Kurssikoe KE1.2, Ihmisen ja elinympäristön kemia, ke 6.4. 2016 Vastaa vain kuuteen tehtävään. Jokaisessa tehtävässä maksimi pistemäärä on kuusi pistettä (paitsi tehtävässä 7 seitsemän pistettä). Voit vapaasti tehdä merkintöjä myös tehtäväpaperiin, niitä ei huomioida arvioinnissa. Palauta myös tehtäväpaperi. 1. a) Kuinka monta merkitsevää numeroa on luvussa 0,0240? b) Mitä tarkoittaa sublimoituminen? c) Nimeä kaksi alkuainetta, jotka kuuluvat jaksollisessa järjestelmässä samaan ryhmään kalsiumin kanssa. d) Mikä on sen alkuaineen nimi, jolla on 47 protonia? e) Mikä on sen alkuaineen nimi, jonka elektronegatiivisuus on 2,4? f) Muunna 35 g grammoiksi. 2. a) Millainen seos on homogeeninen seos? Mainitse esimerkkejä. b) Mitä tarkoittaa poolinen sidos? c) Kerro jokin esimerkki poolisesta sidoksesta. d) Millainen kemiallinen sidos on yhdisteessä natriumkloridi eli NaCl? e) Mitä tarkoittaa merkintä O 3? f) Mitä tarkoittaa merkintä 3 O + 3. a) Kuinka monta protonia, neutronia ja elektronia on alkuaineella Na b) Fruktoosisinäytteen (C 6 H 12 O 6 ) massaksi punnittiin 30,5g. Kuinka monta fruktoosimolekyyliä on kyseisessä näytteessä? c) b-kohdan fruktoosinäyte liuotetaan veteen, jonka tilavuus on 1,5l. Laske liuoksen konsentraatio. 4. Piirrä seuraavien yhdisteiden rakennekaavat: a) butanaali b) 2-pentyyni c) metyylipropyyliamiini d) 2-butanoli.
5. Mikä ilmiö on seuraavissa kuvattu kemian merkkikielellä? Merkintä (aq) tarkoittaa, että aine on vesiliuoksessa (aqua). a) H 2 O (g) -> H 2 O (s)? b) H 2 O (s) -> H 2 O (l)? c) HCOOH(aq) + H 2 O HCOO - (aq) + H 3 O + (aq)? d) Mitä tapahtuu neutraloitumisreaktiossa ja mitä tuotteita siinä muodostuu (3p)? 6. a) Selitä, miten rasvamolekyyli muodostuu ja mitä rasvat ovat. b) Miten ja mistä valkuaisaineet muodostuvat? c) Selitä lyhyesti mihin erotusmenetelmä tislaaminen perustuu ja mitä tislauksessa tapahtuu. 7. (tässä tehtävässä maksimipistemäärä on poikkeuksellisesti 7p) Kuvaaja (YO k2007) esittää kaliumnitraatin ja ammoniumkloridin liukoisuuden veteen lämpötilan funktiona. a) Kun sataan grammaan vettä lisätään 70g kaliumnitraattia lämpötilassa 20 C, niin onko liuos homogeeninen vai heterogeeninen. Perustele. b) Johtaako kaliumnitraatin vesiliuos sähköä? Perustele. c) Missä lämpötilassa ko. suolojen liukoisuus on yhtä suurta? d) Kuinka suuri massa ammonium-kloridia liukenee litraan vettä, jonka lämpötila on 15 C? e) Mikä on kylläisen kaliumnitraatti-liuoksen massaprosenttinen pitoisuus 45 C:ssa? f) Mikä on ammoniumkloridiliuoksen kloridi-ionikonsentraatio c(cl - ) lämpötilassa 5 C? Liuenneen suolan vaikutusta liuoksen tilavuuteen ei voida tässä laskussa huomioida. g) Kuvaajassa esitetyn kaltainen kylläinen kaliumnitraattiliuos jäähdytetään 50 C:sta 20 C:een. Kuinka monta grammaa suolaa kiteytyy astian pohjalle?
RATKAISUT LYHYESTI: 1. a) Kuinka monta merkitsevää numeroa on luvussa 0,0240? b) Mitä tarkoittaa sublimoituminen? c) Nimeä kaksi alkuainetta, jotka kuuluvat jaksollisessa järjestelmässä samaan ryhmään kalsiumin kanssa. d) Mikä on sen alkuaineen nimi, jolla on 47 protonia? e) Mikä on sen alkuaineen nimi, jonka elektronegatiivisuus on 2,4? f) Muunna 35 g grammoiksi. a) 3 b) Kiinteä aine muuttuu suoraan kaasuksi. c) Kaksi seuraavista: berylium, magnesium, strontium, barium ja radium. d) hopea e) seleeni, kulta f) 0,000035g 2. a) Millainen seos on homogeeninen seos? Mainitse esimerkkejä. b) Mitä tarkoittaa poolinen sidos? c) Kerro jokin esimerkki poolisesta sidoksesta. d) Millainen kemiallinen sidos on yhdisteessä natriumkloridi eli NaCl? e) Mitä tarkoittaa merkintä O 3? f) Mitä tarkoittaa merkintä 3 O a) Homogeeninen seos on tasakoosteinen, eikä aineosia voi erottaa paljailla silmillä. b) Elektronit eivät ole jakautuneet tasaisesti epämetalliatomien välille johtuen elektronegatiivisuuserosta. Tällöin muodostuu molekyyliin pieniä osittaisvarauksia. c) Esimerkiksi hapen ja vedyn välinen sidos vesimolekyylissä. d) ionisidos (metalli ja epämetalli) e) Happimolekyyliä, jossa on 3 happiatomia (=otsoni) f) Kolmea happiatomia.
