Høgskolen i Sør-Trøndelag Avdeling for lærer- og tolkeutdanning Individuell skriftlig eksamen i Naturfag 1, NA130 130-D 30 studiepoeng EKSTRAORDINÆR EKSAMEN 30.01.09. Sensur faller innen 20.02.09. BOKMÅL Resultatet blir tilgjengelig på studentweb samtidig med registrering av sensur i studentdatabasen, senest første virkedag etter sensurfrist (se http://www.hist.no/content.ap?thisid=9427). Timer: 6 timer Hjelpemidler: Læreplaner i naturfag, tabeller i kjemi, lommeregner Informasjon: Vi ber om at dere starter oppgave 1 (økologi), 2 (cellebiologi) og oppgave 4 (kjemi) på nye ark da de har forskjellige sensorer. Alle oppgaver skal besvares, og dere må ha minst en deloppgave bestått for hver oppgave for at eksamen skal være bestått. Oppgavesettet er på i alt 6 sider inklusive vedlegg. Oppgave 1 (Økologi - 15 %) a) Ta utgangspunkt i en skog, og forklar hva vi mener med produsenter, forbrukere og nedbrytere i et dette økosystemet. Gi eksempler på organismer innen hver kategori. b) De tre viktigste jordtypene i Norge er podsol, brunjord og torv (sumpjord). Forklar hvordan podsol blir danna og hvordan en podsolprofil ser ut. c) Hva mener vi med abiotiske faktorer og biotiske faktorer. Velg selv et bestemt økosystem og grei ut om de viktigste abiotiske faktorene i dette økosystemet. Oppgave 2 (Cellebiologi - 20 %) a) Gj r greie for bakterienes oppbygning (bruk gjerne tegninger). Hva legger vi i at bakteriene kan være autotrofe, heterotrofe, kjemoautotrofe og fotoautotrofe? b) Tegn en eukaryot celle og sett navn på de ulike celleorganellene. Forklar kort funksjonen til hver av disse. c) Hva er virus? Hvilke likhetstrekk/ulikheter har de i forhold til eukaryote og prokaryote celler. Hvordan ser livssyklusen ut for et typisk virus?
d) Transport over cellemembraner kan skje som passiv transport eller aktiv transport. Forklar forskjellene mellom disse transportmetodene og ulike varianter av dem. e) Større molekyler som for eksempel proteiner, tas opp/skilles ut av cellen gjennom andre mekanismer. Hvilke mekanismer er dette snakk om? Oppgave 3 (Genetikk - 15 %) a) Tegn en figur, forklar ordene og sammenhengen mellom kromosom - gen - allel - DNA. b) Hos mais ligger genene for frøform og frøfarve på samme kromosom. Genene for farvet frø og glatt frø er fullstendig dominant overfor genene for henholdsvis blekt og rynket frø. Hunnblomstene på en maisplante som hadde vokst opp fra et frø som var farvet og glatt fikk overført pollen fra en plante som hadde vokst opp fra et frø som var blekt og rynket. Hvilke genotyper er det teoretisk mulig at de to nevnte planter hadde? Krysningen førte til dannelse av i alt 400 frø. Av disse var 194 farvete og glatte, 192 frø var bleke og rynkede, 7 frø var farvete og rynkede og 7 frø var bleke og glatte. Hvilke av de teoretisk mulige genotyper tyder disse tallene på at de kryssete planter hadde? Hvilke andre konklusjoner kan trekkes av de fremkomne fenotyper og antall? c) En albino er en person som mangler fargetoff (pigment) i huden, og som derfor er bleik og har hvitt hår. Denne egenskapen skyldes en recessiv genutgave. En albino mann skal ha barn med en normalt pigmentert kvinne. En av kvinnens foreldre var albino. Forklar, ved hjelp av et krysningsskjema hvor stor sjanse de har for å få et barn som er albino De får til sammen tre barn. Hva slags genotyper kan disse barna ha? Noen i denne familien er bærere. Hvem? Oppgave 4 (Generell kjemi - 20 %) De fleste grunnstoffene i periodesystemet er metaller. Metaller har karakteristiske egenskaper som gjør dem svært verdifulle i samfunnet. a) Gi noen eksempler på karakteristiske egenskaper hos metaller og forklar hva som er årsakene til egenskapene. Bruk begrepene makro (fysiske egenskaper) og mikronivå (kjemiske egenskaper). b) Noen få metaller kan også finnes i fri tilstand i naturen og har gjennom tidene vært årsaker til både erobringer og kriger. Gi eksempler på slike metaller og forklar kort hvorfor de kan finnes som frie grunnstoffer (stikkord: spenningsrekka). Disse metallene betegnes ofte med et samlenavn, hvilket? c) I tillegg til kopper, sølv, gull hører karbon og svovel med til grunnstoffer som har vært kjent siden oldtiden. Hva kan forklaringen på det være?
