KeiTii A

-
UNDERVISNINGS
MINISTERIET
KVALITETS- OG
TILSYNSSTYRELSEN
KeiTii A
Studenterel<saTilen
Onsdag den 3.juni 2015
kl. 9.00-14.00
Side l af 12 sider
Opgavesættet består af 4 opgaver med i alt 16 spørgsmål samt 3 bilag i 2
eksemplarer.
Svarene på de stillede spørgsmål indgår med lige vægt i vurderingen.
Alle hjælpemidler er tilladt
Følgende hjælpemidler forudsættes:
DATABOG, fysik kemi (F&K Forlaget), 6. udgave (1992) eller senere udgave.
Side 2 af 12 sider
Opgave 1:
Aromastoffer i whisky
Whiskylacton dufter af kokosnød og
er et af de karakteristiske
aromastoffer i whisky.
whiskylacton
a) Angiv alle C- og H-atomer i whiskylacton.
Benyt bilag l eller et tegneprogram.
Mange forskellige aromastoffer bidrager til duften af en whisky. Nedenfor ses
strukturformler for fem af disse aromastoffer, og hvad stofferne dufter af.
(
o~
o
o
HO
A
B
c
D
E
frugt
mandel
malt
grønt
kogt æble
Det systematiske navn for A er ethyl-3-phenylprop-2-enoat.
b) Forklar det systematiske navn for A.
Benyt eventuelt bilag l.
Side 3 af 12 sider
De fem aromastoffer er fordelt på fem reagensglas, l, 2, 3, 4 og 5, med et
aromastof i hvert glas. En elev gennemfører en række kemiske tests på
stofferne. Observationerne er anført i nedenstående tabel.
Reagensglas
Test
l
2
3
-
Mfarvning
-
Gult
bundfald
Gult
bundfald
-
Gult
bundfald
-
Analyse med
Fehlings væske
-
Rødt
bundfald
-
-
-
Analyse med
Tallens reagens
-
Sølvspejl
-
-
-
-
Drejning
af
polarisationsplan
-
Tilsætning af
bromvand
Tilsætning af
2,4-dinitrophenylhydrazinopløsning
Analyse med
planpolariseret lys
c)
-
-
4
5
Mfarvning Mfarvning
Argumenter for, hvordan de fem aromastoffer er fordelt i
reagensglassene l, 2, 3, 4 og 5.
Benyt eventuelt bilag 2.
Et andet aromastof i whisky, som bidrager med en frugtagtig duft, er en ester
med molekylformlen C 7 H 14 0 2 . Nedenfor ses 1H-NMR-spektret for esteren.
Side 4 af 12 sider
.,
,,
Signalet ved 1,85 ppm er forstørret.
2.5
"
"
o/ppm
d) Bestem strukturen for esteren. Argumenter ud fra integralkurve,
kemiske skift og koblingsmønstre.
Benyt eventuelt bilag 3.
Side 5 af 12 sider
Opgave 2: IVA- en genetisk stofskiftesygdom
I kroppen kan aminosyren leucin omdannes til isovalerianesyre, som har det
systematiske navn 3-methylbutansyre.
o
o
l
l
OH-
li
o
fl ere trin
OH--
~OH
isovalerianesyre
leucin
Ks= 1,70 10-5 M ved 25 °C
pK8 = 4,77 ved 25 °C
Mennesker, der lider af den sjældne stofskiftesygdom isovalerianesyreæmi,
IVA, har forhøjet koncentration af isovalerianesyre i blodet og urinen. De
mangler det enzym, som katalyserer omdannelsen af syren til andre stoffer.
Sygdommen er arvelig og behandles med diæter med et lavt indhold af leucin.
a) Beregn pH i en O, 15 M opløsning af isovalerianesyre i vand ved
25 °C.
I vandig opløsning findes isovalerianesyre i ligevægt med sin korresponderende base.
