Oppgavetekst. Oppgave 1 - Fotosyntese og respirasjon (15 %) Oppgave 2 - Cellebiologi, inkludert didaktikk (15 %) LGU53004 Naturfag emne 1

Transkript

1 EMNEKODE OG NAVN LGU53004 Naturfag emne 1 Oppgavetekst SENSURVEILEDNING SEMESTER/ ÅR/ EKSAMENSTYPE Ordinær eksamen haust timers individuell skriftlig eksamen i biologi (40%) og kjemi (60%) Biologi 40 % Oppgave 1 - Fotosyntese og respirasjon (15 %) Det er sen november og du skal ut i marka med en 10. klasse fra Festavollen skole. Du har tenkt at hovedtemaene dine denne dagen skal være fotosyntese og respirasjon. På veien ut til basen møter du en tidligere lærer på Høgskolen i Sør-Trøndelag. Han spør deg noen faglige spørsmål om de temaene du skal undervise i denne dagen for elevene. a) Kan du gi meg en oversikt over respirasjonen og hvor de ulike delene av respirasjonen foregår? Bruk gjerne tegninger. b) Så kommer det springende en elev som spør deg om hvordan glukose blir nedbrutt? PS: Her skal du prøve å forklare det for en 10. klassing. c) Da du er ferdig med å svare både læreren og eleven kommer du på at du snart skal forklare prosessen som har summereaksjonslikningen for hele 10. klasse: 6 CO H 2O C 6H 12O O 2 Hva vil du si? PS: Her må du kunne si en god del ut over pensum til 10. klasse da disse elevene er gode i det temaet som spørres om her. d) Da du har forklart litt grundig om summereaksjonen i oppgave c ) har du bestemt deg for å snakke til elevene om hvorfor plantene ser grønne ut. PS: Her kan du gjerne vise alt hva du kan, da den tidligere læreren nå igjen har kommet for å høre på deg. Oppgave 2 - Cellebiologi, inkludert didaktikk (15 %) a) Gjør rede for noen vanlige hverdagsforestillinger elever kan ha i forhold til mikroorganismer. b) Hva kan du som lærer gjøre for å motarbeide disse forestillingene? c) Figur 1 under viser en bestemt type celle, hva slags? Hvilken prosess viser pilen til? Hva er forskjellen(e) på denne prosessen hos eukaryote og prokaryote celler?

2 d) Hvordan kan du sammen med dine elever dyrke bakterier i klasserommet? Gjør rede for hvordan du kan legge opp dette som et åpent og som et lukket eksperiment. Gi argumenter for og imot disse to tilnærmingene. e) Bakterier brukes hyppig innenfor genteknologi. Kan du gi noen eksempler på hvordan? Oppgave 3 - Genetikk, inkludert didaktikk (10 %) a) Figur 2 viser noen av kroppens mange celletyper. Hva er det som gjør at cellene blir ulike? Hvilken prosess er spesielt viktig for oppbygningen av og funksjonen til de ulike cellene? Gi et kort sammendrag av denne prosessen. b) Figur 3 viser bilder fra et moderne laboratorium, der det arbeides med en bestemt type molekyl. Gjør kort rede for historikken bak dagens kunnskap om dette molekylet. c) Figuren 4 (neste side) er hentet fra Forsøk og fakta 10, og viser en bestemt type nedarving av egenskaper. Hva kan du si om genene i dette tilfellet? Forklar figuren, sett på genotyper og fenotyper, og sett opp krysningen i et vanlig krysningsskjema. La oss si at figuren viser P og F1- generasjonen. Vis ved hjelp av krysningsskjema hvordan F2-generasjonen blir, både med tanke

