Individuell skriftlig eksamen i Naturfag 2, Na210R510 10 studiepoeng ORDINÆR EKSAMEN 13. desember 2011 Sensur faller innen 05.01.2012 BOKMÅL. Resultatet blir tilgjengelig på studentweb første virkedag etter sensurfrist, dvs. 06.01.2012 (se http://www.hist.no/studentweb). Timer: 5 timer Hjelpemidler: Hjelpemidler: Kunnskapsløftet (LK06), tabeller kjemi, kalkulator Det er tillatt å streke under og nummerere og skrive kommentarer til spenningsrekka/tabell over standard reduksjonspotensialer i kjemitabellen på tilsvarende måte som i vedlegg 1. Informasjon: Oppgavesettet er totalt på fem 5 sider og har ett vedlegg. Alle oppgaver skal besvares. Oppgave 1 Organisk kjemi (20 %) a) Det fysiologisk viktige stoffet serin har strukturformelen: H H O HO C C C OH H NH 2 Hvilke funksjonelle grupper inneholder stoffet? b) En student har gjennom eksperimenter funnet ut at molekylformelen for er stoff er C 9 H 10 O. Forklar hvilke funksjonelle grupper stoffet kan inneholde. I sitt videre arbeid ville studenten undersøke om stoffet kunne være et av følgende stoffer:
Studenten vurderte hvilke undersøkelser som kunne gjøres for å identifisere stoffet, og kom frem til følgende: 1. Undersøke om stoffet reagerer med Br 2 løsning (Br = brom), som avfarges når man tilsetter små mengder av den til stoffer med C = C dobbeltbindinger. 2. Undersøke om stoffet reagerer med CrO 4 - - ioner (kromationer) i sur løsning. Disse ionene reagerer med organiske stoffgrupper som lar seg oksidere hydroksylgrupper og aldehydgrupper. Studenten fant ut at stoffet reagerte med kromationer, men ikke med bromløsning. Hvilket stoff hadde studenten i prøven? Begrunn svaret kort. Oppgave 2 Redoks (40 %) a) Figuren under viser nitrogenkretsløpet ut fra oksidasjonstall. Hva skjer med nitrogen i reaksjonene i figuren? (Bruk betegnelsene som står på pilene eller endring i oksidasjonstall hvis du vil identifisere reaksjoner.) Kommenter ut fra dette hvorfor nitrogen og redoksreaksjoner har en viktig rolle i naturen. b) Vis ved hjelp av oksidasjonstall eller overførte elektroner at denne likningen er redoksbalansert:
MnO 4 - + 5 Fe 2+ + 8 H + Mn 2+ + 5 Fe 3+ + 4 H 2 O c) En student skulle undersøke jerninnholdet i en jernlegering. Hun veide inn 0,270 g av legeringen og løste den opp i 3M H 2 SO 4 (svovelsyre). Deretter titrerte hun løsningen med 0,020M kaliumpermanganat (KMnO 4 ). Forbruket var på 33.8 ml. 1. Regn ut masseprosenten av jern i legeringen. Fe har atommasse 55.85u. 2. Hvorfor trengte hun ingen indikator ved denne analysen? 3. Hvorfor brukte hun svovelsyre og ikke salpetersyre (HNO 3 ) eller saltsyre (HCl) til å løse opp jernlegeringen? 4. Var det lurt av studenten å bare bruke en parallell under titreringen? Forklar kort. d) Grunnskolelærerutdanningen (1. 10. trinn) er blitt beskyldt for å ha lite fokus på overgangen mellom ulike skoletrinn, som barnetrinn til ungdomstrinn og ungdomstrinn til videregående skole. I naturfag er et av kompetansemålene for Vg 1 at elevene skal kunne: Forklare hva redoksreaksjoner er, gjøre forsøk med forbrenning, galvaniske elementer og elektrolyse Drøft kort om det kan være fornuftig å innføre noen av begrepene i kompetansemålet over i undervisningen på ungdomstrinnet, forankret i kompetansemålene i naturfagplanen etter 10. trinn: Vurdere egenskaper til grunnstoffer og forbindelser ved bruk av periodesystemet Undersøke kjemiske egenskaper til noen vanlige stoffer fra hverdagen Oppgave 3 Syrer og baser (30 %) a) Definer følgende begreper: 1) Syre og base 2) ph 3) Sur løsning b) Ved ph målinger finner man at ph i 0.10M saltsyre er 1,0, mens i en eddiksyreløsning med samme konsentrasjon er ph = 2,90. i) Forklar hvorfor dette er tilfelle. ii) Vis ved regning hvordan man kommer frem til disse verdiene. c) Hvis du var lærer i 8. klasse og hadde laget løsningene i b) for å vise elevene hvordan man bruker et ph meter, hvordan ville du forklare forskjellene i ph på de to syrene for klassen din? Kunne du brukt et annet eksperiment til å vise forskjellen mellom de to syrene? d) Hvordan vil du forklare for dine elever at oksider av ikke metaller som nitrogendioksid (NO 2 ), svoveldioksid (SO 2 ) og karbondioksid gir sure løsninger i vann, mens metalloksider som CaO og Na 2 O gir basiske vannløsninger? Har disse oksidenes reaksjon med vann noen betydning i naturen? Oppgave 4 Kjemihistorie (10 %) Velg et tema fra kjemihistorien og fortell kort om de viktigste funnene/kunnskapen det har tilført kjemien som fag.
Vedlegg 1 Standard reduksjonspotensialer ved 25 C
Kommentarer til standard reduksjonspotensialer/spenningsrekka 1. Alle metaller som har negativt standard reduksjonspotensial, dvs. under H + /H2, vil reagere med saltsyre. I reaksjonen dannes det metallioner og hydrogengass. Slike metaller kalles ofte uedle metaller. 2. Alle metaller som står over H + /H2, dvs. har positivt redokspotensial reagerer ikke med saltsyre. 3. Alle metaller som står under H2O/H2 vil reagere med vann og danne metallioner, hydrogengass og OH - - ioner. Disse metallene kan ikke fremstilles ved elektrolyse av vannløsninger. 4. Alle metaller som står under redoksparet O2/OH - kan reagere med vann og oksygen og danne metallioner og hydroksidioner (OH - ), de kan korrodere. Disse metallene, med unntak av jern og kobber, kan også reagere med oksygen i lufta slik at det dannes et beskyttende lag av tungt løselig oksid som hindrer vannet å komme til og dermed korrosjon. 5. Oksiderende syrer har anioner som kan reduseres og dermed oksidere alle stoffer som står under dem i spenningsrekka. Reaksjonen foregår bare i surt miljø, dvs. syra oksiderer, men ikke vannløsninger av salter med anionene av syra. 6. Stoffer med stor evne til å redusere andre stoffer er gode reduksjonsmidler, og befinner seg nederst til høyre i spenningsrekka. De oksideres lett selv og har høyt negativt reduksjonspotensial. 7. Stoffer med stor evne til å oksidere andre stoffer er gode oksidasjonsmidler, og befinner seg øverst til venstre i spenningsrekka. De reduseres lett, og har et høyt positivt reduksjonspotensial.