TAKÁCS  CSABA  KÉMIA  EMLÉKVERSENY,

IX. osztály, I. forduló - megoldás

2008 / 2009 –es tanév, XIV. évfolyam

 

1.  a)   A stabil halogén elemek: F, Cl, Br, I. Elemi állapotban csak a klór fordul elő vulkanikus gázokban.                                                                                                              (0,25 p)

Vegyületeikben: F - tengervízben, vulkáni gőzökben, fogzománcban. Cl - tengervízben, ásványokban. Br - tengervízben, kőzetekben (általában a Cl-al együtt). I - algák, szivacsok, osztrigák, halak és bizonyos hőforrások vizében.                                                     (1,0 p)

 

b) F - mérgező gáz; elsősorban a légzőszervekre és a bőrre gyakorol maró hatást; vegyületei (=fluoridok) erős vérmérgek; ez utóbbiak a fluorózis nevű betegséget okozzák, amely a csontritkulás egyik változata.                                                             (0,5 p)

   Cl - a nyálkahártyát izgatja és légzési elégtelenséget okoz (ezért az I. világháborúban harci gázként használták).                                                                                                (0,5 p)

   Br - a bőrön súlyos felmaródásokat okoz; a nyálkahártyát megtámadja; belélegezve izgató hatású (1:1000 arányban halálos); CH3Br (metilbromid) vegyülete idegméreg                            (0,5 p)

   I - hiánya ún. golyvaképződést okoz; gőzei (szublimál) a nyálkahártyát izgatják, maró hatásúak.                                                                                                                (0,5 p)

                                                                                                                                            

c) -A sósav (HCl-oldat) az emlős állatok és az ember gyomornedvében, valamint gázállapotban a vulkáni gőzökben.                                                                                (0,5 p)

- H2SO4 - a természetben nem fordul elő, de savas eső formájában jelen van a természetben (SO2-t kibocsátó üzemek környékén) és súlyos környezeti problémát okoz.    (0,5 p)

- HNO3 - a természetben nem fordul elő, de savas eső formájában jelen van a természetben (NO-t, NO2-t kibocsátó üzemek környékén) és súlyos környezeti problémát okoz.

                                                                                                                                       (0,5 p

- H2S - (hidrogén-szulfid): a természetben kénes forrásokban és vulkáni gázokban fordulhat elő; a szerves anyagok lebomlása során is keletkezik.                                    (0,5 p)

 

      d) HCl - maró hatású, balesetveszélyes;                                                                   (0,25 p)

   H2SO4 - nagyon erősen maró hatású; a szerves anyagokat roncsolja; a bőrön súlyos égési sérülést okoz.                                                                                       (0,5 p)

    HNO3 - a fehérjéket roncsolja, sárga színreakciót ad; a túladagolt NO3− -iont tartalmazó műtrágyákkal kezelt növények fogyasztása egészségkárosító.                                          (0,5 p)

          H2S - nagyon mérgező: bénítja a légzőközpontot, ingerli a nyálkahártyát.      (0,5 p)

 

e)   A tömény HCl - oldat 38 m\m%-os; ez a levegővel érintkezve ködöt képez (a vízpára miatt).                                                                                                                        (0,5 p)

            (Folytatás a II. fordulóban)   (Forrásanyag: 1999 Pécsi Kémikus Diákszimpózium kiadványkötete)

 

2.  a) Az atomok nagyon kis mérete miatt  a tömegük is nagyon kicsi, ezért közvetlenül (pl. mérleggel) nem mérhető. Ilyen végtelenül kicsi tömegekkel nehézkes a számolás is. Ezért vált szükségessé a viszonyított (=relatív) atomtömeg használata, amely azt fejezi ki, hogy egy másik (alapul választott) atomhoz viszonyítva mekkora a kérdéses atom tömege.(1,25p)

 

b) Dalton (1766 - 1844), angol fizikus - kémikus.                                                         (0,5 p)

     

c) Dalton a hidrogén egy atomjához viszonyította a többi atom tömegét.                   (0,5 p)

     

d) Az elemek atomtömegének a H-atom tömegéhez való viszonyítása azért logikus, mert ez a legkisebb tömegű atom. Minden más atom tehát ehhez viszonyítva valahányszor nehezebb.                                                                                                    (0,75 p)

     

e) A ma elfogadott viszonyítási alap a 12-es tömegszámú C-izotóp tömegének 1\12-ed része (ez az atom-tömegegység, ate).                                                                   (0,75 p)

f) Mivel a relatív atomtömeg egy viszonyszám, ezért nincs mértékegysége. Az  ate ennek a számnak nem mértékegysége, hanem „egysége”                                                         (1,0 p)

