Lukion kemiakilpailu

Transkriptio

1 MAL ry Lukion kemiakilpailu/perussarja Nimi: Lukion kemiakilpailu Perussarja Kaikkiin tehtäviin vastataan. Aikaa on 100 minuuttia. Sallitut apuvälineet ovat laskin ja taulukot. Tehtävät suoritetaan erilliselle koepaperille. Paperiin on kirjoitettava selvästi oma nimi ja koulun nimi. Sekä tehtävä- että koepaperi palautetaan opettajalle. 1. (7p) Merkitse rastilla oikea(t) vaihtoehto(t). Jos tapahtuma on kemiallinen reaktio, laadi reaktioyhtälö. Vastaa tähän tehtävään alla olevaan taulukkoon. etanoli + vesi natrium + vesi sinkki + 1M HCl kulta + 1M HCl 1M NaH + 1M HCl kupari + ZnS (aq) liukeneminen kemiallinen reaktio hapettuminen neutraloituminen kaasun kehittyminen ei mitään mainituista Reaktioyhtälö

2 MAL ry Sivu / Lukion kemiakilpailu/perussarja. (8 p) Vastaa perustellen a) Mitä sidoksia ammoniakimolekyylissä on atomien välillä? b) Mitä sidoksia on ammoniakkimolekyylien välillä nestetilassa? c) Miksi ammoniakki on dipoli? d) Miksi ammoniakki liukenee veteen, mutta ei bentseeniin? e) nko ammoniakkikaasu ilmaa raskaampaa (NTP)? 3. (6p) Liikalihavuuden hoitoon kehitetyn lääkeaineen pelkistetty molekyylirakenne on R H NH a) Molekyyli on kiraalinen. Merkitse tähdellä molekyylin kiraaliset eli asymmetriset keskukset. b) Ympyröi molekyylin funktionaliset ryhmät ja nimeä ne. c) Molekyyli hydrolysoituu. Laadi kaikkien hydrolyysituotteiden täydelliset rakennekaavat ja nimeä niistä kaksi.. (9p) Kemiallisen analyysin perusteella veressä hapen kuljettajana toimiva proteiini hemolobiini sisältää 0,3 massaprosenttia rautaa. a) Mikä on hemolobiinimolekyylin pienin mahdollinen moolimassa? b) Hemolobiinin todellinen moolimassa on noin /mol. Miten voit selittää eron saamasi moolimassan ja todellisen moolimassan välillä? c) Yksi millilitra verta sisältää 5, punaista verisolua ja jokainen punainen verisolu sisältää, hemolobiinimolekyyliä. Aikuisen ihmisen veren kokonaistilavuus on 5,0 litraa. Kuinka monta rammaa hemolobiinia on keskikokoisessa aikuisessa ihmisessä? 5. (7p) Tuntemattoman metallioksidin 5,00 näyte pelkistettiin täydellisesti oheisen tasapainottamattoman reaktiosarjan mukaisesti, jolloin kiinteitä tuotteita muodostui 11,3. Mistä metallista oli kyse? 900º C M + Cl + C MCl + C MCl 1100º C + M MCl + M

3 MAL ry Lukion kemiakilpailu/avoinsarja Nimi: Lukion kemiakilpailu Avoin sarja Kaikkiin tehtäviin vastataan. Aikaa on 100 minuuttia. Sallitut apuvälineet ovat laskin ja taulukot. Tehtävät suoritetaan erilliselle koepaperille. Paperiin on kirjoitettava selvästi oma nimi ja koulun nimi. Sekä tehtävä- että koepaperi palautetaan opettajalle. 1. (7p) Merkitse rastilla oikea(t) vaihtoehto(t). Jos tapahtuma on kemiallinen reaktio, laadi reaktioyhtälö. Merkitse myös olomuodot. Vastaa tähän tehtävään alla olevaan taulukkoon. etanoli + vesi natrium + vesi sinkki + 1M HCl kulta + 1M HCl 1M NaH + 1M HCl kupari + ZnS (aq) liukeneminen kemiallinen reaktio hapettuminen neutraloituminen kaasun kehittyminen ei mitään mainituista Reaktioyhtälö

