Tehetséggondozó módszertani kiadvány 4. Dr. Stankovics Éva. Kémia. Gazdagítás alkalmazói ismeretek alkalmazásával

Átírás

1 Tehetséggondozó módszertani kiadvány 4 Dr. Stankovics Éva Kémia Gazdagítás alkalmazói ismeretek alkalmazásával

2 Tehetséggondozó módszertani kiadvány 4 Dr. Stankovics Éva Kémia Gazdagítás alkalmazói ismeretek alkalmazásával 1

3 Kémia A Mérei Ferenc Fővárosi Pedagógiai és Pályaválasztási Tanácsadó Intézet ingyenes kiadványa. Felelős kiadó: Sárik Zoltán igazgató Szerző: dr. Stankovics Éva Szerkesztő: Oros Csilla Szakmai lektor: Bondzsér Zita Nyelvi lektor: Sáfrányné Molnár Mónika Grafikai tervezés és nyomdai kivitelezés: Artiverzum Kép-Stúdió Kft. Kiadja a Mérei Ferenc Fővárosi Pedagógiai és Pályaválasztási Tanácsadó Intézet 1088 Budapest, Vas utca Minden jog fenntartva, beleértve a sokszorosítást, a mű bővített, illetve rövidített változatának kiadási jogát is. Készült a TÁMOP-3.4.4/B-08/2/KMR számú projekt keretében. MFPI, Budapest, 2011 Tehetséggondozás több szinten Dr. habil. Gyarmathy Éva, MTA Pszichológiai Kutatóintézet A digitális kor a gyerekek képességeit jelentősen megváltoztatta. A mai gyerekek agya sok, szimultán, főleg vizuális és auditív ingeren fejlődik. A digitális kor fő jellemzője, hogy tudás és készségek nélkül is hozzájuthat információhoz, tudáshoz bárki. A digitális bennszülöttekben ezért az az érzés alakul ki, hogy tudásuk van. A digitális bennszülöttek sem értenek jobban a technikai eszközökhöz, mint a digitális bevándorlók, de számukra a virtuális tudás is tudás. Erőfeszítés nélkül is képesek a rendelkezésre álló tudást használni. A kiemelkedőek azok lesznek, akik az információkat rendszerben tudják kezelni, és a tudást sajátjukká teszik. Nem véletlen, hogy két tehetséggondozó szakember is az informatika terén írt fejlesztő anyagot. Suszter Balázs és Gál Tamás egyaránt a mai kor lehetőségeinek minél magasabb szintű alkalmazásához segítik a gyerekeket. Módszereik, mint a további itt megjelenő szakértőké is, bár más-más területen, jelentős szabadságot adnak a tevékenységekre. Runda Margit, Somló Katalin és dr. Stankovics Éva fejlesztő anyagai is a gyerekek sokféle érdeklődéséhez és képességszintjéhez alkalmazkodó fejlesztő foglalkozásokat mutatnak be. A gyerekek képességeiknek és érdeklődésüknek megfelelően egyre magasabb szintre juthatnak. Az együttműködés során egymástól tanulnak, közben egymást kiegészítve használják képességeiket. A mai gyerekek idejük igen nagy részét az oktatási intézményekben töltik, ezért az ott tapasztaltak erőteljesen hatnak a gondolkodásukra. Ha azt élik meg, hogy nap mint nap tudatos tevékenység által fejlődnek, ez beépül az életszemléletükbe, és képességeiket a gyakorlás által maximalizálni tudják. Ehhez olyan környezetre van szükség, ahol megélhetik a hozzáértésüket. Az önbizalom ugyanis újabb tevékenységre sarkall, így tovább nő az erőfeszítésre való hajlam és a teljesítmény. A teljesítményeket a hozzáértés megélése készíti elő. Az iskolának az a gyakorlata, hogy korán, még kiforratlan képességek szintjén máris teljesítményeket vár el, a későbbi kiemelkedő teljesítményeket veszélyezteti. A szabad próbálkozás, az anyag rendszerbe helyezése, majd a magasabb szinten történő használata kell, hogy megalapozza a teljesítményeket. A tanításnak többet kell adnia, mint amennyit elvár. A sokféle képességet megmozgató tevékenységek sok tanuló számára jelentenek sikert. A mindennapi foglalkozásoknak ugyanúgy, mint a szakköröknek, gazdagító programoknak legfontosabb feladata, hogy megmutassa a gyerekeknek, adottságaik kiemelkedő képességek kifejlesztésére hajlamosítják őket, és ezért érdemes erőfeszítést tenniük. Az önmagába vetett hite sarkallja az embert a kitartó munkára, és a tehetségesek azok, akikben ez a hit hatalmas belső energiával szabadul fel. A tehetségeseket nem válogatni kell, hanem mindenkinek lehetőséget adni a legnagyobb fejlődésre. A tehetségesek azok, akik ezzel a lehetőséggel a legnagyobb mértékben élni akarnak. Gyarmathy Éva 2 3

4 Tartalom Bevezető... 6 Érdemes-e a tehetséges tanulókkal foglalkozni, és a tanulmányi versenyekre készülni? A gondolkodtató kémiai kísérlet, mint a tehetséggondozás és a motiválás egyik eszköze Kísérlet pezsgőtablettával Kísérlet kristályvizes nátrium-acetáttal Mi ég a cső végén? Kísérletek réz-gáliccal Mi történik a kémcsőben? Delta Kémiaverseny feladatai Feladat maximális pontszám: Feladat maximális pontszám: Feladat maximális pontszám: Feladat maximális pontszám: Delta Kémiaverseny feladatainak megoldása Feladat maximális pontszám: Feladat maximális pontszám: Feladat maximális pontszám: Feladat maximális pontszám: Többirányú problémamegoldó számítási feladatok Táblázatos feladatok Feleletválasztós tesztfeladatok...50 Diagramszerkesztés és -elemzés...54 Számítási feladatok Gondolkodtató feladatok...64 Laboratóriumi mérési gyakorlatok Az Irinyi János Kémiaverseny budapesti fordulójának sav-bázis titrálásai Citromlé citromsavtartalmának meghatározása Kénsavtartalom meghatározása Citrompótló almasav-tartalmának meghatározása Sav moláris tömegének meghatározása Az Irinyi János Kémiaverseny budapesti fordulójának redoxititrálásai Füstgáz kén-dioxid tartalmának meghatározása A levegő ózontartalmának meghatározása jodometriásan Pácsó nitrittartalmának meghatározása...80 A Fővárosi Komplex Tanulmányi Verseny gyakorlatai Savas eső vizsgálata A Zöld Kft. hidrogén-klorid kibocsátásának (emissziójának) meghatározása Felhasznált irodalom

