A 2007/2008. tanévi. Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny. első (iskolai) fordulójának. javítási-értékelési útmutatója

Átírás

1 Oktatási Hivatal A 2007/2008. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első (iskolai) fordulójának javítási-értékelési útmutatója KÉMIÁBÓL I-II. kategóriában

2 Az 2007/2008. tanévi ORSZÁGOS KÖZÉPISKOLAI TANULMÁNYI VERSENY első (iskolai) fordulójának feladatmegoldásai K É M I Á B Ó L Az értékelés szempontjai Egy-egy feladat összes pontszáma a részpontokból tevődik össze. Csak hibátlan megoldásokért adható teljes pontszám. Részlegesen jó megoldásokat a részpontok alapján kell pontozni. Számítási nem elvi hiba esetén a feladat összpontszámából 1-2 pontot le kell vonni. A megadottól eltérő minden helyes megoldás elfogadható. Elérhető pontszámok: I. feladatsor: 20 pont II. feladatsor: 80 pont Összesen: 100 pont Kérjük a javító tanárokat, hogy a II. feladatsor pontszámait vezessék rá a borítólap IV. oldalán található VÁLASZLAPRA. Továbbküldhetők a legalább 50 pontot elért dolgozatok. FONTOS! A dolgozathoz csatoltan kérjük visszaküldeni a feladatlap I-IV. oldalszámú külső borítóját, amely az ADATLAPOT és a VÁLASZLAPOT is tartalmazza. Kérjük, hogy az adatok pontos és olvasható kitöltését ellenőrizzék a javító tanárok. Az I. és II. feladatsor nyomtatott példányai (a feladatlap 1-8. oldalai) az iskolában maradhatnak.

3 I. FELADATSOR 1. E 6. B 11. C 16. C 2. E 7. D 12. D 17. E 3. B 8. E 13. A 18. C 4. D 9. C 14. A 19. B 5. C 10. A 15. B 20. D II. FELADATSOR 20 pont 1. feladat a) A zsiradék, mert a lúg a bőrre maró hatású lenne. b) A glicerin megnevezése és szerkezeti képlete: c) Az oltott mész kalcium-hidroxid. Vízben csak kevéssé oldódik, de sokkal jobban oldódik, mint a kalcium-karbonát, így karbonátokkal csapadékot képez: Na 2 CO 3 + Ca(OH) > 2 NaOH + CaCO 3 (1) Mivel a kalcium-hidroxid gyengén oldódik, a terméket (az "élesített szódaoldatot") csak kevéssé szennyezi. A társtermék CaCO 3 sem oldódik, így az oldatban gyakorlatilag már csak NaOH van. A CaCO 3 és a feleslegben lévő oltott mész az edény aljára ülepszik ki, amiről a tiszta oldat leönthető (dekantálható). Ha feleslegben használjuk az égetett meszet, és elég ideig várunk, gyakorlatilag tiszta NaOH-oldathoz jutunk. Összesen: 7 pont 2. feladat a) A C12 potenciájú oldat 100 grammja 0,01 12 g foszforsavat tartalmaz. A kapott oldat olyan híg, hogy a sűrűsége gyakorlatilag megegyezik a víz sűrűségével, azaz az üvegcse 2 g oldatot tartalmaz. Ebben g foszforsav lenne a koncentrációk alapján. (1) A foszforsav moláris tömege 98 g/mol, ezért ez a tömeg 2, mólnak felel meg. Elvileg ebben 1, db foszforsavmolekula lenne. (1) A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy nincs is foszforsav az üvegcsében, átlagosan csak minden 8000-dik üvegcsébe jut egy molekula. (1) b) A 2 cm 3 vízben g 239 Pu lehet, ami 3, mol. Ez kb atomnak felel meg. c) Pu U +? ? He = alfa-sugárzást (1) Összesen: 8 pont

