TAKÁCS  CSABA  KÉMIA  EMLÉKVERSENY,

IX. osztály, II. forduló - megoldás

2009 / 2010 –es tanév, XV. évfolyam

1.  a)   Albertus, Magnus; német polihisztor (1250-ben)                                                      (0,5 p)

      b)   Brandt, Georg; svéd kémikus (1735-ben)                                                                 (0,5 p)

      c)   Lecoqde Boisbaudran; francia kémikus felfedezte a galliumot (1875-ben)              (0,75 p)

      d)   William, Ramsay a héliumot fedezte fel (1895-ben)                                                 (0,5 p)

      e)   Winkler megtalálja a germániumot (1885-ben).                                                       (0,5 p)

2.  a)   Az elemek közötti fizikai - kémiai rokonságot a legkülső, részlegesen betöltött pályák, vagyis

            a vegyértékhéj azonos elektronkonfigurációja határozza meg.                            (0,5 p)

      b)   Ezek az elemek a periódusos rendszerben egymás alatt találhatók, egy-egy csoportot alkotnak (azonos csoportban vannak).                                                                           (0,5 p)

c)   Amennyiben csak a főcsoportok elemeire vonatkozik: az atomsugár azért csökken a megadott irányban, mert a rendszám növekedésével az elektronokra ható vonzóerő is egyre nő, így az elektronok egyre kisebb térfogatban sűrűsödnek.                 (1,0 p)

      (Pl. 11 p+ + 11 e- közötti vonzóerő - Z=11 - kisebb, mint a 16 p+ + 16 e- közötti vonzóerő, így a 3. elektronhéj távolsága az atommaghoz viszonyítva fokozatosan csökken.)

Megj. A d- és f- elemek esetében a viszonyok kissé bonyolultabbak, az elektronokra ható magtöltés hatása csak enyhén nő, az atomsugár a megadott irányban kevésbé változik, de általában csökken.                                                                                       (0,5 p)

      d)   Az 1 - 3 főcsoport elemeiből pozitív ionok (=kationok) képződhetnek, mivel ezek 1 -3  elektront tartalmaznak a külső elektronhéjukon, amelyeket reakciók során leadnak.

A 16 - 17 csoport (6-7 főcsoport) elemei negatív ionokat (=anionokat) képezhetnek, mivel ezek 6-7 elektront tartalmaznak a külső elektronhéjukon, amelyekhez felveszik az oktettből hiányzó 2 - 1 elektront a reakciók során.                                   (0,75x2=1,5 p)

e)   Az említett irányban a kationok, illetve az anionok méretét az elektronokra ható magtöltés (p+-k száma) határozza meg. Pl. Na+: 11 p+ és 10 e-; Mg2+: 12 p+ és 10 e-; Al3+: 13 p+ és 10 e-; Þ az elektronokra ható magtöltés balról jobbra nő: Þ a kation térfogata csökken.                                                                                                    (0,75 p)

Pl. P3-: 15 p+ és 18 e-; S2-: 16 p+ és 18 e-; Cl-: 17 p+ és 18 e-. Ebben az esetben az elektronokra ható magtöltés balról jobbra nő Þ az anion térfogata csökken.(0,75 p)

f)    Az ionizációs energia értéke megmutatja, hogy mekkora energia szükséges ahhoz, hogy egy atomból egy elektront a végtelenbe távolítsunk.                                             (0,25 p)

Ennek értelmében elég természetes, hogy az alkálifémek esetében ez a legkisebb, mert így stabil elektronkonfigurációra tesznek szert, míg jobbra haladva a periódusos rendszerben az egy elektron eltávolítása egyre instabilabb szerkezetet eredményes Þ egyre nehezebb az egy elektron eltávolítása. Így a nemesgázok ionizációs energiája lesz a legnagyobb, mert  egy elektron eltávolítása a nagyon stabil szerkezetből a legnagyobb energiát igényli.                                                                                (1,0 p)

3.  Az ókori egyiptomiak, görögök, rómaiak ólomkorongokat használtak, mivel ez a fém annyira puha, hogy nyomot hagy a papíron. (Próbáld ki Te is, ha hozzájuthatsz egy db. ólomhoz!)              (0,75 p)

4.  a)   Megj. bármely, a táblázatban meg nem adott helyes válasz pontozott!                                   (5,0 p)

Vegyület neve

Vegyület képlete

VO

R

S

foszforpentoxid

P2O5

C, Xn

35

22,26

kénhidrogén (hidrogén-szulfid)

H2S

F+, T+, N

13, 26

7, 9, 25, 45

ammónium-hidroxid

NH4OH(aq)