4 MAL ry Sivu / Lukion kemiakilpailu/avoin sarja. (8p) Liikalihavuuden hoitoon kehitetyn lääkeaineen pelkistetty molekyylirakenne on R H NH a) Molekyyli on kiraalinen. Merkitse tähdellä molekyylin kiraaliset eli asymmetriset keskukset. b) Ympyröi molekyylin funktionaliset ryhmät ja nimeä ne. c) Molekyyli hydrolysoituu. Laadi kaikkien hydrolyysituotteiden täydelliset rakennekaavat ja nimeä niistä kaksi 3. (8p) Kuivaparissa tapahtuvat reaktiot Anodi: Zn Zn + + e + Katodi: Mn + e + NH Mn( H ) + NH 3 a) Kirjoita kokonaisreaktio b) Parin jännite on 1,50 V. Mikä on katodin pelkistymispotentiaali? c) Mikä sähkömäärä (As) saadaan rammasta manaanidioksidia? Kuinka monta rammaa sinkkiä tällöin hapettuu?. (8p) Sitruunahappo (-hydroksipropaani-1,,3-trikarboksyylihappo) ja salisyylihappo (- hydroksibentsoehappo) muuttuvat täydellisessä hapettumisessa hiilidioksidiksi ja vedeksi. a) Kirjoita näiden aineiden hapettumisreaktiot. b) Jos jätevedessä sitruunahapon pitoisuus on 10,0 m/dm 3 ja salisyylihapon pitoisuus 9,00 m/dm 3, niin kuinka suuri määrä happikaasua tilavuusyksikköä kohti kuluu oraanisten aineiden täydelliseen hapettamiseen. 5. (8p) 1,8 kalsiummetallia liuotettiin 150,0 HCl-liuosta, joka sisälsi 0,80 massa-% HCl:a. Kun reaktioseos jäähdytettiin lämpötilaan 5ºC, muodostui kirkkaaseen liuokseen saostuma, jonka massa oli 1,8. (ilman C ei päässyt vaikuttamaan kokeen suorittamiseen) a) Kirjoita prosessiin liittyvät reaktioyhtälöt b) Määritä loppuliuoksen massaprosenttinen koostumus c) Kun kirkasta liuosta lämmitetään, liuos samenee. Mistä tämä johtuu?

5 MAL ry Lukion kemiakilpailu/perussarja Lukion kemiakilpailu Perussarja Pisteytysohjeet. 1. (7p) ikea rasti 1/3 pistettä, väärä -1/3 pistettä. Enintään pistettä. 1piste/reaktioyhtälö. etanoli + vesi natrium + vesi sinkki + 1M HCl kulta + 1M HCl 1M NaH + 1M HCl kupari + ZnS (aq) x x x x (x) x x x (x) x x x x liukeneminen kemiallinen reaktio hapettuminen neutraloituminen kaasun kehittyminen ei mitään mainituista Reaktioyhtälö Na(s) + H (aq) NaH(aq) + H () Zn(s) + H + (aq) Zn + (aq) + H () H (aq) + H + (aq) H (l)

6 MAL ry Sivu / Lukion kemiakilpailu/perussarja. (8 p) 1½ pistettä kohdalta, e-kohta pistettä. a) Vety ja typpi ovat epämetalleja, elektroneatiivisuusero 0,9. Kovalenttiset sidokset. b) Poolinen molekyyli, vety sitoutunut kovalenttisesti typpeen. Vetysidokset. c) Typen vapaasta elektroniparista ja kolmesta kovalenttisesta sidoksesta johtuva kolmisivuisen pyramidin muoto, joka ei kumoa osittaisvarauksien vaikutusta. d) Vesi on poolista kuten ammoniakkikin, mutta bentseeni on pooliton. M 17,03 mol e) ρ ( NH 3 ) = = = 0,76 3 < ρ( ilma) = 1, 93 eli ei ole. 3 dm V,1dm m mol 3. (6p) R * * H NH a) Kiraalikeskukset b) Esteri ja amidi c) 3 rakennekaavaa, joista voi nimetä metaanihappo ja -amino--metyyli-pentaanihappo. (9p) ( Fe) M 55,85 mol a) = mol 0,3% 0,003 b) Todellinen moolimassa on nelinkertainen, koska yhdessä hemolobiinimolekyylissä on neljä rauta-atomiyksikköä ,9 10, c) mol mol = , (7p) Tasapainotus pistettä. Ainemäärien suhde päätelty oikein (tai kokonaisreaktion yhtälö) +1 piste. 900º C M + Cl + C MCl + C MCl M 1100º C + M MCl + Cl + C + M + M C + MCl + M 5,00 M + 16,00 95,1 + 5M = 11,3 (, ,5) ( M + 3) M = 91,19 M ( Zr) = 91, mol Eli kysytty metalli on zirkonium. 5,00 + M M + 16,00 = 11,3

