IX

IX. osztály, III. forduló, megoldás

2012 / 2013 –as tanév, XVIII. évfolyam

1. a) Affinitás = vegyérték (mai értelemben). (0,5 p)

b) (0,5 p) c) (0,75 p)

2. a) Cézium; Cs; Z = 55 (0,75 p)

b) Az új elem elnevezése a gázlángban megnyilvánuló élénk kék szín alapján kapta a cézium nevet. A név a kék színre utal, mivel az ókori rómaiak caesius-nak nevezték a ragyogó ég kékjét. (0,75 p)

c1) 2. helyen áll (0,25 p)

c2) A Cs, o.p. = 28,7^o C és a nála kisebb o.p.-ú fém, a Hg: o.p = – 38,4^o C (0,5 p)

c3) 13. helyen áll (0,25 p)

S. sz.	Elem neve	Vegy- jel	Z	O.p. (^oC)	S. sz.	Elem neve	Vegy-jel	Z	O.p. (^oC)
1	hélium	He	2	– 270	7.	argon	Ar	18	– 189
2	hidrogén	H	1	– 259	8.	kripton	Kr	36	– 157
3	neon	Ne	10	– 249	9.	xenon	Xe	54	– 112
4.	fluor	F	9	– 220	10.	klór	Cl	17	– 101
5.	oxigén	O	8	– 219	11.	higany	Hg	80	– 38,4
6.	nitrogén	N	7	– 210	12.	bróm	Br	35	– 7,0

(3,0 p)

d) CsOH; a bázisok csökkenő erősségi sorrendjében az első helyen áll (= a legerősebb bázis).

(0,5 p)

3. a) Az „atom” kifejezés kémiai elemekre vonatkozik. A sav, illetve a bázis: vegyületek, tehát

több féle kémiai elemből állnak. (1,0 p)

b) Semlegesítési folyamat; sav és bázis reakciójából só és víz keletkezi. (1,25 p)

c) A semlegesítési reakcióban a résztvevő sav és bázis elveszti eredeti tulajdonságát, vagyis a keletkezett termék (só) nem rendelkezik a kiinduló vegyületek tulajdonságaival; erre utal a „semlegesítés” kifejezés is. (1,25 p)

d) A több évszázados szemléltetés mai értelemben kissé furcsa, de jól értelmezhető. A savak savanyú ízűek, ezt fejezi ki a „szúró érzés” , mert hasonlót érzünk pl. ecet, citrom, stb. fogyasztásakor; ugyanakkor ez „csípős” érzést is kiválthatja. Ebből adódóan képzelte el Lemerey „tű alakúaknak” a savmolekulákat, mivel a tű hatását érezzük szúrásként. A lúgos oldatok tapintáskor „síkosnak” , „puhának” érzékelhetők, és ez vezethette Lemereyt a „szivacsos felület” elképzeléséhez. Ezek a szemléltetések teljesen egyértelművé teszik a folyamat lényegét: a „tű alakú” savrészecskék beszúródnak a „szivacs pórusaiba” és ezáltal megszüntetik ezek eredeti tulajdonságait. (2,0 p)

4. (1) A = Z + N Þ 35 = Z + 18 Þ Z = 17 (0,25 p)

(2) 1s²2s²2p⁶3s² Þ 3. periódus, II. főcsoport (0,25 p)

(3) 1 mól atom tömege = 16 g Þ A = 16 (0,25 p)

(4) +2 töltésű ionnak megfelelő atom 56 e^–-t tartalmaz, mert 2 e^– leadásával marad 54 e^–az ionban; Z = 56 (0,25 p)

(5) 1s²2s²2p⁶ Þ Z = 10 (0,25 p)

(6) 3x6x10²³ db. atom Þ 3 mól atom Þ 1 mól atom tömege = 120/3 = 40 g (0,25 p)

(7) 4. héjon 1 e^– lehet Þ 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹ Þ Z = 19 (0,25 p)

(8) egyedüli izotóp elem, amely nem tartalmaz neutront, a H legkönnyebb izotópja: Z = 1 és A = 1 (0,25 p)

(9) Elem: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁵, amely a 4. periódus VII. főcsoportjában van, tehát 1 e^– felvételével stabilizálódik: Z = 35 (0,25 p)

(10) 1 mól atom tömege = 9/0,75 = 12 g (0,25 p)

(11) 6x10²³ db. atom tömege = atomtömeg g-ban; A = 1,5x6 = 9 (0,25 p)

(12) 1s²2s²2p⁶3s²3p³ Þ utolsó elektronhéj , Z = 15 (0,25 p)

(13) Legkisebb energiájú d-alhéj: 3d; ezen a maximálisan 5 párosítatlan elektron lehet:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁵ Þ Z = 25 (0,5 p)

(14) A legkisebb energiájú f-alhéj: 4f; ezen legtöbb 7 párosítatlan elektron lehet:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²5d¹4f⁷ Þ Z = 64 (0,5 p)

