MAOL:n pistesuositus kemian reaalikokeen tehtäviin syksyllä 2012.

Transkriptio

1 MAL:n pistesuositus kemian reaalikokeen tehtäviin syksyllä Tehtävän eri osat arvostellaan 1/3 pisteen tarkkuudella ja loppusumma pyöristetään kokonaisiksi pisteiksi. Tehtävän sisällä pieniä puutteita voi korvata jonkin muun kohdan tavallista syvällisemmällä käsittelyllä. - Kemian kannalta epätäsmällisestä kielenkäytöstä, huolimattomasti piirretyistä orgaanisten yhdisteiden rakennekaavoista tai huolimattomasta kaavojen kirjoittamisesta sekä virheellisistä nimistä vähennetään 0. - Pieni laskuvirhe tai likiarvojen huolimaton käyttö aiheuttaa 1/3 isteen vähennyksen. Tuloksen tarkkuus määräytyy epätarkimman lähtöarvon mukaan. - Välituloksissa tulee olla riittävä määrä numeroita näkyvissä. - Selventävien kuvien ja kaavioiden käyttö on suositeltavaa. Sanallisissa vastauksissa tulee käyttää myös kemiallisia kaavoja. Yleensä vastaukset tulee perustella. - Jos vastauksena pyydetään reaktioyhtälöä, sen tulee olla esitettynä ilman hapetuslukuja pienimmin mahdollisin kokonaislukukertoimin ja olomuodoilla varustettuna. rgaanisissa reaktioyhtälöissä käytetään rakennekaavoja, mutta ei vaadita olomuotoja. 1. Etikka on etikkahapon laimea vesiliuos. C 3 C - Jos vesiliuosta ei mainittu, -1/3 p. b) Saippua on rasvahapon (natrium)suolaa. - Na - Jos metalli-ioni puuttuu, -1/3 p. c) Taloussokeri on sakkaroosia. (Sakkaroosi on glukoosista ja fruktoosista muodostunut disakkaridi.) d) Ruokaöljy on rasvaa, glyserolin ja pääosin tyydyttymättömien rasvahappojen estereitä. - Rasvan/rasvahapon tyydyttymättömyys mainitsematta, -1/3 p. e) Bensiini on (tyydyttyneiden) hiilivetyjen (molekyylin hiiliatomien määrä esimerkiksi 4 10) seos. f) Tärkkelys on polysakkaridi (hiilihydraatti), joka muodostuu lukuisista yhteen liittyneistä glukoosiyksiköistä. - Jos glukoosia ei mainittu, -1/3 p. - Kaavat eivät ole välttämättömiä 1/3 p /3 p 6 p. Mg 3 P (s) 6 (l) 3 Mg() (s) P 3 (g) - Jos olomuodot puuttuvat, -1/3 p. - Jos yksikin kerroin väärin, 0 p. b) m(mg 3 P ) = 0,66 5 3,0 g = 9,9 g n(mg 3 P ) = m/m = 9,9 g/(3 4,31 30,97)g/mol = 0, mol V (P 3 ) = n(mg 3 P ) V m = 0, mol,41 l/mol = 3,8997 l 3,3 l - Jos laskettu a-kohdan väärillä kertoimilla, mutta muutoin oikein, enintään 1 /3 p. - Jos lukumäärä 5 unohdettu, -1/3 p. c) syttyvä, ympäristölle vaarallinen tai ympäristövaara, myrkyllinen, 3 /3p 6 p