3 på genotyper og fenotyper. Angi også sannsynligheten (%) for de ulike fenotypene i F2- generasjonen. Diskuter og vis hvordan nedarvingen ville blitt hvis dette var en særbu plante (hunn- og hannblomster på forskjellige planter), og blomsterfargen var et resultat av kjønnsbundet arv. Bruk krysningsskjema(er). d) Begrepslæring er en viktig del av genetikken. Bruk av ordslanger er en av mange metoder for å trene på begrepsforståelse. Fullfør ordslangen i Vedlegg 1. Husk å skrive kandidatnummer og hefte vedlegget til biologidelen av besvarelsen. Kjemi 60 % Oppgave 4 Organisk kjemi (20 %) a) En student har fått som oppgave å undersøke om et alken, A, har dobbeltbinding mellom C atomene 1 og 2 eller om dobbeltbindingen sitter inne i molekylet. Hun starter undersøkelsen med å addere vann over dobbeltbindingen ved hjelp av en katalysator og får stoff B. Videre lar hun produktet B reagere med et oksidasjonsmiddel (K 2CrO 4 kaliumkromat). Det endelige produktet av denne reaksjonen kaller hun D og finner ut at det reagerer med natriumhydrogenkarbonat (NaHCO 3) og gir brusing av CO 2 gass. i) Hva slags stoffer er B og D, og hvorfor kaller hun det siste stoffet hun identifiserte stoff D, og ikke C? ii) Hvor sitter dobbeltbindingen i studentens alken, A? iii) Studenten fikk også vite at molar masse for alkenet var 70 g/mol. Identifiser og tegn strukturformel for stoffene A D. iv) Hvilket alken kunne studenten hatt om hun ikke hadde fått reaksjon med natriumhydrogenkarbonat, og hva ville da vært endeproduktet i reaksjonene hun utførte? b) Gjør rede for hvilken betydning bindinger har for proteiners struktur (og funksjon).

4 Oppgave 5 Redoksreaksjoner (25 %) a) Under er tegnet en generell figur for svovelets kretsløp. Identifiser steder der det foregår redoksreaksjoner i dette kretsløpet og lag et tilsvarende oppsett for svovelkretsløpet som vist for nitrogenkretsløpet i figuren til høyre. Prøv i tillegg å få med reaksjonen organisk-s-s-organisk H 2S + organisk forbindelse som skjer når proteiner brytes ned, regn for enkelthets skyld med at svovel ikke endrer oksidasjonstall her, og også reaksjonen som kan skje ved vulkanutbrudd der 2 H 2S (g) + SO 2 (g) 3S (s) + 2H 2O (g). Se også på om det er mulig å få plassert inn reaksjonen i B) under, dvs. bare de delene der svovel inngår som ion (SO 4 2- ) og molekyl (H 2S). b) Under er skrevet tre generelle reaksjoner for forbrenning av karbohydrater hos bakterier: Energiutbytte A) 2CH 2O - + NO 3 + 2H CO 2 + NH 4 + H 2O 329 kj/mol B) 2CH 2O 2- + SO 4 + 2H + 2 CO 2 + H 2S + H 2O 102 kj/mol C) CH 2O + CH 2O CO 2 + CH 4 94 kj/mol Vis hva som blir oksidert og redusert i de tre tilfellene, og prøv å gi en kort forklaring på hvorfor energiutbyttet blir stadig mindre i de tre tilfellene, og at alle utbyttene er mindre enn i celleåndingen, som er 502 kj/mol CH 2O. Under hvilke betingelser mener du reaksjonene A, B og C foregår i naturen, og hvilken «oppgave» oksygen i nitrat, sulfat og karbohydrat (C) i disse tilfellene?

