HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for lærer- og tolkeutdanning Emnekode(r): LGU53004 Emnenamn: Naturfag 2 5-10 emne 1 Studiepoeng: 15 Eksamensdato: 12. desember 2014 Varighet/Timer: Målform: 6 timer Nynorsk Kontaktperson/faglærer: (namn og telefonnr på eksamensdagen) Oppgåvesettet består av: (kor mange oppgåver og sider inkl. framside) 7 oppgåver og er på totalt sider 16 sider Vedlegg består av: (Tal på sider) 6 Hjelpemidlar: Kunnskapsløftet (2013) - læreplanen i naturfag henta frå nettsidene til Utdanningsdirektoratet eller frå emnets sider på It s learning Tabellar i kjemi Lommeregner med tomt minne 4 handskrivne støtteark to i biologi og to i kjemi Info: Du skal svare på alle oppgåvene, men i oppgave (redoks) kan du vele mellom to deloppgåver. Begynn biologi og kjemidelen på nye sider, de skal sensureras separat. Husk å regne tid til både kjemi og biologi, sidan begge emna må være bestått for at eksamen i emnet skal være bestått! NB! Oppgåveteksten kan behaldas av studentar som sitter eksamenstida ut. Resultatet blir gjort tilgjengelig fortløpande på studweb. når sensur er innlevert av sensor, senast første virkedag etter sensurfristen (15 virkedagar etter eksamensdato). Lykke til!
Kjemi 60 % - start denne delen på et nytt ark Oppgåve 1 Organisk kjemi (20 %) a) Fleirvalsoppgåver grunngje svara kort. Utsegn Berre eit utsegn er rett for kvart delspørsmål i) Et utgangsstoff med molekylformel C 3H 8O reagerer med kromsyrereagens og gir produktet C 3H 6O. Produktet reagerer med Fehlings væske. ii) Kven av disse stoffgruppene kan utgangsstoffet tilhøra: i. primær alkohol ii. sekundær alkohol iii. aldehyd iv. keton? Kva slags reaksjonstype er denne reaksjonen et eksempel på: CH 3(CH) 2COOCH 3(l) + NaOH(aq) CH 3(CH) 2COONa(aq) + CH 3OH(aq) A. hydrolyse B. oksidasjon C. eliminasjon D. kondensasjon iii) Figuren under viser strukturformelen til fire ulike organiske forbindelsar: A, B, C og D. Kven av forbindelsane viser en aminosyre: Svaralternativ A. ii og iii B. ii og iv C. i og ii D. i A B C D A B C B iv) 100 g C 2H 2 adderer HCl og dannar 120 g C 2H 3Cl. Utbyttet regnes i prosent av teoretisk utbytte. Utbyttet i denne reaksjonen er omtrent: A. 20 % B. 50 % C. 100 % D. 120 % A B C D
b) To grunner til at GHB er et spesielt farlig dop, er at stoffets verking på kroppen er ikkje kan føreseiast og at reinheten og konsentrasjonen på varen som vert tilbudd i brukarmiljøet som regel er ukjent. Stoffet har tidligare vært fritt omsettelig i Norge, men er nå kome på narkotikalista til politiet. Denne oppgåva tar opp de kjemiske forholda til GHB som delvis er omtalt i utklippet frå Dagbladet. I figuren under viser A det mest vanlige utgangsstoffet for framstilling av GHB. B og C viser strukturformlane til to former av GHB. + NaOH(aq) HO-CH 2-CH 2-CH 2-COO - Na + HO-CH 2-CH 2-CH 2-COOH A B C 1) Skriv det systematiske namnet på C. 2) Forklar kvifor både B og C er lett løyselig i vann. c) Med utgangspunkt i de funksjonelle gruppene skal du nå grunngje om ein eller fleire av disse påstandane om C er riktige: 1) C er både en syre og en base. 2) C kan oksideres med kromsyrereagens. 3) C alene vil reagere og danne ester om stoffet tilsettast konsentrert svovelsyre og varmes. d) Du har fem forbindelsar: X1, X2, X3, X4 og X5. Disse reagerer som vist i tabell 1. Det er bare markert i tabellen der det skjer en reaksjon. Forbindelse X1 X5 Reagens X 1 X 2 X 3 X 4 X 5 Fehlings væske Reaksjon Kromsyrereagens (oksidasjonsmiddel) Reaksjon 2,4-difenylhydrazin Reaksjon Reaksjon Bromløysning FeCl3(aq) Reaksjon Reaksjon Reaksjon Tabell 1
