Lukion kemiakilpailu

Transkriptio

1 MAL ry Lukio kemiakilpailu/perussarja Nimi: Lukio kemiakilpailu Perussarja Kaikkii tehtävii vastataa. Aikaa o 100 miuuttia. Sallitut apuvälieet ovat laski ja taulukot. Tehtävät suoritetaa erilliselle koepaperille. Paperii o kirjoitettava selvästi oma imi ja koulu imi. Sekä tehtävä- että koepaperi palautetaa opettajalle. 1. (p) Koeputkessa o sekoitettua vettä, rautajauhetta, ruokasuolaa, besiiiä ja jodia. Pialla o violeti värie estekerros. Tämä estekerrokse alla o toie väritö este. Pohjalla o kiiteää aietta. a) Missä osassa seosta kuki aie o? Perustele. b) Mite erottaisit seoksesta rauda, ruokasuola ja jodi?. (p) Merivesi sisältää keskimääri,0 massaprosettia ioeja. Näistä ioeista 85 massaprosettia aiheutuu liueeesta NaCl:sta. a) Laske liueee NaCl: massaprosetti merivedessä. b) Laske atrium- ja kloridi-ioie massaprosettisuudet merivedessä. c) Mikä o NaCl: kosetraatio merivedessä 15 C lämpötilassa, ku tiedetää, että ko. lämpötilassa merivede tiheys o 1,05 /ml?. (p) Muurahaishappo o yksikertaisi karboksyylihappo, jota käytetää laajasti raaka-aieea mm. lääkeaieteollisuudessa. Muurahaishappoa voidaa valmistaa metaoli ja hiilimooksidi välisellä reaktiolla, jolloi saadaa metyyliformiaattia (muurahaishapo metyyliesteri). Metyyliformiaati reaoidessa vede kassa sytyy metaolia (kierrätetää takaisi lähtöaieisii) ja muurahaishappoa. a) Kirjoita reaktioyhtälöt. b) Kuika mota litraa hiilimooksidia (NTP) tarvitaa valmistettaessa 1,00 k muurahaishappoa?. (10p) Kseooksidia, Xe, voidaa valmistaa kseofluoridista, XeF, vedessä tapahtuva disproportiooitumisreaktio (disproportiooitumie sama alkuaie hapettuu ja pelkistyy samaaikaisesti) avulla seuraavasti: (1) XeF ( s) H ( l) Xe ( aq) Xe( ) ( ) HF( aq) Muodostuut kseooksidi o stabiili vesiliuoksessa, mutta reaoi vedessä olevie hydroksidi-ioie kassa seuraavasti: () Xe ( aq) H ( aq) HXe ( aq) Muodostuut yhdiste kassa seuraavasti: HXe o hyvi pysymätö yhdiste ja reaoi edellee hydroksidi-ioie () ( H ) ( aq) H ( aq) Xe ( aq) Xe( ) ( ) H ( l) Xe a) Määritä kaikkie alkuaieide hapetusluvut reaktioyhtälössä (1). b) Millä eri hapetusasteilla alkuaie kseo esiityy reaktioyhtälössä ()? c) Täydeä puuttuvat kokoaislukukertoimet yllä olevii reaktioyhtälöihi. d) Saamiesi hapetuslukuje avulla päättele, mitä muita kseooksideja o mahdollista esiityä. Esitä ekyylikaavat

