Kjemi 2 Årsprøve 2011

Transkript

1 Kjemi 2 Årsprøve 2011 Del 1 Ingen andre hjelpemidler enn vedlagte tabeller: Periodesystemet Syrekonstanter, K a Syre-base-indikatorer Standard reduksjonspotensial ved 25 o C Kjemisk skift 1 H-NMR Oppgave 1 Flervalgsoppgaver (kryss av på oppgavearkene) a) Buffer Disse to forbindelsene løst i vann kan gi en bufferløsning: A NaOH og HCl B NaOH og HCOOH C HCOOH og HCl D HCOOK og NaOH b) Buffer En buffer lages ved å blande 0,4 L av 0,15 M NH 4 Cl og 0,6 L av 0,10 M NH 3. ph i bufferen blir: A 7,0 B 4,7 C 9,3 D 10,0 c) Titrering Titrerkurven viser titrering av: A sterk syre med svak base B svak syre med sterk base C svak base med sterk syre D sterk base med svak syre d) Titrering En egnet indikator for titreringen i oppgaven overfor (1c) er: A tymolblått B metylrødt C fenolrødt D fenolftalein 1

2 e) Titrering Halvtitrerpunktet for titreringen i oppgave 1c har ph: A 1,0 B 2,5 C 5,5 D 9,3 f) Redoksreaksjoner Hva er ikke riktig om oksidasjon? A et atom oksideres dersom det avgir elektroner B et atom oksideres dersom oksidasjonstallet øker C et stoff som reagerer med oksygen og danner et oksid, blir oksidert D et stoff som er et oksidasjonsmiddel, blir oksidert g) Redoksreaksjoner Hvilket oksidasjonstall har krom i forbindelsen Cr(OH)SO 4? A +II B +III C +IV D +VI h) Redoksreaksjoner Hvilken reaksjon er en redoksreaksjon? A 2 H 2 SO 3 + O 2 2 H 2 SO 4 B SO 3 + H 2 O H 2 SO 4 C Pb(NO 3 ) 2 + H 2 SO 4 PbSO 4 + 2HNO 3 D Na 2 S 2 O 5 + H 2 O 2NaHSO 3 i) Redoksreaksjoner Bruk tabellen over standard reduksjonspotensialer. Hvilken reaksjon er spontan? A 2Cl + 2H + H 2 + Cl 2 B 2Br + I 2 2 I + Br 2 C Cl 2 + 2I - 2Cl + I 2 D 2F + Cl 2 F 2 + 2Cl 2

3 j) Analyse Noen elever analyserte en saltblanding som besto av to forskjellige salter. De fikk disse resultatene på forprøver og med reagens: Forprøve observasjon Reagens observasjon farge gulbrun Ba(NO 3 ) 2 -løsning finfordelt hvitt bunnfall løselighet løselig i vann, ph ca 2 AgNO 3 -løsning hvitt, osteaktig bunnfall lukt svak lukt av ammoniakk KSCN-løsning blodrød løsning Saltblandingen kan bestå av: A NH 4 Cl og AgNO 3 B BaCl 2 og NH 4 Cl C FeCl 2 og NH 4 SO 4 D FeCl 3 og (NH 4 ) 2 SO 4 k) Analyse Kloridinnholdet i Farris skal bestemmes ved titrering med AgNO 3 -løsning. Hvilken indikatorløsning brukes for å bestemme ekvivalenspunktet? A stivelse B kaliumkromat C fenolftalein D ingen indikator l) Analyse Ved titreringen i oppgaven overfor (1k) ble det pipettert ut 10,0 ml Farris i titrerkolben. Forbruket av 0,010 M AgNO 3 -løsning ble 20,0 ml. Konsentrasjonen av kloridioner i Farris var A 0,010 mol/l B 0,020 mol/l C 0,040 mol/l D 0,10 mol/l m) Analyse Massespekteret er av A butan-1-ol B butan-2-ol C propansyre D metyletanat 3

4 n) Organisk kjemi Figuren viser strukturformelen til adenosin (som er en del av ATP): Molekylformelen blir: A C 10 H 8 O 4 N 5 B C 10 H 13 O 4 N 5 C C 9 H 11 O 4 N 5 D C 9 H 9 O 4 N 5 o) Organisk kjemi Vi har reaksjonen: Forbindelsen Q er: A 2-etyl-butan-2-ol B 3,3-dimetyl-pentan C 3-metyl-pent-3-en D 3-metyl-pent-2-en p) Organisk kjemi Reaksjonen i oppgaven ovenfor (1o) er en A addisjonsreaksjon B substitusjonsreaksjon C eliminasjonsreaksjon D kondensasjonsreaksjon q) Organisk kjemi Hvilket utsagn om melkesyre, CH 3 CH(OH)COOH, er riktig? Melkesyre vil reagere med A Br 2 -løsning og avfarge løsningen B kromsyre og gi en fargeendring fra oransje til grønn C 2,4-dinitrofenylhydrazin og gi oransje bunnfall D Fehlings løsning og gi rødt bunnfall r) Organisk kjemi Hvilken forbindelse har speilbildeisomeri? A CH 3 CH 2 COOH B CH 3 CH(OH)CH 3 C CH 3 CH(OH)COOH D CH 3 COCOOH 4

