Megoldás: X. osztály 2001/2002-es tanév IV. forduló

 

  • 1. a) 1. – zsírkő; 2. – gipsz; 3. – kalcit; 4. – fluorit; 5. – apatit; 6. – ortoklász; 7. – kvarc;

    8. – topáz; 9. – korund; 10. – gyémánt. (10x0,25 = 2,5 p)

  • b) puhák: 1 – 2 karckeménység; közepes: 3 – 4 karckeménység; kemény: > 6

    karckeménység (3x0,25 = 0,75 p)

  • c) A sorozatban szereplő ásványok, valamint a velük azonos keménységűek karcolják az őket megelőzőeket, illetve őket karcolja bármely nagyobb karckeménységű ásvány (drágakő). Az egyenlő keménységű kövek nem karcolják egymást. (0,5+0,25 = 0,75 p)

  • 2. A durranó-higany azonos a higany-fulmináttal: Hg(ONC)2 . O . 0,5H2O (0,25+0,5 = 0,75 p)

  • Vörös-higany nem létezik, csak a krimikben fordul elő. (A higanynak van ugyan néhány vörös színű vegyülete: HgO egyik változatat, HgI2 , HgS – ez nem mérgező). (0,5 p)

    3. a) A Földre érkező napsugárzás 30 %-a közvetlenül visszaverődik a világűrbe. Ha a többi 70 %-nyi is visszaverődne infravörös sugárzás formájában, a Föld felszínén a hőmérséklet – 18o C lenne. A talajból kisugárzott hő 85 %-át a felhők, levegő nyomgázai visszaverik és így a földfelszín hőmérséklete 33 oC. (2x0,5 = 1,0 p)

  • b) A légkör állandó összetevői előfordulási arányuk csökkenő sorrendjében:

    N2 , O2 , Ar, Ne, He, Kr, H2 , N2O , Xe (0,1x9 + 0,1 = 1,0 p)

    - változó összetevők előfordulási arányuk csökkenő sorrendjében.

    H2O, CO2 , CH4 , CO, O3 , NH3 , NO, NO2 , SO2 , H2S (0,1x10 + 0,1 = 1,1 p)

    c) A légkör CO2 tartalma 20 %-kal, míg a CH4 – tartalma csaknem 90 %-kal növekedett.

    (0,2x2 = 0,4 p)

  • d) A rizstermelés és az elárasztott területeken történő anaerob bomlásból, különböző más szerves hulladékok bomlásából; a szarvasmarhák kérődzésével is ez szabadul fel. Jelentős metán emisszió történik a földgázkitermelés és szállítással, valamint a szénbányászat során is. (1, 0 p)

    e) A CO2 koncentráció gyors növekedése szoros kapcsolatban van a Föld lakosságának növekedésével, amely viszont maga után vonja az élelmiszerigény, a mezőgazdasági termelés növekedését. Mindezek viszont a hulladékok mennyiségének rohamos felhalmozódását eredményezik. (0,75 p)

    f) Több, mint 100 évig maradhatnak a levegőben és ózonpajzsot roncsoló hatásuk van. (A szakemberek és kutatók számításai szerint a CFC vegyületek az üvegházhatás kialakulásának 17 %-áért felelősek.) (0,5 p)

    g) A tengerszint emelkedését eredményezi és az alacsony parti zónák elöntését jelenti. Az első tényező elsősorban a tengerparti településeket fogja érinteni. Az előrejelzések szerint 2050-re 50 – 100 cm-es tengerszint emelkedés várható, a század végéig pedig 180 – 210 cm-es növekedést jósolnak a szakemberek. (1,0 p)

    h) A globális felmelegedés az egész élővilágot érinti. Az AEÁ lakosságának több, mint a fele az óceántól mért 83 km-es körzeten belül él és a felmelegedés okozta tengerszint emelkedés olyan településeket veszélyeztet, mint Boston, Miami, New York, valamint Európában London és Velence. Bangladesh szárazföldjének több, mint 17 %-a kerülhet víz alá. Az állatok és a növények a felmelegedés következtében kénytelenek új területeket hódítani, vagyis új élőhelyekre vándorolni és annak a körülményeihez alkalmazkodni. (A globális felmelegedés ezáltal sok növény – és állatfaj kipusztulását is jelentheti!) (1,0 p)

    i) A holtpontról való kimozdulásban kritikus szerepet játszott az 1992-ben Rio de Janeiroban aláírt éghajlati-változási keretegyezmény, amelynek értelmében elvárták, hogy az iparilag fejlett országok 2000-ig az 1990-es szintjükre csökkentsék az üvegházhatást okozó gázok kibocsátását. (0,75 p)

    j) Az ökológiai műveltség egy olyan pozitív gondolkodási mód kialakulását jelenti, amely megérteti velünk a természetvédelem fontosságát, valamint azt, hogy a környezeti romlás visszafordításához jóval többet kell tennünk, mint tudomásul venni a veszélyeit. Ez a gondolkodási mód meg kell értesse velünk, hogy az egészséges ökoszisztéma jóval többet jelent a fogyasztási cikkek gyűjteményénél. (0,5 p)

