XVIII. SZERVETLEN KÉMIA (Emelt szint)

Átírás

1 XVIII. SZERVETLEN KÉMIA (Emelt szint) XVIII. 1. FELELETVÁLASZTÁSOS TESZTEK B E C C D D E E A 1 D E B D E* C A C A A D 2 C A B C D B A B D C C C C B C A C E C C 4 C B C B D C A C C A 5 A** * A második kiadásban ez a 14. feladat, a továbbiakban minden feladat sorszáma eggyel csúszik. ** Az 50. feladat a második kiadásban törlődik (a hibás sorszámozás helyreállítása miatt), helyette az eredetileg 49. sorszámú lett az 50. XVIII. 4. TÁBLÁZATKIEGÉSZÍTÉS A sárga foszfor és a kén reakciói Sárga foszfor Kén Molekulaképlete (101 kpa, 25 C): 51. P S 8 Égése levegőn (egyenlettel): 5. P O 2 = 2 P 2 O 5 (vagy P 4 O 10 ) 54. S + O 2 = SO 2 (vagy: S O 2 = 8 SO 2 ) Az égéstermék halmazállapota (101 kpa, 25 C): 55. szilárd 56. gáz Az égéstermék vízben oldása (egyenlettel): 57. P 2 O 5 + H 2 O = = 2 H PO SO 2 + H 2 O = = H 2 SO (vagy: SO 2 H 2 O) A vizes oldat és kétszeres térfogatú, azonos koncentrációjú NaOH-oldat elegyítésekor képződő vegyület képlete és neve: 59. Na 2 HPO 4 dinátrium-hidrogénfoszfát 60. Na 2 SO, nátrium-szulfit

2 A sósav reakciói c(hcl)= 1,00 mol/dm 20 tömeg%-os sósav Kalcium 61. Ca + 2 HCl = CaCl 2 + H 2 színtelen, szagtalan gáz fejlődése, miközben a fém oldódik Ezüst 62. nincs reakció 6. nincs reakció Ezüst-nitrát-oldat 64. AgNO + HCl = AgCl + HNO, fehér (AgCl) csapadék képződése Vas(II)-szulfid 65. FeS + 2 HCl = FeCl 2 +H 2 S, a vas-szulfid oldódása, közben színtelen, záptojásszagú gáz és halványzöld oldat képződése KMnO 4 -oldat KMnO HCl = = 5 Cl KCl + 2 MnCl H 2 O, sárgászöld, szúrós szagú gáz fejlődik Gázok laboratóriumi előállítása A gáz Felhasznált anyagok Reakcióegyenlet Felfogás Cl KMnO 4 és sósav KMnO HCl = 5 Cl KCl + 2 MnCl H 2 O 69. b) H cink és sósav 71. Zn + 2 HCl = ZnCl 2 + H a) SO 2 NO 7. nátrium-szulfit és kénsavoldat vagy réz és tömény kénsavoldat 76. réz és desztillált vízzel hígított salétromsavoldat 74. Na 2 SO + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + SO 2 + H 2 O, vagy: Cu + 2 H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO H 2 O 77. Cu + 8 HNO = Cu(NO ) NO + 4 H 2 O 75. b) 78. a) CO mészkő és sósav 80. CaCO + 2 HCl = CaCl 2 + CO 2 +H 2 O 81. b) NH 82. ammónium-klorid, lúgkő és víz 8. NH 4 Cl + NaOH = NaCl + NH + H 2 O 84. c)

