Kemia s2011 ratkaisuja. Kemian koe s 2011 lyhennettyjä ratkaisuja



Samankaltaiset tiedostot
MAOL:n pistesuositus kemian reaalikokeen tehtäviin syksyllä 2011.

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

REAKTIOT JA ENERGIA, KE3 Ekso- ja endotermiset reaktiot sekä entalpian muutos

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

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

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

Käytetään nykyaikaista kvanttimekaanista atomimallia, Bohrin vetyatomi toimii samoin.

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

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

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

KEMIAN MIKROMAAILMA, KE2 VESI

Reaktioyhtälö. Sähköisen oppimisen edelläkävijä Empiirinen kaava, molekyylikaava, rakennekaava, viivakaava

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

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

ATOMIN JA IONIN KOKO

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

Kemian koe kurssi KE5 Reaktiot ja tasapaino koe

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

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

Oppikirjan tehtävien ratkaisut

Erilaisia entalpian muutoksia

Liukoisuus

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

KEMIA HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEET

VESI JA VESILIUOKSET

joka voidaan määrittää esim. värinmuutosta seuraamalla tai lukemalla

Mamk / Tekniikka ja liikenne / Sähkövoimatekniikka / Sarvelainen 2015 T8415SJ ENERGIATEKNIIKKA Laskuharjoitus

c) Tasapainota seuraava happamassa liuoksessa tapahtuva hapetus-pelkistysreaktio:

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

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

REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 KERTAUSTA

Luku 3. Protolyysireaktiot ja vesiliuoksen ph

Hapetus-pelkistymisreaktioiden tasapainottaminen

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

Lämpö- eli termokemiaa

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

Erilaisia entalpian muutoksia

Kovalenttinen sidos ja molekyyliyhdisteiden ominaisuuksia

Lukion kemia 3, Reaktiot ja energia. Leena Piiroinen Luento

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

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

1. Malmista metalliksi

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

Neutraloituminen = suolan muodostus

Alikuoret eli orbitaalit

HEIKOT VUOROVAIKUTUKSET MOLEKYYLIEN VÄLISET SIDOKSET

Kemian tentti 2017 / RATKAISUT

luku 1.notebook Luku 1 Mooli, ainemäärä ja konsentraatio

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

Sukunimi: Etunimi: Henkilötunnus:

ULKOELEKTRONIRAKENNE JA METALLILUONNE

kun hiilimonoksidia ja vettä oli 0,0200 M kumpaakin ja hiilidioksidia ja vetyä 0,0040 M kumpaakin?

Kemiallinen reaktio

Biomolekyylit ja biomeerit

Liukeneminen

NIMI: Luokka: c) Atomin varaukseton hiukkanen on nimeltään i) protoni ii) neutroni iii) elektroni

Johdantoa. Kemia on elektronien liikkumista/siirtymistä. Miksi?

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

MUUTOKSET ELEKTRONI- RAKENTEESSA

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

KE2 Kemian mikromaailma

Tasapainotilaan vaikuttavia tekijöitä

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

luku2 Kappale 2 Hapettumis pelkistymisreaktioiden ennustaminen ja tasapainottaminen

Kemiallisia reaktioita ympärillämme Fysiikan ja kemian pedagogiikan perusteet

KEMIA lyhennettyjä ratkaisuja. 1. a) Vesiliukoisia: B, C, D, F, G

Reaktiolämpö KINEETTINEN ENERGIA POTENTIAALI- ENERGIA

Jaksollinen järjestelmä ja sidokset

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

KE4, KPL. 3 muistiinpanot. Keuruun yläkoulu, Joonas Soininen

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

Helsingin yliopiston kemian valintakoe. Keskiviikkona klo Vastausselvitykset: Tehtävät:

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

Workshop: Tekniikan kemia OAMK:ssa

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

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

KE5 Kurssikoe Kastellin lukio 2014

Heikot sidokset voimakkuusjärjestyksessä: -Sidos poolinen, kun el.neg.ero on 0,5-1,7. -Poolisuus merkitään osittaisvarauksilla

Ohjeita opetukseen ja odotettavissa olevat tulokset

Fysiikan, kemian ja matematiikan kilpailu lukiolaisille

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

Ylioppilastutkintolautakunta S tudentexamensnämnden

9. JAKSOLLINEN JÄRJESTELMÄ

KE2 Kemian mikromaailma

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

Veden ionitulo ja autoprotolyysi TASAPAINO, KE5

Luento 9 Kemiallinen tasapaino CHEM-A1250

Jaksollinen järjestelmä

Ei ole olemassa jätteitä, on vain helposti ja hieman hankalammin uudelleen käytettäviä materiaaleja

Liuos voi olla hapan, emäksinen tai neutraali

Elektrolyysi Anodilla tapahtuu aina hapettuminen ja katodilla pelkistyminen!