2 MAL ry Sivu / Lukio kemiakilpailu/perussarja 5. (1p) lut valmistetaa idätety ohra(maltaa) sokereista alkoholikäymise avulla, käyttäe humalaa mausteaieea. Mäskäyksessä maltaasta uutetaa liukoiset aieet ja saadaa käymiskelpoie vierre. Vierre suodatetaa, kuumeetaa kiehuvaksi ja lisätää humala. Humala katkeroaieet, humuloit, uuttuvat keitettäessä vierteesee ja samalla tapahtuu iide isomeroiti. Isomeroititiuotteet ovat vesiliukoisempia ja voimakkaita katkeroaieita. CH CH H C H 1 5 H H H C H 1 5 H H C H C CH CH -CH CH(CH ) : humuloi -CH(CH )CH CH :adhumuloi - CH(CH ). cohumuloi a) Mitä käymisreaktiossa tapahtuu? Laadi käymisreaktio reaktioyhtälö. (p) b) Mitkä ovat humuloie ja isohumuloie ekyylikaavat? (p) c) Mitä fuktioaaliste ryhmie muutoksia humuloie isomeroiissa tapahtuu? (p) d) Lisäätykö isomeroiissa ekyylie asymmetriste keskuste eli kiraaliste hiilie lukumäärä? Perustele vastauksesi merkitsemällä kaikki kiraalikeskukset. (p) e) Molekyylillä voi esiityä vetysidoksia ekyyli sisäisiä vetysidoksia. ko humuloi -ja isohumuloiekyyleillä sisäisiä vetysidoksia? Perustele piirtämällä mahdolliset vetysidokset. (p)

3 MAL ry Lukio kemiakilpailu/avoisarja Nimi: Lukio kemiakilpailu Avoi sarja Kaikkii tehtävii vastataa. Aikaa o 100 miuuttia. Sallitut apuvälieet ovat laski ja taulukot. Tehtävät suoritetaa erilliselle koepaperille. Paperii o kirjoitettava selvästi oma imi ja koulu imi. Sekä tehtävä- että koepaperi palautetaa opettajalle. 1. (7p) Tuista seuraavat alkuaieet a) Metalli oksidi o muotoa X. Metalli värjää lieki tiilepuaiseksi ja se yhdisteet ovat käytäö elämässä varsi merkittäviä. b) Väritö kaasu, joka o ilmaa kevyempää. Ei reaoi kaliumi kassa. Sitä käytetää jäähdytysaieea pyrittäessä kylmyyseätyksii. c) Aiee elektroeatiivisuus o piei ja se kloridi o muotoa XCl. Alkuaieella o radioaktiivie isotooppi ja jo äkyvä valo pystyy irrottamaa se atomeista elektroeja. d) Alkuaie ei esiiy luoossa vapaaa ja se ekyylit ovat useamma atomi muodostamia. Se oksidi vesiliuos o hapa ja vety-yhdiste muotoa XH. Se yhdisteitä käytetää laoitteia. e) Kevyt hopeavärie metalli, joka huolimatta paikastaa metallie jäitesarja alkupäässä, kestää hyvi ilma ja vede vaikutukse. Kallii valmistusprosessi vuoksi metallia pyritää kierrättämää. f) Epämetalli, joka happiyhdiste o maakuoressa varsi yleie. Epämetallia käytetää mm. aurikoeeria hyödytämisessä. ) Alkuaie, joka vetee laitettua paiuu astia pohjalle, mutta reaoi vede kassa melko voimakkaasti. eaktiossa sytyvä kaasu muodostaa ilma kassa räjähtävä seokse. Vesiliuos tulee emäksiseksi.. (7p) Tulipaloja varte tehdyt heityssuojaimet sisältävät atriumperoksidia Na, koska se reaoi sisää heitety hiilidioksidi kassa muodostae atriumkarboaattia ja happea. Kuika mota litraa sisää heitettyä ilmaa voidaa käsitellä suojaimella, joka sisältää 80,0 rammaa atriumperoksidia ja lisäksi tiedetää, että yksi litra sisää heitettyä ilmaa tulipalo yhteydessä sisältää 0,070 rammaa hiilidioksidia?. (p) Tujo o mm. koiruohossa esiityvä tyydyttyyt reasraketeie ketoi, joka sisältää 79% hiiltä, 11% vetyä ja 11% happea. Moolimassa o oi 150 /. Aa joki mahdollie rakeekaava.. (9p) Laboratorio ilmapaie oli 1,00 bar, ku C lämpöhauteessa olevaa 198 ml kolvii asetettii 0,05 dm,1 M HN ja 0, metallista kuparia, mikä jälkee kolvi suljettii hermeettisesti (paietiiviisti). Ku kaikki kupari oli liueut, paie kolvissa oli 1,199 bar. Muodostueet kaasut olivat N ja N. Mikä oli muodostuee N: massa, jos oletetaa että kumpikaa kaasu ei liukee vetee?

