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

2011 / 2012 –es tanév, XVII. évfolyam

1.  a) - aromás éterizomerek:

                                                                                                                              (0,25+0,2+3x0,15=0,9 p)

      - aromás alkohol izomerek:

(5x0,3=1,5 p)

      - fenol izomerek:

(2,7 p)

      b)  H₃C-CH₂-C(CH₃)=C(CH₃)-CH₂-CH₃  + 2[O] ® 2 CH₃-CH₂-CO-CH₃              (0,75+0,3=1,05 p)

3,4-dimetil-3-hexén butanon                          (0,45 p)

      c)   H₃C-CH=CH-CH=CH-CH₃   2,4-hexadién szimmetrikus szerkezetű, ezért 3 geometriai izomér létezik: E,E-izomer; Z,Z-izomer és E,Z-izomer (ill. transz-transz; cisz-cisz és transz-cisz szerkezetek) a két C=C atomokhoz kapcsolt atomok/csoportok lehetséges térbeli elrendeződése miatt.                                                                                     (1,75 p)

      d)   - karbonilvegyületek:

           H₃C-CH₂-CH₂CHO   butanal (butan-1-al);   H₃C-CO-CH₂-CH₃  2-butanon (etil-metil-keton);

           (H₃C)₂CH-CH₂CHO 2-metil-propanal (2-metil-propan-1-al)                                                      (0,5 p)

           - stabil telítetlen alkoholok:

           HO-CH₂-CH=CH-CH₃               2-butén-1-ol (1-hidroxi-2-butén)                                (0,3 p)

           HO-CH₂-CH₂-CH=-CH₂            3-butén-1-ol (1-hidroxi-3-butén)                                (0,3 p)

           H₃C-CH(OH)-CH=-CH₂            3-butén-2-ol (2-hidroxi-3-butén)                                (0,3 p)

           HO-CH₂-C=(CH₃)₂                   1-hidroxi-2-metil-2-propén                                        (0,3 p)

           - telítetlen éterek:

           H₃C-O-CH=CH-CH₃                  metil-1-propénil-éter                                               (0,3 p)

           H₃C-O-CH₂-CH=CH₂                 metil-allil-éter                                                         (0,3 p)

           H₂C=CH-O-CH₂-CH₃                 etil-vinil-éter                                                          (0,3 p)

           H₃C-O-C(CH₃)(CH=CH₂) metil-izopropénil-éter                                             (0,3 p)

2.                                                                                                                         (0,8,75 p)

S.sz.	Anyag neve	Képlet (0,25 p /képlet)	Szín betűjele (0,1 p/szín)
1.	borostyánkősav	HOOC-(CH2)2 -COOH	f
2.	n-butanol	H3C(CH2)3-OH	d
3.	elaidinsav	transz-HOOC-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-CH3	b
4.	glikol	HO-CH2-CH2-OH	d
5.	jodoform	CHI3	b
6.	glicerin	HO-CH2-CH(OH) -CH2-OH	d
7.	kloroform	CHCl3	d
8.	o-kinon		a
9.	p-kinon		b
10.	koronén		b
11.	linolénsav	H3C-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH	b
12.	mezitilén		d
13.	mirisztinsav	H3C(CH2)12-COOH	d
14.	mustárgáz	(Cl-CH2-CH2)2S	d
15.	1,4-naftokinon		b
16.	1,2-naftokinon		a
17.	mirbánolaj		b
18.	pikrinsav		b
19.	pirogallol		d
20.	piroszőlősav	H3C-CO-COOH	d
21.	ricinolsav	H3C-(CH2)5-CH(OH) -CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH	b
22.	szalicilsav		f
23.	szulfanilsav		d
24.	trinitrobenzol		b
25.	veratrol		d

3.  a)   NaN₃ - nátriumazid;   KNO₃ - káliumnitrát;  SiO₂ - szilíciumdioxid                (0,6 p)

           - a NaN₃ reakciója (b-pont) biztosítja a zsák felfújódását                                  (0,15 p)

      b)  Az ütközéskor a gyújtó berendezésben keletkezett elektromos ív hatására a NaN₃ bomlik:

2NaN₃ ® 3N₂ + 2Na + Q                                                                                           (1,25 p)

     - a felszabaduló hő hatására a keletkező N₂-gáz térfogata hirtelen megnő és ez fújja fel a légzsákot.                              (0,5 p)

     - a keletkező nagyon reakcióképes Na redukálja a KNO₃-t, amelynek során még szabadul fel N₂-gáz:     10 Na + 2KNO₃ ® K₂O + 5Na₂O + N₂                            (1,25 p)

     - itt további reakcióképes vegyületek keletkeznek, az alkálifémoxidok, amelyek az adott hőmérsékleten a SiO₂-dal viszonylag stabil vegyületeket képeznek (K- és Na-szilikát, az üveg fő komponensei):                                                                                             (0,5 p)

K₂O + SiO₂ ® K₂SiO₃             és          Na₂O + SiO₂ ® Na₂SiO₃                   (0,5 p)

c)   A NaN₃ színtelen, szagtalan, fehér kristályos vegyület.                                   (0,15 p)

