of atoms

    • Water> made up of one oxygen and two hydrogen atoms> can be decomposed by electrolysis (separation by passing 

    through an electric current); reactions are reversible.

    2 H2O      2H2 +  O2  

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    3

    • Chemistry> the study of matter, energy and the changes> important for safety> provides better understanding in all areas of science

    • Robert Boyle> performed many experiments with air> created the first vacuum pump

    > Boyle's Gas Law: P1V1 = P2V2

    • Scientific Laws> Law of Conservation of Mass

    Mass is neither created nor destroyed.> Law of Conservation of Energy

    Energy is neither created nor destroyed.

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    4

    • Units of Measure> a quantitative observation or measurement> consists of a number and an unit> SI system (French: Le Systeme International )– international fundamental units of measurement agreed upon in 1960 

    – mostly the Metric system

    The Fundamental SI Units:

    Physical Quantity Name of Unit Abbreviation

    Mass kilogram kgLength meter mVolume liter LTime second s (or sec)Temperature Kelvin KAmount of substance mole molElectric current Ampere ALuminous intensity Candela cd

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    5

    Common Prefixes Used in the SI System:

    Prefix Symbol Meaning Exponential Notation

    mega M 1,000,000 106

    kilo k   1,000 103

    hecto h 100 102

    deka da   10 101

    1 100

    deci d 0.1 101

    centi c 0.01 102

    milli m 0.001 103

    micro m 0.000001 106

    nano n 0.000000001 109

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    6

    • Volume> derived from length> a cube with 1m length on each edge = 1.0 m3

    > (1m)3 = (10 dm)3 = 103 dm3 = 1,000 dm3

    > (1m)3 = (100 cm)3 = 1003 cm3 = 1,000,000 cm3

    > 1 L = 1,000 mL = 1,000 cm3 > 1g of H2O = 1 mL = 1 cm3 (at 4 oC)

    • Mass vs. Weight> mass (g or kg) is a measure of the resistance of an object to a 

    change in its state of motion; the quantity of matter present> weight (N for Newtons) is a force; the response of mass to 

    gravity.> often used interchangeably since all of our measurements are 

    made on Earth and the acceleration due to gravity is considered a constant

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    7

    • Precision vs. Accuracy> accuracy is the correctness or agreement of a measurement with 

    the true value> precision is the reproducibility or consistency among several 

    measurements

    • Random vs. Systematic Error> random (or indeterminate) errors cause the measurement to be 

    scattered randomly; degrades precision.> systematic (or determinate) errors cause the measurement to be 

    displaced by a particular amount from the true value; degrades accuracy.

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    8

    Exercise 1 Precision and Accuracy

    To check the accuracy of a graduated cylinder, a student filled the culinder to the 25mL mark using water delivered from a buret and then read the volume delivered.  Following are the results of five trials:

    Volume shown by  Volume showTrial Graduated Cylinder by the Buret

    1 25 mL 26.54 mL

    2 25 mL 26.51 mL

    3 25 mL 26.60 mL

    4 25 mL 26.49 mL

    5 25 mL 26.57 mL

    Average 25 mL 25.54 mL

    Is the graduated cylinder accurate?

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    9

    • Significant Figures

    > Nonzero digits are always significant.

    > A zero is significant IF AND ONLY IF:

    – the zero is a trailing zero after the decimal

    – the zero is a captive zero between two nonzero digits

    > Exact, counting numbers and fundamental constants have an infinite amount of significant figures

    Exercise 2 Significant Figures

    Give the number of significant figures for each of the following experimental results.

    a) A student's extraction procedure on a sample of tea yields 0.0105 g  of caffeine.

    b) A chemist records a mass of 0.050080 g in analysis.

    c) In an experiment, a span of time is determined to be 8.050 x 103 s.

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    10

    • Reporting the Result of a Calculation to the Proper Number of Significant Figures

    > When multiplying or dividing, the term with the LEAST number of SIG FIGS determines the number of SIG FIGS in the final answer.

    4.56 x 1.4 = 6.38 6.4

    > When adding or subtracting, the term with the LEAST number of DECIMAL PLACES determines the number of DECIMAL PLACES in the final answer.

