YLIOPPILASTUTKINTOLAUTAKUNTA KEMIAN KOE 15.9.2008
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
erikseen ilmoittaa eri
alakohtien enimmäispistemäärät.
| 1. |
Tunnista seuraavat alkuaineet A-F: | |
| - |
A muodostaa emäksisen oksidin A20. Se on ryhmänsä elektronegatiivisin metalli. | |
| - |
B on jaksollisen järjestelmän neljänteen jaksoon kuuluva alkuaine. Se on neste huoneen lämpötilassa. | |
| - |
C:n uloimmat elektronit ovat O-energiatasolla. Sillä ei ole pysyviä isotooppeja. | |
| - |
D on yleinen pelkistin. Sen alapuolella samassa ryhmässä olevaa alkuainetta käytetään puolijohteissa. | |
| - |
E:n tavallinen allotrooppinen muoto on E4. Se muodostaa hapon H3EO4. | |
| - |
F on tavallinen käyttämetalli. Sen käyttö yleistyi vasta 1900-luvulla, kun keksittiin elektrolyyttinen menetelmä metallin teolliseksi valmistamiseksi. | |
| 2. |
Syanidin haitallisista ympäristövaikutuksista huolimatta suurin osa maailmalla tuotetusta kullasta saadaan yhä menetelmällä, jossa malmissa oleva metallinen kulta liuotetaan ensin syanidiliuokseen: | |
| Au(s) + CN-(aq) + 02(g) + H20(1) -> Au(CN)4-(aq) + OH-(aq) | ||
| Tämän jälkeen kulta pelkistetään vapaaksi metalliksi sinkillä: | ||
| Au(CN)4-(aq) + Zn(s) + CN-(aq) -> Au(s) + Zn(CN)42-(aq) | ||
| a) |
Tasapainota edellä esitetyt reaktioyhtälät. (4 p.) | |
| b) |
Kuinka monta grammaa sinkkiä tarvitaan, kun tuotteena halutaan saada 31,3 g kultaa? (2 p.) | |
| 3. |
Tarkastele yhdistettä, jonka molekyylikaava on C2H2C12. | |
| a) |
Piirrä yhdisteen eri isomeerien rakennekaavat ja nimeä yhdisteet. | |
| b) |
Mitkä niistä ovat keskenään rakenneisomeerejä ja mikä stereoisomeerejä? | |
| c) |
Mitkä näistä yhdisteistä ovat poolisia? | |
| 4. |
Työskentelet kemian alan asiantuntijana kuluttajavirastossa. Mitä vastaat, kun isyyslomalla oleva nuori mies, entinen luokkatoverisi, soittaa ja esittää seuraavat kysymykset: | |
| a) |
Mihin tiskaamisessa käytettävä astianpesuaineen vaikutus oikein perustuu? | |
| b) |
Miten kahvinkeittimeen kertynyt kalkki voidaan poistaa? | |
| c) |
Keittokirjan ohjeen
mukaan kakkutaikinaan lisätään ruokasoodaa. Mihin sen
vaikutus perustuu? |
|
| 5. |
Typpilannoitteena käytettävä ammoniumnitraatti on vesiliukoinen suola. | |
| a) |
Mitä eri reaktioita tapahtuu, kun kiinteä ammoniumnitraatti liukenee veteen? Laadi reaktioyhtälöt. | |
| b) |
Laske 0,20 M ammoniumnitraattiliuoksen pH. Kb(NH3) = 1,8 .10-5 mol/l. | |
| c) |
Kohdan
b liuoksesta otettuun 15
millilitran näytteeseen lisätään 30 millilitraa
0,10 M natriumhydroksidiliuosta. Onko näin muodostunut liuos
hapan, neutraali vai emäksinen? Perustele. |
|
| 6. |
Syklopropaani
on pysymätön yhdiste, joka muuttuu hitaasti propeeniksi.
