MEGOLDÁS:
IX. osztály, IV. forduló, 2002 / 2003 –as tanév, VIII. évfolyam
1. a) Az atom legstabilabb állapota, amikor legkisebb az energiája; ekkor az elektronok a
lehető legkisebb energiájú atompályákon vannak. (0,75 p)
- Az atomnak azt a térrészét, amelyben az elektronok a mozgásuk során a legnagyobb valószínűséggel megtalálhatók (kb. 90 %-os valószínűség) atompályának (orbitál) nevezzük.
(0,75 p)
- Az atom akkor kerülhet gerjesztett állapotba, amikor megfelelő energia befektetésével az elektronok eltávolodhatnak az atommagtól. A gerjesztett állapot nem stabilis, mivel nagy energiájú állapot, és a gerjesztés (energia) megszűnte után az atom visszajut az alapállapotba, miközben a felvett energiát kisugározza. (1,5 p)
- Az elnevezés arra utal, hogy értéke mindig meghatározott nagyságrendű („kvantumokban” változik). (0,5 p)
- Négy féle kvantumszám létezik: főkvantumszám, mellékkvantumszám, mágneses kvantumszám és spinkvantumszám. (1,0 p)
- Főkvantumszám – jele: n; ez jellemzi az elektronoknak az atommagtól való távolságát, vagyis a „héjat”, amelyhez az elektron tartozik és ezáltal elsősorban ez szabja meg az atom egyes elektronjainak energiaszintjét. Értékei lehetnek: n = 1, 2, 3, . . . . egész számok. Az azonos n értékű elektronok azonos héjhoz tartoznak: n = 1 a K héj; n = 2 az L héj; n = 3 az M héj, stb. (2,0 p)
Mellékkvantumszám – jele: l; az atompályák térbeli alakját jellemzi. Értékei a főkvantumszámtól függnek: összesen n értéke lehet 0 és n – 1 tartományon belül (egész szám). Az azonos mellékkvantumszámú elektronok egy alhéjat alkotnak, amelyeket általában betűkkel jelőlnek: l = 0 s – alhéj; l = 1 p – alhéj; stb. (2,0 p)
Mágneses kvantumszám – jele: m; a mellékkvantumszám által meghatározott alakú pálya irányát adja meg mágneses térben. Így értékei is ettől függnek: összesen 2l + 1 értéket vehet fel, vagyis – l -tól + l -ig minden egész szám lehet a zérón keresztül. Pl. az s-pályának, mivel gömbszimmetrikus csak egy beállása lehetséges, de a p-pályának ( l = 1) három beállása lehetséges, amelyre általában az x, y, z irányokat választjuk a derékszögű koordináta rendszerben, stb. (2,0 p)
Spinkvantumszám – jele: ms ; az elektron mágneses sajátságaira ad felvilágosítást. Két féle értéke lehet: + ½ és – ½ (vagy egyszerűen a és b ) . Az elektron ezt a tulajdonságát az atomból kiszakítva is megőrzi. (1,5 p)
2. FIRKA 2000 – 2001 / 5, 193. oldal
a) kalcium – klorid; nátrium – hidrogén – karbonát; dinitrogén – tetroxid; alkálifém –
halogenid; kén – trioxid. (5x0,1=0,5 p)
- A vegyületneveket – a szótagszámtól függetlenül a kémiai összetételnek megfelelően kötőjellel kell tagolni. (0,5 p)
- c) oxigénizotóp; magnéziumkation; atomtömegegység; ionoskötés; hidroxilion –
koncentráció. (5x0,1=0,5 p)
d) Egybeírjuk a kifejezéseket akkor, ha az összetétel két egyszerű szóból alakul ki, a szótagszámtól függetlenül. (0,5 p)
Amennyiben az összetétel három vagy több egyszerű szóból áll és legtöbb hat szótagú akkor egybeírjuk, de ha ennél több szótagú, akkor kötőjellel tagoljuk a két fő összetételi tag határán. (0,75 p)
- Kétbázisú sav; három vegyértékű; egyértékű bázis; egyszeres kovalenskötés;
kétmólos oldat. (5x0,1=0,5 p)
