KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI-FELVÉTELI FELADAT (1998)

Átírás

1 KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI-FELVÉTELI FELADAT (1998) MEGOLDÁS I. Az alábbiakban megadott vázlatpontok alapján írjon 1-1 oldalas dolgozatot! Címe: HALOGÉNTARTALMÚ SZÉNVEGYÜLETEK Elnevezésük (kétféleképpen) egy példán bemutatva. Előállításuk: alkánból, aromás szénhidrogénből 1-1 példával, reakcióegyenlettel, a reakció típusának megjelölésével), alkénből, két, illetve egy halogénatom bevitelének módja (a propén példáján bemutatva), a reakciók típusa, Markovnyikov-szabály. A molekulák polaritása, vízoldékonyság, halmazállapot. Telített szénláncú halogénszármazékok reakciója különböző töménységű nátriumhidroxid-oldattal (a -klór-bután példáján bemutatva reakcióegyenlettel, a reakció típusának megjelölésével és a termék anyagcsoportjának megnevezésével), Zajcevszabály. Halogéntartalmú műanyagok: PVC előállítása alkinből kiindulva (reakcióegyenletekkel, a reakciótípusok megnevezésével és a termékek nevének megadásával ). Egyéb gyakorlati és vegyipari felhasználásuk (legalább kettő). 1

2 A szénhidrogének és a halogén nevének összekapcsolásával. Pl. CH CL metil-klorid, klór.-metán vagy CHCL triklór-metán, kloroform stb. Előállításuk: Alkánból: szubsztitúciós reakcióval, gyökös mechanizmus Pl.:CH 4 + Cl CH Cl + HCl Vagy Benzolból (aromás): C 6 H 6 Br C 6 H 5 Br + HBr (szubsztitúció) Alkénből: két halogén atom bevitele: CH = CH CH + Br CH Br CHBr CH addíció; Egy halogén atom bevitele: CH = CH CH + HCl CH CHCl CH addíció Markovnyikov szabály: a H atom ahhoz a C atomhoz kapcsolódik, ahol már több H atom van. A molekulák általában apolárisak vagy gyengén dipólusak. Vízben nem oldódnak. Többnyire cseppfolyós vagy szilárd halmazállapotuak. Reakci híg NaOH oldattal melegítve pont pont Zajcev szabály: a proton a halogént hordozó C atom szomszédai közül többnyire a magasabb rendű C atomról szakad le. PVC: acetilénből addícióval és polimerizációval: CH CH + HCl CH = CHCl, vinil-klorid; n CH = CHCl [ CH CHCl] n poli(vinil-klorid). pont hőre lágyuló, ellenálló, jól megmunkálható Egyéb felhasználások: CCl színtelen, apoláros oldószer CHCl triklór metán v. kloroform, szintén oldószer CF = CF tetrafluor etilén teflon 15 pont

3 II. A megadott kérdések alapján értelmezze az alábbi "kísérletet"! Nátrium-hidroxid-pasztillát óraüvegen állni hagyunk. A Kis idő elteltével milyen változást tapasztalunk? A pasztillák felülete fényes lesz. B Mivel magyarázza a látottakat? A NaOH erősen higroszkópos (vízmegkötő) tulajdonságú anyag. C Hosszabb idő elteltével a pasztillák felülete kifehéredik. Mi okozza ezt? A levegőből szén-dioxidot vesz fel; az elfolyósodott felület megszilárdul. D Írja le a reakció egyenletét! NaOH + CO = Na CO + H O E Adja meg a "kísérletben" szereplő nátrium-vegyületek köznapi nevét! NaOH: marónátron (lúgkő); NaCO : szóda (sziksó) III. Minden feladatnál a kérdés természetének megfelelően a betűjel bekarikázásával jelölje meg az egyetlen helyes vagy az egyetlen helytelen választ! 1. Melyik atom (első) ionizációs energiája a legnagyobb? A 7 N B 11 Na C 10 Ne D 8 Ni E 0 Ca. Melyik kötés nem fordulhat elő az elemekben? A Fémes kötés. B Apoláris kovalens kötés. C Poláris kovalens kötés. D Diszperziós kölcsönhatás. E Átmenet a fémes és a kovalens kötés között.. Az alábbi anyagok közül melyik NEM alkalmas redukálószernek? A Kén-trioxid B kén-dioxid C szén-monoxid D alumínium E hidrogén

