Kemia s10 Ratkaisut. b) Kloorin hapetusluvun muutos: +VII I, Hapen hapetusluvun muutos: II 0. c) n(liclo 4 ) = =

Transkriptio

1 1. 2. a) Yhdisteen molekyylikaava on C 6 H 10 : A ja E b) Yhdisteessä on viisi CH 2 yksikköä : D ja F c) Yhdisteet ovat tyydyttyneitä ja syklisiä : D ja F d) Yhdisteet ovat keskenään isomeereja: A ja E e) Yhdisteet ovat tyydyttymättömiä : A, C ja E f) Yhdisteet, joissa jokin hiiliatomi sitoutuu ainoastaan toisiin hiiliatomeihin: A ja C a) Kuumennus: LiClO 4 (s) LiCl (s) + 2 O 2 (g) Liukeneminen: LiCl (s) + aq Li + (aq) + Cl (aq) Saostuminen: Ag + (aq) + Cl (aq) AgCl(s) b) Kloorin hapetusluvun muutos: +VII I, Hapen hapetusluvun muutos: II 0 m(liclo 4 ) 2,13g c) n(liclo 4 ) = = = 0,020021mol M(LiClO ) 106,39g/mo l 4 m(licl) = 0, mol 42,39 g/mol =0,8478 g 0,848 g bar l 0,020021mol 0, mol K 298,16 K d) V(O 2 ) = 2 = 0,97968 l 0,980 l 1,01325 bar

2 3. Br Br CH Br 3 CH 3 2 pelkistys Cl D HCl tai CH 2 OH CH 2 OH O CH 2 OC E NaOH A heikko hapetin B CO 2 - Na + F CHO C aldehydi 4. a) Kidesokeri on sakkaroosia, jonka molekyyleissä on poolisia hydroksyyliryhmiä. Kiinteässä tilassa sakkaroosilla on molekyylihila, jonka koossa pitäviä voimia ovat vetysidokset ja dispersiovoimat. Vedessä pooliset vesimolekyylit tarttuvat sokerin poolisiin ryhmiin, jolloin muodostuvien vetysidosten johdosta liukeneminen tapahtuu. b) Huoneen lämpötilassa jodi koostuu poolittomista kaksiatomisista molekyyleistä (I 2 ), jotka ovat järjestäytyneet kerroksiksi. Jodimolekyylin koko on suuri jolloin molekyylien väliset dispersiovoimat ovat sangen voimakkaita ja pitävät molekyylit paikoillaan kiteessä. c) Kvartsi on pääosin piidioksidia, SiO 2, jossa piiatomia ympäröi neljä teatraedrisesti suuntautunutta happiatomia. Koska jokainen O atomi on sitoutunut kahteen piiatomiin, muodostuu kolmiulotteinen verkkokide. Atomien välillä on vahva kovalenttinen sidos, joka sitoo atomit paikoilleen. 5. a) Bariumkarbonaatti liukenee happamaan vesiliuokseen. Bariumsulfaatti sen sijaan on erittäin niukkaliukoinen veteen, eikä liukene suolahapon vesiliuokseen. Vatsassa on n. 0,1 M suolahappoa, joka reagoi tehokkaasti BaCO 3 :n kanssa muodostaen hiilidioksidia ja vettä, samalla vapauttaen bariumioneja. BaCO 3 (s) + 2HCl(aq) BaCl 2 (aq) + H 2 CO 3 (aq) H 2 O(aq) + CO 2 (g) + Ba 2+ (aq) + 2Cl (aq)

3 Mahalaukun happamissa olosuhteissa CO 3 2 ioni reagoi muodostaen HCO 3 ioneja ja hiilidioksidia (hiilihappoa H 2 CO 3 ): CO 3 2 (aq) + H 3 O + (aq) HCO 3 (aq) + H 2 O(l) HCO 3 (aq) + H 3 O + (aq) CO 2 (g) + 2H 2 O(l) b) Myrkyllisen bariumionin pitoisuutta vatsassa täytyy vähentää sitomalla barium johonkin happamissa olosuhteissa niukkaliukoiseen suolaan. Eräs tällainen on suola on juuri BaSO 4, jota muodostuu esimerkiksi lisäämällä bariumioneja sisältävään liuokseen natriumsulfaattia. Reaktio on Ba 2+ (aq) + SO 4 2 (aq) BaSO 4 (s) c) Röntgensäteet läpäisevät ruumiin pehmeät kudokset, mutta raskaat atomit (ionit) kuten Ba 2+ sulfaatissa heijastavat ne tehokkaasti, joten liukenematon bariumsulfaatti kehossa toimii hyvänä varjoaineena. 6. a) Elektrolyysissä sula seos toimii elektrolyyttinä. Sulaan kryoliittiin liuotetaan alumiinioksidia ja seos sulaa o C:n lämpötilassa. b) m = ItM zf 5 1, s 26,98g / mol = As mol = g 268 kg 4 Al 3+ (l) + 3C(s) + 6 O 2 (l) 3CO 2 (g) + 4 Al(s) Osareaktiot voidaan esittää eri tavoin, esimerkiksi katodireaktio Al 3+ (l) + 3e Al(l) Al 2 O 3 (l) + 6e 2Al(l) + 3O 2 (l) Anodireaktio voidaan kirjoittaa C(s) + 2O 2 (l) CO 2 (g) + 4e Kokonaisreaktion mukaan 3 n(co n(al) =7462,3 mol; V(CO 2) l = 167 m 3 2 ) = 4 (NTP) V(CO 2, 1000 o C) 780 m 3 7. Kuvataan titrauslaitteisto sanallisesti tai piirroksena Arvioidaan tuoteselosteen perusteella näytteen määrä Selostetaan titraus vaiheittain: Selostetaan laskut kaavoina tai esimerkein. m(hac) = 0,100 mol/l V 1 M 1

