TAKÁCS  CSABA  KÉMIA  EMLÉKVERSENY,

X.-XII.  osztály, II. forduló - megoldás

2009 / 2010 –es tanév, XV. évfolyam

 

1.     - 67 db. van, de 65 helyes megoldást pontozunk:

Vegyjel

Izotópok „lehetséges” tömegszáma

Li

5, 6, 7, 8, 9

Na

22, 23, 24, 25, 26

K

38, 39, 40*, 41, 42, 43, 44

Rb

82, 83, 84, 85, 86, 87*

Cs

132, 133, 134, 135, 136

Be

7, 8, 9, 10

Mg

23, 24, 25, 26, 27, 28

Ca

39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48

Sr

82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89

Ba

130, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138

Al

25, 26, 27, 28, 29

Ga

68, 69, 70, 71, 72

In

112, 113, 114, 115, 116

Tl

202, 203, 204, 205, 206

F

17, 18, 19, 20, 21, 22

Cl

34, 35, 36, 37, 38, 39

Br

78, 79, 80, 81, 82, 83

I

125, 126, 127, 128, 129

He

2, 3, 4, 5, 6, 7

Ne

19, 20, 21, 22, 23, 24

Ar

36, 37, 38, 39, 40, 41

Kr

78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88

Xe

123, 124, 125, 126, 127, 128, 129, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137

                                                                                                                           (65x0,1=6,5 p)

 

2.  a)   Ciklohexén; ciklo-C6H10 + 4[O] ® HOOC-CH2CH2-CH2-CH2-COOH                (0,75 p)

 

      b)   H2C=C(CH3)-C(CH3)=CH2 + 8[O] ® 2CO2 + H3C-CO-CO-CH3 + 2H2O            (0,5 p)

              2,3-dimetil-1,3-butadién                                                                                  (0,25 p)

     

      c)               H3C-CH2-CºC-CH2-CH3 + 2Br2 ® H3C-CH2-CBr2-CBr2-CH2CH3                      (0,5 p)

                        3-hexin                                   3,3,4,4-tetrabróm-hexán                         (0,5 p)

 

      d)   H3C-CH=CH-CH=CH-CH3 + 2Cl2 ® H3C-CHCl-CHCl-CHCl-CHCl-CH3           (0,5 p)

                        2,4-hexadién                             2,3,4,5-tetraklór-hexán                        (0,5 p)

 

      e)   Ciklohexén; ciklo-C6H10 + H2 ® ciklo-C2H12  ciklohexán                                   (1,0 p)

 

      f)    H2C=CH-CH2-CH2CH=CH2 + 2Br2 ® BrCH2-CHBr-CH2-CH2CHBr-CH2Br       (0,75 p)

                        1,5-hexadién                                     1,2,5,6-tetrabróm-hexán              (0,5 p)

 

      g)   H2C=CH-CH=CH-CH2-CH3 + 2X2 ® XH2C-CHX-CHX-CHX-CHX-CH2-CH3     (0,75 p)

                        1,3-hexadién                                     1,2,3,4-tetrahalogén-hexán        (0,5 p)

 

      h) (1) H2C=C(CH3) -CH=CH-CH3 + 2X2 ® XH2C-CX(CH3) -CHX-CHX-CH3             (0,5 p)

               2-metil-1,3-pentadién                    2-metil-1,2,3,4-tetrahalogén-pentán    (0,5 p)

 

          (2) (H3C)2C=CH-CH=CH2 + 2X2 ® (H3C)2-CX-CHX-CHX-CH2X                         (0,5 p)

               4-metil-1,3-pentadién                    4-metil-1,2,3,4-tetrahalogén-pentán     (0,5 p)

 

        (3) H2C=CH-C(CH3)=CH-CH3 + 2X2 ® XH2C-CHX-CX(CH3) -CHX-CH3               (0,5 p)

               3-metil-1,3-pentadién                    3-metil-1,2,3,4-tetrahalogén-pentán     (0,5 p)

 

         i) H2C=C=CH-CH2-CH2-CH3 + 7[O] ® 2CO2 + CH3CH2CH2COOH                      (0,75 p)

                        1,2-hexadién                                     butánsav = vajsav                        (0,5 p)

 

         j) H2C=CH-CH2-CH=CH-CH3+9[O] ® CO2+ HOOC-CH2-COOH+CH3COOH +H2O (1,0p)

                        1,4-hexadién                                                                                            (0,25 p)

 

         k)  pl. HCºC-CH2CH2CH2CH3 , 1-hexin;            H3C-CºC-CH2CH2CH3 , 2-hexin;

            H2C=CH-CH(CH3) -CH=CH2 ,           3-metil-1,4-pentadién , stb.         (2x0,25 p=0,5 p)

 

3.  a)   - propán: C3H8 – 1 izomer,  (0,05 p);               - bután: C4H10 – 2 izomer, (0,1 p);

      - pentán: C5H12 – 3 izomer, (0,1 p);                       - hexán: C6H14 – 5 izomer, (0,15 p);

      - heptán: C7H16 – 9 izomer, (0,2 p);                       - oktán: C8H18 – 18 izomer, (0,2 p);