- A számnévi jelzővel egybeírjuk a kifejezést, ha mind a két alkotó tag egyszerű szó, és különírjuk, ha legalább az egyik alkotó tag összetett szó. (2x0,5 = 1,0 p)
g) porcelántégely; vas háromláb; üvegtölcsér; rézhuzal; műanyag palack. (5x0,1=0,5 p)
h) Az anyagnévi jelzőt egybeírjuk a főnévvel, ha mindkét tag egyszerű szó, minden más esetben viszont különírjuk. (0,75 p)
3. a) A latin „silex” = kovakő szóból (0,5 p)
b) Silicon (0,25 p)
- Az „ - on” végződés felhasználásával (melyet Thomas Thomson 1831-b3n javasolt) a „carbon” és „boron” megnevezésekkel analógiát akarta kihangsúlyozni. (0,5 p)
- Berzelius, 1823 – ban ( a Si – nak az oxigénhez való nagy affinitása miatt ez nehezen történt). (0,5 p)
- A földkéregben második hely (O = 45,5 %; Si = 27,2 %); a világegyetemben a hetedik helyen van (első hat: H, He, C, N, O, Ne). (0,5 p)
- Kvarcitot vagy homokot nagy tisztaságú szénnel redukálnak elektromos ívkemencében:
SiO2 + 2C ® Si + 2CO (1,0 p)
4. FIRKA 2000 – 2001/ 6.sz., 227. oldal
- A fáklya; egy megfelelően kiképzett fa rúd, amelyet később különböző éghető bevonatokkal láttak el, pl. szurok, kátrány, illóolajok, gyanták, stb. (0,5 p)
- Ide tartozik a mécses, a gyertya és a petróleumlámpa. Azért nevezik őket kanóc-égőknek, mert az égő része a kanóc, amely valamilyen textíliából (len, kender, gyapot) szőtt vagy sodort anyag. (1,5 p)
- A kanóc-égők esetében a textílanyag (kanóc) valamilyen éghető folyékony vagy szilárd halmazállapotú anyagban található. Ez felszívódik a kanócban egészen annak a meggyújtandó végéig, így nem csak a kanóc anyaga ég. Szilárd éghető anyag alkalmazása esetén az égő elkészítése során az olvadt állapotú anyagba helyezik el a kanócot és ennek porózus szerkezete ekkor telítődik az éghető anyaggal. Az égéshez szükséges oxigént a levegő biztosítja a kanóc-égők esetében és ugyanakkor az égés során égést gátló CO2 keletkezik. Ez az anyag a mécses és a gyertya esetében nem befolyásolja az égést, mert viszonylag lassú a folyamat, de a petróleumlámpa esetében viszont gondoskodni kell ennek a gyors eltávolításáról. (Ezt, valamint a légáramlatok zavaró hatását a megfelelően kiképzett üvegburával = lámpacsővel oldották meg.) (2,0 p)
- A mécses kanóc végének időnkénti elszenesedett részének letisztításával, valamint az elhasznált olaj pótlásával nagyon hosszú ideig működőképes. Ugyanakkor a külső légáramlatok sem oltják ki a lángot, mert a kanóc lángja a mécses poharának felső széle alá kerül. (1,0 p)
- A kőszén feldolgozásával aránylag olcsón lehetett előállítani magas CH4 – tartalmú gázokat, amelyek nem csak fűtésre voltak alkalmasak, hanem világítási célokra is. Az így előállított gázokat „világítógázok” – nak is nevezték, amelyet számos nagyváros utcai világításra használt fel. (1,0 p)
- Az első legkiemelkedőbb eredmény a szénszálas izzólámpa előállítása volt (Edison, 1879, izzítással elszenesített bambuszrostok). Ennek hátrányait küszöbölte ki a fémizzószál alkalmazása. Előbb ozmium, majd tantál, és végül 1908-tól a wolfram izzószál alkalmazásával készültek ezek a világítótestek. (1,0 p)
5. a) A hő hatására (forró étel) a részecskék gyorsabban mozognak, mint a hideg anyag
részecskéi.