5 Bevezető 2011 kiemelkedően fontos éve a kémiának, hiszen az ENSZ közgyűlése 2011-et a Kémia Nemzetközi Évének nyilvánította. A Kémia Nemzetközi Évének jelmondata: Kémia a mi életünk, a mi jövőnk ben számtalan verseny és kiemelkedő rendezvény szolgálta, szolgálja a kémia fontosságának, érdekességének bemutatását és a kémia megkedveltetését. Így ebben az évben a tehetséges tanulóknak és az őket felkészítő tanároknak nagyon sok lehetősége adódik, hogy sikerélményhez jussanak. A teljesség igénye nélkül néhányat felsorolnék a megszokott hagyományos kémiaversenyeken kívül a 2011-ben szervezett kémiai rendezvényekből: A Kémikusok Egyesületének szervezésében: Kísérletek tűzzel vízzel. A Magyar Műszaki és Közlekedési Múzeum Kémia Ünnepe címmel indított programsorozatot. A kémiai kísérleti bemutatók sorát tartották: Vegykonyha kiállítások és foglalkozások, az Atomix, a 3D molekulatervezés, Egy csepp két csepp, Csináld gyorsan, Színes kémia, Varázslat, mágia, netalán kémia? és egyéb címekkel. Beszédes kémia a Duma Színházzal címmel science show keretében magyarázzák a magyarázhatatlant a Duma színház humoristái kémiatanár segítségével. A MTV1 Delta műsorának és a Kémikusok Egyesületének szervezésében: a Delta Kémiaverseny. A MOL által meghirdetett: MOL Freshhh Junior természettudományos verseny. Kell nekünk a vegyipar? címmel a Magyar Vegyipari Szövetség felhívására lebonyolított pályázat. Minden rendezvénynek közös célja a tehetségek felkutatása és szerepléshez juttatása, hiszen egyre világosabbá válik, hogy a 21. században a tudás és a szakértelem a legfontosabb nyersanyag, és a nagy küzdelem már rég nem az új földrészekért és a bányákért zajlik. (Hámori Szabó 2004.) A Nemzeti Tehetségtanács ben a következő definíciót fogalmazta meg: Tehetségesnek azok tekinthetők, akik kiváló adottságaik alapján: az átlag feletti általános képességek, az átlagot meghaladó speciális képességek, a kreativitás, a feladat iránti elkötelezettség, a motiváció a négy fenti összetevő ötvözeteként magas szintű teljesítményre képesek az élet valamely tevékenységi területén. (Balogh László 2006.) A tehetséges tanulókkal való foglalkozásnak különösen fontos feladata, hogy ki kell alakítani tanulóinkban az önálló ismeretszerzés egyéni módszereit. Legyen igényük a tudomány és a technika újdonságainak megismerésére. Alakítsák ki saját elképzeléseiket a tanult tudományos elméletek segítségével. (3. számú melléklet a 34/2008. (XII.12.) OKM rendelethez. Az emelt szintű magyar nyelv és irodalom, történelem, matematika, fizika, biológia, kémia tantárgy tehetséggondozásának kerettanterve.) A középiskolai kémiaoktatás célja és így a tehetségekkel való foglalkozásnak különösen fontos feladata, hogy segítse elő a logikus gondolkodásra nevelést, a többirányú problémamegoldó készség fejlesztését, az önálló számítási feladatok megoldását és a táblázatok, grafikonok adatainak elemzését és értelmezését. A problémamegoldás, a jelenségek, a tulajdonságok, a folyamatok megértésének igénye a tudomány örök hajtóereje. Fontos, hogy kialakítsuk a tehetséges tanulókban az észlelt jelenségek magyarázatának igényét, a logikus gondolkodással a korábban tanult ismereteik alkalmazását. Ezeket a gondolatokat a 2001 őszén bevezetett kerettanterv is erőteljesen hangsúlyozza: Az élményszerű tanulást, a természeti jelenségek iránti érdeklődés megtartását, illetve fokozását szolgálják a jól megtervezett kémiai kísérletek. A kísérletek legyenek látványosak, de egyszerűek. Legyen több olyan kísérlet, amit a tanulók otthon is meg tudnak ismételni (pl. oldás, égetés, sav-bázis reakciók, erjedés). A kísérletek sokaságának elvégzésével szoktassuk a diákokat az anyagokkal és az eszközökkel való figyelmes, pontos munkára, a mindenre nyitott észlelésre. (Kerettanterv, o.) Így nagyon fontos, hogy a tanulók egyszerűen, logikusan, többirányúan és alkotóan legyenek képesek problémát megoldani. A megvalósításhoz szükséges a motiváció, a kíváncsiság ébrentartása, a cselekvésből kiinduló felfedeztető tanítás, a gondolkodásra ösztönző nevelés és a sikerélmény biztosítása. A tantárgy tanítása során a kémiai intelligencia és az értelmi képességek fejlesztése céljából mindinkább olyan kémiai feladatokat kell gyakoroltatni, amelyekkel a kémiai folyamatok menynyiségi viszonyait értelmezhetik a tanulók. 6 7

6 Feltétlenül fontos minél hamarabb, az általános iskolában már a hetedik, a középiskolában már a kilencedik osztályban kiválasztani a kémia iránt érdeklődő, tehetséges tanulókat, és el kell látni őket rendszeresen a tanórán, illetve a kémia szakkörön érdekes, gondolkodtató, problémamegoldó feladatokkal és számítási példákkal, mert fiatalkorban még mindenki kíváncsi felfedező. Az érdeklődő és tehetséges tanulóknak adott feladatok és számítási példák túlmutatnak az alap tantárgyi követelményeken. Az így felkészített tanulók képesek lesznek először csak szaktanári segítséggel később önállóan a problémamegoldó kísérletek elemzésére, a gondolkodtató feladatok, a számítási példák megoldására, az összetettebb, logikus gondolkodást igénylő gyakorlatok elvégzésére, hiszen a kémia tanulása mind a logikus gondolkodást, mind az elmélyült tanulást megköveteli. A kémia iránt érdeklődő, motivált, tehetséges diákoknak fontos tudáspróbát jelentenek a kémiaversenyek. A sikerélményt nyújtó versenyzés a Curie Kémia Emlékversenyen, az általános iskolásoknak szóló Hevesy György Kémiaversenyen vagy a középiskolásokat megmozgató Irinyi János Kémiaversenyen, az OKTV-n és egyéb megmérettetésen esetleg a tanulók pályaválasztását is meghatározza. Curie Kémiai Emlékverseny Iskolámban, a Petrik Lajos Két Tanítási Nyelvű Vegyipari, Környezetvédelmi és Informatikai Szakközépiskolában a kémia tantárgy kiemelten fontos. A kémia iránt érdeklődő, tehetséges tanulókkal rendszeresen foglalkozunk a tanórán kívül is. Külön szakkörön foglalkoztatjuk a osztályosokat és a felsőbb éveseket. A középiskolai hagyományos kémiaversenyeken kívül Mérei Ferenc Fővárosi Pedagógiai és Pályaválasztási Tanácsadó Intézet által szervezett Fővárosi Komplex Szakmai Tanulmányi Versenyen a vegyész és a környezetvédelmi területen is bizonyíthatják 11. osztályos tanulóink a szakmai tantárgyak mellett kémiatudásukat is. Évek óta iskolánkban kerülnek megrendezésre e versenyek döntői. További megmérettetést szervez a Vidékfejlesztési Minisztérium és a Nemzeti Szakképzési és Felnőttképzési Intézet a 12. osztályosoknak a SZÉTV-én (Szakmacsoportos Szakmai Előkészítő Érettségi Tantárgyak Versenye), az OMTV-én (Országos Műszaki Tanulmányi Verseny) és az OSZTV-én (Országos Szakmai Tanulmányi Verseny). Ezeken a megmérettetéseken a kémia tantárgy kiemelten fontos szerepet tölt be. A versenyek szervezésében és lebonyolításában a közreműködő iskolák, így a Petrik is rendszeresen részt vesznek. 8 9

7 A Kémia Nemzetközi Évében az MTV1 Delta tudományos műsorának szervezésében indított Delta Kémiaverseny döntőjének első napja szintén iskolánkban került megrendezésre, és az itt elvégzett feladatokat a Petrik tanárai állították össze. Immár második éve iskolám a Petrik TISZK-be tartozó intézmények tanulóinak diák- konferenciát szervez Petrik TISZK Diák Konferencia címen. Az idei rendezvényen négy szekcióban folyt a munka: Földünk és környezetünk. Biológia és egészség. Társadalomtudomány és művészet. Informatika és technika. Az igen színvonalas, egész napos programon a 8 iskolából érkezett, jól felkészült diák előadók érdekesebbnél érdekesebb témákból tartottak előadást. A négy előadóteremben 50 előadást hallgathattak meg a TISZK iskoláiból érkezett érdeklődő tanulók. Minden szekcióban díjaztuk az első, a második, a harmadik és a közönségdíjas helyezetteket. A kémia iránt fogékony, tehetséges tanulóknak fontosak ezek a versenyek. A sikerek csak megfelelő felkészülés után várhatók, ehhez az előkészítő munkához állítottam össze kiadványomat. A tehetséges, érdeklődő és emiatt órán kívül is többletmunkát vállaló diákok felkészüléséhez ajánlom a fejtörő, látványos kísérleteket, a gondolkodtató feladatokat, a különböző típusú számítási példákat és a versenyzéshez nagyon fontos laboratóriumi gyakorlati méréseket. Érdemes-e a tehetséges tanulókkal foglalkozni, és a tanulmányi versenyekre készülni? A kérdésre adott igen választ szeretném bizonyítani egy 2009-ben, 1089 fő első éves vegyészmér-nök, biomérnök, kémia BSc és környezettan szakos hallgató körében végzett kémiai tudásszint mérés eredményével, ahol a mérésben részt vevők ugyanabban az időben egy 60 perces, mindenki számára azonos kémiai dolgozatot írtak. A dolgozat kifejezetten a középiskolából hozott ismereteket térképezte fel. A feladatsort a hallgatók átlagosan 35,3 %-ra írták meg. Általánosságban megállapítható volt, hogy a magasabb felvételi pont-számmal érkezett hallgató jobb dolgozatot írt. Még nyilvánvalóbb volt az összefüggés a kémia érettségin, a tanulmányi versenyeken és a dolgozaton elért pontok között. A versenyeken rendszeresen szereplő diákok sokkal jobban oldották meg a feladatokat, mint a többiek. Az országos döntős versenyzők átlaga 81,9 % volt. (Radnóti Király 2010.) Így természetesen a versenyzői tapasztalattal rendelkező tanulók a választott vegyész és kémia szakon könynyebben veszik az akadályokat, és sikeresebben végzik el az egyetemet, főiskolát is

