TAKÁCS  CSABA  KÉMIA  EMLÉKVERSENY,

IX. osztály, IV. forduló - megoldás

2009 / 2010 –es tanév, XV. évfolyam

 

1. 

S.

sz.

Kijelentés

0,1p/ Jel

Kijelentés

a)

5 mól jódmolekulában levő atomok száma

< 

5 mól ózonmolekulában levő atomok száma

b)

1 mól permangánsav molekulában levő atomok száma

> 

1 mól monoszilánban levő atomok száma

c)

A  SO3 molekula polaritása

=

A  CO2 molekula polaritása

d)

HCl vizes oldatának pH-ja

< 

NH3 vizes oldatának pH-ja

e)

Kötésben részt nem vevő elektronok száma a kénsav molekulában

=

Kötésben részt nem vevő elektronok száma a perklórsav molekulában

f)

Mészoltás reakcióhője

< 

Mészégetés reakcióhője

g)

Desztillált víz fagyáspontja

> 

Ivóvíz (csapvíz) fagyáspontja

h)

2 mól kékkő víztartalma (25oC)

=

1 mól marószóda víztartalma (25oC)

i)

A feloldott anyag mennyisége 200 g 

15 m/m %-os NaCl-oldatban

=

A feloldott anyag mennyisége 600 g 

5 m/m %-os Na2SO4-oldatban

j)

Z=34 rendszámú elem párosítatlan elektronokat tartalmazó orbitáljainak száma

=

Z=46 rendszámú elem párosítatlan elektronokat tartalmazó orbitáljainak száma

                                                                                                                                                                                              (10x0,1=1,0 p)

Magyarázatok:

 

      a)  jódmolekula: I2; ózonmolekula: O3,

           így: 5x2=10 mól atom/ 5 mól I2 és 5x3=15 mól atom/ 5 mól O3                       (0,5 p)

 

      b)  permangánsav: HMnO4; monoszilán: SiH4                                                       (0,5 p)

 

      c)   - mindkét molekula poláris kovalens kötéseket tartalmazó szimmetrikus szerkezetű Þ molekulán belüli elektroneltolódások kiegyenlítődnek Þ apoláris molekulák:             és                                                                                  (1,5 p)

 

      d)  NH3-oldat (NH4OH) bázis, így pH>7; HCl-oldat, sav, pH<7                                 (1,0 p)

 

      e)  - kénsav molekula szerkezete:a perklórsav molekula szerkezete: csak az O-atomnak maradnak ilyen elektronjai: 4 db./atom = összesen 16 elektr  (1,5 p)

      

      f)   - mészoltás [(CaO + H2O ® Ca(OH)2] exoterm folyamat, DH<0;

           mészégetés [CaCO3 ® CaO + CO2] endoterm folyamat,   DH>0                                   (1,0 p)

 

      g)  - desztillált víz = vegyileg tiszta víz; fagyáspontja: 0o C; az ivóvíz különböző ásványi anyagokat tartalmaz (=só oldat), amelynek fagyáspontja alacsonyabb, mint a tiszta vízé                                                                                                           (1,0 p)

 

      h) - standard körülményeken: kékkő összetétele - CuSO4·5H2O; mosószóda összetétele -

Na2CO3·10H2O                                                                                                (1,0 p)

 

      i)   15 m/m%.os oldat Þ 100 g oldatban 15 g oldott anyag Þ 200 g oldatban 30 g oldott anyag; 5 m/m%-os oldat Þ 100 g oldatban 5 g oldott anyag Þ 600 g oldatban 30 g oldott anyag                                                                            (1,5 p)

 

      j)   Z = 34 [Ar]4s23d104p4 ® Hund-szabály értelmében a 4p-alhély orbitáljaiban az elektronok                                                                                                                                                                                                                                            (0,75 p)

 

Z = 46 [Kr]5s24d8 ® Hund-szabály értelmében a 4d-alhély orbitáljaiban az elektronok                                                                                                                                                                                                                                                                     (1,0 p)  

                                                                   

           - tehát mindkét esetben két orbitál tartalmaz párosítatlan elektronokat .

 

2.  a)  Szolvatáció = az anyagok oldódásakor az oldott anyag  molekulái vagy ionjai és az

oldószer molekulái között kialakuló gyenge kapcsolat (fizikai vonzóerő) , amely lehet dipol-dipol, illetve ion-dipol kötés.                                                                   (1,0 p)

 

      b)  Hidratációnak nevezzük az a)-pont folyamatát akkor, ha az oldószer a víz.       (0,25 p)

 

      c)   Mindkét folyamat exoterm (hőtermelő), mert  a különböző részecskék közötti vonzóerő miatt kialakuló kötések energia felszabadulást eredményeznek.        (0,75 p)

 

3.  A. a)  SO3 + H2O ® H2SO4           b) Cl2O7 + H2O ® 2HClO4         c) P2O5 + 3H2O ® 2H3PO4

     d)  SiO2 +2H2O ® H4SiO4         e) N2O5 + H2O ®  2HNO3                                        (1,1 p)

