MEGOLDÁS:
IX. osztály, I. forduló, 2003 / 2004 –es tanév, IX. évfolyam
1. a) A levegő (0,5 p)
b) 14N - 99,634 % és 15N – 0,366 % (vagy 272 : 1 arány) (1 p)
c) HN = NH HN = N – NH2 H2N – NH – NH2 H2N – N = N – NH2 H2N – NH – NH – NH2 (2,5 p)
2. a) Kálium - szuperoxid (0,25 p)
b) A kálium közvetlen elégetésével: K + O2 ® KO2 (0,5 p)
- A KO2 – t oxigénforrásként használják bányákban, tengeralattjárókban és űrjárművekben. (0,5 p)
4KO2 + 2CO2 ® 2K2CO3 + 3O2 és 4KO2 + 4CO2 + 2H2O ® 4KHCO3 + 3O2 (2x0,75 p)
3. · 200 éve született Jean B. Boussingault, a kísérleti agrokémia egyik megteremtője; leírta a N körforgását a természetben és megállapította, hogy a növények a szükséges nitrogén mennyiséget a talajból, és nem a légkörből veszik fel; (1,5 p)
· 200 éve született Faustino J. M. Malaguti, aki a sók közti cserereakciókat, valamint a fotokémiai folyamatokat tanulmányozta; vizsgálta a klór hatását az éterekre és előállított két szerves sav (ecetsav és propionsav) amidot; általános kémia és mezőgazdasági kémia könyvet írt, amelyet többek között kínai nyelvre is lefordítottak; (1,5 p)
· 200 éve született H. Gustav Magnus; tanulmányozta a piroforos vasat, tellúrt, platina-komplexeket (róla neveztek el egy Pt – komplex sót Magnus – féle zöld sónak; ezen kívül tanulmányozta a gázok hővezetését, a vérben oldódó gázokat, elektrolízis során az oldott sókból az ionok leválási sorrendjét, stb; (1,5 p)
· 200 éve született German Ivanovics Hess, aki a termokémia megalapítójának tekinthető; az általa megállapított következtetéseket ma Hess törvényeként ismerjük; számos ásványt fedezett fel és a platina katalitikus hatását is vizsgálta; (1,5 p)
· 200 éve született Anton Schrötter, aki először állított elő vörösfoszfort fehérfoszforból; ugyanakkor az oxigénes vizet is elsőként javasolta hajfehérítésre. (1,5 p)
4. a) Gázállapotban: kékszínű; folyékony állapotban: mélykék színű; szilárd állapotban: ibolyás-
fekete színű az ózon. (0,75 p)
- Az ózon a természetben villámlás és a Napból érkező ultraibolya sugarak hatására keletkezik oxigénből (O2 ® 2 O és O2 + O ® O3 ) (0,5 p)
- Pl. kvarclámpák, fénymásolók (xeroxok), járművek kipufogó berendezéseiből származó gázok, stb. (0,5 p)
- Az ózon könnyen bomlik O2 – molekulára és atomos oxigénre (O3 ® O2 + O ) Ez utóbbi részecske instabil atomos állapota miatt nagyon könnyen reakcióba lép szerves és szervetlen anyagokkal egyaránt. (0,5 p)
- Pl. ivóvíz tisztítására (fertőtlenítésére) a klórozás helyett, mert ezzel elkerülhető a víz nemkívánatos szaga és íze; fehérítésre, élelmiszerek hűtőházi tartósítására, ipari hulladékok kezelésére, a levegő és szennyvizekből képződött gázok szagtalanítására. (0,5 p)
- Az ózon keletkezése és bomlása természetes körülmények között állandóan történik, ezért a légréteg O3 – koncentrációja változatlan kellene legyen. Ezt az egyensúlyi folyamatot bontják meg bizonyos levegőbe jutott szennyeződések, főleg a F - és Cl – tartalmú anyagok, amelyek szintén előidézik az ózon molekulák bomlását. (0,5 p)
5. a) A nedves ruha száradását a benne lévő víz elpárolgása jelenti. Minél hamarabb megy végbe
ez a folyamat, annál hamarabb lesz száraz a ruha. A párolgás a vízmolekulák közötti vonzóerők felszakadását és a szabaddá vált molekulák eltávolodását feltételezi. (1,5 p)