8 A gondolkodtató kémiai kísérlet, mint a tehetséggondozás és a motiválás egyik eszköze A tehetséggondozásnak, a kémia tantárgy érdekessé tételének és a motivációnak talán legfontosabb eszköze a jól kiválasztott, látványos, gondolkodtató demonstrációs és tanulókísérletek rendszeres alkalmazása. Ezt bizonyítja, hogy már 1908-ban az Angolkisasszonyok Budapesti Intézete Kémiai kísérletek címmel segédkönyvet adott ki a Polgári tanítónőképző III. osztályosainak. A kémiatanítás sava-borsa a kísérletezés. A tapasztalatok alapján is elmondhatjuk, hogy a tábla-kréta kémiával biztosan nem valósíthatjuk meg a kerettantervnek megfelelő célkitűzést, hiszen a kerettantervek nagy súlyt helyeznek a tanári és a tanulói kísérletezésre. (Rózsahegyi, 2002) Az élő kísérlet élményét semmi nem pótolhatja, bár a legegyszerűbb kísérlet elvégzése is eszközt, anyagot, sok előkészítő munkát és időt igényel, melyet sok kolléga már nem vállal. Pedig a kísérletezésről nem szabad lemondani, ha a kémia tantárgy rossz megítélésén változtatni szeretnénk. Sok más mellett ezek az élő kísérletek teremtik meg a videofilmen vagy DVD-n bemutatott kísérletek hitelét is. Egy-egy eredményesen végrehajtott kémiai kísérlet mindenki számára élményt jelent. Ezért sajnálatos, hogy az utóbbi évtizedekben, a kémia tantárgyban az arányok túlságosan eltolódtak az elméleti megközelítés és tárgyalásmód felé. Egyértelműen szemlélteti ezt a tényt, hogy a kísérlet nélküli kémiatanítás unalmas, hatástalan, elszomorító. (Rózsahegyi, 2002) A tanár által végzett vagy végeztetett gondolkodtató kísérletek során a kémiai folyamatok tervszerűen irányítottak. A kísérletezés a természettudományok iránt érdeklődő tehetséges tanulókkal való foglalkozás legjellemzőbb megismerő módszere. A kísérletek kiválasztásánál, előkészítésénél és végrehajtásánál figyelembe kell venni a tanítandó a- nyagot, a didaktikai célt, a technikai megoldásokat és a balesetvédelmi előírásokat. A didaktikai cél megvalósításánál a következő feltételeknek kell teljesülniük: a kísérleti megoldást kívánó probléma világos felvetése, megfigyelési szempontok megadása, figyelemirányítás, a kísérleti berendezés és az egymásra ható anyagok előzetes ismertetése, a kísérlet bemutatása, helyszíni közvetítés, magyarázat, a figyelem összpontosítása a fontos részletekre, tanári irányítással a kísérleti tapasztalatok tisztázása, elemzése, a kísérleti eredmények kiértékelése, és a szükséges következtetések levonása. A megoldásokra vonatkozó követelmények közül a legfontosabbak: a kísérletnek mindig sikerülnie kell, a kísérletnek minden részlete jól látható legyen, ezért előírás, hogy megfelelő méretben végezzük, vagy vetítsük ki írásvetítőn vagy diavetítővel, a bemutatott eszközök és anyagok legyenek kellő magasságban, az észlelésnél biztosítsunk kontrollos hátteret, az esztétikai nevelés miatt dolgozzunk tiszta edényekkel, esztétikusan összeszerelt készülékekkel, tartsuk be a balesetvédelmi szabályokat. A következőkben néhány látványos, kémiai kísérlettel kombinált, a szerző által összeállított kémiai fejtörőt mutatnék be. Alkalmazásuk többféleképpen is elképzelhető: egy jól bevált módszer az, ha a kísérlet elvégzése előtt elmondjuk, mit és hogyan fogunk csinálni, és pár perc gondolkodási idő után megbeszéljük, hogy ki milyen jelenséget vár majd a kísérlet elvégzése után megmagyarázhatjuk az esetleg a várakozástól eltérő eredményt. Az is megoldás, ha az óra legvégén bemutatjuk a kísérletet, és feladjuk házi feladatnak kitalálni a magyarázatot. Ebben az esetben elengedhetetlen a következő találkozáskor a magyarázat megbeszélése. Vannak esetek, amikor a legcélszerűbb ismertetni a rendelkezésre álló anyagokat, eszközöket, s rákérdezni, hogy egy bizonyos eredményt hogyan érhetünk el. Természetesen mindenki a saját elképzeléseinek, a tanított diákoknak és a bemutatandó kísérletnek megfelelően eldöntheti, hogy mikor melyik módszert alkalmazza. 1. Kísérlet pezsgőtablettával Töltsünk meg egy 100 cm 3 térfogatú mérőhengert vízzel, majd állítsuk üvegkádba, amelyben víz van. Juttassunk a mérőhenger szája alá egy fél pezsgőtablettát (Plussz tabletta). Mérjük meg a fejlődő gáz térfogatát. A mért térfogat kb. 20 cm 3. Majd mérjük meg a második fél pezsgőtablettából keletkező gáz térfogatát is. Ez a második térfogat kb. 80 cm 3 -nek adódik. A pezsgőtabletta általában nátrium-hidrogén-karbonátot és borkősavat tartalmaz

9 1. Mi történt a kémcsőben? 2. Írd fel a lejátszódó folyamatok egyenleteit! 1. Melegítés hatására a nátrium-acetát elkezd oldódni a kristályvízében, az oldott só lúgosan hidrolizál, ezt jelzi a fenolftalein indikátor színváltozása. Feladatok: 1. Milyen gáz fejlődik, ha a pezsgőtabletta vízben oldódik? 2. Írd fel a lejátszódó folyamat reakcióegyenletét! 3. Miért fejlődik a második fél tablettából nagyobb térfogatú gáz? 1. CO NaHCO 3 + C 2 H 2 (OH) 2 (COOH) 2 = C 2 H 2 (OH) 2 (COONa) H 2 O + 2 CO 2 3. Az első fél pezsgőtablettából fejlődő gáz nagyobb térfogatú folyadékon buborékol át, legnagyobb része oldódik, és az oldat telítődik a szén-dioxidgázzal, részben szénsav keletkezésével. Így a második fél tablettából fejlődő gáz legnagyobb része mérhetővé válik. 2. CH 3 COONa 2 H 2 O = CH 3 COO (aq) + Na+(aq) + 2 H 2 O CH 3 COO + H 2 O = CH3 COOH + OH 3. Mi ég a cső végén? Csomagolópapírból készítsünk kb. fél méter hosszú papírtölcsért, a hegyes végéhez közel vágjunk egy 1-2 mm átmérőjű lyukat. A tölcsér szélesebb végét gyújtsuk meg. Kis idő múlva a vágott lyukon kiáramló gáz is meggyújtható. Feladatok: 2. Kísérlet kristályvizes nátrium-acetáttal Keverjünk össze kb. kétkanálnyi nátrium-acetátot egy pici szilárd fenolftaleinnel, szórjuk a keveréket száraz kémcsőbe. Állítsuk a kémcsövet kb. 70 C hőmérsékletű vízfürdőbe. Rövid idő múlva a színtelen porkeverék színe elkezd rózsaszínes lilára változni, tartsuk a kémcsövet hideg víz alá, és a szín eltűnik. A műveletsor többször ismételhető. 1. Mi ég a cső végén? 2. Hogyan keletkezett? 3. Írd fel az anyag égésének egyenletét! Feladatok: 14 15