3 Savak összehasonlítása Halmazállapota standard nyomáson és 25 C-on HCl HNO H 2 SO gáz 86. folyadék 87. folyadék Vízoldhatósága (rossz, jó, korlátlan) 88. jó 89. korlátlan 90. korlátlan 0,0100 mol/dm -es oldatának ph-ja < 2 0 tömegszázalékos oldata és réz reakciójakor képződő gáz Tömény oldata és vas reakciójakor képződő gáz (ha nincs, azt jelezd!) NO H Meghatározott arányú elegyük neve 100. királyvíz 101. nitráló elegy Meghatározott arányú elegyüket mire használják? 10. erős oxidálószer, pl. arany oldása 104. aromás vegyületek nitrálása (szubsztitúció) XVIII. 5. EGYÉB FELADATOK Elemek és szervetlen vegyületek 105. b) Apoláris molekulájú oldószerekben oldódik jól a) éghető 2 CO + O 2 = 2 CO e), i) 2 x 1 Nyitott szájjal felfelé kell tartni c) 2 Al + 2 NaOH + 6 H 2 O = 2 Na[Al(OH) 4 ] + H 2 (vagy ionegyenlet) 109. g) SiO HF = SiF H 2 O Sav-bázis reakció 110. d) CuO + H 2 = Cu + H 2 O 111. h) Fe + 2 HCl = FeCl 2 + H 2 (vagy ionegyenlet: Fe + 2 H + = Fe 2+ + H 2.) 18 pont Fémek és nemfémek 112. e) gyémánt, grafit, fullerének 11. f) Az ózon (O ) a reakcióképesebb.

4 114. a) 2 Na + 2 H 2 O = 2 NaOH + H 2 redoxireakció 115. g) Túl nagy standardpotenciál. (Nehezen oxidálható.) 116. d) S + O 2 = SO c) és f) CuO 118. a) nátrium-hidrid 119. b) alkoholban vörösbarna, benzinben lila 17 pont Kísérletek fémmel és kénnel 120. egyesülés, exoterm reakció, redoxireakció x 1 pont 121. Redukálódott (elektront vett fel) Vas. 12. H 2 S. Sav-bázis reakcióban keletkezett A vas(ii)ionok vas(iii)ionokká oxidálódtak Fe + S = FeS FeS + 2 HCl = FeCl 2 + H 2 S (vagy ionegyenlet: FeS + 2 H + = Fe 2+ + H 2 S.) 2 FeCl HCl + H 2 O 2 = 2 FeCl + 2 H 2 O (vagy: 2 Fe 2+ + H 2 O H + = Fe H 2 O) a folyamat lényegének feltüntetéséért, a hibátlanul rendezett egyenletért 1 Nátrium égése 126. Nátrium-peroxid keletkezett. 2 Na + O 2 = Na 2 O Hidrogén-peroxid (H 2 O 2 ) Katalizátor. 2 H 2 O 2 = 2 H 2 O + O Elemi jód (I 2 ). Lila színű gőzei vannak. 10. A hidrogén-peroxid oxidálta a jodidionokat. H 2 O KI = I KOH (Pontosabban: H 2 O 2 + H 2 SO KI = I 2 + K 2 SO H 2 O.) a folyamat lényegének feltüntetéséért, a hibátlanul rendezett egyenletért 10 pont Savas eső 11. Az égés egyenlete: S + O 2 = SO 2 m(so 2 ) = 2, tonna = 2, kg, n(so 2 ) = 2, kg / 64,0 kg/kmol =, kmol m(s) =, kmol 2,0 kg/kmol = 1, kg = 100 Mt. pont SO 2 + O 2 = 2 SO, 2 NO + O 2 = 2 NO 2

