KEMIANKOE25.9.2015HYVÄNVASTAUKSENPIIRTEITÄ Allaolevavastaustenpiirteiden,sisältöjenjapisteitystenluonnehdintaeisidoylioppilas‐ tutkintolautakunnanarvostelua.Lopullisessaarvostelussakäytettävistäkriteereistäpäät‐ täätutkintoaineensensorikunta. Kemiassaarvioinninkohteinaovatkemiallisentiedonymmärtäminenjasoveltaminenlukion opetussuunnitelman perusteiden mukaisesti. Arvioinnissa otetaan huomioon myös kokeelli‐ sentiedonhankinnanja‐käsittelyntaidot.Näihinkuuluvatesimerkiksikokeidensuunnittelu, työvälineiden ja reagenssien turvallinen käyttö, tulosten esittäminen ja tulkitseminen sekä johtopäätöstentekeminenjasoveltaminen. Kemian tehtäviä arvosteltaessa painotetaan oppiaineen luonteen mukaista esitystapaa sekä käsitteidenjakielenkäytöntäsmällisyyttä.Reaktioyhtälötesitetäänilmanhapetuslukujapie‐ nimminmahdollisinkokonaislukukertoiminjaolomuodoillavarustettuna.Orgaanisissareak‐ tioyhtälöissä käytetään rakennekaavoja, mutta olomuotoja ei vaadita. Rakennekaavojen eri esitystavathyväksytään. Laskennallisissatehtävissäsuureyhtälöjäjakaavojakäytetääntavalla,jokaosoittaakokelaan ymmärtäneen tehtävänannon oikein ja soveltaneen ratkaisussaan asianmukaista periaatetta tai lakia. Vastauksesta ilmenee yksiselitteisesti, miten lopputulokseen päädytään. Jos tehtä‐ vässä tarvitaan välituloksia, ne esitetään riittävällä tarkkuudella yksiköineen. Lopputulokset annetaanlähtöarvojenmukaisellatarkkuudellayksiköineen,jajohtopäätöksetperustellaan. Kuvaajatpiirretäänhuolellisestijariittävänkokoisina.Millimetripaperinkäyttöonsuositelta‐ vaa,muttaeipakollista.Kuvaajaanmerkitäänakseliennimetjayksiköt.Mittauspisteisiinsovi‐ tetaanasianmukainensuorataiyhtenäinenkaarevaviiva.Kuvaajaanmerkitäänjohtopäätös‐ tenkannaltaolennaisetkohdat,kutenekvivalenttikohtatitrauskäyrässätaihetkellistänope‐ uttalaskettaessakyseinentangentti. Essee‐jaselittävissävastauksissatekstiäyleensätäydennetäänreaktioyhtälöillä,kaavoillatai piirroksilla.Hyvävastausonjäsenneltyjasisällöltäänjohdonmukainen.Keskeistenseikkojen painottaminenontärkeämpääkuinhajanaistenyksityiskohtienesittäminen.Jokeritehtävässä korkeimmatpistemäärätedellyttävätkykyätietojensoveltamiseenmyöslaajemmissayhteyk‐ sissä. Kemian kokeessakaikki funktio‐, graafiset ja symboliset laskimet ovat sallittuja. Symbolisen laskimenavullatehdytratkaisuthyväksytään,kunhanratkaisustakäyilmi,mihintilanteeseen jayhtälöihinratkaisusymboleineenperustuu.Laskintavoikäyttäämyösyhtälönratkaisemi‐ seentaikuvaajastaselvitettävienarvojenmäärittämiseen. Tehtävän eri osat arvostellaan 1/3 pisteen tarkkuudella, ja loppusumma pyöristetään koko‐ naisiksipisteiksi. Kemiankoe25.9.2015Hyvänvastauksenpiirteitä 