MEGOLDÁS:
XI. – XII. osztály, IV. forduló, 2002 / 2003 –as tanév, VIII. Évfolyam
1. a) Az alkánok analógiájára, mivel mindhárom vegyületcsoport telített. (0,75 p)
b) A szilánok esetében létezik SinH2n+2 egyenes és elágazó lánc, valamint SinH2n gyűrűs
szerkezet; a germánok esetében csak a GenH2n+2 összetételű nyíltlánc, míg a boránokra ezek az atomarányok nem jellemzőek. Magyarázat: a Si és a Ge ugyanúgy négy vegyértékű, mint a C-atom, míg a B-atom három vegyértékű. (2,25 p)
c) SinH2n+2 n = 1 – 8; SinH2n n = 5 és 6; GenH2n+2 n = 1 – 5 (0,75 p)
d) - alkánok és boránok (0,5 p)
e) CH4 ; B2H6 (a BH3 nem létezik, mert elektronhiányos); SiH4 ; GeH4 (1,0 p)
f) izo-szilán: H3Si – SiH2 – SiH(SiH3) – SiH3 neoszilán: Si(SiH3)4 (1,0 p)
g) SnH4 sztannán PbH4 plumbán (1,0 p)
2. - a C és H atomok izotópjai: 12C , 13C , 14C; 1H , 2H = D, 3H = T (1,5 p)
- az etán ( C2H6 ) tömeg-%-os C-tartalma: m% = 24x100 / 30 = 80 % C (0,5 p)
- a fenti adatokból következik, hogy a kérdéses szénhidrogének tömegének (egész szám) 4/5 –öd rész (80 %) a C-atomok tömegének az összege kell legyen és ugyanakkor ez az összeg osztható kell legyen néggyel;
- a két C –atom tömegének összege 24 – 28 között lehet (a C-izotópok tömegeinek figyelembe vételével) és ezek közül csak a 24 és a 28 osztható 4 – gyel (0,5 p)
- a H – izotópok száma páros kell legyen az adott molekulában a C vegyértékeinek lekötése miatt és tömegük 1/5 – e lehet az össztömegnek (0,25 p)
- lehetséges tömegek:
2 C atom = 24 24 : 4 = 6 a H tömegek; 2 C atom = 28 28 : 4 = 7 a H tömegek (0,5 p)
- így az C2H6 molekulán kívül a lehetséges 2 C-atomos szénhidrogén molekulák képlete:
12C2H3T ; M = 30 %C = 24x100/30 = 80 % 12C2H2D2 ; M = 30 %C = 24x100/30 = 80 %
14C2H5D ; M = 35 %C = 28x100/35 = 80 % 14C2HD3 ; M = 35 %C = 28x100/35 = 80 %
14C2H2TD ; M = 35 %C = 28x100/35 = 80 % 14C2T2; M = 30 %C = 24x100/30 = 80 %(3 p)
3. ciklo- (CH2)5C(OH)(NH2) + HNO2 ® [ciklo- (CH2)5C(OH)2)] + N2 + H2O
[ciklo- (CH2)5C(OH)2)] ® ciklo- (CH2)5C=O ciklohexanon + H2O (1,5 p)
4. a) 95 % Ca – hidroxi- apatit: (0,5 p)
Ca10(PO4)6(OH)2 + 8H+ ® 10Ca2+ + 6HPO42- + 2H2O (1,0 p)
b) - általában pH = 6,75 ; evés után pH » 4,5 lesz (kb. 15-20 percig marad ilyen) (0,5 p)
tejsav, ecetsav és propánsav keletkezik (0,5 p)
d) A HCO3- - ionok pufferként viselkednek, vagyis gátolják a savas kémhatás kialakulását a fogak felületén. Ezért evés után 1 – 2 órával visszaáll a pH eredeti értéke. (1,0 p)
e) Rágáskor fokozódik a nyálképződés, így nő a HCO3- -ion koncentráció, emelkedik a pH és a nyál könnyebben semlegesíti a képződött savakat. (A kioldódott Ca – és foszfátionok könnyebben visszakerülhetnek a fogakhoz és a szuvasodás kezdeti szakaszában a fogzománc helyreáll). (1,5 p)
5. Líneáris szerkezetű makromolekulákból álló anyag; ezért szilárd, kristályos, meglehetősen kemény. O.p –ja 327o C; ennél alacsonyabb hőmérsékleten egyáltalán nem bomlik, ez a változás csak 450o C fölött következik be, és – 286o C-ig teljesen változatlan marad. Kémiai hatásokkal szemben ellenáll, sem lúgok, sem savak nem támadják, csak alkálifém olvadék képes elroncsolni. Nem oldódik semmilyen oldószerben és egyetlen baktérium sem tanúsít iránta érdeklődést. (1,5 p)
A felsorolt tulajdonságai alapján a teflon egyik ideális nyersanyaga a vegyipari és háztartási készülékek, illetve általában a hőre igénybevett alkatrészek előállításában. Rendkívül sima és kissé „selymes” felülete miatt, valamint az előzőekben felsorolt tulajdonságai miatt háztartási edények belsejének bevonására is használják (pl. zsír nem szükséges a hússütéshez).