       

g)  1 mol H-atom = 6,023x1023 db. H-atom   Þ  1 db. H-atom = 1,67x10−24 g               (0,75 p)

1 mol O-atom = 6,023x1023 db. O-atom   Þ  1 db. O-atom = 2,65x10−23 g               (0,75 p)

 

3.  a) A kalciumról.                                                                                                           (0,25 p)

 

b) A kalcium az elemek gyakorisági sorrendjében az 5., a fémek között a 3. helyen áll. A Földkéreg 3,4 %-át, míg a tengervíznek 0,04 % - át teszi ki.                                          (1,0 p)

 

c1) CaCO3: kalcium-karbonát; CaF2: kalcium-fluorid (folypát); CaSO4: kalcium-szulfát; CaSO4×2H2O:  gipsz, alabástrom, máriaüveg; CaSiO3: wollastonit; Ca5(PO4)3(OH): hidroxiapaptit; Ca5(PO4)3F: fluorapaptit.                                                                 (2,0 p)

 

c2) A gipsz és módosulatainak képlete téves a táblázatban, a helyes képlet: CaSO4×2H2O.

A CaO azért nem fordulhat elő a természetben, mert a vízzel exoterm reakció formájában reagál; így a talaj nedvességével reagálva ®Ca(OH)2 keletkezne, amely erős bázikus hatású, így könnyen reagálhatna más ásványokkal, CO2-dal.                                                                    (1,75 p)

 

d) A CaCO3 módosulatai: mészpát (kalcit), izlandi pát, aragonit, márvány, dolomit, mészkövek, mészpalák, kréta, cseppkő, mésztufa (min.5).                                                             (0,5 p)

 

e) A vérnek van közvetítő szerepe, innen veszik fel a csontszövet, izomszövet és fogszövet sejtjei a szükséges Ca2+-ionokat.                                                               (0,5 p)

          (Forrásanyag: 1999 Pécsi Kémikus Diákszimpózium kiadványkötete)

 

4.  a) Ezeknek a műtrágyáknak a fő nyersanyagforrása a nyersfoszfátok, amelyeknek az a jellemzője, hogy a talajban rendkívül ellenállóak, vízben oldhatatlanok, ezért műtrágyázási célra eredeti formájukban gyakorlatilag nem alkalmazhatók.                                                    (0,75 p)

 

      b) A szuperfoszfát műtrágya hatóanyaga a kalcium-dihidrogén-foszfát. A nyersfoszfátból kénsavas feltárással állítják elő:  Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 ® Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4      (0,75 p)

 

      c) A szuperfoszfátokat elsősorban fulorapatitból készítik. Ennek F-tartalma a kénsav hatására HF-t is eredményez; ez utóbbi a mindig jelenlévő homokkal (SiO2) reagál.                       (0,5 p)

       A H2SO4 erős sav, ezért kiűzi vegyületeiből a gyengébb savat: (H3PO4 - at, HF - ot.)  (0,25 p)

            2Ca5(PO4)3F + 10H2SO4 ® 6H3PO4 + 10CaSO4 + 2HF                                         (0,5 p)

 

            2Ca5(PO4)3F + 14H3PO4 ® 10Ca(H2PO4)2 + 2HF                                                 (0,5 p)

 

            SiO2 + 4HF ® SiF4 + 2H2O                                                                                    (0,75 p)

            (Ez utóbbi reakció a megadott forrásanyagban csak szóban szerepel!)

           (Forrásanyag: 1999 Pécsi Kémikus Diákszimpózium kiadványkötete)

 

5.  Üveges kérdések  (Forrásanyag: 1999 Pécsi Kémikus Diákszimpózium kiadványkötete)

        a) SiO2; szilíciumdioxid.                                                                                              (0,5 p)

 

      b) A SiO2 megolvasztásához 1800oC - ot jóval meghaladó hőmérsékletre lenne szükség!                                                                                                                                      (0,25 p)

      c) Na2O - nátrium-oxid; Na2CO3 - formájában kerül be; Na2CO3 ® Na2O + CO2             (1,25 p)

 

d) A SiO2 és Na2O összeolvasztásából vízoldható vegyület, nátrium-szilikát = vízüveg keletkezik:  Na2O + SiO2 ® Na2SiO3                                                                          (1,0 p)