10 1. Szén-monoxid. 2. Mivel a tölcsér belsejében nincs elég oxigén, a papír tökéletlen égésénél szén-monoxidgáz keletkezik CO + O 2 = 2 CO 2 Kísérletek réz-gáliccal A) Száraz kémcsőben lévő porított kristályvizes réz-szulfátot (CuSO4 5 H2O) egyre erősödő gázégővel melegítsünk színváltozásig. A kihevített anyagot öntsük porcelántálba. B) Tegyük kis részletét vizet tartalmazó kémcsőbe! C) A másik részletét oldjuk cc. HCl-t tartalmazó kémcsőben! D) A következő részletét oldjuk kémcsőben lévő cc. NH3-oldatban! Feladat: Írd fel az A) B) C) D) változások reakcióegyenleteit a színváltozásokkal együtt! 5. Mi történik a kémcsőben? Kémcsőben elegyítsünk azonos térfogatú telített kálium-klorid-oldatot és cc. sósavat. Figyeljük meg a változást! Feladat: 1. Írd le a bekövetkező változást! 2. Magyarázd a jelenséget reakcióegyenlettel! 1. KCl csapadék válik ki. 2. KCl K + (aq) + Cl (aq) A koncentrált sósav hatására az egyensúly az alsó nyíl irányában tolódik el, és a túltelített oldatból KCl csapadék kiválik ben az MTV1 Delta tudományos műsorának szervezésében a Delta Kémiaverseny döntőjének egyik feladatsorát a szerző készítette. Itt tenném közzé a feladatlapot a megoldásokkal, a pontozással és a versenyen készített fotókkal együtt. hő A) CuSO 4 5 H 2 O CuSO H 2 O kék fehér B) CuSO H 2 O = [Cu(H 2 O) 4 ] 2 + SO 2 4- fehér kék C) CuSO HCl =[CuCl4] 2 + H 2 SO 4 fehér zöld D) CuSO NH 3 =[Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ + SO 2 4- fehér sötétkék 16 17

11 Delta Kémiaverseny feladatai Petrik Lajos Két Tanítási Nyelvű Vegyipari, Környezetvédelmi és Informatikai Szakközépiskola május 14. Összes pontszám: 50 pont TANULÓI INFORMÁCIÓK Minden kísérletet a megfelelő védőfelszerelés használata mellett, szükség esetén elszívófülkében kell végrehajtanotok! A versenybizottság a kísérletek hibás vagy sikertelen elvégzésekor minden feladat esetében maximum 5 pontot von le az adott feladatra kapott pontokból. A kísérletet elvégezve a látvány: Feladatok 1. Feladat maximális pontszám: 11 Végezzétek el az alábbi kísérletet a leírás és készülékrajz alapján, majd oldjátok meg a feladatokat tudásotok és a kísérlet során nyert tapasztalatok segítségével! Kísérlet A kémcső külső falát vékonyan kenjétek be glicerinnel, majd óvatosan forgassátok meg a nagyobb óraüvegen lévő jódkristályokon! A jódkristályok ragadjanak rá a kémcső külső falára. A kémcsőbe szórjatok műanyag portölcsér segítségével kb. 2 kanálnyi szilárd nátrium-hidroxidot! Szereljétek össze a képen látható készüléket! Tegyetek vattát a lombik szája és a kémcső közé! Öntsetek a kémcsőben lévő nátrium-hidroxidra fél kémcsőnyi vizet! Óvatosan keverjétek meg üvegbottal az oldatot a kémcsőben, az üvegbotot hagyjátok a kémcsőben! A) Írjátok le a kb. 2-3 perc múlva bekövetkező változást! 2 pont 18 19

12 B) Mindkét folyamat esetében írjátok fel a termokémiai egyenletekből ismert módon, hogy milyen állapotú anyagból milyen állapotú anyag keletkezik! Adjátok meg mindkét folyamat nevét és a hozzá tartozó energiaváltozás előjelét is! C) Magyarázzátok és számítással is igazoljátok a bekövetkező változásokat! Adatok: 4 pont 5 pont 1. kísérlet A kerámiás dróthálón előre elkészített 2-3 kanálnyi porított ammóniumbikromátot /(NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 -ot/ gyújtópálca segítségével melegíti, amíg az szikrázni nem kezd. 2. kísérlet A reakció lejátszódása után a reakcióban keletkező króm(iii)-oxidot gázégő lángjában erősen felhevíti, majd az ammóniával telített légterű nagy lombikba kis részletekben beleszórja. A kísérletek elvégzése után a látvány: 1. kísérlet 2. kísérlet Képződéshők k H[Na+(aq)] = 240 kj/mol k H[OH (aq)] = 230 kj/mol k H[NaOH(s)] = 428 kj/mol k H[I2(g)] = +93,8 kj/mol k H[2 I(g)] = +151 kj/mol 2. Feladat maximális pontszám: 9 Figyeljétek meg a vetélkedő vezetője által bemutatott kísérleteket, majd oldjátok meg a hozzájuk kapcsolódó feladatokat! 20 21

13 Feladatok az 1. kísérlethez A) Rendezzétek a felírt reakcióegyenletet! (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + H 2 O 1 pont B) Adjátok meg a reakcióegyenletben szereplő színváltozást okozó anyagok színeit! 1 pont C) Írjátok fel, hogy a reakcióban mi oxidálódott, mi redukálódott! 1 pont D) Jellemezzétek minél több szempont szerint a lejátszódó folyamatot! 2 pont Feladatok a 2. kísérlethez E) Mi történhetett az ammóniával a felhevített króm(iii)-oxid hatására? Kémiai változás esetén írjátok fel a lejátszódó folyamat reakcióegyenletét! F) Milyen szerepet játszott a folyamatban a króm(iii)-oxid? 3 pont 1 pont 3. Feladat maximális pontszám: 14 Ezt a kísérletet védőfelszerelésben, működő elszívó fülke alatt hajtsátok végre, majd megfigyeléseitek és kémiai tudásotok segítségével oldjátok meg a feladatokat! Kísérlet Óvatosan adjátok a főzőpohárban lévő 50 cm 3 térfogatú, 30 tömegszázalékos kénsavoldathoz az előkészített kb. 2 g kalcium-karbidot és részletekben az üvegben lévő kb. 5 cm 3 térfogatú hipót (a fényjelenség megjelenéséig)! A kísérlet elvégzése után a látvány: 22 23

14 Feladatok A) Figyeljétek meg és írjátok le a változásokat! Magyarázzátok meg részletesen, hogy szerintetek mi történik az egyes kiindulási anyagokkal, illetve a belőlük keletkező termékekkel! 5 pont 4. Feladat maximális pontszám: 16 Nyolc számozott kémcsőben különböző oldatokat kaptatok, ennek ismeretében válaszoljatok az A) G) pontokban feltett kérdésekre az alábbi indikátor skálák, valamint számításaitok alapján a kísérlet elvégzése nélkül! A válaszok megadása előtt ne nyúljatok a kísérlethez előkészített vegyszerekhez és eszközökhöz! Jelezzétek, ha készen vagytok elméleti válaszaitokkal, mert csak azok ellenőrzése után foghattok hozzá a gyakorlati munkához! Sav-bázis indikátorok színváltozásai a ph változásának függvényében B) Írjatok fel minél többet a főzőpohárban lejátszódó folyamatok rendezett reakcióegyenleteiből! 9 pont 24 25

