Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny 2011/2012. tanév. Kémia II. kategória 2. forduló. Megoldások

Átírás

1 ktatási Hivatal rszágos Középiskolai Tanulmányi Verseny 011/01. tanév Kémia II. kategória. forduló Megoldások I. feladatsor 1. D 5. A 9. B 1. D. B 6. C 10. B 14. A. C 7. A 11. E 4. A 8. A 1. D 14 pont 1

2 15. Kiralitáscentrum: A só összegképlete: A nikotinsav szerkezeti képlete: N C 10 H 16 N Cl H N CH N 16. A vegyület neve A vegyület szerkezeti képlete Királis? pont H etilén-glikol H H glikolsav H oxálsav H H Glikolmérgezés esetén a vesében keletkező anyag. kalciumoxalát - - Ca + propilénglikol H H A propilén-glikol oxidációja során keletkező hidroxi-karbonsav. -hidroxipropánsav H H piroszőlősav H β-propilénglikol H H 1 0,5 = 6 pont K 4 = K K 1 pont ph = 1,0 1 pont K 5 = 1 v K K K K 1 pont

3 II. feladatsor 1. feladat A fahamu kálium-karbonátot tartalmaz, ezért vizes oldata lúgos kémhatású. A lúgos közegben a zsír hidrolizál. A hidrolízis során oldható vegyületek keletkeznek. A zsír hidrolízise során keletkező szappan elősegíti a zsír oldódását.. feladat 4 pont M[Mn(N ) ] = 178,95 g/mol 1 mol mangán-nitrátból 1 mol Mn x keletkezik. Ennek tömege: (1 0,504) 178,95 g = 85,84 g. Ebből a vegyületben található oxigén tömege: m() = 85,84 g 54,98 g = 0,89 g. n() = 1,9 mol A keresett képlet tehát Mn 1,9 b) A folyamat során oxigén keletkezik. 1 mol mangán-nitrátból mol N képződik.,00 1,9 A keletkező oxigén anyagmennyisége mol. V (N ) 4,00 A keresett térfogatarány: = V ( ) 0,07 8 pont. feladat 6 I - + Cr H + I + Cr H 6 I I + Cr H 1 - I Az egyenletekből kiszámítható, hogy 1,00 g kálium-kromát 7,75 10 mol jódot választ le, 1,00 g kálium-dikromát pedig 1,00 10 molt. () Ezek szerint, ha a keverékben 1,00 g kromátot 1,00 g dikromáttal helyettesítünk,, mollal több jódot fog leválasztani (és megfordítva,, mollal több jód leválása 1,00 g- mal kevesebb kromátot jelent a dikromát rovásár. () Jelen esetben 1,00 g keverékre számítva 5, mol többlet jódunk van, 1 Savas közegben a kromát- és dikromátionokat tartalmazó oldatban bonyolult egyensúlyi reakciók mennek végbe, amelyek során többféle részecske (az említett két ionon kívül pl. HCr 4, H Cr 4 HCr 7 ) egyensúlyi e keletkezik. A felírt egyenletek ennek ellenére helyesen fejezik ki a jodiddal lejátszódó bruttó folyamatokat.

4 ami 5, =,0 10 g-mal kevesebb kromátot (ill. ennyivel több dikromátot) jelent., () Tehát,0 %-kal lenne kisebb a számított kromáttartalom a valósnál. 4. feladat 11 pont m tömegű ben 0,4m tömegű és 0,6m tömegű található. 0,4m 0,6m m V = ; V = ; V = 0 o C-on: Az 1. definíció szerint: 0,4m 0,4 ϕ = = m = 47,9 % ϕ 0,6m m = = 0,6 A. definíció szerint: = 56,1 % ϕ 0,4m 0,4m 0,6m + = = 0,4 0,4 + 0,6 = 45,74 % ϕ = 100 % 45,74 % = 54,6 % b) 40 o C-on: A tömegszázalékos összetétel változatlan. Az 1. definíció szerint (a fenti képlet alapján): ϕ = 47,66 % A. definíció szerint: ϕ = 46,14 % 4 8 pont