7 MAL ry Lukion kemiakilpailu/avoinsarja Lukion kemiakilpailu Avoin sarja Pisteytysohjeet. 1. (7p) ikea rasti 1/3 pistettä, väärä -1/3 pistettä. Enintään pistettä. 1piste/reaktioyhtälö. etanoli + vesi natrium + vesi sinkki + 1M HCl kulta + 1M HCl 1M NaH + 1M HCl kupari + ZnS (aq) x x x x (x) x x x (x) x x x x liukeneminen kemiallinen reaktio hapettuminen neutraloituminen kaasun kehittyminen ei mitään mainituista Reaktioyhtälö Na(s) + H (aq) NaH(aq) + H () Zn(s) + H + (aq) Zn + (aq) + H () H (aq) + H + (aq) H (l)

8 MAL ry Sivu /3 Lukion kemiakilpailu/avoin sarja. (8p) R * * H NH a) Kiraalikeskukset p b) Esteri ja amidi p c) Kolme rakennekaavaa pistettä. Metaanihappo ja -amino--metyyli-pentaanihappo p (8p) a) ( ) Zn + Mn + NH Mn H + NH 3 + Zn p b) 1,50 V 0,76 V = 0,7 V p c) m 1 Q = nzf = zf = As mol = 1110As M ( 5,9 + 16,00) mol p 1 1 m( Zn) = n( Zn) M ( Zn) = 65,39 mol = 0,376 p 5,9 + 16,00 ( ) mol. (8p) a) C 6 H C + 8 H C 7 H C + 3 H p 1 0,0100 0, b) V ( ) n V dm ml = = + 7,1 mol = 15, 5 19,1 dm mol 138,118 mol p m 3 jätevettä

9 MAL ry Sivu 3/3 Lukion kemiakilpailu/avoin sarja 5. (8p) a) 1p/reaktio Ca s ( ) + HCl( aq) CaCl ( aq) H ( ) + 5,5mmol 3,6mmol 17,3mmol 17,3mmol b) Ca ( s) + H ( l) Ca( H ) ( s) H ( ) + 8,mmol 56,mmol 8,mmol 8,mmol n n n ( Ca) = ( ) ( HCl) m HCl 1,8 0,08 mol = 5,5mmol = 150,0 0,0080 = 1,6 = 1,6 36,58 mol = 3,6mmol 1,8 ( Ca( H ), saost) = =,6mmol 7,096 mol ( Ca( H ), liuoks) = 5,5mmol 17,3mmol,6mmol = 3,6mmol = ˆ 0,67 n HCl rajoittava reaenssi Saostuneen ja liuokseen jäävän Ca(H) määrät 1p p Liuoksessa: m H = 150,0 1,6 56,mmol 18,016 ( ) ( ( H ) ) ( ) = m Ca m CaCl Yht :19,91 = 0,67 17,3mmol 110,98 mol = 1,90 mol = 17,7 m % m % m % ( H ) = 98,5% ( Ca( H ) ) = ( CaCl ) = 1,3% 0,% TAI m % m % m % M % ( H ) = 98,5% + ( Ca ) = ( H ) = ( Cl ) = 0,8% 0,6% 0,1% Prosenttiosuudet p c) kalsiumhydroksidin liukoisuus pienenee 1p

10 MAL ry Lukion kemiakilpailu/perussarja Nimi: Kemitävlinen för ymnasier Grundserien Alla uppifter besvaras. Tiden är 100 minuter. Tillåtna hjälpmedel är räknare och tabeller. Uppifterna löses på ett skllt provpapper. På pappret måste man skriva sitt eet namn och skolans namn tydlit. Såväl uppifts- som provpappret returneras till läraren. 1. (7p) Ane det korrekta alternativet (de korrekta alternativen) med ett kryss. Skriv reaktionsformeln om det sker en kemisk reaktion. Besvara denna fråa i tabellen nedan. etanol + vatten natrium + vatten zink + 1M HCl uld + 1M HCl 1M NaH + 1M HCl koppar + ZnS (aq) upplösnin kemisk reaktion oxidation neutralisation as bildnin inet av ovannämnda Reaktionsformel