 

Kakukktojás indoklása: A-ban a kakukktojás a d)-reakció, amely azért nem létezik, mivel a SiO2 (kvarc, a homok, kavics, kő fő komponense) vízben nem oldódik, így reagálni sem tud vele. A többi 4 vegyület oldódás közben reagál a vízzel és a megfelelő oxosav keletkezik (nemfémoxid = savanhidrid).                                                                     (1,0 p)

 

B.  a)  2HCl + I2 ® 2HI + Cl2        b)  2HI + Br2 ® 2HBr + l2       c)  2HBr + Cl2 ® 2HCl + Br2

     d)  2HI + Cl2 ® 2HCl + l2        e)  2HCl + F2 ® 2HF + Cl2                                       (1,0 p)

 

Kakukktojás indoklása: B-ben a kakukktojás az a)-reakció, a I2 reakcióképessége (elektronegativitása) kisebb, mint a klóré, így nem tudja  azt helyettesíteni vegyületeiből.                                                                                                (1,0 p)

A többi 4 esetben a reagáló halogének reakcióképesebbek (elektronegatívabbak), mint a HX vegyületben szereplő X halogén.                                                          (0,5 p)

 

C.  a) Al(OH)3 + NaOH ® Na[Al(OH)4]                  b) Sn(OH)2 + 2NaOH ® Na2[Sn(OH)4]

     c) Fe(OH)3 + 3NaOH ® Na3[Fe(OH)6]              d) Pb(OH)2 + 2NaOH ® Na2[Pb(OH)4]

     e) Zn(OH)2 + 2NaOH ® Na2[Zn(OH)4]                                                                   (1,0 p)

 

Kakukktojás indoklása: C-ben a c)-reakció a kakukktojás; ez nem megy végbe, semmilyen változás nem történik.                                                                         (0,4 p)

A többi 4 esetben a megadott fémhidroxidok azért reagálhatnak egy erősebb bázissal, mert amfoter jellegűek.                                                                   (0,75 p)

 

4.  Ununennium, Uue                                                                                                (0,5 p)

 

5.  a)  Na2B4O7·10H2O                                                                                              (0,5 p)

- a természetben egyes tavak vizében fordul elő (Tibet, Nevada, Kalifornia - -s régen innen vonták ki); mesterségesen szódából , Na2CO3·10H2O és bórsavból, H3BO3 állítják elő.

                                                                                                                                                (0,75 p)

      b)  ZnSO4·7H2O; cinkgálic; fehér vitriol.                                                              (0,7 p)

 

      c)   CaSO4·2H2O                                                                                                              (0,5 p)

Kb. 120o C-on elveszti kristályvizének ¾-ed részét és „égetett” gipsz: CaSO4·1/2H2O  keletkezik; tovább hevítve (kb. 200o C) teljes vízmennyiségét elveszti (= agyonégetett gipsz = esztrich-gipsz).                                                                  (0,5 p)

A szobrászatban az „égetett gipszet” használják, mert ezt vízzel keverve néhány perc alatt ismét kitágul (CaSO4·2H2O lesz belőle) és a mintát kitöltő szilárd tömeggé merevedik (=megköt).                                                                                          (0,75 p)

 

      d)  Na2SO4·10H2O  ; - hashajtó hatású vegyület;                                      (0,5 +0,25 =0,75p)

 

      e)  MgSO4·7H2O , - ásványtani neve: epsomit; hashajtó hatású vegyület;    (0,5+0,5=1,0 p)

 

      f)   CuSO4·5H2O; kékgálic; rézgálic                                                                       (0,75 p)

              A kristály kék színét a kristályrácsba beépülő H2O-molekulák adják.                  (0,25 p)

Gyakorlatilag igazolható: pár kékkő-kristályt hevítve, fokozatosan elveszti a kék színét, majd fehér színű kristállyá alakul. Az így kapott kristályokra vizet csepegtetve   ismét kék színűvé válnak.                                                                                               (1,5 p)

 

      g)  Na2CO3·10H2O  ; - mosószóda;   sziksó - a természetben szikes talajokban és egyes tavak vizében fordul elő.                                                            (0,5+0,2+0,35=1,05 p)

 

      h)  Timsók: Me1Me3(SO4)2·12H2O  (1 - és 3-vegyértékű kationok)                                              (0,75 p)

            A legismertebb a KAl(SO4)2·12H2O , amelyet a mindennapi gyakorlatban „timsó” néven vérzéscsillapításra használnak.                                                                        (0,75 p)

 

6.  A.  Azonos tömegű, hőmérsékletű és nyomású gázok térfogatai különböznek. (Megj. ha 1 mól tömegű különböző gáz azonos értékű, akkor azonos körülmények között térfogataik is megegyeznek. A kérdésben szereplő gázok esetében ez nem érvényesül.) A léggömbök falai rugalmasak, így a térfogat változást mutatják.                                                        (1,0 p)

           pV = nRT ill. pV = (m/M)RT     Þ  mRT/p = MV  ahol mRT/p = konstans Þ

          