15 Nyolc számozott kémcsőben az alábbi oldatok találhatók: 1. 0,1 mol/dm 3 HCl 2. 0,01 mol/dm 3 HCl 3. 0,001 mol/dm 3 CH 3 COOH 4. 0,1 mol/dm 3 NaOH 5. 0,01 mol/dm 3 NaOH 6. 0,1 mol/dm 3 Na 2 CO ,00001 mol/dm 3 NaOH 8. 0,001 mol/ dm 3 NH 4 Cl Kérdések A) Melyik kémcsőben vagy kémcsövekben lenne a timolkék indikátor sárga színű? B) Milyen színű a 6. oldatban a fenolftalein indikátor? C) Adjátok meg, hogy melyik kémcsőben vagy kémcsövekben lenne a brómtimolkék indikátor kék színű! D) Milyen színű a 8. oldatban a lakmusz indikátor? 2 pont 1 pont 4 pont E) Milyen indikátor(ok) színe lenne a 2. oldatban vörös? 2 pont 1 pont F) Milyen színű lenne a 3. oldatban a timolkék indikátor? G) Milyen színű lesz a timolkék indikátor, ha 1 cm 3, a 2. számú kémcsőben lévő oldathoz 2 cm 3, az 5. számú kémcsőben lévő oldatot öntünk? Számítsátok ki az így keletkező oldat ph-ját is, ha a térfogatok összegezhetők! 4 pont A kísérlet elvégzése Az elméleti válaszok megadása és a zsűri tagjainak való bemutatása és a feladatok javítása után az A) G) jelű üres kémcsövekben ellenőrizzétek a gyakorlatban is a helyes válaszokat! A tálcán levő kémcsövekre írjátok rá a megfelelő betűjelet (A-G), és végezzétek el a kémcsőben a vizsgabizottság által már helyesnek ítélt kísérleteket. A kémcsövekben lévő oldatok olyan kis részleteit használjátok, hogy mindig maradjon az eredeti, számozott kémcsövekben az eredeti oldatból is! A feladat végrehajtását a kísérlethez előkészített cseppentőkkel is végezhetitek. A kísérlet elvégzése után a látvány: 1 pont 26 27

16 Feladat 1 A kísérlet elvégzése után a látvány: Mauritius országzászlójának színei sorrendben: vörös-kék-sárga-zöld. A már előállított színes oldatok kis részletéből, valamint a számozott kémcsövekben lévő oldatok és a rendelkezésetekre álló indikátorok segítségével négy különböző üres kémcsőben állítsátok elő az országzászló színeivel Rakjátok ezeket az oldatokat egy kémcsőállványba olyan sorrendbe, hogy balról jobbra haladva éppen Mauritius zászlójának fent felsorolt színeit mutassák! 1 pont egyező oldatokat! A csapatok a kérdésekre adott jó válaszokra és a feladatokat elvégezve a kémcsövekben kapott helyes színekre kapják meg az A) G) bekeretezett válaszokra adható pontokat. A verseny közelről: 1 Ezt a feladatrészt a zsűri állította össze

17 C) Magyarázzátok és számítással is igazoljátok a bekövetkező változásokat! Delta Kémiaverseny feladatainak megoldása Petrik Lajos Két Tanítási Nyelvű Vegyipari, Környezetvédelmi és Informatikai Szakközépiskola JAVÍTÓKULCS A jód szublimációjához szükséges energiát a NaOH oldáshője (vagy oldódását kísérő energiaváltozás) adja. 1 pont H 1 = {[ k H[Na + (aq)] + k H[(OH aq)]} k H[NaOH(s)] = [ 240 kj/mol + ( 230 kj/mol)] ( 428 kj/mol) = 42 kj/mol 2 pont H 2 = k H[I 2 (g)] k H[I 2 (s)] = +93,8 kj/mol 0 kj/mol = +93,8 kj/mol 2 pont 5 pont 1. Feladat maximális pontszám: 11 A) Írjátok le a kb. 2-3 perc múlva bekövetkező változást! A kémcsőben a NaOH oldódik, és a lombikban lila színnel szublimál a jód. 1 pont 1 pont B) Mindkét folyamat esetében írjátok fel a termokémiai egyenletekből ismert módon, hogy milyen állapotú anyagból milyen állapotú anyag keletkezik! Adjátok meg mindkét folyamat nevét és a hozzá tartozó energiaváltozás előjelét is! oldódás NaOH(s) Na + (aq) + OH (aq) H 1 < 0 2 pont szublimáció I 2 (s) I 2 (g) H 2 > 0 2 pont 2 pont 4 pont 2. Feladat maximális pontszám: 9 A) Rendezzétek a felírt reakcióegyenletet! (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N H 2 O 1 pont B) Adjátok meg a reakcióegyenletben szereplő színváltozást okozó anyagok színeit! Az (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 sárga színű, a Cr 2 O 3 zöld színű. 1 pont C) Írjátok fel, hogy a reakcióban mi oxidálódott, mi redukálódott! A nitrogén oxidálódott, a króm redukálódott. 1 pont D) Jellemezzétek minél több szempont szerint a lejátszódó folyamatot! bomlás redoxireakció exoterm folyamat gázfejlődéses reakció 2 pont 2 jó válasz 1 pont, 3 vagy 4 jó válasz 2 pont 30 31

18 E) Mi történhetett az ammóniával a felhevített króm(iii)-oxid hatására? Kémiai változás esetén írjátok fel a lejátszódó folyamat reakcióegyenletét! Az ammónia elég (vagy oxidálódott). 1 pont 4 NH O 2 = 4 NO + 6 H 2 O 2 pont vagy 4 NH O 2 = 2 N H 2 O F) Milyen szerepet játszott a folyamatban a króm(iii)-oxid? Katalizátor. 3 pont 1 pont B) Írjatok fel minél többet a főzőpohárban lejátszódó folyamatok rendezett reakcióegyenleteiből! Az acetilén fejlődése és a kalcium-hidroxid kelekezése: CaC H 2 O = CH CH + Ca(OH) 2 Klórgáz fejlődés: NaOCl + NaCl + H 2 SO 4 = Cl 2 + Na 2 SO 4 + H 2 O vagy ClO + Cl + 2 H + = Cl 2 + H 2 O Az acetilén reakciója 1 mol klórral: CH CH + Cl 2 = CHCl=CHCl 3. Feladat maximális pontszám: 14 A) Figyeljétek meg és írjátok le a változásokat! Magyarázzátok meg részletesen, hogy szerintetek mi történik az egyes kiindulási anyagokkal, illetve a belőlük keletkező termékekkel! A kalcium-karbidból és a vízből színtelen (acetilén) gáz fejlődik. 1 pont A hipóból sárgászöld színű klórgáz keletkezik. 1 pont A keletkező acetilén meggyullad, szikrázva, esetleg kormozó lánggal elég. 1 pont Az oldat közben zavarosodik, fehér csapadék keletkezik benne. 1 pont Az acetilén reagál a klórgázzal. 5 pont Az acetilén reakciója 2 mol klórral: CH CH + 2 Cl 2 = CHCl 2 CHCl 2 A klór reakciója a vízzel: Cl 2 + H 2 O = HOCl + HCl Az acetilén tökéletes égése: CH CH + 2,5 O 2 = 2 CO 2 + H 2 O vagy 2 CH CH + 5 O 2 = 4 CO H 2 O Az acetilén tökéletlen égése: CH CH + 1,5 O 2 = 2 CO + H 2 O vagy: 2 CH CH + 3 O 2 = 4 CO + 2 H 2 O Az acetilén kormozó égése: CH CH + 0,5 O 2 = 2 C + H 2 O vagy: 2 CH CH + O 2 = 4 C + 2 H 2 O A gipsz képződése: Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 = CaSO 4 + 2H 2 O Minden helyes (teljes vagy ionos) egyenlet 1 1 pont 9 pont 32 33

19 4. Feladat maximális pontszám: 16 A) Melyik kémcsőben vagy kémcsövekben lenne a timolkék indikátor sárga színű? 3, 8. 2 pont Mauritius országzászlójának színei sorrendben: vörös-kék-sárga-zöld. 7. számú kémcsőbe timolkék indikátor. 1 pont B) Milyen színű a 6. oldatban a fenolftalein indikátor? Lila vagy rózsaszín. 1 pont C) Adjátok meg, hogy melyik kémcsőben vagy kémcsövekben lenne a brómtimolkék indikátor kék színű! 4, 5, 6, 7. 4 pont D) Milyen színű a 8. oldatban a lakmusz indikátor? Lila. 1 pont E) Milyen indikátor(ok) színe lenne a 2. oldatban vörös? Metilnarancs és a lakmusz. 2 pont F) Milyen színű lenne a 3. oldatban a timolkék indikátor? Sárga. 1 pont G) Milyen színű lesz a timolkék indikátor, ha 1 cm 3, a 2. számú kémcsőben lévő oldathoz 2 cm 3, az 5. számú kémcsőben lévő oldatot öntünk? Számítsátok ki az így keletkező oldat ph-ját is, ha a térfogatok összegezhetők! Kék. ph = 11,5 4 pont 34 35