5 Oppgave 6 Syrer, baser og støkiometri (15%) a) Løs minst tre av oppgavene i hver av de to kategoriene flervalgsoppgaver Støkiometri og Syrer og baser, og begrunn svarene. Periodesystemet ligger bak som vedlegg 2. Støkiometri: a) b) c) d) e) f) Utsagn Kun ett utsagn er rett for hvert delspørsmål I følge reaksjonen: 4 FeS 2 (s) + 11 O 2 (g) 2 Fe 2O 3 (s) + 8 SO 2 (g), hvor mange mol FeS 2 trengs for å produsere 64 gram SO 2? Etyn (g) reagerer med oksygengass og danner karbondioksid og vann (g) etter reaksjonslikningen; C 2H 2 + O 2 CO 2 + H 2O. Hva blir forholdet mellom O 2 og C 2H 2 når reaksjonen er balansert? 54 milligram av en prøve av forbindelsen SF x (svovelfluorid der antall fluoratomer per molekyl er x) inneholder 3, molekyler. I denne forbindelsen vil x være Ved elektrolyse av NaCl (aq) skjer denne reaksjonen: 2NaCl + 2 H 2O H 2(g) + Cl 2(g) + 2NaOH (aq) Hvor mange gram Cl 2 gir en elektrolyse av 1,0L av 0,30 mol/l NaCl? Et manganoksid inneholder 2,29 g mangan per gram oksygen. Hva blir den empiriske formelen for saltet? Hva blir konsentrasjonen av kloridioner i 250 ml av en løsning av 1,90 g MgCl 2? Svaralternativer A) 0,40 B) 0,50 C) 1,0 D) 2,0 A) 2:1 B) 3:1 C) 3:2 D) 5:2 A) 1 B) 6 C) 2 D) 4 A) 5,32 g B) 10,64 g C) 53,2 g D) 106,4 g A) MnO B) MnO 2 C) Mn 2O 3 D) MnO 4 A) 0,020 mol/l B) 0,040 mol/l C) 0,080 mol/l D) 0,16 mol/l

6 Syrer og baser: g) h) i) j) k) l) Utsagn Kun ett utsagn er rett for hvert delspørsmål 20,00 ml Ba(OH) 2 løsning titreres med 0,200 mol/l HCl. Gjennomsnittsforbruket av HCl for 3 paralleller var 33, 20 ml. Hva er konsentrasjonen til Ba(OH) 2 løsningen? Når 1,0 mol/l løsninger av NH 3, NaOH, HCl og CH 3COOH ordnes etter stigende ph blir rekkefølgen En svak syre løses i vann og reagerer i reaksjonen HA + H 2O H 3O + + A - Hvilke påstander er sanne: I. A - er en sterkere base enn vann II. HA protolyserer i liten grad i vann III. Konsentrasjonen av H 3O + er mye større enn konsentrasjonen av HA Ved 20 ⁰C er K w = 6, Hva er ph i rent vann ved denne temperaturen? Hva er ph i en løsning av 0,10 mol/l askorbinsyre (C 6H 8O 6), som har en K a = ? Hvor mange mol NaOH trengs for få en fullstendig reaksjon med 250 ml sitronsyre (CH 2COHCH 2(COOH) 3 = R (COOH) 3 med en konsentrasjon på 1,0 mol/l? Svaralternativer A) 0,166 mol/l B) 0,180 mol/l C) 0,333 mol/l D) 0,666 mol/l A) NaOH, NH 3, CH 3COOH, HCl B) HCl, CH 3COOH, NH 3, NaOH C) HCl, CH 3COOH, NaOH, NH 3 D) CH 3COOH, HCl, NaOH, NH 3 A) I, II og III B) II og III C) I og II D) I og III A) 6, 667 B) 6, 920 C) 7,000 D) 7,084 A) 5,10 B) 2,55 C) 2,34 D) 2,28 A) 0,25 mol B) 0,50 mol C) 0,75 mol D) 1,00 mol b) Lag et kort forslag til et forsøk som enten kan få elevene dine på ungdomstrinnet til å forstå forskjellen på en sterk og en svak syre eller base eller få elevene interessert i temaet syre og base.

7 Vedlegg 1 Kandidatnummer:. HUSK Å FESTE DENNE TIL BIOLOGIDELEN AV EKSAMENSBESVARELSEN! Ordslange. Hvert ord skal henge sammen med nabofeltet, med korrekt kobling. Fyll inn ordslangen (dvs. alle tomme ruter) med riktige begreper og /eller forklaringer. Fargene angir brikkene som henger sammen (alá dominobrikker). Cellens «dictionary» trna STOPP Transkripsjon Startkodon RNA aminosyrer PCR rrna Plasmid Reduksjonsdeling Budbringer av oppskriften i DNA XX, XY Polygen arv START Heterozygot