Isovalerianesyre lugter af ost og fodsved. Denne lugt kan for eksempel
registreres, når syreformen fordamper fra IVA-patienters urin.
b) Bestem, hvor stor en procentdel af isovalerianesyre der findes på
syreform i urin ved pH 4,5 ved 25 °C.
Side 6 af 12 sider
Sygdommen IVA diagnosticeres ved at måle på et stof, B, i patientens blod. B
er dannet ved en kondensationsreaktion mellem isovalerianesyre og en
aminosyre, A.
B, som har den molare masse 159,18 g/mol, har følgende sammensætning
angivet i masseprocenter.
C:
H:
N:
0:
c)
52,82%
8,23%
8,80%
30,15%
Bestem molekylformlen for B.
Angiv en mulig struktur for B.
Side 7 af 12 sider
Opgave 3:
Materialer til solceller
Solceller spiller en vigtig rolle i
bæredygtig og klimavenlig
energiforsyning. Moderne solceller kan
typisk udnytte 15% af energien i
sollyset. Et meget anvendt materiale i
solceller er stoffet kobberindiumselenid,
CuinSe 2 . Indium er et sjældent metal,
der fås som biprodukt ved udvinding af
andre metaller, især zink og bly.
Udvindingen af indium forløber i flere trin. I det sidste trin tilsættes zink til
en vandig opløsning af indium(III)chlorid, InC1 3 . Herved dannes metallet
indium.
3+
In (aq) + Zn(s) -
2+
In(s) + Zn (aq)
(l)
a) Angiv reaktionstypen for reaktion l.
Afstem reaktionsskemaet.
I 100 L af en 0,88 M opløsning af indium(III)chlorid omdannes alt indium(III)
til indium ved reaktion l.
b) Beregn massen af den mængde zink, der forbruges ved
omdannelsen.
CuinSe 2 fremstilles ved at lade en legering af kobber og indium reagere med
dihydrogenselenid, H 2 Se.
Dihydrogenselenid fremstilles ved en reaktion mellem dihydrogen og selen,
hvor der indstilles en ligevægt.
(2)
Reaktionen foregår normalt ved en temperatur mellem 500 °C og 600 °C.
Grafen herunder viser, hvordan t:.G 6 for reaktion 2 afhænger af
tern per a turen.
Side 8 af 12 sider
t:J.c;6 l (kJ/mol)
2,5
y=- 0,0219x + 19,9
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0 + - - - - . , - - - - - , - - - - - , - - - - - - . - - - - - - , - - - - - - ,
780
800
820
840
860
880
900
c)
T/ K
Bestem ligevægtskonstanten for reaktionen ved 600 °C.
Argumenter for, i hvilken retning ligevægten forskydes, hvis
temperaturen sænkes til 500 °C.
Selen anbringes i en 1,00 L beholder, og der tilsættes 0,0400 mol
dihydrogen. Beholderen lukkes og opvarmes til 600 °C, og temperaturen
holdes konstant. Der ses bort fra volumenet af selen.
d) Beregn partialtrykket af dihydrogenselenid ved ligevægt i
beholderen ved 600 °C.
Side 9 af 12 sider
Opgave 4:
Fyldte chokolader
Enzymet invertase anvendes i
chokoladeindustrien til at fremstille
fyldte chokoladestykker med flydende
indhold. V ed fremstillingen sødes
fyldet med suerose og tilsættes
enzymet invertase. Fyldet er på fast
form, når det dækkes med flydende
chokolade. Chokoladen størkner, og
efterhånden får indholdet en flydende
konsistens, idet suerose hydrolyseres
til glucose og fructose katalyseret af invertase.
6
0HOH
----
H
OH
HO
H
suerose
+
H
OH
HO~
H
OH
H
OH
glucose
fruetos e
Den enzymatiske omdannelse af suerose undersøges af en elev.
En reaktionsblanding fremstilles ved at overføre 20,00 mL 1,50 M sueroseopløsning til en 100 mL målekolbe og fylde op til mærket med en pufferopløsning.
a) Beregn stofmængdekoncentrationen af suerose i blandingen.
