UNDERVISNINGS MINISTERIET KVALITETS- OG TILSYNSSTYRELSEN. KeiTii A. Studenterel<saTilen. Onsdag den 3.juni 2015 kl

Transkript

1 - UNDERVISNINGS MINISTERIET KVALITETS- OG TILSYNSSTYRELSEN KeiTii A Studenterel<saTilen Onsdag den 3.juni 2015 kl

2 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.

3 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~ HO o A frugt B mandel c malt D grønt E kogt æble Det systematiske navn for A er ethyl-3-phenylprop-2-enoat. b) Forklar det systematiske navn for A. Benyt eventuelt bilag l.

4 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. Test Tilsætning af bromvand Reagensglas l Mfarvning - Mfarvning Mfarvning Tilsætning af 2,4-dinitrophenyl- hydrazinopløsning Gult Gult Gult - bundfald bundfald bundfald - Analyse med Fehlings væske Rødt bundfald Analyse med Tallens reagens - Sølvspejl Analyse med planpolariseret lys Drejning af polarisationsplan - c) 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 Nedenfor ses 1 H-NMR-spektret for esteren.

5 Side 4 af 12 sider.,,, 2.5 Signalet ved 1,85 ppm er forstørret. " " o/ppm d) Bestem strukturen for esteren. Argumenter ud fra integralkurve, kemiske skift og koblingsmønstre. Benyt eventuelt bilag 3.

6 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. leucin o l l flere trin OHli o o OH-- ~OH isovalerianesyre Ks= 1, M ved 25 C pk 8 = 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 IV A-patienters urin. b) Bestem, hvor stor en procentdel af isovalerianesyre der findes på syreform i urin ved ph 4,5 ved 25 C.

7 Side 6 af 12 sider Sygdommen IV A 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: 52,82% H: 8,23% N: 8,80% 0: 30,15% c) Bestem molekylformlen for B. Angiv en mulig struktur for B.

8 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 In (aq) + Zn(s) - 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.

9 Side 8 af 12 sider t:j.c;6 l (kj/mol) 2,5 2,0 y=- 0,0219x + 19,9 1,5 1,0 0,5 0, ,-----,-----, ,------, T/ K c) 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.

10 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 HOH H OH H HO OH H OH + HO~ H OH H OH suerose g lucose 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.

11 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 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 1 H-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.

12 Side 11 af 12 sider G lucose H s 4 6/ppm l F ruetose s 4 6/ppm Suerose ~k_ opgavekommissionen s 4 6/ppm 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 1 [sucrose] v= O 024M min ' [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.

13 Side 12 af 12 sider Tabellen nedenfor viser sammenhængen mellem temperaturer og hastighedskonstanter. temperatur l oc k l min- 1 0,310 0,391 0,476 0,578 0, ,842 e) Bestem aktiveringsenergien for hydrolyse af suerose katalyseret af invertase. Beregn halveringstiden for hydrolysen ved 4 7 C.

14 STUDENTEREKSAMEN stx151-KEM/A Bilag l Ark nr. af i alt ark Navn: Klasse: Skole/kursus: Spørgsmål a) Spørgsmål b) ( o

15 STUDENTEREKSAMEN stx151-KEM/A Bilag 2 Ark nr. af i alt ark Navn: Klasse: Skole/kursus: ( o o~ o ::2 > <.9 <(

16 STUDENTEREKSAMEN stx 151-KEM/ A Bilag 3 Ark nr. af i alt ark Navn: Klasse: Skole/kursus:.. ) Signalet ved 1,85 ppm er forstørret..0 ".. 8/ppm ::2: > <.9 <(