C

34, 37

7, 26

cink-klorid

ZnCl2

C, Xn

34

7, 8, 28

salétromsav-oldat

HNO3(aq)

O, C

8, 35

23, 24, 36, 45

ammónium-klorid

NH4Cl

Xn

22, 36

22

kénsav

H2SO4(aq)

C

35

2, 26, 30

nátrium-nitrát

NaNO3

O

8

16, 41

sósav

HCl(aq)

C

34, 37

26, 36, 37, 39, 45

foszforsav

H3PO4(aq)

C

34

26

kalcium-hidroxid

Ca(OH)2(aq)

C

34

2, 26, 27, 36, 37, 39

kalciumoxid

CaO

C

34

2, 26, 27, 36, 37, 39

kalcium-klorid

CaCl2

Xi

36

22, 24

kálium-nitrát

KNO3

O

8

16, 41

kéndioxid

SO2

T

23, 36, 37

7, 9, 44

nátrium-fluorid

NaF

T

25,32,36,38

22, 36, 45

nátrium-hidroxid

NaOH

C

35

2, 26, 27, 36, 37, 39

vas(II)-klorid

FeCl2

Xn

22

24, 25

vas(III)-klorid

FeCl3

Xn

22

24, 25

10x0,05=0,5 p

10x0,05=0,5p

10x0,1=1,0p

10x0,1=1,5p

10x0,1=1,5 p

      b)   (lehetséges jelek)

            T = mérgező;      T+ = erősen mérgező;        Xn = gyengén mérgező, ártalmas;

            Xi = ingerlő;      F = könnyen gyulladó, tűzveszélyes;       F+ = rendkívül gyúlékony; E = robbanásveszélyes;   C = korrozív, maró;     O = oxidálószer, égést tápláló;  N = veszélyes a környezetre.                                                                    (10x0,05=0,5 p)

      c)   R - 8:  „Éghető anyaggal érintkezve tüzet okozhat.”                                        (0,25 p)

            R - 35:  „Súlyos égési sebeket okoz..”                                                               (0,25 p)

      d)   S - 9: Az edényzet jól szellőztethető helyen tartandó.                                     (0,25 p)

            S - 26: Ha szembe kerül, bő vízzel azonnal ki kell mosni és orvoshoz kell fordulni.

                                                                                                                           (0,25 p)

5.  H (hidrogén):

      (1) - a periódusos rendszer legelső eleme;

      (2) - az egyetlen olyan kémiai elem, amely nem tartalmaz neutront(a „könnyű hidrogénnek”

                nevezett izotópja, amely az anyag fő komponense);

(3) - a legkönnyebb elem (legkisebb az atomtömege);

(4) - a Világegyetem leggyakoribb eleme.         Stb.                                    (3x0,25 =0,75 p)

        He (hélium):

      (1) - a legkönnyebb nemesgáz;

      (2) - a „legnemesebb” nemesgáz, mivel semmilyen vegyülete nem létezik;

(3) - az egyetlen anyag, amelynek normál nyomáson nincs szilárd halmazállapota, még

      az abszolút nulla fok közelében sem.       Stb.                                                (3x0,25 =0,75 p)

      (2 K-fok körül „szuperfolyékonnyá válik ® „kimászik” az edényből is - semmilyen máz anyag erre nem képes).

6.  a) NaCl …    kősó . . . . . . . . . . (0,15 p)                  b) CaCO3    mészkő. . . . . . .        (0,15 p)

      c) MnO2 . . barnakő. . . .    .      (0,20 p)                 d) Fe2O3•nH2O . . barnavaskő .    (0,25 p)

      e) Na3[AlF6] . jégkő. . . . . . .  .  (0,25 p)                  f) CuSO4•5H2O . .kékkő . . .          (0,25 p)

      g) FeCrO4  . .krómvaskő . . .    (0,25 p)                  h) NaOH . . .lúgkő . . . . . . .          (0,20 p)

      i) Fe3O4 . . .mágnesvaskő . . .  (0,25 p)                  j) SnO2 . . . ónkő. . . . .. . . .          (0,15 p)

      k) AgNO3 . . .pokolkő . . . . .     (0,15 p)                  l) Fe2O3 . . . vérkő . . .. . . . . . .     (0,25 p)

7.  a)   S + O2 ® SO2(g)                      a kén égése

            SO2(g) + H2O Û SO2(aq)           a SO2 oldódása

            SO2(aq + H2O Û H2SO3(aq)       SO2 reakciója                                                         (1,25 p)

      b)   A gázállapotú anyagok vízben történő oldódását a nyomás növelése segíti, így a nyitott edényben ez a folyamat visszaszorul és itt SO2(g) szabadul fel.              (1,0 p)

      c)   A szabaddá vált(nem a boros edényben maradó) SO2 - nak megfelelő H2SO3 mennyiségét jelenti.                                                                                                                     (0,5 p)