 

      e) A CaO növeli az üveg ellenállóképességét: növeli a szakítószilárdságot és ridegsége

                                                                                                                                                                                            (0,5p)

          CaCO3 - mészkő vagy márványliszt formájában kerül bele                                         (0,5 p)

          CaCO3 ® CaO + CO2   és      CaO + SiO2 ® CaSiO3                                          (0,75 p)                   

      f) A Li2O és K2O: lítiumoxid és káliumoxid is olvasztó hatással rendelkezik.               (0,5 p)

          A K2O a színes üvegek fontos alkotórésze                                                              (0,25 p)

6.  a) A szekkó (secco) festészet esetében a festék a már száraz vakolatfelületre kerül, míg a freskófestészet során a még nedves habarcs-vakolatra viszik rá a festéket.              (0,25 p)

 

      b)   A freskófestés estében korlátozott a megfesthetőség ideje, mert a vakolat a levegő komponensei hatására fokozatosan kiszárad; a vakolat egyik komponense a Ca(OH)2, amely a CO2 hatására „köt meg” és szárad:  Ca(OH)2 + CO2 ® CaCO3 + H2O ;  a felületén a keletkezett víz elpárolog, így száraz lesz.                                                         (0,5 p)

 

      c)   A freskót lehet eltávolítani, mivel a vakolatréteg mozdítható és ezen a festék nem lemezszerű rétegként helyezkedik el (ez a szekkónál van), hanem beszívódva a vakolat részévé válik (lásd a), b)-válaszokat).                                                                            (0,5 p)

 

d) Mindkét esetben  az oltottmész [Ca(OH)2] szolgáltatja mert ez a vegyület - amennyiben szennyeződést nem tartalmaz - a b)-pont válasza alapján fehér oldhatatlan CaCO3 - ot eredményez.                                                                                                             (0,5 p)

 

e) A Ca(OH)2 , kalcium-hidroxid. A kén jelenléte veszélyes, mert a mészégetéskor

 [CaCO3 ® CaO] kerülhet a CaO összetételébe. A S-tartalomból CaSO4 képződhet és ennek

 5 % mennyisége megakadályozza a festék megkötését.                                        (0,5 p)

 

f)    (1) horganyfehér: ZnO; fehér                          (2) kadmiumvörös: CdS - CdSe; vörös

      (3) krómoxid-zöld: Cr2O3; tompazöld               (4) tüzes-krómoxid-zöld: Cr2O(OH)4; zöld

      (5) mangánkék: BaSO4 - BaMnO4; kékeslila   (6) titánoxid: TiO2; fehér                   (1,5 p)

         (Forrásanyag: 1999 Pécsi Kémikus Diákszimpózium kiadványkötete)

 

7.  Feladat: 

      a)   A 11-24 éves életkorban a napi Ca-szükséglet: 1200 mg                                       (0,5 p)

            - a felsorolt zöldségek, gyümölcsök, tejtermék 100 g-jának Ca-tartalma:

- sárgarépa: 29 mg; joghurt: 150 mg; alma: 6,2 mg; ementáli sajt: 990 mg; narancs: 54 mg; paradicsom: 9 mg és karfiol: 22 mg.                                                                      (0,75 p)

            - a napi szükséglet:

            Hétfő: m = 1200x100/29 = 4137,9 g = 4,137 kg sárgarépa

            Kedd: m = 1200x100/150 = 800 g joghurt

            Szerda: m = 1200x100/6,2 = 19354,8 g = 19,35 kg alma

            Csütörtök: m = 1200x100/990 = 121,2 g ementáli sajt

            Péntek: m = 1200x100/54 = 2222,22 g = 2,22 kg narancs

            Szombat: m = 1200x100/9 = 13333,33 g = 13,33 kg paradicsom

            Vasárnap: m = 1200x100/22 = 5454,54 g = 5,454 kg karfiol              (7x0,5=3,5 p)

 

b) A számítások eredményei azt bizonyítják, hogy a napi Ca-szükséglet biztosítását nagyon változatos  étrenddel lehet biztosítani. Napi egy féle élelmiszer fogyasztása esetén gyakorlatilag lehetetlen a megfelelő mennyiségű élelmiszer elfogyasztása.                              (0,5 p)

 

8.  Kísérlet (1999 Pécsi Kémikus Diákszimpózium kiadványkötete)

(A) a) A fikusz leveleiben: CaCO3 , kalcium-karbonát, míg a vöröshagyma leveleiben  Ca(COO)2 - kalcium-oxalát formájában található                                                                    (0,5 p)