8 Vedlegg 2 Periodesystemet Hentet fra "Tabeller og formler i kjemi, 2KJ og 3 KJ", Gyldendal undervisning, 1998.

9 Eksamenskrav Biologi 40 % Oppgave 1 Fotosyntese og respirasjon (15 %) a) Hovedtrekk i respirasjonen celleåndingen AEROB OMSETNING 1. Glykolyse (i cytosol) 2. Krebs syklus (sitronsyresyklus i matrix i indre rommet) 3. Elektrontransportkjede og oksidativ fosforylering (i indre membran) Her kan dere tegne mitokondrien med de ulike rommene. ANAEROB OMSETNIG De to viktigste formene er vist i figuren under Oversikt over respirasjonen: b) Her er hovedtrekk viktigst: 1. Glykolysen Denne 1. delen av respirasjon er felles for både aerob og anaerob celleånding og foregår i cytosol (Det må forklares hva cytosol er for en 10. klasse. Forklar alle begreper hvis du skal bruke dem til en 10. klasse.) Denne delen er en omdanning av glukose til pyrodruesyre, ATP og NADH.. Den skjer i 10 (11) trinn, hvert katalysert av bestemt enzym (trenger ikke gå inn på disse reaksjonene), og gir langt lavere energiutbytte enn Krebssyklus. Med oksygen til stede vil reaksjonen gå videre ved at pyrodruesyre fraktes inn i mitokondriene og det dannes acetyl koenzym A. Dersom det ikke er oksygen til stede vil det skje en melkesyre- eller etanolgjæring, eventuelt annen gjæring, avhengig av organisme. Gjerne gi noen eksempler i dagliglivet.

10 2. Krebssyklus og 3. Oksidativ fosforylering De viktigste trinnene i disse prosessene er gjengitt i figuren under. Det forventes ikke at det gås inn på de enkelte reaksjonene. c) Her må det gjøres rede for hele fotosyntesen på et oversiktlig, men bra nivå. Dvs. det må forklare hvorfor det blir dannet sukker og oksygen fra vann og karbondioksid. Foto- og syntesedel, oppbygning av kloroplast og hva som kreves for at fotosyntese skal skje. Antennesystemer. d) Fortell om fotosyntesepigmenter og absorpsjonsspekter. Oppgave 2 Cellebiologi, inkludert didaktikk (15 %) a) Det forventes at studentene nevner følgende hverdagsforestillinger: - Bakterier og andre mikroorganismer er skadelige - Mikroorganismer er det samme som bitte små udyr - Råtning skyldes ugunstige forhold i omgivelsene b) Her er det ingen fasit, men forslag kan være: - La elevene dyrke bakterier på skåler for å vise at de finnes overalt - Arbeide med stoff som viser at kroppen vår inneholder mange bakterier og at mange av disse også er nødvendige for at vi skal holde oss friske - Få bedre kjennskap til ulike typer og arter bakterier, inkl sykdomsfremkallende - Arbeide med stoff om mikroorganismer som er nødvendige for naturen, eks. nedbrytere, nitrogenfikserende bakterier c) Prokaryot celle; bakteriecelle, nærmere bestemt E.coli (forventer ikke at de kan si det er E.coli). Prosessen er celledeling, binær fisjon. Hos prokaryote er celledeling det samme som reproduksjon, hos eukaryote skjer mitosen for å skape vekst, reparasjon eller nydannelse. Hos eukaryote skjer mitosen i flere navngitte trinn (5), og veldig kontrollert ved hjelp av

