IX. osztály, I. forduló, megoldás

2012 / 2013 –as tanév, XVIII. évfolyam

 

1.  a)   Francia vegyész; Louis Joseph Proust; 1754 – 1826.                                       (0,75 p)

      b)   Az állandó súlyviszonyok törvénye.                                                                  (0,25 p)

      c)   Az elemeknek a vegyértéke határozza meg, hogy ezek milyen arányban lesznek jelen egy adott vegyületben. Ebből következik, hogy az elemek tömegaránya is állandó egy adott vegyületben, tehát ha valamelyik fölöslegben van jelen, az nem kerül be a megadott vegyület összetételébe.                                                                                  (1,0 p)

 

2.  a)   Gallium; Ga; Z = 31                                                                                            (0,7 p)

      b)   (1) és (2): indium, In, Z = 49;            (3): tallium, Tl, Z = 81.                  (1,5 p)

      c)   A timsók összetétele: MIMIII(SO4)2×12H2O     

            - a gallium III-vegyértékű fém, tehát timsókban előfordulhat.                          (1,4 p)

      d)   fajsúly = sűrűség; ρ (Ga) = 5,9 g/cm3                                                                (0,9 p)

      e)   A  Ga forráspont értékére vonatkozik: Al(f.p.) = 2330o C, míg Ga(f.p.) = 2200o C. (Megj. az In és Té f.p. értékei 1400o C körüli értékűek.)A Ga alacsonyabb forráspontú, vagyis „illékonyabb” = az Al-hoz viszonyítva alacsonyabb hőmérsékleten kerül gőz állapotba.                                                                                                        (1,5 p)

      f)    (1) Fémhidroxid = bázis = lúg (köznapi elnevezés.) A kijelentés azért „furcsa”, mert a Ga fémes elem, így létezik a hidroxidja és a kijelentés alapján két bázis közötti reakcióról van szó.                                                                                                          (0,75 p)

            (2) Létezik ilyen kémiai folyamat: amfoter jellegű bázisok reagálnak erős bázissal;

            Ga(OH)3 + NaOH vagy KOH ® Na[Ga(OH)4] vagy K[Ga(OH)4]                      (0,75 p)

 

      g)   Paul Emile Lecoq de Boisbaudran (1838 – 1912) francia kémikus fedezte fel 1875-ben.

                                                                                                                                                                                                 (0,5 p)

      h)   A felfedező hazája tiszteletére nevezte el: Gallia = Franciaország régi neve. (0,5 p)

 

3.  a)   Eka-szilícium                                                                                                     (0,5 p)

      b)   Germánium; a felfedező hazájáról, Németországról nevezte el (további adatok az 5. feladatnál.)                                                                                                       (1,0 p)

      c)  

Az elem

tulajdonsága

Mengyelejev

jóslata

A felfedező

adatai

Ma ismert és

elfogadott adatok

- atomsúly

kb. 72         (0,15 p)

72,6             (0,2 p)

72,64             (0,15 p)

- fajsúly

kb. 5,5       (0,15 p)

5,35             (0,2 p)

5,323             (0,15 p)

- oxid képlete

EO2             (0,15 p)

GeO2            (0,2 p)

GeO2                (0,1 p)

- fenti oxid fajsúlya

kb. 4,7       (0,15 p)

4,70             (0,2 p)

6,28 g/cm3   (0,15 p)

- hidroxidja

Hidroxidjának báziukus tulaj-donságai gyengék lesznek   (0,25 p)

A Ge(OH)4–nak nincsenek jellegze-tes bázikus tulaj-donságai      (0,25 p)

A Ge(OH)4 amfoter jellegű        (0,30 p)

 

      d)   (1) Na2O + GeO2 ® Na2GeO3                (2) 2MgO + GeO2 ® Mg2GeO4              (1,25 p)

 

4.  a)   Az egyes „emanációk” ugyanannak az elemnek, a radonnak az izotópjai.     (1,0 p)

      b)   A radont (=Rn, Z = 86, nemesgáz) Friederich Ernst Dorn (1848 – 1916) német vegyész fedezte fel 1900-ban (más források szerint 1901-ben).                                              (0,5 p)

      c)   1931-ben a Radioaktivitás Nemzetközi Bizottsága döntött a radon elnevezés mellett.

                                                                                                                                                                                               (0,5 p)

      d)   A nemesgázok (VIII. főcsoport/ 0. csoport) utolsó (6.) eleme.                          (0,5 p)

      e)   William Ramsay (1852 – 1916) javasolta a 0. csoport beiktatását a Mengyelejev – féle periódusos rendszerbe, mert 1898-al bezárólag felfedezett 5 elem nem hasonlít a többi ismert elemhez, „arisztokratikus” viselkedésűek = nem alkotnak vegyületeket (a kis rendszámúak).                                                                                                        (0,75 p)

      f)    William Ramsay a következő nemesgázok felfedezésében vett részt:

            Z = 2, He, 1895;                     Z = 10, Ne, 1898;                   Z = 18, Ar, 1894;                               Z = 36, Kr, 1898;              Z = 54, Xe, 1898.                                             (2,0 p)

5. 

