Physical Sciences Grade 12 P2 Eastern Cape June 2021 QP

NASIONALE SENIOR SERTIFIKAAT GRAAD 12 JUNIE 2021 FISIESE WETENSKAPPE: CHEMIE (V2) (EKSEMPLAAR) PUNTE: 150 TYD: 3 uur Hierdie vraestel bestaan uit 20 bladsye, insluitend 2 gegewensblaaie.

2 FISIESE WETENSKAPPE V2 (EC/JUNIE 2021) INSTRUKSIES EN INLIGTING 1. Skryf jou naam en van in die toepaslike spasies op die ANTWOORDEBOEK. 2. Hierdie vraestel bestaan uit SEWE vrae. Beantwoord AL die vrae in die ANTWOORDEBOEK. 3. Begin ELKE vraag op ʼn NUWE bladsy in die ANTWOORDEBOEK. 4. Nommer die antwoorde korrek volgens die nommeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik is. 5. Laat EEN reël tussen twee subvrae, byvoorbeeld tussen VRAAG 2.1 en VRAAG 2.2. 6. Jy mag ʼn nieprogrammeerbare sakrekenaar gebruik. 7. Jy mag toepaslike wiskundige instrumente gebruik. 8. Jy word aangeraai om die aangehegte GEGEWENSBLAAIE te gebruik. 9. Toon ALLE formules en substitusies in ALLE berekeninge. 10. Rond jou FINALE numeriese antwoorde tot ʼn minimum van TWEE desimale plekke af. 11. Gee kort (bondige) motiverings, besprekings, ens. waar nodig. 12. Skryf netjies en leesbaar. Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/JUNIE 2021) FISIESE WETENSKAPPE V2 3 VRAAG 1: MEERVOUDIGEKEUSE-VRAE Verskeie opsies word as moontlike antwoorde op die volgende vrae gegee. Kies die antwoord en skryf slegs die letter (A–D) langs die vraagnommers (1.1–1.10) in die ANTWOORDEBOEK neer, byvoorbeeld 1.11 E. 1.1 Die algemene formule vir ALKANE is ... A CnH2n. B CnH2n-1. C CnH2n-2. D CnH2n+2. (2) 1.2 Die volgende grafiek toon die verhouding tussen aantal koolstofatome in ʼn reguitketting molekules van alkane, alkohole en aldehiede. Kurwes P,Q en R word verkry. Kurwe R Kurwe Q Kurwe P Kookpunt (K) Aantal C-atome Watter EEN van die volgende beskryf die homoloë reeks KORREK teenoor die kurwe? Kurwe P Kurwe Q Kurwe R A Alkohole Aldehiede Alkane B Aldehiede Alkohole Alkane C Alkohole Alkane Aldehiede D Alkane Aldehiede Alkohole (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

4 FISIESE WETENSKAPPE V2 (EC/JUNIE 2021) 1.3 ʼn Alkeen reageer met ʼn OORMAAT hoeveelheid water in die teenwoordigheid van ʼn suur katalisator om verbinding P te produseer soos in die vergelyking hieronder voorgestel. ALKEEN + H2O → verbinding P Verbinding P is ʼn ... A alkohol. B alkaan. C haloalkaan. D karboksielsuur. (2) 1.4 Aktiveringsenergie van ʼn chemiese reaksie word gedefinieer as: A Netto energie vrygestel B Netto energie geabsorbeer C Minimum energie nodig om die reaksie te begin D Maksimum energie wat nodig is om die reaksie te begin (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/JUNIE 2021) FISIESE WETENSKAPPE V2 5 1.5 Beskou die potensiële-energiediagram vir ʼn omkeerbare hipotetiese reaksie wat deur die gebalanseerde vergelyking hieronder verteenwoordig word. X2(g) ⇌ 2X(g) POTENSIËLE-ENERGIEDIAGRAM Potensiële Energie E1 (kJ/mol) E1 E2 0 Kursus van die reaksie E1 en E2 is die aktiveringsenergies vir die voorwaartse en terugwaartse reaksies onderskeidelik. Die verskil (E2 – E1) is gelyk aan ... A energie van die produk. B ΔH vir die voorwaartse reaksie. C ΔH vir die terugwaartse reaksie. D energie van die geaktiveerde kompleks. (2) 1.6 ʼn Chemiese reaksie bereik chemiese ewewig in ʼn geslote sisteem. By ewewig bly konsentrasies van produkte en reaktante konstant omdat die tempo van die voorwaartse reaksie ... is. A nul B hoër as die tempo van die terugwaartse reaksie C laer as die tempo van die terugwaartse reaksie D gelyk aan die tempo van die terugwaartse reaksie (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