20 Többirányú problémamegoldó számítási feladatok A középiskolai kémiatanításnak és így a tehetséggondozásnak is fontos feladata, hogy segítse a logikus gondolkodásra nevelést és a problémamegoldó készség fejlesztését, alakítson ki megfelelő önállóságot a számítási feladatok megoldásában, és járuljon hozzá a mennyiségi szemlélet fejlesztéséhez. A kémia iránt érdeklődő, s emiatt órán kívül is többletmunkát vállaló tehetséges tanulók számára izgalmas és fontos tudáspróbát jelentenek a versenyek. Eredményes, sikerélményt nyújtó szereplés azonban csak megfelelő előkészítés után várható. A versenyekre való felkészítéshez a korábbi versenyek kérdései, a Középiskolai Kémiai Lapok feladatai, a számtalan jobbnál jobb kémiai példatár (néhány a felhasznált irodalomban is megtalálható) mellett már az internet is rendelkezésre áll. Szerepeljen itt néhány internetcím a teljesség igénye nélkül: aktualis/5131-irasbeli-kemia-erett segi-feladatok-megoldasok korlat/ Kidv/0/33374/1 A számítási feladatok változatos típusait alkalmazhatjuk a tehetséggondozásban. Így a táblázatos, a feleletválasztós, a diagramszerkesztő- és elemző, a gondolkodtató rajzos számítási feladatok jó lehetőséget biztosítanak a versenyekre való felkészüléshez. Az alábbi feladatok többségét a szerző készítette. Táblázatos feladatok 1. Töltsd ki a táblázat üres celláit! 36 37

21 2. Töltsd ki a táblázat üres celláit! 3. Töltsd ki a hiányzó adatokat! 38 39

22 4. 10,0 cm 3 térfogatú benzolból és 8,0 cm 3 brómból vas katalizátor mellett brómbenzolt állítunk elő. A) Írd fel a lejátszódó folyamat reakcióegyenletét! B) Töltsd ki a táblázatot, és válaszolj a kérdésekre! A) C 6 H 6 + Br 2 = C 6 H 5 Br + HBr B) C) Add meg a termelési százalékot, ha 15,00 g termék lett! D) Számítsd ki, hogy hány % feleslegben van a bróm? C) 60,5% D) 43,0% 40 41

23 5. 5,00 g CaCl 2 2 H 2 O-ból és 5,00 g Na 2 CO 3 -ból CaCO 3 -t állítunk elő. A) Írd fel a lejátszódó folyamat reakcióegyenletét! B) Töltsd ki a táblázatot, és válaszolj a kérdésekre! A) CaCl 2 2 H 2 O + Na 2 CO 3 = CaCO NaCl + 2 H 2 O B) C) Add meg a termelési %-ot, ha 4,00 g termék lett! D) Hány % feleslegben van a Na 2 CO 3? C) D) 42 43

24 6. Töltsd ki a táblázat hiányzó adatait! 7. Töltsd ki a folyamatokkal kapcsolatos hiányzó adatokat! 44 45

25 8. Töltsd ki az elektrolízisre vonatkozó hiányzó adatokat! 46 47

26 9. Töltsd ki a táblázat hiányzó adatait! Feleletválasztós tesztfeladatok 48 49

27 10. Jelöld be a helyes választ a p+ számra vonatkozóan! A) 2 mol 1 H > 1 mol 2 He B) 2 mol 1 H = 1 mol 2 He C) 2 mol 1 H < 1 mol 2 He (B) 11. Jelöld be a helyes választ a p+ számra vonatkozóan! A) 1 g 1 H > 1 mol 2 He B) 1 g 1 H = 1 mol 2 He C) 1 g 1 H < 1 mol 2 He (C) 12. Jelöld be a helyes választ a p+ számra vonatkozóan! A) 2 g 1 H > 1 g 2 He B) 2 g 1 H = 1 g 2 He C) 2 g 1 H < 1 g 2 He (A) 13. Írj a kipontozott helyre I betűt, ha igaz, H betűt, ha hamis az állítás! A).. A sóoldat homogén rendszer. B).. A NaOH vízben való oldódása endoterm folyamat. C).. A telített oldat adott hőmérsékleten a maximális oldott anyagot tartalmazza. D).. A telített oldat összetételét jellemezhetjük a tömegszázalékos összetétellel. E).. A mólszázalék jele a w%. F).. Az oldat tömege mindig több az oldószer tömegénél. G).. Az oldhatósági görbénél a hőmérséklet függvényében ábrázoljuk az oldhatóságot. H).. A Hasonló a hasonlót old elv szerint a poláris oldószer az apoláris anyagokat oldja jól. A) I, B) H, C) I, D) I, E) H, F) I, G) I, H) H. 14. Állítsd logikai sorrendbe a NaCl-oldat készítésének felsorolt lépéseit! Írd a művelet sorszámát a kipontozott helyre! A).. Jelig töltjük a mérőlombikot. B).. Főzőpohárba bemérjük a NaCl-ot. C).. A mérőlombikba átmossuk az oldatot. D).. Desztillált vízben oldjuk a NaCl-ot. E).. Homogenizáljuk az oldatot. A) 4. B) 1. C) 3. D) 2. E) Írj a kipontozott helyre I betűt, ha igaz, H betűt, ha hamis az állítás! A).. A sóoldat homogén rendszer. B).. A NaOH vízben való oldódása endoterm folyamat. C).. A telített oldat adott hőmérsékleten a maximális oldott anyagot tartalmazza. D).. A telített oldat összetételét jellemezhetjük a tömegszázalékos összetétellel. E).. A mólszázalék jele a w%. F).. Az oldat tömege mindig több az oldószer tömegénél. G).. Az oldhatósági görbénél a hőmérséklet függvényében ábrázoljuk az oldhatóságot. H).. A Hasonló a hasonlót old elv szerint a poláris oldószer az apoláris anyagokat oldja jól. A) I, B) H, C) I, D) I, E) H, F) I, G) I, H) H

28 16. Az alábbiakban két elemet kell összehasonlítani. Írd a megfelelő betűt a kipontozott helyre! A) fehér foszfor B) nitrogén C) mindkettő D) egyik sem... Molekularácsos.... Molekulájában 2 db π-kötés van.... Égésekor fehér szilárd anyag keletkezik.... Mérgező.... Szobahőmérsékleten kicsi a reakcióképessége.... Molekulája poláris.... Apoláris oldószerben oldódó szilárd anyag.... Ammónia állítható elő belőle.... Petróleum alatt tárolják.... A vízzel reakcióba lép. C, B, A, A, B, D, A, B, D, D. 17. Az alábbiakban két fémet kell összehasonlítani. Írd a megfelelő betűt a kipontozott helyre! A) nátrium B) vas C) mindkettő D) egyik sem... Fémrácsos.... Vízzel hevesen reagál.... Víz alatt tárolják.... Két és három pozitív töltésű ionja van.... Szobahőmérsékleten szilárd.... A természetben előfordul elemi állapotban.... Szobahőmérsékleten nagy reakciókészségű.... Apoláris oldószerben oldódó szilárd anyag.... A standard potenciálja pozitív.... Petróleum alatt tárolják. C, A, D, B, C, D, A, D, D, A