4 Virhelähteet: (järjestys vaihtunut) ekvivalenttikohdan havaitseminen mahdolliset muut happamat aineet sinapissa puutteellinen sekoitus punnitustarkkuus NaOH liuoksen konsentraatio 8. a) ja b) c) 190 s d) ) v = c/ v = (0,0029 mol/l)/220 s = 1, mol/(l s) 9. a) Tyydyttymätön, syklinen, sekundäärinen alkoholi b) c)

5 d) 1:sp 3 ; 2:sp 2 ; 3:sp M(C 6 H 5 COOH) = 122,1 g/mol a) C 6 H 5 COOH (aq) + H 2 O C 6 H 5 COO (aq) + H 3 O + (aq) [C 6 H 5 COO ] = [H 3 O + ] = 10 3,30 mol/l = 5, mol/l [C 6 H 5 COOH] = x 5, mol/l Sijoittamalla happovakion yhtälöön 4 2 (5,01 10 mol/l) = 6, mol/l 4 x 5,01 10 mol/l x = 4, mol/l V = 250 ml ; n(c 6 H 5 COOH) = 1,121 mmol ja m(c 6 H 5 COOH) 140 mg b) Kun ph = 4,20, ([H 3 O + ] = 6, mol/l) seuraa happovakion yhtälöstä [C 6 H 5 COOH] = [C 6 H 5 COO ] = ½ C Täten haluttu puskuriliuos saadaan neutraloimalla puolet bentsoehaposta. ½ 1,12 mmol = x 0,100 mmol/ml ; x = V(NaOH) = 5,6 ml +11. a) (3 p.) Karbonyyliyhdisteiden rakenteet ja reaktiot Seuraavien karbonyyliyhdisteiden rakenteet esitettyinä: ketonit, aldehydit, karboksyylihapot, esterit, anhydridit, amidit Esimerkit seuraavista reaktioista: aldehydit: hapetus, pelkistys ketonit: pelkistys karboksyylihapot: pelkistys, esteröinti (tasapainoreaktio), suolanmuodostus, amidin muodostus esterit: esterihydrolyysi (tasapainoreaktio) b) (1 p.) Kiehumispisteet : karboksyylihappojen kiehumispisteet ovat korkeita sen vuoksi, että karboksyylihappomolekyylit muodostavat keskenään vetysidoksia. c) (1 p.) Karbonyyliryhmien merkitys proteiinien avaruusrakenteessa

6 happo ja amiini muodostavat amidin (peptidisidos) proteiinien sekundäärirakenne muodostuu, kun yhden ketjun karbonyylihappi ja toisen ketjun aminoryhmän vety muodostavat vetydidoksia keskenään (alfa helix, laskosrakenne) d) (2 p.) CHO pelkistin CH 2 OH C 5 H 10 O C 5 H 12 O A B hapetin esteröinti C 5 H 10 O 2 C * O O * +H 2 O C 10 H 20 O 2 D e) (2 p.) Yhdisteellä D on stereoisomeriaa(konfiguraatioisomeriaa), koska yhdisteessä on kaksi kiraliakeskusta (merkitty tähdellä d kohdan kuvaan) mol a) K s (TlCl)=[ Tl ] [ Cl ] = 1,7 10 ( / ) [ ] l Tl = 0,01304mol l / M(TlCl) = 239,85 g/mol 125 ml:ssa vettä n(tlcl) = 1,63 mmol ; m(tlcl) = 0,391 g 390 mg b) K s (TlCl) = [Tl + ][Cl ] = 0,10 x = 1, (mol/l) 2 [Tl + ] = 1, (mol/l) 125 ml:ssa vettä m(tlno 3 ) = 2, mol 266,39 g/mol = 0,0566 g 57 mg c) Lisäys: m (TlNO 3 ) = 486 mg; n(tlno 3 )= 1, mol; c(nacl) = 0,100 mol/l Kokonaisainemäärät seoksessa: n(tlcl,s) + n(cl ) = 12,5 mmol n(tlcl,s) + n(tl +,aq) = 1,824 mmol n(cl, aq) n(tl +,aq) = 10,676 mmol 125 ml:ssa : c(cl, aq) c(tl +,aq) = 0,0854 mol/l [Tl + ] = x

7 Uusi tasapainotila : [Tl + ][Cl ] = (x + 0,0854) x = 1, (mol/l) 2 x 2 + 0,0854 x 1, = 0 x = 1, x = 0,0873 (< 0, ei kelpaa) [Tl + ] =1, mol/l 1,9 mmol/l