1. Yhdiste propanoni etaanihappo etyylibutanaatti 1,2‐etaanidioli 2,2,4‐trimetyylipentaani 1,2,3,4,5‐pentahydroksipentaani Käyttökohde kynsilakanpoistoaine/liuotin säilöntäaine aromiaine jäähdytysaine/jäätymisenestoaine oktaaniluvunmäärittäminen/ polttomoottorinnakutuksenestäminen makeutusaine 6x1p. Kemiankoe25.9.2015Hyvänvastauksenpiirteitä 2. a)Magnetiitinkoostumus: FeO:ssaraudanhapetuslukuon+II Fe2O3,jossaraudanhapetuslukuon+III b)Rajoittavantekijänmäärittäminen n(Fe3O4)=m/M=300,0g/(231,55g/mol)=1,2956mol Täydelliseenreaktioontarvitaanvetyävähintään4n(Fe3O4)=41,2956mol =5,1825mol n(H2)=m/M=10,0g/(2,016g/mol)=4,9603mol<5,1825mol, jotenH2onrajoittavatekijä. Teoreettinensaantorautaaontällöin n(Fe)teor.=¾n(H2), missästoikiometriatuleereaktioyhtälöstä m(Fe)teor.=nM=¾4,9603mol55,85g/mol=207,77g todellinensaanto/teoreettinensaanto=195g/207,77g=0,939 Prosentuaalinensaantoon93,9%. Kemiankoe25.9.2015Hyvänvastauksenpiirteitä 1/3p. 2/3p. 2p. 1p. 1p. 1p. 3. a)Neutraalissavesiliuoksessa[H⁺]=[OH⁻].Esim.NaCl(aq). (NeutraalinliuoksenpH=7,00,kunlämpötilaon25°C.) 1p. b)Amfolyyttionaine,jokavoitoimiasekähapponaettäemäksenä.Esim.vetysulfaatti‐ioni, HSO4⁻. 1p. c)Heikkohappoprotolysoituuvesiliuoksessavainosittain,elitasapainossavainosahappo‐ molekyyleistäonluovuttanutvetyionineliprotoninvesimolekyyleille. (Happovakioonalle1mol/l).Esim.etaanihappo,jonkaKa=1,8∙10⁻⁵mol/l. 1p. d)Polyproottinenhappoluovuttaauseammankuinyhdenvetyioninvedelle.Esim.hiilihap‐ poH2CO3. 1p. e)Hapansuolaonionirakenteinenyhdiste(ioniyhdiste),jokaveteenliuetessaanmuodostaa happaman vesiliuoksen. (Tyypillisesti kyseessä on suola, joka on muodostunut vahvan haponjaheikonemäksenreaktiosta.) 1p. Esim.NH4Cl(s)⇌NH4⁺(aq)+Cl⁻(aq), NH4⁺(aq)+H2O(l)⇌NH3(aq)+H3O⁺(aq) 1p. Kemiankoe25.9.2015Hyvänvastauksenpiirteitä 4. a) 4‐etyyliheks‐2‐eeni(1‐)etyyli‐3‐metyylisyklopentaani C 3‐etyyliheksaani kaavat nimet 3x2/3p. 3x2/3p. b)YhdisteelläBesiintyymyösoptistaisomeriaa,koskasilläonrakenteessaankaksikiraalis‐ tahiiltä(merkittykuvaan).YhdisteelläCeiolekiraalisiahiiliä.Kaikillayhdisteilläesiintyy myös konformaatioisomeriaa, sillä yksinkertainen sidos sallii atomien pyörimisen si‐ dosakselinympäri,jolloinsamamolekyylivoiesiintyäuseassakonformaatiossasidosten katkeamatta. 2p. Kemiankoe25.9.2015Hyvänvastauksenpiirteitä 5. a)Uima‐tailaskettelulasitestäväthaihtuvienrikkiyhdisteidenpääsynsilmiin. 1p. b)Mikroaaltouunin säteily kuumentaa sipulia kauttaaltaan, joten vaikutus ulottuu myös sipulinsisäosiin. Kuumennusdenaturoientsyymienproteiineja./Entsyymienaktiivisuuspieneneekorke‐ assalämpötilassa. 