YLIOPPILASTUTKINTO-

KEMIAN KOE
LAUTAKUNTA
17.3.2008

1.
 Tarkastele oheista jaksollista järjestelmää ja valitse siitä

a)
 jokin puolijohde

b)
 jokin alkuaine, jolla esiintyy allotropiaa

c)
 jokin alkuaine, jonka oksidi on emäksinen

d)
 ensimmäinen siirtymäalkuaine

e)
 voimakkain hapetin

f)
 alkuaineet, joiden tiheys on pienempi kuin ilman tiheys (NTP).


ratkaisu

 

2.
 Bariumhydroksidia ja bariumkloridia sisältävä näyte, jonka massa oli 1,6524 g, liuotettiin 100,0 millilitraan 0,200 M suolahappoa. Kun ylimäärä happoa titrattiin NaOH-liuoksella, kulutus oli 10,9 ml. NaOH-liuoksen konsentraation määrittämiseksi 25,0 ml NaOH-liuosta titrattiin samalla suolahappoliuoksella, jolloin sitä kului 28,5 ml. Laske bariumhydroksidin massaprosenttisuus näytteessä.
ratkaisu

 

3.
 Laadi reaktioyhtälö kullekin seuraavassa kaaviossa nuolella merkitylle reaktiolle ja selitä, millaisissa olosuhteissa reaktio tapahtuu.



ratkaisu

4.
 Agatha Cristien teoksessa "Totuus hallavan hevosen majatalosta" mystisten kuolemien syyksi selviää talliummyrkytys. Talliumyhdisteet ovat ihmiselle myrkyllisiä, koska Tl+-ioni muistuttaa kemiallisesti ja biologisesti K+-ionia. Vuonna 1976 pikkutyttö otettiin Lontoon Hammersmithin sairaalaan omituisten myrkytysoireiden takia. Christien kirjan lukenut sairaanhoitaja tunnisti talliummyrkytyksen oiret. Tyttö oli nauttinut tallium(I)sulfaattia, jota käytettiin siihen aikaan rotanmyrkkynä.
Tallium(I)ioni voidaan vesiliuoksesta todeta erittäin herkällä osoitusreaktiolla:


Tl+(aq) + I-(aq) -> TlI(s)

a)
 Kirkkaankeltaista tallium(I)jodidia saadaan myös Tl3+-ionin reagoidessa vesiliuoksessa kaliumjodidin kanssa. Samalla muodostuu kiinteää jodia. Laadi reaktiohtälö. (2 p)

b)
 Talliummyrkytyspotilaalle annetaan vasta-aineena kaliumrauta(III)heksasyanoferraatti(II)-kompleksia, KFe[Fe(CN)6]. Tällöin Tl+-ioni vaihtaa paikkaa K+-ionin kanssa ja poistuu kehosta vesiliukoisena suolana. Kuinka monta grammaa vasta-ainetta tarvitaan vähintään, jos pikkutyttö on syönyt 0,4 grammaa tallium(I)sulfaattia? (2 p)

c)
 Yhdisteissään tallium voi esiintyä Tl+-ionina ja Tl3+-ionina. Päättele talliumin elektronirakenteen perusteella, miksi tallium suosii juuri näitä ionimuotoja. (2 p)
ratkaisu

5.
 Esitä reaktioissa a - d muodostuvien yhdisteiden rakennekaavat. Nimeä reaktiotuotteet.




ratkaisu
 
6.
 Tutkittaessa neljää eri metallia M1, M2, M3 ja M4 voitiin tehdä seuraavat havainnot:

.
 Ainoastaan M1 ja M3 reagoivat suolahapon kanssa vapauttaen vetykaasu.

.
Kun metallia M3 lisätään M1-ioneja, M2-ioneja ja M4-ioneja sisältävään liuokseen, saostuvat M1, M2 ja M4 alkuaineina.

.
Kun M4 reagoi M2-ionien kanssa, saadaan alkuainetta M2 sekä M4-ioneja.
  a) Luettele metallit pelkistämiskyvyn mukaisessa järjestyksessä siten, että vahvin pelkistin on ensin. Perustele antamasi järjestys. (2 p.)
  b) Mitä alkuainetta kukin metalleista M1, M2, M3 ja M4 voi olla, kun tiedetään, että yhtä niistä käytetään kuivapareissa, yksi on maankuoren yleisin metallinen alkuaine ja, yksi pronssin ainesosa ja yhdestä voidaan valmistaa hyvin ohuita levyjä? (2 p.)
  c) Metallin M3 oksidi on luonteeltaan amfoteerinen. Laadi reaktioyhtälö, jossa tämä oksidi liukenee natriumhydroksidin vesiliuokseen. (2 p.)
ratkaisu

 

7.
 a)
 Miten valmistat 500 ml KMnO4-liuosta, jonka konsentraatio on noin 0,050 M, kun käytettävissäsi on 0,333 M varastoliuos kaliumpermanganaattia? Laboratoriossa olevien mittapullojen tilavuudet ovat 100,0 ml, 250,0 ml ja 500,0 ml (2 p.)
  b)
 Saadun liuoksen konsentraatio tarkistettiin punnitsemalla 0,2585 g oksaalihappoa, liuottamalla se rikkihappoon ja titraamalla muodostuva liuos kaliumpermanganaatilla. Reaktiossa oksaalihappo hapettuu hiilidioksidiksi ja permanganaatti-ioni pelkistyy Mn2+-ioniksi:   
 H2C2O4(s) + MnO4-(aq) + H+(aq) --> CO2(g) + Mn2+(aq) + H2O(l)
Määritä reaktioyhtälön kertoimet. (2 p.)
  c)
 Mikä oli KMnO4-liuoksen tarkka konsentraatio, kun sitä kului titrauksessa 23,15 ml? (2 p.)
ratkaisu


8.
 a)
 Millä edellytyksillä orgaanisilla yhdisteillä voi esiintyä cis-trans-isomeriaa ja millä edellytyksillä optista isomeriaa? (3 p.)
  b)
 Ohessa on esitetty neljän yhdisteen A - D rakennekaavat. Vastaa perustellen, millä yhdisteistä esiintyy cis-trans-isomeriaa tai optista isomeriaa. (2 p.)
  c)
 Mikä tai mitkä yhdisteistä A - D ovat n-heksaanin isomeerejä? (1 p.)
 