6 FISIESE WETENSKAPPE V2 (EC/JUNIE 2021) 1.7 Beskou die volgende reaksie by ewewig in ʼn geslote sisteem. Cu(H2O)62+ (aq) + 4 Cℓ- (aq) ⇋ CuCℓ42- (aq) + 6 H2O (ℓ) ΔH > 0 BLOU GROEN Watter EEN van die volgende veranderinge aan die ewewigmengsel bo sal verseker dat ʼn KLEURVERANDERING van GROEN na BLOU plaasvind? A Toename in druk B Byvoeging van silwernitraat C Toename in temperatuur D Byvoeging van soutsuur (2) 1.8 Die eindpunt in ʼn titrasie is die presiese punt waar ... A neutralisasie voorkom. B die indikator kleur verander. C gelyke massas van basis en suur het gereageer. D gelyke aantal mol suur en basis het gereageer. (2) 1.9 In die tabel hieronder word die waardes van die ionisasie konstante gegee vir basisse, Kb by 25 °C. Watter EEN van die volgende basisse is die STERKSTE? BASIS Kb by 25 °C A SO42- 8,3 x 10 -13 B PO43- 5,9 x 10-3 C HCO3- 2,4 x 10 -8 D CH3COO- 5,6 x 10 -10 (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/JUNIE 2021) FISIESE WETENSKAPPE V2 7 1.10 Water ondergaan outomaties-ionisasie volgens die gebalanseerde vergelyking: H2O(ℓ) + H2O(ℓ) ⇋ H3O+ (aq) + OH- (aq) ΔH > 0 Die ionisasie-konstante Kw vir water is 1,00 x 10-14 by 25 °C. Watter EEN van die volgende is WAAR wanneer die temperatuur van water in ʼn beker vanaf 25 °C tot 30 °C verhoog word? A Kw bly dieselfde en die water word suur B Kw bly dieselfde en die water bly neutraal C Kw neem toe en die water bly neutraal D Kw neem af en die water bly neutraal (2) [20] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

8 FISIESE WETENSKAPPE V2 (EC/JUNIE 2021) VRAAG 2 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) 2.1 Die verbinding P, wat hieronder getoon word, behoort aan die alkyne wat ʼn groep organiese verbindings met dieselfde algemene formule en funksionele groep het. H CH2CH3 H C CH C C CH2 CH3 CH3 CH3 2.1.1 Skryf ʼn algemene term vir die onderstreepte frase neer. (1) 2.1.2 Is verbinding P ʼn VERSADIGDE of ONVERSADIGDE verbinding? Gee ʼn rede vir die antwoord. (2) Vir verbinding P skryf neer die: 2.1.3 Empiriese formule (1) 2.1.4 IUPAC-naam (3) 2.2 Beskou verbindings A en B wat hieronder gegee word. A: propan-1-ol B: HCOOH 2.2.1 Skryf die STRUKTUUR-formule van verbinding A neer. (2) Verbindings A en B word saam verhit in die teenwoordigheid van ʼn katalisator in ʼn proefbuis om ʼn ESTER te produseer. 2.2.2 Beskryf hoe die mengsel van A en B in die proefbuis verhit word. (2) Vir die reaksie tussen verbindings A en B skryf neer die: 2.2.3 Naam van die reaksie wat plaasvind (1) 2.2.4 Formule van die katalisator wat gebruik word (1) 2.2.5 STRUKTUUR-formule van die ester wat geproduseer word (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/JUNIE 2021) FISIESE WETENSKAPPE V2 9 2.3 Haloalkane, verbindings C, D en E is struktuur-isomere. Verbindings C en D word hieronder getoon en verbinding E word nie getoon nie. C: CH3CH2CH2CH2Br D: (CH3)3CBr 2.3.1 Definieer die term struktuur-isomere. (2) 2.3.2 Gee ʼn rede waarom verbinding C as ʼn PRIMÊRE haloalkaan geklassifiseer word. (2) 2.3.3 Skryf die IUPAC-naam van verbinding E, die POSISIONELE-isomeer van verbinding D neer. (3) [22] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

