PROVET I KEMI 25.9.2015 BESKRIVNING AV GODA SVAR

Transcription

PROVET I KEMI 25.9.2015 BESKRIVNING AV GODA SVAR
 PROVETIKEMI25.9.2015BESKRIVNINGAVGODASVAR
De beskrivningar av svarens innehåll och poängsättningar som ges här är inte bindande
för studentexamensnämndens bedömning. Censorerna beslutar om de kriterier som an‐
vändsidenslutgiltigabedömningen.
Ikeminärmåletförbedömningenförståelsenochtillämpningenavdenkemiskakunskapen
enligtgrundernaförgymnasietsläroplan.Vidbedömningenbeaktasävendefärdighetermed
vilkamantillägnatsigexperimentellkunskapochförmågaattbehandladen.Tillsådankun‐
skaphörtillexempelplaneringavexperiment,säkerhanteringavarbetsredskapochreagens,
presentationochtolkningavresultatochförmågaattdraslutsatsersamttillämpadem.
Vid bedömningen av uppgifterna i kemi läggs vikten vid ett framställningssätt som betonar
läroämnets karaktär samt precision i begreppen och språkbruket. Reaktionsformlerna upp‐
ställs utan oxidationstal med minsta möjliga heltalskoefficienter och med aggregationstill‐
ståndenangivna.Iorganiskareaktionslikheteranvändsstrukturformlermenaggregationstill‐
ståndkrävsinte.Olikasättattskrivastrukturformlergodkänns.
Iberäkningsuppgifterbörstorhetsekvationerochformleranvändaspåettsättsomvisaratt
examinanden förstått uppgiften rätt samt i sin lösning tillämpat korrekt princip eller lag. I
svaretframgårentydigthurmannårslutresultatet.Omuppgiftenkrävermellanresultatpre‐
senterasdemedenheterochmedtillräcklignoggrannhet.Slutresultatengesmedenheteroch
meddennoggrannhetsomutgångsvärdenakräver,ochslutsatsernamotiveras.
Grafernauppritasomsorgsfulltochtillräckligtstora.Rekommendationenärattmananvän‐
dermillimeterpaper,vilketdockinteärobligatoriskt.Igrafenangesnamnochenheterför
axlarna.Tillmätpunkternaanpassasenvederbörligrätlinjeellerenkontinuerligböjdlinje.
Igrafenangessådanapunktersomärväsentligaförslutsatserna,tillexempelekvivalenspunk‐
tenförentitrerkurvaellerdentangentsomanvändsnärmanberäknarenhastighetiettgivet
ögonblick.
Iessäsvarochförklarandesvarkompletterastextenvanligenmedreaktionsformler,ekvat‐
ioner eller teckningar. Ett gott svar är disponerat och innehållsmässigt konsekvent. Det är
viktigare att betona centrala saker än att presentera spridda detaljer. För högsta poäng i
jokeruppgifternaförutsättsförmågaatttillämpakunskapsfaktaocksåividaresammanhang.
Ikemiprovetärallafunktionsräknare,grafiskaräknareochsymbolräknaretillåtna.Lösningar
som gjorts med en symbolräknare godkänns förutsatt att det i lösningen framgår på vilken
situationochvilkaekvationerlösningenmedsymbolerbaseras.Räknarenkanocksåanvändas
förattlösaenekvationellerförattbestämmaefterfrågadevärdeniengraf.
Uppgifternas delmoment bedöms med noggrannheten 1/3 poäng och slutsumman avrundas
tillnärmstaheltalspoäng.
Provetikemi25.9.2015Beskrivningavgodasvar
1.
Förening
propanon
etansyra
etylbutanat
1,2‐etandiol
2,2,4‐trimetylpentan
1,2,3,4,5‐pentahydroxipentan
Användningsområde
tarbortnagellack/lösningsmedel
konserveringsmedel
aromämne
kylarvätska/förhindrarnedisning
förbestämningavoktantalet/
förhindrarknackningiförbränningsmotorn
sötningsmedel
6x1p.