29 Diagramszerkesztés és -elemzés 18. Ábrázold t-v koordináta-rendszerben 1 mol gáz izobárját állandó p = 10 5 Pa nyomáson! Indoklásként tüntess fel egy-egy adatot a tengelyeken! Segítségképpen megadunk egy T-V koordináta-rendszerben lévő izobárt. 1 mol gáz térfogata 293 K hőmérsékleten és 1 bar nyomáson 24 dm 3, míg 1 mol gáz térfogata 293 K hőmérsékleten és 2 bar nyomáson 12 dm 3. Izochorok n = 1 mol ,4 cm 3 térfogatú, 10,0 tömegszázalékos, 1,07 g/cm 3 sűrűségű és 5,00 cm 3 térfogatú, 14,0 tömegszázalékos, 1,10 g/cm 3 sűrűségű nátrium-kloridoldatot elegyítünk. A) Számítsd ki a kevert oldat tömegszázalékos összetételét! B) Ábrázold az alábbi koordináta-rendszerben a feladatban használt, ill. kapott (a w = 10,0%-os, a w = 14,0%-os, a kevert, amelynek sűrűsége 1,08 g/cm 3 ) NaCl-oldatok sűrűség adatait a tömegszázalékos összetételek függvényében! 19. Rajzolj egy T-p koordináta-rendszert! Ábrázold n = 1 mol gáz izochorjait a) V 1 = 12 dm 3 állandó térfogaton, b) V 2 = 24 dm 3 állandó térfogaton! Indoklásként tüntess fel egy-egy adatot a tengelyeken! 54 55

30 25. Hány g 8 O-ban, illetve 1 H-ben van annyi db proton, mint 4,0 g Mg-ben? (4,0 g, 2,0 g) 26. Melyik az, a periódusos rendszerben egymást követő két elem, amelyekben összesen 318 töltéssel rendelkező részecske van, és a n o -ok száma 238? A két atomban a n o -ok aránya 59 : 60-hoz. Jelöld a két elem rendszámát és tömegszámát is! ( A u, Hg) Egy habpatron tömege 34,2 g. Az üres patron tömege 26,6 g, a patron térfogata 10,2 cm 3. A habpatron dinitrogén-oxidot, kéjgázt tartalmaz, mely édes ízű, vízben nem oldódó gáz. Számítsd ki, hogy 20 o C hőmérsékleten mekkora lenne a habpatronban a nyomás, ha gázként lenne benne a dinitrogén-oxid! (4, Pa) Számítási feladatok 21. Hány p + és n o van 14 g Li ban? (p + = 3, , és n o = 4, ) g Al-ban hány p + és n o van? (p + = 1, , és n o = 1, ) 23. Számítsd ki, hogy melyikben van több p + a, 2 mol 1 H-ban vagy 0,5 mol 2 Heban? ( 1 H-ban a p + = 1, , 2 He a p + = ) 24. Hány g tríciumban van annyi neutron, ahány elektron van 3,5 g nitrogénatomban? (2,625 g) 28. Egy pezsgőtabletta 200 mg Na 2 CO 3 -t és 200 mg citromsavat (háromértékű sav, M = 192 g/mol) tartalmaz. Számítsd ki, hogy összesen hány cm 3 20 o C hőmérsékletű, standard nyomású szén-dioxidgáz keletkezik a tabletta oldódása során! (37,4 cm 3 ) 29. Állítsd csökkenő tömegszázalékos sorrendbe a következő NaOH-oldatokat! a) ρ(naoh) = 10,0 g/dm 3 (az oldat sűrűsége 1,01 g/cm 3 ) b) w(naoh) =10,0%-os c) x(naoh) =10,0%-os d) c(naoh) = 10,0 mol/dm 3 (az oldat sűrűsége 1,33 g/cm 3 ) (A sorrend: d>c>b>a, mert az a) w = 0,990%, a b) w = 10,0%, a c) w = 19,8%, a d) w = 28,6% és az e) w = 30,08%.) 30. Készíteni kell 2000 cm 3, 0,1 mol/dm 3 koncentrációjú sósavat. A sav koncentrációjának megállapításához areométerrel megmérjük a sósav sűrűségét. Az alábbi ábrán az areométer szára látható. Az ábra és a táblázat segítségével határozd meg a cc. sósav sűrűségét és tömegszázalékos összetételét, majd számítsd ki a fenti oldathoz szükséges cc. sav térfogatát! 56 57

31 33. A csoport tagjai azt a feladatot kapták a laboratóriumi gyakorlaton, hogy írják le a koncentrált sósav tulajdonságait és hígításának menetét. A tanár összeszedte a dolgozatokat. Rövid idő múlva piros tollat vett elő, és javítani kezdett. Javítsd ki a hibákat! Húzd alá a hibás részeket! Osztályozd le a dolgozatot! Javítókulcs: 0 1 hiba 5 ( jeles), 2 3 hiba 4 ( jó), 4 5 hiba 3 (közepes), 6 7 hiba 2 (elégséges), 8 vagy több hiba 1 (elégtelen). A koncentrált sósav (cc. HNO 3 ) barna színű folyadék és w = 65%-os. A koncentrált sósav szagtalan és kismértékben oldódik a vízben. A kiszámolt koncentrált sósavat gyorsmérlegen kell kimérni. Fülke alatt, a mérőlombikban lévő desztillált vízbe cseppenként adagoljuk a koncentrált savat. Az endoterm (hőfejlődéssel járó) oldódás miatt az oldat felmelegszik. A mérőlombikot jelig töltjük és homogenizáljuk. A leolvasott sűrűség 1,175 g/cm 3, összetétel a táblázat alapján: w(hcl)= 35,20%, V(w = 35,2% HCl) = 17,6 cm A 3,00 tömegszázalékos KMnO4-oldat 10,0 cm 3 -ét 200 cm 3 -re hígítjuk. A keletkező oldat 50,00 cm 3 -e 12,5 cm 3 0,200 mol/dm 3 koncentrációjú FeSO 4 -oldattal reagál savas közegben az alábbi kiegészítendő reakcióegyenlet szerint. Számítsd ki az anyagmennyiség koncentrációját és sűrűségét a 3,00 tömegszázalékos KMnO 4 -oldatnak! (0,200 mol/dm 3, 1,05 g/cm 3 ) Rendezendő egyenlet: FeSO 4 + KMnO 4 + H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 + MnSO 4 + H 2 O 32. Mekkora a kálium-dikromát-mérőoldat anyagmennyiség koncentrációja, ha 10,0 cm 3 -t kipipettázva belőle, majd ezt 100 cm 3 -re hígítva az így elkészített oldatból 22,0 cm 3 fogyott 0,0630 g oxálsavra? (0,0758 mol/dm 3 ) Egészítsd ki a folyamat reakcióegyenletét! K 2 Cr 2 O 7 + (COOH) 2 2 H 2 O + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4 ) 3 + CO 2 + H 2 O A koncentrált sósav (cc. HNO 3 ) barna színű folyadék és w = 65%-os. A koncentrált sósav szagtalan és kismértékben oldódik a vízben. A kiszámolt koncentrált sósavat gyorsmérlegen kell kimérni. Fülke alatt, a mérőlombikban lévő desztillált vízbe cseppenként adagoljuk a koncentrált savat. Az endoterm (hőfejlődéssel járó) oldódás miatt az oldat felmelegszik. A mérőlombikot jelig töltjük és homogenizáljuk. 7 hiba, az osztályzat: 2 (elégséges). 34. A reakcióhő kiszámítható a kötési energiákból, képződéshőkből és körfolyamatokból. A) Számítsa ki a kötési energiákból a következő reakció reakcióhőjét! Exoterm vagy endoterm a reakció? CH O 2 = CO H 2 O A kötési energiák: C H O=O C=O H O kj/mol 58 59