     12.11 18.0

      +  1.013

    31.123 31.1

    > When reporting pH, the number of SIG FIGS in [H+] determines the number of DECIMAL PLACES in pH.

    corrected to

    corrected to

    limiting term with only 1 decimal place

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    11

    • Dimensional Analysis

    Example: Consider a straight pin measuring 2.85 cm in length.  Calculate its length in inches.

    Start with a conversion factor such as 1 inch = 2.54 cm.

    You can write TWO different conversion factors from this:

    1 in 2.54 cm

    2.54 cm 1 in

    Why is this legal?  Because both quantities represent the exact same "thing" so the conversion factor is actually equal to "1."

    To convert the length of the pin from cm to inches, simply multiple your given quantity by a conversion factor set up to "cancel" the undesired unit and places the desired unit where you want it.

    2.85 cm 1 in

    2.54 cm

    or

     = 1.12 in

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    12

    Exercise 3

    A pencil is 7.00 inches long.  Calculate the length in centimeters.

    Exercise 4

    You want to order a bicycle with a 25.5in frame, but the sizes in the catalog are given only in centimeters.  What size should you prder?

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    13

    Exercise 5

    A student has entered a 10.0km run.  How long is the run in miles?

    Note: 1 km = 1000 m

    1 m = 1.094 yd

    1760 yd = 1 mi

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    14

    Exercise 6

    The speed limit on many highways in the United States is 55 mi/h.  What number would be posted if expressed in kilometers per hour?

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    15

    Exercise 7

    A Japanese car is advertised as having a fuel economy of 15 km/L.  Convert this rating to miles per gallon.

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    16

    • Temperature

    boiling point of pure water

    freezing point of pure water

    absolute zero

    • K = oC + 273.15• oC = K  273.15• oC = (oF  32)/1.8 • oF = (1.8 x oC) + 32

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    17

    • Density> density = 

     mass

    volume

    Exercise 8 Determining Density

    A chemist, trying to identify the main component of a compact disc cleaning fluid, determines that 25.00 cm3 of the substance has a mass of 19.625 g at 20 oC.  Use the information in the table below to identify which substance may serve as the main component of the cleaning fluid.  Justify your answer with a calculation.

    Compound Density (g/cm3) at 20 oC

    Chloroform 1.492Diethyl ether 0.714Ethanol 0.789Isopropyl alcohol 0.785Toluene 0.867

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    18

    • Classification of Matter> Changes of state involve altering IMFs (Intermolecular Forces)  

    and not altering actual chemical bonds.> Solids have rigid, defined shape and volume; molecules are 

    close together and vibrate. Virtually incompressible.> Liquids have defined volume, but take on the shape of the 

    container; molecules are still close together and vibrate, rotate or slide around one another. Slightly compressible.

    > Gases have no defined volume and take on the shape of the container; molecules are very far apart, and move independently of each other. Highly compressible.

    > Vapor refers to the gas phase of a substance that is normally a solid or a liquid at room temperature.

    > Fluid refers to a substance that flows; including liquids, gases, plasmas and some plastic solids.

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    19

    • Pure Substances> compounds and elements> compounds can be separated into elements by chemical means> electrolysis is a common method of chemical separatation of 

    compounds into elements> elements can be broken down into atoms> atoms can be broken down into nuclei and electrons> nuclei can be broken into protons and neutrons> protons and neutrons can be broken into quarks

    Matter

    Mixtures

    Pure Substances

    Homogeneous Mixtures

    Heterogeneous Mixtures

    Elements

    Compounds

    AtomsNuclei

    Electrons

    protons

    neutrons

    quarks

    quarks

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    20

    • The Early History of Chemistry> 4,000 B.C. Processing of ores to produce metals for weapons 

    and ornaments; use of embalming fluids> 3,500 B.C. Alchemy was a pseudoscience where people sought 

    to turn metals into gold.> 400 B.C. Greeks proposed all matter was made up of 4 

    "elements"  fire, earth, water and air; Democritus first used the term "atoms" to describe the smallest particles of matter.

    > 1662 Robert Boyle (English) was the first chemist to perform quantitative experiments on pressure vs. volume.

    > 17th century J.J. Becher (German) suggested "phlogiston" flowed out of burning material. "Phlogisticated" substances burn and become "dephlogisticated."

