Kémia. munkafüzet ÚJGENER ÁCIÓS. Kémia. okosportál.hu. Kattanj a tudásra! A teljes munkafüzet az Okosportálon is megtekinthető.

Átírás

1 R. sz.: FI /1 ISBN Kémia Kémia munkafüzet 9 A teljes munkafüzet az Okosportálon is megtekinthető. okosportál.hu Kattanj a tudásra! 9 ÚJGENER ÁCIÓS TA N K Ö N Y V

2 Kémia Munkafüzet 9. Eszterházy Károly Egyetem Oktatáskutató és Fejlesztő Intézet

3 Engedélyszám: TKV/60 16/2018. ( ) A kiadvány megfelel az 51/2012. (XII. 21.) EMMI-rendelet 3. sz. mellékletének: Kerettanterv a gimnáziumok évfolyama számára A változat A tankönyvvé nyilvánítási eljárásban közreműködő szakértők: Dr. Zsuga Miklósné dr., Nagy Károly Az átdolgozást végezte: Demeter László, Tóth Mária Tananyagfejlesztők: Ludányi Ágota, Ludányi Lajos, Szabó Krisztián, Tóth Zoltán Alkotószerkesztő: Tóth Mária Vezető szerkesztő: Demeter László, Tóthné Szalontay Anna Tudományos-szakmai szakértő: Sarka Lajos Pedagógiai szakértő: Berek László Látvány- és tipográfiai terv: Korda Ágnes Illusztráció: Jécsai Zoltán Fedélfotó: 123RF, Cultiris Kulturális Képügynökség Fotók: 123RF, Cultiris Kulturális Képügynökség A munkafüzet szerkesztői ezúton is köszönetet mondanak mindazoknak a tudós és tanár szerzőknek, akik az elmúlt évtizedek során olyan módszertani kultúrát teremtettek, amely a kísérleti tankönyvek készítőinek is ösztönzést és példát adott. Ugyancsak köszönetet mondunk azoknak az íróknak, költőknek, képzőművészeknek, akiknek alkotásai a tankönyveinket gazdagítják. A tankönyv szerkesztői ezúton is köszönetet mondanak dr. Kardos Leventének az értékes megjegyzésekért. Eszterházy Károly Egyetem, 2017 ISBN Eszterházy Károly Egyetem 3300 Eger, Eszterházy tér 1. Telefon: Fax: Vevőszolgálat: vevoszolgalat@ofi.hu A kiadásért felel: dr. Liptai Kálmán rektor Raktári szám: FI /1 Műszakiiroda-vezető: Horváth Zoltán Ákos Műszaki szerkesztő: Bernhardt Pál, Marcsek Ildikó Grafikai szerkesztő: Morvay Vica Nyomdai előkészítés: Buris László Terjedelem: 16,99 (A/5) ív, tömeg: 330 gramm 1. kiadás, 2018 Az újgenerációs tankönyv az Új Széchenyi Terv Társadalmi Megújulás Operatív Program B/ számú, A Nemzeti alaptantervhez illeszkedő tankönyv, taneszköz és Nemzeti Köznevelési Portál fejlesztése című projektje keretében készült. A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. Nyomta és kötötte: Felelős vezető: A nyomdai megrendelés törzsszáma: Európai Szociális Alap

4 Tartalom I. MILYEN RÉSZECSKÉKBŐL ÁLLNAK AZ ANYAGOK? 1. Élet a laboratóriumban 6 Kísérletezgessünk! 2. A kémia tudománya 8 Kémia nélkül nincs szerelem 3. Mérés, mértékegységek 10 Mennyi? Öt! Mi öt? Mi mennyi? 4. Az anyagmennyiség 12 Amikor egy vesszőnek is szerepe van 5. Az atom szerkezete 14 Mitől nehéz a nehézvíz? 6. A radioaktivitás 16 Mitől fél az, aki az atomtól fél? 7. A periódusos rendszer 18 A kémikus kristálygömbje 8. Molekulák és a kovalens kötés 20 Nem mind igaz, ami reklám! 9. A molekulák alakja 22 Miért más az illata, ha ugyanaz a képlete? 10. A molekulák polaritása 24 Hogyan melegít a mikrohullámú sütő? 11. A másodrendű kötések 26 Miért lehet forró olajban krumplit sütni? 12. Az ionok 28 Fürdővízben ülve ne használj elektromos hajszárítót! Összefoglalás 30 II. MI OKOZZA A FIZIKAI TULAJDONSÁGOKAT? 1. Az anyag szerkezete és fizikai tulajdonságai 34 Melyik a könnyebb: a víz vagy a benzin? 2. A kristályrács és a rácstípusok 36 Kristály van a kvarcórában? 3. Az anyag szerkezete és az oldódás 38 Vörös húshoz vörösbort? 4. Diffúzió, oldódás, ozmózis 40 Miért csattannak ki a bogyós gyümölcsök eső után? 5. Az oldódás mértéke és sebessége 42 Miért kevergetjük a teát, ha cukrot teszünk bele? 6. Az oldatok összetétele 44 Miről árulkodik az italok címkéje? 7. Oldatok hígítása és töményítése 46 Hogyan lesz a tengervízből só? 8. Heterogén és diszperz rendszerek 48 Mi a különbség a rétegelés és a turmixolás között? 9. A levegő 50 Mi van ott, ahol semmi sincs? 10. A víz körforgása és összetétele 52 Egyszer fent, egyszer lent Összefoglalás 54 III. AZ ELEKTRON EGY MÁSIK ATOMMAG VONZÁSÁBA KERÜL 1. Fizikai és kémiai változások 58 Miért pezseg az egyik, és miért a másik? 2. A kémiai reakciók típusai 60 Mi a közös a kindertojásbombában és a légzésben? 3. Sztöchiometriai számítások 62 Valóban vizet raktároz a teve a púpjában? 4. A reakciók feltétele és sebessége 64 Mit tudnak az enzimes mosószerek? 5. A kémiai reakciók energiaváltozásai 66 Mitől melegszenek az önmelegítő ételek? 6. Egyirányú reakciók és körfolyamatok 68 KRESZ a kémiában 7. A kémiai egyensúly 70 Kétirányú forgalom 8. A kémiai egyensúly befolyásolása 72 Mészkőbarlangok és cseppkőképződés 9. A zöld kémia alapjai 74 Út a jövőbe Összefoglalás 76 IV. CSOPORTOSÍTSUK A KÉMIAI REAKCIÓKAT! 1. Savak és bázisok 80 Mit kell tenni szúnyogcsípés esetén? 2. A kémhatás és a ph 82 Valóban semleges a ph 5,5? 3. A sav-bázis reakció 84 Miért lúgos kémhatású a szódabikarbóna oldata? 3

5 4. Redoxireakciók 86 Miért hasznos a vákuumos vagy védőgázos csomagolás? 5. A redoxireakció mint elektronátmenet 88 Égés oxigén nélkül? 6. Az elektrokémia alapjai 90 Mennyire zöld autó a hibrid autó? 7. Galvánelemek 92 Pótolható a lemerült ceruzaelem citrommal is? 8. Primer elemek és akkumulátorok 94 Miért lyukad ki a használt elemek fala? 9. Fertőtlenítőszerek 96 Miért ezüstedényben tárolták az ivóvizet a föníciaiak? Összefoglalás 98 V. KÉMIAI FOLYAMATOK A KÖRNYEZETÜNKBEN 1. A hidrogén 102 Víz hatására felfújódó mentőcsónak és mentőmellény 2. A nitrogén és vegyületei 104 Mi van a légzsákban? 3. Az oxigén és vegyületei 106 Aminek hiányában az agyunk is kikapcsol 4. A szén 108 Mi van a gázálarcban? 5. A szén oxidjai 110 A láthatatlan gyilkos 6. A kén és vegyületei 112 Hogyan tartják meg színüket az aszalt gyümölcsök? 7. A klór és vegyületei 114 Miért nem szabad hipót sósavval keverni? 8. A jód, a fluor, a bróm és vegyületeik 116 Valóban jódot tartalmaz a jódozott konyhasó? 9. A légkör szennyezései 118 Valóban egészséges az ózondús levegő? 10. A víz szennyezései 120 Miért osztanak ivóvizet egyes településeken? 11. Talajszennyezés 122 Veszélyes lehet a primőrök fogyasztása? 12. Fémek és ötvözetek 124 Hogyan ismeri fel a pénzérmét az automata? 13. Vízkeménység, vízlágyítás 126 Mitől él tovább a mosógép? 14. Hulladékkezelés és hulladékhasznosítás 128 Pulóver újrahasznosított PET-palackból? Összefoglalás 130 4

6 Milyen részecskékből állnak az anyagok? I. 5

7 1. Élet a laboratóriumban Kísérletezgessünk! 1. Rajzold le az iskolai laboratórium alaprajzát, és jelöld rajta pirossal a tűzoltó készülékek helyét! 2. Mi lehet az oka, hogy a) nem szabad egyedül kísérletezned a laboratóriumban? b) tilos visszatölteni a fel nem használt vegyszert a tárolóedényébe? c) nem célszerű bő ujjú öltözetet viselni? 6

8 3. Mit jelenthet, ha a munkalapodon az alábbi biztonsági jelzés látható? Mi a teendőd, ha a laboratóriumban egy 230 V-os hálózatba bedugott elektromos készülék füstölni kezd? 5. Keress otthon olyan anyagokat, melyeken a következő veszélyjelzések vannak! A parfümök papírdobozán azok alkoholtartalma miatt ez a jelzés látható. Miért nem teszik rá a szintén alkoholtartalmú borosüvegekre ugyanezt a jelzést? Az autó akkumulátorába kénsavat kell tölteni. Rajzold be a keretbe, milyen jelzés lehet a kénsavas flakonon! 7

9 2. A kémia tudománya Kémia nélkül nincs szerelem 1. Miért mondhatjuk, hogy a kémia a természettudományok között központi szerepet tölt be? 2. Melyik az a természettudományos tárgy, amely többek között a Nagy Bummal, a fekete lyukakkal és a Proxima Centauri feltérképezésével foglalkozik? 3. Döntsd el eddigi ismereteid alapján, hogy a természettudományok körébe sorolhatók-e a következő tevékenységi formák, tudományágak! A) meteorológia B) pszichológia C) szobrászat D) zoológia (állattan) E) közgazdaságtan F) horoszkópkészítés a csillagok állása alapján 4. A felsorolás tagjaiból melyik tartozhat az anyag fogalmába? A negatív válaszod indokold! A) aszfalt B) szerelem C) egy mókust ábrázoló olajfestmény D) alma E) a monitorodon látható alma 8

10 5. Keress egy példákat arra, hogy milyen kémiai eredetű felfedezés befolyásolta az 1800-as évektől A) a festészetet: B) az információtovábbítást: C) a kerámiaipart: D) a hadiipart: Az 1700-as évek közepétől elkezdődött népességrobbanással egy időben az emberiség számára kellemetlen folyamatok is elkezdődtek. Erre utal az alábbi diagram. Próbálj magyarázatot találni arra, hogy mi okozhatta e három vegyület rohamosan növekvő koncentrációját a légkörben! Van-e köze a kémiai felfedezésekhez? Használj interneten fellelhető forrásokat! CO 2 (ppm), N 2 O (ppb) szén-dioxid metán nitrogén-oxidok CH 4 (ppb) év A légkör metán-, szén-dioxid- és nitrogén-oxidok koncentrációjának változása 9

11 3. Mérés, mértékegységek Mennyi? Öt! Mi öt? Mi mennyi? 1. Milyen származtatott fizikai mennyiséget írnak le az alábbi mértékegységek? kg m 3 N m 2 m s 2. A következő mértékegységek vajon mit mérhetnek, milyen helyzetben használatosak? Írd le röviden az általad kitalált szituációt! 3 kg/hónap m 3 /perc... 5 mol/m Az üdítősdobozokon gyakran látható nem SI-mértékrendszer is. Mi az átváltási értéke az Egyesült Államokban használatos FL OZ térfogat-mértékegységnek? Azaz 1 FL OZ mekkora térfogatot jelent?

12 4. Hogyan neveznéd el a következő mennyiségeket? Karikázd be közülük azt, amelyik a legnagyobb értéket jelenti! 1 ng 1 μg 1 mg 5. Írd át a mértékegységeket helyi értékes alakba! 3, méter =... 8, s =... 1, cm =... 6, kg = Add meg a normálalakját a következő számoknak! , , , , Írd le a következő állítások számadatait helyi értékes alakban! A világ legnagyobb gyémántjában 4, darab szénatom van.... Egy darab szénatom tömege gramm A vér koleszterinszintjét ebben az alakban szokták megadni: 200 mg/100 ml. Fejezd ki ezt az értéket a következő egységekben! mg/l:... μg/l:... g/l:... 11

13 4. Az anyagmennyiség Amikor egy vesszőnek is szerepe van 1. Írd a különböző mennyiségek alá, hány darab részecskét jelentenek! 1 pár 1 tucat 1 mol 2. Határozd meg! a) 0,25 mol vasban hány darab vasatom van? b) 50 mol vízben hány darab molekula van? c) 8, mol KCl sókristályban összesen hány darab ion van? 3. A piacon mólban kifejezve szeretnél hat darab almát kérni. Hány mól almát kellene kérned? 4. Fejezd ki mólban a következő mennyiségeket! a) 3, darab aranyatom b) 4, darab ammóniamolekula c) 1, darab kalciumion 12

14 5. Határozd meg! a) Mekkora a moláris tömege a MgO-nak? b) Mekkora a moláris tömege a Ca(OH) 2 -nak? c) Mekkora a moláris tömege a Ca 3 (PO 4 ) 2 -nak? 6. Mekkora a kémiai anyagmennyisége? a) 100 g CaCO 3 -nak b) 108 g víznek c) 182,5 g hidrogén-kloridnak 7. Határozd meg, hány darab részecskét tartalmaz! a) 28 gramm vas b) 24 gramm FeF 3 c) 450 gramm Na 2 SO 4 8. Határozd meg, hány gramm tömegű! a) 7, darab H 2 SO 4 -molekula b) 9, darab H 2 -molekula c) darab aranyatom 13

15 5. Az atom szerkezete Mitől nehéz a nehézvíz? 1. Ha egy atom 71 protont, 71 elektront és 104 neutront tartalmaz, akkor hány elemi részecske található az atommagban, hány az elektronhéjakon és hány az atomban? Atommagban Elektronhéjakon Atomban 2. Mi lehet a jelölése a következő atomnak? tömegszám rendszám vegyjel 3. Töltsd ki a táblázatot! Az elem azonosításához használd a periódusos rendszert! Az elem neve Rendszáma Tömegszáma Protonok száma Elektronok száma Neutronok száma ezüst Add meg minden esetben az X-szel jelölt értéket vagy vegyjelet! X X =... X 20 Ca X = X P X =... 14