2 3. 4/3 p b) c) d) 4. 3 C Br - Markovnikovin sääntö huomioimatta, -1/3p. 3 C 3 C - Na C C 3 4/3 p 4/3 p - Jos kaikki epäorgaaniset tuotteet puuttuvat, -1/3 p. 6 p c(c 3 C ) = n(c 3 C ) /V(kok.) = [m(c 3 C )/M(C 3 C )]/V (kok.) = [ρ (C 3 C ) V (C 3 C ) ] / [ M (C 3 C ) V(kok)] = [0,789 g/ml 10,00 ml ] / [ ( 1,01 6 1,008 16,00)g/mol 0,100 l ] = 1,717 mol/l 1,71 mol/l b) m(c 3 C ) = ρ(c 3 C ) V(C 3 C ) = 0,789 g/ml 10,00ml = 7,89 g m -% = m(c 3 C ) / m(liuos) 100 % = (7,89 g / 98,7g) 100 % = 8,0346 % 8,03 % c) n(c 3 C ) = m /M = ρ V/ M = 0,789 g/ml 10,00 ml / 46,068 g/mol = 0,17168 mol molaalisuus, m = n (C 3 C ) /m( ) = n / [m (liuos) - m (etanoli) ] = 0,171 mol /[ 98, g 7,89 g] = 1, mol/g = 1,896 mol/kg 1,90 mol/kg d) Lisätyn veden määrää ei voida tarkasti määrittää tehtävässä annetuilla tiedoilla, koska veden tiheyttä (tai lämpötila ei ole tehtävässä kerrottu. Tai perusteltu, että tilavuudet eivät ole additiiviset, koska kokonaistilavuus pienenee etanolin liuetessa veteen. - Jos oikea päätelmä, mutta perustelu väärin tai puutteellinen, /3. - letettu veden tiheydeksi 1,00 g/ml ja saatu väärä päätelmä, /3. 6 p

3 5. A = -butanoli (butan--oli) 3 C * C 3 B = 1-buteeni (but-1-eeni tai n-buteeni tai buteeni) 3 C C C = trans--buteeni (trans-but--eeni) TAI C 3 C 3 C = cis --buteeni (cis-but--eeni) 3 C C 3 - Jos etuliite cis/trans puuttuu, -1/3. - Kaavat 3 x, nimet 3 x. 6 p 6. - uolimattomasti piirretty kuvaajat, -1/3. b) Lämpötilassa 50 o C : KN 3 :n liukoisuus on 85 g/100 ml ; 45 ml:ssa on 38 g KN 3 :aa saostuu: 90,0 g - 38 g 5 g Na:n liukoisuus on 37 g/100 ml; 45 ml:ssa on 17 g. Na:ää ei saostu, koska massa (10 g) on pienempi kuin mitä voi liueta. - yväksytään väliltä 84 g 87 g lasketut arvot. c) Liuos haihdutetaan noin 30 ml tilavuuteen ja jäähdytetään 0 o C:een. Tällöin Na:n liukoisuus on 10 g/30 ml eli Na ei saostu. Saostunut KN 3 suodatetaan erilleen. Saostuvan kaliumnitraatin määrä: m(kn 3 ) = 90,0 g [(1,1 g/100 ml) 30 ml] = 86 g m-% = 86 g/ 90,0 g 100 % = 96 % = 96% - Vain periaate oikein, enintään,. 6 p

4 7. b) c) d) Au 3 ; Au :n pelkistyspotentiaali E o = 1,69 V on suurempi kuin Au 3 :n E o = 1,50 V eli Au pelkistyy helpommin kuin Au 3. Kulta on jalo metalli. (g):n pelkistyspotentiaali on pienempi kuin Au 3 :n eli ilman happi ei ole riittävän voimakas hapetin hapettamaan kultaa. - Perusteltu vain kullan jaloudella, /3 p. Kulta hapettuu 0 I appi pelkistyy 0 -II - Toinen oikein, /3 p. Na (aq) [Au(CN) ] (aq) Zn(s) Au(s) Na (aq) [Zn(CN) 4 ] - (aq) - Kaavat oikein, kertoimet väärin, /3 p. 6p 8. C 4 (g) (g) C (g) 4 (g) Tasapainossa [C 4 ] = (0,100 ¼ 0,09) M = 0,077 M [ ] = (0,100 ½ 0,09) M = 0,054 M [C ] = (¼ 0,09) M = 0,03 M [ ] = 0,09 M = 0,09 M 4 [ C ][ ] K = [ C ][ ] 4 4 0,03M (0,09M ) 3 K = = 7, M = 7, M 0,077M (0,054M ) - Jos yksikkö puuttuu tai väärin, -/3 p. - Laskettu vain ainemäärillä, -. b) C(g) (g) C (g) (g) Δº = - 40 kj C 4 (g) (g) C(g) 3 (g) Δº = 30 kj C 4 (g) (g) C (g) 4 (g) Δº = - 40 kj 30 kj = 190 kj - Jos merkkivirheitä, korkeintaan. c) Etenevä reaktio on endoterminen, jolloin lämpötilan nostaminen siirtää tasapainon reaktiotuotteiden puolelle eli vedyn saanto kasvaa. - Jos b-kohdassa saatu eksoterminen reaktio ja päätelmä sen mukainen, /3 p. 6 p