            A fentiek értelmében kémiai szempontból a „szabad kén” megnevezés helytelen, mert nem „kén van szabadon”, hanem H2SO3.                                                               (0,5 p)

      d)   A „szabad kén” tartalmát mg/dm3 SO2-ban adják meg.                                           (0,25 p)

            A „szabad kén” mennyisége biztosítja a bor védelmét, ezért a nem megfelelő érték káros hatást idéz elő.                                                                                                            (0,25 p)

            Túl alacsony szabad kén esetében megnő a borbetegségek kialakulásának esélye(baktériumok, gombák elszaporodhatnak, amelyek a borban levő vegyületek átalakulását eredményezik és ezáltal a bor íze, illata gyökeresen megváltozik.)                                                             (0,25 p)

            A túl magas szabad kén(= szabad SO2) a légtérben mérgező: fejfájást, rosszullétet okozhat. Ugyanakkor a „túlkénezett” borok azt jelentik, hogy a légtérben felszabaduló SO2 az orrot irritálják, a borok élvezhetetlenek.                                                     (0,5 p)

8.  a)   A természetes gyémánt a Föld gyomrában keletkezik ahol tudott, hogy magas a hőmérséklet és nagy a nyomás. Az itt lévő grafitkristályok tudnak a megfelelő körülmények  között  gyémánttá „összepréselődni”                                                        (0,75 p)

      b)   Kb. 1950-ben a mesterséges gyémánt  előállításának ötlete csábítóvá vált, mivel értéke és csillogása miatt drágakőként használták, de ugyanakkor az iparban fúrók készítésére, betonelemek szétvágására, stb. használható nagy keménysége miatt    (a természetes állapotban előforduló legkeményebb ásvány a Földön!)                                      (1,0 p)

      c)   Kb. 2500 oC és 100.000 atm szükséges a mesterséges gyémánt előállításához.  1975-ben a General Electric Company megtalálta a megfelelő katalizátort, majd elkezdte gyártani és forgalmazni a mesterséges gyémántot.                                     (0,75 p)

      d)   A mesterséges gyémánt előállításához szükséges feltételek (c-válasz) alapján az várható, hogy az előállítási költségek igen magasak kell legyenek. Ezzel szemben ugyanazon tömegű természetes gyémánt ára több ezerszer drágább USA-dollárban kifejezve, mint ugyanaz a tömegű mesterséges gyémánt.                                           (1,0 p)

            Elméletileg az elvárások éppen fordítottak lennének, mivel a mesterséges gyémánt előállításának körülményei nagyon energiaigényesek!.                                     (0,5 p)

9.                                                                                                                                     (30x0,25=7,5 p)

S.sz

Szimbólum

Képlet/

triviális név

  

S.

sz

Szimbólum

Képlet/

triviális név

1

PRUX

NaCl, konyhasó

  

16

±P³

ZnO; cinkfehér

2

URU³(3)

CaCO3; mészkő

  

17

v[(3)

PH3, foszfin

3

RJP³(3)

AgNO3; pokolkő

  

18

zP³(3)

KNO3;

indiai salétrom

4

PR³[

NaOH, marószóda

  

19

URU(2)

CaC2, karbid

5

UR³

CaO,

égetett mész

  

20

z³[

KOH; marókáli

6

[(2) ³

H2O; víz

  

21

P(2)³

N2O; kéjgáz

7

[(2)¤³(4)

H2SO4; kénsav

  

22

[UP

HCN; kéksav

8

[UX

HCl; sósav

  

23

¤P³(2)

SnO2; ónkő

9

[(2)U³(3)

H2CO3; szénsav

  

24

P[(4)UX

NH4Cl; szalmiáksó

10

[P³(3)

HNO3; salétromsav

  

25

P[(4)³[

NH4OH; szalmiákszesz

11

PR(2)U³(3)

Na2CO3;

sziksó (·10H2O)

  

26

U³

CO; széngáz

12

[(2) ³(2)

H2O2, perhidrol

  

27

U¤(2)

CS2; szénkéneg

13

P[(4)P³(3)

NH4NO3;

ammónsalétrom

  

28

PR[U³(3)

NaHCO3;

szódabikarbóna

14

PR(2)¤(2)³(3)

Na2S2O3, antiklór

  

29

UT¤³(4)

CuSO4;

kékkő  (·5H2O)

15

PRP³(3)

NaNO3;

chilei salétrom

  

30

[(3)v³(4)

H3PO4; foszforsav

10.      - az atomok gömb alakúak, így meg kell határozni a megadott atomok térfogatát, amelyből

        a sugár kiszámítható;                                                                                               (0,5 p)