5 5. feladat 100 g trona hevítése során 70,4 g szóda keletkezik, amelyben 0,5 g Na 1,8 mol 7,97 g C 0,664 mol 1,86 g 1,991 mol található. 100 g trona elemi összetétele: 56,6 g,59 mol 0,5 g Na 1,8 mol 1,85 g egyéb Látható, hogy a hevítés során eltávozik 56,6 1,86 = 4,77 g, ami 1,548 mol. Feltehető, hogy az oxigén és/vagy szén-dioxid formájában távozott. Ha x mol távozott szén-dioxidban, 1,548 x mol pedig ben, akkor 0,5x mol C és (1,548 x) mol H is távozott. Feltéve, hogy más anyag nem keletkezett a bomlás során, felírható: 7,97 + 6x + (1,548 x) = 1,85 x = 0, g tronában tehát 0, ,446/ = 0,887 mol C és,04 mol H található. n(n : n() : n(c) : n(h) = : 8 : : 5 A keresett képlet: Na 8 C H 5 Ez a képlet megfelel a Na C NaHC H összetételnek. 9 pont 6. feladat Ha a tartályba n anyagmennyiségű ciklohexán került, az egyensúlyban: n(c 6 H 1 ) = 0,1n n(c 6 H 6 ) = 0,9n n(h ) =,7n K x =,7n 0,9n,7n,7n =,497 0,1n,7n Behelyettesítve a K x hőmérsékletfüggését leíró egyenletbe: () () 1144 K lg,497 = + 0 T T = 58 K 5

6 b) Egyensúlyban az összkoncentráció: 5 p 10 Pa c = = = 0,006 mol/dm RT ,14 Pa m mol K 58 K n össz = 0,006 mol 0,1 n(c 6 H 1 ) = 0,006 mol,7 m(c 6 H 1 ) = n(c 6 H 1 ) M(C 6 H 1 ) = 0,0469 g A tartályba eredetileg ennek a tízszerese került, tehát m kezd (C 6 H 1 ) = 0,469 g. c) A ciklohexán bomlása endoterm folyamat. A K x hőmérsékletfüggését leíró egyenletből látszik, hogy T növekedtével K x is nő, vagyis az egyensúly a bomlás irányába tolódik el. 7. feladat A szénhidrogén szubsztitúciós reakciója brómmal: 11 pont C x H y + z C x H y z z + z H Ha,45 g H keletkezik, melynek anyagmennyisége,08 10 mol, akkor a reagáló bróm anyagmennyisége is,08 10 mol, tömege pedig 4,840 g. Ezek alapján a keletkező D anyag (C x H y z z ) tömege 1,00 g + 4,840 g,45 g =,9 g,9 g n(d) = = 7,57 10 mol 447,8 g/mol n(h) z = = 4 n(d) n(a) = n(d) = 7,57 10 mol 1,00 g M(A) = = 1 g/mol - 7,57 10 mol Az egyetlen reális összegképlet a C 10 H 1. A hidrogénaddíció során 1 g/mol 0,0458 = 6,05 g/mol moláristömeg-növekedés következik be, ami 6 hidrogénatom addíciójára, vagyis π-kötés jelenlétére utal. Az összegképlet alapján a molekulában ezen kívül még két gyűrű található. A dehidrogénezés során 1 g/mol 0,006 = 4,04 g/mol moláristömeg-csökkenés történik, ami 4 hidrogénatom eliminációjára utal. A brómszubsztitúció során 4 hidrogénatom cserélődik ki. 6

7 Ezek alapján a képletek: A B C D (4) 11 pont 8. feladat A,4-dinitro-benzoesav összegképlete C 7 H 4 N 6. M(C 7 H 4 N 6 ) = 1,1 g/mol A telített oldat koncentrációja: 6,7 g c = =,16 10 mol/dm 1,1 g/mol dm ph =,1 [H + ] = 6, mol/dm + [H ] K s = = 1, c [H ] () b) NaH adagolására azért nő meg az oldhatóság, mert ben jól oldódó só keletkezik, míg a disszociálatlan sav koncentrációja változatlan marad. NaH jelenlétében tehát: c =,16 10 mol/dm = [HA] + [A ] [HA] = [HA] = c [H + ] =,54 10 mol/dm [A ] =,78 10 mol/dm [H + ]' [A ]' K s =, amiből [H + ] = 1,00 10 mol/dm [HA]' [Na + ] + [H + ] = [A ] + [H ] Ebből [Na + ] =,68 10 mol/dm 100 cm oldatban tehát a NaH anyagmennyisége,68 10 mol, tömege 0,147 g. 1 pont 7