10 FISIESE WETENSKAPPE V2 (EC/JUNIE 2021) VRAAG 3 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) ʼn Groep leerders ondersoek die effek van intermolekulêre kragte op die kookpunt van verbindings. Hulle teken die resultate aan in die tabel hieronder. Verbinding Kookpunt (°C) A Propan-1-ol 97 B Butan-1-ol 117,7 C Pentan-1-ol 138 3.1 Definieer die term kookpunt. (2) 3.2 Watter verbinding (A, B of C) sal die hoogste dampdruk by ʼn gegewe temperatuur hê? Verwys na die inligting in die tabel om die antwoord te verduidelik. (2) 3.3 Vir hierdie ondersoek, skryf neer die: 3.3.1 Onafhanklike veranderlike (1) 3.3.2 Beheerde veranderlike (1) 3.4 Verduidelik die tendens van die kookpunt in die bostaande tabel deur te verwys na die MOLEKULÊRE STRUKTUUR, INTERMOLEKULÊRE- KRAGTE en ENERGIE betrokke. (4) 3.5 Die verbinding, 2-metielpropan-1-ol is ʼn KETTINGISOMEER van een van die verbindings in die tabel. 3.5.1 Skryf die struktuurformule van 2-metielpropan-1-ol neer. (2) 3.5.2 Watter verbinding (A, B, of C) in die tabel hierbo is ʼn KETTINGISOMEER van 2-metielpropan-1-ol? Gee ʼn rede vir die antwoord. (2) 3.5.3 Hoe sal die kookpunt van 2-metielpropan-1-ol vergelyk met die isomer genoem in VRAAG 3.5.2? Skryf slegs HOËR AS, LAER AS of GELYK AAN neer. (1) 3.5.4 Verduidelik die antwoord op VRAAG 3.5.3 deur te verwys na die MOLEKULÊRE STRUKTUUR, INTERMOLEKULÊRE-KRAGTE en ENERGIE betrokke. (3) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/JUNIE 2021) FISIESE WETENSKAPPE V2 11 3.6 Metanoësuur is ʼn kleiner verbinding as propan-1-ol. Die kookpunt van metanoësuur is HOËR as propan-1-ol. Verduidelik volledig waarom die kookpunt van metanoësuur hoër as propan-1-ol is. Verwys na die TIPE INTERMOLEKULÊRE KRAGTE en energie betrokke. (4) [22] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

12 FISIESE WETENSKAPPE V2 (EC/JUNIE 2021) VRAAG 4 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) Heksaan ondergaan termiese kraking volgens die gebalanseerde vergelyking hieronder. C6H14 Alkaan X + C2H4 4.1 Definieer kraking. (2) 4.2 Skryf neer die: 4.2.1 Molekulêre formule van alkaan X (2) 4.2.2 Een reaksievoorwaarde (1) Die alkaan X, geproduseer in die kraking reaksie hierbo word gebruik om ander organiese verbindings te produseer soos in die vloeidiagram hieronder getoon. Die getalle I, II en III verteenwoordig organiese reaksies. Alkaan X I 2-bromobutaan II III Alkeen (Hoofproduk) 4.3 Skryf die TIPE reaksie neer wat voorgestel word deur: 4.3.1 I (1) 4.3.2 II (1) 4.4 Skryf die naam van die tipe addisiereaksie wat deur reaksie III verteenwoordig word neer. (1) 4.5 Skryf die NAAM of FORMULE neer van die: 4.5.1 Anorganiese reaktant wat in reaksie I gebruik word (1) 4.5.2 Katalisator wat in reaksie III gebruik word (1) 4.6 Skryf ʼn gebalanseerde vergelyking neer deur gebruik te maak van GEKONDENSEERDE struktuurformules van die organiese reagense vir reaksie II. (5) [15] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/JUNIE 2021) FISIESE WETENSKAPPE V2 13 VRAAG 5 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) ʼn Groep leerders doen eksperimente om ʼn faktor te ondersoek wat die tempo van reaksies beïnvloed. In die eksperimente, gebruik die leerders die reaksie tussen sinkkorrels en OORMAAT soutsuur met konsentrasie 0,5 mol∙dm-3 by 20 °C soos hieronder getoon: Eksperiment A: Zn (s) + 2 HCℓ (aq) → ZnCℓ2 (aq) + H2 (g) ΔH < 0 5.1 Definieer reaksietempo. (2) 5.2 Is die netto energie GEABSORBEER of VRYGESTEL tydens die reaksie? Gee ʼn rede vir die antwoord. (2) 5.3 Hoe sal die tempo van reaksie in die eksperiment A deur die volgende veranderinge geaffekteer word? Kies uit VERHOOG, VERMINDER of GEEN EFFEK. 5.3.1 Die gebruik van H2SO4 -oplossing met konsentrasie 0,5 mol∙dm-3 in die plek van HCℓ. (1) 5.3.2 Druk word verhoog. (1) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