4 4. 1 mol oxigéngáz reakcióit vizsgáljuk. Melyik állítás igaz? 1 mol oxigéngáz... A 1 mol kén - dioxidot alakít kén - trioxiddá. B 1 mol szén - monoxidot éget el szén - dioxiddá. C 1 mol szén tökéletes elégéséhez szükséges. D 1 mol kalciummal egyesül. E 1 mol víz elektrolízisekor válik szabaddá. 5. Melyik esetben nincs reakció? A CuSO 4 + Fe B Cu + FeSO 4 C Cu + FeCl D FeCl + NaOH E CuSO 4 + NaOH 6. Melyik állítás HIBÁS? A kénsav... A színtelen, szagtalan folyadék. B olajsűrűségű, sűrűsége kb. kétszerese a vízének. C erősen higroszkópos. D vízzel korlátlanuk elegyedik. E sósavval alkotott elegye a királyvíz. 7. Melyik vegyületben a legnagyobb a szénatom oxidációs száma? A szénsav B metánsav C metanal D metanol E metán 8. Milyen típusú reakció megy végbe a hangyasav és a bróm között? A protolitikus reakció B redoxireakció C addíció D elimináció E szubsztitúció 4

5 9. Az alább felsorolt vegyületek közül négynek a képletében a szénatomok és az oxigénatomok számának aránya 9 : 9, azaz számuk megegyezik. Melyik vegyület a "kakukktojás"? A formaldehid B formamid C glicerin D Ecetsav E acetamid 10. Milyen alakú az izobután molekula? A Síkháromszög, a középpontjában harmadrendű szénatommal. B T-alakú molekula, 90 -os kötésszöggel. C) V-alakú molekula, 14 -os kötésszöggel. D) Tetraéder, a középpontjában harmadrendű szénatommal. E) Tetraéder, az egyik csúcsán harmadrendű szénatommal. IV. 1. A FEHÉR (VAGY SÁRGA) FOSZFOR ÉS A NÁTRIUM JELLEMZÉSE Töltse ki értelemszerűen a következő táblázatot! Fehér (vagy sárga) foszfor Nátrium Az elem halmazállapota (standardállapotban): szilárd Szilárd Az elem rácstípusa: fémrács molekularács A rácsot felépítő részecske jele vagy neve: P 4 vagy négyatomos molekulák A rácsot összetartó erő: Diszperziós kölcsönhatás Fémes kötés Hogyan történik az elem tárolása: Víz alatt Petróleum alatt Mi történik, ha az elemet véletlenül a másik anyag A nátrium reagálna a vízzel: A foszfor feloldódna a tárolóedényébe tennénk? Na + H O = NaOh + H petróleumban (Ahol lehet írjon egyenletet! is!) Égésének reakcióegyenlete: P 4 + 5O = P O 5 Na + O = Na O Égésekor a láng színe: sárga Oxidációs száma a képződött vegyületben: A vegyület reakciója vízzel (egyenlet) P O 5 + H O = H PO 4 " 5