- Szeles időben a levegőben lévő molekulák nagyobb mozgási energiája biztosítja a vízmolekulák közötti kötések felszakadását és ugyanakkor az így szabaddá vált molekulákat a légáramlat el is viszi a ruha felületéről, helyet biztosítva az ott maradt vízmolekulák hasonló úton történő eltávolodásának. (1 p)
- Napos időben a Nap hőenergiája a vízmolekulák eltávolodását és azok távolmaradását biztosítja, vagyis azt, hogy ne történjen meg ezek újrakapcsolódása a ruhában maradt vízmolekulákkal. (1 p)
- A légritkítás azért gyorsítja a száradást, mert az a)-pontban megadott száradási feltételeket az által biztosítja, hogy a légszivattyú kiszívja a felszabadult vízmolekulákat, így a pára nem telíti a környező levegőt és ezek a vízmolekulák nem tudnak visszatérni a szárítandó anyagba, annak ellenére, hogy zárt rendszerről van szó. Az ilyen rendszerben a párolgás következtében egy idő után telítődik a légtér, beáll az egyensúlyi állapot: víz Û pára. (1,5 p)
6. a) Folyadékcsepp képződik, amely körben mozog, de nem forr (nem párolog el). (0,5 p)
- Az égőt eltávolítva a csepp hirtelen „szétpukkad”, a víz felforr és elpárolog. (0,75 p)
- Ha elég forró a fémfelület, a víz egy része azonnal elpárolog és a vízcseppet felemeli az edényről. Az előzetesen képződött vízgőz elszigeteli a cseppet és ezáltal megakadályozza, hogy elérje a forráspontot. Amikor a hőmérséklet csökkeni kezd, a párolgási sebesség is csökken, nem elég a gőz a csepp fenntartásához, így az a forró edénnyel érintkezik, azonnal eléri a forráspontot, szétpukkad és elpárolog. (2,5 p)
(A jelenséget először J. G. Leidenfrost - 1715-1794 – vizsgálta és írta le tudományosan, ezért róla nevezték el Leidenfrost – tüneménynek. Ennek a lényege: egy folyadék a forráspontjánál jóval magasabb hőmérsékletű felületen gömböcskéket képez percekig, amelyek mozognak ahelyett, hogy gőzzé alakulnának azért, mert az alattuk képződött gőzréteg jó hőszigetelő és ez nem engedi, hogy a folyadékcsepp elérje a forráspontot. A víz esetében a jelenség optimális hőmérséklete 200o C.)
- A fém előzetes tisztítása azért nagyon fontos, mert bármilyen szennyeződés „híd” szerepét töltheti be a forró edény és a csepp között, lehetővé téve a hővezetést és a csepp elpárologhat. (1 p)
- A tűzönjárók általában izzó szénen indulnak el nedves lábbal. A hirtelen képződött vízgőzök elszigetelik a nedves lábat az amúgy is rossz hővezető izzó széndaraboktól, és így nem égetik meg a lábukat, ha elég gyorsan futnak át ezen a felületen. (0,75 p)
7. a) 1 / 5000 - szeresére nő (2x10-4 – szeres növekedés) (0,5 p)
- Az a)-pontban megadott nagyon kis térfogat-növekedés nehezen látható, ezért a higanyhőmérőben a Hg – t egy öblös részbe teszik, amelynek folytatása azonban egy nagyon kis átmérőjű cső (hajszálcső). Ebben jól látható a Hg kiterjedése. (1 p)
- A hőmérő Hg – tartalmú csöve a végén be kell legyen forrasztva úgy, hogy előzőleg a levegőt teljesen eltávolítják belőle. Amennyiben maradna benne levegő, az ellenállna a Hg kiterjedésének és felmelegedés esetén szétrepesztené. (1 p)
- A Hg folyékony állapotának megfelelő hőmérséklet intervallumban, vagyis az o.p. – jától a f.p. – jáig ( - 39o C – tól + 350o C – ig). (0,75 p)
- 34 (35)o C – tól 42o C – ig, mivel emberi test hőmérsékletet kell mérni! (0,75 p)
- A vékony üvegfal biztosítja azt, hogy a higany minél hamarabb vegye át testünk hőmérsékletét, vagyis a hőkitágulása gyorsan láthatóvá váljon. (0,5 p)
