SENSURVEILEDNING OPPGAVETEKST KJEMI

Transkript

1 Høgskolen i Sør-Trøndelag Avdeling for lærer- og tolkeutdanning SENSURVEILEDNING EMNEKODE OG NAVN: 4NA130SR09, Naturfag 1 - delemne 20 SP - 1. klasse Kjemi (30%), Fysikk (30 %), Biologi (30 %), Geofag (10%) SEMESTER/ ÅR/ EKSAMENSTYPE: Vår 2010 (ordinær) 6 timers skriftlig eksamen OPPGAVETEKST KJEMI Oppgave 1 (Bindinger og navnsetting 15 %) I Kunnskapsløftet (LK06) står det i læreplanen i naturfag under kompetansemål for 7. årstrinn: Mål for opplæringen er at elevene skal kunne Forklare hvordan stoffer er bygd opp og hvordan stoffer kan omdannes ved å bruke begrepene atomer og molekyler a) Forklar hva som ligger i begrepene atom og molekyl. b) Periodesystemet er en strukturert oversikt over grunnstoffene. Forklar hovedtrekkene for hvorfor periodesystemet er satt opp slik og gi eksempler på hvilken informasjon man kan lese ut av periodesystemet. c) Tre av grunnstoffene under kan sies å ha ganske like kjemiske egenskaper. Velg ut disse tre og forklar ved hjelp av periodesystemet hvorfor du mener disse er de rette. Forklar også hva du legger i begrepet kjemiske egenskaper her. Grunnstoffer: strontium (Sr), jern (Fe), helium (He), oksygen (O), magnesium (Mg), klor (Cl), radium (Ra), sink (Zn), natrium (Na). d) Molekylbegrepet er sterkt knyttet til begrepet kjemisk binding. Hva ligger i begrepet kjemisk binding? e) Stoffer med ionebinding kalles vanligvis salter. Forklar hva som ligger i begrepet ionebinding, og hvordan dette begrepet igjen er knyttet til begrepet elektronegativitet. Skriv formel og navn for minst tre salter (vedlegg 1 og 2 kan være til hjelp). Oppgave 2 (Reaksjonstyper 15 %) a) Forklar kort hva som menes med begrepene: syre, base, sur løsning, basisk løsning, indikator, ph. b) Skriv reaksjonslikninger for hvordan svovelsyre H 2 SO 4 og natriumhydroksid NaOH reagerer med vann. c) Hvilke(n) av følgende reaksjoner er syre-base-reaksjon(er)? 1

2 1) NH 3 (g) + H 2 O (l) NH 4 + (aq) + OH - (aq) 2) 2ClO 3 (s) 2KCl (s) + 3 O 2 (g) 3) Zn (s) + 2H + (aq) Zn 2+ (aq) + H 2 (g) 4) H 2 SO 4 (l) + H 2 O (l) HSO 4 - (aq) + H 3 O + (aq) Begrunn svaret og forklar hva som menes med symbolene s, l, g og aq. d) Natrium reagerer kraftig med vann. Reaksjonen kan beskrives slik: Na + H 2 O Na + + OH - + H 2 Hva slags reaksjonstype er dette? Begrunn svaret. Er reaksjonslikningen balansert? Begrunn svaret og hvis du mener den ikke er balansert, skriv den balanserte likningen. e) Dette er en reaksjon som kan være hensiktsmessig å gjennomføre i en elevgruppe. Du ønsker å bruke dette forsøket i 6. klassen din. Ville du gjennomføre dette som demonstrasjonsforsøk eller som elevøvelse? Begrunn svaret. Beskriv kort hvordan forsøket bør gjennomføres og forklar hvilke mål du ønsker å oppfylle i sjette klassen. 2