5 9. Vedyn ja kloorin välinen sidos on yksinkertainen kovalenttinen sidos (σ-sidos). Sidos on poolinen. (Kloori on elektronegatiivisempi ja saa negatiivisen osavarauksen, vety positiivisen osavarauksen. ) b) Vedyn ja fluorin välinen sidos on yksinkertainen poolinen kovalenttinen sidos. Vetyfluoridimolekyylin vetypäähän muodostuu (johtuen fluorin suuresta elektronegatiivisuudest suuri positiivinen osittaisvaraus ja vastaavasti fluoripäähän suuri negatiivinen osittaisvaraus. Vetyfluoridimolekyylien välille muodostuu vetysidoksia. - Jos vastaus ionisidos, 0 p. c) Piiatomien välinen sidos on pooliton yksinkertainen kovalenttinen sidos. F... F /3 p 1/3 p 1/3 p /3 p Si Si d) Bentseenirenkaan hiiliatomien väliset sidokset muodostuvat sigmasidoksista ja piisidoksista, joissa piisidosten kaikki kuusi elektronia ovat jakautuneet tasan (delokalisoituneet). e) Kiinteässä kaliumkarbonaatissa on karbonaatti-ionissa hiilen ja hapen välinen kovalenttinen sidos. (iilen ja hapen väliset sidokset muodostuvat sigma- ja piisidoksista. Piisidoksen elektronit ovat delokalisoituneet.) f) Kuparin ja hapen välillä on yksinkertainen kovalenttinen sidos (koordinaatiosidos). Vesimolekyylin happiatomin vapaa elektronipari muodostaa sidoksen kuparin ja hapen välille. 6 p ,0mmol apon alkukonsentraatio [A] = = 0,10 mol/l 15ml [ 3 ] = 10-3,30 mol/l = 5, mol/l = x A(aq) (l) A - (aq) 3 (aq) alussa (mol/l) 0, tasap. (mol/l) 0,10 x - x x K a = [ ][ ] A 3 [ A] 4 (5,01 10 ) = mol / l =, mol/l 4 0,10 5,01 10 Veden lisäyksen jälkeen: 15,0mmol [A] = = 0,0750 mol/l 00ml A(aq) (l) A - (aq) 3 (aq) alussa (mol/l) 0, tasap. (mol/l) 0,0750 x - x x K a = [ ][ ] A 3 [ A] x = mol / l =, mol/l 0,0750 x Lauseke sievennetään muotoon x, x 1, = 0, jonka positiivinen ratkaisu on x = 3, mol/l p = -log(3, ) = 3,40