14 FISIESE WETENSKAPPE V2 (EC/JUNIE 2021) 5.4 In eksperiment A, 50 cm3 van soutsuur (HCℓ) oplossing met konsentrasie 0,5 mol∙dm-3 reageer met 7,5 g sink (Zn)-korrels. Die volume gas gevorm teenoor tyd vir die reaksie in eksperiment A word hieronder getoon. 5.4.1 Hoeveel sekondes het die reaksie geduur om na voltooiing te kom? (1) Daar word waargeneem dat die tempo van reaksie die HOOGSTE is gedurende die interval 0 tot 30 s is. 5.4.2 Skryf neer TWEE faktore wat die reaksietempo beïnvloed wat hierdie waarneming verklaar. (2) 5.5 Bereken die: 5.5.1 Gemiddelde tempo van reaksie (in cm3∙s-1) vir die eerste 120 s (3) 5.5.2 Massa van die OORMAAT reaktant wat in die fles oorbly as die molêre volume van waterstofgas by 20 °C, 24 dm3 mol-1 is (7) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/JUNIE 2021) FISIESE WETENSKAPPE V2 15 5.6 In eksperiment B word die reaksie in eksperiment A herhaal onder die dieselfde toestande, maar koper is nou by die reaksie-mengsel bygevoeg. Cu Eksperiment B: Zn (s) + HCℓ (aq) → ZnCℓ2 (aq) + H2 (g) Die Maxwell-Boltzman-verspreidingskurwe vir die reaksie in eksperiment A en eksperiment B word hieronder getoon: EA en EB verteenwoordig die aktiveringsenergie vir die reaksie in eksperimente A en B onderskeidelik. 5.6.1 Wat is die funksie van koper in eksperiment B? (1) 5.6.2 Verduidelik hoe die byvoeging van koper in reaksie B ʼn effek het op die tempo van die reaksie deur na die botsingsteorie te verwys. (4) [24] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

16 FISIESE WETENSKAPPE V2 (EC/JUNIE 2021) VRAAG 6 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) Die omkeerbare reaksie hieronder bereik ewewig by 350 °C in ʼn geslote houer. N2(g) + 3 H2(g) ⇋ 2 NH3(g) ΔH < 0 6.1 Definieer die term omkeerbare reaksie. (2) 6.2 Die temperatuur van die ewewigsmengsel word verlaag. Hoe sal die afname in temperatuur die volgende beïnvloed? Kies uit VERHOOG, VERLAAG of BLY KONSTANT. 6.2.1 Tempo van die voorwaartse reaksie (1) 6.2.2 Aantal mol van NH3 by ewewig (1) 6.3 Verduidelik die antwoord van VRAAG 6.2.2 hierbo deur na Le Chatelier se beginsel te verwys. (2) 6.4 Die reaksie is begin deur 7,84 gram van N2 en 0,6 mol van H2 in ʼn leë fles te plaas wat dan verseël word. Wanneer ewewig bereik word by 350 °C is 0,12 mol van NH3 teenwoordig. Die volume van die houer is 2 dm3. Bereken die waarde van die ewewigskonstante by 350 °C. (8) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/JUNIE 2021) FISIESE WETENSKAPPE V2 17 Die grafiek hieronder toon die persentasie opbrengs van NH3 by 350 °C by verskillende drukwaardes. 6.5 Skryf ʼn gevolgtrekking wat gemaak kan word vanaf die grafiek tussen die verhouding van persentasie opbrengs NH3 en die druk by konstante temperatuur. (2) 6.6 Gebruik inligting uit VRAAG 6.4 en die grafiek om die druk waarteen die reaksieewewig bereik het, te bepaal. (5) [21] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