4 MAL ry Sivu / Lukio kemiakilpailu/avoi sarja 5. (1p) lut valmistetaa idätety ohra(maltaa) sokereista alkoholikäymise avulla, käyttäe humalaa mausteaieea. Mäskäyksessä maltaasta uutetaa liukoiset aieet ja saadaa käymiskelpoie vierre. Vierre suodatetaa, kuumeetaa kiehuvaksi ja lisätää humala. Humala katkeroaieet, humuloit, uuttuvat keitettäessä vierteesee ja samalla tapahtuu iide isomeroiti. Isomeroititiuotteet ovat vesiliukoisempia ja voimakkaita katkeroaieita. CH CH H C H 1 5 H H H C H 1 5 H H C H C CH CH -CH CH(CH ) : humuloi -CH(CH )CH CH :adhumuloi - CH(CH ). cohumuloi a) Mitä käymisreaktiossa tapahtuu? Laadi käymisreaktio reaktioyhtälö. (p) b) Mitkä ovat humuloie ja isohumuloie ekyylikaavat? (p) c) Mitä fuktioaaliste ryhmie muutoksia humuloie isomeroiissa tapahtuu? (p) d) Lisäätykö isomeroiissa ekyylie asymmetriste keskuste eli kiraaliste hiilie lukumäärä? Perustele vastauksesi merkitsemällä kaikki kiraalikeskukset. (p) e) Molekyylillä voi esiityä vetysidoksia ekyyli sisäisiä vetysidoksia. ko humuloi -ja isohumuloiekyyleillä sisäisiä vetysidoksia? Perustele piirtämällä mahdolliset vetysidokset. (p)

5 MAL ry Lukio kemiakilpailu/perussarja Lukio kemiakilpailu Perussarja Pisteytysohjeet. 1. (p) a) Missä osassa seosta kuki aie o? Perustele. b) Mite erottaisit seoksesta rauda, ruokasuola ja jodi? Pipetoidaa besiii/jodi kerros päältä haihdutusmaljaa. Haihdutetaa besiii pois, jodi jää jäljelle. Suodatetaa vesi/ruokasuola/rautajauhe, rauta jää suodatipaperille. Haihdutetaa vesi pois, ruokasuola jää jäljelle. Tai muu järkevä tapa. p p. (p) Merivesi sisältää keskimääri,0 massaprosettia ioeja. Näistä ioeista 85 massaprosettia aiheutuu liueeesta NaCl:sta. a) Laske liueee NaCl: massaprosetti merivedessä. m % NaCl 0,85,0 m %, m 1p ( ) % b) Laske atrium- ja kloridi-ioie massaprosettisuudet merivedessä. M ( ) ( Na),99 m % Na, m %, m % 1, m % M NaCl 58, ( ) M ( ) ( Cl ) Cl 5,5 m %, m %, m %,1 m % M ( NaCl ) 58, c) Mikä o NaCl: kosetraatio merivedessä 15 C lämpötilassa, ku tiedetää, että ko. lämpötilassa merivede tiheys o 1,05 /ml? lkoo V 1,00 dm m ( ) ( NaCl ) NaCl M ( NaCl ) ( NaCl ) 0,0 l c 105 0,0 0,59 55,85 p p. (p) a) Kirjoita reaktioyhtälöt. b) H C H C CH H H CH H H C H H H p