Seurattaessa syklopropaanin
konsentraation muutosta reaktion edistyessä saatiin seuraavat
tulokset: |
|
| |
Aika t (min) | 0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
40 |
60 |
|
c(Syklopropaani) |
1,5 |
1,24 |
1,00 |
0,83 |
0,68 |
0,56 |
0,46 |
0,31 |
0,14 |
| |
a) |
Laadi kuvaaja, joka osoittaa, miten syklopropaanin konsentraatio muuttuu reaktion edistyessä. Piirrä samaan kuvaan reaktiotuotteen, propeenin, konsentraation muuttumista osoittava kuvaaja. (2 p.) |
| b) |
Mikä on reaktion keskinopeus viiden ensimmäisen minuutin aikana? Miksi nopeus muuttuu reaktion edetessä? (1 p.) | |
| Arvioi kuvaajasta reaktion nopeus hetkellä t = 25 min. (2 p.) | ||
| Reaktion puoliintumisajalla t, tarkoitetaan aikaa, joka kuluu lähtöaineen konsentraation puolittumiseen. Mikä on tämän reaktion puoliintumisaika? (1 p.) |
| 7. |
Eetteriliuos sisältää bentsoehappoa, butyylibentseeniä ja trietyyliamiinia. Aluksi eetteriliuosta uutettiin erotussuppilossa suolahappoliuoksella. Tällöin yksi edellä mainituista yhdisteistä siirtyi happoliuokseen, joka otettiin talteen astiaan A. Seuraavaksi eetteriliuosta uutettiin NaOH:n vesiliuoksella, jolloin toinen jäljellä olevista yhdisteistä siirtyi vesiliuokseen. Tämä otettiin talteen astiaan B. Jäljelle jäänyt eetteriliuos siirrettiin astiaan C. |  |
| a) Perustele kemiallisesti, mitä orgaanista yhdistettä oli astioissa A, B ja C. (4 p.) | ||
| b) Miten puhdistat astiassa C olevan aineen? (2 p) | ||
| www.wfu.edu/chem/courses/skills/extraction.htm | ||
| 8. |
Esitä rakennekaavat orgaanisille yhdisteille A-F, jotka syntyvät, kun 2-fenyylietanoli reagoi reaktiokaaviossa esitetyissä olosuhteissa. | |
 |
||
| 9. |
a) |
Tehtävänä on valmistaa mahdollisimman tehokas galvaaninen kenno. Mitkä oheisessa taulukossa olevat hapettumis-pelkistymisparit valitset tähän tarkoitukseen? Laadi kennon rakennetta esittava piirros. (3 p.) |  |
| b) |
Mikä on näin muodostetun kennon lähdejannite? (1 p.) | ||
| c) |
Miten negatiivisena kohtiona olevan metallin massa muuttuu, kun a)-kohdassa valmistettu kenno tuottaa keskimäärin 1,2 ampeerin virtaa 250 sekunnin ajan? (2 p.) |
| 10. |
Proteiinit ovat polymeereja, joiden rakenneyksikkoina ovat aminohapot. |  |
|
| a) |
Luonnon aminohapot ovat 2-aminohappoja eli (a-aminohappoja. Mitä tällä tarkoitetaan? (1 p.) | ||
| b) |
Useimmat 2-aminohapot ovat optisesti aktiivisia. Selita lyhyesti, miten optinen aktiivisuus voidaan kokeellisesti todeta. (2 p.) | ||
| c) |
Esitä rakennekaavalla, miten kaksi aminohappomolekyyliä sitoutuu toisiinsa proteiiniketjussa. Miksi tätä sidosta nimitetään? (1 p.) | ||
| d) |
Oheinen kuvio esittaa proteiinin kierteistä sekundaarirakennetta. Miten tällainen rakenne muodostuu? | ||
| +11. |
Ammoniakki kuuluu kemian teollisuuden tärkeimpiin yhdisteisiin. Suurin osa tuotetusta ammoniakista käytetään lannoitteiden valmistukseen. Miten ammoniakkia valmistetaan teollisuuden tarpeisiin ja miten sitä voidaan tehdä laboratorio-oloissa? Tarkastele myäs ammoniakkimolekyylin rakennetta ja ammoniakin kemiallisia ja fysikaalisia ominaisuuksia. | |
| +12. |
Strontiumhydroksidin liukoisuus veteen määritettiin kokeellisesti seuraavalla tavalla: Kiinteää strontiumhydroksidia liuotettiin pienissä erissä veteen, kunnes liuos jäi pysyvästi hieman sameaksi. Saadusta kylläisestä liuoksesta otettiin täyspipetillä 10,00 ml:n kirkas näyte, joka titrattiin 0,200 M vetykloridiliuoksella. | |
| a) |
Mikä oli strontiumhydroksidin liukoisuus veteen (g/1), kun vetykloridin kulutus oli 11,6 ml? (2 p.) | |
| b) |
Laske tulosten
perusteella
strontiumhydroksidin liukoisuustulon arvo. (3 p.) Käytä b)-kohdassa saatua liukoisuustulon arvoa ja laske |
|
| c) |
strontiumnitraatin liukoisuus 0,50 M natriumhydroksidiliuokseen, (2 p.) | |
| d) |
strontiumhydroksidin liukoisuus 1,0 M strontiumnitraattiliuokseen. (2 p.) | |