  • 4. a) Minden oldalukkal illeszkedő öt – és hatszögű C- gyűrűkből épülnek fel. (0,5 p)

    b) n – páros szám; jelenleg bizonyított, hogy n = 30-tól n ł 600 –ig léteznek. (0,5 p)

    c) C44 – C90 közötti páros C-atomszámú molekulákat. (0,5 p)

    d) A legnagyobb arányban mindig a C60 –t lehetett kimutatni, majd a C70 következett.(0,5 p)

  • e) A sorozat elsőként leírt tagja a C60 volt, amelynek szimmetriája ikozaéderes; az ehhez hasonló szerkezeti felépítésű kupolákat Buckminster Fuller építész szívesen alkalmazta, ezért az ő tiszteletére ezeket a molekulákat buckminsterfulleréneknek, illetve rövidebben csak „fulleréneknek” nevezték el. (1,0 p)

    f) Mindig 12 db. ötszög és n/2 – 10 db. hatszög. (0,5 p)

    g) C60: 12 db. ötszög és 0,5x60 – 10 = 20 db. hatszög (0,25 p)

    C70: 12 db. ötszög és 0,5x70 – 10 = 25 db. hatszög (0,25 p)

  • C90: 12 db. ötszög és 0,5x90 – 10 = 35 db. hatszög (0,25 p)

    C500: 12 db. ötszög és 0,5x500 – 10 = 240 db. hatszög (0,25 p)

     

    5. a) 6NH4ClO4 + 10Al ® 3N2 + 9H2O + 6HCl + 5Al2O3 (1,0 p)

    N-3 – 3e- ® No Cl+7 + 8e- ® Cl- Alo – 3e- ® Al+3 (0,75 p)

    b) – a folyamat a következőképpen is felírható:

    Pb(N3)2 + Cr(MnO4)2 ® 2PbO + PbO2 + NO + Cr2O3 + MnO2 (0,5 p)

    Pb+2 – 2e- ® Pb+4 ; N3-1 – 7e- ® 3N+2 ; Cr+2 – e- ® Cr+3 ; Mn+7 + 3e- Mn+4 (1,0 p)

  • - a fenti átalakulások írhatók fel, amennyiben a NO molekulában O-2 és N+2 o.sz.-kat feltételezünk; ha a NO molekulának a valószínűbb szerkezetét tekintjük: -Nş O+ , akkor a feltételezett redoxfolyamatok: N3-1 + 2e- ® 3N-1 és O-2 – 3e- ® O+1 (az Pb, Cr és Mn átalakulásai ugyanazok, mint az előzőben); bármelyik változat elfogadható.
  • 15 Pb(N3)2 + 44Cr(MnO4)2 ® 5Pb3O4 + 90NO + 22Cr2O3 + 88MnO2 (2,0 p)

  • c) Exoterm (hőtermelő) folyamat, és az itt képződött nagy mennyiségű forró gáz gyorsítja a rakétát. (0,25+0,5 = 0,75 p)

    d) 6NH4ClO4 (sz) + 10Al (sz) ® 3N2 (g) + 9H2O (g) + 6HCl (g)+ 5Al2O3 (sz) (6x0,25 = 1,5 p)

  • 6. a)

    Érme értéke

    Átmérője (mm)

    Tömege (g)

    Kémiai összetétele

    2 euro

    25,25

    8,50

    Cu-Ni ötvözet (gyűrű); ); Ni bevonatú ötvözet (közepe)

    1 euro

    23,25

    7,50

    Cu-Zn-Ni ötvözet (gyűrű); Cu-Ni ötvözet, Ni bevonattal (közepe)