5 1. ph = 4,0, c(hcl) = 1, mol/dm (vagy 0,00010 mol/dm ) ph = 2,0, c(hcl) = 1, mol/dm (vagy 0, 010 mol/dm ) NO 2 + O H 2 O = 4 HNO 15. m(no 2 ) = 5, kg, n(no 2 ) = 5, kg / 46,0 kg/kmol = 1, kmol, Az egyenlet alapján: n(hno ) = n(no 2 ) = 1, kmol = 1, mol ph = 4,0, c(hno ) = 1, mol/dm V(HNO -oldat) = 1, mol / 1, mol/dm = 1, dm = = 1, m = 1, km 4 1,2 10 km A csapadék: 8 2 5,1 10 km = 2, 10 5 km = 2 mm. 5 pont 1 A jód előállítása a chilei nitrátrétegekből 16. M(NaIO ) = 198,0 g/mol m(naio ) = 6,0 g, n(naio ) = m/m = 0,00 mol, c(naio ) 0,0 mol/dm (az adatok pontosságának megfelelően). 17. a) n(naio ) = 0,00 mol, ebből az egyenlet szerint: n(nahso ) = 0,0909 mol, M(NaHSO ) = 104,0 g/mol, m(nahso ) = 0,0909 mol 104,0 g/mol = 9,45 g b) n(io ) = 0,00 mol n(i ) = 0,00 mol, ehhez szükséges a (2) egyenlet szerint: n(io ) = n(i ) : 5 = 6,06 10 mol, V(IO ) = n/c = 0,200 dm = 200 cm pont c) Az egyelet alapján: n(i 2 ) = /5 n(i ) = 0,6 0,00 mol = 0,01818 mol, m(i 2 ) = 0,01818 mol 254 g/mol = 4,62 g d) 1 dm anyalúgot átalakítva 200 cm friss anyalúg szükséges még. Így az anyalúg pont XVIII. 6. SZÁMÍTÁSOK 18. A szódabikarbóna bomlása: 2 NaHCO = Na 2 CO + H 2 O + CO 2 A 0,400 g-os tömegcsökkenés a vízgőz szén-dioxid gázelegy eltávozásából adódik. Ha x mol CO 2 ment el, akkor x mol vízgőz távozott, így: 44,0x + 18,0x = 0,400 Ebből x = 6, A távozó gőz anyagmennyisége: n(elegy) = 2x = 1, mol. A gáz térfogata: nrt pv = nrt V = p 2 J 1,29 10 mol 8,14 9 K K mol V = 5 1,01 10 Pa = 4, m = 417 cm. 8 pont

6 19. A reakció lényege: a reagáló kénsav és NaOH anyagmennyiség-aránya 1 : 2 (vagy a a reakcióegyenlet). A közömbösítéshez elhasznált kénsav: n(h 2 SO 4 ) = cv = 8, mol. A 20,00 cm -es részletben lévő lúg: n(naoh) = 8, mol 2 = 1,78 10 mol. A teljes (1,00 dm ) oldatra: ,78 10 mol = 8, mol. 20 A 4,00 g-os minta nátrium-hidroxid-tartalma: m(naoh) = nm = 8, mol 40,0 g/mol =,56 g. A víztartalom: 4,00 g,56 g 100 tömeg% = 11,0 tömeg%. 4,00 g 6 pont 140. Lúgoldatban csak az alumínium oxidálódik. A reakció során az alumínium és a fejlesztett hidrogén anyagmennyiség-aránya 2 : (vagy a reakcióegyenlet). n(h 2 ) = V : V m = 0,0000 mol n(al) = 2/ n(h 2 ) = 0,02000 mol, m(al) = nm = 0,540 g. m(fe) = 1,25 g 0,540 g = 0,710 g. M(Fe) = 55,8 g/mol (a feladat adati pontosságának megfelelően), így: n(fe) = m/m = 0,01272 mol. Sósavban a vas és az alumínium is oxidálódik: az alumínium itt is 2 : arányban, a vas pedig 1 : 1 arányban fejleszt hidrogéngázt. (Vagy az egyenletek.) 2 x 1 = A fejlesztett hidrogén: n(h 2 ) = 0,0000 mol + 0,01272 mol = 0,04272 mol. A gáz térfogata: V = nv m = 1,05 dm. 10 pont 141. A reakciók: Ca + 2 H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2 CaO + H 2 O = Ca(OH) 2 A moláris tömeg (ill. a helyes adat használatáért): M(CaO) = 56,0 g/mol.,00 dm oldatban,00 10 mol OH van 70,0 mg, azaz 0,0700 g porban van: x g Ca x mol Ca, ill Ca(OH)2 40 2x mol OH 40 0, 0700 x 2 (0,0700 x) g CaO mol CaO, ill. Ca(OH)2 ( 0, 0700 x) mol OH 56, 0 56,0 A fentiek alapján felírható összefüggés: 2x 2 + ( 0, 0700 x) =, ,0 Ebből: x = 0,050. A keverék tömegének a fele CaO. [Nem ez a végeredmény!] 0,050 g CaO: g :56,0 mol 0,05 g CaO 6, mol CaO,