3 FYSIKK Oppgave 3 (Lyd 10 %) I ett av kompetansemålene i naturfag etter 7.trinn i Kunnskapsløftet står det under Fenomener og stoffer at "mål for opplæringen er at eleven skal kunne gjennomføre forsøk med lyd, hørsel og støy, beskrive og forklare resultatene og hvordan vi kan skjerme oss mot uønsket lyd" a) Skriv kort om et forsøk innen temaet lyd som kan brukes for å nå dette kompetansemålet. Utstyr, mål og metode må være med i beskrivelsen. I lydlære ser vi på egenskaper ved lydbølger. b) En lydbølge har en frekvens på 100 Hz og lydfarten i lufta er 340 m/s. Hvor stor bølgelengde har lydbølgen? Hører vi denne frekvensen? I en konsert står gitaristen 2 m fra en høytaler. I denne avstanden blir lydintensiteten målt til 50 W/m 2. c) Hvor høyt er lydintensitetsnivået gitaristen opplever? Oppgave 4 (Lys 10 %) I lyslære studerer vi lysbrytningen når lyset går gjennom forskjellige stoffer. a) En lysstråle går fra luft til vann. Brytningsvinkelen er 30 o. Hvor stor er innfallsvinkelen når brytningsindeksen for vann er n =1,33? I optikk studerer vi egenskaper til linser. b) Forklar hva en konkav og en konveks linse er. Lag tegninger som viser hvordan lysstråler går gjennom hhv. en konveks linse og en konkav linse. Oppgave 5 (Mekanikk 10 %) En bilist som kjører i 60 km/h, må plutselig stoppe bilen for å unngå kollisjon. Hvor lang tid tar det å stanse bilen når bilføreren ved maksimal bremsing kan få en akselerasjon på 5,0 m/s 2 rettet bakover? GEOFAG Oppgave 6 (Geologi 10 %) a) Forklar begrepene bergart og mineral og forholdet mellom dem. b) Gjør greie for hva vi mener med begrepene sedimentære, eruptive og metamorfe bergarter og gi eksempler på disse bergartene. 3

4 BIOLOGI Oppgave 7 (Plantefysiologi 10 %) Transport hos landplanter a) Karsporeplanter og frøplanter har to slags ledningsvev, hva heter de og hvilken funksjon har de. Forklar hvilke konsekvenser det vil ha for et tre om det ringbarkes, dvs. man fjerner barken i en ring rundt trestammen. b) Vedanatomi: Hvordan er en treaktig stamme bygd opp. Tegn og forklar. Forklar også hva en årring er og hvordan slike dannes. c) Hvordan klarer et 100 meter høyt tre å transportere vannet til toppen av treet? Presenter kort de ulike teoriene som er lansert. Oppgave 8 (Fordøyelse 10 %) a) Forklar hvordan fordøyelsessystemet hos mennesket er bygd opp, og hva som skjer med maten i de ulike stedene i fordøyelseskanalen. b) Absorpsjonen av de nedbrutte næringsstoffene fra tarmen over i kroppen skjer hovedsakelig på to måter og er forskjellig for karbohydrater og fett. Forklar. 4

5 Oppgave 9 (Sanser 10 %) a) Her vises en tegning av menneskeøyet (horisontalt snitt). Sett navn på de delene som er markert med strek og nummer på tegningen. I besvarelsen skriver du nummeret og navnet på delen. Stikkord: Hornhinne Senehinna Synsnerve Linse Netthinne Ringmuskel Årehinne Den blinde flekken Den gule flekken Pupillen Glasslegeme Renbuehinne (iris) b) Hvordan foregår akkomodasjon (skarpinnstilling) hos henholdsvis fisk og mennesket? 5

6 Vedlegg 1. Periodesystemet Hentet fra "Tabeller og formler i kjemi, 2KJ og 3 KJ", Gyldendal undervisning, Vedlegg 2. Elektronegativitet Hentet fra: Jan Sire (1995): Chemica, Fagbokforlaget 6

7 Vedlegg 3. Formelark i fysikk Formler: v = λ. f Io = 1, W/m2 L = 10 log I Io db Lydfarten i luft = 340 m/s n = sinα sinα i b hvor α i = innfallsvinkel og α b = brytningsvinkel v f = v o + a. t 7

