UTSATT EKSAMEN Sensur faller innen

Transkript

1 Høgskolen i Sør-Trøndelag Avdeling for lærer- og tolkeutdanning Individuell skriftlig eksamen i Naturfag 2, NA230-E UTSATT EKSAMEN Sensur faller innen BOKMÅL Resultatet blir tilgjengelig på studentweb første virkedag etter sensurfrist, dvs (se Timer: 6 Hjelpemidler: Tabeller i fysikk og kjemi, kalkulator, læreplaner i naturfag fra Kunnskapsløftet Informasjon: Alle oppgaver skal besvares. Oppgavesettet er på i alt seks 6 sider. For at eksamen skal være bestått, må både fysikk og kjemidelen være bestått (minimum 35 % rett). Start besvarelsen av fysikkdelen og kjemidelen på nytt ark disse skal stiftes hver for seg da de har ulike sensorer. FYSIKK Oppgave Astrofysikk (0 %) Wiens forskyvningslov sier at produktet av bølgelengden der den utstrålte effekten har sitt maksimum, og den absolutte temperatur til et himmellegeme er konstant. Hva er overflatetemperatur til en stjerne som sender ut lys med en bølgelengde på 560nm ved maksimal effekt? Oppgave 2 Elektrisitet (0 %) En kondensatorplate har en ladning på 3, C. Denne platen står i en avstand av 0, mm til en annen plate som har en ladning på -3, C. Mellom kondensatorplatene virker det enten tiltrekkende eller frastøtende krefter. a) Finn den elektriske kraften som virker på platene? b) Er kraften mellom platene frastøtende eller tiltrekkende? side

2 Oppgave 3 Atomfysikk (5 %) I atomfysikk studerer vi blant annet energitilstandene til hydrogenatomet. Gå ut fra at elektronet i hydrogenatomet er i tilstand n = 3. Elektronet faller ned til tilstand n = i to trinn. a) Regn ut energien og frekvensen til fotonet som blir sendt ut når elektronet faller fra tilstand n=3 til tilstand n=2? b) Regn ut energien og frekvensen til fotonet som blir sendt ut når elektronet faller fra tilstand n=2 til tilstand n=? Oppgave 4 Elektronikk (5 %) Vi kan bygge ulike strømkretser ved å koble motstander på ulike måter. Vi kopler fire motstander på R = 20 Ω, R2 = 40 Ω, R3 = 60 Ω og R4 = 40 Ω som vises på figur. Strømkretsen med motstander er koplet til et batteri på 9,0 V. a) Regn ut erstatningsresistansen til strømkretsen. b) Regn ut strømmen som går gjennom R4. c) Vi setter sammen en ny strømkrets med de fire motstandene i parallell. Regn ut erstatningsresistansen til strømkretsen når motstandene er koplet i parallell. side 2

3 KJEMI Oppgave 5 Organisk kjemi (0 %) a) Hva er det systematiske navnet til dette hydrokarbonet? Hvilken organisk stoffgruppe tilhører stoffet og hva kjennetegner strukturen til denne stoffgruppa? CH 2 CH CH 2 CH 3 b) Stoffet i a) har en eller flere isomere forbindelser. Hva ligger i begrepet isomeri? Tegn strukturformel for de(t) isomere stoffet/stoffene til stoffet i a). Oppgi også systematisk navn for stoffet/stoffene du tegner. d) Tegn generell strukturformel for følgende stoffgrupper: aldehyd, keton, karboksylgruppe og aminosyre. Forklar, gjerne ved hjelp av figurer, hva som er likt og hva som er ulikt mellom ulike aminosyrer. Oppgave 6 Uorganisk kjemi (0 %) Petter er naturfaglærer i 7. klasse. Han skal lage til løsninger som elevene hans skal bruke i et forsøk med avkok av rødkål som indikator. Hensikten er å undersøke hvilke farger denne indikatoren gir ved ulike ph-verdier. Petter vil derfor ha to ulike sure og to ulike basiske løsninger i tillegg til en nøytral løsning. Han velger å lage følgende løsninger: 0, M NaOH, 0, M eddiksyre (CH 3 COOH), 6 M HCl og M NH 3. Som nøytral løsning bruker Petter vann fra springen. a) Synes du Petters valg av løsninger er fornuftig? Begrunn svaret og foreslå eventuelle endringer b) Regn ut ph i de ulike løsningene Petter har foreslått. Syrekonstant eddiksyre K a = M. Basekonstant NH 3 K b = M. c) Petter har rikelig 2 M eddiksyre og fast NaOH tilgjengelig. Hvordan kan han lage til 0,2 L med 0, M eddiksyre og 0,2 L med 0, M NaOH. Oppgave 7 Uorganisk kjemi (20 %) Petra er naturfaglærer på en ungdomsskole der hun har ansvaret for en gruppe elever som ønsker ekstra utfordringer i naturfag. I den forbindelse ønsker hun å gjennomføre redokstitreringer i klassen der elevene skal undersøke jerninnholdet i spiker. Hun utfører flere parallelle titreringer der hun først løser opp spikrene i varm svovelsyre (3M H 2 SO 4 ) og deretter titrerer med standardløsning av kaliumpermanganat (KMnO 4 ). Så lenge MnO 4 - -i onene er i overskudd, er løsningen lillafarget, men når disse ionene er forbrukt blir løsningen nærmest fargeløs. a) Når Petra løser opp jernspikrene i svovelsyra ser hun at det bobler fra spikrene. Skriv reaksjonslikningen for denne reaksjonen. Hva slags reaksjon er dette? side 3