Provetikemi25.9.2015Beskrivningavgodasvar
2.
a)Magnetitbestårav
FeOdärjärnetsoxidationstalär+II
Fe2O3därjärnetsoxidationstalär+III
b)Denbegränsandefaktornbestäms
n(Fe3O4)=m/M=300,0g/(231,55g/mol)=1,2956mol
Förfullständigreaktionbehövsdetminstsåhärmycketväte:
4n(Fe3O4)=41,2956mol=5,1825mol
n(H2)=m/M=10,0g/(2,016g/mol)=4,9603mol<5,1825mol,
H2äralltsådenbegränsandefaktorn.
Detteoretiskautbytetavjärnärdå
n(Fe)teor.=¾n(H2)
därstökiometrinfåsurreaktionsformeln
m(Fe)teor.=nM=¾4,9603mol55,85g/mol=207,77g
detverkligautbytet/detteoretiskautbytet=195g/207,77g=0,939
Detprocentuellautbytetär93,9%
Provetikemi25.9.2015Beskrivningavgodasvar
1/3p.
2/3p.
2p.
1p.
1p.
1p.
3. a)Ienneutralvattenlösningär[H⁺]=[OH⁻].T.ex.NaCl(aq).
(EnneutrallösningharpH=7,00,närtemperaturenär25°C.)
1p.
b)Enamfolytärettämnesomkanfungerasombådesyraochbas.T.ex.vätesulfatjonen,
HSO4⁻.
1p.
c)Ensvagsyraprotolyserarbaraofullständigtienvattenlösning,dvs.vidjämviktharbara
endelavsyramolekylernaavgettenvätejondvs.enprotontillvattenmolekylerna.(Syra‐
konstantenärmindreän1mol/l).T.ex.etansyra,varsKa=1,8∙10⁻⁵mol/l.
1p.
d)Enpolyprotisksyraavgermeränenvätejontillvatten.T.ex.kolsyraH2CO3.
1p.
e)Ettsurtsaltärenjonföreningsomdådenlösersigivattenbildarensurvattenlösning.
(Dettypiskaärattdetärfrågaomettsaltsombildatsireaktionenmellanenstarksyra
ochensvagbas.)
1p.
T.ex.NH4Cl(s)⇌NH4⁺(aq)+Cl⁻(aq),
NH4⁺(aq)+H2O(l)⇌NH3(aq)+H3O⁺(aq)
1p.
Provetikemi25.9.2015Beskrivningavgodasvar
4.
a)
4‐etylhex‐2‐en(1‐)etyl‐3‐metylcyklopentan
C
3‐etylhexan
strukturformler
namn
3x2/3p.
3x2/3p.
b)FöreningenBuppvisarävenoptiskisomerieftersomdenisinstrukturhartvåkiralako‐
latomer(utmärktaifiguren).FöreningenCharingakiralakol.Allaföreningaruppvisar
konformationsisomeri eftersom en enkelbindning tillåter att atomerna roterar runt
bindningsaxelnochdåkansammamolekylhaolikakonformationerutanattbindning‐
arnabryts.
2p.
Provetikemi25.9.2015Beskrivningavgodasvar
5. a) Sim‐ellerslalomglasögonhindrarflyktigasvavelföreningarattnåögonen.
1p.
b) Mikrovågsugnensstrålningupphettarlökenalltigenomochinverkannårsåledesockså
lökensinredelar.
Upphettningendenaturerarenzymernasproteiner./Enzymaktivitetenminskarvidhöga
temperaturer.
1p.
c) Ommananvänderenvassknivsöndrasfärrecelleränommananvänderenslökniv.
Därvidfrigörsfärresvavelföreningar.
1p.
d) Svavelföreningarnareagerarmedvatten.Densvavelsyrasombildasireaktionenärinteen
flyktigföreningochförmårinteretaögat.
1p.
e) Avkylningenminskarreaktionshastigheten./Avkylningenminskarenzymaktiviteten. 1p.
Avkylningminskarföreningarnasavdunstning(flyktighet).
