1

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.

KEMIAN  KOE12.3.2014

YLIOPPILASTUTKINTO-LAUTAKUNTA

1. Tunnista seuraavat alkuaineet A–F. Perustelua ei tarvita. A: Pehmeä, hopeanhohtoinen metalli. Vahva pelkistin, joka reagoi kiivaasti veden kanssa. Poltettaessasensuolatvärjäävätliekinvioletiksi. B:Kevyt,yksiatominenkaasu,jokaonmaailmankaikkeudentoiseksiyleisinalkuaine.Selöy- dettiinauringonspektristävuonna1868. C:Maankuorenyleisinmetalli,jollakeveytensäjalujuutensaansiostaonrunsaastiteollisia käyttökohteita.Yleistyikäyttömetallinanoin120vuottasitten,kunainettaalettiinvalmis- taaelektrolyyttisestibauksiitista. D:Kiinteä,ihmiselletärkeäepämetalli,jokasublimoituuhelpostimuodostaenviolettiakaa- sua.Käytetäänlisäaineenaruokasuolassa. E: Hopeanvalkoinen,kevytmetalli,jokapalaailmassakirkkaastivalaisevallaliekillä.Metalli esiintyyklorofyllissä. F: Siirtymäalkuaineisiinkuuluvakäyttömetalli,jokajohtaahyvinsähköä.Metallinvalmistuk- sessakäytetäänyleisestiSuomessakehitettyäliekkisulatusmenetelmää.

2. Gravimetrisessäanalyysissätutkittavaainesaostetaanliuoksestaniukkaliukoisenayhdistee-nä.Saostumaerotetaansuodattamallajakäsitelläänpunnitustavartensopivaanmuotoon.Punnittavanyhdisteenkoostumuksentuleeollavakio.

Magnesiuminmääräliuoksessamääritettiinsaostamallamagnesiumensinvesipitoisenaam-moniummagnesiumfosfaattina.Saatusaostumahehkutettiindimagnesiumdifosfaatiksi,jon-kamassaksisaatiin232,2mg.

Mg2+(aq) + PO43−(aq) + NH4

+(aq)+6H2O(l)→NH4MgPO4∙6H2O(s)

2 NH4MgPO4∙6H2O(s) Mg2P2O7(s) + 2 NH3(g)+13H2O(g)

a)Kuinkamontamilligrammaamagnesiumiaolinäytteessä?(4p.) b)Laskemyösmagnesiuminkonsentraatioliuoksessa,jonkatilavuusoli100,0ml.(2p.)

3. Orgaaninenyhdistesisältäävainhiiltä,vetyäjahappea.Kun0,240gyhdistettäpoltettiin,syn-tyitäydellisessäpalamisreaktiossa0,352ghiilidioksidiaja0,144gvettä.

a)Määritäyhdisteenempiirinenkaava(suhdekaava).(3p.) b)Mikäonyhdisteenmolekyylikaava,kunsensuhteellinenmolekyylimassaonnoin60?(1p.) c) Kunyhdistereagoietanolinkanssa,väkevänrikkihaponkatalysoidessareaktiota,saatiin tuote,jollaontunnusomainentuoksu.Kirjoitareaktioyhtälörakennekaavoin.(2p.)

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. Perustelua ei tarvita. A: Pehmeä, hopeanhohtoinen metalli. Vahva pelkistin, joka reagoi kiivaasti veden kanssa. Poltettaessa sen suolat värjäävät liekin violetiksi. B: Kevyt, yksiatominen kaasu, joka on maailmankaikkeuden toiseksi yleisin alkuaine. Se löydettiin auringon spektristä vuonna 1868. C: Maankuoren yleisin metalli, jolla keveytensä ja lujuutensa ansiosta on runsaasti teollisia käyttökohteita. Yleistyi käyttömetallina noin 120 vuotta sitten, kun ainetta alettiin valmistaa elektrolyyttisesti bauksiitista. D: Kiinteä, ihmiselle tärkeä epämetalli, joka sublimoituu helposti muodostaen violettia kaasua. Käytetään lisäaineena ruokasuolassa. E: Hopeanvalkoinen, kevyt metalli, joka palaa ilmassa kirkkaasti valaisevalla liekillä. Metalli esiintyy klorofyllissä. F: Siirtymäalkuaineisiin kuuluva käyttömetalli, joka johtaa hyvin sähköä. Metallin valmistuksessa käytetään yleisesti Suomessa kehitettyä liekkisulatusmenetelmää.

2. Gravimetrisessa analyysissä tutkittava aine saostetaan liuoksesta niukkaliukoisena

yhdisteenä. Saostuma erotetaan suodattamalla ja käsitellään punnitusta varten sopivaan muotoon. Punnittavan yhdisteen koostumuksen tulee olla vakio.