16 5. Írd fel a szabályos jelölését a következő elemi részecskékkel rendelkező kémiai részecskéknek, illetve egészítsd ki a hiányzó adatokat! Pu Jelölés Protonok száma Neutronok száma Elektronok száma Au Se Te A három jelölés közül melyek egymás izotópjai? Húzd alá ezeket! X, X, X, Melyik elem izotópjairól van szó a feladatban? Tegyél jelet, ahol az igaz állítás szerepel! Tulajdonságok Minden izotópatom esetén ugyanaz Különbözőek az egyes izotópatomoknál Kémiai reakciók Rendszám Tömegszám Neutronok száma Elektronok száma Az atommag tömege Az elektronhéjak száma 8. Mely elemek atomjairól lehet szó? Írd alá a táblázatban! Írd mellé, hány vegyértékelektronja van az adott elemnek! 15

17 6. A radioaktivitás Mitől fél az, aki az atomtól fél? 1. Milyen típusú radioaktív sugárzásokat állíthatsz meg a következőkkel? Egy alumíniumfólia Egy darab papír Jókora ólomtömb 2. Melyik sugárzás részecskéjét jeleníti meg az ábra? Ha az atommagot radioaktív bomlás során elhagyja egy részecske, hogyan változnak meg az atommag jellemző adatai? alfa-sugárzás Radioaktív sugárzás Atom protonszámának változása Atom tömegszámának változása béta-sugárzás 4. A következő kérdések megválaszolásához használd az alábbi táblázatot! Radioaktív izotóp Radon-222 Jód-131 Rádium-226 Plutónium-239 Urán-238 Körülbelüli felezési idő 4 nap 8 nap 1600 év év év a) Ha kezdetben 8000 darab rádium-226-os atomunk van, mennyi marad belőle 3200 év múlva? 16

18 b) Ha kezdetben 40 darab plutónium-239-atomunk van, mennyi marad belőle év múlva? c) Ha kezdetben darab radon-222-atomunk van, mennyi marad belőle 20 nap múlva? 5. A régészeti kormeghatározások egyik eszköze a 14 C- izotópon alapul. A diagram az izotóp mennyiségét mutatja be az évek során. a) Mennyi a 14 C-izotóp felezési ideje?... b) Ha egy csontmintában a 14 C-tartalom a mai 14 C- tartalomnak csak 12,5%-a, akkor hány évvel ezelőtt halt meg a minta alanya?... c) Ha a minta eredetileg 240 darab 14 C-atomot tartalmazott, hány darabot találunk meg belőle év múlva?... a 14 C mennyisége 100% 75% 50% 25% 12,5% eltelt évek d) Egy éve elhunyt alany mintájában 300 darab 14 C-atomot találunk. Vajon mennyi ilyen atom lehetett a mintában az alany halálakor? 6. A periódusos rendszer mely részében található a legtöbb radioaktív anyag? 7. A polónium 218-as izotópja egymást követően háromszor alfa-, majd kétszer béta-bomlást szenvedett. A 3. feladatra adott válaszok ismeretében határozd meg, hogy milyen atommá alakult át a folyamatok révén! 17

19 7. A periódusos rendszer A kémikus kristálygömbje ben Antoine Lavoisier az alábbi módot javasolta az elemek csoportosítására: Savképző elemek Gáznemű elemek Fémes elemek Földszerű elemek kén fény kobalt, higany, ón kalcium-oxid foszfor kalória (hő) réz, nikkel, vas magnézium-oxid faszén oxigén arany, ólom, ezüst, cink bárium-szulfát azot (nitrogén) mangán, volfrám alumínium-oxid hidrogén platina szilícium-oxid a) Vajon miért nevezhette az első csoportot savképző elemeknek? b) A faszén valóban elem? c) A földszerű elemek jogosan viselik-e mai szemmel nézve az elem megnevezést? d) Mivel magyaráznád a fénynek és a hőnek a gázok közötti megjelenését? 2. A periodikus tulajdonságok megjelenését 1829-ben már Johann Döbereiner is észrevette, aki a hasonló elemeket úgynevezett triádokba osztotta: 1. triád lítium, nátrium, kálium 2. triád kalcium, stroncium, bárium 3. triád klór, bróm, jód a) Tudnánk-e negyedik elemet is párosítani az egyes triádokhoz? Írd be mögéjük a cellába! b) Hogyan nevezzük ma a modern periódusos rendszerben ezt a három triádot? 18

20 3. A következő három gömb a szilícium, a magnézium és a kén atomját szimbolizálja. Melyik atom melyik elemhez tartozhat? Írd az ábra mellé! A)... B)... A B C C) A következő három gömb az argon, a kripton és a xenon atomját szimbolizálja. Melyik atom lehet a xenon? Karikázd be a betűjelét! A B C 5. Állapítsd meg, hogy az alábbi periódusos rendszerben bejelölt elemek a fémek, nemfémek, illetve félfémek közé tartoznak! B F C D A E Fémek Nemfémek Félfémek G 6. Az A és a B elem is ugyanabban a csoportban helyezkedik el. Az A elem gáz-halmazállapotú, a B elem szilárd. Egymással vegyületet alkotnak, amely vegyület a savas eső kialakulásáért felelős egyik anyag. Melyik periódusban van az A elem, és melyikben a B elem? 7. Az alkáli fémek olvadás- és forráspontadatai a következők: Az elem neve Olvadáspontja ( C) Forráspontja ( C) Atomjának mérete (pm) Lítium 180, Nátrium 97, Kálium 63, Rubídium 39, Cézium 28,4 674,8 265 Francium a) Próbáld megbecsülni a francium hiányzó adatait! Írd be a táblázatba! Ezt követően nézd meg a periódusos rendszeredben! Vajon miért hiányozhatnak ezek a mérési adatok a franciumnál? b) Ha rendelkezésre állna belőle kellő mennyiség, milyen halmazállapotú lenne 25 C-on ez az elem? 19

21 8. Molekulák és a kovalens kötés Nem mind igaz, ami reklám! 1. Töltsd ki a táblázatot! Atom Hidrogén Kén Klór Nitrogén Oxigén Foszfor Elektronjainak száma Vegyértékelektronjainak száma Az atom vegyértékelektronjainak ábrázolása elektronszerkezeti képlettel 2. Rajzold fel, milyen molekula keletkezik, ha a) Cl és Cl között alakul ki kovalens kötés; b) H és Cl között alakul ki kovalens kötés; c) O és O között alakul ki kovalens kötés; d) 1 darab C és 4 darab H között alakul ki kovalens kötés; e) 1 darab C és 2 darab O között alakul ki kovalens kötés! 20

22 3. Mi lehet az ábrán szereplő vegyület képlete? F F F F I F Tegyük fel, hogy ezeket a molekulákat raktad össze a pálcikamodellből! Rajzold le a szerkezeti képletüket is! Br C H 5. Írd fel a következő képlettel megadott molekulák szerkezeti képletét! Összegképlete C 3 H 8 C 2 H 4 C 4 H 10 O C 2 H 7 ON Szerkezeti képlete 6. Add meg a képletét a következő molekuláknak! Vegyület neve Nitrogén-trijodid Szilícium-tetrafluorid Difoszfor-tetrahidrid Kén-hexafluorid Összegképlete Szerkezeti képlete 21

23 9. A molekulák alakja Miért más az illata, ha ugyanaz a képlete? 1. Melyik jelölés írja le helyesen a nitrogénatom elektronszerkezeti képletét? Keretezd be! N N N N Melyik jelölés írja le helyesen a klór elektronszerkezeti képletét? Keretezd be! Cl Cl Cl Cl 2. Melyik jelölés írja le helyesen a BeF 2 elektronszerkezeti képletét? Keretezd be! F Be F F Be F F Be F F Be F Melyik jelölés írja le helyesen az alábbi vegyületek elektronszerkezeti képletét? Keretezd be! H H H Cl C Cl H Cl C Cl H H C Cl Cl Cl C Cl H H 3. Húzd alá a központi atomot a következő molekulákban! PF 5 SO 2 HOCl CO 2 NH 3 H 2 SO 4 H 3 PO 4 CH 3 F A következő feladat megoldásához az alábbi táblázatot használhatod. A központi atomot az X, a ligandumot az Y jelenti. Nemkötő elektronpárok száma a központi atomban Kötő elektronpárok száma a központi atomban X 180 lineáris Y Y X V alak Y Y X V alak 3 Y Y X 120 síktrigonális Y X Y Y háromszög alapú piramis 22

24 Y 4 X 109,5 Y Y X tetraéder mérleghinta Y X 90 trigonális bipiramis 6 90 X oktaéder Töltsd ki a táblázat hiányzó adatait! Molekula összegképlete Molekula szerkezeti képlete Molekula alakja Kötésszög (körülbelül) BF 3 SiH 4 H 2 S HOCl NF 3 CO 2 23

25 10. A molekulák polaritása Hogyan melegít a mikrohullámú sütő? 1. Jelöld a molekula alatt, hogy poláris vagy apoláris kovalens kötés található-e benne! Segítségül: A kötésben részt vevő atomok elektronegativitásának különbsége A kötés polaritása 0 0,5 apoláris kovalens kötés 0,5 1,8 poláris kovalens kötés >1,8 ionos kötés HCl H 2 O P 4 NH 3 CH 4 O 2 2. Az alábbi molekulaalakzatoknál minden kötés poláris. Minden esetben a központi atom a kisebb elektronegativitású. Rajzold be a kötéspolaritás-vektorokat! Add meg az eredőjüket! 24

26 3. A következő alakzatoknál az 1. gömb a szén-, a 2. a hidrogén-, a 3. az oxigén-, a 4. a klóratomot jelenti. Jelöld a kötéspolaritás-vektorokat! Állapítsd meg a molekula polaritását! Döntsd el a következő molekulapárokról, hogy közülük melyik lehet apoláris, és melyik poláris! Ehhez először rajzold le a szerkezeti képletüket! a) szén-diszulfid kén-difluorid b) berílium-diklorid oxigén-diklorid c) bór-trihidrid foszfor-triklorid d) metán CH 2 Cl 2 5. Rendezd polaritásuk szerint növekvő sorrendbe az alábbi molekulákat! H 2 S H 2 O HF H 2 25

27 11. A másodrendű kötések Miért lehet forró olajban krumplit sütni? 1. A következő anyagokban határozd meg a legjelentősebb mértékű másodrendű kötőerőt! A molekula képlete A molekula szerkezeti képlete A molekula polaritása Másodrendű kötőerő N 2 CCl 4 H 2 S CO 2 HCl NH 3 PCl 3 H 2 O SiH 2 O 26

28 2. A következő két ábra a metil-alkohol (CH 3 OH) és az etil-alkohol (CH 3 CH 2 OH) képletét mutatja. Az egyik forráspontja 78,4 C, a másiké 64,7 C. Írd a forráspontokat a megfelelő ábra alá! Indokold meg, miért! Forráspont: Forráspont: Indoklás: Rendezd sorrendbe forráspontjuk szerint a következő molekulákat! Írd a megfelelő anyag alá a sorszámot! Cl 2 Br 2 F 2 I 2 CH 4 CCl 4 Cl 2 H 2 4. Milyen másodrendű kötés alakulhat ki a képen látható molekulák között? Írd az alattuk lévő cellába! H 2 O metil-alkohol CH 3 OH metil-alkohol CHCl 3 kloroform C 8 H 18 oktán C 6 H 14 hexán 27

29 12. Az ionok Fürdővízben ülve ne használj elektromos hajszárítót! 1. A következő két ábrán ionos és molekuláris vegyületet jelenítettünk meg. Melyik jelölhet ionos, és melyik molekuláris vegyületet? Írd alá! Az alábbi hosszú periódusos rendszerben a következő jelölésű elemek alkottak egymással ionos vegyületet: Q P, Y Z, X Ö Add meg ezeknek a vegyületeknek a nevét és a képletét! Z Q X Y P Ö Q P Y Z X Ö Vegyület képlete Vegyület neve 3. A MgO olvadáspontja 2830 C, míg a NaCl-é 801 C. Mi lehet a különbség magyarázata? 4. A NaCl olvadáspontja 801 C, míg a NaI-é 660 C. Mi lehet a különbség magyarázata? 28

30 5. Három sót szeretnék megolvasztani: a LiCl-ot, a LiBr-ot és a LiI-ot. Melyik fog a háromból a leghamarabb megolvadni? Miért? 6. Írd fel a következő ionkötésű vegyületek képletét! nátrium-nitrát ammóniumnitrát káliumpermanganát alumíniumhidroxid nátriumhidrogénkarbonát kalciumhidrogénszulfát 7. Mi a neve a következő vegyületeknek? Név MgBr 2 KHSO 4 (NH 4 ) 2 S Na 2 SO 4 CaHPO 4 NH 4 HCO 3 8. Töltsd ki a táblázatot a sók képleteivel, ahogy az a cink-klorid esetében történt! Zn(II) Fe(II) Fe(III) Ag(I) V(IV) klorid ZnCl 2 nitrát szulfát oxid karbonát szulfid 9. Egészítsd ki az alábbi ionvegyületekhez vezető reakciók kémiai egyenletét! K + F 2... Ca + Cl AlCl 3 29

31 Összefoglalás Ismeretek 1. Milyen fajtái vannak a radioaktív sugárzásnak? 2. Ki az a lengyel származású kutatónő, aki munkásságáért fizikai és kémiai Nobel-díjat is kapott? 3. Miért kapott kémiai Nobel-díjat Hevesy György? ben az ismert elemek száma csak 60 körüli volt. Ki volt az a tudós, aki ezeket egy rendszerbe igyekezett foglalni? Mi volt a rendezésének alapja? 5. Az egymás alatti elemek hasonló kémiai tulajdonságúak. Az így kapott oszlopokat hogyan nevezzük? 6. Az 1900-as évektől új rendezési elven alapuló periódusos rendszer jelent meg. Mi volt ekkor a rendezőelv? 7. Hogyan dönthetjük el egy vegyületről, hogy az ionos vagy kovalens kötésű? 8. Sorold fel a másodrendű kémiai kötéseket! 30

32 Az ismeretek alkalmazása 1. Melyik jelölés ad több információt? 11 Na vagy 23 Na? 2. Egy atom tömegszáma 45. Atommagjában a neutronok száma hárommal nagyobb, mint a protonok száma. Menynyi a rendszáma az atomnak? 3. Egy atom rendszáma 6, tömegszáma 14. Egy másik atom rendszáma 7, tömegszáma 14. Hasonlítsd össze a két atom összetételét! 4. Sorold fel a radioaktivitás alkalmazásának legfontosabb területeit! Mi az alapja az egyes alkalmazásoknak? 5. Írj példát egyszeres, kétszeres és háromszoros kovalens kötést tartalmazó molekulára! 6. Hasonlítsd össze a vízmolekula és a szén-dioxid-molekula alakját, kötésszögét! 7. Egy elem atomja a periódusos rendszer 3. periódusában és 3. főcsoportjában helyezkedik el. Mennyi a rendszáma? Hány vegyértékelektronja van az atomnak? 8. Rendezd az alábbi molekulákat kötéspolaritásuk alapján növekvő sorrendbe! SCl 2 SF 2 S 8 PF 3 NF 3 9. Írj 2-2 példát dipólus- és apoláris molekulára! 31

33 10. Állapítsd meg a következő állítás igaz vagy hamis voltát! Véleményedet példákkal támaszd alá! Az apoláris molekulákban a kötések is apolárisak. 11. Állítsd tömegük alapján növekvő sorrendbe a következő anyagi rendszereket! 90,0 g jég 180 mol H 2 -molekula 10,0 mol vízmolekula 10,0 mol O 2 -molekula 90,0 g vízgőz 32

34 Mi okozza a fizikai tulajdonságokat? II. 33

35 1. Az anyag szerkezete és fizikai tulajdonságai Melyik a könnyebb: a víz vagy a benzin? 1. Csoportosítsd a felsorolt anyagokat aszerint, hogy lebegnek-e a víz felszínén! A) jég B) olaj C) parafa D) méz E) gyertya F) pénzérme Lebeg Lesüllyed 2. Rendezd sorba növekvő viszkozitásuk szerint a következő anyagokat! A) olaj B) méz C) víz D) szurok E) tej F) benzin 3. Csoportosítsd a következő gázokat aszerint, hogy a levegőhöz képest nehezebbek-e! A) szén-dioxid B) hidrogén C) ammónia D) metán E) xenon F) klór G) oxigén Nehezebb a levegőnél Könnyebb a levegőnél 4. A képen látható két motorolajat egyszerre kezdtük el csurgatni. Melyik alkalmasabb a használatra téli körülmények között az autóban?