1p. c)Terävä veitsi rikkoo vähemmän soluja kuin tylsä veitsi.Tällöin rikkiyhdisteitävapautuu vähemmän. 1p. d)Rikkiyhdisteetreagoivatvedenkanssa.Reaktiossamuodostuvarikkihappoeiolehaihtuva yhdisteeikäpääseärsyttämäänsilmiä. 1p. e)Viilentäminen hidastaa reaktionopeutta. / Viilentäminen pienentää entsyymien aktiivi‐ suutta. 1p. Viilentäminenvähentääyhdisteidenhaihtumista. 1p. Kemiankoe25.9.2015Hyvänvastauksenpiirteitä 6. a)Kun epäjalompi (Mg tai Zn) metalli kytketään jalompaan, suojattavaan metalliin syntyy sähköpari,jossasuojattavametallitoimiikatodinajaepäjalompimetallitoimiins.uhrau‐ tuvanaanodina,jokahapettuueliliukenee. 1p. b)Katodillatapahtuvatseuraavatpelkistymisreaktiotannetussajärjestyksessä: 1.Ag⁺+e⁻→Ag E°=+0,80V 2.Cu²⁺+2e⁻→Cu E°=+0,34V Koskaionienkonsentraatiotovatliuoksessasamat,katodilla aineetpelkistyvätpelkisty‐ misreaktioiden normaalipotentiaalien mukaisessa järjestyksessä. Ensin pelkistyy aine, jonka normaalipotentiaali on suurin, ja viimeisenä aine, jonka pelkistymisreaktion nor‐ maalipotentiaalionpienin. 1p. 3.2H2O(l)+2e⁻→2OH⁻(aq)+H2(g) E°=−0,83V (Na⁺+e⁻→Na E°=−2,71V) Normaalipotentiaalienmukaisestivesipelkistyykatodillaennennatriumia.Natriumiaei voipelkistyävesiliuoksesta,elinatriuminpelkistymisreaktiotaeitapahdu. 2p. c)Alumiiniliukeneevoimakkaanemäksiseenliuokseenjasyntyyvetykaasua. 2/3p. Muodostetaankokonaisreaktioyhtälö Pelkistyminen:6H2O(l)+6e⁻→3H2(g)+6OH⁻(aq) E°=−0,83V Hapettuminen:2Al(s)+8OH⁻(aq)→2[Al(OH)4]⁻(aq)+6e E°=+2,31V Kokonaisreaktio: 2Al(s)+2OH⁻(aq)+6H2O(l)→2[Al(OH)4]⁻(aq)+3H2(g) 2/3p. E°=+1,48V>0 2/3p. Kemiankoe25.9.2015Hyvänvastauksenpiirteitä 7. Vastauksessaonannettumenetelmä,jonkaperusteellahavaitaaneroyhdisteidenvälillä. Menetelmäonperusteltuyhdisteidenkemiallistentaifysikaalistenominaisuuksienavulla. 6x1p. Esimerkkejämahdollisistakoejärjestelyistä: 1: vettävaietanolia ‐ Polttotesti:Etanolionorgaaninenhappiyhdiste,jasepalaa.Vesieipala. ‐ Liukoisuustesti: Natriumkloridi tai jokin muu runsasliukoinen suola liukenee veteen, muttaeietanoliin. 2: etanoliavaiasetonia ‐ Hapettumistesti kaliumpermanganaatilla: Etanoli hapettuu, jolloin violetti väri muuttuu. Asetonieihapetu,jakaliumpermanganaatinvärieimuutu. ‐ Kiehumispiste:Etanolillaonkorkeampikiehumispistekuinasetonilla.Etanolimolekyylien välilläonvetysidoksia.Asetonimolekyylienvälilläondipoli‐dipolisidoksia. 3: asetoniavaietikkahappoa ‐ Happamuus:Etikkahaponvesiliuosonhapan,jaasetoninvesiliuosonneutraali. ‐ Kiehumispiste: Etikkahapolla on korkeampi kiehumispiste kuin asetonilla, koska etikka‐ happomolekyylien välillä on vetysidoksia. Asetonimolekyylien välillä on dipoli‐dipoli‐ sidoksia. 