Eksamensoppgave i LGU53004 Naturfag Emne 1, Kjemi

Transkript

1 Institutt for grunnskolelærerutdanning 1-7 Eksamensoppgave i LGU53004 Naturfag Emne 1, Kjemi Faglig kontakt under eksamen: Kari Feren Tlf.: / Eksamensdato: 5. desember 2016 Eksamenstid (fra-til): Hjelpemiddelkode/Tillatte hjelpemidler: Kunnskapsløftet (2013), læreplan i naturfag hentet fra nettsidene til Undervisningsdirektoratet eller fra emnets sider på It's learning Tabeller i kjemi Lommeregner med tomt minne Annen informasjon: Deleksamen som teller 60 % av 15 studiepoeng Målform/språk: Bokmål Antall sider (uten forside): 8 Antall sider vedlegg: 4 Informasjon om trykking av eksamensoppgave Originalen er: 1-sidig x 2-sidig sort/hvit farger x skal ha flervalgskjema Dato Kontrollert av: Sign Merk! Studenter finner sensur i Studentweb. Har du spørsmål om din sensur må du kontakte instituttet ditt. Eksamenskontoret vil ikke kunne svare på slike spørsmål.

2 Oppgave 1 Organisk kjemi (40 %) a) Flervalgsoppgaver begrunn svarene kort. Utsagn Kun ett utsagn er rett for hvert delspørsmål i) Et utgangsstoff med molekylformel 3 H 8 O reagerer med kromsyrereagens og gir produktet 3 H 6 O. Produktet reagerer med kromsyrereagens og men ikke med Fehlings væske. Hvilke(n) av disse stoffgruppene kan utgangsstoffet tilhøre: i. primær alkohol ii. sekundær alkohol iii. aldehyd iv. keton? ii) Hva slags reaksjonstype er denne reaksjonen et 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 danner 135 g 2 H 2 l 4. Utbytte regnes i prosent av teoretisk utbytte. Utbyttet i denne reaksjonen er omtrent: A. 40 % B. 60 %. 80 % D. 100 % Svaralternativer 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 et tåreframkallende stoff. Det kan framstilles fra 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. Hvilke typer reaksjoner er reaksjonstrinnene I, II og III er eksempler på. 2. Hvilke stoffklasser tilhører de tre første stoffene? 3. Hvordan kan vi påvise det første og det tredje stoffet? c) Noen studenter mente, i en eksamensbesvarelse, at prosentfordelingen av grunnstoffene i et stoff empirisk/støkiometrisk formel H 2 O/(H 2 O) x var 25 %,, 50 % H og 25 % O.

3 1. Forklar kort hvorfor de mente dette, og vis hva den egentlige % - fordelingen av grunnstoffene var. 2. Det neste spørsmålet i studentenes oppgave (og i denne) dreide seg om mulige stoffgrupper: i) Først ble det bedt om en forklaring på hvorfor det bare var en mulig isomer for x = 1, og strukturformel og navn på denne forbindelsen. ii) Videre i oppgaven ble det bedt om en forklaring på hvorfor det kan være et keton blant isomerene for x = 3, hvorfor dette må være et dihydroksyketon, og det mulige aldehydet et dihydoksyaldehyd. Er det også mulig at en ester kan ha empirisk formel (H 2 O) 3? Tegn i så fall en mulig formel for esteren. iii) Til sist ble det spurt om hvilken gruppe av stoff(er) det var mest sannsynlig at isomere med x = 6 hører hjemme. d) Tre viktige kretsløp i naturen er svovel-, nitrogen- og karbonkretsløpet. Ut fra din kunnskap om oppbyggingen av levende organismer/næringsstoffer, gi en kort forklaring på hvorfor disse kretsløpene er så viktige.. Oppgave 2 Redoks (30 %) a) I fire forskjellige reagensglass, A-D, har vi samme løsning av Fe 2+ - ioner. Forklar om det skjer en reaksjons når vi tilsetter: Glass Tilsetning A I 2 B Zn Ag + D H + Skriv reaksjonsligning for de reaksjonene som finner sted. b) Kobber kan under spesielle betingelser reagere med salpetersyre (HNO 3 ) i reaksjonen: u + 4H + + 2NO 3 - u NO 2 + 2H 2 O i) Hva er oksidasjonsmiddel og reduksjonsmiddel i denne reaksjonen? ii) Vis vha. oksidasjonstall eller elektronoverføring at denne reaksjonen er balansert. iii) En student ville fremstille NO 2 (nitrogendioksid) på denne måten. Hvor mange gram kobber måtte hen bruke for å få fremstilt 2 mol NO 2? Vi regner med at reaksjonen går helt 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 høyre. NO 2 er en brun gass, mens N 2 O 4 (dinitrogentetraoksid) er farveløs. Hvordan kan studenten avfarve gassen, dvs. få overført mest mulig NO 2 til N 2 O 4? c) I læreboken (Eureka 9) finnes følgende «tabell»:

4 Gi en kort forklaring på hva som ligger til grunn for denne inndelingen. Oppgave 3 Syrer og baser (30 %) a) Hva blir ph i en løsning NaOH der [OH - ] = 1,0 10-4? b) Vi kaller anionet for en svak enprotisk syre A -. Skriv reaksjonsligning for dette ionet protolyse i vann. Finn uttrykket for K b i dette tilfellet uttrykt både ved konsentrasjonen til deltagerne i reaksjonen og syrekonstanten K a og K w. c) 25,00 ml av en 0,120 mol/l løsning av HL ble titrert med en ukjent svak base. Forbruket av basen var 45,00 ml. Som indikator ble indikatoren metylrødt brukt. i) Hva var basens konsentrasjon? ii) Reflekter over hvordan forbruket av base ville vært hvis vi i stedet brukte fenolftalein som indikator? Bruk tabellen på neste side.

5 d) Svar på følgende flervalgsoppgaver. Begrunnelse ikke nødvendig Utsagn Kun ett utsagn er rett for hvert delspørsmål En vannløsning av et hvitt salt gir gul farge med indikatoren BTB. Saltet kan være: En vannløsning av et salt er basisk. Saltet kan være Du skal analysere en blanding av to salter. Saltene er fullstendig løselige i vann. De gir grønn farge med BTB. Ved tilsetning av AgNO 3 til en vannløsning av saltene blir det dannet et hvitt bunnfall. Saltblandingen kan være Du har et hvitt salt. Til litt av dette saltet tilsetter du noen dråper NaOH(aq). Da kjenner du en karakteristisk lukt av ammoniakk. Saltet kan være Svaralternativer 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