4 3. feladat a) Túltöltés esetén az elektródokon megindulhat a vízbomlás, hidrogén és oxigén is keletkezhet. 2 H e H 2 2 H 2 O O H e b) Az akkumulátor által leadott töltés s 50 A = C. (1) Ez C / C mol 1 = 0,93 mol elektron áthaladását jelenti. (1) 2 mol elektron leadása során a mindkét elektródon 1-1 mol PbSO 4 keletkezik. (1) A 30 perc alatt tehát 0,93 mol 303 g/mol = 0,284 kg PbSO 4 keletkezik. (1) c) A töltés során víz reagál és kénsav keletkezik, a kisülés során fordítva; ilyenkor tehát a kénsav oldat hígul, és sűrűsége is csökken Összesen: 8 pont 4. feladat a) A kalcium-karbid és a víz reakciója: CaC H 2 O C 2 H 2 + Ca(OH) 2 b) A nyomásnövekedés alapján az acetilén anyagmennyisége az egyesített gáztörvény alapján: Pa 5 10 m n acetilén = pv/(rt) = 8,314 J K -1 mol K =27,7 mmol A víz anyagmennyisége az egyenlet alapján: n víz = 2 n acetilén =2 27,7 mmol = 55,5 mmol (1) A víz tömege a betonban: m víz = n víz M víz = 55,5 mmol 18 g/mol = 1,00 g (1) A beton százalékos nedvességtartalma: w% = m víz /m beton 100 = (1,00 g/ 25,0 g) 100 = 4,00% (1) Az aljzatbetont még szárítani kell. (1) Összesen: 8 pont

5 5. feladat N H 2 2 NH 3 Ha x mol nitrogén alakul át dm 3 -enként, az egyensúlyi koncentrációk: [N 2 ]= (0,5 x) mol/dm 3 [H 2 ]= (0,5 3x) mol/dm 3 [NH 3 ]= 2x mol/dm 3 (1) Mivel az egyensúlyban [H 2 ] = [NH 3 ], ezért 0,5 3x = 2x ebből x = 0,1mol/dm 3 Eszerint az egyensúlyban: [N 2 ] = 0,4 mol/dm 3 [H 2 ] = 0,2 mol/dm 3 [NH 3 ] = 0,2 mol/dm 3 (1) Ebből: K = [NH 3 ] 2 /[N 2 ] [H 2 ] 3 = 12,5 (1) A második esetben 1dm 3 gázban kezdetben: 0,5 mol N 2 és (0,5 + y) mol H 2 van. Ha z mol nitrogén alakul át, az egyensúlyi koncentrációk: [N 2 ] = (0,5 z) mol/dm 3 [H 2 ] = (0,5 3z + y) mol/dm 3 [NH 3 ] = 2z mol/dm 3 (1) Mivel az egyensúlyban [N 2 ]= H 2 ], ezért 0,5 z = (0,5 3z + y) ebből 2z = y (1) Az egyensúlyra felírható: 12,5 = [NH 3 ] 2 /[N 2 ] [H 2 ] 3 = (2z) 2 / (0,5 z)(0,5 z) 3 (1) Minthogy minden koncentráció pozitív, igaz, hogy: 2z 12,5 = 2 (0,5 z) A másodfokú egyenletet megoldva z = 0,18 lehet és y = 0,36 Az eredeti hidrogén-koncentráció (0,5 + 0,36) mol/dm 3 = 0,86 mol/dm 3 legyen. (1) Összesen: 13 pont