d) Metaller reagerer med andre stoffer og danner salter. De fleste metallene finnes i naturen som 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 Det er en utbredt misforståelse blant elever som lærer om periodesystemet og kjemiske reaksjoner at stoffer i gruppe 1 reagerer lettere med stoffer i gruppe 17 enn i gruppe 16, og at stoffer i gruppe 2 reagerer lettest med stoffer i gruppe 16. e) Prøv å gi en forklaring på hvorfor dette er tilfelle, og kom med forslag til hvordan undervisningen kan legges opp slik at denne misforståelsen kan unngås. (Bruk gjerne figurer eller sammenlikningsmodeller med hverdagen.) Oppgave 5 (Reaksjonstyper - 15 %) Kjemiske reaksjoner er vidt utbredt i naturen. Ingen kjemisk fabrikk så komplisert og ordner så mange reaksjoner som en levende organisme. Mange av stoffene i naturen går i kretsløp gjennom blant annet reaksjoner i levende organismer. Figuren under viser nitrogenets kretsløp ut fra oksidasjonstall: a) De tre ionene som er vist i figuren over har ulikt oksidasjonstall. Forklar hva som legger i begrepet oksidasjonstall og hva det brukes til. b) Nitrogen danner mange ikke - ioniske forbindelser med blant annet oksygen. Sett navn på de ikke ioniske forbindelsene i nitrogenkretsløpet over. c) Definer begrepene oksidasjon, reduksjon, oksidasjonsmiddel og reduksjonsmiddel. d) Finn ut hvilke(n) av de følgende reaksjoner er redoksreaksjoner og angi hva som er oksidasjonsmidlet i reaksjonen(e): i) NH 4 + (aq) + O 2(g) H + (aq) + NO 2 - (aq) + H 2 O (l) ii) iii) iv) NH 3(aq) + H 2 O (l) NH 4 + (aq) + OH - (aq) 3 Cu + 8 HNO 3 3 Cu(NO 3 ) 2(aq) + 2 NO (g) + 4 H 2 O (l) Pb(NO 3 ) 2(aq) + K 2 CrO 4(aq) PbCrO 4 (s) + 2 KNO 3(aq)
e) Ved anaerobe forhold (ikke oksygen tilstede) kan NO 3 - brukes som oksygenkilde i celleåndingen hos enkelte bakterier. Samlereaksjonen for denne prosessen er: NO 3 - + 2 CH 2 O + 2 H + NH 4 + + 2 CO 2 + H 2 O Vis ved hjelp av oksidasjonstall eller delreaksjoner at denne reaksjonen er balansert, og forklar hva slags reaksjonstype den er. Oppgave 6 (Organisk kjemi 15 %) a) Utslipp av olje fra boreplattformer til sjøs og tankskip har ført til mange miljøkatastrofer. Olje hører med til hydrokarbonene. Forklar hva hydrokarboner er, og hvordan vi deler dem inn i tre hovedgrupper. b) Bilbensin er en blanding av ulike hydrokarboner hvor de fleste har mellom 5 og 10 C-atomer. Oktantall er et sentralt begrep når det gjelder bensin. Rette hydrokarboner gir lavt oktantall mens grenete og sykliske forbindelser gir høyere oktantall. For å høyne oktanttallet brukes en rekke prosesser. Reaksjoner fra en av disse prosessene er tatt med under. Sett navn på de to stoffene i reaksjonen under. Stoffene har samme molekylformel, C 5 H 12, men ulik bygning. Hva slags forbindelser er de (i forhold til hverandre)? CH 3 - CH 2 - CH 2 CH 2 - CH 3 CH 3 - CH CH 2 - CH 3 CH 3 c) Br 2 og I 2 kan reagere med visse hydrokarboner. Hva er forutsetningen for at en slik reaksjon skal skje? Hva blir sluttproduktet hvis vi enten lar brom (Br 2 ) reagere med propen eller iod (I 2 ) reagere med propyn. Skriv reaksjonslikningen med strukturformler og sett navn på sluttproduktet. d) I en organisk reaksjon kan alkoholen 2 butanol reagere med svovelsyre og danne butener etter reaksjonslikningen: CH 3 CHCH 2 CH 3 CH 3 CHCHCH 3 + CH 2 CHCH 2 CH 3 + H 2 O OH Hva slags reaksjonstype er dette et eksempel på? Kan ett eller begge reaksjonsproduktene danne isomerer? I så fall hvilke tegn og sett navn på isomerene. e) 2 butanol kan også reagere med saltsyre (HCl). Det skjer etter reaksjonslikningen: CH 3 CHCH 2 CH 3 + HCl CH 3 CHCH 2 CH 3 + H 2 O OH Cl Hva slags reaksjonstype er dette et eksempel på? Hva er navnet på produktet i denne reaksjonen?
Vedlegg i kjemi Periodesystemet Hentet fra "Tabeller og formler i kjemi, 2KJ og 3 KJ", Gyldendal undervisning, 1998. Elektronegativitet Hentet fra: Jan Sire (1995): Chemica, Fagbokforlaget
Spenningsrekka Hentet fra "Tabeller og formler i kjemi, 2KJ og 3 KJ", Gyldendal undervisning, 1998.