Magnesiumin määrä liuoksessa määritettiin saostamalla magnesium ensin vesipitoisena ammoniummagnesiumfosfaattina. Saatu saostuma hehkutettiin dimagnesiumdifosfaatiksi, jonka massaksi saatiin 232,2 mg.

Mg2+(aq) + PO43−(aq) + NH4

+(aq) + 6 H2O(l) → NH4MgPO4∙6H2O(s)

2 NH4MgPO4∙6H2O(s) hehkutus

Mg2P2O7(s) + 2 NH3(g) + 13 H2O(g)

a) Kuinka monta milligrammaa magnesiumia oli näytteessä? (4 p.) b) Laske myös magnesiumin konsentraatio liuoksessa, jonka tilavuus oli 100,0 ml. (2 p.)

3. Orgaaninen yhdiste sisältää vain hiiltä, vetyä ja happea. Kun 0,240 g yhdistettä poltettiin, syntyi täydellisessä palamisreaktiossa 0,352 g hiilidioksidia ja 0,144 g vettä.

a) Määritä yhdisteen empiirinen kaava (suhdekaava). (3 p.) b) Mikä on yhdisteen molekyylikaava, kun sen suhteellinen molekyylimassa on noin 60? (1 p.) c) Kun yhdiste reagoi etanolin kanssa, väkevän rikkihapon katalysoidessa reaktiota, saatiin tuote, jolla on tunnusomainen tuoksu. Kirjoita reaktioyhtälö rakennekaavoin. (2 p.)

4. Eräälläkolesteroliaalentavallastatiinillaonseuraavarakenne.

a)Mitäfunktionaalisiaryhmiäontämänstatiininrakenteessa? b)Kopioirakennekaavavastauspaperiisijamerkitsesiihenkiraalisethiilet. c) Mitäavaruusisomerian(stereoisomerian)muotojaesiintyytässästatiinissa?Perustele.

5. Eräängalvaanisenkennonkennokaavioonseuraava:Mg(s)|Mg2+(aq) || Fe3+(aq) | Fe(s). a)Kirjoitaanodi-jakatodireaktioidensekäkennonkokonaisreaktionreaktioyhtälöt. b)Elektrodin Fe3+(aq)/Fe(s) normaalipotentiaali on ‒0,043V lämpötilassa 25oC. Määritä kennonlähdejänniteperustilassa. c) Laskemagnesiumelektrodinmassanmuutos,kunkennostaotettiin150mA:nvirtaa 20,0minuutinajan.

6. Allaonkuvattukolmenreaktiovaiheenkauttatapahtuvaetyyli-3-kloori-3-metyylibutanaatinsynteesi.

a) EsitälähtöaineestaAmuodostuvanvälituotteenCrakennekaavajaesimerkkitarvittavasta reagenssistaB.(2p.) b)EsitäreagoivanyhdisteenDrakennekaava.(1p.) c) NimeäreagenssiF.(1p.) d)NimeälähtöaineAsekävälituotteetC jaE. (2p.)

7. Oletvalmistanutseuraavatkolmevesiliuosta: Liuos1: 1,0 M NaCl(aq) Liuos2: 1,0 M HCl(aq) Liuos3: 1,0 M Cu(NO3)2(aq)

Otatnäytteetjokaisestaliuoksestakolmeeneri koeputkeen(kuva).Mitähavaitset,kunnäihin liuoksiinlisätään a)pienipalamagnesiumnauhaa, b)muutamapisarafenoliftaleiiniliuosta, c) muutamapisarahopeanitraattiliuosta? Perustelevastauksesilyhyesti.

2

O

O H O

O

O

1 2 3 1 2 3 1 2 3

3

10.

8. Seosta, joka sisältää kaliumkloraattia, kaliumkarbonaattia, kaliumvetykarbonaattia ja kali-umkloridia,kuumennetaan.Tällöinvapautuuhappea,vettäjahiilidioksidiaseuraavienreak-tioyhtälöidenmukaisesti:

KClO3(s) → KCl(s) + O2(g) K2CO3(s) → K2O(s) + CO2(g) KHCO3(s) → K2O(s) + H2O(g)+CO2(g)

Kaliumkloridieireagoikyseisissäolosuhteissa.

a) Tasapainotareaktioyhtälöt.(2p.) b)Mikäolialkuperäisenseoksenkoostumusmassaprosentteina,kun1,0grammastaseosta muodostuu0,018gvettä,0,132ghiilidioksidiaja0,040ghappea?(3p.) c) Miksitämänsuolaseoksenkuumennuksessaonnoudatettavaerityistävarovaisuutta?(1p.)

9. Vesiliuos,jonkatilavuuson100,0ml,sisältää125mmolkalsiumkloridialämpötilassa25oC. Kuinkasuuritilavuusammoniakkikaasua(25oC,150kPa)tuleejohtaatähänsuolaliuokseen,jottamuodostuusaostuma?Käytä laskuissa taulukkokirjastasaataviatietoja.Liuoksentila-vuuseimuutumerkittävästikaasualisättäessä.

