Syntymäaika: 2. Kirjoita nimesi ja syntymäaikasi kaikkiin sivuille 1 ja 3-11 merkittyihin kohtiin.

Transkriptio

1 1 Helsingin, Jyväskylän ja Oulun yliopistojen kemian valintakoe Keskiviikkona klo 9-12 Nimi: Yleiset ohjeet 1. Tarkista, että tehtäväpaperinipussa ovat kaikki sivut Kirjoita nimesi ja syntymäaikasi kaikkiin sivuille 1 ja 3-11 merkittyihin kohtiin. 3. Kirjoita kaikki vastaukset tehtäväpaperille. Alleviivaa laskutehtävien lopulliset vastaukset. 4. Kirjoita selvästi. Epäselvät vastaukset tulkitaan vääriksi. 5. Kokeessa saa käyttää YO-kokeissa hyväksyttyä laskinta. Taulukkokirjan käyttö on kielletty. Tarvittavat luonnonvakiot ovat koepaperin sivulla 1 ja jaksollinen järjestelmä sivulla Kokeesta saa poistua aikaisintaan klo 10: Kun lähdet kokeesta, jätä kaikki tehtäväpaperisi valvojalle, joka tarkastaa samalla henkilöllisyytesi. 8. Mikäli tarvitset todistuksen kokeeseen osallistumisesta, pyydä sitä kokeen valvojalta. Avogadron vakio N A = 6, mol -1 Yleinen kaasuvakio R = 8,31 J mol -1 K -1 = 0,0831 bar dm 3 mol -1 K -1 Ideaalikaasun moolitilavuus (NTP): V m = 22,4 dm 3 mol -1 Normaaliolosuhteet (NTP): Normaalilämpötila T 0 = 273,15 K = 0 ºC Normaalipaine p 0 = 101,3 kpa = 1,013 bar Tehtävä Pisteet yhteensä Pisteet

2 2 IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIII IB IIB IIIB IVB VB VIB VIIB H Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe (98) Cs Ba La* Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn (209) (210) (222) Fr Ra Ac** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup (223) (226) (227) (261) (262) (266) (264) (277) (268) (281) (272) (285) (284) (289) (288) He *Lantanidit *Aktinidit Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu (145) Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lf (237) (244) (243) (247) (247) (251) (252) (257) (258) (259) (262)

3 3 Nimi: Tehtävä 1. Ovatko väittämät oikein vai väärin. Oikeasta vastauksesta saa 0,5 pistettä ja väärästä vastauksesta vähennetään 0,5 pistettä. Ei vastausta = 0 p. Maksimipistemäärä 10 p. Ainemäärä kuvaa massan ja moolimassan suhdetta Katalyytti nopeuttaa kemiallista reaktiota alentamalla sen aktivoitumisenergiaa Etaanin hiilet ovat sp 2 -hybridisoituneita Väittämä Oikein Väärin Sekundäärisissa alkoholeissa hydroksyyliryhmän sitova hiili on liittynyt kahteen muuhun hiileen Hiilihydraatit sisältävät vain hiiltä ja vetyä Bentseeni on poolinen yhdiste Palamisreaktioissa tuotteiden massa on pienempi kuin lähtöaineiden massa Ketoneissa tunnusomainen funktionaalinen ryhmä sisältää hiilen ja hapen yksinkertaisen C-O -sidoksen Vapaina alkuaineina halogeenit muodostavat kaksiatomisia molekyylejä Puolimetalli tarkoittaa yhdistettä, jolla on sekä metallin että epämetallin ominaisuuksia Ionitulon avulla voidaan laskea liuenneen aineen ionisaatioaste Eetterin muodostuminen kahdesta alkoholista on kondensaatioreaktio Galvaanisessa kennossa anodilla tapahtuu hapettuminen Kun tasapainossa olevan reaktion N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g) reaktioastiaa pienennetään, syntyy lisää ammoniakkia Amorfisilla aineilla on tietty, tarkka sulamispiste Valkuaisaineet rakentuvat aminohapoista Endotermisessä reaktiossa reaktion ympäristö lämpenee Pentanolin paikkaisomeereillä on erilaiset kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet Alkaani CH 3 CH(CH 3 )C(CH 3 ) 3 on nimeltään tetrametyylibutaani Etikasta ja öljystä tehty salaatinkastike on heterogeeninen seos

4 4 Nimi: Tehtävä 2. (6 pistettä) Etanolin CH 3 CH 2 OH valmistusprosessissa syntyy sivutuotteena dietyylieetteriä (C 2 H 5 ) 2 O. Kun 1,005 g prosessissa syntynyttä etanolia ja sivutuotetta sisältävää näytettä analysoitiin polttamalla, syntyi 1,963 g hiilidioksidikaasua CO 2. a) Tasapainota alla esitetyt palamisprosessiin liittyvät reaktioyhtälöt. i) CH 3 CH 2 OH(l) + O 2 (g) CO 2 (g) + H 2 O(l) ii) (C 2 H 5 ) 2 O(l) + O 2 (g) CO 2 (g) + H 2 O(l) b) Kuinka monta massaprosenttia näytteessä oli sivutuotteena syntynyttä dietyylieetteriä?

5 5 Nimi: Tehtävä 3. (6 pistettä) Kuvassa 3.1. on esitetty reaktion A + B C + D kulkua energiaprofiilin avulla. a) Merkitse kuvaajaan kohta, joka edustaa reaktion siirtymätilaa (transitiotilaa). b) Merkitse kuvaajaan reaktion aktivoitumisenergia. Kuva 3.1. c) Mitä tarkoittaa kuvaajassa (Kuva 3.1.) oleva paikallinen minimikohta (M)?