36 5. A táblázat az egymástól csak kicsit különböző folyékony szénhidrogének viszkozitását mutatja be. Vegyület neve Képlete Viszkozitása 20 C-on [kg/m s] hexán CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 3, heptán CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 4, oktán CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 5, nonán CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 7, dekán CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 1, Milyen molekuláris szintű magyarázatod van az egyre növekvő viszkozitásra? 35

37 2. A kristályrács és a rácstípusok Kristály van a kvarcórában? 1. Mi az olvadás, és mi történik az olvadásponton? 2. Jelöld az alábbi ábrák alatt, hogy az amorf vagy kristályos anyagot mutat-e! Írd oda, hogy mit mondhatunk az ilyen típusú anyag olvadáspontjáról! A szilárd anyag típusa Olvadáspontja 3. Milyen rácstípus látható az ábrákon?

38 4. Egészítsd ki a táblázatot! Rács neve molekularács Rácspontokat felépítő részecskék ellentétes töltésű ionok Összetartó erő kovalens kötések delokalizált elektronfelhő Olvadáspont és forráspont alacsony Elektromos áramvezetőképessége jó vezető Példa NaCl 5. Milyen kristályrácsú anyagok szublimálnak, és miért? 6. Van-e különbség a fémrácsos anyagok és az ionrácsos anyagok olvadékainak elektromos áramvezetése között? 37

39 3. Az anyag szerkezete és az oldódás Vörös húshoz vörösbort? 1. Írd be a Venn-diagramba, hogy a felsorolt anyagokat milyen oldószerben oldanád fel! A) szőlőcukor; B) olajfesték; C) étolaj; D) cipőpaszta; E) zsírkréta; F) alkoholos filc festéke; G) rézgálic; H) aceton (körömlakklemosó) Víz Benzin 2. Döntsd el a következő anyagokról, hogy ionrácsosak-e! Tegyél jelet a megfelelő cellába! Gyertya Mészkő Kámfor Asztali só Mosószóda 3. Ha az alábbi ionos anyagokat feloldjuk vízben, az oldatban milyen ionokat fogunk találni? Kation Anion NaBr KNO 3 Na 3 PO 4 KMnO 4 4. Jelöld + vagy jellel, hogy melyik anyag oldata fogja vezetni az elektromos áramot, ha feloldjuk a következőket: Oldószer víz motorolaj víz víz Oldott anyag oxigéngáz benzin keserűsó (MgSO 4 ) alkohol Áramvezetés (+/ ) 38

40 5. Melyik ábra mutatja a helyes feliratokat, ha CaCl 2 -sót oldunk fel vízben? CaCl 2 CaCl 2 CaCl 2 CaCl 2 CaCl 2 Ca Ca Cl 2 Cl Cl 2 2 Cl Ca 2 Ca Cl Ca 2 Ca Cl Ca Cl Cl Cl Cl Ca Cl Ca Cl Cl Cl Ca Ca 2+ Ca 2+ Cl Ca 2+ Ca 2+ Cl 2 2 Cl Cl 2 Cl Ca 2+ Ca 2+2 2Cl Cl 2 2 Cl 2 Cl Cl Cl Ca 2+ Ca 2+ 2 Cl Cl 2 Cl 2 Ca 2+ Ca 2+ A) B) C) D) E) F) 6. Az alábbi táblázat egy termálvizes fürdő tájékoztatójából származik. Kationok Koncentráció (mg/l) Anionok Koncentráció (mg/l) Nátrium 485 Nitrit < 0,02 Kálium 6,3 Nitrát < 1,0 Ammónium 6,9 Klorid 103 Kalcium 10,3 Szulfát 22 Magnézium 4,1 Karbonát < 3 Vas 308 Hidrokarbonát 1190 Mangán 12 Hidroxil < 2 Összesen 513,92 Összesen 1314,89 Kation és anion összesen: 1828,81 mg/l Add meg legalább három só képletét, ami megtalálható a fürdő vizében! Az ábra a KCl oldódását mutatja vízben, de elfelejtették ráírni a feliratokat. Pótold! 39

41 4. Diffúzió, oldódás, ozmózis Miért csattannak ki a bogyós gyümölcsök eső után? 1. A molylepke egy feromonnak nevezett vegyülettel vonzza magához a párját. a) Mi az a folyamat, amely közreműködik abban, hogy ez az anyag eljusson a levegőben a molylepke társához? b) Honnan tudja a feromont érzékelő párja, hogy melyik irányba kell repülnie? c) A molylepkék felbukkanása elsősorban az esti, minimális légáramlattal jellemezhető, nyugodt körülmények között fordul elő. Miért előnyös a párkeresés szempontjából ez az időszak? 2. Az ábrán egy féligáteresztő hártyával kettéválasztott edény látható. A nagyobb gömbök a cukor, a kisebb gömbök a víz részecskéit szimbolizálják. Csak a vízmolekulák férnek át a hártya pórusain. a) Milyen változás következik be a vízrészecskék számában a bal oldalon? b) Hogyan változik a jobb oldalon a folyadék koncentrációja? c) Hogyan változik a bal oldalon a folyadék koncentrációja? d) Rajzold be a folyamat kezdetekor a hártyán a vízrészecskék fő mozgásirányát! e) Mikor áll be az egyensúly? f) Hogyan áll ekkor a vízszint az edény két részében? 40

42 3. Sejtjeink fala féligáteresztő, és a szervezetünket jellemző sókoncentráció is jól meghatározott érték. Az ábra mutatja, hogy mi történik a sejtekkel, ha megbomlik az egyensúly a hártya két oldalán. Az ábrák alá írd be a megfelelő relációjeleket, hogy a sejten kívüli és a sejten belüli sókoncentráció között milyen mennyiségi összefüggés van! H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O C sejten belül C sejten kívül C sejten belül C sejten kívül C sejten belül C sejten kívül Az ábrák alapján válaszold meg a kérdéseket! a) A hajótörötteket óvják attól, hogy tengervizet igyanak. Mi lehet ennek az oka? b) A kiszáradt orrnyálkahártyára használatos legegyszerűbb orrspray csupán sós vizet tartalmaz. Mi a működésének alapja? c) Az édesvízi akváriumodba sikerült vásárolnod egy ritka, trópusi tengerben honos halat. Túléli az állat az áttelepítést? Miért? d) Hosszan tartó fürdés során az ujjbegyeid aszalt szilva formájúvá válnak. Mi az oka? 41

43 5. Az oldódás mértéke és sebessége Miért kevergetjük a teát, ha cukrot teszünk bele? 1. Az alábbi főzőpoharakban a világosszürke háttérszín az oldószer molekuláit, a sötétszürke gömbök pedig az oldott anyag részecskéit szimbolizálják. 500 ml A oldat 500 ml B oldat 500 ml C oldat 500 ml D oldat 250 ml E oldat 250 ml F oldat Melyik a leghígabb oldat a fentiek közül?... Melyik a legtöményebb?... Melyik két oldatnak egyezik meg a koncentrációja?... Ha az E és az F oldatokat összeöntenénk, melyik oldat koncentrációjával egyezne meg? A grafikon néhány só oldhatóságát mutatja be különböző hőmérsékleteken. A grafikon adatait felhasználva adj választ a kérdésekre! Oldhatóság (g oldott só/100 g víz) NaCl NaNo 3 CaCl 2 Pb(NO 3 ) 2 KNO 3 KCl KClO 3 K 2 Cr 2 O 7 Ce 2 (SO 4 ) Hőmérséklet ( C) Van-e olyan só, amelynek oldhatósága csökken a hőmérséklet emelésekor?... A látható sók közül melyik anyag oldódik a legjobban 20 C-on?... Hány m/m%-os a telített K 2 Cr 2 O 7 90 C-os oldata?... 42

44 Az 50 C-os KNO 3, illetve K 2 Cr 2 O 7 telített oldatát 0 C-ra lehűtve melyikből válik ki több só?... A főzőpohárban lévő 100 g vízbe beleszórtunk 80 g Pb(NO 3 ) 2 -ot. Körülbelül hány gramm só marad feloldatlanul? Amikor 20 g KClO 3 -ot beleszórunk 100 g 80 C-os vízbe, akkor az így keletkező oldat telített, telítetlen vagy túltelített? Ha 20 g KClO 3 -ot beleszórunk 100 g vízbe és az oldatot 70 C-ra melegítjük fel, még körülbelül hány gramm KClO 3 sót szórhatunk az oldatba, hogy telített oldatot kapjunk? 3. Divatos dolog ma az ásványvizet szén-dioxid helyett oxigéngázzal tenni buborékossá. Az alábbi oldhatósági táblázat adataiból próbáld kitalálni, milyen más gázzal lehetne ezt még megtenni! Oldhatóság millimol/dm 3 -ben légköri nyomáson 2,0 1,0 CH 4 O 2 CO He Mi a probléma, ha ezekkel a gázokkal végeznénk a műveletet? Miért alkalmaznak a légkörinél nagyobb nyomást? Hőmérséklet ( C) 4. Nyári melegben a tavak vize felmelegszik. Hogyan változik ekkor a víz oxigéntartalma? 5. Hogyan lehet a túltelített oldatból telített oldatot készíteni? 6. Hogyan lehet a telítetlen oldatból túltelítettet készíteni? 43

45 6. Az oldatok összetétele Miről árulkodik az italok címkéje? 1. Hány tömegszázalékos a tengervíz, ha a 150,0 grammos minta bepárlása után 5,25 gramm só maradt vissza? 2. Egy nagyon erős gyógyszer hatóanyag-tartalma 0,001 m/m% csupán. Hány gramm a hatóanyag egy 2 g-os tablettában? 3. A 200 ml-nyi köhögés elleni szirupban az aktív hatóanyag 4,2 V/V%-ban található. A gyógyszer egyszeri adagja egy teáskanálnyi (5 cm 3 -nyi). Hány milliliter hatóanyag jut a szervezetünkbe egyszeri bevételkor? 4. 0,5 mol NaCl van feloldva 0,05 liter oldatban. Milyen az oldat anyagmennyiség-koncentrációja? 44

46 5. 0,5 gramm NaCl van feloldva 0,05 liter oldatban. Milyen az oldat anyagmennyiség-koncentrációja? 6. Két oldatunk van. Az egyiket úgy készítettük, hogy 1,0 mol NaCl-ot beleszórtunk vízbe, és az oldatot feltöltöttük 1,0 literre. A másik oldatunkat úgy készítettük, hogy az 1,0 mol NaCl-ot beleszórtuk 1,0 mol vízbe. Egyforma-e a két oldat anyagmennyiség-koncentrációja? Válaszod indokold meg! 7. Egy kénsavoldat az ábrán látható tömegszázalékos megoszlásban tartalmazza a kénsavat és a vizet. Milyen ennek a kénsavoldatnak a mol%-os összetétele? H 2 SO 4 27,3% H 2 O 72,7% 8. Készítenünk kell 1,00 liter 1, mol/dm 3 koncentrációjú NaCl-oldatot, de a mérleggel a legkisebb megmérhető tömeg 0,01 g. Hogyan készíthetünk mégis ilyen oldatot? 45

47 7. Oldatok hígítása és töményítése Hogyan lesz a tengervízből só? 1. A 2 literes flakonunk fagyálló folyadékot tartalmaz. Glikoltartalma 50 V/V%. A használati utasítás szerint ezt össze kell keverni négyszeres mennyiségű vízzel. Hány V/V%-os lesz az oldatunk a keverés után? 2. A legelső alkoholmentes sör készítése során az alkoholt még desztillációval távolították el a sörből. Mennyi alkoholt kellett eltávolítani 1 hl sörből, ha a sör kezdeti koncentrációja 4 V/V%, a végső koncentrációja pedig 0,5 V/V% volt? (Vigyázz, az oldat térfogata már nem lesz 1 hl, amikor már csak 0,5% a koncentráció!) gramm 20 m/m%-os sóoldatot kettéöntünk, és az első oldatot fele tömegűre bepároljuk. Hány m/m%-os lesz a sóoldat ekkor? A másik oldatba beleszórunk még 40 g sót. Hány m/m%-os lesz a második sóoldatunk? 46

48 Ha összeöntjük a két oldatot, hány m/m%-os sóoldatot kapunk? 4. Ha 175 ml 0,45 mol/dm 3 KOH-oldathoz annyi vizet töltünk, hogy az oldat térfogata 250 ml lesz, akkor hány mol / dm 3 -es lett az új oldat? 5. Mennyi vizet kell tölteni a 750 ml 2,8 mol/dm 3 koncentrációjú HCl-oldathoz, hogy 1 mol/dm 3 koncentrációjú legyen? 6. Ha 550 ml 3,5 mol/dm 3 koncentrációjú KCl-oldatból annyi víz párolog el, hogy az oldat térfogata 275 ml-re csökken, milyen töménységű most ez az oldat? 47

49 8. Heterogén és diszperz rendszerek Mi a különbség a rétegelés és a turmixolás között? 1. A sáros víz szilárd anyag szemcséit tartalmazza folyadékban. Az ezüstkolloidban is szilárd anyag van diszpergálva folyadékban. Mi lehet az oka, hogy a sáros vízben a szemcsék leülepednek, míg az ezüstkolloidban nem tapasztalunk ilyet? 2. Miért használnak a diszkókban füstöt vagy ködöt? 3. Mi lehet az oka annak a jelenségnek, hogy az éjszakai sötétben reklámcélokkal a levegőbe irányított nagy fényességű fénycsóvák nem minden nyári este láthatók ugyanannyira? 4. Egészítsd ki a táblázat hiányzó adatait! A rendszer típusa Diszpergáló közeg Diszpergált részecske Példa levegőben kavargó porszemcsék vízfesték tejszínhab kifújt dezodor autó kipufogógáza 48