    > 18th century Joseph Priestley (English) and Carl Scheele (Swedish) discovered oxygen.

    https://www.youtube.com/watch?v=thnDxFdkzZs

    https://www.youtube.com/watch?v=thnDxFdkzZs

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    21

    • Fundamental Chemical Laws> 18th century Antoine Lavoisier (French) explained the true 

    natur of combustion, published the first modern chemistry textbook and stated the Law of Conservation of Mass by being the first to perform quantitative experimentation.

    > 1808 John Dalton (English) stated the Law of Definite Proportions.  He later went on to develop the Atomic Theory of Matter.

    The Law of Definite Proportions:

    A given compound always contains exactly the same proportions of elements by mass.

    The Law of Multiple Proportions:

    When 2 elements combine to form a compound, the ratios of the masses of the second element that combine with 1g of the first element can always be reduced to small whole numbers.

    https://www.youtube.com/watch?v=ZgmGxN66rTQ

    https://www.youtube.com/watch?v=ZgmGxN66rTQ

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    22

    Dalton considered compounds of C and O and determined:Mass of O that combines with 1 g of C

    Compound I 1.33 g

    Compound II 2.66 g

    Therefore, Compound I may be CO while Compound II may be CO2.

    Postulates of Dalton's Atomic Theory:

    1) All matter is made of atoms that are indivisible and indestructible.

    2) All atoms of a given element are identical.  However, atoms of different elements have different weights and chemical properties.

    3) Compounds are formed by the combination of different atoms in the ratio of small whole numbers.

    4) A chemical reaction involves only the combination, separation or rearrangement of atoms; atoms are neither created nor destroyed in the course of ordinary chemical reactions.

    subatomic particles have been discoveredisotopes were discovered

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    23

    • 1809 Joseph GayLussac (French) stated that if the mass and volume of a gas are held constant, then gas pressure increases linearly as the temperature rises. P1/T1 = P2/T2

    • 1811 Avogadro (Italian) proposed his hypothesis: At the same temperature and pressure, equal volumes of different gases contain the same number of particles. V1/n1 = V2/n2

    • 1897 J.J. Thomson (English) discovered the electron in his cathoderay tube experiment. He called his model of an atom the "plum pudding" model.

    • 1909 Robert Millikan (American) determined the charge (1.6 x 1019 Coulomb) and the mass (9.11 x 1031 kg) of an electron through his Oil Drop experiment.

    https://www.youtube.com/watch?v=XMfYHag7Liw

    https://www.youtube.com/watch?v=XMfYHag7Liw

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    24

    • 1896 Henri Becquerel (French) discovered radioactivity.• 1911 Ernest Rutherford (English) carried out the Gold Foil experiment to test Thomson's plum pudding model; he discovered the positively charged nucleus.

    • 3 Types of radioactive emission:> alpha (α) He> beta (β) e or  β > gamma (γ) pure energy; no particle

    42

     01

     01

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    25

    The Modern View of Atomic Structure:• Elements> composed of only one type of atom> 92 naturally occurring elements; all others are synthetic

    • Atoms> the smallest particle of an element that retains the chemical 

    properties> nucleus contains the protons and neutrons and is very dense> protons (p+) are positively charged particle that defines the 

    atomic number (the identity of the element)> neutrons (no) have no charge; have the same size and mass as 

    p+; responsible for isotopes> electrons (e) are negatively charged; same size as p+ or no, but 

    1/1,800 the mass of p+ or no

    > atomic number (Z) is the number of p+ in an atom> mass number (A) is the sum of the number of p+ and no

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    26

    AZ X

    mass number

    atomic number

    element symbol

    Exercise 9 Writing the Symbols for Atoms

    Write the symbol for the atom that has an atomic number of 9 and a mass number of 19.  How many electrons and how many neutrons does this atom have?

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    27

    • Isotopes> atoms having the same number of p+ but a different number of 

    no > most elements have at least two stable isotopes> Hydrogen isotopes have special names:– H1 (with no no) is called Hydrogen– H2 (with one no) is called Deuterium– H3 (with two no) is called Tritium

    • Molecules and Ions> chemical bonds are the forces that hold atoms together> in covalent bonds, atoms share electrons and make molecules; 

    examples include H2, CO2, H2O, NH3, O2, CH4, etc.> molecules are the smallest units of a compound that retains the 

    chemical characteristics of the compound> molecular formula uses symbols and subscripts to represent the 

    composition of the molecule> in a structural formula, bonds are shown by lines to represent 

    shared e pairs; may or may not indicate shape.> ions are formed when e are lost or gained– metals often form cations that are (+) ions by losing e