4: etikkahappoavaitrimetyyliamiinia ‐ Happamuus: Etikkahapon vesiliuos on hapan, ja trimetyyliamiinin vesiliuos on emäksi‐ nen.Indikaattorinavoikäyttääesimerkiksibromitymolisinistä. ‐ Natriumhydroksidinlisääminen:Etikkahapponeutraloituu,jolloineksotermisessäreak‐ tiossa vapautuu lämpöä ja astia kuumenee. (Natriumhydroksidin lisääminen pienentää trimetyyliamiininliukoisuuttaveteen.) 5: trimetyyliamiiniavaiheksaania ‐ Happamuus: Trimetyyliamiinin vesiliuos on emäksinen. Indikaattorina voi käyttää esi‐ merkiksibromitymolisinistä.Heksaanieiliukeneveteen. ‐ Liukoisuus: Trimetyyliamiini on poolinen yhdiste, ja se liukenee veteen. Heksaani on poolitonyhdiste,eikäseliukeneveteen. 6: heksaaniavaivettä ‐ Liukoisuus:Natriumkloriditaijokinmuurunsasliukoinensuolaliukeneeveteen,muttaei heksaaniin. ‐ Polttotesti:Heksaanionhiilivety,jasepalaa.Vesieipala. Josmenetelmänäonmaistaminen,0p.kyseisestäkohdasta. Jos menetelmä perustuu varovaiseen haistamiseen, haistamisen turvallisuus on perusteltu ja yhdisteentaiyhdisteryhmäntyypillinenhajuonkuvailtu,2/3p.kyseisestäkohdasta. Kemiankoe25.9.2015Hyvänvastauksenpiirteitä 8. a) ∙ 1/3p. 2SO2(g) alussa(mol/l) 0,200 tasapainossa(mol/l) 0,200‒2x Tasapainossa61,3%eli0,1226mol/lSO2:staolireagoinutSO3:ksi 2x=0,1226 x=0,0613 O2(g) 1,00 1,00‒x mol/l ∙ b) + , mol/l ∙ , mol/l ⇌ 2SO3(g) 0 2x 2,67284mol/l Tasapainovakiokokeenlämpötilassaon2,7mol/l. 2,7mol/l 11/3p. 1/3p. 1p. TaulukkokirjastaHf°‐arvot H=[2∙(−395,2)]kJ−[2∙(−296,9)+0]kJ=−196,6kJelireaktiooneksoterminen. 1p. Tasapainosiirtyylämpötilanlaskiessalämpöätuottavaanelieksotermiseensuuntaan (LeChâtelier’nperiaate).Koskareaktiooneksoterminen,tasapainosiirtyyreaktiotuot‐ teidensuuntaan. 1p. Kunlämpötilalaskee,sekäeteneväreaktioettäpalautuvareaktiohidastuvat.Palautuva reaktio hidastuu enemmän, mikä aiheuttaa tasapainon siirtymisen tuotteiden suun‐ taan. 1p. Kemiankoe25.9.2015Hyvänvastauksenpiirteitä 9. O O OCH2CH3 2 A + OCH2CH3 O 2 OH B + OH C YhdisteetA,D,E,FjaG:1p./yhdiste YhdisteB:2/3p. YhdisteC:1/3p. YhdisteessäGhyväksytäänmyösmuihinaromaattisenrenkaanhiiliatomeihinkiinnittynyt nitroryhmä. Kemiankoe25.9.2015Hyvänvastauksenpiirteitä 10.a) Liukoisuus(mol/l):56,9mg/l/535,2g/mol=1,0631510⁻⁴mol/l=c 1/3p. ⇌ Mg²⁺(aq) + 2CH3(CH2)14COO⁻(aq) [CH3(CH2)14COO]2Mg(s) tasapainossa(mol/l) c 2c 2/3p. Ks=[Mg²⁺][CH3(CH2)14COO⁻]²=c(2c)²=4c³=4,810⁻¹²(mol/l)³ 2/3p. Q=0,6010⁻³(0,08410⁻³)²=4,210⁻¹²(mol/l)³<Ks, 2/3p. joteneisaostu. 