1p.
Provetikemi25.9.2015Beskrivningavgodasvar
6. a)Närenoädlare(MgellerZn)metallkopplastillenädlaremetallsomskaskyddas,uppstår
ettgalvanisktelementivilketmetallensomskaskyddasfungerarsomkatodochdenoäd‐
laremetallenfungerarsomens.k.offeranodvilkenoxideras,dvs.upplöses.
1p.
b)Vidkatodenskerföljandereduktionsreaktionerigivenordning:
1.Ag⁺+e⁻→Ag
E°=+0,80V
2.Cu²⁺+2e⁻→Cu
E°=+0,34V
Eftersom jonkoncentrationerna i lösningen är lika, reduceras ämnena vid katoden i den
ordning som anges av normalpotentialerna för reduktionsreaktionerna. Först reduceras
det ämne vars normalpotential är störst och till sist det ämne vars normalpotential är
minst. 1p.
3.2H2O(l)+2e⁻→2OH⁻(aq)+H2(g) E°=−0,83V
(Na⁺+e⁻→Na
E°=−2,71V)
Enligtnormalpotentialernareducerasvattenvidkatodenförenatrium.Natriumkaninte
reducerasienvattenlösningdvs.reduktionsreaktionenförnatriumskerinte.
2p.
c)Aluminiumupplösesienstarktbasisklösningochdetbildasvätgas.
2/3p.
Totalreaktionenuppställs.
Reduktion: 6H2O(l)+6e⁻→3H2(g)+6OH⁻(aq)
E°=−0,83V
Oxidation:
2Al(s)+8OH⁻(aq)→2[Al(OH)4]⁻(aq)+6e
E°=+2,31V
Totalreaktion:
2Al(s)+2OH⁻(aq)+6H2O(l)→2[Al(OH)4]⁻(aq)+3H2(g)
2/3p.
E°=+1,48V>0
2/3p.
Provetikemi25.9.2015Beskrivningavgodasvar
7. I svaret har man givit en metod och utifrån den, den observerbara skillnaden mellan före‐
ningarna.Metodenharmotiveratsmedhjälpavföreningarnaskemiskaellerfysikaliskaegen‐
skaper. 6x1p.
Exempelpåmöjligaförsöksarrangemang:
1:vattenelleretanol
‐ Förbränningstest: Etanol är en organisk syreförening och den brinner. Vatten brinner
inte.
‐ Löslighetstest:Natriumkloridellernågotannatlättlösligtsaltlösersigivattenmenintei
etanol.
2:etanolelleraceton
‐ Oxidationstest med kaliumpermanganat: Etanolen oxideras varvid den violetta färgen
förändras.Acetonoxiderasinteochkaliumpermanganatetsfärgförändrasinte.
‐ Kokpunkten: Etanol har en högre kokpunkt än aceton. Mellan etanolmolekylerna finns
vätebindningar.Mellanacetonmolekylernafinnsdipol‐dipolbindningar.
3:acetonellerättiksyra
‐ Surheten:Ättiksyransvattenlösningärsurochenvattenlösningavacetonärneutral.
‐ Kokpunkten:Ättiksyranskokpunktärhögreänkokpunktenföraceton.Mellanättiksyra‐
molekylernafinnsvätebindningar.Mellanacetonmolekylernafinnsdipol‐dipolbindningar.
4:ättiksyraellertrimetylamin
‐ Surheten: Ättiksyrans vattenlösning är sur och trimetylaminens vattenlösning basisk.
Somindikatorkant.ex.bromtymolblåttanvändas.
‐ Tillsatsavnatriumhydroxid:Ättiksyranneutraliserasvarviddetienexotermiskreaktion
frigörsvärmeochkärletuppvärms.(Tillsatsavnatriumhydroxidminskarvattenlöslighet‐
enförtrimetylamin.)
5:trimetylaminellerhexan
‐ Surhet: En vattenlösning av trimetylamin är basisk. Som indikator kan t.ex. bromtymol‐
blåttanvändas.Hexanlösersiginteivatten.