8 RELEVANT PENSUMLITTERATUR KJEMI Brady, James E. (2004). Generell kjemi : Grunnlag og prinsipper. 2. utg. Trondheim, Tapir akademisk forlag. Sire, Jan (1998). Chemica : Lærebok i generell kjemi for universiteter og høyskoler. 2. utg. Bergen, Fagbokforlaget. Ringnes, Vivi og Hannisdal, Merete (2006). Kjemi fagdidaktikk : Kjemi i skolen. 2.utg. Kristiansand, Høyskoleforlaget. FYSIKK Ekern, Trond, Isnes, Anders og Nilsen, Odd Terje (2000). Univers : Grunnbok 2 FY. Bokmål, 2. utg. Bekkestua, NKI-forlaget. Finnes også som: Ekern, Trond, Isnes, Anders og Nilsen, Odd Terje (2000). Univers : Grunnbok 2 FY. Nynorsk, 2. utg. Bekkestua, NKI-forlaget. GEOFAG Trømborg, Dagfinn (2006). Geologi og landformer i Norge. Oslo, Landbruksforlaget. BIOLOGI Campbell, Neil A. et al. (2008). Biology. 8th ed. San Francisco, Calif, Pearson, Benjamin Cummings. inkl.: Norwegian glossary for biology eighth edition (2009). Eller: Campbell, Neil A., Simon, Eric J. og Reece, Jane B. (2007). Essential biology with physiology. 2nd ed. San Francisco, CA: Pearson/Benjamin Cummings. DIDAKTIKK Sjøberg, Svein (2009). Naturfag som allmenndannelse : En kritisk fagdidaktikk. Oslo, Gyldendal akademisk. 8

9 EKSAMENSKRAV KJEMI Oppgave 1 (Bindinger og navnsetting 15 %) a) Atomer er byggesteinene i kjemi, og er bygd opp av protoner, nøytroner og elektroner. Molekyler er bygd opp av to eller flere atomer, enten av samme grunnstoff eller ulike grunnstoffer holdt sammen med upolare eller polare kovalente bindinger. b) I periodesystemet er rekkefølgen gitt av antall protoner i kjerna. Periodene avspeiler hvor mange skall som er i bruk og (hoved-)gruppene (1-2, 13-18) hvor mange valenselektroner atomet har. For å forklare innskuddsgrunnstoffene (og for så vidt lantanoider og aktinoider) må underskall eller orbitaler benyttes og viser at kandidaten har svært god forståelse av temaet. c) Sr, Mg og Ra er jordalkaliemetaller og har 2 valenselektroner. De hører altså til i samme gruppe. Begrepet kjemiske egenskaper kan forklares både på makro- og mikronivået. På makro: utseende og reaksjonsmønster (kunnskap om disse grunnstoffene på dette nivået ligger utenfor kurset, men fornuftig omtale av dette må krediteres. Men ikke noe krav). Mikronivåets forklaring om antallet valenselektroner er det som bør være med her. d) En kjemisk binding er de elektriske kreftene tiltrekkende og frastøtende som holder atomer sammen i et molekyl, eller de tiltrekkende kreftene som virker mellom ionene i et salt. Svake bindinger er svake krefter som virker mellom molekyler på grunn av polaritet i molekylene. e) Ionebinding er en binding mellom ioner og skyldes at motsatt ladde ioner tiltrekker hverandre. Ioner dannes hvis stoffene som reagerer med hverandre har større forskjell i elektronegativitet enn 2,0 (1,7 i noen bøker). For eksempel KI kaliumiodid, KMnO 4 kaliumpermanganat og K 2 O - kaliumoksid. Oppgave 2 (Reaksjonstyper 15 %) a) Syre stoff som kan avgi proton (H + ) Base stoff som kan ta opp et proton (H + ) Sur løsning (vandig) løsning med overskudd av H + / H 3 O + Sur løsning (vandig) løsning med overskudd av OH - (evt. underskudd av H + / H 3 O + ) ph mål for surhetsgrad i en løsning. Skala (som regel) mellom 0 og 14, 7 er nøytralt. Kreves ikke formell definisjon b) H 2 SO 4 (l) + H 2 O (l) HSO 4 - (aq) + H 3 O + (aq) eller H 2 SO 4 (aq) + H 2 O (l) HSO 4 - (aq) + H 3 O + (aq) 9

