Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta dia-valinta 2016



Samankaltaiset tiedostot
Selvitetään kaasujen yleisen tilanyhtälön avulla yhdisteen moolimassa.

Lasku- ja huolimattomuusvirheet ½ p. Loppupisteiden puolia pisteitä ei korotettu ylöspäin, esim. 2 1/2 p = 2 p.

KEMIA HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEET

REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 KERTAUSTA

c) Nimeä kaksi alkuainetta, jotka kuuluvat jaksollisessa järjestelmässä samaan ryhmään kalsiumin kanssa.

c) Tasapainota seuraava happamassa liuoksessa tapahtuva hapetus-pelkistysreaktio:

Normaalipotentiaalit

MITÄ SIDOKSILLE TAPAHTUU KEMIALLISESSA REAKTIOSSA

Orgaanisten yhdisteiden rakenne ja ominaisuudet

Kertausta 1.kurssista. KEMIAN MIKROMAAILMA, KE2 Atomin rakenne ja jaksollinen järjestelmä. Hiilen isotoopit

1. a) Selitä kemian käsitteet lyhyesti muutamalla sanalla ja/tai piirrä kuva ja/tai kirjoita kaava/symboli.

Liukeneminen

Lämpö- eli termokemiaa

Lasku- ja huolimattomuusvirheet ½ p. Loppupisteiden puolia pisteitä ei korotettu ylöspäin, esim. 2½ p. = 2 p.

KE1 KERTAUSTA SIDOKSISTA VASTAUKSET a) K ja Cl IONISIDOS, KOSKA KALIUM ON METALLI JA KLOORI EPÄMETALLI.

Käytetään nykyaikaista kvanttimekaanista atomimallia, Bohrin vetyatomi toimii samoin.

a) Puhdas aine ja seos b) Vahva happo Syövyttävä happo c) Emäs Emäksinen vesiliuos d) Amorfinen aine Kiteisen aineen

Oppikirjan tehtävien ratkaisut

Kemian koe kurssi KE5 Reaktiot ja tasapaino koe

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta dia-valinta Insinöörivalinnan kemian koe MALLIRATKAISUT

HEIKOT SIDOKSET. Heikot sidokset ovat rakenneosasten välisiä sidoksia.

Kemian tehtävien vastaukset ja selitykset Lääketieteen ilmainen harjoituskoe, kevät 2017

Kovalenttinen sidos ja molekyyliyhdisteiden ominaisuuksia

Käsitteitä. Hapetusluku = kuvitteellinen varaus, jonka atomi saa elektronin siirtyessä

Luku 3. Protolyysireaktiot ja vesiliuoksen ph

Tehtävä 2. Selvitä, ovatko seuraavat kovalenttiset sidokset poolisia vai poolittomia. Jos sidos on poolinen, merkitse osittaisvaraukset näkyviin.

Vesi. Pintajännityksen Veden suuremman tiheyden nesteenä kuin kiinteänä aineena Korkean kiehumispisteen

Sukunimi: Etunimi: Henkilötunnus:

MOOLIMASSA. Vedyllä on yksi atomi, joten Vedyn moolimassa M(H) = 1* g/mol = g/mol. ATOMIMASSAT TAULUKKO

CHEM-A1200 Kemiallinen rakenne ja sitoutuminen

Kemia 1. Mooli 1, Ihmisen ja elinympäristön kemia, Otava (2009) MAOL taulukot, Otava

TKK, TTY, LTY, OY, TY, VY, ÅA / Insinööriosastot Valintakuulustelujen kemian koe

5 LIUOKSEN PITOISUUS Lisätehtävät

Helsingin yliopiston kemian valintakoe. Keskiviikkona klo Vastausselvitykset: Tehtävät:

Hapetus-pelkistymisreaktioiden tasapainottaminen

MUUTOKSET ELEKTRONI- RAKENTEESSA

ULKOELEKTRONIRAKENNE JA METALLILUONNE

luku 1.notebook Luku 1 Mooli, ainemäärä ja konsentraatio

Hapettuminen ja pelkistyminen: RedOx -reaktiot. CHEM-A1250 Luento

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

Kaikenlaisia sidoksia yhdisteissä: ioni-, kovalenttiset ja metallisidokset Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka

Lasku- ja huolimattomuusvirheet - ½ p. Loppupisteiden puolia pisteitä ei korotettu ylöspäin, esim. 2½ p. = 2 p.