6 Az! és " reakciók termékeinek reakciója egymással (egyenlet) A reakció típusa: A termék vizesoldatának kémhatása: A termék hétköznapi neve: A termék reakciója Ca + - ionokkal Hol alkalmazzák a # egyenlettel leírt kémiai folyamatot? # H P 4 + NaOH = Na PO 4 +H O közömbösítés lugos trisó NaPO 4 + Ca + = Ca (PO 4 ) + 6 Na + vízlágyításnál. ANYAGOK KÖLCSÖNHATÁSA VÍZZEL A következő anyagokat vízben kívánjuk feloldani. Eközben kémiai reakció is lejátszódhat. Melyek reagálnak vízzel? Reakcióegyenlettel válaszoljon. Ha nem reagál, akkor a következő lehetőségek közül válasszon: oldódik, elegyedik, nem oldódik, nem elegyedik. Az utolsó két esetben természetesen a harmadik oszlopot nem kell kitöltenie. Vizsgált anyagok Kémiai reakció esetén reakcióegyenlet. Többi esetben: oldódik, elegyedik, nem oldódik, nem elegyedik. HCOONa H O = HCOOH + NaOH + A kapott oldat kémhatása Nátrium - formiát Lúgos Kálium - klorid Oldódik Semleges Nátrium Na + H O = NaOH + H Lúgos K alcium - oxid CaO + H O = Ca( OH ) Lúgos Kén - dioxid SO + H O = H SO Savas Alumínium - oxid N em oldódik Klór Cl + H O = HCl + HOCl Savas Metil - alkohol Elegyedik Semleges Metil - amin CH + NH + H O = CH NH + OH Lúgos + Fenol C H OH + H O = C H O + H O Savas K alcium - karbid CaC + H O = Ca( OH ) + C H Lúgos Szén - tetraklorid Nem elegyedik 6

7 SZÁMÍTÁSI FELADATOK Megjegyzés: Az 1. számítási feladat helyes megoldásáért 5, a -. feladatokért 10-10, a 4. feladatért pedig 15 pontot kaphat. 1. Hány gramm oxigénben, illetve hidrogénben van annyi darab proton, mint 4,4 g magnéziumban? A r ( 1 Mg) = 4,0; A r ( 8 0) = 16,0; A r ( 1 H) = 1,0 1 mol Mg-ban, aminek a tömege 4,0g, 1,0g proton és 1,0g neutron van, vagyis a tömegének fele proton, 4,0g Mg-ban tehát,0g a protonok tömege. Az oxigénre is igaz, hogy tömegének a fele proton, fele neutron, tehát 4,0g oxigénben van,0g proton, azaz ugyanannyi proton, mint 4,0g Mg ban. A hidrogén tömegét gyakorlatilag a proton adja, tehát,0g hidrogénben,0g proton van, annyi, mint 4,0g magnéziumban.. 40,0 tömeg%-os kénsav-oldatba sztöchiometrikus mennyiségű cinket teszünk. (A reakcióban a két reagáló anyag teljesen elfogy.) Ha 0 C-ra lehűtjük, a kapott oldat tömegének 81,75%-a kristályosodik ki. Adja meg a kristályvizes só képletét! 0 C-on 54,4 g cink - szulfát oldódik 100 g vízben. A r (H) = 1,0; A r (O) = 16,0; A r (S) =,0; A r (Zn) = 65,4 Zn + H SO 4 = ZnSO 4 + H Induljunk ki pl. 1mol, azaz 65,4g cinkből. A szükséges kénsavoldat 1 mol, vagyis 98,0g kénsavat tartalmaz, a szükséges kénsavoldat tömege: (98/40)100 = 45g. A reakcióban 1mol, tehát,0g hidrogéngáz keletkezik. A kapott oldat tömege: m(zn)+m(kénsavoldat)-m( H )=65,4+45-,0=08,4g; benne 1mol, azaz 161,4g ZnSO 4 van. Kikristályosodik 0, ,4g = 5,1g kristályvizes só. A maradék oldat tömege: 08,4-5,1 = 56,g, oldott anyag tartalma: m ( ZnSO4 ) = ( 56, 54,4 /154,4) g = 19,8g. A kristályban: 161,4 19,8 = 141,6 g ZnSO4 és 5,1-141,6=110,5g víz van. Anyagmennyiség-arányuk: n( ZnSO4 ): n( H O) = 141,6 /161,4 :110,5/18,0 = 0,877 : 6,14 = 1: 7, tehát a kristályvizes só képlete: ZnSO H. 4 7 O 7