7 40,0 g mol ugyanennyi Ca volt 0,025 g Ca-ból alakult át. Eredetileg a 0,0700 g-os minta 0,050 g + 0,0250 g = 0,0600 g tiszta Ca volt, 0,0250 így a kalciumnak: 100% = 41,7%-a oxidálódott. 0,0600 [Megjegyzés: ugyanehhez a végeredményhez jutunk, ha a porkeverék 1 mólszázalékos összetételét határozzuk meg, pl: y mol Ca y mol Ca(OH) 2 2y mol OH z mol CaO z mol Ca(OH) 2 2z mol OH (2 p) 40y + 56z = 0,0700 (2 p) 2y + 2z =,00 10 (2 p) ebből y és z kiszámítása (1 p) ezekből a mól% kiszámítása (1 p).] 142. A lángra lobbanó gyújtópálca miatt oxigénmaradék van, tehát a CO fogyott el. A gázelegy CO 2 -t és O 2 -t tartalmaz. Az átlagos moláris tömeg: M(elegy) = 1,60 g/dm 24,5 dm /mol = 9,2 g/mol. 1,00 mol elegyet véve abban x mol CO 2 és (1 x) mol O 2 -t feltételezve: 44x + 2(1 x) = 9,2 Ebből: x = 0,600 A reakció: 2 CO + O 2 = 2 CO 2 0,600 mol CO 2 az egyenlet alapján 0,600 mol CO-ból és 0,00 mol O 2 -ből képződött. Kezdetben volt: 0,600 mol CO és 0,00 mol + 0,400 mol = 0,700 mol O 2. 0,600 Az összetétel: = 46,2 x% = térfogat% CO és 5,8 térfogat% O 2 0, ,700 Azonos nyomáson és hőmérsékleten a térfogat az anyagmennyiséggel egyenesen arányos, 0,600 mol + 0,700 mol = 1,00 mol elegyből lett 1,000 mol, így: 1,000 = 0,769, vagyis 76,9%-a lett a térfogat az eredetinek. 1,00 1 pont 14. M[Al 2 (SO 4 ) ] = 42 g/mol; M[Al 2 (SO 4 ) 18H 2 O] = 666 g/mol 6,4 20 C-on: 6,4 g vízmentes só 18,0 18 g = 4,5 g vízzel kristályosodik, így 100 g víz helyett a kristályvizes só: 100 g 4,5 g = 65,5 g vízzel 42 ad telített oldatot. pont Ezért 100 cm, azaz 100 g vízben: 6,4 g + 4,5 g y = 65,5 g 100g y = 108 g Al 2 (SO 4 ) 18H 2 O oldható fel. Lehűtéskor: 6,4 42 1,2 208 = z + (208 z) 16, ,2 pont 20 C-os kristályvíz- 0 C-on telített telített tartalmú só oldat tömegtörtje oldat tömegtörtje tömegtörtje Ebből z = 21,9, vagyis 21,9 g Al 2 (SO 4 ) 18H 2 O kristályosodik ki. [Minden más, elvileg helyesen levezetett megoldási mód elfogadható.] 10 pont

