Megoldás:
XI.-XII. osztály, I. forduló, 2002 / 2003 –es tanév, VIII. évfolyam
1. a) – a Hg 198-as izotópját: 198Hg + 1n —> 198Au + 1H (1,0 p)
b) A módszert nem használják az arany mesterséges előállítására, mert csak igen kis mennyiséget lehet így nyerni, a berendezés (reaktor) nagyon költséges, energiaigényes és ezért összehasonlíthatatlanul drágább, mint a természetes arany.
(2,0 p)
(2,0 p)
3. A szalicilsav és / vagy ennek származékai; ezek a bőr nem kívánatos keményedéseit és megvastagodásait megpuhítják, de ugyanakkor antiszeptikus hatást is kifejtenek. (adalékanyagként fájdalomcsillapítót, ricinusolajat is használnak.) (2,0 p)
4. a) – a B anyag koncentrációja lesz nagyobb (0,5 p)
b) – a C anyag koncentrációja lesz nagyobb (0,5 p)
Magyarázat: mivel a B anyag gyorsan képződik, rövid időn belül ebből több van, de ugyanakkor kevésbé stabil, ezért hosszabb idő után a stabilabb C anyag marad nagyobb koncentrációban az elegyben. (1,5 p)
(“Tudományosabb” magyarázat: a B anyag gyorsan képződik – kinetikai kontroll eredményeképpen képződik – de kevésbé stabil, így rövid idő alatt ennek nagyobb a koncentrációja az elegyben; a C anyag stabilabb – termodinamikai kontroll eredményeként jön létre: lassú a keletkezése, de stabil, ezért hosszabb idő elteltével ez lesz nagyobb koncentrációban az elegyben.)
5. – a ciklopropánban (C3H6) a vegyértékszög 60o , a ciklobutánban (C4H8) 90o , míg a ciklopentánban (C5H10) (sík szerkezet esetén) 108o . (1,5 p)
– cikloalkánokról lévén szó, a C-atomok közötti vegyértékszög 109o28’ kell legyen – ez jelent stabil szerkezetet; (0,5 p)
– minél jobban megközelíti egy adott szerkezetben létező C – C kötés szögértéke a szükséges értéket, annál stabilabb; (0,5 p)
– tehát a növekvő stabilitási sorrend: C3H6 < C4H8 < C5H10 (0,5 p)
6. - a metil- karbokationban a C-atom csak három pár vegyértékelektront tartalmaz = elektronhiányos szerkezet; ez sp2 hibridállapotnak (sík szerkezet) felel meg (1,5 p)
- a metil-karbanionban a C-atom körül négy pár elektron található, amelyekből 3 pár C – H kötésben van, egy pár pedig kötésben részt nem vevő elektron, tehát sp3 hibridállapotban van, deformált tetraéder, kb. 107o vegyértékszög. (1,5 p)
7. nCO + (2n+1)H2 —> CnH2n+2 + nH2O (1,5 p)
8. a) – petróleum; eredete: a görög “petros” = kő és a latin “oleum” = olaj szavakból ered; a kőből fakadó olajat jelenti; (0,75 p)
b) – amerikaiak: “rock oil” = kőolaj; németül: “Erdölf” = földolaj, illetve “Rohöl” = nyersolaj; az osztrákok: “Mineralöl” = ásványolaj; a franciák: “huil brute” = nyersolaj, illetve “pétrole”-nak nevezik; (2,0 p)
c) – a föld mélyéből kitermelt nyersolajnak a legősibb neve a nafta, amely már 4000 évvel ezelőtti agyagtáblák ékirásos szövegében is előfordult (ezt az iraki Kirkuk városka közelében találták, ahol még ma is ég a földgáz a 30 – 50 m átmérőjű sziklamélyedésekben) (0,5 p)
d) – tartalmilag hibás, mivel az “ásvány” vegyileg egynemű anyagot jelent, míg a petróleum (ill. kőolaj) nagyon sok vegyület keveréke; (0,75 p)
e) 80 – 88 % C; 10 – 14 % H; 1 – 7 % O; 0,02 – 1,14 % N; 0,01 – 5 % S és nagyon kis mennyiségben különböző fémek; (0,5 p)
f) – a szénhidrogének közül az alkánok, cikloalkánok és arének; O-tartalmú származékok: karboxi-cikloalkánok, naftének, zsírsavak, fenolok; N-tartalmú származékok: különböző heterociklikus vegyületek; S-tartalmú származékok: tioalkoholok, heterociklikus S-vegyületek, tiofének, szulfidok, diszulfidok. (1,0 p)
g) – a XX. század 80-as éveiben a kőolajtartalékok felbecsülése rohamos fogyást jelzett, majd a 90-es évek végén végzett mérések növekvő részleteket jeleztek; az előrejelzések szerint bizonyos, hogy a 2020-as évekig a fő energiaforrás a kőolaj lesz. (1,0 p)
h) – olajsárgától feketésbarna színig (amely kékes vagy sötétzöldes árnyalatban fluoreszkál); (0,5 p)
i) – kellemetlen szagú, amelyet a S-tartalma okoz; (0,5 p)
j) – szondával felszínre hozzák a kőolajat, elválasztják belőle a kis molekulatömegű, gázállapotú szénhidrogéneket, valamint a vizet és az ásványi sókat; (1,0 p)