11 cytoskjelettet og takket være at DNA er organisert på kromosomene i cellekjernen. Hos prokaryote snakker vi ikke om trinn på samme måten. Her dobles bare celleinnholdet og cellen deler seg i to. d) Ingen fasit her. Her forventes det at de redegjør for et labforsøk de selv gjennomførte; dels på lab (lagde agarskåler) og dels hjemme (tok bakterieprøver og dyrket fram). Åpent forsøk: fokus på at elevene formulerer egne hypoteser som de tester ut. Lukket forsøk: fokus på lærerstyrt opplegg hvor elevene følger en oppskrift i boka og tester det de blir bedt om. Argumenter for og imot tilnærmingene kan gå på bl.a. motivasjon, relevans, tilpasset opplæring, innlæring av naturvitenskapelig metode, trening på argumentasjon, lærerens kompetanse, kontroll i klasserommet, elevgruppa. Det forventes at studentene gir flere argumenter både for og imot bruk av åpne forsøk. e) Bakterieplasmidene er vektorer for overføring av gener, eks. i Agrobacterium for genmodifisering av planter (hovedsakelig tofrøbladete). Plasmidene inneholder da også et slags markørgen, eks. anitibiotikasresistensgen (helst alternativer, da dette nå er uønsket og fases ut), samt ulike regulatorsekvenser/gener (vi har ikke snakket mye om dette). Studentene må vite at bakterie-plasmid og DNA fra mottakercelle klippes med samme restriksjonsenzym, slik at bitene kan limes sammen etterpå vha. ligase. Bakterier vokser raskt og brukes i produksjon av f.eks. medisiner, slik som insulin (rekombinante plasmider, der genet for insulin er satt inn, bakteriene dyrkes i fermentorer og proteinet insulin isoleres fra bakteriecellene). Det er her snakk om kloning av gener i bakteriene. Dette kan også gjøres i en PCR-maskin på lab (kopiering av DNA). Oppgave 3 Genetikk, inkludert didaktikk (10 %) a) I korte trekk: ulike gener aktiveres til ulike tider og på ulike steder i embryoet/kroppen. Alle celler inneholder eksakt samme DNA, men ikke alle gener aktiveres. Akkurat som når vi bruker kokeboka for å lage middag, da bruker vi kun den/de få oppskriftene vi trenger til den dagen, for å lage det bestemte måltidet. Ulike proteiner gir ulike celler og styrer ulike funksjoner (alle enzymer er proteiner); ergo er det her snakk om proteinsyntesen. Proteinsyntese: Studentene må kunne gjøre rede for transkripsjon (DNA-mRNA), mrna prosessering, translasjon (mrna-aminosyrer-protein), rollene til trna, rrna, ribosomene, samt den genetiske koden. Det er også et pluss hvis de kan si noe om proteinprosessering. b) James D. Watson og Francis Crick beskriver strukturen av deoksyribonukleinsyre, kalt DNA. Her forventes det at studentene kan si noe om arbeidet til Watson, Crick, Maurice Wilkins og Rosalind Franklin. c) Det er her snakk om likt-virkende gener, også kalt ufullstendig dominans. Def. Når heterozygoten fenotypisk oppfattes som en mellomting mellom fenotypene til homozygotene. F1 hybridenes utseende er en mellomting mellom fenotypene til foreldrene

12 Eks. Løvemunn: P generasjon rød RR og hvit HH, F1 blir da rosa RH Fenotyper (genotyper i parentes): rød (RR), hvit (HH), rosa (RH) (skal vises i krysningsskjema) F2-generasjon blir da: RH x RH gir 25% rød (RR), 50% rosa (RH), 25% hvit (HH) (skal vises i krysningsskjema) Hos de fleste planter finnes ikke kjønnskromosomer, så dette blir et tenkt og teoretisk tilfelle. La oss likevel si at blomsterfargen var en kjønnsbundet egenskap, og at denne planten hadde kjønnskromosomene X og Y, slik som hos pattedyr. Da ville genet for farge (R eller H) sittet på X-kromosomet. Vi antar her at planten er diploid (ikke polyploid) og vi snakker om den diploide generasjonen (altså sporofytten, ikke haploide stadiet = gametofytten). Vi sier også at planten er særbu. Da vil hunnkjønn kunne være X R X H (rosa), X H X H (hvit) eller X R X R (rød). Hannkjønn kan være X R Y (rød) eller X H Y (hvit). Situasjonen på bildet, med en rød og en hvit blomst i P- generasjon, ville da gitt følgende: Hvis hunnblomsten var rød: X R X R (rød) x X H Y (hvit) gir F1 med 50% X R X H (rosa, hunnkjønn) og 50% X R Y (rød, hannkjønn). Alle hunnblomster blir rosa, alle hannblomster røde. Hvis hunnblomsten var hvit: X H X H (hvit) x X R Y (rød) gir F1 med 50% X R X H (rosa, hunnkjønn) og 50% X H Y (hvit, hannkjønn). Alle hunnblomster blir rosa, alle hannblomster hvite. d) Se utfylt tabell i vedlegg. Her kan det være flere rette svaralternativer. Vedlegg 1 Kandidatnummer:. HUSK Å FESTE DENNE TIL BIOLOGIDELEN AV EKSAMENSBESVARELSEN! Ordslange. Hvert ord skal henge sammen med nabofeltet, med korrekt kobling. Fyll inn ordslangen (dvs. alle tomme ruter) med riktige begreper og /eller forklaringer. Fargene angir brikkene som henger sammen (alá dominobrikker). Cellens «dictionary» Genetisk kode trna Transport RNA Transkripsjon STOPP AUG DNA - mrna Polymerase Chain Reaction (kopiering av DNA)

