UTSATT EKSAMEN Sensur faller innen

Transkript

1 Individuell skriftlig eksamen i Naturfag 1, NA130E UTSATT EKSAMEN Sensur faller innen BOKMÅL. Resultatet blir tilgjengelig på studentweb første virkedag etter sensurfrist, dvs (se Timer: 6 Hjelpemidler: Kunnskapsløftet (LK06), tabeller i fysikk og kjemi, kalkulator Informasjon: Oppgavesettet er totalt på syv 7 sider og har i alt fire 4 vedlegg, tre i kjemi og ett i fysikk. Oppgavene i fysikk og kjemi må starte på nye sider, og heftes sammen i separate bunker. Alle oppgaver skal besvares, og kandidaten må ha minst 35 % riktige svar i begge fagene for at eksamen skal være bestått. Oppgave 1 Navnsetting (15 %) De fleste grunnstoffene i periodesystemet er metaller. Metaller har karakteristiske egenskaper som gjør dem svært verdifulle i samfunnet. a) Kopper, sølv, gull, karbon og svovel hører med til grunnstoffer som har vært kjent siden oldtiden. Hva kan forklaringen på det være? (tips: redoks) b) Rene metaller forekommer ikke så ofte i naturen. De fleste metaller reagerer med andre stoffer og danner salter. Forklar hva et salt er, og sett navn på følgende salter: 1) NaCl 2) Fe 2 S 3 3) Mg(OH) 2 4) CaSO 4 c) Skriv formel for følgende salter: 1) kalsiumkarbonat 2) kobber(i)oksid 3) sølvnitrat d) Aluminium ble renfremstilt først i 1854, og kunne da brukes til å lage bruksgjenstander. Disse var imidlertid svært dyre, dyrere enn gull. Hva kan grunnen være til at aluminium var så kostbart på den tiden, men er blant de rimeligste metallene i dag? e) Alle stoffer kan teoretisk finnes som både fast stoff, væske og gass. Vann er eksempel på et stoff som kan opptre i alle disse fasene innenfor et begrenset temperaturintervall. Bruk vann som utgangspunkt for å lage et enkelt konkretiseringsopplegg for 7. trinn for kompetansemålene i LK 06: 1

2 Beskrive sentrale egenskaper ved gasser, væsker, faste stoffer og faseoverganger ved hjelp av partikkelmodellen Forklare hvordan stoffer er bygd opp, (og hvordan stoffer kan omdannes) ved å bruke begrepene atomer og molekyler Opplegget skal inneholde minst en praktisk aktivitet som forsøk, rollespill eller liknende. Oppgave 2 Reaksjonstyper (25 %) I Kunnskapsløftet (LK06) står det i læreplanen i naturfag under kompetansemål for 10. årstrinn: Mål for opplæringen er at elevene skal kunne Gjennomføre forsøk for å klassifisere sure og basiske stoffer Planlegge og gjennomføre forsøk med påvisningsreaksjoner, separasjon av stoffer i en blanding og analyse av ukjent stoff Du ønsker å lage et undervisningsopplegg som omfatter disse kompetansemålene, og finner ut at elevene blant annet må forstå hva som ligger i begrepene: a) Syre og base og sure og basiske løsninger. Hvordan vil du presentere disse begrepene for dine elever på 8. trinn? b) Når det gjelder påvisningsreaksjoner, vil du bruke fellingsreaksjoner. Du vil forklare dine elever hva som ligger i begrepet fellingsreaksjon, og la elevene gjennomføre to enkle forsøk. Du bestemmer deg for å bruke en løselighetstabell som utgangspunkt (vedlegg 3), og at du vil bruke nitrater og kromater som utgangspunkt for forsøkene kromater fordi de ofte gir farver på de felte saltene. Forklar hva en fellingsreaksjon er, og finn salter til gjennomføring av to fellinger fra vedlegg 3. Sett opp reaksjonslikninger for fellingene du velger. c) Til analyse av ukjent stoff vil du bruke syre basereaksjoner kombinert med lukt av eddik og ammoniakk og dannelse av CO 2. Du finner frem ammoniumklorid (NH 4 Cl), natriumetanat (CH 3 COOH, natriumsaltet av eddiksyre) og kaliumkarbonat (K 2 CO 3 ) som du kaller A, B og C når du deler dem ut til elevene. I tillegg finner du frem løsninger av svovelsyre (H 2 SO 4 ) og natriumhydroksid (NaOH). Du gjennomfører først forsøket selv for å være sikker på at du skal kunne gi elevene rett respons og eventuelt hjelpe dem med planleggingen. Hva skjer i reaksjonene og hvordan kan du identifisere de enkelte stoffene? d) I nærheten av skolen du arbeider på finnes et vann som elevene kaller forurenset. Du vil forklare elevene at det ikke er tilfelle, men at det lukter H 2 S hydrogensulfid/råttent egg fordi det ikke finnes oksygen på bunnen. Du forklarer at nederst på bunnen finnes det bakterier som danner hydrogensulfid fordi de bruker sulfat (SO 4 ) som oksygenkilde i stedet for oksygen når de bryter ned sukker (forenklet formel CH 2 O) for å skaffe seg energi. En av elevene, med stor interesse for kjemi, spør om du ikke kan sette opp en reaksjonslikning for reaksjonen. I en bok finner du en summereaksjon, og bestemmer deg for å vise elevene en balansert reaksjonslikning og forklare hva slags reaksjon detter er: CH 2 O + SO 4 + H + CO 2 + H 2 S + H 2 O 2