Reaktiooneksoterminen.

Tämän teollisestimerkittävän reaktion nopeutta ja saantoa voidaan säädellämuuttamallareaktio-olosuhteita.Reaktiototeutetaansamoillalähtöainemäärilläneljäkertaaerireaktio-olosuhteissa.Oheisissakuvissaonesitettykonsentraatioajanfunktiona:kuvassa(a)alkupe-räisissäolosuhteissajakuvissa(b), (c)ja(d) muuttuneissaolosuhteissa.Katkoviivatkuvaavatalkuperäisissäolosuhteissamitattujakonsentraatioita.

Minkälainenmuutosreaktio-olosuhteissavoiaiheuttaakuvissa(b), (c)ja(d)havaituterotal-kuperäiseenkuvaan(a) verrattuna?Muuttuukotasapainovakionarvo?Perustelevastauksesi.

4

+11.

+12.

Lannoitteetsisältävätyleensäkasvienpääravinteita:typpeä,fosforia jakaliumia.NiidensuhteellisetmäärätannetaanNPK-lukuna,ensim- mäisenä typpi (N), toisena fosfori (P) ja kolmantena kalium (K). Jos lannoitteen NPK-luku on 28-14-14, niin 100 kg lannoitetta sisältää noin28kgtyppeä,14kgfosforiaja14kgkaliumia. Mattihalusikasvattaauudellakasvimaallaansipuliajaporkkanaa. Ravinteidenkokonaisototnäillekasveilleonannettutaulukossa:

Kasvi N (kg/ha) P2O5 (kg/ha) K2O (kg/ha)Sipuli 110 39 103

Porkkana 190 69 420 KaupastalöytyivätseuraavatNPK-lannoitteet: A:28-14-14,B: 14-2-23, C:19-3-15,D:16-2-19. a)MikälannoiteMatintulisivalitakullekinvihannekselle,kunoletetaan,ettämaaperässäei oleennestäänmerkittäviämääriäravinteita?(2p.) b)Selitälyhyesti,mitenmainitutalkuaineet(N,PjaK)vaikuttavatkasvienkasvuun.(2p.) c) Selitälyhyesti,mitenluomuviljelyssäravinteidenlisäystapahtuu.(2p.) d)Selitälyhyesti,mitähaittojaliiallisestalannoitteidenkäytöstävoiseurata.(2p.) e)Miksimaaperäänonuseintarpeellistalisätäkalkkia?(1p.)

Kolorimetrinenmääritysperustuuaineenkykyynabsorboidatiettyjänäkyvänvalonaallon-pituuksia.Absorboituneenvalonmäärääilmaistaanabsorbanssilla.Absorbanssionsuoraanverrannollinenaineenpitoisuuteen.

Mangaanipitoisuudenmääritystävartenvalmistettiinstandardiliuokset,joidenabsorbanssit mitattiinspektrofotometrillaaallonpituudella525nm.Saaduttuloksetovatallaolevassatau-

lukossa.

Standardiliuos 0 1 2 3 4 5KMnO4-konsentraatio(mmol/l) 0,000 0,050 0,100 0,200 0,300 0,400Absorbanssi(λ=525nm) 0,000 0,101 0,202 0,405 0,608 0,809

a)Mitenjamillaisillavälineillävalmistatstandardiliuoksen5,kunkäytössäon0,500mol/l

KMnO4-liuos?(2p.) b)PiirrästandardikuvaajaeliabsorbanssiKMnO4-konsentraationfunktiona.Mikäolinäyte- liuoksenKMnO4-pitoisuus(g/l),kunliuoksenabsorbanssiksisaatiin0,301?(2p.) c) Liuoksenmangaanipitoisuudenmäärittämistävartenmangaani(II)-ionihapetetaanper- manganaatti-ioniksi natriumperjodaatilla (NaIO4). Reaktiossa perjodaatti-ioni pelkistyy jodaatti-ioniksi.Laadihapettumis-pelkistymisreaktionyhtälö.(2p.) d)Teräksenmangaanipitoisuusmääritettiinliuottamalla0,2000grammannäytehappoon. Liuos laimennettiin 200,0 millilitraksi. Mangaanin hapettamista varten tästä liuoksesta otettiin25,0ml:nnäyte,jotakuumennettiinnatriumperjodaatinkanssa.Jäähtynytliuos laimennettiin vielä 100,0 millilitraksi, jolloin sen absorbanssiksi mitattiin 0,136. Kuinka montamassaprosenttiamangaaniateräsnäytesisälsi?(3p.)

<www.fertilizernumbers.org/category/npk-fertilizer/>.

Luettu26.1.2013.