4 b) Reaksjonslikningen for det som skjer i titreringskaret skrives gjerne slik: MnO 4 - (aq) + 8H + (aq) + 5Fe 2+ (aq) Mn 2+ (aq) + 5Fe 3+ (aq) + 4H 2 O(l) Denne likningen tar ikke med alle stoffene som finnes i karet. Hvilke stoffer mangler, og hvorfor utelates disse som regel? c) Petras resultater for jerninnholdet (Fe) i spikrene fra fem parallelle titreringer er: 98,5 %, 9,2 %, 99,3 %, 00,4 % og 98,9 %. Hva mener du er det beste målet på jerninnholdet i spikrene ut i fra Petras tall? Begrunn svaret. Petra mener at disse jernspikrene ikke er egnet til titreringsøvelse for elevene. Er du enig? Begrunn svaret. d) I stedet for titrering velger hun å gjøre følgende: Spikeren veies og løses i svovelsyre som før, men elevenes oppdrag er å beregne og veie inn nøyaktig den mengden kaliumpermanganat som trengs for at alle jernionene (Fe 2+ ) skal reagere. Bruk jernprosenten du kom fram til i oppgaven over og beregn hvilken mengde kaliumpermanganat som må brukes for en jernspiker som veier,50 g. Petra ønsker å utnytte elevenes konkurranseinstinkt og vil premiere de som er nærmest. Hvordan skal hun kunne avgjøre dette? e) Som naturfaglærer vil du demonstrere et galvanisk element for klassen din. Velg hensiktsmessige stoffer (jfr. vedlegg 2). Tegn en skisse av oppsettet ditt og forklar hva som skjer. Oppgave 8 Støkiometri (0 %) Du er naturfagslærer i 0. klasse og vil lage en oppgave for noen bilinteresserte elever der de skal undersøke om følgende påstander i en annonse for et kjent bilmerke stemmer: Forbruk per mil: 0,45 L diesel CO 2 -utslipp per km: 8 gram a) For å hjelpe elevene i gang setter du opp en punktvis framgangsmåte for hvordan de kan finne ut dette. Hvordan vil denne lista se ut? b) Lag et løsningsforslag med beregninger etter mal av lista i a) når vi gjør følgende antakelser: Diesel er alkaner som i gjennomsnitt har 4 karbonatomer og diesel har en massetetthet på 0,84 g/l. c) Noen av elevene reagerer på reaksjonslikningen du har satt opp der du påstår at forbrenning av diesel produserer vann: Det kommer ikke vann ut av eksosrøret på bilen, lærer! Hvordan vil du overbevise skeptikerne? side 4

5 Vedlegg Formelark i fysikk Formler og konstanter λm. T = a Benevning mk a = 2, mk qq2 F = k 2 r Ν k = 8, Nm 2 /C 2 En = - B / n 2 J B B E = h f = 2 2 ( n > m) eller E= E2 E J m n c = f λ m/s Β = 2, J h = 6, Js c = 3, m/s U = R I V R = R + R2 + R Ω R t = R + R 2 + R 3 + Ω side 5

6 Vedlegg 2 Standard reduksjonspotensialer ved 25 C side 6