SV – Kemi

24.3.2020

Provet består av 11 uppgifter av vilka sju ska besvaras. Uppgifterna är indelade i tre delar. Del I omfattar en 20-poängsuppgift som är obligatorisk för alla. Del II omfattar sju 15-poängsuppgifter av vilka fyra ska besvaras. Del III omfattar tre 20-poängsuppgifter av vilka två ska besvaras. Det maximala antalet poäng i provet är 120. Om du vill kan du skapa figurer, diagram eller tabeller som stöd för svaret och bifoga en skärmdump av dem till vilket textsvar som helst.

Lämna inga anteckningar i svarsfältet för sådana uppgifter som du inte vill lämna in för bedömning.

Del I: 20-poängsuppgift

Besvara uppgift 1.

1. Flervalsuppgifter från kemins olika delområden 20 p.

I flervalsuppgifter 1.1.–1.10. anges fyra alternativa svar till varje fråga eller påstående. Välj rätt svarsalternativ för varje moment. Rätt svar 2 p., fel svar 0 p., inget svar 0 p.

1.1. Vilken av följande föreningar i fast form löser sig bäst i vatten? 2 p.

 

1.2. I kromatografi baserar sig separationen av ämnen i en blandning på ämnenas olika 2 p.

 

1.3. I vilket av följande ämnen har bindningen den starkaste jonkaraktären? 2 p.

 

1.4. Då propensyra smälter brister 2 p.

 

1.5. Vilket av följande föreningspar kan bilda en ester då föreningarna reagerar med varandra? 2 p.

 

1.6.

I glukosens C₆H₁₂O₆ jäsningsreaktion bildas det i en vattenlösning etanol och koldioxid ur glukos under inverkan av jästens enzymer:

\mathrm{C_6H_{12}O_6(aq)\ \rightarrow\ 2\ C_2H_5OH(aq)\ +\ 2\ CO_2(g)} C 6 H 12 O 6 ( a q )     2   C 2 H 5 O H ( a q )   +   2   C O 2 ( g )

Vilken är volymen av den koldioxid (25 °C, 101 325 Pa) som bildas i reaktionen om 5,55 mol glukos jäser fullständigt till etanol? 2 p.

 

1.7. Vilket salts vattenlösning kan vara basisk? 2 p.

 

1.8. För en svag syra gäller att 2 p.

 

1.9.

Metan brinner enligt följande reaktionsformel:

\mathrm{CH_4(g)\ +\ 2\ O_2(g)\ \rightarrow\ CO_2(g)\ +\ 2\ H_2O(g)} C H 4 ( g )   +   2   O 2 ( g )     C O 2 ( g )   +   2   H 2 O ( g )

Vilken är reaktionens reaktionsvärme ΔH⁰ då bildningsvärmen ΔHf(kJ/mol) för ämnena som deltar i reaktionen är följande:

CH₄(g)
O₂(g)
CO₂(g)
H₂O(g)
−74,9
0,0
−393,5
−241,8

2 p.

 

1.10. 150,0 ml NaCl-lösning vars koncentration är 1,50 mol/dm³, och 250,0 ml MgCl₂-lösning vars koncentration är 0,750 mol/dm³ blandas ihop. Vilken är kloridjonkoncentrationen för den lösning som bildas? 2 p.

 

Del II: 15-poängsuppgifter

Besvara fyra uppgifter.

2. Koncentrationen för en natriumhydroxidlösning 15 p.

Koncentrationen för en lösning framställd av fast natriumhydroxid kan inte bestämmas tillförlitligt med en beräkning. Den exakta koncentrationen kan bestämmas med en syra-bastitrering genom att neutralisera en känd syra, till exempel oxalsyra (H₂C₂O₄), med natriumhydroxidlösningen:

\mathrm{2\ NaOH(aq)\ +\ H_2C_2O_4(aq)\ \rightarrow\ } 2   N a O H ( a q )   +   H 2 C 2 O 4 ( a q )     \mathrm{Na_2C_2O_4(aq)\ +\ 2\ H_2O(l)} N a 2 C 2 O 4 ( a q )   +   2   H 2 O ( l )

2.1.

En natriumhydroxidlösning framställdes genom att lösa upp 2,00 gram fast natriumhydroxid i vatten till 0,500 liter lösning. Vilken var NaOH-lösningens beräkningsmässiga koncentration?

För att kontrollera NaOH-lösningens koncentration pipetterades 25,00 ml oxalsyralösning vars koncentration var 0,0500 mol/l i ett dekanterglas. Syralösningen titrerades med den framställda NaOH-lösningen. Vilken var NaOH-lösningens exakta koncentration då det gick åt 25,63 ml av den vid titreringen? 12 p.

 

2.2. Vilka orsaker inverkar på att natriumhydroxidlösningens beräkningsmässiga koncentration och den exakta koncentrationen som erhållits ur titreringen skiljer sig från varandra? 3 p.