32 A kémiai reakció egyfajta meghatározása szerint: a régi kötések felszakadnak, és új kötések alakulnak ki. Ez a valóságban összetettebb folyamat, de termokémiai szempontból elvi hibát nem vétünk, ha először képzeletben szabad atomokat állítunk elő, s majd ezekből építjük fel a keletkező új anyagokat. Tehát a reakcióhő számításához fel kell szakítani 4 mol C H és 2 mol O=O kötést, ezeknek az energiáknak az előjele pozitív lesz, mert energiát kell befektetni a kötések felszakításához. Majd a termékek keletkezésénél felszabadul 2 mol C=O és 4 mol H O kötés energiája, ezek az energiák, mivel felszabadulnak, negatív előjelűek. r H = 4 (439 kj/mol) + 2 (493 kj/mol) 2 (725 kj/mol) 4 (498 kj/mol) = 700 kj/mol Exoterm, hőtermelő a folyamat. B) Számítsa ki a képződéshőkből a következő reakció reakcióhőjét! Rendezendő reakcióegyenlet: CH 4 (g) + O 2 (g) = CO 2 (g) + H 2 O(l) Rendezzük a reakcióegyenletet, és kikeressük a Függvénytáblázatból a megfelelő képződéshőket: CH 4 (g) + 2 O 2 (g) = CO 2 (g) + 2 H 2 O(l) k H: 74, kj/mol r H = a termékek képződéshőinek összegéből kivonjuk a kiindulási anyagok képződéshőinek összegét. r H = [ 394 kj/mol + 2 ( 286 kj/mol) ] [ 74,4 kj/mol ] = 892 kj/mol. C) Számítsuk ki a benzol 3 C 2 H 2 (g) C 6 H 6 (f ) folyamat szerinti képződésének reakcióhőjét ( r H-t) az alábbi adatokból! 2 C 6 H 6 (l) + 15 O 2 (g) = 12 CO 2 (g) + 6 H 2 O(l) r H 1 = 6542 kj/mol 2 C 2 H 2 (g) + 5 O 2 (g) = 4 CO 2 (g) + 2 H 2 O(l) r H 2 = 2602 kj/mol Körfolyamatot készítünk: Körfolyamathoz jutunk, ha például az 1,5 r H 2 irányát (előjelét) megváltoztatjuk: r H + 0,5 r H1 1,5 r H 2 = 0 r H = 1,5 ( 2602 kj/mol) 0,5( 6542 kj/mol) = 632,0 kj/mol 35. Egy nyílt szénláncú, telített szénhidrogént tökéletesen égetünk el sztöchiometrikus mennyiségű levegőben. A) Mi az összegképlete a telített szénhidrogénnek, ha 1,00 m 3 25 C és 0,100 MPa nyomású szénhidrogéngáz égéstermékéből 2,939 kg víz kondenzál ki? (C 3 H 8 ) B) Hány kg 10,0 tömegszázalékos kálium-karbonát-oldat szükséges a keletkezett szén-dioxidgáz elnyeletéséhez? A CO 2 tökéletes elnyeletése érdekében a K 2 CO 3 -t 25,0%-os feleslegben alkalmazzuk. (211 kg) Az elnyelési reakció: K 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O = 2 KHCO 3 C) Hány m 3 25 C hőmérsékletű és standard nyomású levegő kell az égetéshez, ha az összetételében 21,0 térfogatszázalék az oxigén? (23,8 m 3 ) 36. A) Hány cm 3 98,0 tömegszázalékos 1,84 g/cm 3 sűrűségű kénsavoldat szükséges 250 cm 3 0,100 mol/dm 3 töménységű H 2 SO 4 -oldat készítéséhez? (1,36 cm 3 ) B) Milyen lesz az oldat kémhatása, ha 100 cm 3 0,100 mol/dm 3 koncentrációjú kénsavoldathoz 100 cm 3 0,200 mol/dm 3 koncentrációjú NaOH-oldatot adunk? (semleges) C) Add meg az oldat koncentrációját a keletkező sóra! A térfogatváltozástól eltekinthetsz. (0,0500 mol/dm 3 ) 60 61

33 37. A) 9,40 g fenolt nátrium-fenoxiddá (nátrium-fenoláttá) alakítunk. Hány cm 3 2,00 mol/dm 3 koncentrációjú NaOH-oldat szükséges, ha 10,0%-os felesleget alkalmazunk? (55,0 cm 3 ) B) Hány gramm vizet kell elpárologtatni az oldat bepárlásához? A NaOH-oldat sűrűsége = 1,08 g/cm 3. (56,8 g) C) Hány gramm nátrium-fenolát kristályosítható ki, ha 10,0%-os veszteséggel számolunk? (10,4 g) 38. Egy nemesgázt tartalmazó edényben fém nátrium darabkát tárolunk. Tárolás közben a Na tömege megnőtt, mert a 25 C hőmérsékletű és standard nyomású edényben bizonyos mennyiségű vízgőz is jelen volt. Számítsd ki a rendelkezésre álló adatokból, hogy a) a fémnek hány %-a alakult át hidroxiddá! (54,1%) b) hány térfogatszázalék vízgőzt tartalmazott az edény! (11,5%) A fémdarabka kiindulási tömege: 1,00 g A fémdarabka megnövekedett tömege: 1,40 g Az edény térfogata: 5,00 dm Hány gramm kristályvizes réz-szulfát (CuSO 4 5 H 2 O) válik ki, ha az 500 g 100 C hőmérsékleten telített réz-szulfát-oldatot tartalmazó főzőpoharat olvadó jég víz rendszerébe állítjuk? (297 g CuSO 4 5 H 2 O válik ki) 40. Egy telített, nyíltláncú, egy értékű primer-alkohol és a telített, nyíltláncú, egy értékű karbonsav moláris tömege megegyezik. Az alkoholban a hidrogénatomok tömege kétszerese a karbonsavban lévő hidrogénatomok tömegének. Add meg az alkohol és a karbonsav szerkezeti képletét és nevét! (CH 3 CH 2 CH 2 OH, propán-1-ol, vagy normál-propil-alkohol, CH 3 COOH, etánsav, vagy ecetsav) 41. Alumíniumot és alumínium-hidroxidot tartalmazó keveréket hevítünk. Hevítés előtt és hevítés után a keverék tömege megegyezik. Számítsd ki a keverék tömegszázalékos összetételét! (71,8% alumínium-hidroxid és 28,2% Al) 42. A levegőminőségi határérték kén-dioxidgáznál 1 m 3 levegőben 0,15 mg SO 2 -gáz. A levegő kén-dioxid tartalmának meghatározása kálium-permanganát-oldattal történik az alábbi kiegészítendő egyenlet szerint: KMnO 4 + SO 2 + H 2 O = MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 SO 4 Budapest belvárosában március 16-án a határérték 17%-át mérték. 100 m 3 levegő átbuborékolása során hány cm 3 0,00100 mol/dm 3 koncentrációjú kálium-permanganát mérőoldat színtelenedik el? (15,9 cm 3 ) 43. 1,50 g részben oxidálódott benzaldehidet 15,4 cm 3 0,100 mol/dm 3 koncentrációjú NaOH mérőoldattal lehet közömbösíteni, hány %-ban oxidálódott a benzaldehid? Írd fel a lejátszódó reakcióegyenleteket! (11,1%) 62 63

34 Gondolkodtató feladatok 1. A) Miért nem olvad meg a C hőmérsékletű gázlángon az alumíniumból készült edény, ha benne tejet forralunk? Az alumínium olvadáspontja 660 C, az alumínium-oxid olvadáspontja 2045 C. Sohasem tesszük fel a gázlángra üresen az alumíniumból készült edényt, így sohasem lesz a hőmérséklete 660 C feletti, ha üresen melegítenénk, megolvadna.) B) Miért nevezik a tiszta ecetsavat jégecetnek? A gázszivárgás jelzésére hozzákevert merkaptánoktól. H) Mi adja a zivatarok után a szabadban érezhető friss illatot? A villámlás hatására keletkező ózon. I) Az alfa-sugárzásnál hogyan változik az atom rendszáma és tömegszáma? A rendszám 2-vel, a tömegszám 4-gyel csökken. A tiszta ecetsav olvadáspontja 16,7 C, így egy ennél hidegebb helyiségben jégként megszilárdul az üvegben. C) Mi a különbség kémiai összetétel alapján a kőolaj és a növényi olaj között? A kőolaj alkán-, a növényi olaj észter típusú vegyületekből áll. D) Mi a különbség kémiai összetétel alapján a gyapot és a gyapjú között? A gyapot poliszacharid, cellulóz tartalmú, a gyapjú fehérje. E) Mi a különbség kémiai összetétel alapján a paraffingyertya és a viaszgyertya között? A paraffingyertya alkán típusú, a viaszgyertya észter típusú vegyületekből áll. F) Mi a lidércfény? Spontán meggyulladó mocsárgáz, metán. G) A háztartásokban használt földgáz szagtalan, mitől származik a gázszag? 64 65