Kemian opiskelun avuksi

KE2 Kemian mikromaailma

luku2 Kappale 2 Hapettumis pelkistymisreaktioiden ennustaminen ja tasapainottaminen

Kuva 1: Yhdisteet A-F viivakaavoin, tehtävän kannalta on relevanttia lisätä näkyviin vedyt ja hiilet. Piiroteknisistä syistä tätä ei ole tehty

Sähkökemia. Sähkökemiallinen jännitesarja, galvaaninen kenno, normaalipotentiaali

(Huom! Oikeita vastauksia voi olla useita ja oikeasta vastauksesta saa yhden pisteen)

Tehtävä 1. Valitse seuraavista vaihtoehdoista oikea ja merkitse kirjain alla olevaan taulukkoon

Johdantoa. Kemia on elektronien liikkumista/siirtymistä. Miksi?

Reaktiomekanismi. Tänä päivänä hyödynnetään laskennallista kemiaa reaktiomekanismien määrittämisessä/selvittämisessä!

Elektrolyysi Anodilla tapahtuu aina hapettuminen ja katodilla pelkistyminen!

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

YLEINEN KEMIA. Alkuaineiden esiintyminen maailmassa. Alkuaineet. Alkuaineet koostuvat atomeista. Atomin rakenne. Copyright Isto Jokinen

Kaikki ympärillämme oleva aine koostuu alkuaineista.

REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 Vahvat&heikot protolyytit (vesiliuoksissa) ja protolyysireaktiot

Kvanttimekaaninen atomimalli. "Voi hyvin sanoa, että kukaan ei ymmärrä kvanttimekaniikkaa. -Richard Feynman

KE5 Kurssikoe Kastellin lukio 2012 Valitse kuusi (6) tehtävää. Piirrä pisteytystaulukko.

Bensiiniä voidaan pitää hiilivetynä C8H18, jonka tiheys (NTP) on 0,703 g/ml ja palamislämpö H = kj/mol

Ylioppilastutkintolautakunta S tudentexamensnämnden

HEIKOT VUOROVAIKUTUKSET MOLEKYYLIEN VÄLISET SIDOKSET

2. Reaktioyhtälö 3) CH 3 CH 2 COCH 3 + O 2 CO 2 + H 2 O

Sähkökemian perusteita, osa 1

Kemia 1. Mooli 1, Ihmisen ja elinympäristön kemia, Otava (2009) MAOL-taulukot, Otava

2. Maitohapon CH3 CH(OH) COOH molekyylissä

Törmäysteoria. Törmäysteorian mukaan kemiallinen reaktio tapahtuu, jos reagoivat hiukkaset törmäävät toisiinsa

Kertaus. Tehtävä: Kumpi reagoi kiivaammin kaliumin kanssa, fluori vai kloori? Perustele.

Atomi. Aineen perusyksikkö

EPIONEN Kemia EPIONEN Kemia 2015

Liittymis- eli additioreaktio Määritelmä, liittymisreaktio:

8. Alkoholit, fenolit ja eetterit

Ionisidos ja ionihila:

Tehtävä 1. Avaruussukkulan kiihdytysvaiheen kiinteänä polttoaineena käytetään ammonium- perkloraatin ja alumiinin seosta.

Helsingin, Jyväskylän ja Oulun yliopistojen kemian valintakoe Keskiviikkona klo 10-13

SIDOKSET. Palautetaan mieleen millaisia sidoksia kemia tuntee ja miten ne luokitellaan: Heikot sidokset ovat rakenneosasten välisiä sidoksia.

b) Reaktio Zn(s) + 2 Ag + (aq) Zn 2+ (aq) + 2 Ag (s) tapahtuu galvaanisessa kennossa. Kirjoita kennokaavio eli kennon lyhennetty esitys.

2. Suolahappoa lisättiin: n(hcl) = 100,0 ml 0,200 mol/l = 20,0 mmol. Neutralointiin kulunut n(hcl) = (20,0 2,485) mmol = 17,515 mmol

Väittämä Oikein Väärin. 1 Pelkistin ottaa vastaan elektroneja. x. 2 Tyydyttynyt yhdiste sisältää kaksoissidoksen. x

Puhdasaine Seos Aineen olomuodot

REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 Vahvat&heikot protolyytit (vesiliuoksissa) ja protolyysireaktiot

Hapettuminen ja pelkistyminen: RedOx -reaktiot. CHEM-A1250 Luento

Erilaisia entalpian muutoksia

Neutraloituminen = suolan muodostus

KE5 Kurssikoe Kastellin lukio 2014

125,0 ml 0,040 M 75,0+125,0 ml Muodostetaan ionitulon lauseke ja sijoitetaan hetkelliset konsentraatiot

Fysiikan, kemian ja matematiikan kilpailu lukiolaisille

Alikuoret eli orbitaalit

TERVEYDEN BIOTIETEIDEN Henkilötunnus: - KOULUTUSOHJELMA Sukunimi: Etunimet: Nimikirjoitus: KEMIA. Kemian kuulustelu klo 12.