      - a térfogat kiszámításához szükséges adatok: a megadott elemek sűrűsége és

       atomtömege (g/mol -ban) mértékegységben                                                                  (0,5 p)

      - mind a négy atom esetében alkalmazott összefüggés:

            V = (A/NA)/r = m(g)/ (g/cm3)   (1)                    V = 4pr3/3 cm3  (2)

      - az (1) és (2)-ből               r3 = (3xA/Na)/rx4xp  cm                                                        (0,5 p)

      a)   Pd: r = 12 g/cm3 és A = 106 g/mol                                                                           (0,25 p)

            r3 = 3x106/6x1023/(12x4x3,14) Þ r = 1,52x10-8 cm = 0,152 nm                       (0,5 p)

      b)               Sr: r = 2,612 g/cm3 és A = 88 g/mol                                                                        (0,25 p)

            r3 = 3x88/6x1023/(2,6x4x3,14) Þ r =  2,38x10-8 cm = 0,238  nm                      (0,5 p)

      c)   Te: r = 6,24 g/cm3 és A = 128 g/mol                                                                        (0,25 p)

            r3 = 3x128/6x1023/(6,24x4x3,14) Þ r = 2,01x10-8 cm = 0,201  nm                                (0,5 p)

      d)   Pt: r = 21,4 g/cm3 és A = 195 g/mol                                                                         (0,25 p)

            r3 = 3x195/6x1023/(21,4x4x3,14) Þ r = 1,53x10-8 cm = 0,153  nm                                (0,5 p)

11.      a)         2HCl + Zn ® ZnCl2 + H2                                                                                        (0,25 p)

      b)   Víz alatt, mert a hengerbe (kémcsőbe) bekerülő gáz kiszorítja a benne lévő vizet; szájával lefele fordított tárolóedény, mert a H2-gáz könnyebb, mint a levegő és ilyen körülmények között nem távozik az edényből.                                                        (0,5 p)

      c)   2KMnO4 + 16HCl ® 2KCl + 2MnCl2 + 8H2O + 5Cl2                                             (0,75 p)

      d)   Az égő gyújtópálca hőenergiája elindítja H2 + Cl2 közötti reakciót, amely a hirtelen felszabaduló hő miatt a gázok „robbanását” eredményezi; a gyorsan táguló gázok esetében az előző jelenséggel egyidőben hanghatás („pukkanás”) is észlelhető.      (1,0 p)

12.      a)                                                                                                                                                    (4,0 p)

1

6

8

3

5

7

4

2

9

S•S

G•E

•AZ

RÁZ

LOBO

G•AL

VA•

ZIK

ARÁZ

9

2

4

8

1

6

3

7

5

S•H

•NE

INT

OR•

ENY

METE

L•M

GY•

•A•

5

7

3

4

9

2

8

6

1

A•M

EN•

•ÉL

ÜVE

MEG

•AZ

A•P

ENYB

OGY

4

9

2

6

8

1

5

3

7

ÁTT

•VA

JTO

RAN

FOR

GYÚ

•ÉG

TT•F

OSZ

8

1

6

7

3

5

9

4

2

PFÉ

„KI

T•A

•NA

AZ•

•MIN

NY•

GAL

KÍT

3

5

7

2

4

9

1

8

6

N•H

ÁNY

OGY

•KÉ

ALV

•A•

ÉS•A

KÉK

•HO

2

4

9

1

6

8

7

5

3

ÁGA

•GY

•ÉL

•VIL

NTS

ATT

UGÁR

ÉMÁ

LÁNG

7

3

5

9

2

4

6

1

8

”(J

M•L

T•S

•MÓ

BEN•

OKA

ZÓR

TAP

ÓKAI

6

8

1

5

7

3

2

9

4

ÁR•

ÁNT

R•F

GHA

GYÉM

EKE

LÓ•

OK)

TE•

      b)   „Ki nem látta már, hogy az élenyben az üvegharang alatt a tapló lánggal ég, hogy a parázs szikrázva lobog el, mint a meteor, s hogy az élenyben meggyújtott foszfor vakít, mint a napfény, és a kén halványkék világa gyémántsugárokat szór.”

            (Jókai Mór - Fekete gyémántok)                                                                        (0,75 p)

      c)   Éleny = oxigén.                                                                                                    (0,25 p)

      d)   1773 - 1774, K. Scheele és J. Priestley.                                                                (0,5 p)

      e)   Fehérfoszfor égése: 4P + 5O2® 2P2O5                                                                   (0,5 p)                

            Kén égése: S + O2® SO2                                                                                       (0,25 p)