5 s) Organisk kjemi Hva er ikke riktig om denne reaksjonen? A B C D NAD er bærermolekyl for hydrogen og energi. I reaksjonen blir X redusert og Y oksidert. NAD ligger på et lavere energinivå enn NAD-2H. NAD-2H er redusert form av NAD. t) Elektrokjemi / galvanisk element Et galvanisk element kan illustreres med dette cellediagrammet: - Ni(s) Ni 2+ (aq) Cu 2+ (aq) + Cu(s) a) Cellespenningen er ca. 0,6 V riktig galt b) Totalreaksjonen i cellen er: Cu(s) + Ni 2+ (aq) Cu 2+ (aq) + Ni(s) riktig galt c) Den negative elektroden er katode riktig galt d) Cellen gir mer elektrisk energi dersom den negative elektroden byttes ut med en jernelektrode riktig galt u) Titrering Svoveldioksidinnholdet i 100 ml hvitvin blir bestemt ved redokstitrering med 0,0100 mol/l jodløsning. Forbruket av jodløsning er 10,0 ml. Titreringsreaksjonen kan skrives: SO 2 (aq) + I 2 (aq) + 2H 2 O(l) 4H + (aq) + SO 4 2- (aq) + 2I (aq) a) Vi bruker stivelse som indikator og løsningen skifter fra fargeløs til sterk blåfarget. riktig galt b) I titreringen blir jod redusert og hydrogen oksidert. riktig galt c) Forbruket av jodløsning er 1,0 mmol (millimol). riktig galt d) Konsentrasjonen av SO 2 i hvitvinen er 1,0 mmol/l. riktig galt 5

6 v) Karbohydrater Figuren viser disakkaridet laktose (melkesukker). a) Laktose er dannet av monosakkaridene glukose og fruktose. riktig galt b) Laktose er dannet ved en eliminasjonsreaksjon. riktig galt c) Monosakkaridet til høyre på figuren er på β-form. riktig galt d) Bindingen mellom ringstrukturene er en α-1,4-binding. riktig galt w) Protein Proteinene kan innta α-struktur (helikser) eller β-struktur (flate partier), se figurene. a) α- og β-struktur er forårsaket av hydrogenbindinger riktig galt b) α- og β-struktur kalles primærstrukturen til proteinet riktig galt c) Proteiner er lange polypeptidkjeder riktig galt d) Når aminosyrene bindes sammen til et protein, skjer det addisjonsreaksjoner riktig galt 6

7 Oppgave 2 (svar på eget ark) a) Redoksreaksjon / elektrolyse Skriv halvreaksjoner for hva som skjer ved negative og ved den positive elektroden under elektrolyse av natriumkloridløsning. Skriv også totalreaksjonen. Hvor stor spenning må strømkilden ha for at reaksjonen skal gå? b) Organisk kjemi Figuren viser fumarsyre, som inngår i sitronsyresyklusen. 1. Bestem molekylformelen til fumarsyre. 2. Hva er fumarsyrens systematiske navn? 3. Maleinsyre er en stereoisomer forbindelse til fumarsyre. Forklar hva som menes med stereoisomeri og tegn strukturformelen for maleinsyren. 4. Når fumarsyre adderer vann, dannes eplesyre. (Det skjer i sitronsyresyklusen.) Skriv strukturformelen og det systematiske navnet til eplesyre. c) Materialer Etan-1,2-diol (glykol) kan polymerisere til polyglykol som er en polyeter. Forklar hvordan polymeriseringen skjer, og vis strukturformelen til et utsnitt av polymeren. d) NMR Gi en tolkning av dette 1 H-NMR-spekteret. 7

8 Del 2 Alle hjelpemidler tillatt, unntatt de som tillater kommunikasjon med andre. Oppgave 3 I en klinisk analyse bestemmes kalsium i urin kolorimetrisk. Analysen tar utgangspunkt i en rødfarget kompleksforbindelse som Ca 2+ -ioner danner med et stoff som heter murexid. Mengden av kalsium i kroppen til et voksent menneske er nokså konstant, for eksempel inneholder knoklene omtrent 1 kg kalsium. En organisme i balanse vil derfor skille ut en viss mengde kalsium per døgn. Normalt utskilles mg per døgn i urinen. a) I analysen skal først kalsiumionene i urinen felles ut med oksalationer. Skriv reaksjonslikning for fellingsreaksjonen. b) Fellingen skjer i et svakt surt miljø, og det benyttes derfor en acetatbuffer. Bufferen lages ved å løse 6,5 g CH 3 COONa 3H 2 O og 1,2 g CH 3 COOH i vann, og fortynne til 100 ml. Bestem ph i bufferen. c) Det ble laget en standardløsning som inneholdt 0,300 g CaCO 3 per liter saltsur løsning. Hva blir konsentrasjonen av Ca 2+ i mol/l i denne løsningen? Bestem også konsentrasjonen av Ca 2+ i mg/l. d) Absorbansen ble målt for tre forskjellige standardløsninger som vist i tabellen. konsentrasjon absorbans Ca 2+ i mg/l 30 0, , ,85 Absorbansen i urinprøven ble målt til 0,56. Bestem konsentrasjonen av kalsiumioner i mg/l i urinen. e) Urinprøven ble samlet opp over ett døgn, og total urinmengde målt til 1,35 L. Hvor stor masse kalsiumioner hadde personen skilt ut dette døgnet? 8