Luku 2: Atomisidokset ja ominaisuudet

d) Klooria valmistetaan hapettamalla vetykloridia kaliumpermanganaatilla. (Syntyy Mn 2+ -ioneja)

joka voidaan määrittää esim. värinmuutosta seuraamalla tai lukemalla

vi) Oheinen käyrä kuvaa reaktiosysteemin energian muutosta reaktion (1) etenemisen funktiona.

KEMIA. Kemia on tiede joka tutkii aineen koostumuksia, ominaisuuksia ja muuttumista.

MAOL:n pistesuositus kemian reaalikokeen tehtäviin syksyllä 2012.

8. Alkoholit, fenolit ja eetterit

Määritelmä, metallisidos, metallihila:

CHEM-A1200 Kemiallinen rakenne ja sitoutuminen

Kemia 3 op. Kirjallisuus: MaoL:n taulukot: kemian sivut. Kurssin sisältö

( ) Oppikirjan tehtävien ratkaisut. Protolyysireaktiot ja vesiliuoksen ph

Transkriptio:

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta dia-valinta 2016 Insinöörivalinnan kemian koe 1.6.2016 Malliratkaisut 1. Eräs orgaaninen yhdiste sisältää 66,7 m-% C, 11,2 m-% H ja 22,1 m-% O. Yhdisteen kiehumispiste on 79,6 C. 100 C lämpötilassa ja 98,3 kpa paineessa yhdisteen höyryn tiheys on 2,28 g/dm 3. a) Mikä on yhdisteen molekyylikaava? b) Yhdisteessä on karbonyyliryhmä ja se ei hapetu karboksyylihapoksi. Mikä yhdiste on kyseessä? Perustele vastauksesi. c) Onko kyseinen yhdiste pooliton vai poolinen? Perustele vastauksesi. d) Anna yhdisteelle kaksi vaihtoehtoista nimeä. a) Selvitetään ensin kaasujen yleisen tilanyhtälön avulla yhdisteen moolimassa ja kun tiedetään moolimassa voidaan selvittää yhdisteen molekyylikaava. = = = =, /,,, = 71,96 / (1p) Otetaan yksi mooli yhdistettä, jolloin m-% avulla saadaan selvitettyä paljonko yhdisteessä on kutakin alkuainetta mc = 0,667 71,96 g = 48,0 g => nc =, = 4,0, /, mh = 0,112 71,96 g = 8,06 g => nh = = 8,0, / mo = 0,221 71,96 g = 15,9 g => no =,, / = 1,0 Yhdisteen molekyylikaava on C4H8O b) Yhdistettä ei voi hapettaa karboksyylihapoksi, joten kyseessä ei ole aldehydi. (1p) Yhdisteessä on karbonyyliryhmä, joten kyseessä on oltava ketoni eli yhdisteellä on kaksi mahdollista rakennetta CH3(C=O)CH2CH3 tai CH3CH2(C=O)CH3 c) Yhdiste on poolinen johtuen karbonyyliryhmän poolisuudesta. Happi elektronegatiivisempana vetää elektroneja puoleensa saaden negatiivisen osittaisvarauksen ja hiilelle jää positiivinen osittaisvaraus. (1p) d) Yhdisteen nimi on 2-butanoni, metyylietyyliketoni (1p)