k) – kövér szondagáz; ebből állítják elő a háztartási tüzelőanyagként használt palackozott gázt = aragáz (C3H8 , C4H10) és a gazolinnak nevezett könnyűbenzint. (1,5 p)
9. a) gyomornedv: 1,0 – 3,0 vizelet: 5,5 – 7,0 nyál: 6,5 – 7,5
vér: 7,35 – 7,45 bélnedv: 7,7 hasnyálmirigy váladék: 8,8 (3,0 p)
b) – élettani zavarok következnek be, mérgező lehet a szervezetre, adott esetben halállal végződhet. (0,5 p)
10. - a két sav disszociációs egyenlete:
HF + H2O —> H3O+ + F- és HCOOH + H2O —> H3O+ + HCOO- (1,0 p)
- mindkét sav esetében a disszociált molok száma megegyezik a H+ (H3O+) molok számával:
[H+]2HF = 7,2x10-4x0,1 [ H+]=8,48x10-3 mol/dm3 (0,75 p)
[H+]2HCOOH = 1,77x10-4x0,1 [H+]=4,2x10-3 mol/dm3 (0,75 p)
- a nem disszociált sav mólok száma:
nHF = 0,1 – 8,48x103 = 9,152x10-2 mol/dm3 (0,5 p)
nHCOOH = 0,1 – 4,2x10-3 = 9,58x10-2 mol/dm3 (0,5 p)
- nem disszociált molekulák száma %-ban kifejezve:
nHF % = 9,152x10-2x100/0,1 = 91,52 % HF (0,5 p)
nHCOOH = 9,58x10-2x100/0,1 = 95,8 % HCOOH (0,5 p)
11. a) – a II. kísérletben (0,5 p)
b) I. lassú rézbevonás és II. gyors rézbevonás (0,5 p)
c) Cu2+ + Fe —> Fe2+ + Cu ; (0,5 p)
- a vas aktívabb fém, mint a réz, ezért kiűzi azt vegyületeiből (0,5 p)
d) – az I. kísérlet: a tálból kivett szeg felületén csillogó rézbevonat alakul ki, amely fényesíthető, jól tapadó réteg; (0,5 p)
- a II. kísérlet: a tálból kivett szeg felületén kialakult réteg a fényesítéssel azonnal lepereg; (0,5 p)
e) – az I. kísérletnél (lassú rézbevonás) először a réz levegő (oxigén) jelenlétében végbemenő oxidációja történik az ecetsavban: Cu – 2e- —> Cu2+ és így kelertkezik az a réztartalmú oldat, amelyből az aktívabb vas hatására kiválik a réz; (1,0 p)
- a II. kísérletben (gyors rézbevonás) az oldat már kezdetben tartalmazza a Cu2+ - ionokat, így azok a vasatomokkal azonnal reakcióba lépnek. (1,0 p)
f) – a rézbevonat képződési sebességét a réz oldatbalépésének sebessége határozza meg; az I.-ben ez lassan alakul ki, ezért vékony, összefüggő, nagyon jól tapadó réteg képződik (fényesíthető); (1,0 p)
- a II.-ben a gyors reakció miatt a rézbevonat lyukacsos, laza szerkezetű és rosszul tapadó (nem lehet fényesíteni, mert lepereg). (0,5 p)
g) – a lassú rézbevonásnál gyakorlatilag nincs színváltozás (végig színtelen marad az oldat), mert a keletkezett Cu2+ -ionok kis koncentrációban vannak jelen az oldatban: az ecet hatására kiválnak a pénzérméből és rárakódnak a vas felületére; (0,75p)
- a gyors rézbevopnásnál a felhasznált oldat türkizkék színű a hidratált Cu2+ -ionok jelenléte miatt, amely fokozatosan halványodik, majd teljesen elszíntelenedik, miután a CU2+ -ionokat a színtelen Fe2+ -ionok helyettesítették. (0,75 p)
12. Rejtvény:
a)
(4,0 p)
b) „A kémiai dinamika törvényeinek és az oldatok ozmózis nyomástörvényeinek felfedezésével tett rendkívüli szolgálatainak elismeréséül“ (0,5 p)
c) Van‘t Hoff, Jacobus Henricus – hollandiai kémikus, 1901-ben (1,5 p)
d) Senki nem kapott, mert első alkalommal 1901-ben osztottak ki Nobel-díjat: Nobel 1895-ben írta meg végrendeletét, 1896-ban halt meg, a svéd király 1900-ban hagyta jóvá a Nobel-alapítvány alapokiratát. (1,0 p)
CSAK XII. Osztályos versenyzőknek kötelező feladatok!
13. a) o – C6H4(COOH)(OH); o-hidroxi-benzoesav; szalicilsav (1,0 p)
b) – baktériumölő (meggátolja az alkoholos, ecetsavas és tejsavas erjedést), enyhíti a reumatikus fájdalmakat; (0,5 p)
c) – a legismertebb előfordulási helye a fűzfa- és nyárfakéreg (már Hippokratész ajánlotta ezeket reumatikus fájdalmak esetén); ugyanakkor a skót kutatók megállapításaiból egyértelműen következik, hogy a zöldségek és gyümölcsök is tartalmaznak szalicilsavat. (1,5 p)
d) aszpirin: o-C6H4(COOH)(O – COCH3); szalicilsav ecetésztere vagy acetil-szalicilsav (0,75 p)
kalmopirin: [o-C6H4(OCOCH3)(COO)2]-2Ca2+ ; acetil-szalicilsav kalcium sója.
(0,75 p)
e) – konzerváló anyag (baktériumölő hatása miatt). (0,5 p)