50 5. A fagylalt mindenki számára ismert, összetett diszperz rendszer. Nagyon apró zsírgömböcskék, piciny jégkristályok, fagyott cukoroldat és fehérjék alkotják. Mindezek között nagyon apró levegőbuborékok találhatók. Mivel a zsír apoláris, a víz pedig poláris, hogy ezek ne váljanak szét, megfelelő körülményekre van szükség. A fagylalt csak alacsony hőmérsékleten marad stabil. Ha fagyáspontja fölé melegszik, akkor az alkotók energiafelvétellel egyre gyorsabban mozognak a folyadékban, egymásra találva összetapadhatnak. Így méretük már olyan nagyságúra növekszik, hogy nem lesznek képesek diszpergált állapotban maradni a felmelegedett folyadékban. a) Rajzold be a körbe, hogy miként helyezkedhetnek el az összetevők a fagylaltban! Gömbökkel jelöld az egyes öszszetevőket! Hány határfelület képzelhető el? b) A fagylaltkészítés során az összetevőket folyamatosan kevergetve hűteni kezdik a rendszert. Miért kell a kevergetés, nem lenne elég a kezdeti összekeverés után hűteni? c) A lágyabb fagylalt eléréséhez a gyors hűtés során még gyakran levegőt is buborékoltatnak át a rendszeren. Miért lesz lágyabb a fagyi? d) Miért csak a hűtés bizonyos foka után indítják meg a levegő buborékoltatását? e) A fagyi olvadását követően mi történik a benne lévő levegőbuborékokkal? 49

51 9. A levegő Mi van ott, ahol semmi sincs? 1. Egy standardállapotú levegőmintát megvizsgálva, abban 0,039 mol N 2 -, 0,010 mol O 2 - és 0,001 mol Ar-gázt találtak. a) Hány dm 3 -nyi volt a minta térfogata? b) Milyen a mólszázalékos összetétele ennek a mintának? 2. 0,8 molnyi gázkeverékben a hélium mennyisége 0,50 mol, a nitrogéné 0,20 mol. A harmadik összetevő a széndioxid. Ha ezzel a gázkeverékkel töltünk meg egy lufit, az felfelé száll a levegőben, vagy süllyedni kezd? 50

52 3. A Föld légkörének összetétele az alábbi táblázat adatai szerint változott a földtörténet során. Ábrázold a mellékelt grafikonon a három összetevő alakulását! A Föld kora (millió év) CO 2 (%) O 2 (%) N 2 (%) , napjainkban 0, Milyen folyamatok okozhatták az egyes összetevők megváltozását? A táblázat megfelelő adatait felhasználva számítsd ki, mennyi volt a légkör átlagos moláris tömege a földtörténet 1 milliárd éve körül! 5. A kapott érték alapján döntsd el, hogy akkor vagy most nagyobb-e a légköri nyomás! Válaszodat magyarázd meg! 51

53 10. A víz körforgása és összetétele Egyszer fent, egyszer lent 1. Az alábbi ábrán hiányzik három fizikai folyamat neve. Írd be azokat az üres téglalapokba! 2. A hűtőszekrények és a fagyasztóládák faláról gyakran gyűjthetünk össze jeget. Hogyan került bele a jég? Milyen lehet az összetétele ennek a jégnek? 3. A túlélési tippeket adó könyvek szerint, ha nem találunk (ivó)vizet a természetben, akkor például a következő módokon szerezhetünk: A reggeli harmatot a fűszálakról pólónkkal összegyűjtjük, és egy bögrébe csavarjuk. Éjszaka egy műanyag zacskót húzunk egy leveles ágra, és a zacskó száját szorosan körbekötjük az ágon. Reggel kiöntjük az összegyűlt vizet a zacskóból. Hogyan került víz a két esetben a levélre? Mi a két folyamat neve? 52

54 4. Tételezzük fel azt, hogy olyan helyen nyaralsz, ami lakott településtől távol fekszik. Naponta csak korlátozott menynyiségű vizet tudsz felszivattyúzni a talajból, ezért egy zárt, műanyag tartályban gyűjtöd össze a bádogtetőről naponta lefolyó esővizet. Jelöld a táblázatban vagy jellel, hogy mire lehet (szűrés után) felhasználni ezt a vizet! Ivásra Teakészítésre Fürdésre Mosásra Mosogatásra Autó akkumulátorába Fogmosásra 5. Az alábbi táblázat két, a kereskedelemben kapható ásványvíz és az egyik település csapvizének összetevőit hasonlítja össze. A táblázat adatait felhasználva válaszolj a kérdésekre! PET-palackos ásványvíz I. PET-palackos ásványvíz II. Dél-magyarországi fúrt kút csapvize Ca 2+ (mg/l) Mg 2+ (mg/l) K + (mg/l) Na + (mg/l) SO 4 (mg/l) F (mg/l) 1,4 0,8 0,27 HCO 3 (mg/l) Ára (Ft/liter) ,2 Ásványvíznek tekinthető-e a táblázatban szereplő csapvíz? Miért?... Melyik a három víz közül a legnagyobb keménységű?... Miből következtetted ki?... Ha valaki magasvérnyomás-betegségben szenved, melyik vizet nem célszerű fogyasztania? Miért? 53

55 Összefoglalás Ismeretek 1. Mi a különbség a sűrűség és a viszkozitás között? 2. Mit jelent az amorf anyag kifejezés? 3. Sorolj fel allotróp anyagokat! 4. Sorolj fel 2-2 példát atom-, ion- és molekularácsos anyagra! 5. Mit jelent a kémiában a kristályvíz? 6. Mit jelent, ha egy agyag 1-es Mohs-keménységű? 54

56 7. Miről szól a hasonló a hasonlóban -elv? 8. Mi a különbség a füst és a köd között? 9. Sorold fel a levegőt alkotó főbb gázokat, és add meg térfogatszázalékukat! Az ismeretek alkalmazása 1. Mi a molekulaszerkezeti magyarázata, hogy bizonyos folyadékok sűrűn folyók? 2. Mi a különbég az allotróp módosulat és az izotóp között? 3. Mi lehet az oka, hogy az atom- és az ionrácsos anyagok általában magas olvadás- és forráspontúak, szemben a molekularácsos anyagok ugyanezen jellemzőinek alacsony értékeivel? 4. Miért lehet írni a grafittal? 55

57 5. Gábor Áron rézágyúja valóban (csak) rézből készült? 6. A teáscsésze alján vastagon áll a fel nem oldódott cukor a teában. Hogyan nevezzük a kémiában az ilyen típusú oldatot? 7. Közismert decemberi népszokás a hagymakalendárium, amelynek során a következő év hónapjainak csapadékos vagy száraz mivoltáról próbálnak meg úgy információt szerezni, hogy a hagymáról lefejtett és hónapok szerint sorba rakott 12 hagymahéj mindegyikébe kevés sót hintenek. Amelyikben víz jelenik meg, az a hónap lesz csapadékos. Mi lehet a nedvesedés magyarázata? 8. A Csillagok háborúja filmek jeleneteiben jól látható lézerkarddal harcolnak. Milyen körülmények között kellene vívni ahhoz, hogy valóban látható legyen a lézerkard? 9. Sok lakásban van páramentesítő készülék. Mi lehet a működésének lényege? Mire használható fel a tartályában összegyűlt víz? 56

58 Az elektron egy másik atommag vonzásába kerül III. 57

59 1. Fizikai és kémiai változások Miért pezseg az egyik, és miért a másik? 1. Döntsd el, hogy kémiai (K) vagy fizikai (F) változás történik! A forró tejbe dobott csokidarabka a kavargatás közben eltűnik. Az ezüstmedálodon fekete pöttyök jelennek meg. 5 C-ban a jégre sót szórunk, és egy pár perc múlva folyadékot találunk. Két fehér port összekevertünk, melegítjük, és az egy nagy villanással fehér füstté alakul. A betont feltörik légkalapáccsal. A friss beton egy pár nap alatt megköt. Az arclemosó eltávolítja a zsírt a bőrről. A savas eső eltüntette a szoboralak orrát. A hűtőben tárolt, csokoládéval bevont túródesszert íze savanyú lett. 2. A következő történések között van fizikai és kémiai változás is. Ha valahol kémiai változás történik, írd le azt alá kémiai egyenletekkel! a) Ha a kék réz-szulfát-oldatba egy vasszöget helyezünk, akkor egy idő múlva a vasszögön vörös színű rézbevonat keletkezik, és zöldes színű vas(ii)-szulfát-oldattá alakul a folyadék. b) A sárgás elszíneződésű vizet felmelegítettük a forráspontjára, majd a felszálló gőzöket lecsapva egy átlátszó folyadékot, desztillált vizet kaptunk. c) Egy apró lítium-hidroxid-darabkát beledobtunk egy kémcsőbe, amelyben tömény kénsav volt. A kémcső felmelegedett és falán víz jelent meg, miközben lítium-szulfát keletkezett. 58

60 d) A porított szőlőcukrot egy csőből belefújjuk a gázlángba, ahol az nagy villanással elég szén-dioxiddá és vízzé. e) A kihevített fehér kristályos réz-szulfát a levegőn annak víztartalmát megkötve kék színű kristállyá alakul. 3. Próbáld kitalálni, mi keletkezhet a következő reakciókban! Rendezd is a kémiai egyenleteket!... Na +... FeBr NaOH +... H 2 SO CH O Rendezd az alábbi kémiai egyenleteket!... S O 2... SO 2... P +... O 2... P 2 O 5... FeCl NaOH... Fe(OH) NaCl... AlBr K 2 SO 4... Al 2 (SO 4 ) K 2 SO 4... HNO NaHCO 3... NaNO CO H 2 O 59

61 2. A kémiai reakciók típusai Mi a közös a kindertojásbombában és a légzésben? 1. Rendezd a kémiai egyenleteket, majd írd melléjük a reakció típusát!... NaHCO 3... Na 2 CO CO H 2 O A reakció típusa: NaBr +... Ca(OH) 2... CaBr NaOH A reakció típusa: NH H 2 SO 4... (NH 4 ) 2 SO 4 A reakció típusa: Li 3 N +... NH 4 NO 3... LiNO (NH 4 ) 3 N A reakció típusa: HBr +... Al(OH) 3... H 2 O +... AlBr 3 A reakció típusa: A következő reakciók kicserélődési reakciók. A tankönyvedben található oldhatósági táblázat segítségével döntsd el, hogy melyik reakció nem játszódik le! Fejezd be azokat a kémiai egyenleteket, amelyek lejátszódnak!... NaOH +... CaCl 2... A reakció lejátszódik? Pb(NO 3 ) HCl... A reakció lejátszódik? Na 2 CO KCl... A reakció lejátszódik? AgNO CuSO 4... A reakció lejátszódik? Szeretnénk előállítani a következő anyagokat. A tankönyvedben található oldhatósági táblázat segítségével döntsd el, melyik két só oldatának segítségével állíthatók elő! Írd fel a rendezett egyenleteket! Alá írd fel ionegyenlet formájában is! a) Ag 2 CO 3 Az előállítás kémiai egyenlete:... Ionegyenlete:... b) Fe 3 (PO 4 ) 2 Az előállítás kémiai egyenlete:... Ionegyenlete:... c) ZnS Az előállítás kémiai egyenlete:... Ionegyenlete:... 60

62 4. Két ismeretlen só oldatát tartalmazó mintánk van. Azt gyanítjuk, hogy az ismeretlen sót tartalmazó oldatunk a feltüntetett 3 ion valamelyikét tartalmazhatja. A mintát három részre osztottuk, és egyes részleteihez töltünk a következő anyagok oldataiból. Melléírtuk a tapasztalatokat. Vajon melyik iont tartalmazhatja az oldatunk? Használd tankönyved táblázatát! Az 1. minta elvileg ezeket az anionokat tartalmazhatja: AgNO 3 -oldat hozzáöntésekor: Fe(NO 3 ) 2 -oldat hozzáöntésekor: Zn(NO 3 ) 2 -oldat hozzáöntésekor: OH 2 SO 4 Cl csapadék keletkezett nincs változás nincs változás A mintánkban található só anionja:... A 2. minta elvileg ezeket a kationokat tartalmazhatja: Na 2 SO 4 -oldat hozzáöntésekor: Na 2 S-oldat hozzáöntésekor: NaCl-oldat hozzáöntésekor: Mg 2+ Pb 2+ K + csapadék keletkezett csapadék keletkezett opálos lett az oldat A mintánkban található só kationja:... 61

63 3. Sztöchiometriai számítások Valóban vizet raktároz a teve a púpjában? 1. A kisebb, illetve nagyobb golyókkal jelölt részecskék közti reakciót a Z X 2 2 ZX 3 kémiai egyenlet írja le, melynek molekuláris szinten történő elképzelése a következő: A reakciótérben a következő mennyiségben találhatók a reagáló anyagok: A nyíl mögé rajzold be, hogy a reakció lejátszódása után milyen mennyiséget találhatunk az egyes anyagokból! 2. Rendezd a kémiai egyenletet, majd adj választ az utána következő kérdésre! a)... N H 2... NH 3 Ha 3 mol N 2 áll rendelkezésünkre, akkor abból hány mól NH 3 keletkezhet?... mol b)... KClO 3... O KCl Ha csak 0,5 mol KClO 3 áll rendelkezésre, hány mól oxigén fog keletkezni?... mol c)... NaCl +... F 2... NaF +... Cl 2 Ha 5 mol NaF keletkezett a reakcióban, mennyi F 2 kellett hozzá?... mol d)... AgNO CaCl 2... AgCl +... Ca(NO 3 ) 2 Ha 0,2 mol AgCl-ot kell előállítani, ahhoz hány mól AgNO 3 és CaCl 2 szükséges?... mol és... mol e)... P +... O 2... P 2 O 5 Ha rendelkezésünkre áll 2 mol P és 4 mol O 2, hány mól P 2 O 5 fog keletkezni?... mol 62

64 3. Ha 10 gramm H 2 - és 30 gramm O 2 -gázt összekeverünk és felrobbantjuk, akkor a következő kiegészítendő egyenlet szerint megy végbe a reakció:... H O 2... H 2 O Töltsd ki a táblázat celláit! H 2 O 2 H 2 O A kiindulási mennyiség grammban Moláris tömege (g/mol) A rendelkezésre álló anyag anyagmennyisége A reakcióegyenletet figyelembe véve ez az anyag fog elfogyni a reakció során. Jelöld -szel! A reakció végén ebből ennyi mólt találunk A reakció végén ebből ennyi grammot találunk 4. A Holdra szálláskor a Holdról visszatérő modult a következő reakcióval működő hajtóművek emelték fel: 2 N 2 H 4 + N 2 O 4 3 N H 2 O Számítsd ki, hogy a földi teszteléskor mekkora térfogatú standardállapotú N 2 -gáz keletkezett, ha 1500 kg N 2 H 4 és 1000 kg N 2 O 4 állt rendelkezésre! Töltsd ki a táblázat celláit! N 2 H 4 N 2 O 4 N 2 H 2 O A kiindulási mennyiség grammban Moláris tömege (g/mol) A rendelkezésre álló anyag anyagmennyisége A reakcióegyenletet figyelembe véve ez az anyag fog elfogyni a reakció során. Jelöld -szel! A reakció végén ebből ennyi mólt találunk 1 mol gáz térfogata standardállapotban ennyi dm 3 A reakció végén ebből ennyi dm 3 -t találunk 63