9 Oppgave 4 En elevgruppe har en metallbit som de mener er en sølvlegering. De klipper metallbiten i tre mindre biter A, B og C og vil foreta disse analysene med bitene: A. kvalitativ uorganisk analyse B. vektanalyse for bestemmelse av mengde sølv C. fellingstitrering for bestemmelse av mengde sølv Metallbitene løses hver for seg i salpetersyre. a) Skriv reaksjonslikning for oppløsning av sølv i salpetersyre. Hvorfor må elevene bruke salpetersyre og ikke saltsyre til å løse sølvet? b) Elevene tror at metallbiten (A) består av sølv, kobber og muligens nikkel. Hvordan skal de gå frem for å påvise metallene? Skriv observasjoner de gjør under påvisningen og likninger for reaksjonene som skjer. c) Elevene har påvist sølv, og de vil finne ut hvor mye sølv det er i metallbiten ved å utføre en vektanalyse. Metallbiten (B) for vektanalysen veier 1,30 g. Løsningen med metallbiten tilsettes saltsyre, HCl(aq), i overskudd, og det felles ut et hvitt bunnfall av sølvklorid. 1) Skriv netto ionelikning for fellingsreaksjonen. 2) Bunnfallet filtreres fra, tørkes og veies. Massen av bunnfallet er 1,45 g. Bestem prosentinnhold sølv i metallbiten. d) Elevene vil også benytte fellingstitrering til å finne ut hvor mye sølv det er i metallbiten. Metallbiten (C) veide 1,20 g. Oppløsningen med metallbiten fortynnes med vann til 100,0 ml. Elevene fyller byretten med denne løsningen. Til titrerkolben overfører de med en pipette 25,0 ml av 0,10 M NaCl. 1) Skriv reaksjonslikning for titreringen. 2) Bestem prosentinnholdet av sølv i metallbiten når forbruket av sølvløsningen ble 27,1 ml. 9

10 Oppgave 5 a) I en syntese ble benzosyre fremstilt ved oksidasjon av benzylalkohol. 1) Skriv strukturformler for benzylalkohol og benzosyre. 2) Forklar at benzosyre kan være et oksidasjonsprodukt av benzylalkohol. 3) Etter at benzosyren er felt ut og filtrert fra reaksjonsblandingen, må den omkrystalliseres fra vann. Redegjør kort for prosessen og forklar hva som er hensikten med omkrystalliseringen. 4) I syntesen ble det veid inn 4,32 g benzylalkohol. Produktet veide 2,67 g. Regn ut utbyttet i prosent. b) Gallussyre er et derivat av benzosyre. Gallussyre er en av forbindelsene i den mer sammensatte garvesyren. Gallussyre er en meget utbredt plantesyre og finnes bl.a. i gallepler, teblad og eikebark. Vi skal sammenlikne noen av egenskapene til benzosyre og gallussyre. Faktaboksen viser data om de to syrene. Benzosyre Gallussyre IUPAC-navn benzosyre 3,4,5-trihydroksybenzosyre Molekylformel C 7 H 6 O 2 C 7 H 6 O 5 Molmasse 122,12 g/mol 170,12 g/mol Utseende hvite/fargeløse krystaller hvite/svakt gulbrune krystaller Smeltepunkt 122 o C 250 o C Løselighet i vann løselig (varmt vann) 0,34 g/100ml (25 C) løselig (varmt vann) 1,1 g/100 ml (20 o C) Surhetsgrad (pk a ) 4,2 4,5 1) Tegn strukturformel for gallussyre. 2) Forklar forskjellen i smeltepunkt på benzosyre og gallussyre. 3) Forklar forskjellen i løselighet i vann på de to syrene. 4) Bestem ph i en mettet løsning av gallussyre. c) Ellaginsyre er en sterk antioksidant som finnes naturlig i frukt, bær og nøtter. Den utgjør 80 % av fenolforbindelsene i multe og 51 % i jordbær. Figuren viser strukturformelen til ellaginsyre. 1) Hva er molekylformelen til ellaginsyre? 2) Hvorfor omtales ellaginsyre som en fenolforbindelse? 3) Hvilken oppgave har en antioksidant i kroppen? 10