MAOL:n pistesuositus kemian reaalikokeen tehtäviin keväällä 2013.

Tehtävän eri osat arvostellaan 1/3 pisteen tarkkuudella, ja loppusumma pyöristetään kokonaisiksi

2.1 Sähköä kemiallisesta energiasta

Tehtävän eri osat arvostellaan 1/3 pisteen tarkkuudella, ja loppusumma pyöristetään kokonaisiksi

Kertaustehtävien ratkaisut LUKU 2

Päähaku, kemian kandiohjelma Valintakoe klo

Määritelmä, metallisidos, metallihila:

c) Mitkä alkuaineet ovat tärkeitä ravinteita kasveille?

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

Transkriptio:

Kemian koe s 2011 lyhennettyjä ratkaisuja 1. a) Veden autoprotolyysin 2H 2 O(l) H 3 O + (aq) + OH (aq) seurauksena vedessä on pieni määrä OH ja H 3 O + ioneja, jotka toimivat varauksen kuljettajina. Jos veteen on lisätty elektrolyyttiä, ionien määrä kasvaa ja sähkönjohtokyky kasvaa. b) Veden kovuus johtuu luonnonvesien sisältämistä kalsium ja magnesiumkarbonaateista. Mitä enemmän näitä suoloja on, sitä kovempaa vesi on. Veden kovuuden yksikkönä käytetään sekä mmol/l että dh, joka on saksalainen kovuusyksikkö. Veden kovuus on 1 dh, kun siinä olevien magnesium ja kalsiumionien yhteistä ainemäärää vastaava kalsiumoksidimäärä on 10 mg/l. c) Veden pintajännitys johtuu vesimolekyylien välisestä voimakkaasta vetysidoksesta, joka sitoo molekyylejä toisiinsa. Nesteen sisällä molekyylien välinen vetovoima (koheesiovoima) on suurempi kuin nesteen ja ilman rajapinnassa. Tällöin veden pinnalle muodostuu ohut ja joustava kalvo. KUVA 2. a) 6 NH 4 ClO 4 (s) + 10 Al(s) 5 Al 2 O 3 (s) +3 N 2 (g) + 6 HCl(g) + 9 H 2 O(g) b) N: 3 0 Cl: +7 1 Al: 0 3 c) n(al) =, NH 4 ClO 4 ) = = 76460 mol 2062, 891, / 3. a) a) n(c) : n(h): = 93,7 g : 6,3 g 12,01 g/mol 1,008 g/mol = 7,80 mol : 6,25 mol 5 : 4 Hiilivedyn empiirinen kaava on (C 5 H 4 ) n b) pv, josta M = M bar l 0,311g 0,0831451 mol K 373,16 K 0,301 bar 0,250 l = 128 g/mol n 64 g/ mol = 128 g/mol josta n = 2; yhdisteen molekyylikaava : C 10 H 8 c) Molekyylikaavaa vastaava tasomainen hiilivety on naftaleeni.

4. a) Molekyylihila esiintyy sekä poolittomilla että poolisilla molekyyleillä. Tällöin poolittomien molekyylien väliset voimat ovat luonteeltaan heikkoja dispersiovoimia ja pooliset molekyylien sitoutuvat toisiinsa dipoli dipolisidoksin. b) Etenkin poolittomat molekyyliyhdisteet hajoavat helposti, niiden sulamispisteet ovat matalia ja aineet ovat eristeitä. Myös pooliset molekyyliyhdisteet ovat eristeitä, niiden kovuudet ja sulamispisteet vaihtelevat. c) Esimerkiksi kiinteällä jodilla on molekyylihila. Kaksi jodiatomia on sitoutunut toisiinsa yksinkertaisella (poolittomalla) kovalenttisidoksella. Jodikiteessä I 2 molekyylit ovat järjestäytyneet kerroksiksi. Kerrokset sitoutuvat toisiinsa jodiatomeihin syntyvien hetkellisten dipolien vaikutuksesta (dispersiovoimat). 5. a) 2 C 2 F 2 H 4 (g) + 5 O 2 (g) 4 CO 2 (g) + 4 HF (g) + 2 H 2 O(g) Palamisreaktion tuotteena syntyy vetyfluoridia, joka on voimakkaasti syövyttävä, reaktiivinen ja myrkyllinen aine. b) F H H C C H F H H H F C C F H H 1,1 -difluorietaani 1,2-difluorietaani c) Atomit voivat sidoksen katkeamatta kiertyä yksinkertaisen C C sidoksen ympäri ja katsottaessa molekyyliä C C sidoksen suunnassa ne voivat sijaita eri tavoin. Jotkut muodostuvista konformeereistä ovat kuitenkin energeettisesti suosituimpia kuin toiset ja siten todennäköisempiä. 6. a) Atomin ionisoitumisenergialla (I) tarkoitetaan energiaa, joka tarvitaan elektronin poistamiseksi ylimmältä miehitetyltä orbitaalilta kaasufaasissa olevasta perustilaisesta sähköisesti neutraalista aineesta. Atomissa olevat elektronit voidaan poistaa yksi kerrallaan, jolloin puhutaan atomin ensimmäisestä, toisesta, kolmannesta jne. ionisoitumisenergiasta. b) Jakson sisällä I 1 kasvaa järjestysluvun kasvaessa. Tämä johtuu siitä, että saman jakson elektronit sijaitsevat samalla elektronikuorella (sama pääkvanttiluku) ja kasvava ydinvaraus vetää elektroneja yhä tiukemmin puoleensa. Joko melkein täydet tai puoliksi täyttyneet alikuoret johtavat pieniin hyppäyksiin jakson sisällä. Kun ryhmässä siirrytään alaspäin, ionisoitumisenergia yleensä pienenee, koska elektroni poistetaan keskimäärin ytimestä kauempana olevalta elektronikuorelta. Tällöin elektronin poistamiseen tarvitaan vähemmän energiaa. c) Natriumin elektronirakenne on 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1. Atomista poistuu ensin uloin (korkeimman energian omaava) 3s elektroni. Seuraava elektroni irtoaa keskimäärin ydintä lähempänä olevalta elektronikuorelta, johon tarvitaan runsaasti enemmän energiaa. Tärkeä syy on myös se, että 1. elektroni poistettiin neutraalista atomista, toinen positiivisesta ionista.

Kasvava positiivinen varaus sitoo elektroneja tiukemmin atomiin ja I:n arvo kasvaa. Tämä ilmenee suurena hyppäyksenä I:n arvossa. Koska seuraavat kahdeksan elektronia poistetaan samalta elektronikuorelta kasvaa I:n arvo suunnilleen säännöllisesti ionin positiivisen varauksen kasvaessa. Tämän jälkeen seuraa taas jyrkkä hyppäys, kun lähinnä ydintä olevat kaksi 1s elektronia poistetaan. Täten peräkkäisten ionisoitumisenergioiden arvoissa tavattavat hypähdykset kertovat epäsuorasti elektronikuorien olemassaolosta. 7. a) Vetyä, H 2,voidaan valmistaa liuottamalla epäjaloa metallia happoon. Esim. Zn(s) + 2HCl(aq) ZnCl 2 (aq) + H 2 (g) ; vetykaasu palaa poksahtaen vedeksi. b) Vetyperoksidin hajotessa syntyy vettä ja happea: 2 H 2 O 2 (aq) 2 H 2 O(l) + O 2 (g), katalyyttinä käytetään esim. mangaanidioksidia MnO 2 ; happikaasu sytyttää hehkuvan puutikun palamaan. c) Ammoniumkloridin reagoidessa NaOH:n kanssa vapautuu ammoniakkia: NH 4 Cl(aq,s) + NaOH(aq,s) NH 3 (g) + NaCl(aq) + H 2 O(aq) ; emäksinen ammoniakki värjää lakmuspaperin siniseksi, karakteristinen haju. d) Na 2 CO 3 (aq) + 2HCl(aq) CO 2 (g) + 2NaCl(aq) + H 2 O(l) ; hiilidioksidi kuplii liuoksessa, kaasu sammuttaa palavan puutikun. 8. a) CH 4 (l) + 2 O 2 (l) CO 2 (g) + 2 H 2 O(g) ΔH = 890 kj/mol elektrodi : CH 4 + 2 H 2 O CO 2 + 8 H + + 8e ; hapettuminen elektrodi: O 2 + 4 H + + 4 e 2 H 2 O ; pelkistyminen b) n(ch4) = n(o 2 ) =,/,,,,,/ = 179,5 mol 129,4 mol Reaktioyhtä löstä: n(o 2 ) = 2 n(ch 4 ) eli happi loppuu ensin It = nzf; t =, / =, 4618415 s = 1283 h 53 d 11 h 53 d c) Polttokenno on ympäristöystävällisempi. Sen hyötysuhde on huomattavasti parempi, koska vapautuva energia käytetään suoraan sähkövirran tuottamiseen. Bensiini tai dieselagregaatteja käytettäessä vapautuva energia saadaan pääasiassa lämpöenergiana. Palamisreaktiossa syntyy hiilidioksidia ja palamisen puhtaudesta riippuen myös typen oksideja ja hiilivetyjä. Agregaatit tuottavat myös melua polttokennoa enemmän. Metaanikäyttöisen polttokennon reaktiotuotteena on hiilidioksidia vettä, mutta muodostuvan hiilidioksidin määrä on vähäisempi, eikä muita haitallisia kaasuja muodostu. 9.a) Kestomuovi: molekyylit ovat pitkiä polymeeriketjuja. Kestomuovi pehmenee, kun sitä lämmitetään sopivaan lämpötilaan, jolloin sitä voidaan muovata. Se kovettuu jälleen jäähtyessään. Kestomuoveissa polymeeriketjujen välillä esiintyy dispersiovoimia, jotka