3 Forklar hva slags reaksjon dette er og balanser den. e) Neste dag kommer eleven tilbake og forteller at hun har funnet ut at det også finnes svovelbakterier som kan utnytte energien i H 2 S til å danne sukker. Hun har funnet ut at reaksjon oppsummert er: CO 2 + 2H 2 S CH 2 O + S 2 + H 2 O Eleven spør også om det er riktig at denne reaksjonen er balansert, og om dette er det som kalles en redoksreaksjon. Har eleven rett? Oppgave 3 Organisk kjemi (10 %) I Kunnskapsløftet (LK06) står det også i læreplanen i naturfag under kompetansemål for 10. årstrinn: Mål for opplæringen er at elevene skal kunne Gjøre forsøk med og beskrive hydrokarboner, alkoholer og karboksylsyrer og noen vanlige karbohydrater Karbon står i en særstilling i periodesystemet fordi det vanligvis ikke danner ioner, men kan danne bindinger både med andre karbonatomer og andre grunnstoffer. Det er grunnlaget for den organiske kjemien. a) Den enkleste gruppen organiske forbindelser er hydrokarbonene. Forklar kort hvordan disse er bygd opp, og vis, ved eksempler, de tre hovedgruppene vi deler hydrokarbonene inn i. Vis også hvilken karakteristisk binding vi finner i de tre gruppene. b) Organiske forbindelser er svært utbredt både i naturen og som laboratorieprodukter. Det skyldes blant annet at det er enkelt å få karbonatomer til å binde seg til hverandre på ulike måter for eksempel i molekyler med åpne eller forgrenede kjeder eller i ringformede (sykliske) molekyler. Ofte er det snakk om isomere forbindelser. Hva ligger i begrepet isomeri, og hvilken form for isomeri finner vi i forbindelsene under? Sett også navn på forbindelsene. 1. CH 3 CH CH CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 Cl Cl Cl Cl 2. CH 3 H H H H CH 2 CH 3 H CH 2 CH 2 CH 3 3. H CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 H H H Oppgave 4 (Lydlære 10 %) 3

