3 Tehtävä 1. (8 p) Seuraavissa valintatehtävissä on esitetty väittämiä, jotka ovat joko oikein tai väärin. Merkitse paikkansapitävät väittämät rastilla ruutuun. Kukin kohta voi sisältää yhden tai useamman oikean väittämän. Pistelasku: oikein valittu väittämä +1p, väärin valittu väittämä 1p, tyhjä vastaus 0 p. i) Ioniyhdisteet AB ja CD ovat molemmat tyyppiä M + X -. Suolan AB liukoisuustulon arvo on suurempi kuin suolan CD. Tällöin a) suola AB on niukkaliukoisempi kuin CD b) suolan CD kylläinen liuos on aina neutraali c) suolan AB kylläisessä liuoksessa [A + ] on suurempi kuin [B - ] d) lämpötila vaikuttaa molempien suolojen liukoisuuteen ii) Reaktiossa 5 Fe 2+ + MnO 4 - + 8 + 5 Fe 3+ + Mn 2+ + 4 2 O a) rauta pelkistyy b) mangaani pelkistyy c) happo toimii katalyyttinä d) liuoksen väri muuttuu iii) Propanaalia saadaan hapettamalla a) syklopropaania b) propeenia c) propanonia d) 1-propanolia iv) Onko ammoniakkimolekyylin geometria (sidosten suuntautuminen) a) tasokolmio b) pallomainen c) tetraedrinen d) lineaarinen v) iilellä on useita allotrooppisia muotoja. Mitkä seuraavista ovat niitä? a) hiilidioksidi b) grafiitti c) fullereeni d) hiilihappo vi) Oheinen käyrä kuvaa reaktiosysteemin energian muutosta reaktion (1) etenemisen funktiona. a A + b B c C + d D (1) Energia Päättele käyrän perusteella: reaktio on a) endoterminen b) eksoterminen a A + b B c C + d D Reaktion eteneminen
4 Tehtävä 2. (7 p) Lyijy-rikkihappoakkua käytetään yleisesti virtalähteenä mm. autoissa. Akussa elektrodeina toimivat lyijy ja lyijy(iv)oksidi. Akkunesteenä käytetään rikkihapon vesiliuosta. Kun akusta otetaan virtaa, negatiivisella elektrodilla lyijymetallia hapettuu lyijy(ii)ioneiksi. Positiivisella elektrodilla tapahtuu lyijyoksidin pelkistyminen lyijy(ii)-ioneiksi. Kaikki muodostuneet lyijy(ii)-ionit saostuvat kiinteäksi lyijysulfaatiksi. a) Kirjoita ja tasapainota akun purkamista kuvaava reaktioyhtälö b) Mitä tapahtuu akkunesteen p:lle, kun akkua käytetään? Perustele vastauksesi!
5 Tehtävä 3. (6 p) Terveen ihmisen keskimääräinen veritilavuus on 4,6 l ja veren natriumionipitoisuus 0,135 mol/l. Natriumin puutteesta kärsivän henkilön veren natriumionipitoisuus on 0,118 mol/l. Kuinka monta grammaa natriumkloridia on lisättävä henkilön vereen, jos natriumvajaus korjataan lisäämällä natriumkloridia? Suolan lisäys ei muuta veren tilavuutta.
6 Tehtävä 4. (8 p) Meriympäristössä hapen jälkeen tärkein hapetin on sulfaatti-ioni. Se on myös yksi meriveden suolaisuuteen vaikuttavista pääioneista. Sulfaatti-ioni hapettaa veden orgaanisesta aineksesta peräisin olevan hiilen hiilidioksidiksi. Samalla se itse pelkistyy rikkivedyksi (= divetysulfidi). Itämerestä ja ajoittain myös Suomenlahden syvänteistä otetut vesinäytteet sisältävät rikkivetyä. Sen voi tunnistaa vesinäytteistä jo hajun perusteella. Seuraavassa tarkastellaan rikkivedyn happo-emäsominaisuuksia. Divetysulfidin ja vetysulfidi-ionin happovakion K a arvot tunnetaan: 2 S + 2 O 3 O + + S - K a = 1,0 10-7, pk a = 7.0 S - + 2 O 3 O + + S 2- K a = 1,0 10-12, pk a = 12 Päättele K a -arvojen perusteella ovatko seuraavat väittämät tosia ja miksi näin on: (i) 2 S on vahvempi happo kuin S - (ii) 2 S ei protolysoidu täysin vesiliuoksessa.