     - szerkezet: Na^{+ -}N=N⁺=N^-                                                                           (0,35 p)

     - rendkívül mérgező, bőrön keresztül felszívódik; elpusztítja a baktériumokat, gombákat, állatokat és az embereket is.                                                         (0,5 p)

     - kb. 50 mg káros az emberi szervezetre (kóma, vérnyomás csökkenés, szívritmuszavar, majd halál is bekövetkezhet)                                                                                            (0,25 p)

d)   - a b)-válasz alapján a veszélyes NaN₃ ártalmatlan vegyületekké alakul át, így az „elhasznált” légzsákokat tartalmazó autók a roncstelepre kerülve ebből a szempontból már nem jelentenek veszélyt;                                                                                       (1,0 p)

     - a fentiekből következik, hogy a sértetlen légzsákot tartalmazó, roncstelepre került autók veszélyes hulladékot tartalmaznak, amely pl. a zsák sérülésekor kiszóródhat és a NaN₃ vízzel HN₃-t (hidrogén-azidot) eredményez, amely erős méreg; ez utóbbi a fémtárgyakkal robbanékony fémazidokká alakulhat.                                             (1,5 p)

4.  a)   50 g, 92%-os etanol oldatban:  46 g C₂H₅OH  és  4 g H₂O                                (0,75 p)

      - a végbemenő reakciók:

C₂H₅OH + Na ® C₂H₅ONa + 1/2 H₂    és   H₂O + Na ® NaOH + 1/2 H₂                 (0,75 p)

      - az oldat etanol tartalmával reagált Na tömege: m = 23 g Na                                   (0,5 p)

      - az oldat víztartalmával reagált Na tömege: m = 4x23/18 = 5,11 g Na                   (0,75 p)

- összesen reagált Na tömege: m = 28,11 g Na                                                      (0,25 p)

m(Na, reagált) = m(Na, kocka) – m(Na, gömb)                                                 (0,25 p)

      - legyen:  r (cm) a Na gömb sugara;  r = m/V összefüggésből:

m(Na, kocka) = r(2 r)³  és  m(Na, gömb) = r (4p r³/3)                                           (1,0 p)

        m(Na, reagált) = r r³ 5,645 = 5,475 r³ = 28,11     r³ = 5,13 cm³   (r_Na=0,97 g/cm³)     (0,75 p)

m(Na, kocka) = 39,80 g Na                                                                             (0,25 p)

      b)  Gyakorlatilag azért nem mehet végbe, mert:

           (1) – túl nagy a Na eredeti tömege az oldat tömegéhez képest;

           (2) – az alkoholos oldat és a Na reakciója után megmaradt Na tömege:

                      m(Na, maradt) = 39,80 – 28,11 = 11,69 g Na nem reagál

- a Na reakciókészsége nagy, így a megmaradt Na a levegőn meg is gyulladhat; ez a reakció olyan heves (exoterm), hogy a kísérleti edényből az égő Na „kiszökhet”, útvonala nem határozható meg és ezért veszélyes lehet a közvetlen környezetére.          (1,25 p)

5.  a)  Megnevezés, felhasznált anyagok, reakciókörülmények, megfigyelt jelenségek, stb.    (3,0 p)

(A megnevezett kísérlet egyéni értékelése a fenti szempontok szerint!)

      b)  Miért volt ez a kísérlet számodra emlékezetes?                                                    (1,0 p)

           (A megnevezett kísérlet egyéni értékelése a fenti szempontok szerint!)

c)   A megnevezett kísérlet reakciók egyenletei!                                                        (1,5 p)

d)   A megnevezett kísérletben tapasztalt jelenségek magyarázata!                              (1,5 p)

6.

      a)                                                                                                                         (5,0 p)

