UTSATT EKSAMEN Sensur faller innen

Transkript

1 Skriftlig individuell eksamen i Naturfag 2, NA230-E 30 studiepoeng UTSATT EKSAMEN Sensur faller innen BOKMÅL Resultatet blir tilgjengelig på studentweb første virkedag etter sensurfrist, dvs (se Vi gjør oppmerksom på at frist for å be om begrunnelse er uke fra karakteren er bekjentgjort iht. lov om universiteter og høgskoler. Timer: 6 timer Hjelpemidler: Tabeller i fysikk og kjemi, kalkulator, læreplaner i naturfag for Kunnskapsløftet Informasjon: Alle oppgaver skal besvares. Oppgavesettet er på i alt seks 7 sider, inklusive tre vedlegg to i kjemi og ett i fysikk. For at eksamen skal være bestått, må både fysikk og kjemidelen være bestått (minimum 35 % rett). Start besvarelsen i fysikk og kjemidelen på nytt ark. Fysikk og kjemibesvarelsene må stiftes hver for seg da de skal sensureres av ulike sensorer. Oppgave Organisk kjemi (25 %) a) Strukturformlene under viser seks ulike organiske forbindelser. I O II CH 3 O CH 3 CH 2 C - CH 3 CH 3 CH 2 C O C CH 2 CH 2 CH 3 H III CH 3 IV CH 3 CH 2 C - CH 3 CH 3 CH 2 CH - CH 3 OH OH

2 V O VI O CH 3 CH 2 CH 2 C OH CH 3 CH 2 CH 2 C H i) To av stoffene er funksjonsisomere (strukturisomere), hvilke? ii) iii) iv) To av stoffene er alkoholer. Hvilke to, og hva slags alkoholer er de (primær, sekundær eller tertiær)? Gi også en kort forklaring. Et av stoffene er et kondensasjonsprodukt av to av de andre. Hvilke stoffer er utgangsstoffer, hvilket er produktet, og hva slags stoffgruppe tilhører produktet? Sett navn på stoff I, III, V og VI. Hvorfor kan ikke III oksideres av vanlige oksidasjonsmidler som dikromationer (Cr 2 O 7 2- ) og permanganationer (MnO 4 - )? v) Hvilke av stoffene inneholder karbonylgrupper? b) Vedlegg viser skjematiske figurer av 4 sakkarider, de tre første er strukturformler, og den siste en forenklet strukturformel. Bruk stoffene som utgangspunkt for en oversikt over inndeling og oppbygning av karbohydratene. c) Glukose er et hydroksyaldehyd og fruktose et hydroksyketon. Hvilke funksjonelle grupper inneholder glukose og fruktose? d) Både glukose og fruktose reagerer i Fehlings test, dvs. de har reduserende egenskaper. Hvorfor reagerer stoff B i vedlegg, men ikke stoff C? Forklar kort. e) Som naturfaglærer på ungdomstrinnet, der et av kompetansemålene etter 0. trinn i følge LK-06 blant annet er at elevene skal gjøre forsøk med og beskrive hydrokarboner, alkoholer og karboksylsyrer og noen vanlige karbohydrater, vil du lage et forsøk med karbohydrater som er litt spennende for elevene - de skal klare å identifisere tre sakkarider. På bakrommet til naturfagsalen finner du glukose (druesukker), sukrose (vanlig sukker), melkesukker (laktose) og stivelse (potetmel) i tillegg til Fehlings væske (A + B) og jodløsning. Lag en skisse til et forsøk du mener elevene vil synes er både interessant og lærerikt. Oppgave 2 Uorganisk kjemi (25 %) a) Figuren under er hentet fra Campbell et al., og illustrerer prinsippet for. del av lysreaksjonen i fotosyntesen.