‐ Löslighet:Trimetylaminärenpolärföreningochdenlösersigivatten.Hexanärenopolär
föreningochlösersiginteivatten.
6:hexanellervatten
‐ Löslighet: Natriumklorid eller något annat lättlösligt salt löser sig i vatten men inte i
hexan.
‐ Förbränningstest:Hexanärettkolväteochbrinner.Vattenbrinnerinte.
Ommetodenäravsmakning,0p.förmomentetifråga.
Om metoden grundar sig på försiktigt doftande, doftandets trygghet är motiverad och före‐
ningens eller föreningsgruppens karakteristiska doft har beskrivits, 2/3 p. för momentet i
fråga.
Provetikemi25.9.2015Beskrivningavgodasvar
8.
a)
∙
1/3p.
b)
ibörjan(mol/l)
vidjämvikt(mol/l)
2SO2(g)
0,200
0,200‒2x
+ O2(g)
1,00
1,00‒x
⇌
2SO3(g)
0
2x
11/3p.
Vidjämvikthar61,3%eller0,1226mol/lavSO2reagerattillSO3
2x=0,1226
x=0,0613
mol/l
∙
,
mol/l ∙
,
mol/l
2,67284mol/l
Jämviktskonstantenvidförsöketstemperaturär2,7mol/l.
2,7mol/l
1/3p.
1p.
Hf°‐värdenaurtabellboken
H=[2∙(−395,2)]kJ−[2∙(−296,9)+0]kJ=−196,6kJdvs.reaktionenärexotermisk. 1p.
Närtemperaturensjunker,förskjutsjämviktenmotdensidasomproducerarvärme,dvs.
motdenexotermiskasidan.(LeChâteliersprincip).Eftersomreaktionenärexotermisk
förskjutsjämviktenmotreaktionsprodukterna.
1p.
Dåtemperaturensjunkerminskarhastighetenförbådereaktionenmothögerochreakt‐
ionen mot vänster. Reaktionshastigheten mot vänster minskar mer, vilket orsakar att
jämviktenförskjutsmotproduktsidan.
1p.
Provetikemi25.9.2015Beskrivningavgodasvar
9.
O
O
OCH2CH3
2
A
+
OCH2CH3
O
2
OH
B
+
OH
C
FöreningarnaA,D,E,FochG:1p./förening
FöreningB:2/3p.
FöreningC:1/3p.
FörföreningGgodkännsocksåattnitrogruppensubstituerastillandrakolatomeriden
aromatiskaringen.
Provetikemi25.9.2015Beskrivningavgodasvar
10. a)Löslighet(mol/l):56,9mg/l/535,2g/mol=1,0631510⁻⁴mol/l=c
1/3p.
Mg²⁺(aq)
+
2CH3(CH2)14COO⁻(aq)
[CH3(CH2)14COO]2Mg(s) ⇌
vidjämvikt(mol/l)
c
2c
2/3p.
Ks=[Mg²⁺][CH3(CH2)14COO⁻]²=c(2c)²=4c³=4,810⁻¹²(mol/l)³
2/3p.
Q=0,6010⁻³(0,08410⁻³)²=4,210⁻¹²(mol/l)³<Ks,
2/3p.
fallersåledesinteut.
2/3p.
b)
[CH3(CH2)14COO]2Mg(s) ⇌ Mg²⁺(aq)
+ 2CH3(CH2)14COO⁻(aq)
ibörjan
0,08410⁻³
0,6010⁻³
(mol/l)
vidjämvikt
x
0,6010⁻³‒x 0,08410⁻³‒2x
(mol/l)
1p.
(Utfällningsker,såledesärx>0
ochutgångskoncentrationernabegränsar0,6010⁻³‒x>0samt0,08410⁻³‒2x>0
dvs.0<x<4,210⁻⁵)
Ks=[Mg²⁺][CH3(CH2)14COO⁻]²
=(0,6010⁻³‒x)(0,08410⁻³‒2x)²=3,310⁻¹²(mol/l)³
1/3p.
