Kemi A. Højere teknisk eksamen

Transkript

1 Kemi A Højere teknisk eksamen htx101-kem/a Mandag den 31. maj 2010 kl

2 Kemi A Ved bedømmelsen lægges der vægt på eksaminandens evne til at løse opgaverne korrekt begrunde løsningerne med relevante beregninger, reaktionsskemaer og forklaringer præsentere resultaterne på en overskuelig måde med enheder på alle tal og med afrundede resultater tegne og aflæse grafer inddrage det udleverede bilagsmateriale Ved bedømmelsen vægtes alle spørgsmål ens. De nødvendige data findes i bilag 1, 2, 3 og 4. Hvis der anvendes data, som ikke findes i de vedlagte bilag, anføres kilden.

3 Side 1 af 5 sider pgave 1. pgaven tager udgangspunkt i bilag 1: hokolade og kakaosmør.. a) Angiv molekyleformlen for theobromin. b) Angiv et systematisk navn for phenylalanin. c) Tegn en strukturformel for fedtsyren 18:1 ω9. Vis, at fedtsyren findes på 2 isomere former. d) Diskuter sundhedsværdien af kakaosmør som fedtstof. e) Vis, at forsæbningstallet for kakaosmørret i forsøget er 195 mg/g fedt.

4 Side 2 af 5 sider pgave 2. N 2 5 dekomponerer naturligt efter nedenstående reaktion: 2 N 2 5 (g) 4 N 2 (g) + 2 (g) Ved et eksperiment undersøges dekomponeringen af N 2 5 ved 45 º. Nedenstående tabel viser forsøgsresultaterne: Tid (s) [N 2 5 ] (M) 2,33 2,07 1,68 1,35 1,11 0,55 0,34 a) Navngiv stofferne i reaktionsskemaet. b) Vis, at reaktionen er af første orden med hensyn til N 2 5. Bestem hastighedskonstanten, k. c) Til hvilken tid er 80 % af den oprindelige mængde N 2 5 omdannet? Forsøget gentages ved en række temperaturer og giver følgende Arrheniusplot: d) Bestem aktiveringsenergien for reaktionen.

5 Side 3 af 5 sider pgave 3. Sølv er et ædelmetal. Det er reaktionstrægt, men vil i modsætning til guld med tiden få en sort overflade. Dette skyldes følgende reaktion: 4 Ag (s) + 2 H 2 S (g) + 2 (g) = 2 Ag 2 S (s) + 2 H 2 (g) a) Hvilken reaktionstype er der tale om? b) Beregn S o for reaktionen. Er værdien i overensstemmelse med forventningerne? c) Vis, at reaktionen foregår spontant ved 20 º.

6 Side 4 af 5 sider pgave 4. En flaske wc-rens indeholder en monohydron (monoprot) organisk syre. Øvrige indholdsstoffer har ingen syre-base egenskaber. 10,0 ml wc-rens afpipetteres i en 100 ml målekolbe og der fyldes op til stregen med demineraliseret vand. Med en 10,00 ml fuldpipette udtages en prøve af den fortyndede opløsning af wc-rens som titreres med en 0,0859 M NaH med følgende resultat. ph Titrerkurve V (ml NaH) a) Marker ækvivalenspunktet, benyt svarark. Giv eksempler på egnede indikatorer til en kolorimetrisk titrering af wc-rens. b) Beregn stofmængdekoncentrationen af den organiske syre i wc-rens. c) Bestem pk S for syren. Redegør for, hvilken organisk syre wc-rens kan indeholde. d) Beregn ph af den fortyndede wc-rens og sammenlign med den målte værdi.

7 Side 5 af 5 sider pgave 5. Phosphortrichlorid, Pl 3, anvendes bl.a. til fremstilling af pesticider. Fremstillingen følger nedenstående reaktionsskema: P 4 (g) + 6 l 2 (g) = 4 Pl 3 (g) a) pskriv ligevægtsloven for ovenstående ligevægt. b) Hvordan vil ligevægten forskydes, hvis trykket øges? Reaktionen foregår ved 300 º i en beholder på 25,0 L. Der lukkes 1,00 mol af hver af reaktanterne ind i en lufttom beholder. Reaktionen er ved disse reaktionsbetingelser fuldstændig forskudt mod højre. c) Beregn massen af phosphortrichlorid, Pl 3, der dannes. d) Beregn partialtrykket for de 3 stoffer, når reaktionen er forløbet til ende.

8 Undervisningsministeriet pgaven er produceret med anvendelse af kvalitetsstyringssystemet IS 9001 og miljøledelsessystemet IS 14001

9 Kemi A Højere teknisk eksamen Bilagsmateriale til opgave 1. (30 minutter) Bilag 1 danner baggrund for opgave 1. Der gives 30 minutter til gennemlæsning og diskussion af bilag 1. Det er tilladt at diskutere materialet i grupper. Kl pgaverne udleveres kl htx101-kem/a Mandag den 31. maj 2010 kl

10

11 Side 1 af 4 sider hokolade og kakaosmør hokolade laves på basis af frugterne fra træet Theobroma acao L. Disse frugter omdannes via en gæringsproces til kakaobønner. Kakaobønnerne har følgende sammensætning: 54% kakaosmør 11,5 % protein 9 % cellulose 6 % garvestoffer og farvende bestanddele 5 % vand 2,6 % mineraler 1,2 % theobromin 1,0 % sukkerarter 0,2 % koffein 9,5 % organiske syrer og aromastoffer hokolade fremstilles ud fra kakaomasse, der er formalede kakaobønner. Der tilsættes sukker, og formalingsprocessen producerer varme, der samtidig medfører en fjernelse af garvestoffer og eddikesyre (ethansyre). Mørk chokolade af god kvalitet består udelukkende af kakaomasse og sukker. I dag er forskere i stand til at identificere mere end 300 af de kemiske stoffer, der findes i chokolade. hokolade indeholder blandt andet alkaloider som theobromin og phenethylamin: HN N H 3 N H N H 2 H 2 NH 2 H 3 theobromin phenethylamin Theobromin har dokumenteret effekt mod hjerte/karsygdomme og benyttes i moderne medicin til behandling af personer med hjerteproblemer. Man har for nyligt også påvist, at theobromin virker hæmmende på kræftcellers vækst.