           M1V1 = M2V2 = M3V3     Þ V1 ¹  V2 ¹ V3                                                                (0,5 p)

          

           Pl. m = 100 g gáz esetén:

           100 g Ar = 100/40 = 2,5 mól Ar           V1 = 2,5x22,4 = 56 tf. Ar                  (0,5 p)

           100 g NH3 = 100/17 = 5,88 mól NH3                V2 = 5,88x22,4 = 131,75 tf. NH3       (0,5 p)

           100 g SO2 = 100/64 = 1,56 mól SO2                V3 = 1,56x22,4 = 34,98 tf. SO2          (0,5 p)

 

      B.  Mivel azonos térfogatú, azonos körülmények között mért különböző gázokról van szó le kell mérni a gázt tartalmazó léggömbök tömegét.                                                  (1,0 p)

            (Megj. n mól különböző gáz azonos hőmérsékleten és azonos nyomáson azonos térfogatúak!)

           pV = nRT ill. pV = (m/M)RT     Þ pV/RT = m/M = n                                           (0,25 p)

     

           pV /RT = konstans       Þ n1 ¹  n2 ¹ n3                                                               (0,25 p)

 

           pl. 22,4 dm3 gáz (azonos T, p)  Þ 1 mól gáz

           n1(CO2) = 1 mól = 44 g CO2    

           n2(O2) = 1 mól = 32 g O2

           n3(CH4) = 1 mól = 16 g CH4                                                                              (1,5 p)

 

7.  a)  A CuSO4 – vizes oldata kék színű; a CuSO4 fehér kristályos vegyület, vízben

           hidratálódik és ez okozza a színváltozást. (Valójában a kékkő oldatáról van szó.) (0,75 p)

 

      b)  A melegítés során a kék színű írás fokozatosan elhalványodik, majd láthatatlan lesz.

                                                                                                                               (0,75 p)

           Az oldatból CuSO4∙5H2O összetételű kék színű vegyület kerül a szűrőpapírra.

                A melegítés során a kristályvíz fokozatosan elpárolog és a papíron csak a fehér színű CuSO4 marad, amely nem látszik.                                                                     (0,75 p)

 

c)   Az előzőekben eltűnt írás sötétkék színűen jelenik meg.                                  (0,5 p)

 

d)   [Cu(NH3)4](OH)2 , illetve oldatban: [Cu(NH3)4]+2 + 2(HO)-; a komplex ion sötétkék színű.                                                                                                               (0,5 p)

                - a b)-pontban: CuSO4∙5H2O(aq) + hő ® CuSO4(sz) + 5H2O(g)                                       (0,75 p)

                - a c)-pontban: a szűrőpapírt a főzőpohár fölé helyezve hidratálódik és

                           Cu2+(aq) + 4NH3(g) ® [Cu(NH3)4]+2                                                     (0,75 p)

 

e)   A  Cu2+-ion és NH3 molekulák között donor-akceptor kötés alakul ki: az NH3 molekula a donor, mivel a N-atomon egy pár kötésben részt nem vevő elektron található, az akceptor pedig a Cu2+-ion, amelynek üres – elektron befogadásra képes –

                d-orbitáljai vannak.                                                                              

(Amennyiben a d)-pont vegyülete nem oldatban van, akkor még ionos kötés is kialakul a [Cu(NH3)4]+2 komplex ion és az (OH)--ionok között.)                                      (0,75 p)

 

8.  a)                                                                                                         (4,0 p)

                          

8

A

1

•

4

E

2

U

6

I

3

M

5

Ó

9

M

7

I

7

•

3

N

5

O

9

Ó

4

•

8

K

1

•

2

P

6

N

2

•

6

N

9

R

1

I

7

R

5

C

8

U

4

L

3

O

3

N

9

T

1

G

6

A

5

•

7

N

2

R

8

P

4

D

6

R

5

K

8

P

4

M

9

I

2

I

7

•

3

A

1

•

4

•

7

I

2

O

8

T

3

U

1

N

9

L

6

N

5

O

1

O

4

S

7

O

3

N

8

O

9

N

6

U

5

I

2

T

5

T

8

N

3

•

7

N

2

O

6

E

4

N

1

U

9

•

9

C

2

N

6

R

5

X

1

M

4

•

3

Ó

7

M

8

•

 

     b)        neon, Ne, Z = 10; argon, Ar, Z = 18;  kripton, Kr, Z = 36; stroncium, Sr, Z = 38;

                cirkónium, Zr, Z = 40; antimon, Sb, Z = 51; xenon, Xe, Z = 54; polónium, Po, Z = 84;

                radon, Rn, Z = 86; plutónium, Pu, Z = 94.                                       (0,25x10= 2,5 p)