 

3. Jämviktsreaktionen för mangan(IV)oxid 15 p.

Reaktionen mellan mangan(IV)oxid och vätekloridsyra är en endoterm jämviktsreaktion:

\mathrm{MnO_2(s)\ +\ 2\ Cl^-(aq)\ +\ 4\ H^+(aq)\ \xrightleftharpoons\ {\ }} M n O 2 ( s )   +   2   C l ( a q )   +   4   H + ( a q )       \mathrm{Mn^{2+}(aq)\ +\ Cl_2(g)\ +\ 2\ H_2O(l)} M n 2 + ( a q )   +   C l 2 ( g )   +   2   H 2 O ( l )

Mangan(IV)oxid och vätekloridsyra innesluts i ett reaktionskärl och man låter jämvikt infinna sig. Motivera kort vilken inverkan följande åtgärder har på jämviktsläget:

a) Man tillsätter vätekloridsyra till blandningen.
b) Man tillsätter mangan(II)nitratlösning till blandningen.
c) Man öppnar reaktionskärlets lock för en stund.
d) Blandningen upphettas.
e) Man tillsätter fast silverklorid till blandningen.

 

4. Skogarnas dolda skatter 15 p.

I träslag finns många ämnen som kan utnyttjas som doftämnen, kryddor eller läkemedel. Vanillin som används som krydda kan man exempelvis framställa ur lignin som är en av beståndsdelarna i trä. Hydroximatairesinol är å sin sida ett naturämne som förekommer vid grenrötterna i gran och som fungerar som antioxidant.

Studera material 4. A–4. B och svara på uppgifterna 4.1.–4.3.

4.1. Namnge de funktionella grupperna i vanillin. 6 p.

 

4.2. Rita strukturformeln för någon av vanillinets ställningsisomerer. 5 p.

 

4.3. Vilken eller vilka av de funktionella grupperna i hydroximatairesinol kan oxideras? Namnge den funktionella grupp som bildas i oxidationsreaktionen. 4 p.

 

5. Galvaniskt element 15 p.

Din uppgift är att tillverka ett galvaniskt element (en galvanisk cell) med så stor källspänning som möjligt utgående från oxidations-reduktionsparen i tabell 5. A.

5.1.

Svara på följande frågor. Motivera ditt svar.

Vilka av oxidations-reduktionsparen i tabell 5. A ska man välja för att cellens källspänning ska vara så stor som möjligt?
Vilken är då cellens källspänning i grundtillståndet?

Skriv ut elektroderna (A och C) och halvcellernas lösningar (B och D) för det galvaniska element du tillverkat i figuren 5. B som beskriver uppbyggnaden för ett galvaniskt element. Märk också ut elektronernas riktning i bilden. Du kan också svara i ord. 9 p.

 

5.2. Vad sker med elektroderna och med jonernas koncentrationer då man tar ström ur cellen? Motivera ditt svar. 6 p.

 

6. Destillation 15 p.

I videon 6. A destilleras en blandning som består av två olika lösningsmedel. Under destillationen följer man med ångans temperatur.

6.1. Slut dig utgående från videon 6. A och tabellen 6. B till vilka två lösningsmedel blandningen innehåller. Motivera ditt svar. 5 p.

 

6.2. Förklara vilket fenomen destillation bygger på och hur destillationsapparaturen fungerar. Hur borde arbetssäkerheten beaktas under destillationsarbetet i videon 6. A? 10 p.

 

7. Metanolens framställningsreaktion 15 p.

Metanol kan framställas av kolmonoxid och väte enligt följande reaktionsformel:

\mathrm{CO(g)\ +\ 2\ H_2(g)\ \xrightleftharpoons\ \; CH_3OH(g)} C O ( g )   +   2   H 2 ( g )     C H 3 O H ( g )

Kolmonoxid med koncentrationen 1,00 mol/l och väte med koncentrationen 1,00 mol/l inneslöts i ett kärl vid specifika förhållanden. Man följde med hur reaktionen framskred genom att mäta ämnenas koncentrationer vid olika tidpunkter. Grafen 7. A beskriver koncentrationerna som funktion av tiden för de ämnen som deltar i metanolens framställningsreaktion. En del av de mätresultat utifrån vilka graf 7. A är uppritad visas i tabellen 7. B.

Hur förändras koncentrationerna för ämnena som deltar i reaktionen då reaktionen framskrider? När är hastigheten för bildandet av metanol som störst? När är hastigheten för metanolens sönderfall som störst? Motivera dina svar. Bestäm jämviktskonstantens värde för metanolens framställningsreaktion.

