Eksamensoppgåve i LGU53004 Naturfag Emne 1 - kjemi

Transkript

1 Institutt for grunnskulelærarutdanning 1-7 Eksamensoppgåve i LGU53004 Naturfag Emne 1 - kjemi Fagleg kontakt under eksamen: Kari Feren Tlf.: / Eksamensdato: 5. desember 2016 Eksamenstid (frå-til): Hjelpemiddelkode/Tillatne hjelpemiddel: Kunnskapsløftet (2013), læreplan i naturfag henta frå nettsidene til Undervisningsdirektoratet eller frå emnets sider på It's learning Tabellar i kjemi Lommereknar med tomt minne Annan informasjon: Deleksamen som tel 60 % av 15 studiepoeng Målform/språk: Nynorsk Sidetal (utan framside): 8 Sidetal vedlegg: 4 Informasjon om trykking av eksamensoppgåve Originalen er: 1-sidig x 2-sidig svart/kvit fargar x Skjema for fleire val? Kontrollert av: Dato Sign Merk! Studentane finn sensur i Studentweb. Har du spørsmål om sensuren må du kontakte instituttet ditt. Eksamenskontoret vil ikkje kunne svare på slike spørsmål.

2 Oppgåve 1 Organisk kjemi (40 %) a) Fleirvalsoppgåver grunngje svara kort. Utsegn Berre eit utsegn er rett for kvart delspørsmål i) Eit utgangsstoff med molekylformel 3 H 8 O reagerer med kromsyrereagens og gir produktet 3 H 6 O. Produktet reagerer med kromsyrereagens og men ikkje med Fehlings væske. Kva for stoffgruppe(r) under kan utgangsstoffet høyre til: i. primær alkohol ii. sekundær alkohol iii. aldehyd iv. keton? ii) Kva slags reaksjonstype er reaksjonen under eit eksempel på: iii) H 3 (H) 2 OOH 3 (l) + H 2 O(l) H 3 (H) 2 OOH(aq) + H 3 OH(aq) A. oksidasjon B. eliminasjon. hydrolyse D. kondensasjon 52 g 2 H 2 adderer l 2 og dannar 135 g 2 H 2 l 4. Utbytte blir rekna i prosent av teoretisk utbytte. Utbyttet i denne reaksjonen er omlag: A. 40 % B. 60 %. 80 % D. 100 % Svaralternativ A B D A B D A. iii og iv B. i og ii. i D. ii b) Kloracetofenon med strukturformel O H 2 l er eit tåreframkallande stoff. Det kan framstillas frå lett tilgjengelig styren (fenyleten) i tre trinn: H OH O H 2 I II III H 3 H 3 H O H 2 l 1. Kva for reaksjonstypar er reaksjonstrinna I, II og III er døme på. 2. Kva for stoffklasser tilhørar dei tre første stoffa? 3. Korleis kan vi påvise det første og det tredje stoffet? c) Noen studentar mente, i eit eksamenssvar, at prosentfordelinga av grunnstoffa i et stoff med empirisk/støkiometrisk formel H 2 O/(H 2 O) x var 25 %,, 50 % H og 25 % O. 1. Forklar kort kvifor dei mente det, og vis kva den eigentlige % - fordelinga av grunnstoffa var.

3 2. Det neste spørsmålet i studentane si oppgåve (og i denne) handla om moglege stoffgrupper: i) Først ble det bedt om ei forklaring på kvifor det berre var ein mogleg isomer for x = 1, og strukturformel og namn på denne forbindinga. ii) Vidare i oppgåva vart det bedt om ei forklaring på kvifor det kan være eit keton blant isomerane for x = 3, kvifor det må være eit dihydroksyketon, og det moglege aldehydet eit dihydoksyaldehyd. Er det også mogleg at ein ester kan ha empirisk formel (H 2 O) 3? Teikn i så fall ein mulig formel for esteren. iii) Til sist vart det spurt om kva gruppe av stoff det var mest sannsynlig at isomere med x = 6 hører heime. d) Tre viktige kretsløp i naturen er svovel-, nitrogen- og karbonkretsløpet. Ut frå din kunnskap om oppbygginga av levende organismar/næringsstoffer, gje en kort forklaring på kvifor desse kretsløpa er så som viktige. Oppgåve 2 Redoks (30 %) a) I fire forskjellige reagensglas, A-D, har vi same løysing av Fe 2+ - ionar. Forklar om det skjer ein reaksjon når vi tilsett: Glas Tilsetning A I 2 B Zn Ag + D H + Skriv reaksjonslikning for dei reaksjonane som finn sted. b) Koppar kan under spesielle tilhøve reagere med salpetersyre (HNO 3 ) i reaksjonen: u + 4H + + 2NO 3 - u NO 2 + 2H 2 O i) Kva er oksidasjonsmiddel og reduksjonsmiddel i denne reaksjonen? ii) Vis ved hjelp av oksidasjonstal eller elektronoverføring at denne reaksjonen er balansert. iii) En student ville framstille NO 2 (nitrogendioksid) på denne måten. Kor mange gram koppar måtte hen bruke for å få framstilt 2 mol NO 2? Vi reknar med at reaksjonen går heilt ut. iv) Studenten ville bruke gassen til et likevektsforsøk. NO 2 kan danne N 2 O 4 i reaksjonen: 2 NO 2 N 2 O 4 Reaksjonen er eksoterm mot høgre. NO 2 er en brun gass, mens N 2 O 4 (dinitrogentetraoksid) er fargelaus. Korleis kan studenten avfarge gassen, dvs. få overført mest mulig NO 2 til N 2 O 4? c) I læreboken (Eureka 9) fins følgjande «tabell»:

4 Gje ei kort forklaring på kva som ligg til grunn for denne inndelinga. Oppgåve 3 Syrer og baser (30 %) a) Kva blir ph i en løysing NaOH der [OH - ] = 1,0 10-4? b) Vi kallar anionet for en svak enprotisk syre A -. Skriv reaksjonslikning for protolyse av dette ionet i vatn. Finn uttrykket for K b i dette tilfellet, uttrykt både ved konsentrasjonen til deltakarane i reaksjonen og syrekonstanten, K a og K w. c) 25,00 ml av en 0,120 mol/l løysing av HL vart titrert med ein ukjent svak base. Forbruket av basen var 45,00 ml. Som indikator vart indikatoren metylrødt brukt. i) Kva var basens konsentrasjon? ii) Reflekter over korleis forbruket av base ville vært om vi i staden brukte fenolftalein som indikator? Bruk tabellen på neste side.

5 d) Svar på følgjande fleirvalgsoppgåver. Grunngjeving er ikkje nødvendig Utsegn Berre eit utsegn er rett for kvart delspørsmål Ei vannløysing av eit kvitt salt gir gul farge med indikatoren BTB. Saltet kan være: En vannløysing av et salt er basisk. Saltet kan være Du skal analysere ei blanding av to saltar. Salta er fullstendig løyselige i vann. Dei gir grøn farge med BTB. Ved tilsetning av AgNO 3 til ei vannløysing av salta vert det danna eit kvitt botnfall. Saltblandinga kan være Du har et kvitt salt. Til litt av dette saltet tilsett du noen dråper NaOH(aq). Da kjenner du ei karakteristisk lukt av ammoniakk. Saltet kan være Svaralternativ A. a(oh) 2 B. KNO 3. Mgl 2 D. NH 4 l A. NaHSO 4 B. Na 2 O3. KNO 3 D. Bal 2 A. KNO 3 og NH 4 NO 3 4 B. Nal og NH 4 l. NaNO 3 og KNO 3 D. Nal og Kl A. NH 4 l B. NaHSO 4. NaHO 3 D. H 3 OONa

6 Vedlegg 1

7 Vedlegg 2 Påvisningsreaksjoner i organisk kjemi Stoff Påviser Reaksjonsprodukt Synlige tegn Dobbelt - og trippelbindingefarves Bromløsningen av- Bromløsning Enkeltbindinger Natriumhydrogenkarbonat R - OOH 2(g) Karboksylgrupper Det dannes O Gassutvikling Kromsyrereagens (kaliumkromat i svovelsyre) Aldehyd (prim. alk.) Keton (sek. alk.) Karboksylsyre (aldehyder) 2,4-dinitrofenylhydrazin (2,4 DNFH) Fehlings test/ Benedicts løsning Fel 3 i vannløsning Oksiderbare grupper, -OH i alkoholer -HO i aldehyder Karbonylgruppen (-O-) i aldehyder og ketoner Aldehyder Fenoler (alkoholer der R er en benzenring) Karboksylgruppe Dannes et kompleks Grønnfarving av løsningen Gult bunnfall Gulrødt til brunt bunnfall av u 2 O Løsningen blir lilla

8 Vedlegg 3 Standard reduksjonspotensial er ved 25 ⁰

9 Vedlegg 4 Syre og basekonstanter, (Ka og Kb) ved 25