- A hőmérséklet növekedésével a Hg tágulása nagy erővel megindul és ezért bármilyen szűk helyen átmegy a Hg. Amikor viszont lehűl, a szűk nyíláson magától nem tud visszafolyni. Így a lázmérő azt a maximális hőmérsékletet mutatja a mérési folyamat után is, amit a testtől átvett (a külső, hidegebb levegőben is leolvasható és megmarad a mért testhőmérséklet). (1 p)
- A g) – pont válasza alapján, amennyiben egy lázmérés után nem jut vissza a Hg az üvegtartályba (vagy annak közelébe), egy következő lázmérés eredménye nem valós értéket mutat. A „lerázással” érjük el azt, hogy a hajszálcső szűkebb és görbített tövén visszajuthasson a Hg a tartályba. (0,75 p)
- A hiedelem vegyész szemmel a „kénes bűz” miatt helytelen, mivel a kénnek nincs szaga
(Szaga van a sok kéntartalmú vegyületnek.) Amennyiben az ördög „kénköves lángok” között jelenik
meg, ez jelentheti a kén égését, melynek során SO2 keletkezik és ez valójában kellemetlen, szúrós szagú vegyület. (2 p)
- - legyen:
X mol CaSO4 · 2H2O (gipsz); M = 136 + 36 = 172
Y mol Kal(SO4)2 · 12H2O (timsó); M = 258 + 216 = 474
Z mol CuSO4 · 5H2O (rézgálic); M = 159,5 + 90 = 249,5
- a fenti mennyiségek összesen 100 g keveréket (1,5 p)
- az adatok alapján felírható egyenletek:
- víztartalom: 36X + 216Y + 90Z = 33,85 (0,5 p)
- vízmentes sótartalom: 136X + 258Y + 159,5Z = 66,15 (0,5 p)
- oxigén - és kéntartalom aránya: 6X + 20Y + 9Z = 8(X + 2Y + Z) (0,5 p)
- a három egyenlet megoldása:
X = 0,2014 mol gipsz; Y = 0,067 mol timsó; Z = 0,1348 mol rézgálic (0,75 p)
- az anyagmennyiség arány: X : Y : Z = 3 : 1 : 2 (0,5 p)
10. a) A bot elbillen a felfújtan maradt léggömb felé. (0,25 p)
- A bot újra vízszintbe áll. (0,25 p)
- Az első léggömb kiszúrásakor eltávozik a benne levő levegő, míg a másikban benne marad adott tömegű levegő. Tehát a levegőnek is van tömege. (0,75 p)
- A forró vízzel felmelegített üvegben a levegő is felmelegszik, ezáltal kitágul (nagyobb lesz a térfogata), és ezért egy része távozik a palackból, vagyis a megmaradt levegő tömege csökken. Az eltávozott levegő viszont felfújja az üveg szájára kihúzott léggömböt. (1 p)
- Hűtés hatására a palackban és léggömbben levő gáz térfogata csökken, a nyomás is csökken, és a léggömb beszívódik a palackba. (0,75 p)
- A hőlégballon szája nyitott és maga a léggömb egy kosárhoz van erősítve; egy gázégő melegíti fel a ballonban lévő levegőt, ezáltal nő annak a térfogata és a ballon nyitott száján a levegő egy része eltávozik. Ennek eredményeként csökken a levegő tömege és így a ballon felemelkedik. (1 p)
11. Rejtvény: Vegyjel-piramis
a)
| | | | | | | 0 | H | | | | | | | | |
| | | | | | 0 | B | C | | | | | | | |
| | | | | 3 | O | Li | F | | | | | | |
| | | | 1 | C | He | H | O | | | | | |
| | | 2 | He | O | C | B | Li | | | | |
| | 0 | C | Be | Be | He | N | Be | | | |
| 4 | F | Li | N | Li | H | O | Be | | |
2 | O | H | He | F | C | N | H | Li | |
B | Li | Be | He | N | H | O | F | C |
(4 p)
b)
| | | | | | | 0 | 1 | | | | | | | | |
| | | | | | 0 | 5 | 6 | | | | | | | |
| | | | | 3 | 8 | 3 | 9 | | | | | | |
| | | | 1 | 6 | 2 | 1 | 8 | | | | | |
| | | 2 | 2 | 8 | 6 | 5 | 3 | | | | |
| | 0 | 6 | 4 | 4 | 2 | 7 | 4 | | | |
| 4 | 9 | 3 | 7 | 3 | 1 | 8 | 4 | | |
2 | 8 | 1 | 2 | 9 | 6 | 7 | 1 | 3 | |
5 | 3 | 4 | 2 | 7 | 1 | 8 | 9 | 6 |
(1 p)
c) S Z = 217 (0,5 p)