Der fremstilles en række reaktionsblandinger med forskellige
koncentrationer af sucrose. Alle reaktionsblandinger indeholder enzymet
invertase i samme koncentration.
Hydrolysen følges, idet koncentrationerne af suerose og af glucose
bestemmes til forskellige tider efter sammenblandingen.
I koordinatsystemet på næste side ses resultatet af målinger på en
reaktionsblanding med en begyndelseskoncentration af suerose på 0,50
M.
OH
Side 10 af 12 sider
e/M
0,6
0,5
J
0,4
0,3
0,2
0,1
glucose
0,0
o
l
2
3
4
5
6
7
8
tid
l
min
b) Argumenter for reaktionsordenen med hensyn til suerose ud fra
grafernes forløb.
Bestem hastighedskonstanten for reaktionen.
I hver reaktionsblanding bestemmes koncentrationerne af suerose og af
glucose ved hjælp af 1 H-NMR-spektroskopi. Til forskellige tidspunkter efter
reaktionens start optages et 1H-NMR-spektrum. Koncentrationerne
bestemmes ud fra arealerne af udvalgte toppe i spektret.
På næste side ses et 1 H-NMR-spektrum for hvert af stofferne glucose,
fructose og sucrose.
Side 11 af 12 sider
Glucose
l
H
s
4
6/ppm
4
6/ppm
Fruetose
s
~k_
Suerose
s
4
6/ppm
opgavekommissionen
c)
Forklar, hvilke toppe over 4,5 ppm der er bedst egnede til at følge
koncentrationen af henholdsvis suerose og glucose i tiden efter
reaktionens start.
Når koncentrationen af suerose i reaktionsblandingen varieres over et stort
område, kan sammenhængen mellem reaktionshastighed og koncentrationen beskrives ved følgende hastighedsudtryk
[sucrose]
v= O 024M·min- 1 · - - - - - - - - - '
[sucrose] + 0,076M
d) Argumenter for, at hastighedsudtrykket med god tilnærmelse
svarer til en l. ordens reaktion med hensyn til suerose for
suerosekoncentrationer under 0,001 M.
Beregn hastighedskonstanten for l.ordens-hastighedsudtrykket.
Enzymet invertase er stabilt ved temperaturer op til 50 °C. Der
gennemføres en række eksperimenter som,ovenfor på reaktionsblandinger
med forskellige temperaturer og med suerosekoncentrationer under 0,001 M.
Herved bestemmes hastighedskonstanten ved forskellige temperaturer.
Side 12 af 12 sider
Tabellen nedenfor viser sammenhængen mellem temperaturer og
hastighedskonstanter.
temperatur l
k l min- 1
e)
oc
25
30
35
40
45
50
0,310
0,391
0,476
0,578
0,713
0,842
Bestem aktiveringsenergien for hydrolyse af suerose katalyseret
af invertase.
Beregn halveringstiden for hydrolysen ved 4 7 °C.
2stx151-KEM/A-03062015
STUDENTEREKSAMEN 2015
Bilag l
Ark nr.
af i alt
ark
Navn: ________________________
Klasse: _ _
Skole/kursus: _ _ _ _ _ _ _ _ __
Spørgsmål a)
Spørgsmål b)
(
o
2stx151-KEM/A-03062015
STUDENTEREKSAMEN 2015
Bilag 2
Ark nr.
af i alt
ark
Navn: _________________________
Klasse: _____
Skole/kursus: __________________
(
o~
o
o
::2
>-
<.9
<(
2stx 151-KEM/A-03062015
STUDENTEREKSAMEN 2015
Bilag 3
Ark nr.
af i alt
ark
Navn: _________________________
Klasse:
-----
Skole/kursus: ___________________
..
) .0
Signalet ved 1,85 ppm er forstørret.
"
..
8/ppm
::2:
>-
<.9
<(