Under følgjer fem forslag til kva for stoffgruppe disse forbindelsane tilhørar: I. X1 er eit aldehyd. II. X2 er ein primær alkohol. III. X3 er ein sekundær alkohol. IV. X4 er eit alken. V. X5 er eit keton. Kven av dei fem påstandane er riktige? Oppgåve 2 Redoksreaksjonar (20 %) a) Fleirvalsoppgåver du må ikkje grunngje svara! i) ii) iii) iv) Utsegn Berre eit utsegn er rett for kvart delspørsmål Oksidasjonstalet til jod i KIO 3 er: Dette metallet vil ikkje redusere koparioner: A) sølv B) natrium C) sink D) jern Reaksjonen i eit blybatteri når det leverer strøm er: Pb (s) + PbO 2 (s) + H 2SO 4 2 PbSO 4 + 2 H 2O Kva for stoff vert oksidert når batteriet leverer strøm? Figuren viser en galvanisk celle. Kva for metallkombinasjonar vil gi den høgste cellespenninga? Se vedlegg 1 for reduksjonspotensial. Svaralternativ A) +VII B) +V C) +III D) -I A) B) C) D) A) H 2SO 4 B) PbO 2 C) Pb D) H 2O A) tinn og sink B) kopar og magnesium C) kopar og sølv D) kopar og sink Svar enten på oppgave b) eller c) b) Vin og vineddik Nedover i Europa kan en få kjøpt små leirkrukker med tappekran beregnet på egenproduksjon av vineddik. Vinrester skal opp i krukka [ ] Dersom de riktige bakteriene befinner seg på kjøkkenet, kan en så få vineddik. Produksjonen drives av etanol, bakteriekulturen og oksygen, forteller Erik Figenschou, utviklingsleder på kjemisk analyse hos Arcus Produkter AS. Vin har lav ph, og
eddiksyrebakteriene er en av tre organismer som kan leve i vin [ ] Produksjonen av rød og hvit vineddik startet sommeren 1997, og produksjonsgangen er som følger: Den røde eller hvite vinen tilsettes H 2O 2 der sulfitten oksideres til sulfat. Dette gjør at stabiliteten i vinen blir borte og den blir «mottakelig» for eddiksyrebakteriene. Hvor mye H 2O 2 som skal tilsettes blir bestemt av sulfittmengden i vinen, noe som laboratoriet hos Arcus tar seg av. i) For å hindre at mikroorganismar øydeleggar vin, tilsettas SO2, som verker hemmande på dei. Innhaldet av SO2 i en vin bestemmas ved at 100 ml vin pipetteras over i en erlenmeyerkolbe, vert tilsett svovelsyre og titreras så med 0,0100 M (mol/l) jodløsning til ekvivalenspunktet. Titreringsreaksjonen kan skrivas ii) Delreaksjonanes reduksjonar i surt miljø er: I2 + 2 e - 2 I - SO2 + I2 + 2H2O 4H + + SO4 2- + 2I - SO4 2- + 4 H + + 2 e - SO2 + 2 H2O 1. Bruk delreaksjonane til å vise at reaksjonen er balansert. 2. Forbruket av jodløsning var 7,80 ml. Vis at konsentrasjonen av SO2 i vinen da må være 50 mg/l. En løysning av H2O2 innehelder 30 % (masseprosent) H2O2 og har tettheten 1,00 g/ml. Beregn kor stort volum av denne løysningen vi må tilsette 1,00 liter av vinen for akkurat å oksidere all SO2 i vinen til SO3. Reaksjonen er: SO2 + H2O2 SO3 + H2O c) Nitrogenets kretsløp er vist i figuren under: i) Det kan seies at nitrogenkretsløpet overvegande er et redokskretsløp. Bruk figuren over til å gi en forklaring på dette. Bruk eksempel frå figuren for å vise
reduksjonar og oksidasjonar, Vis med reaksjonsligninger om du ønskjer det, de er ikkje påkravd. ii) Under er skrevet tre generelle reaksjonar for forbrenning av karbohydrat hos bakteriar: Energiutbytte A) 2CH2O + NO3 - + 2H + 2 CO2 + NH4 + + H2O 329 kj/mol B) 2CH2O + SO4 2- + 2H + 2 CO2 + H2S + H2O 102 kj/mol C) CH2O + CH2O CO2 + CH4 94 kj/mol Vis kva som vert oksidert og redusert i de tre tilfella, og prøv å gi en kort forklaring på kvifor energiutbyttet blir stadig mindre i de tre tilfella, og at alle utbyttene er mindre enn i celleandinga, som er 502 kj/mol CH2O. Under kva for forhold meiner du reaksjonane