10 HSO 4 - (aq) + H 2 O (l) SO 4 2- (aq) + H 3 O + (aq) NaOH (s) Na + (aq) + 2 OH - (aq) eller NaOH (aq) Na + (aq) + 2 OH - (aq) c) 1) NH 3 (g) + H 2 O (l) NH 4 + (aq) + OH - (aq) er en base som reagerer med vann 4) H 2 SO 4 (l) + H 2 O (l) HSO 4 - (aq) + H 3 O + (aq) er en syre som reagerer med vann Begrunnelser må gå på protonoverføringer. s (solid), fast stoff. l (liquid), flytende, væskeform. g (gasous), i gassform aq (aquous) i vann løsning, løst i vann d) Redoksreaksjon der Na (s) blir oksidert til Na + (aq) og hydrogen blir redusert fra vann til hydrogengass, fra oksidasjonstall I+ til 0. Begrunnelse om overføring av elektron(er). Likningen er ikke balansert det er 2H på venstre side og 3 på høyre. Balansert: 2Na + 2H 2 O 2Na + + 2OH - + H 2 e) I utgangspunktet bør dette gjennomføres som demonstrasjonsforsøk (av lærer), aldersgruppe og sikkerhetsmessig vurdert. Det kan argumenteres for å gjøre det som elevforsøk, men dette må være godt begrunna. (gruppestørrelse, kjennskap til elever, bruk av sikkerhetsutstyr, lærerkontroll med utførelse). Forsøket skal utføres med avtrekk (skap eller punktavsug). Sikkerhetsutstyr: lærer bruker briller og lab-frakk, eventuelt pleksiglasskjerm mot elever eller avtrekkskap. Vannskål, gjerne med filterpapir for å redusere risiko for glassbrekkasje. Små biter av Na-metall (eventuelt erfaringsmessig riktig størrelse). Indikator (fenolftalein) i vannet. Naturfaglige mål for øvelsen ligger i forsøk med kjemiske reaksjoner og eventuelt påvisning av basisk reaksjon. I tillegg kan ting som egenskaper ved metaller nevnes. Ellers kan dette brukes som opplevelsesmål og interesseskaper. 10

11 FYSIKK Oppgavebesvarelser i fysikk bør innelde flest mulig av elementene som ligger i forslag til løsningsom her vises det til. Oppgave 3 Svar: a) Et eksempel kan være sugerørfløyten. Men andre aktiviteter med musikkinstrumenter og bruk av apparatur som konkretisere lydbølger. Eks. Utstyr: Sugerør, saks. Metode: Klem flat den ene enden av røret. Klipp av på skrå slik at det blir et passende vibrasjonslag for å blåse gjennom. Klipp av i forskjellige lengder. Målet er å gi en konkretisering av at lyd / tonen er avhengig av rørets lengde. b) Bruk av : v = λ. f, 340 m/s = λ. 100 Hz. Bølgelengde er: λ = 3,4 m. Vi hører denne frekvensen c) Vi bruker Io = 1, W/m 2 og L = 10 log Insetting: I = 50 W/m 2 og Io = 1, W/m 2 blir Lydintensitetsnivået. L = 137 db I Io db 11

12 Oppgave 4 Svar: sinα i a) Vi bruker n =, med sin 30 o = 0,5 og n = 1,33 x 0,5 = 0,665. Bruk av kalkulator for sinα b arcsin 0,665 = 41,7 o = 42 o Innfallsvinkel er 42 o b) En konkav linse er en spredelinse, en konveks linse er en samlelinse. Oppgave 5 Svar: Ved bruk av relasjonen v f = v o + a. t. Når bilen stopper er v f = 0. v o = 60 /3,6 = 16,7 m/s -v o = a. t - 16,7 m/s = - 5,0 m/s 2. t, t = (- 16,7 m/s ) / (- 5,0 m/s 2 ) t = 3,34 s 12

