Fysiikan, kemian ja matematiikan kilpailu lukiolaisille 28.1.2016 Kemian tehtävät Kirjoita nimesi, luokkasi ja lukiosi tähän tehtäväpaperiin. Kirjoita vastauksesi selkeällä käsialalla tehtäväpaperiin vastauksille varattuun kohtaan. Muille papereille tai paperin taustapuolelle kirjoitettuja vastauksia ei huomioida. Tentissä saa olla mukana laskin. Liitteenä tässä tehtäväpaperinipussa löytyy jaksollinen järjestelmä. Onnea matkaan! Jouni Välisaari kemian laitos 40014 Jyväskylän yliopisto jouni.valisaari@jyu.fi Nimi: Lukio: 1 2 3 4 yht.
Tehtävä 1. Valitse seuraavista vaihtoehdoista oikea ja merkitse kirjain alla olevaan taulukkoon A. Mikä seuraavista ei ole avaruus- eli stereoisomerian muoto? a) konformaatio-isomeria b) optinen isomeria c) paikkaisomeria d) cis-trans-isomeria B. Mikä seuraavista väitteistä ei pidä paikkaansa? a) Uuttaminen perustuu aineiden erilaisiin liukoisuusominaisuuksiin b) Uuttaminen voidaan tehdä erotussuppiloa käyttäen c) Teejuoman valmistus on esimerkki uuttamisesta d) Uuttaminen on kemiallinen erotusmenetelmä e) kaikki edelliset pitävät paikkansa C. Vesiliuoksen ph lämpötilassa 25 C on 5,5. Hydroksidi-ionipitoisuus on silloin noin a) 3 x 10-4 b) 3 x 10-5 c) 3 x 10-6 d) 3 x 10-8 e) 3 x 10-9 f) 3 x 10-10 D. Minkä perustilassa olevan alkuaineen elektronikonfiguraatio on 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2? a) Al b) B c) C d) Mg e) Be f) Li g) Na h) Si i) ei minkään edellisistä E. Mikä on hiiliatomien hybridisaatio butaanissa? a) sp b) sp 2 c) sp 3 d) sp 3 d e) hiiliatomi ei hybridisoidu kyseisessä tapauksessa F. Mikä on C-C-C -sidoskulma propanonissa? a) 180 b) 120 d) 109 e) 90 G. Mikä on suurikokoisin seuraavista atomeista? a) H b) He c) Cs d) Rn H. Mitä seuraavista alkuaineista on eniten ilmakehässä? a) Ar b) O c) H d) He A B C D E F G H (8 p.)
Tehtävä 2. Piirrä reaktiotuotteet H 3 C CH 2 + HCl H 3 C NH 2 O O + H 2 N NH 2 C H 3 O + CH 3 H 2 C CH 2 [O] (12 p.)
Tehtävä 3. Määrittele lyhyesti seuraavat käsitteet: a. additiopolymeeri b. vetysidos c. optinen isomeria d. aineen muodostumislämpö e. minimienergiaperiaate f. protolyysiaste (12 p.)
Tehtävä 4. Järviveteen liuenneen hapen pitoisuutta voidaan määrittää saostusreaktion avulla, titraamalla ja happipitoisuusanturin avulla. a) Saostusreaktiossa näytepulloon pipetoidaan pulloihin 1 ml mangaanikloridiliuosta ja 1 ml emäksistä jodidiliuosta. Näytepullo suljetaan ja sitä pyöritellään, jonka jälkeen annetaan saostuman muodostua noin 10 min ajan. Tämän jälkeen tehdään havaintoja pohjalle muodostuvan saostuman pinnan väristä. Reaktiossa muodostuva valkoinen mangaanihydroksidi Mn() 2 (s) reagoi veteen liuenneen hapen kanssa, jolloin muodostuu ruskeaa mangaanioksidihydroksidia MnO() 2 (s). Mitkä alkuaineet hapettuvat ja mitkä pelkistyvät reaktiossa? Mitkä ovat niiden hapetusluvut? Miten näytteen happipitoisuus vaikuttaa saostuman väriin? (4 p.) b) Määritettäessä vesinäytteen happipitoisuutta titraamalla toimitaan seuraavien vaiheiden mukaan. Kirjoita reaktioyhtälöt. Emäksiseen vesinäytteeseen lisätään mangaanikloridiliuosta, jolloin saostuu mangaanihydroksidia Mn() 2 (s). Näytteen happikaasu hapettaa muodostuneen mangaanihydroksidisaostuman ruskeaksi mangaanioksihydroksidiksi 2MnO() 2 (s). Seokseen lisätään jodidiliuosta ja se tehdään happamaksi. Tällöin saostuma liukenee ja mangaani pelkistyy hapetusluvulle +II. Samalla vapautuu jodia ja liuoksen väri muuttuu keltaiseksi. Jodi määritetään titraamalla tiosulfaattiliuoksella, indikaattorina käytetään tärkkelystä. titrauksessa tiosulfaatti S 2 O 3 2- pelkistää jodin ja hapettuu tetrationaatiksi S 4 O 6 2-. (8 p.)
c) Vesinäytteen happipitoisuus määritettiin titraamalla. Laske vesinäytteen happipitoisuus (mg/l), kun vesinäytteen tilavuus on 50 ml, tiosulfaattiliuoksen pitoisuus 0,01000 mol/l ja tiosulfaattiliuoksen kulutus titrauksessa 15,2 ml. (8 p.)
d) Määritettäessä happipitoisuutta happipitoisuusanturin avulla happipitoisuusanturi näyttää lukemaa 6,0 mg/l mittauslämpötilassa ja -paineessa. Laske hapen kylläisyysaste, kun kyseisissä olosuhteissa happikylläisen veden happipitoisuus on 8,4 mg/l. e) Miten lämpötila ja ilmanpaine vaikuttavat kaasun liukenemiseen veteen? (4 p.)