A hő energiát kölcsönöz a részecskéknek (hőenergia formájában), amely megnöveli a mozgási energiájukat és így hamarabb bontják szét a kristályrácsot, vagyis hamarabb keverednek el a víz molekulái között. (2,0 p)
b) Az a)-hoz hasonló a magyarázat: a meleg (forró) víz részecskéinek nagyobb a mozgási energiája, vagyis ugyanannyi idő alatt többször ütköznek a tealevelek részecskéivel, mint a hideg víz molekulái és ezáltal a tealevelek több részecskéjét tudják magukkal ragadni (kioldani és hidratálni). (1,5 p)
6. - a levegő átlagos móltömege: 28,9 g/mol
- egy mól levegő térfogata a megadott déli körülményeken:
Vdél = 290x760x22,4 / 730x273 = 24,77 dm3 / mol
- a levegő sűrűsége délben: r = 28,9 / 24,77 = 1,166 g / dm3 (1,5 p)
- déli körülmények között 1 mól levegőben található O2 térfogata (20 tf.% O2 esetén)
Vox = 24,77x0,2 = 4,954 dm3 O2 / mol
(21 tf.% O2 –el számolva: 5,2 dm3 O2 / mol) (1,0 p)
- a reggeli körülmények között 1 mol levegő térfogata:
Vreggel = 278x760x22,4 / 720x273 = 24,077 dm3 / mol
- a levegő sűrűsége reggel: r = 28,9 / 24,077 = 1,20 g / dm3 (1,0 p)
- a reggeli körülmények között 1 mol levegőben található O2 térfogata (20 tf.% O2 esetén)
Vox = 24,077x0,2 = 4,815 dm3 O2 / mol
(21 tf.% O2 –el számolva: 5,056 dm3 O2 / mol) (1,0 p)
- tehát a levegő oxigéntartalma délben nagyobb, mint reggel.
7. a) Zn + 2HCl ® ZnCl2 (aq) + H2 (0,5 p)
- Szájával elfele tartott edénybe, mivel könnyebb, mint a levegő (a legkönnyebb gáz). Így az edénybe marad, de amennyiben szájával felfele tartjuk az edényből azonnal elillan a levegőbe.
(1,0 p)
- A teljesen sima felülete biztosítja, hogy a konzervdobozból nem illan el a benne levő nagyon könnyű H2 –gáz. (0,5 p)
- Néhány másodperc múlva erős robbanás hallható, miközben a doboz nagy sebességgel felrepül, majd visszaesik. (1,0 p)
- A gyufaszál kihúzásakor a kiáramló hidrogént meggyújtva, helyére levegő nyomul be, amely a konzervdobozban még bent lévő hidrogénnel robbanóelegyet = durranógázt képez. A robbanás során felszabadult energia hatására repül fel a doboz. (1,75 p)
- Minden robbantásos kísérletnél (de sok más esetben is) kötelező a védőszemüveg használata, mert az anyagok, eszközök törmelékei, stb. ki nem számítható irányba repülhetnek.
(0,5 p)
8. Rejtvény: Lóugrásban a kémia laborban
a) (6,0 p)
1* B | 16 K | 3 N | 50 L | 13 P | 18 S | 21 L | | 88 E | 91 A | 100 Á | 71Ő | 118 Z | 93 G | 98 A |
4 S | 51 O | 14 P | 17 É | 20Ü | 59R | 12 I | | 101 L | 72H | 89 T | 92É | 99 N | 70 R | 117 Á |
15 – | 2 U | 49 – | 58 T | 47 E | 22 É | 19Z | | 90 T | 87 R | 102 Ó | 119 Ó | 106 V | 97 K | 94 E |
52 M | 5 E | 46 Y | 41 L | 60 I | 11 K | 62 C | | 73 E | 124 S | 105 Ü | 108 G | 95 T | 116 R | 69 É |
33 – | 44 M | 57 E | 48 R | 63 S | 40 R | 23 K | | 86 Ü | 103 R | 126 R | 111 A | 120 T | 107 E | 96 Ő |
6 N | 53 B | 32 S | 45 E | 42 E | 61 – | 10 Ő | | 125 É | 74 N | 123 C | 104 A | 109 S | 68 M | 115 A |
31 U | 34 P | 43 N | 56 P | 39 E | 24 B | 27 Z | | 82 T | 85 B | 110 P | 121 Ö | 112 T | 65 S | 78 P |
54 I | 7 – | 36 H | 29 L | 26 R | 9 G | 38R | | 75 G | 122 L | 83 T | 80 P | 77 R | 114 L | 67 E |
35 O | 30 I | 55 K | 8 É | 37 Á | 28 E | 25E | | 84 A | 81 E | 76 E | 113 U | 66 Z | 79 I | 64 * É |
- Bunsen – égő; Kipp – készülék; Berzelius – pohár; Erlenmeyer – lombik; Petri – csésze; mérőhenger; pipetta; büretta; égetőkanál; óraüveg; spatula; rázótölcsér.
(12x0,25 = 3,0 p)