Omdetfallerut30mgmagnesiumpalmitat
x=0,030g/(535,13g/mol∙5,0l)=1,1212∙10⁻⁵mol/l
2/3p.
Värdetsubstituerasiuttrycketförjonprodukten.
Q=(0,6010⁻³‒x)(0,08410⁻³‒2x)²=2,210⁻¹²(mol/l)³
Ks=3,310⁻¹²(mol/l)³
Q<Ksdvs.jonkoncentrationernaärmindreänienmättadlösning.
Detfallerutmindreän30mgmagnesiumpalmitat.
1p.
ELLERmedräknare
(0,6010⁻³‒x)(0,08410⁻³‒2x)²=3,310⁻¹²
−4x³+0,002736x²−2,0865610⁻⁷x+9,33610⁻¹³=0
x=4,770710⁻⁶,deandrarötterna8,110⁻⁵och6,010⁻⁴dugerej
Detfallerut4,770710⁻⁶mol/l5,0l535,13g/mol=0,013gmagnesiumpalmitat,
dvs.mindreän30mg.
Provetikemi25.9.2015Beskrivningavgodasvar
+11.a) Massförändringenharförklaratsochdeavgåendegasernaharidentifierats.
12/3p.
Sönderfallstemperaturernaochtemperaturområdenahargivits.
11/3p.
Denefterfrågadereaktionenhargivits.
2/3p.
Reaktionsformelnharmotiveratsberäkningsmässigtmedhjälpavfigurensuppgifter. 11/3p.
Massanminskareftersomsönderfallsreaktionernaproducerargaser.
temperaturområde/
stabilförening/reaktion
avgående
sönderfalletbörjar
gas
stabil
25–100°C
CaC2O4H2O(s)
sönderfall 100°C
CaC2O4H2O(s)→CaC2O4(s)+H2O(g) H2O(g)
stabil
230–400°C
CaC2O4(s)
sönderfall 400°C
CaC2O4(s)→CaCO3(s)+CO(g)
CO(g)
stabil
510–690°C
CaCO3(s)
sönderfall 690°C
CO2(g)
CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)
stabil
840–(950)°C
CaO(s)
Idettredjeskedetärmassförändringen61,6%‒31,5%=30,1%.
Massanföreskede3är0,7244g‒0,7244g0,315=0,4962g=m(CaCO3).
Delensomförsvunnit:
M(x)=m(x)M(CaCO3)/m(CaCO3)
=0,3010,7244g100,09g/mol/0,4962g=43,98g/mol,
vilketmotsvararmolmassanförCO2:(12,01+216,00)g/mol=44,01g/mol.
ELLER
Återstoden:
M(y)=m(y)M(CaCO3)/m(CaCO3)
=0,3840,7244g100,09g/mol/0,4962g=56,11g/molM(CaO)
ELLER
m(x)/M(x)=m(CaC2O4H2O)/M(CaC2O4H2O)
M(x)=(0,7244g0,301146,11g/mol)/0,7244g
0,301146,11g/mol=43,98g/molM(CO2)
ochåterstoden:(1‒0,616)146,11g/mol=56,11g/molM(CaO)
Provetikemi25.9.2015Beskrivningavgodasvar
b)Vifårekvationssystemet:
m(CaC2O4)+m(SrC2O4)=0,5713g
m(CaCO3)+m(SrCO3)=0,4673g
Dån(Ca)=n(CaC2O4),fås
CaC2 O4
Ca ∙
påmotsvarandesätt:
1p.
g
mol ∙ Ca
3,1961
g
40,08
mol
m(CaCO3)=2,4973m(Ca)
m(SrC2O4)=2,0046m(Sr)
m(SrCO3)=1,6849m(Sr)
CaC2 O4
128,1
Ca 1p.
Dådessasubstituerasiekvationssystemetfås
3,1961m(Ca)+2,0046m(Sr)=0,5713g
2,4973m(Ca)+1,6849m(Sr)=0,4673g
urvilketfåsm(Ca)=0,068159gochm(Sr)=0,17632g.