2. Alla on esitetty kolme erilaista orgaanista reaktiota. Mistä orgaanisista reaktiotyypeistä on kyse. Perustele vastauksesi. a) CH3Br + KOH CH3OH + KBr b) CH3CH2OH H2C=CH2 + H2O c) H2C=CH2 + H2 CH3CH3 a) Nukleofiilinen substituutio Substituutio- eli korvautumisreaktiossa molekyylin atomi tai atomiryhmä korvautuu atomilla tai atomiryhmällä. Samalla muodostuu jotakin pienimolekyylistä yhdistettä. Tässä tapauksessa nukleofiili (OH - ) hyökkää elektrofiiliin (metyylibromiidi). Substituutioreaktio on tyypillinen tyydyttyneille ja aromaattisille hiilivedyille. (2p) b) Eliminaatio Eliminaatio- eli lohkaisureaktiota voidaan pitää additioreaktion vastakohtana. Eliminaatiossa molekyylistä lohkeaa osia pois ilman että uusia atomeja tai atomiryhmiä tulee tilalle. Samalla lähtöaineen tyydyttyneisyysaste vähenee. (2p) c) Elektrofiilinen additio Additio- eli liittymisreaktiossa molekyyliin liittyy atomi tai atomiryhmä. Tässä tapauksessa vetyä. Additioreaktio on tyypillinen tyydyttymättömille yhdisteille eli yhdisteille, jotka sisältävät kaksois- tai kolmoissidoksia ja joissa on siten tarjolla runsaasti elektroneja. (2p) 3. Kerro lyhyesti mikä ero on kovalenttisella sidoksella ja ionisidoksella? Vastaus : Hiiliatomit muodostavat kestäviä kovalenttisia sidoksia epämetallien kanssa (H, O, Cl, N). Pii ja germanium kuuluvat jaksollisessa järjestelmässä samaan pääryhmään kuin hiili, mutta niiden väliset sidokset ovat heikkoja. Kovalenttisen sidoksen muodostumisen edellytyksenä on, että kummallakin atomilla on vähintään yksi pariton elektroni orbitaaleissaan (=1.5p). Hiiliatomilla on uloimmalla kuorella neljä elektronia. Se ei helposti luovuta eikä vastaanota elektroneja vaan pyrkii jakamaan niitä muiden alkuaineiden kanssa, jolloin muodostuu kovalenttisia sidoksia (=1.5p)

Ionisidos = sidos, joka perustuu erimerkkisten ionien väliseen elektrostaattiseen vetovoimaan ja voi tapahtua vain elektropositiivisen ja elektronegatiivisen alkuaineen välillä (=1.5p). Kemiallinen sidos on harvoin täysin kovalenttinen tai ioninen vaan se on usein näiden välimuoto (=1.5p). Suurimmassa osassa kemiallisia sidoksia sidoselektronit ovat siirtyneet enemmän toisen atomin puolelle, jolloin on kysymyksessä polaarinen kovalenttinen sidos. 4. Laboratoriossa on seuraavat liuokset: 0,250 mol/dm 3 etikkahappoa (CH3COOH, lyhyesti HAc), 0,100 mol/dm 3 natriumhydroksidia ja 0,100 mol/dm 3 natriumkloridia. Mikä on sellaisen liuoksen ph, joka saadaan sekoittamalla yhteen yhtä suuret tilavuudet kaikkia näitä liuoksia? Ka(HCl)=1 10 5 mol/dm 3 ja Ka(CH3COOH=1,8 10-5 mol/dm 3 Otetaan kutakin liuosta 1,00 dm 3, jolloin kokonaistilavuus on Vkok = 3,00 dm 3 Liuoksessa oleva natriumkloridi ei vaikuta liuoksen ph:n, koska natriumionit ja kloridi-ionit eivät protolysoidu. Kun liuokset yhdistetään tapahtuu neutraloitumista eli etikkahappo ja OH reagoivat keskenään. Selvitetään kummankin lähtöainemäärät ja tarkastellaan kumpaa jää neutraloitumisreaktion jälkeen jäljelle: n0(hac)= c V = 0,250mol/dm 3 1,00 dm 3 = 0,250 mol n0 (NaOH)=n0(OH )= c V = 0,100mol/dm 3 1,00 dm 3 = 0,100 mol [mol] HAc (aq) + OH (aq) Ac (aq) + H2O alku 0,250 0,100 0 (1p) reaktion jälkeen 0,250-0,100 0 0,100 =0,150 => etikkahappoa jää jäljelle. Etikkahapon ja asetaatti-ionin konsentraatiot neutraloitumisen jälkeen: =,, = 5,00 10 / (1p) = 0,100 3,00 = 3,33 10 / Etikkahappo protolysoituu ja asettuu tasapaino [mol/dm 3 ] HAc (aq) + H2O (aq) Ac (aq) + H3O + alku 5,00 10-2 3,33 10-2 0 (1p) tasap. 5,00 10-2 -x 3,33 10-2 +x x