6 d) Tolueenin (metyylibentseeni) reaktio typpihapon ja rikkihapon seoksessa tuottaa nitrotolueenia. Reaktion energiaprofiili on olennaisilta osiltaan edellä esitettyä tyyppiä. Reaktiossa muodostuu isomeerien seos ja yhden nitroryhmän sisältäviä paikkaisomeereja muodostuu seuraavasti: orto-nitrotolueenia (2-nitrotolueenia) 63 %, meta-nitrotolueenia (3-nitrotolueenia) 3 % ja paranitrotolueenia (4-nitrotolueenia) 34 %. Seuraavassa kuvassa (Kuva 3.2.) on esitetty näiden isomeerien muodostumisen energiaprofiilit (asteikko on suhteellinen). Mikä käyristä kuvaa orto-, mikä meta- ja mikä para-nitrotolueenin muodostumista? Perustele. 6 Kuva 3.2.

7 Nimi: 7 Tehtävä 4. (6 pistettä) a) Ionin X 2- ja ionin Z + elektronikonfiguraatiot ovat samat; 1s 2 2s 2 2p 6. Tunnista alkuaineet X ja Z, ja kirjoita kummankin alkuaineen X ja Z perustilaisten atomien elektronikonfiguraatiot. b) Kun kahdella eri atomilla, ionilla tai molekyylillä on sama määrä elektroneja, niitä kutsutaan keskenään isoelektronisiksi. Isoelektronisuus on hyödyllinen käsite, sillä elektronirakenteeltaan samanlaiset rakenneosat käyttäytyvät usein keskenään samankaltaisesti. Esitä jokin i) Anioni ja kationi, jotka ovat isoelektronisia argonatomin kanssa ii) Molekyyli tai molekyyli-ioni, joka on isoelektroninen typpimolekyylin (N 2 ) kanssa. c) Radioaktiivisessa hajoamisessa epävakaa atomiydin hajoaa luovuttaen hiukkas- tai sähkömagneettista säteilyä tai molempia. Eräs radioaktiivisen hajoamisen muoto on alfahajoaminen, jossa epävakaa ydin luovuttaa ns. alfahiukkasen, eli -ytimen. Radioaktiivisuuden tutkimuksen uranuurtaja, nobelisti Marie Curie, löysi tutkimuksissaan uuden radioaktiivisen alkuaineen nimeltä radium (Ra), joka hajoaa kahden alfahajoamisen kautta toiseksi Curien löytämäksi radioaktiiviseksi alkuaineeksi. Mikä on tämä toinen alkuaine? Perustele vastauksesi.

8 Nimi: 8 Tehtävä 5. (9 pistettä) Käytettävissäsi on orgaaniset yhdisteet, joiden kaavat on annettu ohessa. Valitse näistä sopivat lähtöaineet ja esitä reaktioyhtälöin, miten voit valmistaa alla kysytyt tuotteet. Reaktiot voivat olla yksi- tai kaksivaiheisia. Tarvittavat muut tekijät, kuten epäorgaaniset reagenssit ja mahdolliset katalyytit voit valita vapaasti. a) 2-bromi-2-metyylipentaani b) Sekundäärinen alkoholi c) Esteri d) Natriumbentsoaatti

9 Nimi: 9 Tehtävä 6. (6 pistettä) Novokaiini C 13 H 20 N 2 O 2 on heikko emäs (K b = 7, M), jota käytetään paikallispuudutteena. Vesiliuoksessa Novokaiinin aminoryhmän protonoitumista kuvaa yleinen reaktioyhtälö: BNH 2 + H 2 O BNH OH a) Laboratoriossa tutkittiin 0,0200 mol dm -3 Novokaiinin vesiliuosta. Tutkimusta varten kemisti laski liuoksen ph:n ja vei tuloksen laborantilleen. Mitä kemistin antamassa lapussa luki Novokaiiniliuoksen ph:n kohdalla? (K w = 1, (mol dm -3 ) 2 ) b) Miten laborantti voi helposti varmistaa, että näytteen konsentraatio on oikein?

10 Nimi: 10 Tehtävä 7. (8 pistettä) a) Vastaa perustellen, mitkä vuorovaikutukset tai sidokset määräävät seuraavien aineiden olomuodon huoneenlämmössä ja missä olomuodossa ne tällöin esiintyvät? i) Bentseeni ii) 3-pentanoni iii) Grafiitti iv) Divetysulfidi v) Nikkeli b) Mainitse kolme orgaanista yhdistetyyppiä, jotka voivat muodostaa vetysidoksia. Esitä kussakin tapauksessa rakennekaavojen avulla, miten vetysidokset muodostuvat.

11 Nimi: 11 Tehtävä 8. (9 pistettä) Puskuriliuokset ovat tärkeitä biologiassa, jossa esimerkiksi fysiologiset reaktiot ovat herkkiä pienillekin ph:n muutoksille. a) Mitkä seikat vaikuttavat puskuriliuoksen tehoon ja millainen on tyypillinen tehokas puskuriliuos? b) Laboratoriossa valmistettiin puskuriliuos lisäämällä 0,15 mol etikkahappoa ja 0,30 mol natriumasetaattia litraan vettä. Mikä on puskuriliuoksen ph? ( K a ( CH 3 COOH) = 1, M)

12 c) Mikä on edellä valmistetun puskuriliuoksen ph, jos siihen lisätään 1,0 g kiinteää natriumhydroksidia NaOH eikä liuostilavuus muutu emäslisäyksestä? 12