Egyetlen hátránya: nagyfokú ellenálló képessége miatt csak magas hőfokon végzett elégetéssel lehet „megszabadulni” tőle, de ekkor a mérgező hatású HF keletkezik belőle. (1,5 p)
6. a) A műanyagok hosszú, ún. makromolekulákból álló vegyületek. Az az oldószer, amely
ezeket oldani tudja behatol az óriásmolekulák közé (az oldószereknek ez a sajátos tulajdonsága) és azokat körülveszi. Az oldódási folyamat eredményeként a feloldott anyag részecskéi (jelen esetben a makromolekulák) elmozdulnak, vagyis a szilárd halmazállapotú anyag egészen meglágyul. Ebben az állapotban az összeragasztandó felületek egymáshoz történő érintésével (összeszorítva őket) a mozgékonnyá vált óriásmolekulák mindkét oldalról egymás közé hatolnak. A makromolekulák ilyen mozgási szabadsága csak addig tart, amíg az oldószer jelen van, de mivel legtöbb ilyen tulajdonságú oldószer könnyen párolog, a ragasztandó anyag molekulái is hamar mozdulatlanná válnak, miközben áthidalják a ragasztandó felületet: ezzel a „ragasztás” megtörtént. (4,5 p)
b) A felhasznált oldószernek nem „ragasztó” szerepe van; csak rövid ideig mozgékonnyá teszi az óriásmolekulákat, amelyek egymással a törés felületén ismét összekapcsolódnak. (0,5 p9
7. C6H14 Û C3H8 + C3H6 legyen „x” mol az elbomlott hexán mólszáma (0,75 p)
- egyensúlyban: (1 – x) mol C6H14 ; x mol C3H8 ; x mol C3H6
Vm = 0,1x106 x22,4x800 / 4x107 x273 = 0,164 dm3 / mol = 0,164 m3 / kmol
- az elegy átlagos molekulatömege: M = 347x0,164 = 57 kg / kmol
M = [(1 – x) 86 + 44 x + 42 x ] / (1 – x) + x + x = 57 x = 0,50
- tehát a disszociáció fok: 50 % (2,0 p)
a parciális nyomások is azonosak: pI = 4x107 / 3 = 1,33x107 Pa (0,75 p)
Kc = [(0,5 mol / V) x (0,5mol / V)] / 0,5 mol / V = 0,5 mol / V (0,5 p)
Kp = [1,33x107 Pa x1,33x107 Pa] / 1,33x107 Pa = 1,33x107 Pa (0,5 p)
8. a) Egyik sem vezeti az elektromos áramot. Az áramvezetés feltétele, hogy az adott
anyagban megfelelő mennyiségben legyen jelen elektromos töltéssel rendelkező, szabadon mozgó részecske. (1,0 p)
A szilárd szappan ionkristályos anyag (R – COOMe), de az ionok a rácspontokban rögzítetten egymás mellett szorosan helyezkednek el. Ezért nem tudnak mozogni, tehát csak az egyik feltétel teljesül! (1,0 p)
A desztillált vízben vannak töltéssel rendelkező részecskék (H3O+ és HO- ) és a folyékony halmazállapot a mozgásukat is lehetővé teszi, de ezeknek a koncentrációja olyan kicsi ([H3O+] = [HO- ] = 10-7 mol / dm3), hogy nem elégséges az áramvezetéshez. (1,5 p)
Két tényezővel kell számolni: - A víz feloldja a szappant, vagyis az alkotó részecskék ionos állapotban lesznek jelen a vízmolekulák között és hidratált ionok formájában mozgékonnyá válnak. Ugyanakkor a vízben oldott szappan megnöveli az ionok számát, a desztillált vízben található ionok számához viszonyítva. (1,75 p)
9. Rejtvény: 1 – 8 betű
G | L | I | G | V | A | C | E | J | A | R | I | N | K | K | O | L | U | M |
O | 8 | L | 3 | K | 3 | P | 5 | A | 3 | U | 8 | T | 5 | D | 3 | Á | 4 | R |
E | S | Z | V | E | R | C | E | I | N | I | N | K | A | R | I | Z | K | R |
O | 5 | L | 2 | É | 3 | E | 6 | N | 4 | G | 5 | L | 6 | I | 8 | K | 3 | I |
O | L | N | F | L | O | B | O | R | R | O | G | L | S | Z | E | S | U | C |
Z | 7 | R | 3 | I | 2 | E | 5 | Z | 2 | N | 2 | B | 3 | E | 3 | N | 1 | Z |
O | R | C | I | I | D | I | N | P | I | P | N | M | E | R | I | D | I | N |
U | 4 | R | 4 | O | 0 | T | 1 | R | 3 | O | 4 | E | 4 | P | 1 | I | 3 | Z |
N | A | I | T | Z | U | L | É | I | L | É | N | B | N | P | R | O | I | R |