Mengyelejev eka-elemei

Mai el-nevezés

Vegyjel

/ Z

Felfedező(k) neve

Felfede-zés éve

Atomsúly=atomtömeg

Radioaktív

(I=igen, N=nem)

Mengyele-jev szerint

Felfede-zéskor

eka-bór

 

szkandium

(0,2 p)

Sc/21

(0,1 p)

Frederic Lars Nilson  (0,05 p)

1879

 

   (0,05 p)

44

 

  (0,1 p)

44,96

 

 (0,05 p)

N

 

 (0,05 p)

eka-alumínium

gallium

(0,15 p)

Ga/31

(0,1 p)

Lecoq De Boisbaudran

(0,05 p)

1875

 

   (0,05 p)

68

 

  (0,1 p)

69,6

 

 (0,05 p)

N

 

 (0,05 p)

eka-szilícium

 

germánium

(0,15 p)

Ge/32

(0,1 p)

Clemens Alexander Winkler (0,05 p)

1886

 

   (0,05 p)

72

 

  (0,1 p)

72,6

 

 (0,05 p)

N

 

 (0,05 p)

eka-jód

 

asztácium

 

 

(0,2 p)

At/85

 

 

(0,1 p)

Dale Corson, Kenneth Mac Kenzie és Emilio Gino Segré  (0,1 p)

1940

 

 

   (0,05 p)

nincs adat

 

 

 (0,05 p)

(210)

 

 

 (0,05 p)

I

 

 

 (0,05 p)

eka-cézium

 

francium

(0,2 p)

Fr/87

(0,1 p)

Marguerit Perey

(0,05 p)

1939

 

   (0,05 p)

nincs adat

 

 (0,05 p)

(223)

 

 (0,05 p)

I

 

 (0,05 p)

eka-bárium

 

rádium ?

(0,2 p)

Ra/88

(0,1 p)

Marie és

Pierre Curie

(0,1 p)

1898

 

   (0,05 p)

nincs adat

 

 (0,05 p)

(226)

 

 (0,05 p)

I

 

 (0,05 p)

eka-lantán

 

hafnium  ?

(0,2 p)

Hf/72

(0,1 p)

Hevesy György és Dirck Coster

(0,1 p)

1922

 

   (0,05 p)

180

 

  (0,1 p)

178,5

 

 (0,05 p)

N

 

 (0,05 p)

eka-tellúr

 

polónium ?

(0,2 p)

Po/84

(0,1 p)

Marie és

Pierre Curie

(0,1 p)

1898

 

   (0,05 p)

nincs adat

 

 (0,05 p)

(209)

 

 (0,05 p)

I

 

 (0,05 p)

eka-tantál

 

protaktí-nium

 

(0,2 p)

Pa/91

 

 

(0,1 p)

Otto Hahn,

Lise Meitner, Frederich Soddy és John Cranston (0,1 p)

1917/

1918

 

 

   (0,05 p)

nincs adat

 

 

 (0,05 p)

231

 

 

 (0,05 p)

 

N

 

 

 (0,05 p)

eka-mangán

 

tehnécium

 

(0,2 p)

Tc/43

 

(0,1 p)

Emilio Gino Segré és Carlo Perrier   (0,1 p)

1937

 

   (0,05 p)

100

 

  (0,1 p)

(99)

 

 (0,05 p)

I

 

 (0,05 p)

dvi/tri-mangán

ruténium ?

- egyes források alapján(0,2 p)

Ru

/44

 

(0,1 p)

Karl Karlovics Claus

 

(0,05 p)

1844

Mengyelejev ismerte

   (0,05 p)

104

 

 

  (0,1 p)

101

 

 

 (0,05 p)

N

 

 

 (0,05 p)

       

      (Megjegyzés: az első 3 eka-elem a legismertebb, ezek már szerepeltek a verseny feladataiban.

      A táblázatban a „mai elnevezés”-nél a „?” azt jelenti, hogy én ezeket az elemeket feltételezem, de adatokkal

      nem tudtam alátámasztani, ezért itt bármilyen más elfogadható megoldás pontot kap.)

 

6.  a)   Standard körülményeken az összes fém, illetve az összes szilárd halmazállapotú kémiai elem közül a legkönnyebb.                                                                  (0,5 p)

      b)   A  Li sűrűsége 0,535 g/cm3, míg a víz (vegytiszta víz) sűrűsége 1,0 g/cm3, tehát a

            Li a víz tetején marad a kisebb sűrűsége miatt.                                                 (0,75 p)

      c)   Arra a mutatványra, hogy a víz tetején fennmaradjanak, mindazok a fémek képesek, amelyeknek a sűrűsége kisebb, mint a vízé. Ezek a fémek: Li (0,535 g/cm3);

            K (0,86 g/cm3); Na (0,97 g/cm3). Tehát nem igaz, hogy a Li-on kívül csak egy fém, a Na képes a mutatványra.                                                                                                     (1,0 p)

      d)   Li = H2O ® LiOH + 1/2H2                                                                                         (0,5 p)

      e)   A végbemenő reakciók azonos változásokat jelentenek:

            Li = H2O ® LiOH + 1/2H2      és Na = H2O ® NaOH + 1/2H2                            (0,25 p)

            A „látványosság” a fémek reakciókészségének tulajdonítható: a Li reakciókészsége kisebb, mint a Na-é (elektronburok szerkezettel magyarázható): a Na 3s1 – orbitálról kell elektront leadjon, míg a Li  2s1 – orbitálról. Ez utóbbi nehezebben megy végbe az atommag közelsége (nagyobb vonzása) miatt.                                                             (1,25 p)

7.  a)   CaSO4×2H2O                                                                                                        (0,25 p)

      b)               A kristály méretét térben kell megadni, vagyis kell legyen alapterülete (pl. m2-ben) és magassága (pl.m-ben). Itt hiányzik az egyik térbeli méret (a megadott adat feltehetően a kristály alapterületét jelenti.)                                                                                 (0,75 p)

      c)   1 fm = 10-15 m, így 1 m magasságú kristály 6,25x1015 sec = 1,981862x106 év alatt keletkezik (kb. 2 miilió év)                                                                               (1,25 p)

      d)   A  c)-pont számítása szempontjából lényegtelen a kristály összetétele (a), a kristály alapterülete (b), illetve ennek átmérője (c). Ezek azért felesleges adatok, mert a c)-pont a képződmény függőleges irányban (magasság) történő növekedési sebességet adja meg.                                                                               (1,0 p)

      e)   3,17x108 év alatt képződik 1 m magas kristály!!! Ez arra figyelmeztet, hogy ne károsítsuk a természetben (itt: a barlangokban) talált kristályképződményeket, mert újrakeletkezésük több millió évet igényel, vagyis egy emberöltő mértékével értelmetlen mérni az újraképződés időtartalmát. (Pl. az ükunokánk ükunokájának az ükunokája még semmit nem fog látni!!!)                                                                                  (1,0 p)

      f)    (1) CaSO4 – anhidrit  (0,25 p)  (2) CaSO4×1/2H2O – égetett gipsz (hemihidrát)   (0,5 p)

            (3) alabástrom; máriaüveg                                                                                (0,5 p)

 

8.  a)                                                                                                                                          (4,0 p)

Anionok

Kationok

K+

Na+

Ca2+

Mg2+

Al3+

Fe2+

Zn2+

Ag+

Cu2+

Pb2+

OH-

o

o

r

r

n

n

n

–

n

n

Cl-

o

o

o

o

o

o

o

n

o

r

(SO4)2-

o

o

r

o

o

o

o

r

o

n

(CO3)2-

o

o

n

n

–/ n

n

n

n

n

n

(NO3)-

o

o

o

o

o

o

o

o

o

o

     

      b)   A nitrátok (fém + NO3-)                                                                                      (0,25 p)

      c)   Pb2+- ion: Pb(OH)2, PbSO4, PbCO3                                                                     (0,6 p)

      d)   K+ - és Na+- ionok.                                                                                              (0,1 p)

 

9.  a)                                                                                                                                         (5,0 p)

 

6

8

4

3

5

2

1

7

9

I Z S

G 8 V

E – I

Ö Z

L E

É N 8

J A ,

R Ű 8

M . ”

1

9

2

4

8

7

5

3

6

„ M O

E K 8

Z T

8 B Á

Z Í N

Y S

8 V E

I E R

K E

3

5

7

9

1

6

8

4

2

S 8 4

Z Ó 8

G Y 8

L E I

M8N

K 8 T

É T

8 S Z

3 8 É

5

2

6

8

9

4

3

1

7

M A

G U S

L A

Ó S

T 8 É

Á B

A 8 P

8 1 8

A N

9

4

3

7

6

1

2

8

5

É N

T T

A 8 K

Ú J 8

I N A

A P

É J J

E Z

I 8 V

8

7

1

5

2

3

6

9

4

Y A

N 8 E

8 H Á

F A

2 7 –

T , 8

E R

T E

Á R

4

6

9

2

3

8

7

5

1

F I

G Á

J E

U S 8

Ö T

Ű 8 L

Z E

G Y

7 5 .

7

1

8

6

4

5

9

2

3

I B E

S T

A L

T A

N Y

R I T

L E L

E L 8

R E

2

3

5

1

7

9

4

6

8

8 A U

8 Ó R

S Z

R O

E G

S Z

Ó L

M É

É S

 

b)   „Most három napja, 1875. augusztus 27-én éjjel 3 és 4 óra között, a Pierrefitte-i bányából származó szfalerit vegyi vizsgálatainak termékeiben egy új egyszerű anyag valószínű létezésének jeleit észleltem.”                                             (0,85 p)

      c)   A galliumról (Ga) szól a levél.                                                                              (0,25 p)

      d)   Szamárium; Sm; 62; 1879  és  diszprózium; Dy; 66; 1886                   (1,40 p)