6 b) n(a) = 15,0 mmol n(n = cv = 15,0 mmol = n(a) = n(a - ) Neutraloituimen tapahtuu täydellisesti ja liuoksessa on ainoastaan hapon suolaa, jonka A - -ioni protolysoituu edelleen. /3 p Emäsvakio lasketaan veden ionitulon avulla: 14 Kw 1, = mol / l = 4, mol/l 6 Ka, Liuoksen kokonaistilavuus on 15 ml 75 ml = 00 ml. [A - 15,0mmol ] = = 0,0750 mol/l 00ml 1/3 p A - (aq) (l) A (aq) - (aq) alussa (mol/l) 0, tasap. (mol/l) 0,0750 x - x x 0,075 K a = [ [ ][ ] ] A x = mol / l = 4, mol/l, josta x = 1, mol/l A 0,0750 p = -log(1, ) = 4,9 ja p = 14,00 4,9 = 9,8 c) n(a) = 30,0 mmol n(n = 15,0 mmol Kokonaistilavuus on 35 ml. Seokseen jää neutraloitumatta 15,0 mmol happoa A ja muodostuu yhtä suuri ainemäärä suolaa. Muodostuu puskuriliuos, jossa [A - 15,0mmol ] = [A] = mol/l = 0,046 mol/l 35ml A(aq) (l) A - (aq) 3 (aq) alussa (mol/l) 0,046-0,046 0 tasap. (mol/l) 0,046 x - 0,046 x x 0,046 0,046 K a = [ ][ ] A 3 x 0,046 = mol / l = [ [ A] 3 ] 0,046 [ 3 ] = K a =, mol/l p = 5,68 6 p.

7 11. Aldoheksoosin avoketjuisessa muodossa on 6 hiiliatomia, aldehydiryhmä, primaarinen alkoholiryhmä sekä sekundaarisia alkoholiryhmiä. Ketoheksoosimolekyylissä on aldehydiryhmän sijasta ketoniryhmä, kaksi primaarista alkoholiryhmää ja sekundaarisia alkoholiryhmiä. Rengasrakenteiset muodot löytyvät taulukkokirjasta, esimerkiksi glukoosi (aldoheksoosi) ja fruktoosi (ketoheksoosi). Piirrettävä jokin avoketjuisista rakenteista glukoosi fruktoosi galaktoosi mannoosi ja jokin avoketjuisen rengasrakenteisen rakennekaava glukoosi galaktoosi mannoosi fruktoosi - Aldoheksoosin ja ketoheksoosin avoketjuiset rakenteet, /3p. - Vastaavat rengasrakenteet, 1/3p. - Toiminnalliset ryhmät, 1p.

8 b) Esitetty jonkin disakkaridin muodostuminen hydroksyyliryhmien välisellä reaktiolla, esimerkiksi: glukoosi fruktoosi sakkaroosi vesi c) 0,70g / l 0,70 g/l = = 3,9 mmol/l (normaali) 180,156 g mol 1,6 g / l 1,6 g/l = = 8,9 mmol/l (kohonnut) 180,156 g mol d) Glukoosin aldehydiryhmä hapettuu karboksyyliryhmäksi ja kupari(ii)-ionit pelkistyvät Cu -ioneiksi. C (aq) (l) C (aq) (aq) e - Cu (aq) e - (l) Cu (s) (aq) C (aq) Cu (aq) (l) C (aq) 4 (aq) Cu (s) Lisätään ionia molemmille puolille, koska liuos emäksinen. C (aq) Cu (aq) 4 - (aq) C (aq) (l) Cu (s) punertava saostuma - Jos vastauksena alla oleva reaktio,. R Cu 4-1. Selitetty kromatografian toimintaperiaate: - aineen jakautuminen kahden eri faasin välille - tutkittavan seoksen komponenttien erottuminen - kromatogrammin tulkinta (miten aineita tunnistetaan/erotetaan ko. menetelmällä) Kromatografian käyttö tutkimusmenetelmänä: - voidaan käyttää hyvin pieniä ainemääriä - pystytään erottamaan hyvin suuri joukko komponentteja toisistaan (kaasu- ja nestekromatografi - esimerkkejä käytöstä (dopinganalyysit, huumeiden tunnistus, väriaineiden tai torjunta-ainejäämien määrittäminen elintarvikkeista ym.) Kolmesta menetelmästä selitetään tekninen toteutus (laitteisto, analyysin suorittaminen), liikkuva ja paikallaan pysyvä faasi ja miten komponentit erottuvat (neste-, kaasu-, ioninvaihto-, paperi/ohutkerros- tai pylväskromatografi. enintään R Cu punertava saostuma 9 p 3-4 p p 9 p