11 MAL ry Sivu / Lukion kemiakilpailu/perussarja. (8p) Besvara med motiverin a) Hurudana bindninar finns mellan atomerna i ammoniakmolekylen? b) Hurudana bindninar finns mellan ammoniakmolekylerna i vätskefas? c) Varför är ammoniak en dipol? d) Varför löser si ammoniak i vatten men inte i bensen? e) Är ammoniakas tynre än luft (NTP)? 3. (6p) Den förenklade molekylstrukturformeln för ett läkemedel som utvecklats för vård av övervikt är R H NH a) Molekylen är kiral. Ane med en stjärna molekylens kirala eller asymmetriska centra. b) Rina in molekylens funktionella rupper och namne dem. c) Molekylen hydrolyseras. Rita upp de fullständia strukturformlerna för alla hydrolysprodukter och namne två av dem.. (9p) På basis av kemisk analys innehåller det protein, hemolobin, som transporterar syre i blodet 0,3 massaprocent järn. a) Vilken är hemolobinmolekylens minsta möjlia molmassa? b) Hemolobinets verklia molmassa är unefär /mol. Hur kunde du förklara skillnaden mellan den molmassa du erhållit och den verklia molmassan? c) En milliliter blod innehåller 5, röda blodkroppar och varje röd blodkropp innehåller, hemolobinmolekyler. Den totala blodvolymen hos en fullvuxen människa är 5,0 liter. Hur måna ram hemolobin finns det i en medelstor vuxen människa? 5. (7p) Ett prov på 5,00 av en okänd metalloxid reducerades fullständit enlit nedanstående obalanserade reaktionsserie, varvid det bildades 11,3 fasta produkter. Vilken metall är det fråa om? 900º C M + Cl + C MCl + C MCl 1100º C + M MCl + M

12 MAL ry Lukion kemiakilpailu/avoinsarja Nimi: Kemitävlinen för ymnasier Öppna serien Alla uppifter besvaras. Tiden är 100 minuter. Tillåtna hjälpmedel är räknare och tabeller. Uppifterna löses på ett skilt provpapper. På pappret måste man skriva sitt eet namn och skolans namn tydlit. Såväl uppifts- som provpappret returneras till läraren. 1. (7p) Ane det korrekta alternativet (de korrekta alternativen) med ett kryss. Skriv reaktionsformeln om det sker en kemisk reaktion. Anteckna också areationstillstånden. Besvara denna fråa i tabellen nedan. etanol + vatten natrium + vatten zink + 1M HCl uld + 1M HCl 1M NaH + 1M HCl koppar + ZnS (aq) upplösnin kemisk reaktion oxidation neutralisation as bildnin inet av ovannämnda Reaktionsformel

13 MAL ry Sivu / Lukion kemiakilpailu/avoin sarja. (8p) Den förenklade molekylstrukturformeln för ett läkemedel som utvecklats för vård av övervikt är R H NH a) Molekylen är kiral. Ane med en stjärna molekylens kirala eller asymmetriska centra. b) Rina in molekylens funktionella rupper och namne dem. c) Molekylen hydrolyseras. Rita upp de fullständia strukturformlerna för alla hydrolysprodukter och namne två av dem. 3. (8p) I ett torrelement sker reaktionerna Anoden: Zn Zn + + e + Katoden: Mn + e + NH Mn( H ) + NH 3 a) Skriv reaktionsformeln för totalreaktionen. b) Elementets spännin är 1,50 V. Vilken är katodens reduktionspotential? c) Vilken elektricitetsmänd (As) kan fås av ett ram manandioxid? Hur måna ram zink oxideras därvid?. (8p) Citronsyra (-hydroxipropan-1,,3-trikarboxylsyra) och salicylsyra (-hydroxibensoesyra) förändras vid fullständi oxidation till koldioxid och vatten. a) Skriv reaktionsformlerna för oxidation av dessa ämnen. b) m halten citronsyra i avfallsvatten är 10,0 m/dm 3 och halten salicylsyra är 9,00 m/dm 3, en hur stor mänd syras åtår då per volymenhet för fullständi oxidation av de oraniska ämnena? 5. (8p) 1,8 kalciummetall löstes i 150,0 HCl-lösnin som innehöll 0,80 massa-% HCl. Då reaktionsblandninen avkyldes till temperaturen 5 ºC bildades i den klara lösninen en fällnin, vars massa var 1,8, (luftens C tilläts inte påverka utförandet av experimentet) a) Skriv de reaktionsformler som hänför si till processen. b) Bestäm slutlösninens sammansättnin i massaprocent. c) Då man värmer den klara lösninen rumlas den. Vad beror detta på?