    50 cent

    24,25

    7,00

    Cu – Al – Zn – Sn ötvözet

    20 cent

    22,25

    5,70

    Cu – Al – Zn – Sn ötvözet

    10 cent

    19,75

    4,10

    Cu – Al – Zn – Sn ötvözet

    5 cent

    21,25

    3,90

    Cu bevonatú acél

    2 cent

    18,75

    3,60

    Cu bevonatú acél

    1 cent

    16,25

    2,30

    Cu bevonatú acél
  • (8x0,1 + 8x0,1 + 8x0,4 = 4,80 p)

    b) A tervezők allergiamentes érméket szerettek volna előállítani, de a szakvélemény szerint ez nem teljesen sikerült, mivel az euro érmék elegendő Ni-t tartalmaznak ahhoz, hogy allergiát okozzanak az erre érzékenyek esetében. Az emberek kb. 10 %-a ugyanis allergiás a Ni-re: bőrük kiszárad és viszketeggé válik. Ez főleg akkor jelentkezik, ha valaki huzamosabb ideig érintkezik ilyen fémmel, pl. pénztárosok, ékszerészek, stb. Az új érmékből a szokásosnál több nikkel oldódhat ki és okzhat problémát. (1,20 p)

  • 7. - a végbemenő reakciók:

    NaOCl + HCl ® NaCl + HOCl és HOCl + HCl ® Cl2 + H2O (2x0,75 p)

  • - a mérgezést a felszabaduló klórgáz okozza, amelynek a megengedett maximális koncentrációja a levegőben: 1,5 mg/ m3 (=1,5x10-3 g/m3) (2x0,25 p)

    1,5 dl. HCl oldatban: 30 g HCl; 4 dl. hypóban: 20 g NaOCl (2x0,5 p)

    - az összegzett reakcióegyenlet: NaOCl + 2HCl ® NaCl + Cl2 + H2O

    - molekulatömegek: NaOCl = 74,5 HCl = 36,5 Cl2 = 71

    - a reakcióegyenlet és a reagáló anyagok tömegei alapján a NaOCl teljesen reagál, míg a HCl fölöslegben van: 19,59 g HCl fogy és 19,06 g klór szabadul fel (1,5 p)

    - a helységben 19,06 / 6,5 = 2,9 g/m3 a klór koncentráció, tehát mérgezési tünetekre számítani kell. (0,5 p)

    8. a) A galvánelem energiáját a védőréteg nélkül maradt alumínium és a grafitrúdba fizikailag adszorbeálódott levegő oxigénje között végbemenő redoxfolyamat szolgáltatja. (0,75 p)

    A fémes alumínium nem korrózióálló, viszont a felületén kialakuló tömör Al2O3 réteg védi meg a környezeti hatásokkal szemben (ezért alkalmas élelmiszerek és egyebek tárolására). A konyhasó oldat disszociált Cl- és Na+ -ionokat tartalmaz, amelyek megtámadják az Al2O3 védőréteget. (1,0 p)

    b) – a védőréteg megbomlása: Al3+(sz) + 4Cl-(aq) ® [AlCl-4](aq) (0,5 p)

    - a galvánelemben végbemenő redoxfolyamatok:

    4Al(sz) ® 4Al3+(aq) + 12e- oxid.; 3O2 (g) + 6H2O (f) + 12e- ® 4OH-(aq) red. (2x0,5 p)

    c) Amennyiben az oxigén elfogy a rendszerből, a galvánelem kimerül, de a sóoldat erőteljes keverésével ismét áramot fog szolgáltatni, mivel további légköri oxigén oldódik fel benne.

    (0,75 p)

    d) A sóoldat kiöntése után az Al-doboz falának korródálódása figyelhető meg az a)-pontban említett tényezők miatt. (0,5 p)

  • 9. Lépcsőzetes rejtvény:

  • Megoldás: AUTOKATALÍZIS – az a folyamat, amelyben a képződő anyagok növelik vagy csökkentik a folyamat sebességét. (0,25 + 0,5 p)
  • A

    7 T

    E

                  

    N

    Ó

    D

                 

    N

    I

    O

    N

                

    Z

    2 U

    R

    I

    T

               

    L

    P

    1 A

    K

    K

    A

              

    N

    T

    I

    5 K

    L

    Ó

    R

             

    T

    O

    M

    13 S

    U

    G

    Á

    R

            

    K

    3 T

    I

    N

    O

    I

    D

    Á

    K

           

    T

    4 O

    M

    E

    N

    E

    R

    G

    I

    A

          

    N

    T

    I

    M

    O

    N

    T

    Ü

    K

    Ö

    R

         
    11 Z

    E

    O

    T

    R

    Ó

    P

    E

    L

    E

    G

    Y

        

    M

    M

    Ó

    N

    12 I

    U

    M

    K

    L

    O

    R

    I

    D

       

    L

    U

    M

    10 I

    N

    I

    U

    M

    K

    L

    O

    R

    I

    D

      

    M

    M

    Ó

    N

    I

    U

    M

    K

    6 A

    R

    B

    O

    N

    Á

    T

     

    K

    T

    I

    VÁ9 LÁSIENERGII A
  • (15x0,5 = 7,5 p)
  •