6 MAL ry Sivu / Lukio kemiakilpailu/perussarja m ( ) ( ) ( HCH ) 1000 C HCH M ( HCH ),0 ( C) ( C) V 1,77,1dm 87 l V m 1,77 p IV I I II VI II 0 0 I I p. (10p) a) Xe F ( s) H ( l) Xe ( aq) Xe( ) ( ) H F( aq) b) c) hapetusluku Xe 0 Xe ( H ) VI Xe VIII (1) XeF ( s) 1H ( l) Xe ( aq) Xe( ) ( ) HF( aq) () Xe ( aq) H ( aq) HXe ( aq) () ( H ) ( aq) H ( aq) Xe ( aq) Xe( ) ( ) H ( l) Xe hyväksytää myös (,,,, 5, ) p p d) Xe hapetusluku VIII Xe hapetusluku IV p 5. (1p) CH CH H C H H H H C H H H C H C CH CH a) Hiiva pilkkoo sokeri etaoliksi ja hiilidioksidiksi p hiiva CH1 ( aq) CH 5H ( aq) C ( ) b) humuloi C 1 H 0 5 p adhumuloi C 1 H 0 5 cohumuloi C 0 H 8 5 c) alkoholi hapettuu ketoiksi p kuusireas viisireas kaksoissidos aukeaa d) kiraaliste hiilie lukumäärä kasvaa (1p) merkityt kiraalikeskukset ½p / kpl (huomaa myös adhumuloi -ketju ) p e) Piirretyt vetysidokset 1p / kpl. Eitää p / yhdiste. Eitää p. p

7 MAL ry Lukio kemiakilpailu/avoi sarja Lukio kemiakilpailu Avoi sarja Pisteytysohjeet. 1. (7p) a b c d e f Ca He Cs P Al Si Ca. (7p) ( s) C ( ) Na C ( s) ( ) Na olomuotoiee p m 80,0 ( Na ) 1,059 M 77,98 V ( C ) ( ilma) 1dm ilmaa m M ( Na ) ( C ) 0,070,01 dm 1,059 0,001 1dm ilmaa. (p) letetaa yhdistettä 100 m 79 ( C),5779 M 1,01 m 11 ( H ) 10,917 M 1,008 m 11 0,875 M 1,00 Empiirie kaava ( H 0,001 dm 7l dm,5779 9, 0,875 10,917 15,9 0,875 0,875 0,875 ( ) 1 ( 10 1,01 1 1,008 1) x 150 C10 1 ) x p Eli ekyylikaava C H1 akeekaava: (tai muu ehdot täyttävä tyydyttyyt reasraketeie ketoi) CH 10 1p p p H C CH

8 MAL ry Sivu / Lukio kemiakilpailu/avoi sarja. (9p) Kupari hapettuu Cu Cu 0 II Typpi pelkistyy HN N VII Typpi pelkistyy HN N VIV p ( Cu) ( N) ( N ) lkoo ( N) x Jolloi ( N ) ( Cu) ( N) ( Cu) x pv ( ) ( ) ( 1,199 1,00) bar ( 1,98 0,05) N N p x josta ( Cu) ( ) M 59,m m N dm bar dm T 0,08151 K 15K x 0,0099 x 0,00198 ( N) 5. (1p) CH CH H C H C H H H H 0,0099 5p H H C H C CH CH a) Hiiva pilkkoo sokeri etaoliksi ja hiilidioksidiksi p hiiva CH1 ( aq) CH 5H ( aq) C ( ) b) humuloi C 1 H 0 5 p adhumuloi C 1 H 0 5 cohumuloi C 0 H 8 5 c) alkoholi hapettuu ketoiksi p kuusireas viisireas kaksoissidos aukeaa d) kiraaliste hiilie lukumäärä kasvaa (1p) merkityt kiraalikeskukset ½p / kpl (huomaa myös adhumuloi -ketju ) p e) Piirretyt vetysidokset 1p / kpl. Eitää p / yhdiste. Eitää p yhteesä. p