65 4. A reakciók feltétele és sebessége Mit tudnak az enzimes mosószerek? 1. Melyek azok a tényezők, amelyek a reakciók sebességét befolyásolják? A felsoroltak közül melyik tényezőt használjuk ki a köznapi életben a reakció lassítására vagy gyorsítására? Írd be a táblázatba a tényezőt! A tevékenység A megváltoztatott tényező A krumplit apróra vágjuk főzés előtt. Emésztést elősegítő gyógyszert veszünk be. Pezsgőtablettát iszunk ugyanazon hatóanyagú tabletta bevétele helyett. Kuktafazékban főzünk. Fagyasztószekrényben tárolunk élelmiszert. Húspuhító sót használunk. 3. A kockacukor gázlángba tartva nem ég, míg ugyanannyi porcukor a lángba fújva meggyullad. Mi lehet a jelenség magyarázata? 4. Mi a molekuláris szintű magyarázata, hogy ha összenyomjuk a reakcióba lépő gázokat, a reakció felgyorsul ahhoz képest, mint ami az összenyomás előtti állapotot jellemezte? 64

66 5. A boltban előrecsomagolt állapotban lehet kapni mákot. A mákban lévő olajok nagyon érzékenyek az oxidációra. A szemes vagy az őrölt formában kapható máknak hosszabb a lejárati ideje? 6. A cink + sósav reakció sebességének mérésére a következő kísérleti összeállítást találtuk ki. A csap kinyitásával ráengedtük a lombikban lévő (ismert tömegű) cinkre a sósavat, majd a keletkező hidrogéngázt vízzár alatt felfogtuk. A keletkező gáz térfogatát meghatározott időnként leolvastuk. sósav cink A következő adatokat mértük: Eltelt idő (s) Keletkező gáz térfogata (cm 3 ) Ábrázold a mért adatokat a mellékelt grafikonon! A görbét jelöld I-gyel! Egy hét múlva egy másik laboratóriumban elvégeztük ismét a kísérletet ugyanilyen tömegű cinkkel és ugyanilyen térfogatú és töménységű sósavval, és ekkor az alább található adatokat mértük. Ábrázold ezt is a grafikonon! Jelöld II-vel! Eltelt idő (s) Keletkező gáz térfogata (cm 3 ) a) Írd fel a reakció kémiai egyenletét! b) A két görbe közül melyik mutatja a nagyobb reakciósebességgel végbemenő reakciót? c) Ha nagyobb a reakció sebessége, miért nem termelődött több hidrogéngáz? d) Mi lehetett a lehetséges két ok, hogy a második reakció nem olyan sebességgel ment végbe? 65

67 5. A kémiai reakciók energiaváltozásai Mitől melegszenek az önmelegítő ételek? 1. A következő megfogalmazások elé írd oda, hogy exoterm [EX] vagy endoterm [EN] folyamatról lehet-e szó! Vas égése oxigénben. Csillagszóró szikráinak keletkezését kísérő hőváltozás. Autó karosszériájának rozsdásodása. Vasércből fém vas előállítása. Víz bontása. Nitroglicerin robbanása. Ecet sütőpor reakciója. Rombos kénből amorf kén előállítása. 2. Ha szilárd kálium-hidroxidot szórunk vízbe, a következő folyamat megy végbe: KOH (sz) KOH (aq) Reakcióhő: 43 kj/mol A főzőpohár, amelyben ezt végezzük, felmelegszik vagy lehűl? Ha elpárologtatnánk a vizet, hogy visszakapjuk a szilárd KOH-ot, akkor lehet, hogy magunk ellen dolgozunk, hiszen hűteni kellene a rendszert, hogy a visszafelé irányuló folyamatot kapjuk. Mi a véleményed erről az állításról? 3. A következő termokémiai reakciót vizsgáljuk: CH CO 2 CO H 2 O Δ r H = 890 kj/mol Mekkora a hőváltozás, ha a 3,2 gramm metánt égetünk el? 66

68 4. Két egymásba illesztett és fedővel ellátott kávéspohárból készíthetünk házi kalorimétert, az ábrán látható módon. A kávéspoharak a jó hőszigetelő tulajdonságú polisztirolból (PS) készültek, így csak elhanyagolható a hőcsere a környezettel. Az így elkészített kaloriméterbe beletöltünk 24,5 C-on tárolt 100,0 cm 3 1 mol/dm 3 koncentrációjú NaOHoldatot. Ezután beletöltünk 100,0 cm 3 ugyancsak 24,5 C hőmérsékletű, 1 mol/dm 3 koncentrációjú HCloldatot, és a fedelet azonnal lezárjuk. A hőmérő szála 31,2 C-ig emelkedik a reakció eredményeként. A reakcióban részt vevő és a keletkezett oldatok sűrűsége gyakorlatilag 1,0 g/cm 3. A Négyjegyű függvénytáblázatokból tudjuk azt, hogy a víz 1 g-jának 1 C-kal történő felmelegítéséhez 4,186 J energia szükséges. keverőlapát a pohár fedele hőmérő 2 db egymásba helyezett műanyag pohár a) Írd fel a lejátszódó folyamat kémiai egyenletét! b) Számítsd ki, hogy hány gramm víz volt a két oldatban összesen! c) Mekkora hő szabadult fel ebben a folyamatban? (Az összes energia a víz melegítésére fordítódott!) d) Mekkora az a) pontban felírt egyenlet reakcióhője? 5. Tegyük fel, hogy az üveg fő alkotója, a SiO 2 és az üveg azonos hővezetési tulajdonsággal rendelkezik. Az alumí nium hatszor jobban vezeti a hőt; hatszor gyorsabban átjut rajta az adott hőmennyiség, mint az üvegen. Jelentős megtakarítással jár-e energiában és időben, ha alumíniumból és nem üvegből készült eszközben sütjük meg a süteményt? A sütemény sütése kémiai folyamat! 67

69 6. Egyirányú reakciók és körfolyamatok KRESZ a kémiában 1. A mészkő CaCO 3 -tartalmú ásvány, amelyből az ipar különféle anyagokat állít elő. A folyamatdiagram az egyes anyagok előállítását mutatja be. 1. kalcium-karbonát + HŐ Add meg a 1. és a 3. számmal jelölt anyagok egy-egy köznapi felhasználási módját! kalcium-hidroxid + CO A következő ábrán összeállított kísérletet végezzük el. Az égő metán égéstermékeit átvezetjük jeges vízbe merített U csövön, majd a maradék gázt átbuborékoltatjuk meszes vízen. meszes víz Ca(OH) 2 jeges víz Írd fel a metán égésének kémiai egyenletét! Mi az a folyadék, amelyet az U csőben találunk a kísérlet végén? Mit fogunk tapasztalni a színtelen meszes vizes oldatban a folyamat végén? Írd fel a meszes vízben lejátszódó folyamat kémiai egyenletét! 68

70 3. Két buborékos vízmintánk van. Az egyik szénsavas ásványvíz, a másik pedig oxigéngázzal dúsított víz. Írj legalább két módszert arra, miként különböztetnéd meg a két mintát! 4. A tojáshéj 95%-ban CaCO 3 -ot tartalmaz. Ha a tojáshéjat a gázlángba tartva kihevítjük, először a szerves anyagok égnek le róla, majd további átalakulás történik. Ha ezt a kiégetett tojáshéjat fenolftaleines vízbe dobjuk, akkor az oldat rózsaszínűvé válik. Írd fel a kiégetett tojáshéj és a víz reakciójának kémiai egyenletét! Milyen anyag jelenléte okozta az indikátor színváltozását? kg mészkőből kell oltott meszet előállítani. Számítsd ki, hány kilogramm oltott mész keletkezhet belőle! 69

71 7. A kémiai egyensúly Kétirányú forgalom 1. Az ammónium-bikromát [(NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 ] zárt edénybe helyezve és hevítve vízgőzre, ammóniára és Cr(III)-oxidra bomlik. Egy idő múlva beáll az egyensúly. Írd fel a kémiai egyensúly reakcióegyenletét! 2. Írd fel a következő egyensúlyi reakciókra a tömeghatás törvényét! a) 2 H 2 O 2 (g) 2 H 2 O (g) + O 2 (g) b) PCl 3 (g) + Cl 2 (g) PCl 5 (g) c) 3 O 2 (g) 2 O 3 (g) d) H 2 (g) + CO 2 (g) CO (g) + H 2 O (g) e) H 2 (g) + I 2 (g) 2 HI (g) 3. Egy 1 dm 3 -es edényben 800 K-on a következő egyensúlyi folyamat játszódik le: CO (g) + Cl 2 (g) COCl 2 (g) Az egyensúlyi elegy 3,00 mol CO-ot, 2,00 mol Cl 2 -gázt és 9,00 mol COCl 2 -ot tartalmaz. Számítsd ki az egyensúlyi állandó értékét! 70

72 4. Egy zárt tartályban a következő, egyensúlyra vezető reakció játszódik le: N 2 (g) + O 2 (g) 2 NO (g) Az alábbi ábra egy pillanatfelvétel az egyensúlyi elegyről: Mekkora az egyensúlyi állandó értéke? 5. Az A 2 + B 2 2 AB reakció egyensúlyi állandójáról azt tudjuk, hogy 0,1 < K < 100. Számítsd ki, melyik ábra mutatja be ezt az egyensúlyi állapotot! A) B) C) D) E) 71

73 8. A kémiai egyensúly befolyásolása Mészkőbarlangok és cseppkőképződés 1. Töltsd ki a táblázat hiányzó adatait! CH 4 (g) + 2 H 2 S (g) CS 2 (g) + 4 H 2 (g) Az egyensúly eltolódásának iránya A CS 2 mennyiségének változása H 2 S-koncentráció növelése H 2 -koncentráció növelése CH 4 -koncentráció növelése Nyomás csökkentése 2. Töltsd ki a táblázat hiányzó adatait! 2 SO 3 (g) 2 SO 2 (g) + O 2 (g) Δ r H = +62 kj/mol Az egyensúly eltolódásának iránya A SO 2 mennyiségének változása O 2 -koncentráció növelése SO 3 -ot távolítunk el a rendszerből Hőmérséklet növelése Nyomás csökkentése 3. Töltsd ki a táblázat hiányzó adatait! 2 HgO (sz) Hg (f) + O 2 (g) Δ r H = +54 kj/mol Az egyensúly eltolódásának iránya Az O 2 mennyiségének változása O 2 -koncentráció növelése Hg-t távolítunk el a rendszerből HgO-ot viszünk a rendszerbe Nyomás csökkentése 72

74 ( ( ( ( ( 4. Az A B egyensúlyi reakcióelegybe még A anyagot adagolunk be. Melyik görbe írja le helyesen ekkor a B anyag koncentrációjának változását? 1 2 A B... [B] 3 5. Az alábbi egyensúlyi folyamat A (g) + B (g) C (g) Δ r H = 45kJ/mol esetén a rendszer egyensúlyát megzavarjuk azzal, hogy az 1. időpillanatban a hőmérsékletet megemeljük. Rajzold be a grafikonba, miként változik a három anyag koncentrációja ezt követően! 4 koncentráció mol dm 3 ( A adagolása a rendszerbe 6 5 [C] [B] 1 [A] idő idő 6. Adott az alábbi egyensúlyi folyamat: I 2 (g) + Cl 2 (g) 2 ICl (g) Δ r H = 100 kj/mol A rendszeren a grafikonok fölötti változást hajtjuk végre. Húzd át azt a grafikont, amely a változás eredményeként beálló állapotot rosszul tünteti fel! koncentráció mol dm 3 ( Jód adagolása a rendszerbe I 2 ICl koncentráció mol dm 3 ( I 2 ICl Hőmérséklet emelése idő idő koncentráció mol dm 3 ( I 2 ICl Térfogat növelése koncentráció mol dm 3 ( I 2 ICl Klórgáz kivonása a rendszerből idő idő 73

75 9. A zöld kémia alapjai Út a jövőbe Az égetett mész előállításának atomhatékonyságát a következő módon számíthatjuk ki: Felírjuk a vizsgálandó kémiai folyamatot: CaCO 3 CaO + CO 2 Kiszámítjuk a résztvevők moláris tömegét: M kalcium-karbonát = 100 g/mol M kalcium-oxid = 56 g/mol M szén-dioxid = 44 g/mol Az atomhatékonyság kiszámításához tudnunk kell, hogy a keletkező termékek közül számunkra melyek a fontosak. A reakciótermékek közül csak a CaO-ot tudjuk hasznosítani. A reakcióban 1 mol CaO keletkezik csupán, így annak tömegét elosztjuk a kiindulási anyagok tömegével, jelen esetben 1 molnyi CaCO 3 tömegével: A reakcióban keletkező számunkra hasznos anyagok tömege Atomhatékonyság% = 100 Az összes kiindulási anyag tömege 56 g Mészégetés atomhatékonyság%-a = 100 = 56% 100 g 1. A vasgyártás egyenlete a következő: 2 Fe 2 O C 4 Fe + 3 CO 2 Mekkora a folyamat atomhatékonyság-százaléka? M vas(iii)-oxid = 159,7 g/mol M C = 12,0 g/mol M Fe = 55,8 g/mol M szén-dioxid = 44,0 g/mol 74

76 2. A titán előállítására kétféle folyamat is létezik. Számítsd ki (vagy indokold meg), melyik folyamat a zöldebb! Magnéziumos redukcióval Elektrolízissel TiO Mg Ti + 2 MgO TiO 2 Ti + O 2 3. Pár mondatban magyarázd el, hogy miért fontos az atomhatékonyság-százalék számértéke annak eldöntésében, hogy mennyire környezetbarát a folyamat! 4. A metanol (CH 3 OH) lehet a benzint váltó új üzemanyag. Számítások elvégzése nélkül mit tudsz mondani a folyamat atomhatékonyságáról? CO + 2 H 2 CH 3 OH 75

77 Összefoglalás Ismeretek 1. Hogyan szól a tömegmegmaradás törvénye? 2. Mit mond ki az atomok megmaradásának törvénye? 3. Mi történik a bomlási folyamatban? 4. Milyen folyamat elnevezése a szintézis? 5. Mit jelent a meghatározó reagens kifejezés? 6. Sorolj fel két lassú és két gyors reakciót! 76

78 7. Mik az enzimek? 8. Sorolj fel fosszilis energiahordozókat! 9. Melyik exoterm folyamat? A) víz bomlása elemeire B) víz keletkezése elemeiből 10. Mi a mészégetés alapanyaga, és mi keletkezik belőle a folyamat végén? 11. Mikor beszélünk dinamikus egyensúlyról? 12. Mit mond ki a Le Chatelier Braun-elv? Az ismeretek alkalmazása 1. Keress példát a mindennapokból nyitott, zárt és izolált rendszerre! 2. Mi a különbség a disszociáció és a bomlás között? 77

79 3. Sorolj fel olyan kémiai reakciókat, amelyek a konyhában mennek végbe! 4. Keresd meg a meghatározó reagenst a következő esetekben! A szabadban felejtett csavarkulcs rozsdásodni kezd. Faágak égnek a tábortűzben. Az ezüst ékszeren a levegő kén-hidrogénjének hatására fekete foltok jelennek meg. 5. Modellezd egy szál gyufával és a gyufásdobozzal, hogy melyek a reakciók végbemenetelének feltételei! (A részecskék ütközése megfelelő térhelyzetben és megfelelő energiával.) 6. Mit jelent kémiai fogalmakkal kifejezve a kalóriaszegény táplálkozás? 7. Az autókarosszériások szerint jobban rozsdásodik az autó a lepattant fényezésnél a nyári zivatarok után, mint télen a latyakos időben. Mi lehet az oka? 78

