YLIOPPILASTUTKINTO- KEMIAN KOE
LAUTAKUNTA 26.9.2007
Enintään 8 tehtävään saa vastata. tehtävät arvostellaan pistein 0–6, paitsi muita vaativammat, +:lla merkityt jokeritehtävät, jotka arvostellaan pistein 0–9. Moniosaisissa, esimerkiksi a-, b- ja c-kohdan sisältävissä tehtävissä voidaan ilmoittaa eri alakohtien pistemäärät.
| 1. | a) | Mitä tarkoitetään käsitteellä alkuaine? (2 p.) |
| b) | Mikä tai mitkä oheisista kuvioista A–D esittävät alkuainetta, puhdasta ainetta, yhdistettä tai seosta? (4 p.) | |
|
|
| 2. | Rakenteeltaan metaania vastaavaa piiyhdistettä, silaania, SiH4, valmistetaan teollisesti seuraavasti: | |
| Si(s) + HCl(g) → HSiCl3(l) + H2(g) | ||
| HSiCl3(l) → SiH4 (g) + SiCl4(l) | ||
| a) | Tasapainota reaktioyhtälöt. (2 p.) | |
| b) |
Kuinka monta kilogrammaa silaania voidaan enintään saada, kun lähtöaineena on 15, kg piitä? Vetykloridia on käytössä ylimäärin. (4 p.) |
|
| 3. |
Oheinen kuva liittyy ruokasuolan liukenemiseen veteen. |
 |
|
| a) | Mitä kemiallisia sidoksia liukenemisen yhteydessä purkautuu, ja mitä sidoksia muodostuu? (3 p.) | ||
| b) | Miksi ruokasuola liukenee veteen, mutta ei ruokaöljyyn? | ||
| 4. | Selitä lyhyesti, miksi | |
| a) | rautanauloja sinkitetään, (2 p.) | |
| b) | marmoripatsaat syöpyvät ulkoilmassa, (2 p.) | |
| c) | pronssipatsaat saavat vihertävän patinan. (2 p.) | |
| 5. | Alla on esitetty yhdisteiden a-d rakennekaavat. | ||
| a) | Nimeä yhdisteet. (2 p.) | ||
| b) | Millä yhdisteillä a-d esiintyy | ||
| c) | cis-trans-isomeriaa, (2 p.) | ||
| d) |
optista isomeriaa? Merkitse yhdisteissä esiintyvät kiraaliset (asymmetriset) hiiliatomit näkyviin tähdellä. (2 p.) |
||
|
|
|
||
|
|
|
||
| 6. | Syanogeeni on erittäin myrkyllinen kaasu, joka sisältää 46,2 % hiiltä ja 53,8 % typpeä. Lämpötilassa 25 °C ja paineessa 1,00 bar (= 1,00.105 Pa) kaasun tiheys on 2,10 g/l. | |
| a) | Määritä yhdisteen empiirinen kaava (suhdekaava). (1 p.) | |
| b) | Mikä on yhdisteen molekyylikaava? (2 p.) | |
| c) | Esitä yhdisteen mahdollinen rakennekaava, kun siinä on yksinkertainen hiili-hiili-sidos. (1 p.) | |
| d) |
Onko kyseinen molekyyli poolinen vai pooliton? Perustele. (2 p.) |
|
| 7. | Ammoniakkia sisältävään vesiliuokseen lisättiin HCl-liuosta, jonka konsentraatio oli 0, 100 mol/l. Kun liuoksen pH mitattiin kunkin happolisäyksen jälkeen, saatiin seuraavat tulokset: |
|
V(HCl) ml |
0 |
5,0 |
15,0 |
20,0 |
22,0 |
24,0 |
25,0 |
26,0 |
28,0 |
30,0 |
35,0 |
|
|
pH |
11,13 |
9,86 |
9,08 |
8,66 |
8,39 |
7,88 |
5,28 |
2,70 |
2,22 |
2,00 |
1,70 |
| a) | Piirrä titrauskäyrä ja merkitse siihen ekvivalenttikohdan sijainti. (2 p.) | |
| b) | Kirjoita ammoniakin neutraloitumisreaktion yhtälö. (1 p.) | |
| c) | Kuinka monta milligrammaa ammoniakkia näyte sisälsi? (3 p.) |