    – nonmetals often form anions that are () ions by gaining e

    – polyatomic ions are units of atoms behaving as one entity

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    28

    The Periodic Table

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    29

    • Metals> malleable, ductile and shiny> most exist as cations in a sea of electrons> form oxides readily 

    • Group A = representative elements• Group B = transition metals with various oxidation states

    • Nomenclature> Naming (+) ions– for monatomic metal cations, simply name the metal off the periodic table (ex. Al3+ is the aluminum ion)

    – transition metals form more than one ion, so use Roman Numerals in parenthesis following the ion's name (ex. Cu2+ is copper(II)

    – Mercury(I) is an exception: it is Hg22+ (two Hg+ associated together)

    – NH4+ is ammonium– No Roman Numeral is used with Al3+, Ag+, Cd2+ and Zn2+ because they only form one oxidation state

    > Naming () ions– for monatomic anions, add the suffix ide to the stem of the nonmetal's name.  Halogens are called the halides.

    – for polyatomic anions: Examples« hypoite the least amount of Oxygen hypochlorite  ClO

    «        ite 1 more oxygen than hypoite chlorite     ClO2

    «        ate 1 more oxygen than ite chlorate     ClO3

    «   perate the most oxygen perchlorate   ClO4

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    30

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    31

    Exercise 10 Naming Type I Binary Compounds

    Name each binary compound.

    a) CsF

    b) AlCl3

    c) LiH

    Exercise 11 Naming Type II Binary Compounds

    a) CuCl

    b) HgO

    c) Fe2O3

    d) MnO2

    e) PbCl2

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    32

    Metal present?

    No Yes

    Naming Binary Compounds: a Flowchart

    Type III: Use prefixes.

    Does the cation formvarious oxidation states?

    No Yes

    Type I:Use the element name for the cation.

    Type II:Determine the charge of the cation; use a Roman numeral in parenthesis after the cation name.

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    33

    Common Polyatomic Ions To Memorize:

    Cations NameHg22+ mercury(I)NH4+ ammonium

    Anions NameNO2 nitriteNO3 nitrateSO32 sulfiteSO42 sulfateHSO4 Hydrogen sulfate (or bisulfate)OH hydroxideCN cyanidePO43 phosphateHPO42 Hydrogen phosphateH2PO4 dihydrogen phosphateNCS thiocyanateCO32 carbonateHCO3 Hydrogen carbonate (or bicarbonate)

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    34

    Common Polyatomic Ions To Memorize: (continued)

    Anions NameClO hypochloriteClO2 chloriteClO3 chlorateClO4 perchlorateBrO2 bromiteBrO3 bromateC2H3O2 acetateMnO4 permanganateCr2O72 dichromateCrO42 chromateO22 peroxideC2O42 oxalateBO33 borateS2O32 thiosulfate

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    35

    Exercise 12 Naming Binary Compounds

    Give the systematic name for each of the following compounds.

    a) CoBr2 b) CaCl2

    c) Al2O3 d) CrCl3

    Exercise 13 Naming Compounds with Polyatomic Ions

    Give the systematic name for each of the following compounds.

    a) Na2SO4 f) Na2CO3

    b) KH2PO4 g) NaHCO3

    c) Fe(NO3)3 h) CsClO4

    d) Mn(OH)2 i) NaOCl

    e) Na2SO3 j) KBrO3

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    36

    Exercise 14 Naming Type III Binary Compounds

    Name each of the following compounds.

    a) PCl5

    b) PCl3

    c) SF6

    d) SO3

    e) SO2

    f) CO2

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    37

    Naming Acids:• If oxygen is absent, "hydro" is listed first followed by a suffix "ic" and the word "acid."

    • If the negative ion's name ends in:> ide, then hydro (anion root name)ic acid

    ex. hydrosulfuric acid, H2S> ate, then ic acid

    ex. sulfuric acid, H2SO4> ite, then ous acid

    ex. sulfurous acid, H2SO3

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    38

    Naming Acids: a Flowchart

    Does the anioncontain oxygen?

    No Yes

    hydro+anion root+ ichydro(anion root)ic acid

    Check the ending of the anion

    ite ate

    anion or element root+ ous(root)ous acid

    anion or element root+ ic(root)ic acid

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    39

    The Exceptions to the Naming Rules:You only need to memorize the first two; the AP exam either avoids the rest or gives you the formula.

    • water H2O• ammonia NH3• hydrazine N2H4• phosphine PH3• nitric oxide NO• nitrous oxide (aka "laughing gas") N2O

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    40

    Exercise 15 Naming Acids

    Name each of the following acids.

    a) HBr

    b) HI

    c) HBrO2

    d) HBrO3

    e) HClO4

    f) HNO2

    g) HNO3

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    41

    Exercise 16 Naming Various Types of Compounds

    Give the systematic name for each of the following compounds.

    a) P4O10

    b) Nb2O5

    c) Li2O2

    d) Ti(NO3)4

    Exercise 17 Writing Compound Formulas from Names

    Given the following names, write the formula for each compound.

    a) Vanadium(V) fluoride

    b) Dioxygen difluoride

    c) Rubidium peroxide

    d) Gallium(III) oxide

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    42

    • The Mole> the number of Carbon atoms in exactly 12.0 g of C12.> Avogadro's number 6.022 x 1023

    An Alternative to Dimensional Analysis: The Mole Map

    Multiply by the conversion factor on the arrow when traveling in the direction of the arrow; divide when traveling against an arrow.

    Concentration of Solution (mol/L)

    Mass(grams)

    Number ofMoles

    Number ofParticles

    Gas Volume(Liters)

    Molar Mass(g/mol)

    6.022 x 1023

    Volume

     of Solution(Liters)

    22.4 L of gas @

    STP

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    43

    Exercise 18 Determining the Mass of a Sample of Atoms

    Americium is an element that does not occur naturally.  It can be made in very small amounts in a device known as a particle accelerator.  Calculate the mass in grams of a sample of americium containing six atoms.

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    44

    Exercise 19 Determining Moles of Atoms

    Aluminum is a metal with a high strengthtomass rati and a high resistance to corrosion; thus it is often used for structural purposes.  Calculate both the number of moles and the number of atoms in a 10.0g sample of aluminum.

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    45

    Exercise 20 Calculating the Number of Moles and Mass

    Cobalt (Co) is a metal that is added to steel to improve its resistance to corrosion.  Calculate both the number of moles in a sample of cobalt containing 5.00 x 1020 atoms and the mass of the sample.

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    46

    • Molar Mass (MM) is the sum of all the atomic masses in a given chemical formula in units of g/mol; aka molecular weight or formula weight

    • Empirical Formula is the simplest ratio of elements in a compound.• Stick with 2 decimal places for all MM calculated from the Periodic Table.

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    47

    Exercise 21 Calculating Molar Mass I

    Juglone, a dye known for centuries, is produced from the husks of black walnuts. It is also a natural herbicide (weed killer) that kills off competitive plants around the black walnut tree but does not affect grass and other noncompetitive plants. The formula for juglone is C10H6O3.

    a) Calculate the molar mass of juglone.

    b) A sample of 1.56 x 102 g of pure juglone was extracted from black walnut husks. Calculate the number of moles of juglone present in this sample.

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    48

    Exercise 22 Calculating Molar Mass II

    Calcium carbonate, also called calcite, is the principal mineral found in limestone, marble, chalk, pearls and the shells of marine animals such as clams.

    a) Calculate the molar mass of calcium carbonate.

    b) A certain sample of calcium carbonate contains 4.86 moles.  Calculate the mass in grams of this sample. Also calculate the mass of the carbonate ions present.

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    49

    Exercise 23 Molar Mass and Numbers of Molecules

    Isopentyl acetate (C7H14O2), the compound responsible for the scent of bananas, can be produced commercially. Interestingly, bees release about 1 mg of this compound when they sting. The resulting scent attracts other bees to join the attack.

    a) Calculate the number of molecules of isopentyl acetate released in a typical bee sting.

    b) Calculate the number of carbon atoms present.

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    50

    Diatomic molecules Br2 I2 N2 Cl2 H2 O2 F2  the "gens"• pure hydrogen, nitrogen, oxygen and the halogens exist as diatomic molecules under normal conditions.

    • Others to be aware of:> P4 tetratomic form of elemental phosphorous; 

    an allotrope (different physical form of the same element)> S8 sulfur's elemental form; an allotrope > Carbon allotropes include diamond and graphite

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    51

    Percent Composition (by mass)

    % Composition =  x 100mass of desired element

    total mass of compound

    Example: Consider ethanol, C2H5OH

    C (2)(12.01)=24.02H (6)(  1.01)=  6.06O 16.00

    46.08 g/mol

    % C = x 100 = 52.14% C

    % H =  x 100 = 13.2% H

    % O =  x 100 = 34.72% O

    24.02

    46.08

    6.06

    46.08

    16.00

    46.08

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    52

    Exercise 24 Calculating Mass Percent I

    Carvone is a substance that occurs in two allotropes with the same formula (C10H4O) and mass. One type of carvone gives caraway seeds their characteristic smell, and the other type is responsible for the smell of spearmint oil. Calculate the mass percent of each element in carvone.

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    53

    Exercise 25 Calculating Mass Percent II

    Penicillin, the first of a now large number of antibiotics, was discovered accidentally by the Scottish bacteriologist Alexander Fleming in 1928, but he was never able to isolate it as a pure compound. This and similar antibiotics have saved millions of lives that might have been lost to infections. Penicillin F has the formula C14H20N2SO4. Calculate the mass percent of each element.

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    54

    Determining the Formula of a Compound

    When faced with an unknown hydrocarbon compound, one of the most common technique is to combust it with oxygen to produce oxides of the nonmetals CO2 and H2O which are then collected and weighed.

    • Calculating Empirical and Molecular Formulas:> Empirical Formula represents the simplest or smallest whole 

    number ratio of elements within a compound> Molecular Formulas represent the actual number of elements 

    within a compound> example: CH2O is the empirical formula for glucose whose 

    molecular formula is C6H12O6.• Hydrates: water of hydration or "dot waters." They count in the calculation of molar masses for hydrates and used to "cement" crystal structures together. ex. CuSO4.5H2O, MgSO4.7H2O, etc.

    • anhydrous: means without water. Hydrates can be heated to become anhydrous. ex.  CuSO4.5H2O CuSO4 + 5H2O

    hydrate anhydrous salt

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    55

    Example: Determination of Empirical Formula

    A compound is composed of carbon, nitrogen and hydrogen. When 0.1156 g of this compound is reacted with oxygen, 0.1638 g of carbon dioxide and 0.1676 g of water are collected. Determine the empirical formula of the compound, and the molecular formula given that the MM of the compound is 31.06 g/mol.

    Compound + O2 CO2 + H2O + N2

    0.1638 g CO2 1 mol CO2 1 mol C

      44.01 g 1 mol CO2

    0.1676 g H2O 1 mol H2O   2 mol H

      18.02 g 1 mol H2O

    0.003781 mol C 12.01g

    1 mol C

    0.01860 mol H     1.01 g

      1 mol H

    0.1156 g of compound  (0.04540 g C + 0.01879 g H) = 0.05141 g N

    0.05141 g N 1 mol N

    14.01 g

     = 0.003781 mol C

    = 0.01860 mol H

     = 0.04540 g C

     = 0.01879 g H

     = 0.003670 mol N

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    56

    Example: Determination of Empirical Formula (continued)

    0.003781 mol C

    0.003670

    0.01860 mol H

    0.003670

    0.003670 mol N

    0.003670

    ≅ 1

     ≅ 5

    = 1

    The empirical formula is CH5N

    C   12.01H (5)(1.01) = 5.05N   14.01

      31.07 g/mol

    MM of Molecular formula 31.06 g/mol

    MM of Empirical formula 31.07 g/mol

    The molecular formula is also CH5N

    =    ≅ 1  x 1

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    57

    Exercise 26

    Determine the empirical and molecular formula for a compound that gives the following analysis in mass percents:

    71.65% Cl 24.27% C 4.07% H

    The molar mass is known to be 98.96 g/mol.

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    58

    Exercise 27

    A white powder is analyzed and found to contain 43.64% phosphorus and 56.36% oxygen by mass. The compound has a molar mass of 283.88 g/mol. What are the compound's empirical and molecular formula?

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    59

    Exercise 28

    Caffeine, a stimulant found in coffee, tea and chocolate, contains 49.48% carbon, 5.15% hydrogen, 28.87% nitrogen and 16.49% oxygen by mass and has a molar mass of 194.2 g/mol. Determine the molecular formula of caffeine.

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    60

    • Writing Chemical Equations> solid (s), liquid (l), gas (g) and aqueous solution (aq)> metals and halogens combine to make metal halides

    ex. Sn + 2Cl2 SnCl4> combustion of hydrocarbons yields CO2 and H2O

    ex. CH4 + O2 CO2 + H2O> any time H2CO3 is produced, it spontaneously decomposes into 

    CO2 and H2Oex. 2HCl + CaCO3 CaCl2 + CO2 + H2O

    > metal carbonates decomposes into metal oxides and CO2at very high temperaturesex.  Na2CO3 (s) Na2O (s) + CO2 (g)

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    61

    Exercise 29

    Solid ammonium dichromate, a vivid orange compound, decomposes into solid chromium(III) oxide, nitrogen gas and water vapor.  Write a balanced equation for this reaction.

    Exercise 30

    At 1000 oC, ammonia gas reacts with oxygen gas to form gaseous nitric oxide and water vapor.  Write a balanced equation for this reaction.

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    62

    Stoichiometric Calculations

    Example:

    Calculate the mass of oxygen that will react completely with 96.1 grams of propane.

    step 1) Write a balanced equation.

      C3H8  + 5O2 3CO2  + 4H2O

    step 2) Convert given grams to moles.

    96.1 g C3H8   1 mol C3H8

       44.11 g

    step 3) Use the moletomole ratio indicated by the coefficients in the balanced equation to solve for the unknown moles.

    2.18 mol C3H8    5 mol O2

    1 mol C3H8

    step 4) Convert the calculated moles to grams.

    10.9 mol O2 32.00 g

    1 mol O2

    = 2.18 mol C3H8

     = 10.9 mol O2

     = 349 g O2

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    63

    Exercise 31

    Solid lithium hydroxide is used in space vehicles to remove exhaled carbon dioxide from the living environment by forming solid lithium carbonate and liquid water. What mass of gaseous carbon dioxide can be absorbed by 1.00 kg of lithium hydroxide?

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    64

    Exercise 32

    Baking soda (NaHCO3) is often used as an antacid. It neutralizes excess hydrochloric acid secreted by the stomach:

    NaHCO3 (s) + HCl (aq) NaCl (aq) + H2O (l) + CO2 (aq)

    Milk of magnesia, which is an aqueous suspension of magnesium hydroxide, is also used as an antacid:

    Mg(OH)2 (s) + 2HCl (aq) 2H2O (l) + MgCl2 (aq)

    Which is the more effective antacid per gram, NaHCO3 or Mg(OH)2 ? Justify your answer.

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    65

    Calculations Involving a Limiting Reagent

    Example:

    Examine the diagrams below and explain the differences between the two situations with regards to what is (or isn't) reacting and total yield of ammonia.

    N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)

    Given 5 mol of N2 and 15 moles of H2 ,  10 mol of NH3 are produced with no reactants left over.

    Given 5 mol of N2 and 9 mol of H2 ,      6 mol NH3 are produced and 2 mol of N2 are left over. All H2 were used up. (i.e., H2 was the limiting reagent)

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    66

    Example: Haber Process (Production of Ammonia)

    Suppose 25.0 kg of nitrogen reacts with 5.00 kg of hydrogen to form ammonia. What mass of ammonia can be produced? Which reactant is the limiting reactant? What is the mass of the reactant that is in excess?

    N2 + 3H2 2NH3

      25.0kg   5.00kg   ?kg

    25.0 kg N2 1000 g 1 mol N2

       1kg 28.02g

    5.00kg H2 1000 g 1 mol H2

      1kg  2.02g

    892 mol N2 2 mol NH3

    1 mol N2

    2475 mol H2 2 mol NH3

    3 mol H2 

    2475 mol H2 1 mol N2

    3 mol H2

    = 892 mol N2

     = 2475 mol H2

     = 1784 mol NH3

     = 1650 mol NH3  17.04g 1kg

        1 mol NH3  1000g = 28.1 kg

    ammonia produced

    H2 is the limiting reactant

    = 825 mol N2 was used

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    67

    Example: Haber Process (Production of Ammonia)  continued

    892 mol N2  825 mol N2 used = 67 mol N2 left over

    67 mol N2  28.02g     1kg

    1 mol N2   1000g= 1.88 kg N2 is in excess 

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    68

    Exercise 33

    Nitrogen gas can be prepared by passing gaseous ammonia over solid copper(II) oxide at high temperatures. The other products of the reaction are solid copper and water vapor. If a sample containing 18.1g of ammonia is reacted with 90.4g of CuO, which is the limiting reactant? How many grams of nitrogen gas will be formed?

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    69

    • Theoretical Yield> the amount of product formed when a limiting reactant is 

    completely consumed.> assumes perfect conditions and the maximum amount 

    (unrealistic)• Actual Yield> more realistic, the actual amount of product formed

    • Percent Yield> the ratio of actual yield to theoretical yield

    actual yield

    theoretical yieldx 100 = percent yield

  • AP Chem PAP Chemistry Review.notebook

    70

    Exercise 34

    Methanol (CH3OH), also called methyl alcohol, is the simplest alcohol. It is used as a fuel in race cars and is a potential replacement for gasoline. Methanol can be manufactured by combination of gaseous carbon monoxide and hydrogen. Suppose 68.5 kg CO (g) is reacted with 8.60 kg H2 (g). Caclulate the theoretical yield of methanol. If 3.57x104 g CH3OH is actually produced, what is the percent yield of methanol?

    Page 1: May 23-7:37 AMPage 2: Jul 18-10:19 AMPage 3: Jul 18-10:32 AMPage 4: Jul 18-10:53 AMPage 5: Jul 18-9:33 PMPage 6: Jul 18-9:42 PMPage 7: Jul 18-9:58 PMPage 8: Jul 20-9:26 AMPage 9: Jul 20-9:33 AMPage 10: Jul 20-9:40 AMPage 11: Jul 20-10:03 AMPage 12: Jul 20-10:11 AMPage 13: Jul 20-10:13 AMPage 14: Jul 20-10:24 AMPage 15: Jul 20-10:26 AMPage 16: Jul 20-10:27 AMPage 17: Jul 20-10:48 AMPage 18: Jul 20-11:40 AMPage 19: Jul 20-12:46 PMPage 20: Jul 20-12:53 PMPage 21: Jul 20-1:57 PMPage 22: Jul 20-4:32 PMPage 23: Jul 20-4:47 PMPage 24: Jul 20-5:31 PMPage 25: Jul 20-5:42 PMPage 26: Jul 20-5:53 PMPage 27: Jul 20-6:07 PMPage 28: Jul 20-11:26 PMPage 29: Jul 20-11:30 PMPage 30: Jul 21-9:58 AMPage 31: Jul 21-10:11 AMPage 32: Jul 21-10:14 AMPage 33: Jul 21-2:27 PMPage 34: Jul 21-2:42 PMPage 35: Jul 21-10:24 AMPage 36: Jul 21-10:32 AMPage 37: Jul 21-10:34 AMPage 38: Jul 21-10:40 AMPage 39: Jul 21-2:02 PMPage 40: Jul 21-2:09 PMPage 41: Jul 21-2:13 PMPage 42: Jul 21-3:50 PMPage 43: Jul 21-4:09 PMPage 44: Jul 21-4:11 PMPage 45: Jul 21-4:14 PMPage 46: Jul 21-4:16 PMPage 47: Jul 21-4:27 PMPage 48: Jul 21-4:31 PMPage 49: Jul 21-4:34 PMPage 50: Jul 22-9:13 AMPage 51: Jul 22-9:23 AMPage 52: Jul 22-9:32 AMPage 53: Jul 22-9:34 AMPage 54: Jul 22-9:37 AMPage 55: Jul 23-8:44 AMPage 56: Jul 23-9:05 AMPage 57: Jul 23-9:20 AMPage 58: Jul 23-9:24 AMPage 59: Jul 23-9:26 AMPage 60: Jul 23-9:27 AMPage 61: Jul 23-9:53 AMPage 62: Jul 23-9:59 AMPage 63: Jul 23-10:15 AMPage 64: Jul 23-10:17 AMPage 65: Jul 23-10:34 AMPage 66: Jul 23-10:54 AMPage 67: Jul 23-11:32 AMPage 68: Jul 23-11:38 AMPage 69: Jul 29-9:21 AMPage 70: Jul 29-9:27 AM


Recommended