A, B og C føregjeng i naturen, og kva for «oppgave» oksygen i nitrat, sulfat og karbohydrat (C) i disse tilfella? Oppgåve 3 Syrer og baser (20 %) a) Fleirvalsoppgåver du må ikkje grunngje svara! i) ii) iii) Utsegn Berre eit utsegn er rett for kvart delspørsmål Kven av disse salta vil gi gul løysning med indikatoren BTB (bromtymolblått) når de løysas i vann? I NaCl II CH 3COONa III NaHSO 4 IV NH 4Cl Kva blir ph i ei løysning av 0,2 mol/l eddiksyre? K a = 1,8 10-5 ph i ei løysning av 0,15 mol/l NaOH er 13,2. Kva blir da omtrentlig poh og ph i ei 0,30 mol/l NaOH løysning? Svaralternativ A) I og IV B) IV C) II og III D) II A) 0,7 B) 2,3 C) 2,7 D) 4,6 A) 13,5 og 0,5 B) 0,5 og 13,5 C) 1 og 13,5 D) 13,5 og 1 iv) Kven av disse løysningane har høgast ph? Ka (CH3COOH) = 1.8 10-5 Ka (NH4 + ) = 5,6 10-10 A) 0,10 mol/l CH3COOH B) 0,10 mol/l NH4Cl C) 0,10 mol/l CH3COOK D) 0,10 mol/l NH3
b) Ein lærer skulle bruke 5 % eddik til eit forsøk i naturfag, men fant ikkje noe eddik på skolen. Ho måtte lage løysningen same dag. I skapet på naturfagsalen fant ho en flaske som det sto «Omtrent 1 mol/l eddiksyre» på. Ho bestemte seg for å bestemme konsentrasjonen til løysningen ved titrering. Til å gjøre det fant ho ei flaske med 0,10 mol/l natriumhydroksid (NaOH). 1. Ho bestemte seg for å lage en fortynna løysning av eddiksyra, og tok ut 10 ml av flasken med rundt 1 mol/l som hun fortynna til 100 ml. 2. Ho sette opp reaksjonsligningen for reaksjonen mellom eddiksyra og natriumhydroksidet: CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O 3. Deretter titrerte tre parallellar, til kvar av dei tok hun ut 25 ml av den fortynna syra, og titrerte løysningen med 0,10 mol/l NaOH. Hun fant at gjennomsnittsforbruket for 3 parallellar var 20,0 ml NaOH. Vis at konsentrasjonen av den fortynna eddiksyreløysninga var 0,080 mol/l. 4. Ho kunne da berekne konsentrasjonen til den ikkje fortynna løysningen («Omtrent 1 mol/l eddiksyre), og regne ut kor mange g/l den ikkje fortynna løysningen var. 5. Etter at ho hadde gjort det, bestemte ho seg for at sjølv om den ufortynna eddiksyra var litt under 5 %, ville ho bruke løysningen. Forklar korleis ho regnet seg frem til at løysningen på flaske med merkelappen «Omtrent 1 mol/l eddiksyre» var litt under 5 %, og diskuter om det var greitt å bruke denne løysningen til eit forsøk som sa ho skulle bruke 5 % eddik. Molar masse for eddiksyre er 60 g/mol.
Biologi - 40 % - start denne delen på eit nytt ark Oppgåve 4 Celler (10 %) a) Nedanfor ser du eit bilde av ei celle. Vel deg tre celleorganellar og fortel kva som skjer om disse manglar. Det leggjast vekt på at du klarer å sjå samanhengar og konsekvensar, ikkje berre på cellenivå, men også på organismenivå. Skjemaet nedanfor illustrerer spørsmålet, og brukast gjerne i skolen for å vurdere om elevane ser samanhengar. b) Kva slags delar i cella under kan du og elevane dine klare å sjå i eit lysmikroskop? c) Du har ein kollega utan naturfagbakgrunn. Kva slags preparat vil du anbefale å bruke, for å få sett desse cellekomponentane i lysmikroskop? d) Ei vanleg førestilling blant elevar er at celler bare finst i visse delar av kroppen. Forklar kort korfor dette ikkje stemmer og kva du ville gjort for å motarbeide denne førestillinga. Korleis vil du forklare for elevane korleis kroppen utviklar alle desse ulike cellene? Navn på objekt: Namn Navn på på objektet: objekt: Navn på objekt: Namn på del av objektet: Namn på del av objektet: Namn på del av objektet: Kva vil skje om delen manglar? Kva vil skje om delen manglar? Kva vil skje om delen manglar?