| 8. | Lyijykloridi on veteen niukasti liukeneva yhdiste, jonka liukoisuustulo lämpötilassa 25 °C on KL(PbC12) = 1,6.10-5 (mol/1)3. | |
| a) | Esitä lyijykloridin liukoisuustulon lauseke. (1 p.) | |
| b) | Kuinka suuri ainemäärä lyijykloridia liukenee 0,50 litraan vettä? (2 p.) | |
| c) | Lämpötilassa 25 °c 100 grammaan vettä liukenee 59,7 9 lyijynitraattia, Pb(NO3)2. Kuinka monta grammaa lyijynitraattia liukenee 0,50 litraan 0,10 M NaCl-liuosta? (3 p.) | |
| 9. |
Lämpötilassa 1000 °C on reaktion
2 COF2(g)
→ CO2(g)
+ CF4(g) tasapainovakio K = 2,0. Reaktioastiaan, jonka tilavuus on 5,0 litraa, suljettiin 0,105 mol COF2, 0,220 mol CO2 ja 0,055 mol CF4. |
|
| a) | Osoita, että systeemi ei ole tasapainotilassa. (2 p.) | |
| b) | Mihin suuntaan reaktio etenee? Perustele. (I p.) | |
| c) | Laske eri kaasujen konsentraatiot, kun tasapainotila on asettunut. (3 p.) | |
| 10. |
Tarkastele kuviossa esitettyä galvaanista kennoa (elektrodien välillä voidaan käyttää suolasillan asemesta huokoista väliseinää). |
 |
| a) Selvitä kennon toimintaperiaate. (4 p.) | ||
| b) Kummalla elektrodilla tapahtuu hapettumista, kummalla pelkistymistä? Laadi vastaavat reaktioyhtälöt. Esitä myös kokonaisreaktion yhtälö. (2 p.) |
| 11+. | Synteettiset orgaaniset polymeerit. Tarkastele erilaisia polymeroitumisreaktiotyyppejä. Miten polymeerit eroavat ominaisuuksiltaan ja käyttötarkoitukseltaan? |
| 12+. | Kioton sopimuksen mukaan sopijavaltiot tekevät vuosittain YK:lle raportin, joka sisältää tiedot maan kasvihuonepäästöistä. Suomessa Tilastokeskuksen laatima inventaario sisältää vuosittaiset päästötiedot seuraavista kasvihuonekaasuista: hiilidioksidi, metaani, dityppioksidi, HFC-yhdisteet (fluorihiilivedyt), PFC-yhdisteet (perfluorihiilivedyt) ja rikkiheksafluoridi, SF6. |
| Eri kasvihuonekaasujen aiheuttamaa lämmitysvaikutusta voidaan verrata hiilidioksidi- ekvivalentteina, joka saadaan muuttamalla kasvihuonekaasujen pitoisuudet vastaavaksi määräksi hiilidioksidia. Alla olevassa kuvassa on esitetty kasvihuonekaasujen päästöt vuosina 1990 (F-kaasujen osalta 1995)ja 2004. |
 |
Kasvihuonekaasujen aiheuttamaa lämmitysvaikutusta voidaan tarkastella myös globaalin lämmityspotentiaalin GWP 100 avulla. Se kuvaa kasvihuonekaasun 100 vuodessa aiheuttamaa lämmitysvaikutusta verrattuna massaltaan vastaavaan määrään hiilidioksidia. Kaasujen GWP 100-kertoimeen vaikuttavat muun muassa kaasumolekyylin rakenne ja sen elinikä ilmakehässä |
| a) | Tarkastele edellä mainittujen kasvihuonekaasujen päästölähteitäja päästöjen vähentämismahdollisuuksia. Mitkä seikat ovat vaikuttaneet päästöjen määrässä havaittuihin muutoksiin? (7 p.) | |
| b) | Hiilidioksidin GWPI00-arvo on 1, ja metaanin GWPI00-arvo on 23. Selitä, mistä johtuvat erot näiden kasvihuonekaasujen GWPI00-kertoimien välillä. (2 p.) |