= [ ][ ] =, = 1,8 [ ] (, 10 ) x 2 + 0,033318 x - 9 10-7 = 0 x1= 2,699 10-5 (x2= -0,33345 negatiivinen juuri ei kelpaa) (1p) [H3O + ] = 2,699 10-5 mol/dm 3 => ph = -log 2,699 10-5 = 4,57 5. 23,87 g lyijynitraattia Pb(NO3)2 (M=331,20 g/mol) liuotettiin veteen ja tilavuus täytettiin 250,0 millilitraksi. Kun liuokseen lisättiin vetykloridihappoa HCl, alkoi saostua niukkaliukoista yhdistettä. a) Kirjoita saostusreaktiota kuvaava reaktioyhtälö. b) Kuinka monta ml HCl, jonka pitoisuus on 1,00 mol/dm 3, on lyijynitraattiliuokseen sekoitettava, jotta saataisiin tasan 0,500 g kyseistä niukkaliukoista yhdistettä? (Voit olettaa, että saostumisen aikana liuoksen tilavuus on 250 ml) a) Pb(NO3)2 (aq) + 2 HCl (aq) PbCl2(s) + 2 HNO3 (aq) (1p) b) Paljonko HCl on lisättävä, jotta saostuminen alkaa? Ksp = [Pb 2+ ][Cl - ] 2 Saostuminen alkaa, kun Q=Ksp (1p) [Pb 2+ ]=[ Pb(NO3)2]=,,, = 0,2883 / lähtötilanteessa Mikä tulee olla [Cl - ], jotta lyijykloridi alkaisi saostua: [ ] = [ ] =,, = 0,00768 / nhcl = 0,00768 mol/dm 3 0,250 dm 3 = 0,00192 mol = 1,92 mmol jotta saostuminen alkaisi, tarvitaan 1M HCl-liuosta V1=1,92 ml Paljonko HCl tarvitaan sakan muodostumiseen? =,, / = 0,00180 nhcl= 2 n (PbCl2)= 0,0036 mol HCl tarvitaan V2=3,60 ml

Kokonaistilavuus: V=V1+V2=1,92 ml + 3,60 ml = 5,5 ml (1p) 6. Metalleille X ja Y on annettu seuraavat normaalipotenttiaalien itseisarvot X 2+ + 2e - X Y 2+ + 2e - Y E = 0,25 V E = 0,34 V Kun elktrodit X ja Y yhdistetään, niin elektronit kulkevat X:ltä Y:lle. Kun X yhdistetään puolestaan vetyelktrodiin, niin elektronit kulkevat X:ltä vetyelektrodille. a) Ovatko X:n ja Y:n normaalipotentiaalit positiivisia vai negatiivisia? Perustele vastauksesi! b) Mikä on X:n ja Y:n muodostaman kennon normaalipotentiaali? c) Hydratsiini (N2H4) on jonkin verran myrkyllinen neste, jota on käytetty muun muassa rakettimoottorien polttoaineena. Sitä voi mahdollisesti muodostua, kun hypokloriittia (ClO - ) sisältävää valkaisuainetta ja ammoniakkia (NH3) sisältävää ikkunanpesuainetta sekoitetaan keskenään. Päättele alla olevia puolireaktioita hyväksi käyttäen voiko näitä kahta liuosta yhdistää. Lämpötilassa 25 o C: ClO - + H2O + 2 e - 2 OH - + Cl - E o = 0,90V ja N2H4 + 2 H2O + 2 e - 2 NH3 + 2 OH - E o = -0,10V Ratkaisu: a) 1. X ja Y yhdistetään, elektronit kulkevat X:ltä Y:lle => X:llä tapahtuu hapettuminen ja Y:llä pelkistyminen (1p) eli Y toimii katodina, X anodina => E (Y) > E (X) b) 2. Kun X yhdistetään vetyelektrodiin (E (vety)=0,00, niin elektronit kulkevat X:ltä (1p) vetyelektrodille eli vety pelkistyy => E (vety) > E (X) => E (X) <0 1 ja 2 yhdessä: E (Y) >0 (koska E = 0,34 V) (1p) X X 2+ + 2e - E = + 0,25 V (reaktio on käännetty, jolloin etumerkki muuttuu +:ksi) Y 2+ + 2e - Y E = + 0,34 V kennoreaktio: X + Y 2+ X 2+ + Y E kenno = (+0,25+0,34)V = 0,59 V (1p) c) Jos kyseisistä puolireaktioista muodostuvan kokonaisreaktion E -arvo on positiivinen on reaktio mahdollinen. Jälkimmäinen puolireaktio täytyy kääntää. (idea ½ p) ClO - + H2O + 2 e - 2 OH - + Cl - E o = 0,90V 2 NH3 + 2 OH - N2H4 + 2 H2O + 2 e - E o = 0,10V ClO - + 2 NH3 Cl - + N2H4 + H2O E o = 1,00V

Koska kokonaisreaktion potentiaali > 0 V, voi reaktio tapahtua spontaanisti eli on mahdollista, että hydratsiinia muodostuu.