      - nónán: C9H20 – 35 izomer, (0,25 p);                    - dekán: C10H22 – 75 izomer, (0,25 p);

      - pentadekán: C15H32 – 4347 izomer, (0,3 p);        - ejkozán: C20H42 – 366319  izomer, (0,4p);

      - pentakozán: C25H52 – 36797588  izomer, (0,45 p);

      - triakontán: C30H62 – 4.111.846.763  izomer, (0,5 p);

      - pentatriakontán: C35H72 – 493.782.952.902  izomer, (0,55 p);

      - tetrakontán: C40H82 – 62.481.801.147.341  izomer, (0,75 p);

 

      b)   C3: CH3CH2CH3 , propán; (0,15 p)          

 

            C4: CH3CH2CH2CH3 , n-bután; (0,2 p)                  CH3CH(CH3)2  i-bután; 2-metil-propán; (0,35p)

 

            C5: CH3CH2CH2CH2CH3 ,   n-pentán; (0,2 p)         (CH3)2CHCH2CH3 , 2-metil-bután; (0,4 p)

                  (CH3)4C , 2,2-dimetil-propán (neopentán) (0,4 p)

 

            C6: CH3CH2CH2CH2CH2CH3 ,   n-hexán; (0,2 p)     (CH3)2CHCH2CH2CH3 , 2-metil-pentán; (0,4 p)

                 (CH3CH2)2CHCH3 , 3-metil-pentán (0,4 p)       (CH3)3CCH2CH3 , 2,2-dimetil-bután; (0,4 p)

                  (CH3)2CHCH(CH3)2 , 2,3-dimetil-bután  (0,4 p)

 

4.  A semlegesítés során keletkezett oldat nem lesz semleges kémhatású abban az esetben, ha erős sav gyenge bázissal, vagy erős bázis gyenge savval reagál.                                (0,75 p)

      Ilyen esetben az oldat az erősebbik komponens kémhatását mutatja.                   (0,5 p)

      A sók hidrolízise során az oldatban fölöslegben levő ionok az erősebb komponensből származnak és ezek határozzák meg az oldat pH-ját.                                                 (0,25 p)

      Az erős sav, illetve az erős bázis vizes oldatban teljes mértékben ionizálódik.   (0,75 p)

         3HC l(erős sav) + Al(OH)3 (gyenge bázis) ® AlCl3 + 3H2O                                                       (0,5 p)

         H3PO4 (gyenge sav) + 3NaOH (erős bázis) ® Na3PO4 + 3H2O                                       (0,5 p)

 

5.  a)   Ez az érték megmutatja, hogy milyen körülmények között cseppfolyósítható egy gáz.

                                                                                                                                        (0,75 p)

      b)   T(K) = 273 + toC összefüggéssel kiszámítható , hogy az adott gázok közül melyek cseppfolyósíthatók szobahőmérsékletnél nagyobb hőmérsékleten (p-től függetlenül):       (0,25 p)

         N2: 126 = 273 + toC  Þ toC = - 147oC , nem cseppfolyósítható;                               (0,5 p)

         CO2: 304 = 273 + toC  Þ toC = 31oC ,  cseppfolyósítható;                                         (0,5 p)

         NH3: 406 = 273 + toC  Þ toC = 133oC , cseppfolyósítható;                                        (0,5 p)

         O2 : 155 = 273 + toC  Þ toC = - 118oC , nem cseppfolyósítható;                               (0,5 p)

         CH4: 191 = 273 + toC  Þ toC = - 82oC , nem cseppfolyósítható;                                (0,5 p)

         He: 5,2 = 273 + toC  Þ toC = - 267,8oC , nem cseppfolyósítható;                             (0,5 p)

 

6.  a)   Diszproporcionálódásnál a szénhidrogének esetében a kiinduló vegyület és a termék C-atom száma megegyezik, de a H-atomok száma változik, mivel a C-atomok oxidációs száma megváltozik.                                                                (1,0 p)

         Így felírható: 2n + 2 = 3n = 4n - 2                                                                          (0,5 p)

         2n+2=3 n Þ n = 2; vagy: 3n=4n-2  Þ n = 2;  vagy: 2n+2 = 4n-2  Þ n = 2        (0,5 p)

 

      b)   Az n = 2 értékével felírható egyenlet:  a(6+10) = b(6+6) + c(6+12), ill. 8a = 6b + 9c      

                                                                                                                                          (0,75 p)

         - az „a, b, c” értékek (=együtthatók) csak pozitív egész számok lehetnek;          (0,25 p)

         - ennek megfelelően a legkisebb értékek, amelyek a feltételnek megfelelnek:

            a = 1 Þ 8 = 6b + 9c , nincs egész számú megoldás;

            a = 2 Þ 8x2 = 6b + 9c , nincs egész számú megoldás;

            a = 3 Þ 8x3 = 6b + 9c , Þ b = 1 és c = 2       megfelel a követelményeknek              (1,0 p)

            A: ciklo - C6H10 ;   ; ciklohexén                                                                              (0,5 p)

     

            B: ciklo - C6H6 ;       (létező stabil szerkezet); benzol                                               (0,5 p)