80 Csoportosítsuk a kémiai reakciókat! IV. 79

81 1. Savak és bázisok Mit kell tenni szúnyogcsípés esetén? 1. Milyen tulajdonságúak a savak és a bázisok? Savak Bázisok Milyen érzést keltenek a bőrre kerülve? Milyen az ízük? (Kóstold meg a citromlevet és a sütőport!) Milyen anyagokkal lépnek reakcióba? (Írj egy példát!) Vizes oldataikban milyen típusú ionokat találunk? Milyen színű az univerzál indikátorpapír az oldataikban? Egy példa rá, amelyet a háztartásban is használunk. Mire használjuk a háztartásban? 2. Egészítsd ki a mondatokat a kipontozott helyeken! Savak azok a vegyületek, amelyek vizes oldatban megnövelik a...-koncentrációt. Vízbe kerülve ugyanis szétbomlanak...ionra és...ionra. Bázisok azok a vegyületek, amelyek vizes oldatban megnövelik a...-koncentrációt. Vízbe kerülve ugyanis szétbomlanak...ionra és...ionra. 3. Döntsd el az alábbi anyagokról, hogy savak, bázisok vagy sók! Írd a vegyület képlete alá! KOH Fe(OH) 2 KCl HBr Al(OH) 3 HClO HFO 4 HCN H 2 Se NaCl Mg(OH) 2 H 3 PO 4 80

82 4. Milyen sók keletkeznek a következő közömbösítési folyamatokban? Fejezd be az egyenleteket! HNO 3 + KOH... Ba(OH) 2 + HF... Al(OH) 3 + H 2 SO 4... Ca(OH) 2 + H 3 PO Írj néhány példát a felsorolt anyagokra! erős savak:... gyenge savak:... erős bázisok:... gyenge bázisok: Töltsd ki a táblázatot a keletkező sók képleteivel, ahogy azt elkezdtük! HCl HNO 3 H 2 SO 4 H 2 CO 3 H 2 S NaOH NaCl KOH Ca(OH) 2 Al(OH) 3 NH 3 H 2 O (NH 4 OH) 7. A következő sók az alábbi savakból és bázisokból származtathatók: Só Sav Bázis MgCO 3 Zn(NO 3 ) 2 KCN NH 4 I NaOCl 81

83 2. A kémhatás és a ph Valóban semleges a ph 5,5? 1. A desztillált vízben a H + - vagy a OH -ionokból van több?... Savasnak nevezünk egy oldatot, ha benne a... koncentrációja nagyobb, mint a... koncentrációja. A lúgos kémhatású oldatokban ellenben a... koncentrációja nagyobb, mint a Tegyél jelet az állítás melletti kis négyzetbe, ha igaz, jelet, ha hamis az állítás! A desztillált vízben a vízmolekulák fele H + -ionra, a másik fele OH -ionra bomlik. A savas oldatok csak H + -iont tartalmaznak. A sók vizes oldata mindig semleges kémhatású. A víz ph-ja 7. A savas oldatokban az univerzális indikátor színe a pirostól a zöldessárgáig terjed. 3. A következő feladatban segít az indikátorok színét bemutató táblázat. Indikátor Savas közegben Semleges közegben Lúgos közegben Metilnarancs piros sárga sárga Fenolftalein színtelen színtelen piros Lakmusz piros lila kék Töltsd ki a táblázatot! Az üres helyekre az indikátor színét kell beírnod az adott oldatban! Fenolftalein Metilnarancs Lakmusz HCl NaOH Ecet Citromlé Tűzhelytisztító oldat Ammóniaoldat Asztali só oldata 82

84 4. Az ábra téglalapjaiba írd be a tartományok neveit! ph Válaszolj az ábra alapján a következő kérdésekre! Melyik a nagyobb ph-jú oldat, a 10 6 vagy a 10 8 mol/dm 3 H + -ion-koncentrációjú oldat? Igaz-e az az állítás, hogy két oldat közül a kisebb ph-júhoz tartozik a nagyobb savkoncentráció? A ph-skála legsavasabb értéke:... Ha összeöntenénk 1 dm 3 4-es ph-jú HCl-oldatot 1 dm 3 10-es ph-jú NaOH-oldattal, akkor a keletkező oldat phja valószínűleg: 5. Töltsd ki a táblázatot! H + -ion-koncentráció ph Kémhatás Helyezd el az értékeket a ph-skálán! Az állítás sorszámát írd rá! (Az 5. állítás esetén tippeld meg, hová eshet!) mol/dm 3 töménységű sósav. A háztartási ecet ph-ja 2,4. A csapvíz c(h + )-ja mol/dm 3. Az ablaktisztító spray ph-ja 12. Az eső c(h + )-ja 2, mol/dm 3. ph

85 3. A sav-bázis reakció Miért lúgos kémhatású a szódabikarbóna oldata? 1. Sorold be az alábbi kémiai részecskéket aszerint, hogy a Brønsted-féle sav-bázis elmélet értelmében savként, bázisként vagy amfoter anyagként viselkedhet-e egy reakcióban! 2 + H 2 O CO 3 NH 3 NH 4 NH 2 OH 2. A következő kémiai részecskék egy adott reakcióban savként viselkednek. Milyen bázis keletkezik belőlük? + HCO 3 NH 4 H 2 O HClO 4 3. Az alábbi kémiai részecskék egy adott reakcióban bázisként viselkednek. Milyen sav keletkezik belőlük? 2 HCO 3 SO 4 H 2 O CN 4. Az alábbi reakcióegyenletekben a megfelelő kémiai részecske alatt jelöld S vagy B betűvel, hogy az adott reakcióban az adott kémiai részecske milyen szerepet (sav vagy bázis) játszik! 2 + HCO 3 + NH 3 CO 3 + NH 4 HCl + H 2 O H 3 O + + Cl + HOCl + NH 3 NH 4 + ClO H 2 SO 4 + OH HSO 4 + H 2 O + NH 4 + OH NH 3 + H 2 O OH + H 3 O + H 2 O + H 2 O HCN + H 2 O CN + H 3 O + 84

86 5. Egészítsd ki a következő kémiai egyenleteket a megoldott mintájára! HF + H 2 O H 3 O + + F sav 1 bázis 2 sav 2 bázis 1 3 PO 4 + HNO 3 F + H 2 O HSO 4 + H 2 O sav 2 HPO 4 + H 2 O bázis 6. Egészítsd ki a táblázatot a már kitöltött sor mintájára! sav 1 bázis 2 sav 2 bázis 1 Reakcióegyenlet H 2 O F HF OH H 2 O + F HF + OH 3 HSO 4 PO 4 H 2 O ClO 3 + NH 3 + HCN NH 4 + CN S 2 H 2 O 7. Döntsd el az alábbi sókról, hogy milyen a vizes oldatuk kémhatása! Só A bázis, amelyből keletkezett A bázis erőssége A sav, amelyből keletkezett A sav erőssége A só vizes oldatának kémhatása KCl NaNO 3 Na 3 PO 4 (NH 4 ) 2 SO 4 K 2 CO 3 NaHCO 3 85

87 4. Redoxireakciók Miért hasznos a vákuumos vagy védőgázos csomagolás? 1. Egészítsd ki a mondatokat! Oxidáció során valamely anyag... vesz fel. Az anyag, amely ezt szolgáltatta a reakcióban, az.... Ez az anyag a reakcióban...-szer. Redukció során az egyik reakciópartner... ad le. Amely reakciópartner ezt felveszi a reakció során, az Egy kémiai reakció során a vegyület a következővé alakult át. Döntsd el, hogy a kiindulási anyag oxidálódott vagy redukálódott a folyamatban! CaO Ca... NH 3 NO 2... HClO 4 HCl... P 2 O 5 P 4 H MnO 2 Mn 2 O 3... CH 3 CHO CH 3 COOH Rendezd a következő kémiai egyenleteket, és aláhúzással jelöld az oxidálószert! S + O 2 SO 2 Al + O 2 Al 2 O 3 Fe + V 2 O 3 Fe 2 O 3 + VO Na + H 2 O NaOH + H 2 86

88 4. Egészítsd ki a vas rozsdásodásának kémiai egyenletét! Fe + O 2... A folyamatban a vassal történő reakció:... A rozsdás vasból a tiszta vas előállítása szénnel történik. Egészítsd ki a kémiai egyenletet! Fe 2 O 3 + C... A folyamatban a vas-oxiddal történő reakció: Az alumíniumot olvadt alumínium-oxidból állítják elő, elektromos árammal történő redukcióval. Az ábra az előállítás körülményeit mutatja be. szénelektród CO 2 -gáz olvadt Al 2 O 3 olvadt fém alumínium Írd fel az alumínium-oxid alumínium és oxigéngáz reakciót! A folyamatban az alumínium-oxiddal történt:... A szénelektród felületén a keletkező oxigén reagál az elektród anyagával. Írd fel ezt a reakciót is kémiai egyenlettel! A folyamatban a szénnel történt:... 87

89 5. A redoxireakció mint elektronátmenet Égés oxigén nélkül? 1. Egészítsd ki a mondatokat! Oxidáció történik, amikor egy anyag elektront... Redukció történik, amikor egy anyag... A redukálószerek a folyamat során... Az oxidálószerek a folyamat során Egészítsd ki a folyamatot a felvett vagy leadott elektronokkal, illetve ahol szükséges, az együtthatókkal! A reakció végén jelöld, hogy redukció vagy oxidáció történt a felírt folyamatban! Reakció Oxidáció vagy redukció? Na Na + Mg 2+ Mg Fe Fe 3+ Cl Cl 2 K K + O 2 O 2 F F 2 Cu 2+ Cu S S 2 H 2 H + 3. Az egyenletekben keresd meg a táblázat által kért adatokat! a) Cu 2+ + Zn Cu + Zn 2+ Oxidálódott anyag: Oxidálószer: Redukálódott anyag: Redukálószer: b) Cl Na 2 Na Cl Oxidálódott anyag: Oxidálószer: Redukálódott anyag: Redukálószer: 88

90 4. Az alábbi rendezett redoxiegyenletekben keresd meg az oxidáció és a redukció folyamatát! Az első kémiai egyenletben ezt megmutatjuk: Fe 2+ + Co Co 2+ + Fe Oxidációs folyamat: Co Co e Redukciós folyamat: Fe e Fe 3 Ag + + Ni Ni Ag Oxidációs folyamat:... Redukciós folyamat:... Cu 2+ + Pb Pb 2+ + Cu Oxidációs folyamat:... Redukciós folyamat:... O Sn 2 O Sn 2+ Oxidációs folyamat:... Redukciós folyamat:... Co F Co + F 2 Oxidációs folyamat:... Redukciós folyamat: Fejezd be és rendezd a kémiai egyenleteket! Írd alá az oxidációs és a redukciós folyamatot! O 2 + F 2 Oxidációs folyamat:... Redukciós folyamat:... Al + O 2 Oxidációs folyamat:... Redukciós folyamat:... K + Zn 2+ Oxidációs folyamat:... Redukciós folyamat:... 89

91 6. Az elektrokémia alapjai Mennyire zöld autó a hibrid autó? 1. Egészítsd ki a mondatokat! Mikor elektromos áram hatására jön létre a kémiai reakció, azt nevezzük.... Ilyenkor azt az elektródot, ahol elektronfelvétel megy végbe,...-nak, azt pedig, ahol elektronleadás történik,...-nak nevezzük. Az anódon... történik, míg a katódon A nátrium előállítása a NaCl 810 C-os olvadékának elektrolízisével történik. Az ábra az elektrolizáló cellában végbemenő történéseket mutatja. Miért kell megolvasztani a NaCl-ot az elektrolízis előtt? fém Na keletkezik nátriumatom a katódhoz érkező Na + elektront vesz fel a katódtól Írd fel a katódon végbemenő folyamat kémiai egyenletét! Írd fel az anódon végbemenő folyamat kémiai egyenletét! Na Na Na Na a Na + -ionok a katódhoz mozognak a Cl -ionok az anódhoz mozognak gáz-halmazállapotú klór keletkezik klóratom a Cl -ion elektront ad át az anódnak Na Na + katód Na + Cl anód Cl Cl Cl Cl 3. Az ábrán egy fémbevonásra használatos cellát látsz. Válaszd ki a helyes választ! A bevonandó fémet A) az A-val jelölt elektródához kell kapcsolni, mert itt játszódik le az oxidáció. telep B) a B-vel jelölt elektródához kell kapcsolni, mert itt játszódik le a redukció. C) az A-val jelölt elektródához kell kapcsolni, mert itt játszódik le a redukció. D) a B-vel jelölt elektródához kell kapcsolni, mert itt játszódik le az oxidáció. A fémionok és anionok oldata B Melyik betűvel jelölt elektród a katód?... 90

92 4. Egy villát szeretnénk bevonni ezüsttel a képen látható módon. Melyik kémiai egyenlet írja le a villán lejátszódó folyamatot? A) Ag + + NO 3 AgNO 3 B) AgNO 3 Ag + + NO 3 C) Ag + + e Ag D) Ag Ag + + e + telep ezüsttel bevonandó villa Ag AgNO 3 -oldat (Ag + -tartalmú) 5. Az alábbi fémbevonó egységet állítjuk össze: telep A B Cu-lemez Sn-lemez Sn 2+ -tartalmú oldat Milyen töltésű, és mi a szerepe a folyamatban az Sn-lemeznek? A) pozitív töltésű és anód B) negatív töltésű és katód C) pozitív töltésű és katód D) pozitív töltésű és anód 6. Egy kulcsot szeretnénk bevonni rézzel, és az alábbi összeállításunk van ehhez: CuSO 4 -oldat A B telep rézelektród A következő reakció megy végbe az egyik elektródon: Cu e Cu Válaszd ki a helyes mondatot! Ez a reakció A) az A elektródon figyelhető meg, mert ez az anód. B) az A elektródon figyelhető meg, mert ez a katód. C) a B elektródon figyelhető meg, mert ez az anód. D) a B elektródon figyelhető meg, mert ez a katód. 91

93 7. Galvánelemek Pótolható a lemerült ceruzaelem citrommal is? 1. Egy galvánelem két cellájában a következő két reakció játszódik le: Mg Mg e Cu e Cu Melyik elektród lehet közülük az anód?... Írd fel a galvánelem kémiai jelölését! Egy galvánelemben a következő összesített folyamat játszódik le: 3 Pb Cr 3 Pb + 2 Cr 3+ Milyen folyamat megy végbe az anódon, és milyen a katódon? anódon:... katódon: A következő kérdések az alábbi galvánelemre vonatkoznak: Al Al 3+ Pb 2+ Pb Melyik elektród az anód és a katód? Írd mellé a polaritásukat is! Írd fel az egyes cellákban lejátszódó folyamatok kémiai egyenletét! anódon:... katódon:... Mekkora lehet ennek a galvánelemnek (standard körülmények között) az elektromotoros ereje? 92

94 4. Az egyik főzőpohárban krómlemezünk és króm(iii)-só-oldatunk van, a másik főzőpohárban aranylemez talál ható arany(iii)-só oldatában. Add meg a galvánelem kémiai jelölését! Írd fölé, melyik elektród az anód, és melyik a katód! Írd fel az anódon, illetve a katódon lejátszódó folyamat kémiai egyenletét! anódfolyamat:... katódfolyamat:... Melyik elektród tömege fog csökkenni a galvánelem működése során? A két elektródot összekötő vezetékben milyen irányba fognak az elektronok áramlani? (Au vagy Cr irányba?) A két főzőpoharat összekötő sóhídban merre fognak vándorolni a kationok? (Au vagy Cr irányba?) Mekkora lehet ennek a galvánelemnek (standard körülmények között) az elektromotoros ereje? 5. A képen látható összeállításban a bal oldali főzőpohárban egy ismeretlen fém merül a fém háromszoros pozitív ionját tartalmazó sóoldatba. A másik főzőpohárban ónlemez található ónsó oldatában. Minden oldat 1 mol/dm 3 koncentrációjú, és standard körülmények jellemzők. A galvánelem működése során azt tapasztaljuk, hogy az ónlemez tömege növekszik, és a feszültségmérő műszerünk 0,6 V feszültséget mutat. Mi lehet az X-szel jelölt fém?... Írd fel a galvánelemben lejátszódó összesített folyamat kémiai egyenletét! SO 4 2 Na + X X 3+ Sn 2+ Sn 2 SO 4 2 SO 4 93

95 8. Primer elemek és akkumulátorok Miért lyukad ki a használt elemek fala? 1. Miért tilos a már kimerült elemeket a tűzbe dobni? 2. Két egyforma méretű ceruzaelem közül az egyik a hagyományos szén-cink, a másik pedig alkáli elem. Hogyan lehet megkülönböztetni egymástól a kettőt, ha a feliratuk nem utal erre? 3. Két, citromból készült elemet az ábrán látható módon kapcsolunk össze. Miért érdemes így kapcsolni a két gyümölcs-galvánelemet? Hogyan lehetne ugyanezt megvalósítani egy citrommal? 4. A 9 V-os elemet szétszedve azt tapasztaljuk, hogy több szögletesre préselt szén-cink elemből áll. Hány darabból épül fel? A pacemakerekben gyakran alkalmaznak lítium-ezüst gombelemet. Az ilyen elemek összesített reakcióegyenlete a következő: 2 Li + Ag 2 CrO 4 Li 2 CrO Ag Az elemben az egyik elektród a fém lítium. Ez a pozitív vagy a negatív pólusa az elemnek? Mekkora a standard körülmények között mérhető elektromotoros ereje az ilyen elemnek? Vajon nagyobb lehet-e a feszültsége, ha a pacemakerrel együtt bekerül az ember szervezetébe? Miért? 94

96 6. A diagram azt mutatja be, hogy az adott áramforrás egy kilogrammja mekkora mennyiségű energiát termel. Az utolsó két oszlop a nem tölthető feszültségforrás. a) Mi lehet az egyik oka, hogy a hibrid autók nem a hagyományos ólomakkumulátort használják? b) Miért használják mégis az autókban? Melyek az előnyei? c) Milyen eszközben ajánlanád a Li-ion-akkumulátor használatát, és milyenben a lítiumelemet? Wh/kg NiMH alkáli elem ólomakkumulátor Li-ionakkumulátor lítiumelem 7. Az alábbi két grafikon egy alkáli elem és egy ugyanolyan méretű, tölthető NiMH akkumulátor kimerítési diagramját mutatja be. Milyen eszközökben használnád, és milyen eszközben nem javasolt ezeket a feszültségforrásokat használni? A görbe letöréseire koncentrálj! alkáli elem tölthető NiMH akkumulátor elem kapocsfeszültsége idő elem kapocsfeszültsége idő Alkáli elem Használatára javasolt eszköz például Használatára nem javasolt eszköz például Tölthető NiMH akkumulátor 95

97 9. Fertőtlenítőszerek Miért ezüstedényben tárolták az ivóvizet a föníciaiak? 1. Töltsd ki a táblázat celláit! Az ábrán látható eszközöket a háztartásban a következő módokon sterilezhetjük: Sterilezés forró vízzel Sterilezés gőzzel Sterilezés oxidálószerrel 5 percig forrásban lévő vízben tartjuk az eszközöket. A párolófeltétre helyezett eszközöket 5 percig forró gőzben tartjuk. A fertőtlenítőszert tartalmazó oldatban tartjuk az eszközöket egy órán át. Milyen típusú változás következik be ennek hatására a fertőző anyagokban? Előnye: Előnye: Hátránya: Hátránya: 2. Néhány vegyszer csomagolásán ezt a veszélyre figyelmeztető jelet találjuk. a) Mit jelenthet a figyelmeztetés? b) Jelöld -val azokat az anyagokat, amelyek csomagolásán szerepeltetni kell ezt a jelet! KNO 3 NaOCl NaCl H 2 O 2 KMnO 4 O 3 C 6 H 12 O 6 96

98 c) Miért tilos ezeket a vegyszereket benzin vagy gázolaj közelében tárolni? 3. A műtőkben, orvosi helyiségekben éjszaka egy kékeslila színű lámpa germicid lámpa működik. A lámpa nagy energiájú UV fényt bocsát ki (és egy kevés kékes fényt, ami látszik). a) Hogyan fertőtlenít az ilyen lámpa? b) A nagy energiájú UV fény hatására lejátszódik a 3 O 2 2 O 3 reakció is a levegőben lévő oxigénmolekulák között. Hogyan történik a fertőtlenítés további fázisa a reakció ismeretében? c) Milyen hátrányai lehetnek az ilyen fertőtlenítésnek? 4. A borászat a SO 2 -ot, vagyis annak vizes oldatát, a kénessavat (H 2 SO 3 ) használja a borokban a káros oxidatív folyamatok megakadályozására. a) Oxidatív vagy reduktív módon pusztítja el a káros mikroorganizmusokat? b) A kénezés kénlap elégetésével történik a hordóban. Ezután a vörösborok színe egy kicsit halványabbá válik. Miért? c) Hol lehet felhasználni a kénessav ez utóbbi tulajdonságát? 97

99 Összefoglalás Ismeretek 1. Nevezz meg három olyan anyagot, amely vízben savként viselkedik! 2. Nevezz meg három olyan anyagot, amely vízben bázisként viselkedik! 3. Milyen lehet egy oldat kémhatása? 4. Jellemezd a semleges kémhatást! 5. Mely anyagokat nevezzük amfoter anyagoknak? 6. Mit nevezünk oxidálószernek? 98

100 7. Hogyan értelmezzük az oxidációt mint oxigénatom-átmenetet; elektronátmenetet? 8. Mit nevezünk elektrolízisnek? 9. Milyen berendezések a galvánelemek? 10. Mik az akkumulátorok? Az ismeretek alkalmazása 1. Milyen sav és milyen bázis közötti közömbösítési reakcióban képződhetnek a következő sók: KCl, Ca(NO 3 ) 2, Na 3 PO 4? 2. Hogyan (savként vagy bázisként) viselkedik a vízmolekula a HCl-molekulával szemben? 99

101 az NH 3 -molekulával szemben? az NH + 4 -ionnal szemben? 3. Melyik redoxireakció játszódik le? Írd fel annak a kémiai egyenletét, amelyik lejátszódik! Vasszöget teszünk ezüst-nitrát-oldatba. Rezet teszünk cink-szulfát-oldatba. Klórgázt vezetünk kálium-bromid-oldatba. Ezüstöt teszünk sósavba. Rézérmét helyezünk higany-nitrát-oldatba. 4. Egy osztálytársad azt állítja, hogy az alábbi kémiai egyenlet rendezett, hiszen a vas és a nátrium is ugyanolyan számú az egyenlet mindkét oldalán: Fe 2+ + Na Fe + Na + Miért nem igaz ez az okoskodás? 5. A kicsi ceruzaelem (AAA) és a ceruzaelem (AA) is egyaránt 1,5 V feszültségű, holott az utóbbiban több az elektrolit, és nagyobbak az elektródok is. Hogyan lehetséges ez? 6. A kimerült szén-cink elemet érdemes-e beletenni a töltőbe? 100

102 Kémiai folyamatok a környezetünkben V. 101

103 1. A hidrogén Víz hatására felfújódó mentőcsónak és mentőmellény? 1. Jó helyre került a hidrogén a periódusos rendszerben? Milyen érvek szólnak mellette, hogy az 1. (I. A) csoportba került, és milyenek ellene? Mellette Ellene 2. Töltsd ki a táblázatot! Jelölése H D H + H H 2 Protonok száma Neutronok száma Elektronok száma 3. Létezhet-e a világegyetemben a hidrogénnél kisebb atomtömegű elem? Miért? 4. Melyik az a hidrogénizotóp, amelynek szerepe van a vízhűtésű atomreaktorok működtetésében? 5. Milyen kötés bomlik fel az ábrán láthatók közül, amikor vizet forralunk, és milyen, amikor a vizet elektrolizáljuk? kovalens kötés hidrogénkötés Melyikhez kell nagyobb energia? 102

104 6. A kálium képes reagálni a hidrogénnel, miközben egy ionos vegyület keletkezik, amelyben a hidrogén negatív töltésű ionként szerepel. Írd fel a reakció kémiai egyenletét! Ha ez a kálium-hidrid reagál vízzel, akkor hidrogéngáz keletkezik. Írd fel a kémiai egyenletet! 7. A hidrogént ipari méretekben metánból állítják elő, magas hőmérsékleten, vízgőzzel történő reakcióval. A keletkező gáz-halmazállapotú termékek mindegyike éghető. Írd fel a reakcióegyenletet! 8. A hidrogén szén-monoxiddal alkotott elegyéből, a szintézisgázból állítják elő a metil-alkoholt (CH 3 OH), amely egyes kutatók szerint a jövő autóinak üzemanyaga lehet. Milyen térfogatarányban van a szintézisgázban a hidrogén és a szén-monoxid ahhoz, hogy metil-alkohol képződjön? 9. A laboratóriumban nem a víz elektrolízisével állítják elő a kísérletekhez szükséges hidrogént. Mi lehet ennek az oka? 10. A hidrogént tartalmazó gázpalack csatlakozónyílásának csavarmenete a szokásos (jobb) csavarmenetnek éppen az ellenkezője. Vajon miért van ez a megkülönböztetés a hidrogén csatlakoztatásakor? 11. Sorold fel a hidrogén két ipari jelentőségű felhasználását! 103

105 2. A nitrogén és vegyületei Mi van a légzsákban? 1. A jelmagyarázat mellett egészítsd ki vegyjelekkel, képletekkel és számokkal a levegő összetételét bemutató kördiagramot! 2. Az ábrák a levegő összetételét mutatják be különböző magasságokban. Mi lehet az oka, hogy sem a hélium, sem a hidrogén nem szerepel az alsó légkör összetételében? km 800 km nitrogén hidrogén Miért nincs nitrogén és oxigéngáz a felső légkörben? oxigén argon szén-dioxid hélium 3. A nitrogén számos nyelvben (pl. francia, orosz, török) azot -ként szerepel. A szó eredete a nitrogén felfedezésének körülményeiből fakad, és életellenest jelent. Mi lehet az elnevezés magyarázata? 4. Mi lehet a molekulaszerkezeti oka, hogy a nitrogén csak a villámcsapás hőmérsékletén (3000 C körül) képes reakcióba lépni az oxigéngázzal? 104

106 5. A nitrogéngázt nagy mennyiségben használják inert vagy védőgázként. A nitrogénnel töltött gáztérben végezhetők el olyan műveletek, reakciók, amellyel az oxigén zavaró hatását ki lehet küszöbölni. Írj példákat arra, ahol a nitrogént inert tulajdonsága miatt használják! Milyen gázok használhatók fel még ugyanezen célra? Csökkenti, növeli vagy lényegében nem változtatja a chipses zacskók tömegét, ha töltőgázként nitrogénnel töltik fel levegő helyett? Az élelmiszerek védőgázaként gyakori a fele-fele arányú nitrogén szén-dioxid gázelegy. Ilyenkor hogyan változik a chipses zacskó tömege a levegővel töltötthöz képest? 6. Milyen célokra használható fel a cseppfolyós nitrogén? Írj két példát! 7. Milyen típusú nitrogénvegyület a leggyakoribb a környezetünkben? 8. Miért van szükség a nitrogéntartalmú műtrágyázásra, holott a levegő óriási mennyiségben tartalmazza a nitrogént? 105

107 3. Az oxigén és vegyületei Aminek hiányában az agyunk is kikapcsol 1. Az oxigéngáz körülbelül kétszer jobban oldódik vízben, mint a nitrogéngáz. Mi történne (a víz élővilágával) akkor, ha az oxigén vízoldékonysága is csak annyi lenne, mint a nitrogéné? 2. Az oxigénnel dúsított ásványvíznek lágy az íze a szódavízhez képest. Mi lehet ennek az oka? 3. A fotoszintézis lényege, hogy klorofill és napfény hatására a levegő szén-dioxidjából és a talajból felszívott vízből szőlőcukor és oxigén keletkezik. Írd fel ennek a folyamatnak a kémiai egyenletét! 4. Néhány országban már nyílt oxigénbár, ahol a betérők maszkon keresztül tiszta oxigént szippanthatnak be pár másodpercig. Milyen esetekben lehet szerepe annak, hogy magasabb oxigénkoncentrációjú gázt szippantsunk be? 5. Számítsd ki, hogy az óceánok tömegének közel hány százaléka lehet az oxigén! 106

108 6. Az ábrán látható kísérletet állítottuk össze, majd egy hét múlva megtekintve az eredményt, egyik tapasztalatunk az volt, hogy a vízszint felemelkedett a kémcsőben. kémcső mosogatáshoz használt finom fémsúroló víz főzőpohár Mi az oka a vízszint emelkedésének? Mi lehetett a másik szembeötlő tapasztalat? 7. A grafikon a légkör oxigénkoncentrációját mutatja a Föld története során. oxigén V V % napjainktól számított millió évvel ezelőtt A földrajz és biológia tantárgyakból szerzett ismereteidre hagyatkozva keress magyarázatot arra, hogyan került 600 millió évvel ezelőtt a légkörbe az oxigén! Hol volt eredetileg? Milyen változásokkal járna, ha a légkör oxigénkoncentrációja ma is a 300 millió évvel ezelőtti érték lenne? Tájékozódj az akkor élt élőlények méreteiről, élettartamáról! 107

109 4. A szén Mi van a gázálarcban? 1. Hasonlítsd össze a grafit és a gyémánt szerkezetét és tulajdonságait! Grafit Gyémánt Szerkezete Az egyes szénatomok közötti kötések típusai Keménysége Átlátszósága Vízoldhatósága Olvadáspontja (magas/alacsony) Köznapi felhasználására két példa 2. Mi a szerkezeti magyarázata, hogy a grafit vezeti az áramot, míg a gyémánt nem? 3. Ha alkalmas áramvezetésre, miért nem készítenek belőle vezetéket? 108

110 4. A grafitceruzák készítésekor grafitot, agyagot és némi viaszt használnak fel. A táblázat néhány ceruza körülbelüli összetételét mutatja be: Ceruza jelölése 4H H F HB B 2B 4B 6B 8B Grafit 55% 63% 66% 68% 71% 74% 79% 84% 90% Agyag 39% 31% 28% 26% 23% 20% 15% 10% 4% Viasz 5% 5% 5% 5% 5% 5% 5% 5% 5% Mitől függ a ceruzák keménysége? 5. Az ábra szerint akarsz vizet bontani elektromos árammal, és ehhez ceruzaelektródokat használsz. A fenti táblázat adatait ismerve, melyik ceruzatípust célszerű választanod?... 9 volt 6. Az első ábra a szén harmadik allotróp módosulatát, a fullerént, a második annak egyik végtelenített változatát, a karbon nanocső szerkezetét mutatja be. a) A gyémánt és a grafit áramvezetési tulajdonságaira adott válaszod alapján, a fenti két anyag kötéseit megfigyelve, mit tudsz mondani azok áramvezetési képességeiről? b) Milyen (fizikai) tulajdonságai lehetnek a nanocsőnek, amely alapján várhatóan fel lehetne használni valahol? Írd le az ötleteidet! 109

111 5. A szén oxidjai A láthatatlan gyilkos 1. Töltsd ki a táblázat hiányzó adatait! CO CO 2 A molekula modellje A molekula szerkezeti képlete A gáz színe Szaga Sűrűsége a levegőhöz képest Vízoldhatósága Éghetősége 2. A meszes vízbe (Ca(OH) 2 ) fújt levegő segítségével mutathatjuk ki, hogy a kilélegzett levegő szén-dioxidot tartalmaz. A meszes vizes oldat ennek hatására opálossá, átlátszatlanná válik. Írd fel a lejátszódó reakció kémiai egyenletét! meszes víz Az ábrán látható kísérletet állítjuk össze. Először lezárjuk ujjunkkal a B csatlakozást, és a C nyíláshoz illesztve a szánkat, egy mélyet lélegzünk be. Ekkor a levegő az A nyíláson áramlik be a rendszerbe, átbuborékolva a meszes vízen. Ezt követően azonnal kinyitjuk a B csatlakozást, és az A-t zárjuk el. Továbbra is a C nyíláson át kifújjuk a tüdőnkből a levegőt, ami most a B csatlakozáson át fog távozni a rendszerből, miután átbuborékolt a meszes vízen. Ismételjük meg ezt párszor! A C B a) Mit próbálunk ezzel a kísérleti összeállítással bizonyítani? meszes víz 110

112 b) Mit várunk eredményként a két kémcső esetében? c) Hogyan tudnánk számszerűsíteni a kísérlet alapján, hogy mennyi szén-dioxidot tartalmazott a kifújt és a belélegzett levegő? 4. Ha kitöltesz egy (lehetőleg magas falú) pohárba szénsavas üdítőt vagy szénsavas ásványvizet, és beleszórsz pár szem mazsolát, egy idő múlva furcsa látványban lesz részed. Mi az oka a mozgásnak? 5. Szén-monoxid-mérgezést nemcsak rosszul bekötött tüzelőberendezésektől, hanem a vízipipázástól is lehet kapni. a) Miért nagyobb az esély a mérgezésre a vízipipánál, mint a cigarettánál? tölcsér szén dohány szipka tömlő b) A pipázók arra hivatkoznak, hogy a folyadékon történő átbuborékoltatás kioldja a füstből a káros anyagokat. Van ennek kémiai alapja? víztartály test víz 111

113 6. A kén és vegyületei Hogyan tartják meg színüket az aszalt gyümölcsök? 1. A kén bányászatának egyik módszere a Frasch-eljárás. Ekkor a talajba fúrt többrétegű csőrendszeren át forró vizet és sűrített levegőt nyomnak a kéntelepbe, az olvadt ként pedig kiszippantják. a) A kén milyen tulajdonságán alapul kinyerésének a módszere? b) Miért a külső csőben vezetik be a forró vizet, és nem a belső csőben? olvadt kén és víz elegye homok és agyag kéntelep forró sűrített levegő nagy nyomású 100 C fölé forrósított víz olvadt kén 2. Töltsd ki a táblázat hiányzó adatait! SO 2 A molekula modellje A molekula szerkezeti képlete A gáz színe Szaga Sűrűsége a levegőhöz képest Vízoldhatósága Vizes oldatának kémhatása 3. Milyen kísérlettel lehetne megállapítani, hogy egy műanyag palackba SO 2 - vagy HCl-gáz van töltve? 112

114 4. A kén-dioxidot gyakran nem elemi kénből, hanem fém-szulfidokból állítják elő pörköléssel. Az egyik ilyen fémszulfid a pirit (FeS 2 ). A pörkölés során a pirit oxigénnel reagálva vas(iii)-oxiddá és kén-dioxiddá alakul. Írd fel a folyamat kémiai egyenletét! 5. A kén-trioxid gyártása egyensúlyi folyamat: 2 SO 2 (g) + O 2 (g) 2 SO 3 (g) Δ r H = 197 kj/mol A reakciót vanádium-pentoxid (V 2 O 5 ) katalizálja. Hogyan tolódik el az egyensúly a következő esetekben? Még több oxigént viszünk be a rendszerbe: Eltávolítunk a kén-trioxidból egy keveset: Lecsökkentjük a rendszerben a nyomást: Még több katalizátort szórunk a rendszerbe: Megnöveljük a rendszer hőmérsékletét: 6. A kénsav sói a szulfátok. Mi a köznapi neve az alábbi szulfátoknak? Mire használják ezeket? Köznapi név Felhasználása Képlet MgSO 4 CaSO 4 CuSO 4 7. A tömény kénsav erős vízelvonó szer. Mi történik, ha tömény kénsavat szőlőcukorra (C 6 H 12 O 6 ) öntünk? Mi történik, ha tömény kénsavat kék színű rézgálicra (CuSO 4 5 H 2 O) öntünk? 113

115 7. A klór és vegyületei Miért nem szabad hipót sósavval keverni? 1. A boltokban hipó néven kapható oldat nátrium-hipokloritot (NaOCl), konyhasót (NaCl), valamint kevés NaOHot tartalmaz. A fertőtlenítő hatásért a benne 5%-nál kisebb mennyiségben megtalálható nátrium-hipoklorit a felelős. A fertőtlenítő hatásának oka, hogy a NaOCl nagyon bomlékony vegyület. Bomlását a fény is gyorsítja. A folyamat lényege: NaOCl = NaCl +,O A bomlás során keletkező naszcensz oxigén az, amelyik oxidatív hatása révén elpusztítja a kórokozókat, elroncsolja a színes szerves anyagok molekuláit. A hipó szavatossági ideje 3 hónap. Milyen vegyületeket találnánk az egy éve lejárt szavatosságú hipóban? Miért nem érdemes megvenni az olyan hipót, amelynek flakonja fel van fújódva? Mi lehet az a gáz, ami felfújta a flakont? Hogyan mutatnánk ki? Miért forgalmazzák a hipót fekete-szürke műanyag flakonokban? Miért érezzük csúszósnak a kezünket, ha ráfolyik a hipó? Miért ajánlják a medencék klórozását éjszakai időpontban végezni? Milyen biztonsági jelzésnek kell szerepelnie a hipó flakonján? 114

116 2. Az ábra a hidrogén-klorid laboratóriumi előállításának módszerét mutatja be. Írd fel a lejátszódó folyamat egyenletét, melynek során hidrogén-klorid keletkezik!... Vajon miért nevezhetik a hidrogén-klorid vizes oldatát sósavnak? tömény kénsav NaCl Helyesen van-e elhelyezve (nyílásával felfelé) a gázfelfogó henger a rajzon? Mivel magyaráznád? Honnan tudhatnánk meg, hogy a henger megtelt-e már HCl-gázzal? 3. A két sav esetében jelöld jellel, ha igaz rá az állítás! Kénsav Sósav Erős sav. Tömény oldata 98 m/m%-os. Tömény oldata bárki által megvásárolható. Vízelvonó szer. Az ólomakkumulátorokban használják. Az emésztőrendszerben is megtalálható. Feloldja az aranyat is. Cinkkel történő reakciójában H 2 -gáz keletkezik. Hipóval keverve klórgáz keletkezik. 4. Két só mintája található egy-egy óraüvegen. Az egyik KCl, a másik NaCl. Hogyan dönthető el lángfestési próbával, hogy melyik melyik só? 115

117 8. A jód, a fluor, a bróm és vegyületeik Valóban jódot tartalmaz a jódozott konyhasó? 1. Töltsd ki a táblázatot! Fluor Klór Bróm Jód Molekulái közötti másodrendű kötés típusa Halmazállapota Színe Szaga Létezik-e vizes oldata? Egészségkárosító hatása 2. A periódusos rendszered adataiból állapítsd meg, hogyan változik az olvadáspont a csoportban a fluor jód irányban! Mi a változás magyarázata?... Ez alapján vajon milyen halmazállapotú lenne az asztácium? A bróm (Br 2 ) és a jód-monoklorid (ICl) moláris tömege közel egyforma, de a forráspontjuk nagyon eltér egymástól. Mi a molekulaszerkezeti magyarázata az eltérésnek? Melyik anyagnak magasabb a forráspontja? 4. Amikor a klórgázt elnyeletjük hideg vízben, egy gyengén halványsárgás színű oldat, a klóros víz keletkezik. Ha ebbe az oldatba belemártunk egy darabka univerzál indikátorpapírt, az először pirosra változik, majd kifehéredik. Mi a magyarázata a piros színnek? Egyenlettel magyarázd! Miért fehéredik ki a papír? 116

118 5. Amikor klóros vizet öntünk a KI sót tartalmazó oldatba, amely eredetileg színtelen, az oldat sárgás(barnás) színezetűvé változik. Milyen reakció játszódhatott le a klór és a kálium-jodid között? Írd fel a kémiai egyenletet! 6. KI-ot tartalmazó oldatunk és KBr-ot tartalmazó oldatunk van. Rendelkezésünkre áll klóros víz is. Hogyan döntenénk el, hogy melyik edényben melyik só oldata van? Milyen színváltozásokat tapasztalnánk? 7. A képen látható kísérletet állítottuk össze. A féligáteresztő anyagból készült zacskót egy éjszakára halványsárga Lugol-oldatba helyeztük. Másnap azt tapasztaltuk, hogy a pudingpor egy része kékeslila színeződést kapott. Miért nem az oldat lett lilás színű? celofánzacskó Mi az oka a keményítő megszíneződésének? híg Lugol-oldat pudingpor (keményítő) 8. A táblázat élelmiszereink átlagos jódtartalmát mutatja. 12 éves kor fölött jódból a napi ajánlott mennyiség 150 μg. Reggelire egy nagyon tartalmas szendvicset eszel: 1 szelet kenyeret (80 g), 1 főtt tojást (60 g), szalámit (20 g), egy szelet sajtot (25 g), salátalevelet (10 g), és fél liter tejet (500 g) megiszol mellé. Ekkor a napi jódszükségleted hány százalékát vitted be? Termékek Átlagos jódtartalom μg/1 kg termék Zöldségek 280 Hústermékek 175 Tojás 145 Tej és tejkészítmények 139 Kenyér és tészták 105 Gyümölcsök 18 Tengeri halak

119 9. A légkör szennyezései Valóban egészséges az ózondús levegő? 1. Töltsd ki a fogalmi térkép hiányzó celláit példákkal! LEVEGŐSZENNYEZÉS A környezetben okozott kár A levegőt szennyező anyagokat kibocsátják Egészségügyi problémák, amelyeket okozhatnak 2. Sorold fel, milyen légszennyező anyagok kibocsátásával jár a közlekedés! 3. Az autók katalizátorai milyen szennyeződéseket csökkentenek ezek közül? 4. Miért főként az idősebb emberek a légszennyeződés szenvedő alanyai? 118

120 5. Légszennyezés otthoni környezetben is előfordulhat. Könnyen párolgó vegyi anyagok szabadulhatnak fel a szőnyegekből, bútorokból, tisztítószerekből, ragasztókból, nyomtatópatronokból, szövegkiemelő filcekből, az új autók belsejében a párolgó műanyagokból. Légszennyező, egészségre ártalmas anyagokat bocsátanak ki a falakon és a légkondicionáló berendezésekben megtelepedett penészgombák. Töltsd ki a táblázatot az otthoni környezetben előforduló légszennyező anyagokra vonatkoztatva! Szennyező anyag Előfordulás helye/előállító eszköz CO CO 2 SO 2 NO x O 3 Füst 6. Légszennyező anyagok találhatók a cigaretták füstjében. Sorolj fel közülük legalább kettőt! 7. Sorolj fel három olyan tényezőt, amellyel te személyesen hozzá tudsz járulni ahhoz, hogy kisebb legyen a légszenynyezettség! 8. A passzív dohányzás is ártalmas. A cigarettafüst CO-tartalma 5,5 V/V%. A füstből egy beszíváskor 0,5 liternyi standardállapotú áramlik át a csövön. Egy cigaretta elszívása 15 szippantásból történik, és még 5 szippantásnyi füst elszáll beleszívás nélkül is. Ha azt feltételezzük, hogy az összes CO a levegőbe került, és szétkeveredett egy m-es szobában, mekkora ott a CO-koncentráció? A szennyezés koncentrációját gyakorta ppm-ben adják meg. 1 ppm azt jelenti, hogy 1 liter gáz található meg liternyi levegőben. CO-tartalom (ppm) Emberi reakció 100 fejfájás, szédülés 300 ájulás 600 kóma 800 halál 119

121 10. A víz szennyezései Miért osztanak ivóvizet egyes településeken? 1. Sorolj fel három fő vízszennyező anyagot! Nevezd meg a szennyezés kiváltóját! Vízszennyező anyag Forrása 2. Mi az összefüggés a következő fogalmak között? eutrofizáció, algák elszaporodása, oldott oxigén, foszfor és nitrogén 3. Milyen két fő problémát okozhat az eutrofizáció a vizeinkben? 4. Magyarországon a vizek egyik szennyező anyaga a bőrgyárak által kibocsátott felületaktív anyaggal (szappannal) szennyezett víz. Milyen biológiai problémákat okozhat ez a fajta szennyezés? 120

122 5. A vízszennyezés másik módja a hőszennyezés. Mit jelent ez, és milyen veszélyekkel jár? 6. Milyen egészségügyi problémákat okozhat a nehézfémionokkal szennyezett víz fogyasztása? 7. A képen az esővíz ihatóvá tételére szolgáló múlt századi eszköz látható. Mi az egyes szűrőrétegek szerepe a folyamatban? apró kavics homok apróra tört faszén Írj példákat, milyen módon szennyezhetik a vizet a következő tevékenységek! Horgászat Ipari méretű halászat Kenutúra Jet-skizés Pl.: Vízbe szakadt ólomnehezékek. Az etetéshez beszórt sok szerves anyag, beszakadt műanyag zsinórok. 121