 

      b) - fikuszból:     CaCO3 + 2HCl ® CaCl2 + H2O + CO2                                              (0,25 p)

          - hagymahajból:   Ca(COO)2 + 2HCl ® CaCl2 + HOOC−COOH                             (0,25 p)

 

      c) Bármilyen helyes kísérlet leírása :                                                                           (1,5 p)

          - a megfelelő reakcióegyenlete(ek)                                                                               (0,5 p)               

      (B) Madárcsont Ca-tartalmának kimutatása.

      d) A csont teljesen meglágyult, rugalmas lett                                                                (0,5 p)

e) A madárcsontok szilárdságának 70 %-át a Ca3(PO4)2  és CaCO3  tartalma biztosítja. Ezek a HCl-oldat hatásáras oldható vegyületekké alakulnak:                                        (0,5 p)

 

        Ca3(PO4)2 + 6HCl ® 3CaCl2 + 2H3PO4          CaCO3 + 2HCl ® CaCl2 + H2O + CO2 (0,75 p)

 

9.  Rejtvény: Matematikai Sudoku

a) a számokkal kitöltött ábrát                                                                                         (4,7 p)

 

1

7

6

9

4

2

5

8

3

9

3

5

6

1

8

4

2

7

2

8

4

3

5

7

6

1

9

4

2

7

5

8

3

9

6

1

5

6

3

7

9

1

8

4

2

8

1

9

4

2

6

3

7

5

7

4

1

8

3

5

2

9

6

3

9

2

1

6

4

7

5

8

6

5

8

2

7

9

1

3

4

 

 

b)  Z = 1: H - 1766, Cavendish    (0,25 p)            Z = 2: He - 1895, Ramsay  (0,25 p)

      Z = 3: Li - 1817, Arfvedson   (0,25 p) Z = 4: Be - 1798, Vanquelin  (0,25 p)

      Z = 5: B - 1808, Gay-Lussac; Thenard; Davy ( 0,3 p) 

      Z = 6: C - ókorból ismert (0,20 p)                   Z = 7: N - 1772, Rutherford   0,25 p);     Z=8: O - 1773-1774, Scheele, Priestley   (0,30 p)       Z = 9: F - 1886, Moisson (0,25 p)                                                                

 

      Tudod - e? – hogy az Ag  megvéd a kórokozóktól?

        Az Ag régebben titkos csodaszernek számított: az Ag-érméket forrás vizébe és tejbe tették, hogy csíramentesítsék, így a tárolási időtartam megnövelhető. A XIX. Sz. végén AgNO3-oldatot cseppentettek az újszülött szemébe, hogy megakadályozzák a gyulladást és a sebészek Ag-szálakat használtak a ferőzés megelőzésére.

      Az antibiotikumok felfedezése után az Ag gyógyító ereje feledésbe merült, de ma már a természetgyógyászok ismét használni kezdték, mivel sok kórokozó, baktérium, vírus és gomba növekedését és szaporodását már alacsony koncentrációban is hatékonyan befolyásolja. Gyakran az antibiotikumra nem reagáló baktériumokat is elpusztítja.

      Az Ag-tel nemcsak  fémrög vagy ékszer formájában találkozunk, hanem az Ag-port krémekbe is keverik, amely védi a bőrt a további fertőzéstől. Orvosi cérnákat és csöveket is gyakran vonnak be Ag-réteggel, hogy megőrizzék a csíramentességet. Az Ag szállal átszőtt zoknik megvédik a lábat a gombásodástól és bőrfertőzéstől. Ag-t tesznek a sebtapaszokba, ragtapaszokba és habokba, ill. leheletvékony („Ag-füst”) réteg formájában ráteszik nyílt sebekre.

 

      A feladatlapon szereplő forrásanyagok, a Pécsi Diákszimpozium kiadványkötetei, olvashatók a

                  http://www.aok.pte.hu/bioanal/kemia/szimpozium.htm internet címen.

 

FONTOS: a feladatlapok kitöltését elvégezheted ebben a word-dokumentumban, vagy leírhatod csak a megoldásokat (a feladatok számát feltüntetve) ugyancsak word dokumentumban. Mindkét esetben visszaküldheted a versenyfelhívásban megadott e-mail címre, vagy kinyomtatva postai küldeményként (a megadott postai címre). A scannelést lehetőleg mellőzni kell, mert elég sok bonyodalmat okozott az előző években is, így megtörténhet, hogy használhatatlan a javításra visszaküldött válasz