3 Vil du ut fra figuren og egne erfaringer, si at spaltning av vann er en spontan reaksjon? Hva ligger i begrepet spontan reaksjon? b) I fotosyntesen overføres lysenergi til kjemisk energi. Ved elektrolyse overføres elektrisk energi til kjemisk energi, og driver ikke-spontane redoksreaksjoner. Bruk spenningsrekka (vedlegg 2) og velg ut to redokspar som kan brukes til å demonstrere for elever at metaller kan fremstilles ved elektrolyse. Forklar kort, og skriv halvreaksjonene og totalreaksjonen. c) Batterier er galvaniske elementer. Figuren under viser et snitt gjennom et tørrelement, også kalt Leclanchés element. Denne figuren egner seg ikke spesielt godt til å forklare for elever hvordan et batteri virker, og dessuten er de kjemiske reaksjonene relativt kompliserte. Tørrelementet eller element 6 Leclanchés Bruk spenningsrekka og velg ut et redokspar som kan forklare hvordan et batteri fungerer i et demonstrasjonsforsøk eller en elevøvelse. Lag en enkel skisse og forklar forsøket. d) Kvantitative analyser brukes til å finne stoffmengder eller konsentrasjoner i ulike prøver. Redokstitrering er en kvantitativ analysemetode som brukes til blant annet å finne metallinnhold i legeringer o.l. Reaksjonslikningen under viser reaksjonen mellom jern(ii)ioner og permanganationer (MnO 4 2- ) i sur løsning. MnO Fe H + Mn Fe H 2 O Noen elever ønsket å bruke denne reaksjonen til å bestemme jernmengden i jerntabletter. De veide tablettene og løste dem i fortynnet svovelsyre. Deretter titrerte de med kaliumpermanganatløsning. Tablettene veide henholdsvis,345 gram og,420 gram, konsentrasjonen av kaliumpermanganatløsningen de brukte var 0,00 M. Forbruket i de to parallellene var henholdsvis 25.4 ml og 26,6 ml. i) Finn gjennomsnittlig % -innhold jern i tablettene. ii) iii) Forklar hvorfor det ikke var nødvendig for elevene å bruke indikator ved titreringen. Vurder på hvilket alderstrinn og faglig nivå du mener elevene kan gjennomføre en slik titreranalyse. Molar masse for jern (Fe) er 55,85 g/mol.

4 Oppgave 3 Astrofysikk (0 %) Wiens forskyvningslov sier at produktet mellom bølgelengden der den utstrålte effekten har sitt maksimum, og den absolutte temperatur til et himmellegeme er konstant. Regn ut overflatetemperatur til en stjerne som har en bølgelengde på 290 nm ved maksimal effekt. Oppgave 4 Elektrisitet (0 %) Mellom elektrisk ladde partikler virker det enten tiltrekkende eller frastøtende krefter, avhengig av om ladningene er positive eller negative. Kraften mellom to små kuler med ladning 8,0 0-9 C og - 2,0 0-9 C er på 2, N. Finn ut avstanden mellom ladningene. Er kraften frastøtende eller tiltrekkende? Oppgave 5 Atomfysikk (5 %) I atomfysikk studerer vi energitilstandene til hydrogenatomet. Gå ut fra at elektronet i hydrogenatomet er i tilstand n = 3. Elektronet faller ned til tilstand n = i et trinn. a) Regn ut energien, frekvensen og bølgelengde til det fotonet som blir sendt ut. b) Er fotonet innenfor området for synlig lys? Oppgave 6 Elektronikk (5 %) Når vi bygger en forsterker bruker vi dioder, transistorer, kondensatorer og motstander. Vi skal kople fire motstander på R = 20 Ω, R2 = 60 Ω, R3 = 80 Ω og R4= 80 Ω i serie. Strømkretsen med motstander er koplet til et batteri på 6,0 V. a) Regn ut erstatningsresistansen til strømkretsen. b) Regn ut strømmen som går gjennom strømkretsen. c) Regn ut spenningen over hver av motstandene når de er koplet i serie. d) Vi setter sammen en ny strømkrets med alle fire motstander i parallell. Regn ut erstatningsresistansen til strømkretsen når motstandene er koplet i parallell.

5 Vedlegg Formler for sakkarider

6 Vedlegg 2 Spenningsrekka som redokspotensialer

7 Vedlegg 3 Formelark i fysikk Gitt: λm. T = a 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 m n c = f λ Β = 2, J h = 6, Js c = 3, m/s Synlig lys: 400 nm til 750 nm U = R I R = R + R2 + R R t = R + R 2 + R 3 +