 

            C: C6H12 ;   ; ciklohexán                                                                                       (0,5 p)

 

7.  a)   A lúgos KMnO4 lila színű oldat; a papír zsebkendőre csepegtetve rövid időn belül zöldre, majd barnára változik a folt színe.                                                                    (0,75 p)

 

      b)   A lúgos KMnO4 lila színű oldat először zöldre, majd sárgás-barnára változik és az oldat zavaros lesz.                                                                                                    (0,75 p)

 

      c)               A  KMnO4 lúgos közegben redukálódik. Ezekben a kísérletekben a redukálószer a papír zsebkendőben található cellulóz („poliglükóz”), illetve a gumimaciban a glükóz (oxidálható vegyületek). Az adott körülmények között a  KMnO4 ® K2MnO4 ® MnO2  átalakulás megy végbe, illetve:  (Mn+7O4)-1  lila szín ® (Mn+6O4)-2 zöld szín  ® MnO2 ¯ barna szín, rosszul oldódó. Ez utóbbi okozza a (2)-es kísérlet végén az oldat zavarosságát.                                                                                                       (2,5 p)

 

8.  a)                                                                                                                                 (4,0 p)

 

AK    9

EJ     7

CT     5

NK    4

KE    1

ÉA    6

EÁ    3

AA    8

NL    2

AV    4

ZZ     1

ED    3

FZ     2

EA    8

JA    7

ÁE    9

KG    5

ŐL    6

FK    6

LK    2

ÉS    8

ZO    3

ES    5

NK    9

EC    4

LI     7

KN    1

LA    7

VJ    3

EA    2

LZ     1

IT     9

LP    4

SO    5

BO    6

JG    8

AE    1

TA    4

JÓ    6

SÚ    8

IO    2

NH    5

EP    7

LZ    9

LÁ    3

FL    5

TÁ    8

CL    9

ES    7

ZR    6

SS    3

NÉ    1

LU    2

MO   4

EA    3

TE    9

IL    4

ER    6

DT    7

NN   2

LY     8

EN    1

IY    5

NT    8

EL    6

RO    7

IO     5

OA    4

ÉT     1

ET     2

AG    3

ÓIK  9

OE    2

AA    5

AA    1

SE    9

ÉN    3

ON   8

SL     6

US    4

EN    7

 

      b)   „Az alkének olefin elnevezése a latin oleum faciens kifejezésből ered; jelentése: olajat csinálni; ez az eténnek azon tulajdonságával kapcsolatos, hogy klórral olajos tapintású anyag keletkezik.”                                                                                                        (1,5 p)

 

      c)               H2C=CH2 + Cl2 ® ClH2C–CH2Cl   1,2-diklór-etán                                                 (0,5 p)

 

 

 

 

 

CSAK  XI.-XII. OSZTÁLYOS  VERSENYZŐKNEK KÖTELEZŐ FELADATOK:

 

9.  A keményítő („poliglükóz”), amely a liszt fő komponense, hő hatására karamellizálódik – ez

adja a barna színét a kenyér héjának:                                                                            (0,75 p)

a  –(C6H10O5)n–  részleges bomlása történik ; a H2O – tartalom fokozatosan H2O(g) formájában távozik, de a C marad (ezért történhet elszenesedés, ha a hevítés hosszú ideig tart!)                                                                                                             (1,0 p)

A kenyér kelesztéséhez hozzáadott vegyületek bomlásakor CO2 keletkezik, amely „felfújja” a kenyér-masszát és így keletkeznek a „lyukak”.                                        (1,25 p)

 

10.   Az  a) esetben lesz ízletesebb, mert hidegen sózva a levest, a sós víz bizonyos fehérjéket kiold, amelyek az íz kialakulását meghatározzák. A forró vízbe tett só a fehérjék kicsapódását segíti elő, amelyek már nem tudnak vízben oldódni.                         (2,0 p)

 

11.   a) M(CaCl2) = 111;  n(CaCl2) oldva = 120/111 = 1,08 mol CaCl2                                   (0,5 p)

         - az oldás során felszabaduló hőmennyiség: Q = 1,08 mol x 82,8 kJ/mol = 89,42 kJ   (0,75 p)

            Q = cm ΔT        89,42x103 J = 4,18 J/gK x 420 g x ΔT                ΔT = 50,93o             (1,0 p)

         - tehát az oldat 50,93 fokkal melegszik fel; a kezdeti 25o C –os oldat 75,93o C (76o C) –os lesz.                                                                                                   (0,25 p)

 

      b)   M(NH4Cl) = 80,  n(NH4Cl) oldva = 90/80 = 1,125 mol NH4Cl                                    (0,5 p)

         - az oldás során elnyelt hőmennyiség:  Q = 1,125 mol x 25,66 kJ/mol = 28,867 kJ    (0,75 p)

            Q = cm ΔT        28,867x103 J = 4,18 J/gK x 390 g x ΔT  ΔT = 17,7o            (1,0 p)

         - tehát az oldat 17,7o – kal hűl le; a kezdeti 23o C – os oldat 7,3o C-ra hűl le.   (0,25 p)