8 144. A reakcióegyenlet (vagy használata): 2 K + 2 H 2 O = 2 KOH + H 2 10,0 10,0 10,0 10,0 g K mol K mol KOH 56, 1 = 14, g KOH 9,1 9,1 9,1 Közben fejlődik:,0 78,2 10,0 g. 9, 1 Ha kiindulunk x g 5,00 tömeg%-os oldatból, abban 0,0500x g KOH van. 10,0 A keletkezett oldat tömege x + 10,0 gramm. 9,1 A keletkezett oldatban a KOH: (0,0500x + 14,) gramm. Az oldat 10,0 tömeg%-os, így: 0,0500x + 14, = 0,100 10,0 x + 10,0 9,1 Ebből x = 266,5, tehát 267 g 5,00 tömeg%-os oldatból indultunk ki. 9 pont g oldatban van 0,0 g foszforsav. Megállapítható (pl. az egyenlet alapján: P 2 O 5 + H 2 O = H PO 4 ), hogy 196 x g P 2 O 5 -ből x g H PO 4 keletkezik. 142 A 0,0 tömegszázalékos oldatra felírható összefüggés így: x x = 0,00 ebből x = 1,9 16,9 g (164 g) oldatot kaptunk. 6 pont 146. Az ionegyenlet: Cu + 2 Ag + = 2 Ag + Cu 2+ Az oldat ezüstion-tartalma: n(ag + ) = 0,250 dm 0,100 mol/dm = 0,02500 mol, a rézforgács anyagmennyisége: n(cu) = 0,500 g : 6,5 g/mol = 0,00787 mol Az anyagmennyiségek összehasonlításából következően a réz fogy el: kiválik 2 0,00787 mol = 0,01574 mol ezüst. A szilárd fém végül ez lesz: 0,01574 mol 108 g/mol = 1,70 g. Az oldatban lesz 0,00787 mol Cu 2+ és marad: 0, ,01574 = 0,00926 mol Ag + A koncentrációk: [Cu 2+ ] = 0,00787 mol 0,250 dm mol = 0,0148 dm, [Ag + ] = 0,00926 mol 0,250 dm mol = 0,070 dm 7 pont 147. a)a reakcióegyenlet és a moláris tömegek: 2 LiOH + CO 2 = Li 2 CO + H 2 O 2,9 g/mol 44,0 g/mol 7,8 g/mol (18,0 g/mol) b)az oldhatóságból: 12,8 g 100% = 11, tömeg%-os az oldat. 112,8 g

9 22,6 g 200 g oldatban 22,6 g LiOH van, ez: = 0,946 mol. 2,9 g/mol Ehhez az egyenlet szerint fele ennyi, azaz 0,47 mol CO 2 kell, mely: V(CO 2 ) = 0,47 24,5 dm = 11,6 dm. c)az egyenlet alapján 0,47 mol Li 2 CO képződött: 0,47 mol 7,8 g/mol = 4,9 g. Kicsapódott 2,6 g, így az oldatban maradt: 4,9 g 2,6 g = 2, g. Az elnyelt CO 2 tömege: 0,47 mol 44,0 g/mol = 20,8 g. A keletkezett telített oldat tömege a tömegmegmaradás elvét kihasználva: 200 g (ennyi a kiindulási) + 20,8 g (ez a feloldott CO 2 ) 2,6 g (a kicsapódott lítium-karbonát) 188,2 g A telített oldatban lévő víz tömege: 188,2 g 2, g = 185,9 g. Az oldhatóság kiszámítása: 2, g x = x = 1,2 g Li 2 CO / 100 g víz. 185,9 g 100 g 15 pont 148. A reakciók: NaHCO + HCl = NaCl + H 2 O + CO 2 Na 2 CO + 2 HCl = 2 NaCl + H 2 O + CO 2 Az anyagmennyiségek a gáztérfogatból, illetve a mérőoldat adataiból: 0,6125 dm n(co 2 ) = 0,0250 mol, 24,5 dm /mol n(titráló HCl) = 0,0200 dm 0,0985 mol/dm = 0,00200 mol. A szén-dioxid anyagmennyisége alapján ugyanannyi a keverék összes anyagmennyisége is: 0,0250 mol. Ha y mol NaHCO volt, akkor (0,0250 y) mol Na 2 CO x H 2 O volt a keverékben: y mol NaHCO y mol HCl, (0,0250 y) mol Na 2 CO x H 2 O 2(0,0250 y) mol HCl. Erre a teljes keverékre fogyott volna: 0,00200 mol 20,0 = 0,0400 mol HCl. (10,00 cm 200,0 cm törzsoldat) A közömbösítési reakcióra felírható: y + 2(0,0250 y) = 0,0400 Ebből: y = 0,0100 A porkeverékben a két vegyület aránya: n(nahco ) : n(na 2 CO x H 2 O) = 0,0100 : (0,0250 0,0100) = 2,00 :,00. A kristályszóda tömege: m =,5100 g 0, g/mol = 2,67 g. Anyagmennyisége 0,0250 0,0100 = 0,0150 mol így a moláris tömege: 2,67 g M = = 178 g/mol. 0,0150 mol A kristályvíztartalom: 178 g/mol M(Na 2 CO ) = 72 g/mol 4,0 mol víz, így: Na 2 CO 4 H 2 O. 15 pont 149. A feladat az első kiadásban adathibás: nem 5,0 cm, hanem 75,0 cm gáz fejlődött! A lezajló reakciók egyenletei: CaO + 2 HCl = CaCl 2 + H 2 O Ca(HCO ) HCl = CaCl H 2 O + 2 CO 2

10 CaCO + 2 HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2 HCl + NaOH = NaCl + H 2 O (illetve a helyes arányok használata) 4 pont A sósavfeleslegre fogyott: n(naoh) = cv = 0,1250 mol/dm 0,01600 dm = 2, mol. Ugyanennyi volt a HCl-maradék a 10,00 cm -es részletben, az 1000 cm törzsoldatban pedig: 50,00 2, mol = 0,1000 mol HCl van. A keverék oldásához használt sósavban: n(hcl) = cv = 0,2000 dm 1,000 mol/dm = 0,2000 mol. A keverékre fogyott hidrogén-klorid: 0,2000 mol 0,1000 mol = 0,1000 mol. Az oldás során fejlesztett szén-dioxid anyagmennyisége: n(co 2 ) = V/V m = 0,0000 mol. A kérdésben anyagmennyiség-arány szerepel, ezért vezessünk be erre ismeretlent: x mol CaO, y mol Ca(HCO ) 2 és z mol CaCO. A keverék tömegére felírható összefüggés a moláris tömegek alapján: 56,00x + 162,0y + 100,0z = 4,00. A sósavas reakció alapján a hidrogén-klorid anyagmennyiségére: 2x + 2y + 2z = 0,1000. A fejlesztett gázra: 2y + z = 0,0000. Az egyenletrendszer megoldása: x = 0,0000, y = 0,01000, z = 0, Az anyagmennyiség-arányok: n(cao) : n[ca(hco ) 2 ] : n(caco ) =,000 : 1,000 : 1, pont 150. M(elegy) = 0,75 2,0 g/mol = 1,5 g/mol Mivel M(H 2 ) = 2,0 g/mol, M(H) = 1,0 g/mol, számítás nélkül is látszik, hogy 50 50x% az elegy (Ki is számítható a 2x + 1(1 x) = 1,5 egyenlet alapján.) Az egyenlet alapján: H 2 2 H Kiind: 1,5x Átalakulás: 0,5x x Egyensúly: x x A disszociációfok: 0,5x α = = 0, 1,5 x Az egyensúlyi állandó megállapításához már muszáj az egyensúlyi koncentrációkkal számolni: 0,0 g/dm c(össz) = 1,5 g/mol = 0,20 mol/dm, ebből: [H 2 ] e = [H] e = 0,10 mol/dm, K = [ ] 2 2 H 0,10 = mol/dm = 0,10 mol/dm [ H2 ]. 0,10 10 pont