13 Oppgave 6 Bergarter/mineraler. Mineraler er homogene, naturlig forekommende, faste, uorganiske stoffer med en definert krystallstruktur og en bestemt kjemisk sammensetning eller kjemiske forbindelser. Nesten alle bergarter består av mineraler. Granitt består av feltspat, kvarts og glimmer. Vi kan si at når flere mineraler er blandet sammen, får vi en bergart. Bergartene inndeles i sedimentære, eruptive, og metamorfe bergarter. Sedimentære bergarter (avsetningsbergarter). Bergarter dannet ved avleiring eller utfelling i vann. De tre viktigste typene, sand (sandstein), kalk (kalkstein) og leire (skifer), utgjør 99% av volumet. Ved forvitring dannes jordbunnen for plantene. Konglomerat er en sedimentær bergart som består av avrundet materiale (rullestein og grus), sammenkittet av f.eks. leire, kalk, kisel. Eruptive bergarter (magmatiske- eller smeltebergarter). Bergarter dannet ved størkning av smelter (magma), enten nede i jordskorpen eller på jordoverflaten. Inndeles i dyp-, gangog dagbergarter. Dypbergart: Gabbro (mineraler: store korn av plagioklas og pyroksen), granitt, syenitt, dioritt. Gangbergart: Kvartsporfyr, rombeporfyr, diabas. Dagbergart: Kvartsporfyr, rombeporfyr, basalt (b. har mineraler som gabbro, men mindre korn fordi den størkna for og ikke rakk bygge store korn). Metamorfe bergarter (omdannede bergarter). Langt nede i jordskorpa blir bergarter omdannet pga. stort trykk og høy temperatur. Utgangspunktet er eruptiver eller avsetningsbergarter. De omdannede bergarter kalles metamorfe bergarter. Det kan sammenlignes med brøddeig som forandres når den blir stekt i ovnen. Gneis er den vanligste bergarten i det norske grunnfjellet. Den inneholder feltspat og kvarts, og mørke bånd overveiende av glimmermineraler og amfiboler. Andre: kleberstein, marmor, fyllitt, glimmerskifer. 13

14 BIOLOGI Oppgave 7 (Plantefysiologi 10 %) a) Vedvev og silvev Vedvevet transporterer vann og mineralioner fra rota og opp gjennom stengelen til blader og skudd. Silvevet transporterer sukker. Sukker produseres i bladene ved fotosyntese og transporteres til de delene av plantene som ikke er grønne, og som er avhengig av celleånding for ATP produksjon. I tillegg til transportfunksjon bidrar også ledningsvevet rent mekanisk til å holde planten oppe. Støttevevsceller både i silvev og vedvev. b) Ved ringbarking hindres silrørtransporten (sukkertransporten). Rota vil bruke opp sine reserver og til slutt dø. c) Kambiet har årsrytme: Vinter ingen celledelinger, våren stor mengde vide celler (vårved) Utover sommeren gradvis reduksjon i størrelsen på cellene (sommerved). Neste vår dannes igjen store celler som fører til en skarp grense mellom påfølgende års ved (åringer) d) Må kunne gjøre rede for rotrykk, transpirasjon, luftrykk Adhesjons-kohesjonskrefter (kapillærkrefter). Oppgave 8 (Fordøyelse 10 %) a) Må ha med fordøyelsessystemet spalter maten vi spiser. Spiserøret, magesekken og tarmene danner et sammenhengende rør (fordøyelseskanalen). Veggen i røret er glatt muskulatur. Må beskrive munnhulen med hvordan tenner og spyttkjertler er med på å dele opp maten. Stivelse, maltose til glukose. Enzym amylase Spytt: Rense munnen, beskytte mot karies, viktig for smakssansen Må beskrive hva som skjer i magesekken, tolvfingertarmen, tynntarm og tykktarm. b) Må vite at fett transporteres fra tarmen med lymfen som tømmes i overgangen mellom halsen og brysthulen. Leveren får altså ikke muligheten til å bearbeide det absorberte fettet før det fordeles til alle organene i kroppen. 14

15 Glukose transporteres først fra hulrommet i tarmen til kapilærene i tarmveggen,videre gjennom portåren til leverkapilærene. Ved at blodet fra tarmen går direkte til leveren, får blodet mulighet til å justere blodets sammenetning av næringsstoffer før det går videre til hjerete,lungene og sirkulasjonssystemet. Oppgave 9 (Sanser 10 %) Nr Navn 1 Netthinne 2 Årehinne 3 Senehinna 4 Den gule flekken 5 Den blinde flekken 6 Synsnerve 7 Glasslegeme 8 Linse 9 Ringmuskel 10 Regnbuehinna (iris) 11 Hornhinne 12 Pupillen b) Akkomodasjon hos fisk: Linsen flyttes fram og tilbake Akkomodasjon hos mennesket: Skarpinnstilling ved formendring 15

16 FAGLÆRERE Kjemi: Fysikk Geofag: Biologi John Magne Grindeland George Sundt Trond Arnesen Trygve Megaard Trondheim, mai