13 Startkodon RNA aminosyrer PCR Ribosomalt RNA Translasjon Lite, sirkulært bakterie-dna rrna Meiose Plasmid mrna Reduksjonsdeling Flere gener styrer ett trekk Budbringer av oppskriften i DNA XX, XY Polygen arv START Kjønnskromosomer hos pattedyr Heterozygot To ulike genvarianter Kjemi 60 % Oppgave 4 Organisk kjemi (20 %) a) Alkenet blir en alkohol når vann adderes over dobbeltbindingen. i) Siden stoff D gir brusing med NaHCO 3, må det være en karboksylsyre, som igjen er det endelige reaksjonsproduktet av oksidasjon av en primær alkohol. Stoff B må derfor være en primær alkohol. Stoffet ble kalt D fordi den primære alkoholen først ble oksidert til et aldehyd, som kan betegnes som stoff C. Stoff C ble videre oksidert til stoff D. ii) For at B skal kunne bli en primær alkohol, med OH gruppen i enden, må alkenet, stoff A, ha dobbeltbindingen mellom C atomene 1 og 2. iii) Siden et alken har generell formel (CH 2) x kan vi finne antall C og H atomer ved å dele molar masse for stoffet på molar masse for CH 2, som er ( )g/mol = 14 g/mol, som gir (70/14) = 5, må alkenet A ha molekylformel C 5H 10. Dobbeltbindingen mellom C atom 1 og 2 gir alkenet pent-1-en (1 penten). Addisjon av vann til A gir alkoholen B som er pentan-1 ol (1-pentanol). Denne oksideres videre til aldehydet C pentanal, som igjen oksideres til karboksylsyren D pentansyre. Strukturformler for stoffene med utgangspunkt i et rettkjedet alken er: A: CH 2 = CHCH 2CH 2CH 3 B: CH 3CH 2CH 2CH 2CH 2OH C: CH 3CH 2CH 2CH 2CHO D: CH 3CH 2CH 2CH 2COOH iv) Hvis det ikke hadde blitt en reaksjon med NaHCO 3, betyr det at det ikke ble dannet en karboksylsyre, altså at alkoholen som ble dannet ikke var en primæralkohol. Det betyr at