häviävät muovia kuumennettaessa. Kun muovi jäähdytetään, heikot sidokset muodostuvat ketjujen välille uudestaan. b) A = polypropeeni PP; B = polyvinyylikloridi PVC; C = polytetrafluorieteeni PTFE c) A propeeni B Cl vinyylikloridi F C F F F tetrafluorieteeni d) Polypropeeni: pakkauslaatikot, säiliöt, pullot, taloustavarat, kalvot, köydet Polyvinyylikloridi: lattialaatat, putket, kuidut Polytetrafluorieteeni: tunnetaan nimellä Teflon, astiat 10. a) 2SO 2 (g) + O 2 (g) 2SO 3 (g) tasap. 2,00 x 0,20 x K = SO 3200 l/mol SO O K = = 3200,,,, 3200 Ottamalla neliöjuuri yhtälön molemmilta puolilta x = 1,924 Tasapainotilassa olevat ainemäärät ovat: n(so 3 ) = 1,924 mol n(o 2 ) = 0,20 mol n(so 2 ) = 0,076 mol Hapelle (O 2 ) lasketun kokonaisainemäärän täytyy olla sama alkutilassa ( x + 2,00) ja tasapainotilassa. n(o 2 ) = 1,5 1,924 + 0,20 + 0,076) mol = 3,162 mol 3,16 mol Koska tilavuus on 1,0 l, hapen lisäys on 1,162 mol 1,2 mol

b) Kun rikkidioksidi reagoi hapen kanssa rikkitrioksidiksi vapautuu energiaa, eli reaktio on eksoterminen. Taulukkokirjan mukaan voidaan laskea reaktiolle H = 2 ( 370,4 kj) 2 ( 296,9 kj) = 147 kj Eksotermisen reaktion tasapainotilaa siirtyy lämpötilan laskiessa tuotteiden puolelle, jolloin K:n arvo kasvaa. +11 a), b)ja c) vastaukset kuvassa

+12. a) Hopea ionia lisättäessä saostuu ensin niukkaliukoisempi hopeahalogenidi. Koska K s (AgI) < K s (AgCl), hopeajodidi saostuu ensin. b) Jodidin ainemäärä saadaan ensimmäisestä ekvivalenttikohdasta: n( I ) = 9,0 ml 0,085 mol/l = 0,765 mmol Molemmat hopeasuolat ovat saostuneet, kun hopeanitraattia on lisätty 18,5 ml. Täten suolojen kokonaisainemäärä on 18,5 ml 0,085 mol/l = 1,5725 mmol. Kloridi ionin ainemäärä saadaan ainemäärien erotuksena. Täten kloridi ja jodidi ionin konsentraatiot lähtöliuoksessa ovat: [I ] = 0,765 mmol/40,0 ml = 0,0191 mol/l 0,019 mol/l [Cl ] = (1,5725 0,765)mmol/40,0 ml = 0,0202 mol/l 0,020 mol/l c) Kun puolet hopeajodidista on titrattu, liuoksessa [I ] = 0,765 mmol/44,5 ml = 8,596 10 3 mol/l [Ag + ] = K sagi I = 8,5 10 17 (mol/l) 2 8,596 10 3 mol l = 9,888 10 15 mol/l 9,9 10 15 mol/l d) AgCl alkaa saostua, kun hopeakloridin liukoisuustulon arvo ylitetään, jolloin [Cl ] = n(agcl) V = 0,8075mmol l 49,0 ml = 0,01648 mol/l 0,016 mol/l [Ag + ] = K sagcl Cl 1,8 10 10 (mol/l) 2 0,01648 mol l = 1,092 10 8 mol/l 1,1 10 8 mol/l Tällöin [I ] = K sagi I = 8,5 10 17 (mol/l) 2 1,092 10 8 mol l = 7,78 10 9 7,8 10 9 mol/l d) Kaikissa titrauksissa mahdollisuus lukemavirheisiin. Erityisesti heterogeenisissä titrauksissa tasapainot asettuvat hitaasti, eikä ole mahdollisuutta kontrolloida saostumien puhtautta. Jodidi ja kloridi ioneja titrattaessa hopeakloridi alkaa saostua, ennen kuin kaikki jodidi on saostunut. Tällöin titrauksen ensimmäisen ekvivalenttikohdan määritys voi olla vaikeaa. Hopeakloridin saostuessa mukana toiseen ekvivalenttikohtaan seuraa vakio osuus hopeajodidia. Tällöin jodidin määräksi saadaan helposti liian pieni tulos ja kloridin määräksi liian suuri tulos.