4 I undervisningen har vi arbeidet med lyd. I grunnskolen skal elevene kunne gjennomføre forsøk med lyd. a) Skriv kort om et forsøk innen tema lyd som kan brukes i grunnskolen. Finn ut kompetansemål og klassetrinn forsøket passer til. Ustyr, mål og metode må være i beskrivelsen. I lydlære ser vi på egenskaper ved lydbølger. Vi definerer bølgefarten som produktet mellom bølgelengde og frekvens. b) En lydbølge har en frekvens på 24 khz og lydfarten i lufta er 340 m/s. Hvor stor bølgelengde har lydbølgen? Hører vi denne frekvensen? Oppgave 5 (Partikkelmodellen 15 %) I Kunnskapsløftet 06 nevnes bruk av partikkelmodellen for å forklare sentrale egenskaper ved gasser, væsker og faste stoffer. Velg relevante aktiviteter hvor du bruker partikkelmodellen for å belyse, temperatur, volum og trykk ved valgt aggregattilstand. a) Skriv en kort fagdidaktisk begrunnelse for aktivitetene. Finn kompetansemål i Kunnskapsløftet. b) Når vi definerer en gasstilstand, må vi ha en relasjon mellom trykk, P, volum, V og temperatur, T. Når en gass i et lukket volum har en temperatur på 400 K og et trykk på 6,0x10 5 Pa varmes opp til 500 K endres det trykket. Hvor stor blir trykket? c) Gi en kort forklaring på forskjellen mellom begrepene temperatur og varme Oppgave 6 (Fysikk Temperatur 10 %) Termometre brukes for å måle temperatur. Absolutt temperatur måles i grader Kelvin. a) Hva betyr 0 o Kelvin? b) Is har 0 o C. Hva blir denne temperaturen i Kelvin? Isen kan avkjøles ned til dobbelt så kaldt. Hva blir da temperaturen til isen? c) Regn om følgende temperaturer i Celsiusgrader: i) 300 o K, ii) 530 o K og iii) 263 o K Oppgave 7 (Energilovene Termofysikk 15 %) En gass med trykket 2, Pa blir tilført varme og utvider seg mot et friksjonsfritt stempel ved konstant trykk. a) Hvor stort arbeid gjør gassen mot omgivelsene når volumet øker med 0,2 m 3? 4

5 b) Hva sier termodynamikkens første hovedsetning? c) Hva sier termodynamikkens andre lov? Denne loven er også kjent som entropiloven. 5

6 Vedlegg i kjemi Vedlegg 1 Periodesystemet Hentet fra "Tabeller og formler i kjemi, 2KJ og 3 KJ", Gyldendal undervisning, Vedlegg 2 Navn på polyatomære ioner Formel HS S CN NO 3 NO 2 HCO 3 CO 3 HSO 4 SO 4 HSO 3 SO 3 H 2 PO 4 HPO 4 3 PO 4 OH ClO 3 CrO 4 MnO 4 OH H 3 O + NH 4 + Navn Hydrogensulfid Sulfid Cyanid Nitrat Nitritt Hydrogenkarbonat Karbonat Hydrogensulfat Sulfat Hydrogensulfitt Sulfitt Dihydrogenfosfat Hydrogenfosfat Fosfat Hydroksid Klorat Kromat Permanganat Hydroksid Oksonium (Hydronium) Ammonium 6

7 Vedlegg 3 Løselighetstabell Tabellen under gir en oversikt over en del lettløselige, tungt løselige og uløselige salter. Den kan brukes til å finne egnede salter, og hvilke kationer og anioner som gir felling (i en metatesereaksjon). NO 3 Cl Br I CO 3 CrO 4 O OH S SO 4 Na + L L L L L L L L L L K + L L L L L L L L L L NH 4 + L L L L L L L L L L Ag + L U U U U U U U T Al 3+ L R R R R U U R R Ba 2+ L L L L U U R L T U Ca 2+ L L L L U T T U T T Cu 2+ L L L U U U U U L Fe 2+ L L L L U U U U U L Fe 3+ L R R U U U U L Mg 2+ L L L L U? U U R L Ni 2+ L L L L U U U U U L Pb 2+ L T T U U U U U U U Zn 2+ L L L L U? U U U L L = lettløselige, dvs. >1 g pr. 100 g vann T = tungt løselig, i.e. 1 g < pr. 100 g vann > 0.01 g U = uløselig, dvs. < 0.01 g pr. 100 g vann R = stoffet reagerer med vann = stoffet eksisterer ikke? = har ikke funnet noe om stoffet Vedlegg 4 Formelark i fysikk v = λ. f. p1v T 1 1 p2v2 = T 2 K = o C U = Q + W W = p V F = p A 1 N/m 2 = 1 Pa 7