2/3p. b) [CH3(CH2)14COO]2Mg(s) ⇌ Mg²⁺(aq) + 2CH3(CH2)14COO⁻(aq) alussa 0,6010⁻³ 0,08410⁻³ (mol/l) tasapainossa x 0,6010⁻³‒x 0,08410⁻³‒2x (mol/l) 1p. (Saostumistatapahtuu,jotenx>0 jaalkukonsentraatiotrajoittavat0,6010⁻³‒x>0sekä0,08410⁻³‒2x>0 eli0<x<4,210⁻⁵) Ks=[Mg²⁺][CH3(CH2)14COO⁻]² =(0,6010⁻³‒x)(0,08410⁻³‒2x)²=3,310⁻¹²(mol/l)³ 1/3p. Josmagnesiumpalmitaattiasaostuu30mg, x=0,030g/(535,13g/mol∙5,0l)=1,1212∙10⁻⁵mol/l 2/3p. Sijoitetaanarvoionitulonlausekkeeseen. Q=(0,6010⁻³‒x)(0,08410⁻³‒2x)²=2,210⁻¹²(mol/l)³ Ks=3,310⁻¹²(mol/l)³ Q<Kseliionienkonsentraatiotovatpienempiäkuinkylläisessäliuoksessa. Magnesiumpalmitaattiasaostuualle30mg. 1p. TAIlaskimella (0,6010⁻³‒x)(0,08410⁻³‒2x)²=3,310⁻¹² −4x³+0,002736x²−2,0865610⁻⁷x+9,33610⁻¹³=0 x=4,770710⁻⁶,muutjuuret8,110⁻⁵ja6,010⁻⁴eivätkäy Magnesiumpalmitaattiasaostuu4,770710⁻⁶mol/l5,0l535,13g/mol=0,013g, jotensaostuualle30mg. Kemiankoe25.9.2015Hyvänvastauksenpiirteitä +11.a) Massanmuutosonselitettyjapoistuvatkaasutontunnistettu. 12/3p. Hajoamislämpötilatjalämpötila‐alueetonannettu. 11/3p. Kysyttyreaktioyhtälöonannettu. 2/3p. Reaktioyhtälöonperusteltulaskennallisestikuvantietojenavulla. 11/3p. Massavähenee,sillähajoamisreaktiottuottavatkaasuja. lämpötila‐alue/ pysyväyhdiste/reaktio poistuva hajoaminenalkaa kaasu pysyvä 25–100°C CaC2O4H2O(s) hajoaa 100°C H2O(g) CaC2O4H2O(s)→CaC2O4(s)+ H2O(g) pysyvä 230–400°C CaC2O4(s) hajoaa 400°C CaC2O4(s)→CaCO3(s)+CO(g) CO(g) pysyvä 510–690°C CaCO3(s) CO2(g) hajoaa 690°C CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) pysyvä 840–(950)°C CaO(s) Kolmannessavaiheessamassanmuutoson61,6%‒31,5%=30,1%. Massaennen3.vaihettaon0,7244g‒0,7244g0,315=0,4962g=m(CaCO3). Poistunutosa: M(x)=m(x)M(CaCO3)/m(CaCO3) =0,3010,7244g100,09g/mol/0,4962g=43,98g/mol, mikävastaaCO2:nmoolimassaa:(12,01+216,00)g/mol=44,01g/mol. TAI Jäljellejäänytosa: M(y)=m(y)M(CaCO3)/m(CaCO3) =0,3840,7244g100,09g/mol/0,4962g=56,11g/molM(CaO) TAI m(x)/M(x)=m(CaC2O4H2O)/M(CaC2O4H2O) M(x)=(0,7244g0,301146,11g/mol)/0,7244g 0,301146,11g/mol=43,98g/molM(CO2) jajäljellejäänytosa:(1‒0,616)146,11g/mol=56,11g/molM(CaO) Kemiankoe25.9.2015Hyvänvastauksenpiirteitä b) Saadaanyhtälöpari: m(CaC2O4)+m(SrC2O4)=0,5713g m(CaCO3)+m(SrCO3)=0,4673g Koskan(Ca)=n(CaC2O4),saadaan CaC2 O4 1p. vastaavasti: Ca ∙ g mol ∙ g 40,08 mol m(CaCO3)=2,4973m(Ca) m(SrC2O4)=2,0046m(Sr) m(SrCO3)=1,6849m(Sr) CaC2 O4 128,1 Ca 3,1961 Ca 1p. Kunnämäsijoitetaanyhtälöpariin,saadaan 3,1961m(Ca)+2,0046m(Sr)=0,5713g 2,4973m(Ca)+1,6849m(Sr)=0,4673g, jostasaadaanm(Ca)=0,068159gjam(Sr)=0,17632g. 1p. Prosenttiosuudet: 0,068159g/0,6025g∙100%=11,3%kalsiumia 0,17632g/0,6025g∙100%=29,3%strontiumia 1p. TAI x=n(Ca)=n(CaCO3)=n(CaC2O4) y=n(Sr)=n(SrCO3)=n(SrC2O4) Yhtälöpari: x∙M(CaC2O4)+y∙M(SrC2O4)=0,5713g x∙M(CaCO3)+y∙M(SrCO3)=0,4673g x=0,0017006jay=0,0020124 m(Ca)=0,068160gjam(Sr)=0,17632g Prosenttiosuudet:11,3%kalsiumiaja29,3%strontiumia Kemiankoe25.9.2015Hyvänvastauksenpiirteitä +12. a)Vastauksessaonperusteltuammoniakinmerkitystäensimmäisenmaailmansodanaikanaja nykyään. 