1p.
Procentandelarna:
0,068159g/0,6025g∙100%=11,3%kalcium
0,17632g/0,6025g∙100%=29,3%strontium
1p.
ELLER
x=n(Ca)=n(CaCO3)=n(CaC2O4)
y=n(Sr)=n(SrCO3)=n(SrC2O4)
Ekvationssystemet:
x∙M(CaC2O4)+y∙M(SrC2O4)=0,5713g
x∙M(CaCO3)+y∙M(SrCO3)=0,4673g
x=0,0017006ochy=0,0020124
m(Ca)=0,068160gochm(Sr)=0,17632g
Procentandelar:11,3%kalciumoch29,3%strontium
Provetikemi25.9.2015Beskrivningavgodasvar
+12.
a)Isvaretharammoniakensbetydelseunderförstavärldskrigetochidagmotiverats.
1p.
Isvaretharåtminstonetvåföreningarförtvåolikaanvändningsområdenbeskrivitsochsom
motiveringharmananväntföreningenskemiskaegenskaper.
2p.
Ammoniak är ett utgångsämne för produktionen av många kemikalier som innehåller
kväve.Underkrigetvarlivsmedelsförsörjningenochproduktionenavprojektilerväsent‐
ligaförTyskland.Idagäröverhälftenavlivsmedelproduktionenbaseratpågödningsme‐
delframställdaavammoniak.
För kvävehaltiga gödningsmedel används till exempel ammoniumnitrat och ammo‐
niumfosfat.Växternabehöverkväveförsinproteinproduktionochkväveförkommeride
förväxtensenergiproduktionviktigaATP/ADP‐molekylernasamtiDNA.
Av ammoniak framställs industriellt kväveoxider och salpetersyra (Ostwalds process).
Avsalpetersyraframställsnitreradeföreningarsomsprängämnen.Salpetersyraanvänds
ävensomoxidationsmedel.
I projektiler och sprängämnen används kväveföreningar. Föreningar som nitroglyce‐
rin, trinitrotoluen (TNT) och kaliumnitrat faller mycket snabbtsönder och utvecklar
storamängdergaserochvärme,någotsomsprängverkanbaserarsigpå.
b)Isvaretharkloretsfarlighetförklaratsmedhjälpavegenskapernaochstrukturen.
2p.
Tillexempel:
‐Klorärengasochspridslätt.
‐Klorunderhållerförbränning.
‐Klorärytterstreaktivt,förkloratomenharsjuytterelektronerochbildardärförlätt
föreningargenomatttaemotenelektron.
‐Klorärettkraftigtoxidationsmedel,eftersomkloratomenharsjuytterelektroneroch
lätttaremotenelektron.
‐Klorgasbildarenfrätandeföreningomdenkommerikontaktmedvatten(ilungorna).
Reaktionenmedvatten
1p.
ellernågonannanmöjligreaktion.
Cl2(g)+H2O(l)→HCl(aq/g)+HClO(aq)
c)Isvaretharmotiveratshurmanskyddarsigmotklormedhjälpavkloretsegenskaper.11/3p.
Att skydda sig med en duk som fuktats med natriumvätekarbonatlösning har förklarats
närmareochsommotiveringharmananväntenreaktionsformel.
12/3p.
Tillexempel:
‐Klorgasenärfärgad(gulgrön).Dessutomkandessluktigenkännasvidmycketsmåhal‐
tersådenobserverasdärförlätt.
‐Klorgasenharenhögredensitetänluftsådesskoncentrationärstörstpålöpgravens
botten.
EftersomdukenärfuktadienvattenlösninglösersigCl2ochbildarenHCl‐lösning.Väte‐
kloriden reagerar med natriumvätekarbonatet i duken och varken klor eller väteklorid
kommeråtattpåverkalungorna.
HCl(aq/g)+NaHCO3(aq)→NaCl(aq/g)+H2CO3(aq)
(HOClfallersönder:2HOCl→2HCl+O2)
Provetikemi25.9.2015Beskrivningavgodasvar