8 . Etán és pentán keverékét levegőfelesleggel elégettük. Az égéstermékben a vízgőz és a szén-dioxid anyagmennyiségének aránya 1,40 : 1,00. Milyen anyagmennyiség - arányban tartalmazta a két alkánt a kiindulási gázelegy? Számítsa ki az égéstermék mólszázalékos összetételét, ha a levegőfelesleg (a szükséges mennyiséget 100%-nak véve) 64,0%-os volt! A levegő összetétele: 1,0 mol% 0, 79,0 mol% N. C H 6 +,5O CO + H O C5H1 + 8O 5CO + 6H O Legyen az etán anyagmennyisége x mol, a pentáné 1mol. Az égéstermékben a szén-dioxid anyagmennyisége:(x+5) mol, a vízgőz anyagmennyisége:(x+6) mol.ű Az anyagmennyiségek aránya: n ( H O) : n( CO ) = (x + 6) : (x + 5) = 1, 40,ebből x=5, n(etán):n(pentán) = 5:1 Az égéstermék összetétele legyen 1,40molH O és1,00molco, ehhez elfogyott 1,70mol O. Az oxigénfelesleg: 1,70mol 0,60=1,0mol. Az összes oxigénhez tartozó nitrogén (1,70+1,0)mol 79/1=10, mol. Az égéstermék anyagmennyisége: n=(1,40+1,00+1,0+10,)mol=1,65mol Az égéstermék mólszázalékos összetétele: 10,6% H O, 7,%CO, 7,47%O, 74,95N A H (g) + I (g) = Hl (g) reakció egyensúlyi állandója 400 C-on: K = 00. Ezen a hőmérsékleten,00 dm térfogatú légüres edénybe 0,0800 mol hidrogént, 0,0800 mol I -gőzt és 0,600 mol HI-gázt vezetünk be. Indokolja meg (számítással alátámasztva,) milyen irányú reakció várható! Számítsa ki a reakcióaban résztvevő anyagok koncentrációját az egyensúly beállta után! Mekkora az edényben a gázok együttes nyomása a reakció kezdetén illetve az egyensúly beállása után? R = 8,14 J mol -1 K -1 A,00 dm -es edényben a kezdeti koncentrációk: [ H ] = 0,0400mol / dm ; [ I ] [ HI] = 0,00mol / dm = 0,0400mol / dm A folyamat egyensúlyi állandója: K = [ HI] [ H ][ I ] = 00 A kiindulási koncentrációkat behelyettesítve: 0,0 = 56, < K 0,04 0,04 ; 8

9 A K=00 érték a HI keletkezésével, vagyis a H és I koncentrációjának csökkenésével érhető el. A reakció tehát a HI keletkezése irányába megy végbe. Az egyensúly eléréséig a H és I koncentrációja xmol / dm -rel csökken, 00 = a HI koncentrációja xmol / dm -rel nő,az egyensúlyban: Az egyenletet megoldva: x 1 = 0,071, x = 0,0165. Az x1 -et felhasználva a nevezőben negatív koncentrációt kapunk, tehát csak az x igaz. A reakcióban részt vevő anyagok koncentrációja az egyensúly beálltakor: [ HI ] = 0,mol / dm ;[ H ] = [ I ] = 0,05mol / dm. A gázok anyagmennyisége a reakció kezdetén: n = (0, , ,600)mol = 0,760mol Nyomása: p=nrt/v 0,760mol 8,14Jmol K 67K 6 p = =,16 10 Pa 0,000m A reakció kezdetén a reakcióedényben a gázok nyomása,16mpa. A reakciók során az anyagmennyiség nem változik, ezért a nyomás az egyensúly beállása után változatlan. ( 0,0 + x) ( 0,040 x) 9