M | 3 | O | 5 | O | 1 | F | 4 | K | 5 | A | 2 | O | 5 | T | 6 | E | 7 | C |
R | M | H | I | E | U | N | E | G | E | N | O | L | R | I | T | R | I | T |
K | 6 | A | 5 | D | 3 | E | 5 | R | 1 | B | 3 | K | 4 | O | 6 | A | 8 | L |
L | S | I | N | A | V | P | S | Z | I | K | T | I | R | I | R | O | L | A |
M | 4 | I | 5 | N | 0 | S | 5 | L | 6 | A | 4 | A | 4 | L | 6 | K | 5 | O |
V | M | H | O | U | S | T | L | F | U | L | Á | R | V | É | N | G | Á | Z |
A | 3 | A | 6 | N | 1 | L | 2 | L | 5 | I | 6 | Z | 7 | O | 5 | É | 0 | N |
C | E | L | I | T | I | L | A | L | Z | O | O | K | T | Á | N | K | O | H |
O | 1 | L | 3 | K | 0 | O | 3 | H | 4 | R | 5 | O | 5 | N | 4 | I | 5 | D |
É | N | M | R | I | R | B | O | K | Á | N | I | O | L | A | J | N | O | N |
b) glicerin = 1,2,3 – propántriol; kumol = izopropil-benzol;
putreszcein = tetrametilén – diamin = 1,4 – n-bután – diamin; krizén = 1,2 – benzfenantrén;
glikol = 1,2 – etándiol; borszesz = etanol = etil – alkohol;
rezorcin = 1,3 – dihidroxi – benzol; mezitilén = 1,3,5 – trimetil – benzol;
pirokatechin = 1,2 – dihidroxi – benzol; eritrit = 1,2,3,4 – tetrahidroxi – bután;
dekalin = dekahidro-naftalin = biciklo [4,4,0] – dekán;
sztirol = vinil – benzol = fenil – etén; amil – alkohol = pentanol;
fulvén = metilén – ciklopentadién; anizol = fenil – metil – éter = metoxi – benzol;
izooktán = 2,2,4 – trimetil – pentán; hidrokinon = 1,4 – dihidroxi – benzol;
gvajakol = 1 – hidroxi – 2 – metoxi – benzol (esetleg: guajakol);
kadáverin = pentametilén – diamin = 1,5 – pentán – diamin; akrolein = propénal;
floroglucin = 1,3,5 – trihidroxi – benzol;
benzidin = 4,4’ – diamino – difenil = p, p’ – diamino – difenil;
piperidin = hexahidro – piridin; urotropin = hexametilén – tetramin;
azulén = biciklo[5,3,0]- dekán; bromoform = tribróm – metán;
eugenol = 4 – hidroxi – 3 – metoxi – 1 – allilbenzol; karbolsav = fenol = hidroxi – benzol;
pikrinsav = 2,4,6 – trinitro – fenol = 1 – hidroxi – 2,4,6 – trinitro – benzol;
mustárgáz = b ,b ’ - diklór – dietil – szulfid; allén = propadién;
cetilalkohol = n – hexadekanol; koronén = hexabenz – benzol;
mirbánolaj = nitro – benzol. (34x0,25 = 8,5 p)
CSAK XII. Osztályos versenyzőknek kötelező feladatok:
10. Az 1,3 – propándiolban mindkét – OH csoport elsőrendű, így enyhe oxidációval - CHO (aldehid) , míg erélyes oxidációval - COOH (szerves sav) csoporttá alakulhatnak rendre(1,75p)
OHC – CH2 – CH2OH HOOC – CH2 – CH2OH OHC – CH2 – CHO
HOOC – CH2 – CHO HOOC – CH2 – COOH (5x0,25 = 1,25 p)
11. A keményítő amilóz molekuláinak csavart láncaiból kialakuló „csőszerkezet” magyarázza a jelenséget. Ennek a belső ürege apoláris jellegű, és mivel ebbe éppen beleférnek az apoláris jódmolekulák, ott van der Waals erőkkel rögzítődnek. Így a jódmolekulák apoláris környezetbe kerülnek, míg az alkoholos oldatban poláris környezetben voltak. A környezet befolyásolja a jódmolekulák elektronszerkezetét, és így más hullámhosszú fényt nyelnek el. Melegítéskor a jódmolekulák kidiffundálnak az „amilózcsőből”, a csavarmenetes (helix) struktúra is kissé deformálódik, a kék szín pedig eltűnik. Lehűléskor ellenben minden helyreáll. (4,0 p)
12. Azok számára nem élvezhető táplálék a tej, akik nem rendelkeznek a tejcukrot lebontó laktóz enzimmel. A fel nem szívódó tejcukrot a tápcsatornában található mikroorganizmusok kezdik lebontani, és így – többek között CO2 szabadul fel. Ezenkívül a tejcukor a tápcsatorna egy későbbi szakaszában ozmotikus hatást fejt ki: a beáramló víz igyekszik a cukorkoncentrációt hígítani, és ez idézi elő a hasmenést. (3,0 p)