Oppgåve 5 Cellemembran og osmose (10 %) a) Vedlegg 5 syner ei rekkje viktige biologiske molekyl og eit utsnitt av ein typisk plasmamembran. Illustrer med pilar (i figuren) korleis permeabiliteten er for dei ulike molekyla. Forklar kort kvifor dei ulike molekyla kan/ikkje kan trenge gjennom plasmamembranen. b) Ei plantecelle og ei dyrecelle plasserast i 3 ulike løysingar; ei isoton løysing, ei hyperton løysing og ei hypoton løysing. Kva vil skje med plante- og dyrecella? Teikn og forklar kva som skjer i dei ulike tilfella. Hugs å rive av vedlegget og leggje det ved oppgåva! Oppgave 6 Celleanding og fotosyntese (5 %) a) Kor i celleandinga vert det brukt oksygen? 1) Ved slutten av elektrontransportkjeda 2) Ved omdanning av pyruvat til Acetyl CoA 3) I Krebssyklusen 4) I glykolysen b) Kva for ein påstand om celleanding er riktig? 1) ATP vert danna i Krebssyklus 2) NADPH vert danna i den oksidative fosforyleringa 3) ATP frigjer fosfat og det blir til ADP i den oksidative fosforyleringa 4) I Krebssyklus inngår acetyl-koenzym A (acetyl-coa) i alle reaksjonar der CO2 vert frigjort. c) Kva for ein av desse prosessane skjer ikkje i oksidativ fosforylering, men berre i fotosyntesen? 1) Elektron vert overførd mellom ulike protein i ein elektrontransportkjede. 2) Proton frå spalting av vatn vert transportert gjennom ein membran. 3) Energirike elektron og proton vert spalta av frå NADPH eller NADH. 4) Energirike fosfatgrupper vert overførde frå ADP-molekyl og dannar ATP. d) Kva skjer i både fotosystem 1 og fotosystem 2? 1) Det vert teke opp elektron frå vatn 2) Elektron i klorofyll vert eksisterte 3) Det vert danna oksygen 4) Det vert danna NADPH e) Fotosyntesens sin syntesedel (Calvin-syklus) foregår i.. 1) væskeromma inne i grana/thylakoidane 2) thylakoidmembranen 3) stroma/det indre rommet av kloroplasten 4) yttermembranen rundt kloroplasten
f) Kva høyrer ikkje heime i Calvin-syklusen? 1) Karbondioksid vert teken opp 2) NADPH vert endra til NADP + 3) Oksygengass vert frigjort 4) ATP vert omdanna til ADP + P Oppgåve 7 Genar og arv (15 %) a) Cella under syner ei celle under meiosen. Korleis kan ein sjå at cella gjennomgår meiose og ikkje mitose? Kva for ein fase av meiosen er det snakk om? b) Av og til skjer uventa ting som gjer at arvestoffet endrast. Vi snakkar då om mutasjonar- Vi skil gjerne mellom to hovudtypar mutasjonar punktmutasjonar og storskalamutasjonar. Kva legg vi i desse omgrepa? Kom med døme på begge typar mutasjonar. c) To erteplanter som er heterozygote for eigenskapane belgfasong (glatt eller rynka) og belgfarge (grøn eller gul), kryssast. Teikn eit kryssingsskjema og avgjer den fenotypiske ratioen (delen) til avkommet. d) Stamtavla i vedlegg 6 syner arveligheten av alkaptonuria, ein medfødt stoffskiftefeil, i ein familie. Menneske med alkaptonuria er ikkje i stand til å bryte ned alkapton, noko som medfører svart urin og farging av kroppsvev. I stamtavla er dei med alkaptonuria markert med lilla. Ut i frå figuren; er årsaken til denne stoffskiftefeilen eit dominant eller recessivt allel? Fyll inn genotypen til dei individa som utvitydig lèt seg avgjere. Kva for genotypar er mogleg for dei andre individa? Marker direkte i figuren i vedlegget. Hugs å rive av vedlegget og leggje det ved oppgåva!
Vedlegg 1
Vedlegg 2 Bromløsning Påvisningsreaksjoner i organisk kjemi Stoff Påviser Reaksjonsprodukt Synlige tegn Natriumhydrogenkarbonat Kromsyrereagens (kaliumkromat i svovelsyre) 2,4-dinitrofenylhydrazin (2,4 DNFH) Fehlings test/ Benedicts løsning FeCl 3 i vannløsning Dobbelt - og trippelbindinger Karboksylgrupper R - COOH Oksiderbare grupper, -OH i alkoholer -CHO i aldehyder Karbonylgruppen (-CO-) i aldehyder og ketoner Aldehyder Fenoler (alkoholer der R er en benzenring) Enkeltbindinger Det dannes CO 2(g) Aldehyd (prim. alk.) Keton (sek. alk.) Karboksylsyre (aldehyder) Karboksylgruppe Dannes et kompleks Bromløsningen avfarves Gassutvikling Grønnfarving av løsningen Gult bunnfall Gulrødt til brunt bunnfall av Cu 2O Løsningen blir lilla
Vedlegg 3 Standard reduksjonspotensial er ved 25 ⁰C
Vedlegg 4 Syre og basekonstanter, (Ka og Kb) ved 25 C
Vedlegg 5 Kandidatnummer: Figur 1 Legg ved figuren i eksamenssvaret ditt.
Vedlegg 6 Kandidatnummer: Figur 2 Legg ved figuren i eksamenssvaret ditt