6 6. feladat a) A klórmész előállításakor lejátszódó reakció egyenlete: 2 Ca(OH) Ca(O) 2 + Ca H 2 O (1) A klórmészben található ionok: Ca 2+, OH, O, (1) Tekintsünk egy mintát, amelyben 1 mol Ca(O) 2 és 1 mol Ca 2 van (utóbbi kettő anyagmennyiség-aránya feltétlenül 1:1). (1) A hipoklorit a jodidiont oxidálja: O + 2 I + 2 H 2 O + I 2 + OH (1) Az egyenlet szerint 1 mol Ca(O) 2 2 mol jódot választ le. 2 mol jódot 2 mol 2 választ le ( I 2 + I 2 ), amelynek a tömege 142 g. (1) Mintánk tehát 142 g/0,39 = 364 g tömegű, (1) 364 g tömegű mintából 364g 1,805 = 657,0 g Ca 2 6 H 2 O keletkezne, melynek anyagmennyisége 3,00 mol. (1) Ebből következik, hogy a kalciumtartalmú összetevők összes anyagmennyisége 3,00 mol, hiszen a sósavas oldás során mindegyikből Ca 2 keletkezik (ill. marad). (1) A vizsgált mintában tehát az anionok anyagmennyiség-aránya: OH, O, = 1 : 1: 1 (1)[9] b) Hígítás nélkül a tiszta anyag aktív klórtartalma 40,5 3 = 121,5% lenne. (1) 1 mol jódot tehát 71/1,215 = 58,4 g anyag választ le. Ebből a O -ion tömege: 51,5 g. (1) A fémionra (Me + ) jut 6,9 g, ez a lítium, a keresett anyag a lítium-hipoklorit (LiO). (1)[5] Vagy: Hígítás nélkül a tiszta anyag aktív klórtartalma 40,5 3 = 121,5% lenne. (1) 1 mol jódot tehát 71/1,215 = 58,4 g anyag választ le. Me(O) n + 2n HI Me n + n I 2 + n H 2 O (1) Az egyenlet szerint 1/n mol Me(O) n tömege 58,4 g, moláris tömege tehát: 58,4n g/mol. M Me + 51,5n = 58,4n M Me = 6,9n n = 1 értékre adódik értelmezhető megoldás (M Me = 6,9 g/mol), tehát a keresett anyag a lítium-hipoklorit (LiO). (1) [5] Összesen: 14 pont

7 7. feladat Először az etanolból etilént állítunk elő: OH cc. H 2 SO 4 kvarchomok melegítés Az etilénre klórgázt addicionáltatunk: 2 1. út Tömény NaOH-dal acetilént képzünk a diklórvegyületből: cc. NaOH melegítés -2Na -2H 2 O Majd 1 ekvivalens H gázt és 1 ekvivalens 2 gázt addicionáltatunk: H 2 H [4] 2 [4] 2. út Tömény NaOH-dal vinil-kloridot képzünk a diklórvegyületből: cc. NaOH melegítés -Na -H 2 O Majd klórgázt addicionáltatunk a kettős kötésre: 2 [4] Más erős bázis alkalmazása is elfogadható. Elvileg más helyes út (pl. szublimáció) is elfogadható. Összesen 8 pont

8 8. feladat Az enyhe hevítés után keletkezett vegyületben az oxigén- és kénatomok aránya: oxigén kén 40,10/16 20,11/32,1 2,506 0, A 4:1 arány szulfát-sóra utal (esetleg még peroxo-diszulfát jöhet számításba). Tegyük fel, hogy a keresett vegyület szulfát. Ekkor 60,22 g szulfátion mellett 39,78 g fémion van, 96,1 g szulfátion mellett pedig 63,5 g fémion. Ez a fém a Cu, az enyhe hevítés után pedig réz-szulfát maradt. (3) A hevítés előtti vegyületben az oxigén-, hidrogén- és kénatomok aránya: oxigén hidrogén kén 32,57/16 5,7 13,07/32,1 2,036 5,7 0, Az enyhe hevítés után keletkezett vegyületről tudjuk, hogy a kén- és az oxigénatomok mólaránya 1 : 4. A vegyületről tudjuk, hogy kristályvizet is tartalmaz, de mivel a szulfátionban 4 oxigénatom van, így a vegyület mólonként csak 1 mol kristályvizet tartalmazhat, feltűnően sok hidrogén mellett*: CuX y H 12 SO 4.H 2 O képlettel. A vegyület 51,34%-ban tartalmaz ként, hidrogént és oxigént. Az atomarányok ismeretében a vegyület legegyszerűbb képletének moláris tömege: 245,6 g/mol, így y db X atomra 56 g jut. Kémiai tartalma y = 4-nek van, ekkor X a nitrogén. (4) Eszerint a vegyület képlete: Cu(NH 3 ) 4 SO 4. H 2 O (1) * Megjegyzés A hidrogénatomok nagy száma miatt gyanús lehet valamilyen ammónium vegyület vagy aminokomplex. Ha valaki ezt kikövetkeztetve megy tovább, és megoldja a feladatot, teljes értékű a megoldása. Összesen: 14 pont