(15) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²5d¹4f¹⁴5d⁹6p⁶7s²6d¹5f⁷ Þ Z = 96 (0,5 p)

(16) –1töltésű ion ÞVII. főcsoportban van; az elemcsoport utolsó stabil tagja a I (Z=53)(0,5 p)

(17) N = Z + 16 , A = Z + 64 és A = N+Z Þ Z = 48 (0,5 p)

(18) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²5d¹4f¹⁴5d⁹6p⁶ Þ Z = 86 (0,5 p)

(19) A >>100 elemek esetében kell keresni; A = N + Z, A = 100 + Z - egyetlen elemre érvényes: Z = 69 és A = 169 (0,5 p)

(20) A 3 alhéjba a p-alhéj nem tartozhat, mert azok az elemek, amelyek konfigurációja p^1-2-vel végződik, telített d-, f-alhéjakat tartalmaznak. Így marad : s, d és f-alhéjakról 4 elektron leadás: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²5d¹4f¹ = [Xe]6s²5d¹4f¹ Þ Z = 58 (0,5 p)

(Megj. lehetne 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²5d¹4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²6d¹5f¹ Z = 90 )

⁸H

¹¹Be

¹⁰C

³O

⁵Ne

²Mg

¹²P

¹Cl

⁷K

⁶Ca

¹³Mn

⁹Br

¹⁷Cd

¹⁶I

⁴Ba

¹⁸Rn

²⁰Ce

¹⁴Gd

¹⁹Tm

¹⁵Cm

5. a) NaCl Z(Na) = 11 és Z(Cl) = 17

Na-atom: 1s²2s²2p⁶3s¹ ; Na⁺-iom: 1s²2s²2p⁶; Cl-atom: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵ ;

Cl^--ion: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶

1 mol NaCl-ban: 1 mol Na⁺-iom + 1mol Cl^- -ion (0,5 p)

s-mezőn: 4 mol (Na⁺) + 6 mol (Cl^-) = 10 mol e^- = 10x6x10²³ = 6x10²⁴ db. e^- (0,4 p)

p-mezőn: 6 mol (Na⁺) + 12 mol (Cl^-) = 18 mol e^- = 18x6x10²³ = 10,8x10²⁴ db. e^- (0,4 p)

b) Cs₂O Z(Cs) = 55 és Z(O) = 8

Cs-atom: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s¹ ; (0,3 p)

Cs⁺-iom: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶ (0,3 p)

O-atom: 1s²2s²2p⁴ ; O²^--ion: 1s²2s²2p⁶ (0,25 p)

1 mol Cs₂O-ban: 2 mol Cs⁺-iom + 1mol O²^--ion

s-mezőn: 2x10 mol (Cs⁺) + 4 mol (O²^-) = 24 mol e^- = 24x6x10²³ = 14,4x10²⁴ db. e^-(0,4 p)

p-mezőn: 2x24 mol (Cs⁺) +6 mol (O²^-) = 54 mol e^- = 54x6x10²³ = 32,4x10²⁴ db. e^- (0,4 p)

d-mezőn: 2x20 mol (Cs⁺) + 0 mol (O²^-) = 40 mol e^- = 40x6x10²³ = 24x10²⁴ db. e^- (0,3 p)

c) tallium(III)-bromid: TlBr₃ Z(Tl) = 81 és Z(Br) = 35

Tl-atom: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p¹ ; [Xe] 6s²4f¹⁴5d¹⁰6p¹ (0,4 p)

Tl³⁺-iom: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s⁰4f¹⁴5d¹⁰6p⁰ ; (0,4 p)

Br-atom: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁵ ; [Ar] 4s²3d¹⁰4p⁵ (0,25 p)

Br^--ion: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶ (0,2 p)

1 mol TlBr₃-ban: 1 mol Tl³⁺-iom + 3mol Br^--ion

s-mezőn: 10 mol (Tl³⁺) + 3x8 mol (Br^-) = 34 mol e^- = 34x6x10²³ = 20,4x10²⁴ db. e^-(0,4 p)

p-mezőn: 24 mol (Tl³⁺)+3x18 mol (Br^-) = 78 mol e^- = 78x6x10²³ = 46,8x10²⁴ db. e^-(0,4 p)

d-mezőn: 30 mol (Tl³⁺) + 3x10 mol (Br^-) = 60 mol e^- = 60x6x10²³ = 36x10²⁴ db. e^- (0,4 p)

f-mezőn: 14 mol (Tl³⁺) + 0 mol (Br^-) = 14 mol e^- = 14x6x10²³ = 8,4x10²⁴ db. e^- (0,3 p)