· 3

H 7

C 5

Y 2

Á 4

T 6

Y 9

Y 8

P 1

Á 1

· 9

E 8

A 7

T 3

I 5

E 2

S 4

I 6

· 6

N 2

· 4

· 8

L 1

G 9

Ö 3

Ó 5

M 7

F 4

S 5

R 3

Y 1

O 7

G 2

T 6

L 9

A 8

· 8

A 1

O 9

V 3

Ö 6

O 4

S 7

E 2

E 5

· 7

R 6

· 2

B 9

B 5

N 8

G 4

F 1

É 3

U 1

E 5

V 6

A 4

Á 9

Ö 8

E 2

N 3

I 7

L 4

V 8

T 1

S 5

E 6

L 9

E 8

L 2

M 4

P 7

Á 1

Y 3

E 2

E 3

Á 4

A 7

S 1

S 5

I 9

K 8

N 6

É 5

K 2

I 3

A 1

R 7

T 4

T 3

Y 6

S 9

V 8

T 2

G 5

· 9

Ő 8

I 7

R 2

T 6

, 3

· 5

· 4

· 1

· 6

F 9

· 7

· 8

B 3

O 2

F 7

S 1

É 5

M 6

É 4

E 9

C 8

L 2

O 1

S 5

S 4

E 6

E 7

L 9

E 3

· 4

M 9

· 5

G 6

V 3

J 7

R 1

O 8

I 2

J 6

E 9

H 5

E 3

T 2

L 7

F 4

Á 1

„2” 8

Z 3

N 1

Ő 7

Ő 5

· 8

O 2

E 4

L 9

Ó 6

L 4

D 7

E 3

· 1

K 8

E 9

S 6

M 5

K 2

· 2

I 8

O 6

F 4

G 9

K 1

T 3

É 5

É 7

S 7

I 1

E 9

L 6

T 3

E 4

B 8

D 2

R 5

D 9

E 3

· 7

T 6

D 4

D 1

I 2

S 5

· 3

É 9

K 7

O 8

É 5

E 4

S 2

C 8

Ö 7

O 1

A 3

A 6

S 9

L 1

S 2

Z 4

V 7

K 5

S 8

T 9

T 4

, 6

Z 2

Z 3

G 1

· 3

H 6

Á 8

· 9

L 5

O 2

O 1

E 7

E 4

O 6

E 5

T 8

O 9

C 2

A 3

Z 1

T 7

Á 8

T 5

G 6

· 4

K 9

T 1

S 8

· 5

A 4

I 2

K 3

K 7

Y 6

Á 2

· 4

T 3

, 8

E 7

· 6

A 1

O 9

K 5

A 6

Ö 5

Z 7

I 3

Z 9

· 1

R 4

A 8

C 2

Z 5

H 9

· 6

E 4

M 8

V 3

I 2

A 1

M 7

É 7

E 8

· 1

Ó 2

R 6

A 9

Ö 5

I 3

A 4

K 4

T 3

S 2

N 7

G 1

T 5

L 8

O 6

T 9

b) „Pályafutása során kidolgozta a gyenge elektrolitok disszociációs törvényeit, bevezette az aktivitás fogalmát és felfedezte a reakciósebesség és hőmérséklet közötti törvényt. Megjósolta, hogy a rohamos ipari fejlődés következménye a növekvő CO₂ kibocsátás, amely globális felmelegedést okozhat.”                                         (1,5 p)

c) Svante Arrhenius, svéd kémikus, 1859 – 1927.                                                     (0,75 p)

d) 1903-ban az elektrolitos disszociáció törvényeinek kidolgozásáért.                          (0,5 p)

e) 1905 – ben.                                                                                                                    (0,25 p)

CSAK  XI.-XII. OSZTÁLYOS  VERSENYZŐKNEK KÖTELEZŐ FELADATOK:

7. a)  A keserűsó: MgSO₄; Glauber-só: Na₂SO₄; rézgálic: CuSO₄ összetételűek (kristályvíz

nélkül). A permetezőszer hatóanyaga a Cu²⁺-ion, amely a d-mező eleme, és mint ilyen komplexképzésre hajlamos. Komplexet képezhet O-, N-tartalmú vegyületekkel, így a fehérjéket alkotó aminosavakkal is. Ezek a kapcsolatok a fehérjék denaturálódását eredményezik, vagyis irreverzibilis szerkezetváltozást, és így meggátolják a fehérjék biológiai funkcióinak ellátását. A  Mg²⁺ - a Na⁺ - ionok, amelyek az s-mező elemei nem képesek komplexképzésre, így nem befolyásolják a fehérjék biológiai funkcióit.          (2,5 p)

b) Az oldatok esetében az elektromos vezetés mértékét a jelenlévő ionok koncentrációja határozza meg.

     (1) NaCl telített oldatban maximális az ionkoncentráció; a NaCl ionos vegyület, vízben oldódik és az adott oldatnak így maximális az elektromos vezető képessége. A hígítással csökken az ionok mol/dm³ – ben kifejezett koncentrációja és ugyanakkor nő a vízmolekulák száma, amelyek nem biztosítanak elektromos vezetést.                     (2,5 p)

      (2) Az ecetsav gyenge sav, így vizes oldatban egyensúlyi disszociációs folyamat játszódik le: CH₃COOH + H₂O Û CH₃COO^- + H₃O⁺ .  A hígítással az egyensúly az ionképződés irányába tolódik el, ennek során nő a mol/dm³ –ben kifejezett ionkoncentráció és ezzel arányosan nő a hígított oldat elektromos vezetése. Az oldatnak ez a képessége akkor kezd csökkenni, amikor az elegyben található CH₃COOH mind disszociáltak (ionizálódtak), és a további hígítás mértékével arányosan csökken az ionok koncentrációja és nő a vízmolekulák koncentrációja.                                        (3,0 p)

     c) A bontatlan üveg zárt rendszer, míg a felbontott üveg nyitott rendszer. Mindkét üvegben ugyanaz a reakció megy végbe: CO₂ + H₂O Û H₂CO₃ , de a rendszer állapotától függően más módon. A zárt rendszerben a fenti egyensúly dinamikus (= mindkét irányba azonos sebességgel megy végbe), míg a nyitott rendszerben a H₂CO₃ bomlásának irányába tolódik el, mert a felszabadult CO₂ távozik a rendszerből.                                          (2,0 p)