 

9.
 Marraskuussa 2004 hyväksyttiin virallisesti joitain vuosia aiemmin löydetyn uuden alkuaineen Z = 111 nimeksi röntgensäteiden löytäjän Wilhelm Conrad Röntgenin kunniaksi röntgenium ja kemialliseksi merkiksi Rg.
  a)
 Käytä hyväksi alkuaineiden jaksollista järjestelmää ja kuvaa röntgeniumin keskeisiä fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia. (4 p.)
  b)
 Miten superraskaita alkuaineita voidaan valmistaa? (2 p.)
   
ratkaisu

Lähde: Chemistry International

Vol 27 No. 1

10.
 Daltonin osapainelain mukaan kaasuseoksen kokonaispaine pkok on sen komponenttien osapaineiden summa, esimerkiksi kaasujen A ja B seoksessa on pkok = pA + pB. Osapaineella tarkoitetaan painetta, joka kaasulla on, jos se esiintyisi astiassa yksinään.
Kun tyhjiöityyn 1,00 litran astiaan suljettiin 0,050 mol typpidioksidia ja 0,050 mol dityppitetraoksidia,

todettiin jonkin ajan kuluttua kokonaispaineen olevann 2,22 bar (222 kPa) lämpötilassa 307 K.

Mitkä olivat tällöin eri kaasujen osapaineet?
Dityppitetraoksidi ja typpidioksidi reagoivat keskenään seuraavasti:

              N2O4(g) <=> 2 NO2(g)


ratkaisu

 

Tehtävät 11A ja 11B ovat keskenään vaihtoehtoisia. Tehtävä 11A on laadittu vanhojen vuoden 1994 lukion opetussuunnitelman perusteiden mukaan, tehtävä 11B uusien, vuonna 2005 käyttöön otettujen lukion opetussuunnitelman perusteiden mukaan. Kumpaan tahansa tehtävään saa vastata.

 

+11A.
 Ensimmäiset maininnat ruudista ovat Kiinasta 900-luvulta, jolloin sitä käytettiin ilotulitteena. Ruutia tiedetään käytetyn sodankäynnissä Euroopassa jo 1200-luvulla, mutta vasta 1800-luvun loppupuolella keksitty savuton ruuti mahdollisti konetuliaseiden käytön. Merkittävää edistymistä merkitsi Alfred Noblin 1867 keksimä turvallinen tapa käsitellä nitroglyserolia. Uutta räjähdysainetta Nobel kutsui dynamiitiksi, ja tämän keksinnön avulla luotu omaisuus on perustana Nobelin palkinnoille. Nykyisin erilaisia räjähteitä valnmistetaan muun muassa louhintaan, sotilaskäyttöön ja ilotulitteisiin. Mihin räjähdysvaikutus perustuu? Tarkastele joitakin tavallisia räjähdysaineita, niiden koostumusta ja reaktioita sekä typpillistä käyttötarkoitusta.

ratkaisu

+11B. a)
 Mitä tarkoitetaan käsitteellä puskuriliuos, ja mihin puskurivaikutus perustuu? (2 p.)
  b)
 Puskuriliuoksilla on tärkeä merkitys luonnossa. Kuvaile jotain luonnossa tavattavaa puskurisysteemiä. (2 p.)
  c)
 Kuinka suuri tilavuus 0,10 M natriumasetaattia tulee lisätä 100,0 ml:aan 0,10 M etikkahappoliuosta, jotta muodostuvan puskuriliuoksen pH = 4,35? (2 p.)
  d)
 Missä tilavuussuhteissa tulee 0,10 M etikkahappoa ja 0,20 M NaOH sekoittta keskenään, jotta saataisiin puskuriliuos, jonka pH = 4,75? (3 p.)
  Etikkahapon pKa=4,75.

ratkaisu

 

+12.
 Ohessa on erään kasvirasvalevitteen tuoteseloste.
  a)
 Selitä rasvojen yleinen kemiallinen rakenne. Levitteen rasvat on luokiteltu tyydyttyneisiin, kertatyydyttymättömiin ja monityydyttymättömiin. Miten ne eroavat ominaisuuksiltaan? (3 p.)
  b)
 Kasvirasvalevite sisältää E-vitamiinia (a-tokoferoli). E-vitamiini kuuluu rasvaliukoisiin vitamiineihin. Miten tämä on pääteltävissä sen molekyylirakenteesta? (2 p.)
   
  c)
 Tuoteselosteen mukaan levite on vähälaktoosinen. Mitä sillä tarkoitetaan, ja mistä syystä tällaisia tuotteita tarvitaan? (2 p.)
  d)
 Rasia on polypropeenia (PP). Esitä propeenin polymeroitumisreaktio. Laadi reaktioyhtälö, joka kuvaa rasian poltossa tapahtuvaa reaktiota. (2 p.)

ratkaisu