 

8. Bestämning av sammansättningen av alstonit 15 p.

Alstonitmineralet innehåller kalcium- och bariumkarbonat (CaCO₃ och BaCO₃), vars relativa andelar varierar inom vissa gränser. Massan för ett alstonitprov var 14,92 mg. Provet upphettades häftigt tills provets massa inte längre förändrades. Vid upphettningen bildades kalcium- och bariumoxid (CaO och BaO), vars sammanlagda massa var 10,42 mg. Skriv reaktionsformlerna (reaktionslikheterna) för reaktionerna som sker vid upphettningen. Hur många massprocent bariumkarbonat innehöll alstonitprovet?
 

Del III: 20-poängsuppgifter

Besvara två uppgifter.

9. Jonstyrka och buffertlösning 20 p.

Studera material 9. A och 9. B och svara på uppgifterna 9.1. och 9.2.

9.1.

Vintertid kan man hålla vägytor smultna genom att sprida ut en koncentrerad vattenlösning av natriumklorid och kalciumklorid.

En sådan saltlösning framställdes genom att lösa upp 100,0 g natriumklorid (NaCl) och 50,0 g kalciumklorid med kristallvatten (CaCl₂ · 6H₂O) i vatten till 0,500 liter lösning. Vilken var jonstyrkan för den saltlösning som bildades? 8 p.

 

9.2.

Man framställde en buffertlösning genom att pipettera 30,0 ml vattenlösning av ättiksyra med koncentrationen 0,200 mol/l och 20,0 ml vattenlösning av natriumacetat med koncentrationen 0,200 mol/l i en 100,0 ml mätflaska. Mätflaskan fylldes med vatten till märkningen och blandningen rördes om.

Vilket var pH för den framställda buffertlösningen? Beakta jonstyrkans inverkan på syrakonstanten i beräkningen. 12 p.

 

10. Penicillinernas struktur och syntes 20 p.

Innan man upptäckte penicillinerna fanns det inga effektiva läkemedel mot bakterieinfektioner som lunginflammation eller infekterade sår. Upptäckten av penicillinerna år 1929 gav hopp om att hitta läkemedel mot dessa infektioner. Först då man under andra världskriget i USA utvecklade massproduktionen av penicilliner blev penicillinerna tillgängliga för alla. Studera material 10. A–10. D och svara på uppgifterna 10.1.–10.4.

10.1. Förklara varför penicillin-V:s fyrring öppnas lätt i reaktioner. Motivera reaktionsbenägenheten med hjälp av penicillinernas struktur. 6 p.

 

10.2. Vad kan hända med penicillin-V under förvaring? Varför är det viktigt att man inte använder föråldrad antibiotika? 5 p.

 

10.3. Förklara varför det inte nödvändigtvis hjälper att byta ut penicillin-V mot amoxicillin om penicillin-V inte längre har effekt och det alltså utvecklats en antibiotikaresistens. Motivera ditt svar med föreningarnas strukturer. 4 p.

 

10.4. Olika penicilliner kan framställas syntetiskt genom att använda 6-aminopenicillansyra som utgångsämne. På så sätt framställs till exempel amoxicillin. Studera reaktionen i material 10. D. Vilken reaktionstyp är det fråga om? Slut dig till vilken andra produkt (D) som bildas i reaktionen. Namnge produkten eller framställ dess strukturformel. 5 p.

 

11. Grundämnenas periodiska system 20 p.

Den ryske kemisten Dimitrij Mendelejev ordnade år 1869 upp de då kända grundämnena i ett periodiskt system. I hans system grupperas grundämnena i ordningsföljd enligt deras atomvikter (relativa atommassor) så att grundämnen som är likartade till sina kemiska och fysikaliska egenskaper utgör en viss grupp. Mendelejev lämnade luckor i systemet för grundämnen som då ännu var okända. Han förutsade också hurdana kemiska och fysikaliska egenskaper dessa ämnen skulle ha.

11.1. Identifiera de fyra inringade grundämnena som saknas i Mendelejevs periodiska system som visas i material 11. A. 4 p.

 

11.2. Analysera Mendelejevs periodiska system och jämför det med det periodiska system som används idag och som visas i material 11. B. Hur skiljer sig principerna för hur systemen har gjorts upp från varandra? Vilka skillnader och likheter finns det i systemens uppbyggnad? 8 p.

 

11.3.

I november 2016 godkände Internationella förbundet för ren och tillämpad kemi IUPAC de officiella namnen på de grundämnen som ännu saknades i den sjunde perioden i det periodiska systemet. Grundämnenas ordningstal är 113, 115, 117 och 118 och deras namn är nihonium (Nh), moskovium (Mc), tenness (Ts) och oganesson (Og). Varför fann man dessa grundämnen först på 2000-talet?

Det saknas flera grundämen i Mendelejevs periodiska system. Bedöm varför man inte då ännu kände till dessa grundämnen eller grundämnesgrupper. 8 p.

 

Kontrollera att du har svarat på det antal uppgifter som anges i instruktionerna. Lämna inga anteckningar i svarsfältet för sådana uppgifter som du inte vill lämna in för bedömning.