6. a) A 24-es rendszám; 24! =

1x2x3x4x5x6x7x8x9x10x11x12x13x14x15x16x17x18x19x20x21x22x23x24 = 6,024484x10²³ (1,5 p)

b) Kb. 3%-os eltérés; a 24! 3%-kal nagyobb, mint az Avogadro-állandó (= 6,02252x10²³)

Δ = 6,024484x10²³/6,02252x10²³ = 103 % vagy: Δ = 6,02252x10²³/6,024484x10²³ = 97%

(1,0 p)

7. a) I ρ(Sc) = 3,0 g/cm³ ρ(Al) = 2,7 g/cm³ V(Sc) = V(Al) = V

m(Sc) = 3,0V m(Al) = 2,7V 3,0V > 2,7V (1,75 p)

b) H ρ(Au) = 19,2 g/cm³ ρ(Hg) = 13,5 g/cm³

- tehát az Au elmerül a Hg-ban, mert nagyobb a sűrűsége. (1,0 p)

c) H ρ(Pb) = 11,3 kg/dm³ ρ(Ge) = 5,32 kg/dm³

V(Pb) = 1 kg/11,3 kg/dm³ = 0,0885 dm³ V(Ge) = 0,5 kg/5,32 kg/dm³ = 0,094 dm³

- tehát: V(Pb) < V(Ge) (1,75 p)

d) I A fluor atomnak két elektronhéja van, míg a klóratomnak három (Z_F = 1s²2s²2p⁵ és Z_Cl = 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵), ezért a F-atom sugara kisebb, mint a Cl-atom sugara. Azonos számú atomok esetén a F-atomok kisebb helyet foglalnak el, mint a Cl-atomok. (1,75 p)

8. a) Semmilyen változás nem figyelhető meg, az indikátor színe nem változik. A desztillált

víz (vegyileg tiszta víz) nem vezeti az elektromos áramot, a víz ionizációja nem számottevő: 55 mol H₂O = 1 dm³ H₂O , ebből ionizál 10^-⁷ mol, marad 55,5 - 10^-⁷ @ 55,5 mol₂O disszociálatlan. (2,0 p)

b) Rövid időn belül az elem mindkét pólusán gázfejlődés figyelhető meg. Ez azt bizonyítja, hogy az elem két pólusa között elektronátmenet van, vagyis a közeg vezeti az áramot.

A NaCl – vizes oldata: Na⁺, Cl^-, H₃O⁺, HO^- ionokat tartalmaz, ezért vezeti az áramot.

- katódnál (–): H₃O⁺ + e^- ® H + H₂O H + H ® H₂

- anódnál (+): Cl^- – e^- ® Cl Cl + Cl ® Cl₂ és oldatban marad: NaOH

Az univerzális indikátor színe a katódnál bázikus jelleget mutat, mivel az ott levő Na⁺-ionok a vízzel képezik a NaOH-t. Az anódnál savas kémhatást mutat, mert a keletkezett Cl₂-gáz a vízzel HCl-t eredményez. (4,0 p)

9. a)

(4,5 p)

1	A ·	4	KŐ	5	· C	2	LC	6	AZ·	7	SZ	3	· M	8	EL	9	Y ·
2	MÉ	6	AR	7	BO	3	IS	8	ÉN	9	SA	4	ÉS	1	VA	5	SZ
3	SZ	9	S ·	8	NA	4	· A	1	CA	5	Z ·	6	EL	2	NY	7	· M
4	·A·	5	SZ	1	ME	7	IH	2	GE	6	· K	9	· V	3	· D	8	SZ
6	ÉN	7	SA	2	LL	9	TA	3	TÉ	8	AJ	5	HA	4	E ·	1	TT
9	NY	8	VA	3	ŐL	5	OR	4	SK	1	· É	7	IP	6	· G	2	IK
7	TE	1	AG	4	MS	6	YS	9	SA	2	ZR	8	N ·	5	· M	3	AQ
5	Ó ·	2	Y ·	6	TÉ	8	LI	7	TA	3	E ·	1	TI	9	KI	4	UA
8	TI	3	TI	9	K ·	1	TŰ	5	CR	4	A ·	2	O ·	7	YE	6	EG

(0,5 p)

c) „A mészkő carbonas calcis, az az szénsavany mésszel, mely mellől a szénsavany égetéskor kihajtattik, de ha gipsz vagy timsó tétetik tűzre a crystalisatio aqua megyen ki.” (1,0 p)

d) A mészkő, kalcium-karbonát, az az széndioxid kalciumoxiddal, amelyből a széndioxid égetéskor (itt: hevítés) távozik, de ha gipszet vagy timsót hevítünk, akkor a kristályvíz távozik. (2,0 p)

e) CaCO₃ + hő ® CaO + CO₂ CaSO₄·2H₂O ® CaSO₄ + 2H₂O(g)

2KAl(SO₄)₂·12H₂O ® K₂SO₄ + Al₂(SO₄)₃ + 24H₂O(g) (1,0 p)

Rejtvényábra másként: