IX

IX. osztály, IV. forduló, megoldás

2014 / 2015 –ös tanév, XX. évfolyam

1. (8,8 p)

Anyag neve	Képlet	Anyag-mennyiség (mól)	Molekulák száma (db.)	Atomok száma (db.)	Tömeg (g)	Térfogat, 25^oC;0,1MPa (dm³)	Levegőhöz viszonyított sűrűség
*ózon*	O₃	*4,5*	*27x10²³*	*81x10²³*	216	*110*	*1,86*
foszfin	PH₃	*0,5*	*3x10²³*	12x10²³	17	*12,22*	*1,17*
*hidrogén-klorid*	HCl	2	*12x10²³*	*24x10²³*	73	48,9	*1,25*
kén-hidrogén	*H₂S*	*0,2*	1,2x10²³	*3,6x10²³*	*6,8*	*4,89*	*1,17*
*metán*	CH₄	1,5	*9x10²³*	*45x10²³*	24	*36,67*	*0,55*
kéndioxid	*SO₂*	3	*18x10²³*	5,4x10²⁴	*192*	*73,35*	*2,21*
*ammónia*	NH₃	*2,5*	*15x10²³*	*60x10²³*	*42,5*	61,22	*0,58*
klór	*Cl₂*	2,0	*12x10²³*	*24x10²³*	*142*	*48,9*	*2,45*

a) 2O₃ ® 3O₂ és SO₂ + 1/2O₂ ® SO₃ (0,5 p)

3 mól SO₂ –hoz szükséges 1,5 mól O₂; elbomlik 1 mól O₃ = 22,4 dm³ O₃ (0,5 p)

b) NH₃ + HCl ® NH₄Cl M(NH₄Cl) = 53,5 (0,5 p)

- van: 2,5 mól NH₃ és 2 mól HCl;

- 0,5 mól NH₃ fölösleg és keletkezik 2 mól NH₄Cl = 2x53,5 = 107 g NH₄Cl (0,5 p)

c) NH₃ és PH₃ ; mindkét esetben a központi atom 1-1 nemkötő elektronpárral rendelkezik és 3 H –atom kapcsolódik hozzá (0,75 p)

d) PH₃ + 2O₂ ® H₃PO₄ PH₃ + 4Cl₂ ® PCl₅ + 3HCl (0,7 p)

2. a) A r = m/V összefüggésből következik: a hőmérséklet növelésével egy adott tömegű anyagnak nagyobb térfogata lesz (a részecskék eltávolodnak) és így a sűrűség értéke csökken.

(1,25 p)

b) A molekulák meghatározott számú, kovalens kötéssel összekapcsolt atomokból álló csoportok, amelyeknek összetételét a molekulaképlet adja meg. (0,75 p)

Az ionos vegyületek képlete nem az alkotó részecskék számát, hanem azok egymáshoz viszonyított arányát adja meg. (0,5 p)

c) A kötő elektronpárok mindkét kapcsolódó két atomhoz tartoznak, míg a nemkötő elektronpárok csak az egyik atomhoz tartoznak. Az elsők azok, amelyeket közössé tesznek az atomok, az utóbbiak azok, amelyek megmaradnak saját pályájukon a közössé tétel után is. (1,0 p)

pl. vagy egyszerűbben: a két kovalens kötésben 2 – 2 kötő elektron, míg az O-atomnak 4 db. = 2 pár nemkötő elektronja van (0,5 p)

3. a) A vízkő vagy kazánkő és a cseppkő azonos folyamatok eredményeként keletkeznek.

A vízkő / kazánkő képződését a kemény vízben található Ca²⁺ / Mg²⁺ - ionok jelenléte okozza: a levegőből a vízbe kerül a CO₂, amely feloldja a fenti ionokat tartalmazó oldhatatlan vegyületeket: CaCO₃ / MgCO₃ + H₂O + CO₂ ® Ca(HCO₃)₂ / Mg(HCO₃)₂ (0,75 p)

Ez utóbbiak hő hatására vagy csak a levegőn hosszabb állás után elbomlanak:

Ca(HCO₃)₂ / Mg(HCO₃)₂ ® CaCO₃ / MgCO₃ + H₂O + CO₂ (0,5 p)

A cseppkő általában csak a Ca²⁺-iont tartalmazza, mivel a mészkőhegyek CaCO₃ tartalmának átalakulását jelenti. (0,25 p)

b) A vizek keménységét a bennük található Ca²⁺ - és Mg²⁺ - ionok okozzák, így az eljárások lényege ezeknek az ionoknak az eltávolítása. (0,5 p)

Szóda alkalmazásával: Na₂CO₃ (aq) ® 2Na⁺ + CO₃²^-

Trisó alkalmazásával: Na₃PO₄ (aq) ® 3Na⁺ + PO₄³^- (0,5 p)

A CO₃²^- és PO₄³^- - ionok a Ca²⁺ és a Mg²⁺ - ionokkal oldhatatlan vegyületeket képeznek:

Ca²⁺ + Mg²⁺ + CO₃²^- ® CaCO₃ ¯ + MgCO₃ ¯

Ca²⁺ + Mg²⁺ + PO₄³^- ® Ca₃(PO₄)₂ ¯ + Mg₃(PO₄)₂ ¯

A Ca²⁺ és a Mg²⁺ - ionok helyébe a Na⁺ - ionok kerülnek a két vegyületből, amely a lágy vizek egyik jellemző alkotója. (1,0 p)

Az ioncserélők alkalmazása is a fenti elvek alapján működik: ezeken átfolyatva a kemény vizet, a Ca²⁺ és Mg²⁺ - ionok Na⁺ - ionokra cserélődnek. (0,5 p)

c) A sók az adott hőmérsékleten az oldhatóságuk növekvő sorrendjében válnak ki és rakódnak le. 20^o C-on, 100 g vízben az oldhatóság a következő: CaSO₄ – 2g; KCl – 25,5 g

és NaCl – 26,5 g.

Tehát a sórétegben lentről felfele haladva: CaSO₄ , KCl és felül a NaCl lesz. (1,5 p)

d) pontosan 200 g Na₂SO₄●10H₂O . Magyarázat: az „éppen feloldódik” = telített oldat, amelyből hűtéssel nem Na₂SO₄ , hanem Na₂SO₄●10H₂O válik ki. (2,0 p)

e) 3Cu(AsO₂)₄●Cu(CH₃COO)₂ (1,3 p)

pl. bázeli zöld, bécsi zöld, császár-zöld, mezőzöld, papagájzöld, patentzöld, párizsi zöld, viktória zöld, braunschweigi zöld, strassburgi zöld, schweinfurti zöld. (7x0,1=0,7 p)

S.sz.	Kijelentés	Válasz	pont
(1)	A kémiai elemek közül legalacsonyabb a forráspontja.	hélium	0,25
(2)	Fénycsőben kék színnel világít.	argon	0,25
(3)	Milyen színnel világít az a „neoncső”, amely valójában neont tartalmaz?	narancsvörös	0,25
(4)	Izzólámpák töltésére is használják és ez magyar találmány.	kripton	0,25
(5)	A Föld legritkább elemei közé tartozik.	xenon	0,25
(6)	A lufik egyik lehetséges töltőanyaga.	hélium	0,25
(7)	Ipari méretekben a földgázból nyerik ki. Miért?	hélium; ez az elem nem úgy keletkezett a földben, mint a többi stabil elem, hanem radioaktív elemek bomlása termeli (az U, Z=92 és a Th, Z=90)	1,0
(8)	A legidősebb nemesgáz. Születési dátum és felfedező.	argon, 1894, Ramsay és Rayleigh (He,1868, Jansen, de a Földön csak 1869-ben mutatták ki)	1,0
(9)	A legfiatalabb nemesgáz. Születési dátum, hely és vegyjel!	ununoctium: 2006, Dubna, Uuo	1,0
(10)	Kétszer született meg a legfiatalabb nemesgáz. Miért	ununoctium *	0,5
(11)	Hogy nevezte volna Mengyelejev a legújabban felfedezett nemesgázt?	ekaradon	0,25
(12)	„Születési” évszámuk azonos.	neon, kripton, xenon	0,5
(13)	A légkörben előforduló harmadik leggyakoribb elem.	argon	0,25
(14)	Ötödik leggyakoribb elem a világegyetemben.	neon	0,25
(15)	Cseppfolyós állapotban, erősen felkeverve akár egy hónapig is képes mozgásban lenni. Miért?	hélium, a rendkívül kicsi viszkozitása miatt	0,5
(16)	Első elem, amelyre nem a Földön, hanem a világűrben leltek rá.	hélium	0,25
(17)	Fénycsőben halvány ibolya színű fényt áraszt.	kripton	0,25
(18)	A léghajók töltőgázaként éghetetlen tulajdonsága miatt jobban megfelel, mint a H, de van 2 tényező, amely ezt megkérdőjelezi. Melyek ezek?	hélium; sokkal drágább, mint a H és kisebb felhajtóerőt ad	0,75
(19)	Atommagja a radioaktív sugárzás során kibocsájtott alfa-részecske.	hélium	0,25
(20)	Belélegezve a személy hangja időlegesen magasabb lesz. Magyarázat!	hélium; a hang a He-ban 3-szor gyorsabban terjed, mint a levegőben és ilyen arányban lesznek magasabban a gégében a rezgések	0,75
(21)	A búvárok által használt gázkeverék nem „közönséges” levegő. Milyen kémiai összetételű a „trimix” és a „helix” nevű búvárlevegő?	trimix: He, O₂, N₂ helix: He, O₂	0,5
(22)	1960-1985 között a méter, mint mértékegység definíciójában szerepelt.	kripton	0,25
(23)	2014-től a doppinglistán szerepel(nek) teljesítményfokozó hatás miatt.	xenon és argon	0,25
(24)	Jelenleg legalább 80 vegyülete ismert. Add meg legkevesebb 5 vegyületének a képletét.	xenon; XeF₂; XeF₆; XeO₃; XeO₄; XeOF₄; XeO₂F₂ …	1,0
(25)	Az összes nemesgáz közül a Föld légkörében a legkisebb arányban fordul elő. Miért?	hélium; a második legkönnyebb gáz, ezért a Föld gravitációja nem tudja sokáig megtartani	0,5
(26)	A legnehezebb természetes elemek radioaktív bomlásakor keletkezik.	hélium	0,25
(27)	Két radioaktív elem bomlási sorának a tagja.	radon	0,25
(28)	1 dm³ levegő kb. 1000 atomot tartalmaz.	radon	0,25
(29)	A legkevesebb , ill. a legtöbb stabil izotóppal rendelkező nemesgázok. Mennyi ezeknek a száma?	hélium – 2; xenon – 9	0,5
(30)	Élelmiszeriparban csomagoló gázként használják. Mennyi az E-szám értéke?	hélium: E=939; argon: E= 938	0,75

* Először 1999-ben (más forrás: 1997) fedezték fel, 3 atomját állították elő; felezési ideje: 1/1000 sec. Mivel 2 éven át egyetlen laboratóriumban sem sikerült „reprodukálni”, vagyis újra előállítani, a Lawrence Berkeley laboratórium visszavonta a bejelentést. Egy belső vizsgálat kiderített, hogy csalás történt.

5. a) Hamarosan a papír átnedvesedik és lentről felfele haladva különböző színek jelennek meg különböző magasságokban. A vízben a festékkomponensek oldódnak és kémiai összetételüktől függően különböző sebességgel „vándorolnak”. Ezért válnak szét egymástól. (1,5 p)

Az eljárás neve: papír kromatográfia, amelyet anyagkeverékek szétválasztására alkalmaznak a komponensek oldószerben történő vándorlási sebessége (diffúzió sebessége), valamint a papír felületéhez kötődő képessége alapján. Mindezek a kémiai összetételtől függnek. (0,5 p)

b) 10-20 perc múlva az oldat kb. 20-25^o C-ra lehűl. A konyhasó oldhatósága alig változik a hőmérséklettel, míg a timsóé nagyon hőmérséklet függő. A spárgán sókristályok jelennek meg, amelyek gyakorlatilag csak timsót tartalmaznak a fenti sajátosság miatt. (Oldhatóságok: NaCl, 20^o C: 36 g; 80^o C: 38,4 g; timsó, 20^o C: 5,9 g; 80^o C: 71 g). (1,5 p)

Az eljárás neve: kristályosítás, amelyet az anyagok tisztítására használnak. Jelen esetben a timsó-konyhasó keverékből a tiszta timsó kinyerése a lényeg. (0,5 p)

6. a) (4,0 p)

	84	9		30	72			45
8	2	1	4	6	9	7	8	5	3
8	Ő_●A	ZUT	EST	NEK	SAV	AVA	BAN	KKA	YAG
	6	9	8	5	2	3	4	1	7	28
	ET-	ANY	AZO	LME	KÉT	OSS	IK…	OLS	NYÚ	28
21	7	3	5	1	4	8	6	9	2
21	ÍZÖ	AVA	GPR	ÓNA	ÉSH	NTE	AMI	OKN	ELS
	5	8	2	3	6	9	1	7	4	28
	ÓBÁ	STE	ŐJE	GGA	NTE	AKN	KHI	KVA	OGY	28
21	3	7	9	8	1	4	5	2	6	60
21	LSÓ	N,A	EVE	KET	BÁZ	ANE	LHA	GYH	ZTK	60
	4	6	1	7	5	2	9	3	8
	MSA	ÉML	NIA	KÉK	TNI	AHI	ZZÜ	TÁL	,ME
	8	5	3	9	7	6	2	4	1	4
	LLY	-VE	LÍT	KAV	NÖV	ŐPA	BÁZ	VAN	NEM	4
	9	4	7	2	8	1	3	6	5	90
	EGY	YÚA	ÉNY	IKI	EKN	SZA	ANA	PIR	RES	90
2	1	2	6	4	3	5	7	8	9	72
2	BAD	S,A	OSO	LAN	KEL	REF	SZÍ	EKS	TAN	72
	72		42	8	24			48

b) Savanyoknak nevezzük a vegytanban azon testeket, mellyeknek savanyú ízök van, a kék növény színeket – a mint ezt kémlő papirosokkal meg próbálhatni – veresre festik… és hogy a nem savanyú alanyagos savaggal sót állítanak elő. A két első jegy ha hibázik is, az utolsónak hibáznia nem szabad. (1,0 p)

c) Savaknak nevezzük a kémiában azokat az anyagokat, amelyek savanyú ízűek, a kék növények színanyagát pirosra festik, amint ez kipróbálható indikátor papírral, és a nem sav-oxidokkal (vagyis a fémoxidokkal) sót képeznek. Az első két tulajdonság ha hiányzik is, az utolsó nem hiányozhat.

(2,0 p)