18 FISIESE WETENSKAPPE V2 (EC/JUNIE 2021) VRAAG 7 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) 7.1 Natriumkarbonaat ioniseer in water in natrium-ione (Na+) en karbornaat-ione (CO32-). Die karbornaat-ione in oplossing ondergaan hidrolise volgens die gebalanseerde vergelyking: CO32- (aq) + H2O (ℓ) ⇋ HCO3- (aq) + OH- (aq) 7.1.1 Definieer hidrolise. (2) 7.1.2 Gee ʼn rede waarom ʼn oplossing van natriumkarbonaat in water ʼn alkalies is deur na die stof(we) in die vergelyking hierbo te verwys. (2) 7.1.3 Skryf die FORMULES van die TWEE sure in die vergelyking neer. (2) 7.1.4 Gee ʼn rede waarom HCO3- as ʼn amfoliet kan optree. (2) 7.2 ʼn Oplossing van ʼn sterk diprotiese suur X het ʼn pH = 1 7.2.1 Definieer ʼn suur volgens die Lowry-Bronsted teorie. (2) 7.2.2 Bereken die konsentrasie van suur X. (4) Die oplossing van suur X met konsentrasie 0,049 mol∙dm-3 word verdun deur 15 cm3 van die suur by water by te voeg om ʼn verdunde standaard- oplossing van 90 cm3 te produseer. 7.2.3 Verduidelik die betekenis van die term standaardoplossing. (2) Die VERDUNDE oplossing van suur X word getitreer met ʼn oplossing van kaliumhidroksied. Die volgende is die lys indikators wat beskikbaar is vir titrasie. Indikator pH-gebied Metiel-oranje 3,1 – 4,4 Broomtimolblou 6,0 – 7,6 Fenolftaleïen 8,3 – 10,0 7.2.4 Watter EEN van die indikators is die mees geskik vir hierdie titrasie? Verduidelik die antwoord. (3) Tydens die titrasie word 25 cm3 van die verdunde suur X oplossing neutraliseer deur presies 28,5 cm3 van die kaliumhidroksied-oplossing. 7.2.5 Bereken die konsentrasie van die kaliumhidroksied-oplossing. (7) [26] TOTAAL: 150 Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/JUNIE 2021) FISIESE WETENSKAPPE V2 19 NATIONAL SENIOR CERTIFICATE NASIONALE SENIOR SERTIFIKAAT 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 p 1,013 x 105 Pa Molar gas volume at STP Vm 22,4 dm3∙mol-1 Molêre gasvolume teen STD Standard temperature Tθ 273 K Standaardtemperatuur Charge on electron e -1,6 x 10-19 C Lading op elektron Avogadro’s constant NA 6,02 x 1023 mol-1 Avogadro se konstante TABLE 2: FORMULAE/TABEL 2: FORMULES m n= M or/of n m c = V or/of c = MV pH= -log[H3O+] N n= N or/of A ca Va na Kw = [H3O+][OH-] = 1x10-14 = V cb Vb nb n= V at /by 298K o Eθcell = Eθcathode – Eθanode / Eθsel = Eθkatode – Eθanode Eθcell = Eθreduction – Eθoxidation / Eθsel = Eθreduksie – Eθoksidasie Eθcell = Eθoxidising agent – Eθreducing agent / Eθsel = Eθoksideermiddel – Eθreduseermiddel Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/JUNIE 2021) FISIESE WETENSKAPPE V2 20 TABLE 3: THE PERIODIC TABLE OF ELEMENTS/TABEL 3: DIE PERIODIEKE TABEL VAN ELEMENTE 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 (I) (II) Atoomgetal (III) (IV) (V) (VI) (VII) (VIII) KEY/ SLEUTEL 1 Atomic number 2 2,1 H He 1 29 4 3 4 Elektronegatiwiteit Simbool 5 6 7 8 9 10 1,0 1,5 1,9 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 Li Be Electronegativity Cu Symbol B C N O F Ne 7 9 11 12 14 16 19 20 11 12 63,5 13 14 15 16 17 18 0,9 Na 1,2 Mg 1,5 Aℓ 1,8 Si 2,1 P 2,5 S 3,0 Cℓ Ar Benaderde relatiewe atoommassa 23 24 27 28 31 32 35,5 40 19 20 21 22 23 24 25 26 relative Approximate 27 atomic 28 mass29 30 31 32 33 34 35 36 0,8 K 1,0 Ca 1,3 Sc 1,5Ti 1,6 V 1,6 Cr 1,5Mn 1,8 Fe Co 1,8 Ni Cu1,8 1,9 1,6 Zn 1,6 Ga 1,8 Ge 2,0 As 2,4 Se 2,8 Br Kr 39 40 45 48 51 52 55 56 59 59 63,5 65 70 73 75 79 80 84 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 0,8 Rb 1,0 Sr 1,2 Y 1,4Zr Nb 1,8 Mo 1,9Tc 2,2 Ru Rh 2,2 Pd Ag2,2 1,9 1,7 Cd 1,7 In 1,8 Sn 1,9 Sb 2,1 Te 2,5 I Xe 86 88 89 91 92 96 101 103 106 108 112 115 119 122 128 127 131 55 56 57 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 0,7 Cs 0,9 Ba La 1,6Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg 1,8 Tℓ 1,8 Pb 1,9 Bi 2,0 Po 2,5 At Rn 133 137 139 179 181 184 186 190 192 195 197 201 204 207 209 87 88 89 0,7 Fr 0,9 Ra Ac 226 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 140 141 144 150 152 157 159 163 165 167 169 173 175 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr 232 238 Kopiereg voorbehou