12 Side 2 af 4 sider Phenethylamin dannes under gæringen af kakaobønnerne ved decarboxylering af aminosyren phenylalanin: H H 2 N H H 2 H 2 H 2 N H phenylalanin phenethylamin Phenethylamin virker på centralnervesystemet og stimulerer frigivelse af transmitterstoffet dopamin i hjernens belønningssystem, hvilket medfører en følelse af velvære. Udover disse gavnlige stoffer indeholder chokolade også en del fedtstof. Fedtstoffet fra kakaobønnerne kaldes kakaosmør. Det store indhold af fedtstof og sukker gør, at chokolade trods de gavnlige virkninger kun bør nydes i små mængder. Størstedelen af kakaosmørret består af triglycerider, der er estre af glycerol (propan-1,2,3-triol) og 3 fedtsyrer: H 2 R 1 H R 2 H 2 R 3 Når fedtstoffer skal analyseres, kan man fx bestemme forsæbningstallet og iodtallet. Forsæbningstallet fortæller noget om, hvor lange fedtsyrerne i triglyceridet er, hvorimod iodtallet er et mål for antallet af dobbeltbindinger i fedtsyrerne. Sunde fedtstoffer indeholder lange umættede fedtsyrer.

13 Side 3 af 4 sider En elev vil undersøge forsæbningstallet for kakaosmør. Eleven afvejer 1,50 g kakaosmør og tilsætter 25,0 ml 0,500 M KH i ethanol. Blandingen koges med tilbagesvaling i 15 minutter. Der sker følgende reaktion: H 2 R 1 H 2 H R 1 - H R H - H H + R 2 - H 2 R 3 H 2 H R 3 - Ved reaktionen er der tilsat overskud af KH. Mængden af frigjorte fedtsyrer bestemmes ved titrering af to omgange. Ved den 1. titrering anvendes phenolphtalein som indikator, og der titreres med 0,500 M Hl. Her reagerer overskuddet af hydroxid fra forsæbningen. Der vil ske følgende reaktion: KH + Hl Kl + H 2 Efter denne titrering tilsættes der nogle dråber bromphenolblåt til blandingen og den titreres videre til farveskift fra blå til gul. Her reagerer fedtsyreresten med Hl: R- + Hl R-H + l Eleven fik følgende resultater af undersøgelsen: 1. titrering: 9,8 ml 2. titrering: 20,2 ml Forsæbningstallet er defineret som den mængde KH i mg, der skal til for at forsæbe 1 g fedtstof. Eleven får et forsæbningstal på 195 mg/g. Tabelværdien for kakaosmør er mg/g.

14 Side 4 af 4 sider Fedtsyresammensætningen af kakaosmør kan ses af tabel 1. Tabel 1 Typisk fedtsyresammensætning for planteolier og animalsk fedt i %. 1 16:0 18:0 18:1 ω9 18:2 ω6 18:3 ω3 Rapsolie livenolie ,7 Solsikkeolie ,1 Soyaolie Kakaosmør ,25 Smør Svinefedt Fedtsyrerne i tabellen navngives med en metode, hvor det første tal angiver antallet af carbonatomer i fedtsyren, det andet tal angiver antallet af dobbeltbindinger mellem carbonatomerne i kæden, og tallet efter ω fortæller, hvor den første dobbeltbinding er placeret fra methyl-enden i fedtsyren. Fedtsyren med navnet 18:2 ω6 har altså følgende struktur: H 2 H 2 H 2 H 2 H 2 H 2 H 2 H H H 2 H H H 2 H 2 H 2 H 2 H 3 H For naturligt forekommende polyumættede fedtsyrer er der altid to enkeltbindinger mellem dobbeltbindingerne. 1

15

16 Undervisningsministeriet pgaven er produceret med anvendelse af kvalitetsstyringssystemet IS 9001 og miljøledelsessystemet IS 14001

17

18 Side 1 af 1 side Bilag 2 Svarark til opgave 4 Elevens nr. og navn: Klasse/hold: Skolens/kursets navn: Tilsynsførendes underskrift: Besvarelse af opgave 4a ph Titrerkurve V (ml NaH)

19

20 Side 1 af 1 side Bilag 3 Termodynamiske data (25 º) Formel Molarmasse H o S o G o g/mol kj/mol J/(mol K) kj/mol Ag 107,87 s: 0 42,55 0 H 2 S 34,08 g: -20,63 205,80-33,51 H 2 S 34,08 aq: -39, , ,00 g: 0 205, ,00 aq: -11,7 110,9 16,3 Ag 2 S 247,80 s: -32,61 144,08-40,69 H 2 18,02 g: -241,8 188,8-228,6 H 2 18,02 l: -285,8 70,0-237,1 Syre Saltsyre Methansyre (myresyre) Ethansyre (eddikesyre) Phosphorsyre 2-hydroxypropansyre (mælkesyre) Formel Hl HH H 3 H H 3 P 4 H 3 HHH pk S ved 25º -7 3,75 4,76 2,12 7,21 11,88 3,86 Kilde: E. Strandgaard Andersen m. fl.: Databog fysik/kemi, 11. udg. F&K forlaget

21

22 Side 1 af 1 side Bilag 4