14 dobbeltbindingen sitter inne i molekylet, og addisjonen kunne ført til at det ble dannet et keton som endeprodukt hvis alkoholen var sekundær eller alkoholen selv ville vært sluttproduktet hvis det ble dannet en tertiær alkohol under addisjonen, forutsetter at karbonkjeden ikke var rettkjedet. c) Bindinger har betydning for proteiners struktur på flere nivåer. I primærstrukturen er aminosyrene bundet sammen med peptidbindinger som dannes ved kondensasjonsreaksjoner mellom karboksylsyregruppen på den ene aminosyren og aminogruppen (-NH 2) på den neste aminosyren under avspalting av vann. Sekundærstrukturen dannes ved at det dannes hydrogenbindinger mellom NH grupper og C=O grupper (karbonylgrupper) på aminosyrer i bestemte avstander fra hverandre. Dette gir opphav til områder med foldinger (plateark) og spiraler (helikser) på ulike plasser på polypeptidet. Tertiærstrukturen bestemmes av bindinger mellom sidegruppene på aminosyrene upolare sidegrupper er hydrofobe danner områder som «skyr» vann (svake bindinger), polare sidegrupper på ulike aminosyrer danner hydrogenbindinger, ladde sidegrupper danner ionebindinger og aminosyrer som inneholder svovel (-SH grupper) kan danne disulfidbindinger (-S-S-). Kvartærstrukturen, dvs. at to eller flere polypeptider bindes sammen, skjer ved de samme bindingene som er viktige for tertiærstrukturen, og bindinger mellom svovelatomer på to ulike polypeptider er vanligst. Oppgave 5 Redoksreaksjoner (25 %) a) Redoksreaksjonene i det det tegnede kretsløpet er identifisert i fiuren under svovelets kretsløp med oksidasjonstall: b) Reduksjoner og oksidasjoner: A) I denne reaksjonen blir karbon oksidert oksidasjonstallet går fra 0 i CH 2O til +IV i CO 2, mens nitrogen reduseres fra +V i NO 3 - til III i NH 4+. B) Karbon oksideres på tilsvarende måte som i A), mens svovel reduseres fra +VI i SO 4 2- til II i H 2S.

15 C) I denne reaksjonen både oksideres og reduseres karbon. Oksidasjonen er den samme som i A), mens det i karbohydrat nr. 2 skjer en reduksjons av karbon fra 0 til IV i CH 4. Oksidasjon av karbon og andre grunnstoffer som nitrogen og svovel er oftest eksoterme reaksjoner, dvs. energi «frigjøres» i reaksjonene. Tilsvarende er reduksjoner ofte endoterme reaksjoner, dvs. de krever energi. I A), B) og C) skjer både oksidasjoner og reduksjoner, og det er tydelig i fra de oppgitte tall at det «koster» mer å redusere svovel enn nitrogen og enda mer å redusere karbon. Den oppgitte verdien for celleåndingen viser at det «koster» minst å redusere oksygen. Reaksjonene i A), B) og C) skjer alle i anaerobt miljø, dvs. uten oksygen til stede, og oppgaven til oksygen i nitrat, sulfat og karbohydrat i de tre tilfellene er også å være oksygenkilde ved dannelse av karbondiokside under mangel molekylært oksygen. Oppgave 6 Syrer, baser og støkiometri (15 %) a) Flervalgsoppgaver i Støkiometri: Utsagn a) b) c) d) e) f) Korrekt utsagn B) 0,50 D) 5:2 D) 4 B) 10,64 g C) Mn 2O 3 D)0,16 g/mol Begrunnelser: a) Ser av rx. ligningen at 4 mol FeS 2 gir 8 mol SO 2, altså at forholdet mellom stoffene er 1:2eller n FeS2 = ½ n SO2, som igjen gir n FeS2 = ½ m SO2/M m = ½ 64g/64g/mol = 0,5 mol. b) Setter inn de data reaksjonsligningen gir og får: C 2H 2 + O 2 2 CO 2 + H 2O. Dette gir 5 oksygenatomer for hver 2 C atomer som reagerer og forholdet blir 5:2 også i den balanserte reaksjonen, selv om vi der må multiplisere med 2 for å få hele tall i reaksjonsligningen. c) Her er antall molekyler i prøven N = 3, Siden N = n N A, blir n = N/N A = 3, /6, = 5, Siden vi også har sammenhengen m = n M m, finner vi stoffets molare masse med Mm = m/n = g/ 5, mol = 108 g/mol. Siden svovel har molar masse 32 g/mol, må resten av molekylet ha masse i u (108 32) u = 76 u. Hvert fluoratom har massen 19 u, og 76 u/19 U = 4, dvs. formelen blir SF 4. d) Fra reaksjonsligningen ser vi at n Cl2 = ½ n NaCl siden forholdet mellom dem i reaksjonen er 1:2. Dette gir oss m Cl2 = n Cl2 M Cl2 = ½ n NaCl M Cl2 = ½ c NaCl V NaCl M Cl2 = ½ 0,30 mol/l 1,0L 71g/mol = 10,64 g. e) Her har vi oppgitt massene og skal finne forholdet mellom grunnstoffene i formelen, altså må vi finne hvor mange mol vi har av hvert av stoffene og molforholdet mellom dem som er det samme som forholdet mellom atomene. Mangan: n Mn = 2,29g/54,94g/mol og n O =, som gir: n Mn /n O =2,29g/54,94g/mol/1g/16g/mol = 0,667, dvs. n O /n Mn = 1/0,667 = 1,5, dvs. det er 1,5 O pr. Mn, og formelen blir Mn 2O 3. f) Når vi løser magnesiumklorid i vann får vi: MgCl 2(s) Mg 2+ (aq) + 2Cl - (aq)., dvs. at n Cl- = 2 n MgCl2 = 2 m/mm = 2 1,90g/95,2g/mol = 3, mol og konsentrasjonen blir: c= n Cl-/V = 3, mol/0,250l = 0,16 mol/l.

16 Syrer og baser: Utsagn g) h) i) j) k) l) Korrekt utsagn A) 0,166 mol/l B) C) I og II D) B) 2,55 C)0,75 mol Begrunnelser: g) Formelen for bariumhydroksid er Ba(OH) 2,dvs. at det er to OH - pr. formelenhet. Formelen for saltlyse, HCl viser at det trengs 2 HCl pr. Ba(OH) 2 som nøytraliseres. Det gir oss n Ba(OH)2 = ½ n HCl, og c ba(oh)2 V Ba(OH)2 = ½ C HCl V HCl, som igjen gir c ba(oh)2 = ½ C HCl V HCl/ V Ba(OH)2 = ½ 0,200mol/L 33,20mL/20,00mL = 0,166 mol/l h) HCl og CH 3COOH er syrer, HCl er en sterk syre mens eddiksyre er en svak syre. HCl må dermed ha lavere ph enn eddiksyre og skal stå før eddiksyre. NH 3 er en svak base mens NaOH er en sterk base. Begge har høyere ph enn eddiksyre og den svakeste basen har lavere ph enn den sterke basen. Derfor blir rekkefølgen : HCl, CH 3COOH, NH 3, NaOH. i) Ser på reaksjonen: HA + H 2O H 3O + + A - I. Påstanden om at A - er en sterkere base enn vann er sann siden rx. er en likevektsreaksjon og salter av svake syrer reagerer basisk når de løses i vann. II. Det er et kjennetegn på svake syrer at de protolyserer i liten grad i vann. III. Siden de protolyserer i liten grad, kan ikke [H 3O + ]>>[HA], tvert i mot vil det være motsatt fordi bare få HA molekyler reagerer med vann. j) Her kan vi bruke K w = [H 3O + ] [OH - ]= 6, , som gir [H 3O + ]=[OH - ]= =8, , som igjen gir ph = - log 8, = 7,084 k) Her kan vi bruke forenklingen [H 3O + ]=[OH - ]= 0,1/ = 2, , og ph = - log [H 3O + ]=2,55 l) Her ser vi at sitronsyre har 3 COOH grupper. Ved en fullstendig mellom sitronsyren og NaOH, trengs det tre ganger så mange mol NaOH som sitronsyre. Det gir oss sammenhengene: n NaOH = 3 n sitronsyre = 3 C V = 3 1,0 mol/l 0,250 L = 0,75 mol. b) Her er det ingen fasit, men en enkel elektrolyse av en svak og en sterk syre for å vise forskjell i lysstyrke eller måling av ph med ph- indikator av ulike slag eller ph meter er alle greie. For få elevene interessert i temaet, kan det være mulig å lage bruspulver og/eller hockeypulver som begge har gir opphav til syrebasereaksjon når de løses i vann i munnhulen. Begge smaker surt og bruspulver bruser i tillegg fordi det dannes karbondioksidgass. OPPGAVENS KARAKTER TOLKING AV OPPGAVETEKSTEN Oppgavene er konkrete med direkte spørsmål som det forventes at studenten besvarer mest mulig korrekt. FAGLÆRER/ OPPGAVEGIVER Sted/ dato: Rotvoll/ Navn: Trygve Megaard, Ragnhild Lyngved og Kari Feren