+ 3. a) Kuinka monta protonia, neutronia ja elektronia on alkuaineella Na b) Fruktoosisinäytteen (C 6 H 12 O 6 ) massaksi punnittiin 30,5g. Kuinka monta glukoosimolekyyliä on kyseisessä näytteessä? c) b-kohdan fruktoosinäyte liuotetaan veteen, jonka tilavuus on 1,5l. Laske liuoksen konsentraatio. a) 11 protonia, 12 neutronia ja 10 elektronia. b),, 0,1692977 0,169 0,1692977 6,022 10 1,0 10 c),, 0,11 / 4. Piirrä seuraavien yhdisteiden rakennekaavat: a) butanaali b) 2-pentyyni c) metyylipropyyliamiini d) 2-butanoli. Ratkaisut: a) b) C C H H 2 C C H 3 C CH2 O CH 3 H 3 C CH 2 c) d) H H 2 H 3 C N C C CH3 H 2
5. Mikä ilmiö on seuraavissa kuvattu kemian merkkikielellä? Merkintä (aq) tarkoittaa, että aine on vesiliuoksessa (aqua). a) H 2 O (g) -> H 2 O (s)? b) H 2 O (s) -> H 2 O (l)? c) HCOOH(aq) + H 2 O HCOO - (aq) + H 3 O + (aq)? d) Mitä tapahtuu neutraloitumisreaktiossa ja mitä tuotteita siinä muodostuu (3p)? RATKAISUT: a) Vesi muuttuu kaasumaisesta kiinteäksi eli tapahtuu härmistyminen. b) Vesi muuttuu kiinteästä nesteeksi eli tapahtuu sulaminen. c) Muurahaishappo luovuttaa vetyionin vedelle eli tapahtuu protolysoituminen. d) Happo ja emäs reagoivat muodostaen suolaa (=ioniyhdistettä) ja vettä. Samalla liuoksen ph muuttuu lähelle lukemaa 7. 6. a) Selitä, miten rasvamolekyyli muodostuu ja mitä rasvat ovat. b) Miten ja mistä valkuaisaineet muodostuvat? c) Selitä lyhyesti mihin erotusmenetelmä tislaaminen perustuu ja mitä tislauksessa tapahtuu. a) Rasvat ovat kemialliselta rakenteeltaan glyserolin ja rasvahappojen estereitä. Rasvamolekyyli syntyy, kun glyseroli esteröityy yhteen, kahteen tai kolmeen rasvahappomolekyyliin. b) Valkuaisaineet muodostuvat aminohapoista peptidisidoksilla siten, että toisen aminohapon aminoryhmä liittyy toisen aminohapon karboksyyliryhmään ja samalla lohkeaa vesimolekyyli. c) Tislaaminen perustuu siihen, että seoksen eri komponenteilla on erilaiset kiehumispisteet. Tislauksessa liuotin höyrystyy ja höyry tiivistetään takaisin nesteeksi jäähdyttimessä ja neste otetaan talteen.
7. (tässä tehtävässä maksimipistemäärä on poikkeuksellisesti 7p) Kuvaaja (YO k2007) esittää kaliumnitraatin ja ammoniumkloridin liukoisuuden veteen lämpötilan funktiona. a) Kun sataan grammaan vettä lisätään 70g kaliumnitraattia lämpötilassa 20 C, niin onko liuos homogeeninen vai heterogeeninen. Perustele. b) Johtaako kaliumnitraatin vesiliuos sähköä? Perustele. c) Missä lämpötilassa ko. suolojen liukoisuus on yhtä suurta? d) Kuinka suuri massa ammonium-kloridia liukenee litraan vettä, jonka lämpötila on 15 C? e) Mikä on kylläisen kaliumnitraatti-liuoksen massaprosenttinen pitoisuus 45 C:ssa? f) Mikä on ammoniumkloridiliuoksen kloridi-ionikonsentraatio c(cl - ) lämpötilassa 5 C? Liuenneen suolan vaikutusta liuoksen tilavuuteen ei voida tässä laskussa huomioida. g) Kuvaajassa esitetyn kaltainen kylläinen kaliumnitraattiliuos jäähdytetään 50 C:sta 20 C:een. Kuinka monta grammaa suolaa kiteytyy astian pohjalle? RATKAISUT: a) Liuos on heterogeeninen, koska siinä on silloin 2 eri faasia. b) Johtaa, koska kaliumnitraatti on ioniyhdiste, jolloin sen vesiliuoksessa on vapaasti liikkuvia varauksensiirtäjiä (ioneja). c) Lämpötilassa 24 C, koska tuossa lämpötilassa käyrät leikkaavat toisensa eli kumpaakin suolaa on liuennut yhtä monta grammaa. d) Kun 100 grammaan vettä liukenee ammoniumkloridia 35 grammaa, liukenee litraan eli 1000 grammaan 350 g. 75g e) 100% 42,857% 43m % (75 100) g f) n( NH 4Cl) c( NH 4Cl) V ( liuos) 300g 53,492g / mol 1,0l 5,608mol / l 5,6M g) 50 C veteen liukenee kaliumnitraattia 85g per 100 g vettä. 20 C veteen liukenee kaliumnitraattia 37g per 100 g vettä. Liuenneiden massojen erotus kertoo kiinteäksi muuttuneen (kiteytyneen) kaliumnitraatin massa: 85g-37g=48g kiteytyy