1p. Vastauksessa on kuvailtu vähintään kahta yhdistettä kahteen erilaiseen käyttötarkoituk‐ seen,japerustelunaonkäytettyyhdisteenkemiallisiaominaisuuksia. 2p. Ammoniakkionlähtöainemonientyppeäsisältävienkemikaalientuotannossa.Sodanai‐ kana ruokahuolto ja ammusten tuotanto olivat olennaisia Saksalle. Nykyään yli puolet elintarvikkeidentuotannostaperustuuammoniakistavalmistettuihinlannoitteisiin. Typpipitoisiinlannoitteisiinkäytetäänesimerkiksiammoniumnitraattiajaammoni‐ umfosfaattia.Kasvitkäyttävättyppeäproteiinituotantoon,jasitäesiintyykasvinenergi‐ antuotannonkannaltatärkeissäATP/ADP‐molekyyleissäsekäDNA:ssa. Ammoniakistavalmistetaanteollisestitypenoksidejajatyppihappoa(Ostwaldinproses‐ si).Typpihapostavalmistetaannitrattujayhdisteitä,kutenräjähteitä.Typpihappoakäyte‐ täänmyöshapettimena. Ammuksissajaräjähteissäkäytetääntyppiyhdisteitä.Yhdisteet,kutennitroglyseriini, trinitrotolueeni (TNT) ja kaliumnitraatti, hajoavat äkillisesti ja tuottavat runsaasti kaasujajalämpöä,mihinräjähdysvaikutusperustuu. b)Vastauksessaonperusteltukloorinvaarallisuuttaominaisuuksienjarakenteenavulla. 2p. Esimerkiksi: ‐Kloorionkaasujaleviäähelposti. ‐Klooriylläpitääpalamista. ‐Kloori on erittäin reaktiivinen, koska klooriatomilla on seitsemän ulkoelektronia ja se muodostaasiksihelpostiyhdisteitävastaanottamallayhdenelektronin. ‐Kloori on vahva hapetin, koska klooriatomilla on seitsemän ulkoelektronia ja se vas‐ taanottaahelpostielektronin. ‐Kloorikaasu muodostaa syövyttävää yhdistettä jouduttuaan kosketuksiin veden kanssa (keuhkoissa). Reaktiovedenkanssa 1p. Cl2(g)+H2O(l)→HCl(aq/g)+HClO(aq)taijokinmuumahdollinenreaktio. c)Vastauksessaonperusteltuklooriltasuojautumistakloorinominaisuuksienavulla. 11/3p. Suojautumista natriumvetykarbonaattiliuosta sisältävän liinan avulla on selitetty tarkem‐ minjaperustelunaonkäytettyreaktioyhtälöä. 12/3p. Esimerkiksi: ‐Kloorikaasuonvärillistä(kelta‐vihreää).Lisäksisenhajuonhavaittavissahyvinpieninä pitoisuuksina,jotenseonhelppohavaita. ‐Kloorikaasu on tiheämpää kuin ilma, joten sen konsentraatio on suurin juoksuhaudan pohjalla. Koskaliinaonkostutettuvesiliuokseen,Cl2liukeneejamuodostaaHCl‐liuosta.Vetykloridi reagoi liinassa olevan natriumvetykarbonaatin kanssa, eikä kloori tai vetykloridi pääse vaikuttamaankeuhkoihin. HCl(aq/g)+NaHCO3(aq)→NaCl(aq)+H2CO3(aq) (HClOhajoaa:2HClO→2HCl+O2) Kemiankoe25.9.2015Hyvänvastauksenpiirteitä
© Copyright 2024