7 Syntymäaika Tehtävä 4 jatkuu (iii) Jos 0,170 g 2 S liuotetaan veteen (tilavuus 1,0 litraa), liuoksen p = 4,6.
8 Tehtävä 5. (8 p) a) Orgaanisten yhdisteiden reaktiomekanismien kuvaamisessa käytetään usein kaarinuolia, jotka esittävät elektroniparien siirtymissuunnan reaktion aikana. Oksiraani on syklinen eetteri, joka on rengasjännityksen vuoksi poikkeuksellisen reaktiivinen ja se reagoi monien nukleofiilien kanssa. Oheisessa kaaviossa on esitetty etanolin reaktio protonoituneen oksiraanin kanssa. Piirrä tuote, joka reaktiossa muodostuu, kun kaarinuolien esittämät elektroninsiirrot tapahtuvat. Piirrä näkyviin atomien vapaat elektroniparit ja varaukset. O? O C 2 C 3 b) Omenahappoa (2-hydroksibutaanidihappo) käytetään elintrviketeollisuudessa mm. happamuudensäätöaineena. Luonnossa monet hedelmät sisältävät omenahappoa. Se esiintyy myös välivaiheena sitruunahappokierrossa, jossa siitä muodostuu fumaarihappoa. i) Mikä orgaanisen kemian reaktiotyyppi on kyseessä, kun omenahaposta muodostuu fumaarihappoa seuraavan reaktioyhtälön mukaan? OOC C C 2 O COO OOC C C COO + 2 O Reaktiotyyppi on ii) Omenahapon karboksyyliryhmien pk a arvot ovat 5,1 ja 3,4. Solussa olosuhteet ovat neutraalit, eli p on n. 7. Millaisessa ionimuodossa omenahappo esiintyy soluissa vallitsevissa olosuhteissa? Esitä rakennekaavana.
9 Tehtävä 6. (8 p) a. Mikä rakenteista A - C on 4-metyylisykloheksanolin (1) 1. paikkaisomeeri 2. stereoisomeeri 3. konformeeri (konformaatiosomeeri) O C 3 3 C O 3 C O 1 A B C O C 3 b. Kaava 2 esittää 3-fenyyli-2-propanolia. Mikä rakenteista D F 1. on 2 :n enantiomeeri 2. on sama yhdiste kuin 2 3. ei ole 2 :n stereoisomeeri 3 C O O C 3 O C 3 3 CC 2 O 2 D E F
10 Tehtävä 7. (8 p) Täydennä seuraavat reaktiokaaviot vastaamalla katkoviivojen kohdalla esitettyihin kysymyksiin. a. Br Lähtöaineen nimi Tuotteen rakennekaava b. C 2 O KMnO4 2 O Tuotteen rakennekaava c. O C O + 2 SO 4 O C OCC 2 C 3 C 3 + 2 O Mihin yhdisteluokkaan tuote kuuluu? Toisen lähtöaineen rakennekaava
11 Tehtävä 8. (7 p) Oheisessa kuvaajassa on esitetty jaksollisen järjestelmän happiryhmän hydridien höyrystymislämmöt. öyrystymislämpö / kj mol -1 40 35 30 25 20 2 O 2 S 2 Se 2 Te a) Mistä johtuu veden poikkeava käyttäytyminen ryhmän muihin hydrideihin verrattuna? b) Mistä johtuu käyrän nouseva suunta kolmen moolimassaltaan vettä raskaamman hydridin kohdalla?