A 2006/2007. tanévi ORSZÁGOS KÖZÉPISKOLAI TANULMÁNYI VERSENY első (iskolai) fordulójának Az értékelés szempontjai feladatmegoldásai K É M I Á B Ó L Egy-egy feladat összes pontszáma a részpontokból tevődik össze. Csak hibátlan megoldásokért adható teljes pontszám. Részlegesen jó megoldásokat a részpontok alapján kell pontozni. Számítási nem elvi hiba esetén a feladat összpontszámából 1-2 pontot le kell vonni. A megadottól eltérő minden helyes megoldás elfogadható. Elérhető pontszámok: I. feladatsor: 20 pont II. feladatsor: 80 pont Összesen: 100 pont Kérjük a javító tanárokat, hogy a II. feladatsor pontszámait vezessék rá a borítólap IV. oldalán található VÁLASZLAPRA. Továbbküldhetők a legalább 40 pontot elért dolgozatok. FONTOS! A dolgozathoz csatoltan kérjük visszaküldeni a feladatlap I-IV. oldalszámú külső borítóját, amely az ADATLAPOT és a VÁLASZLAPOT is tartalmazza. Kérjük, hogy a borítólap adatainak pontos és olvasható kitöltését ellenőrizzék a javító tanárok. Az I. és II. feladatsor nyomtatott példányai (a feladatlap 1-8. oldalai) az iskolában maradhatnak.
Megoldás I. FELADATSOR 1. B 6. E 11. E 16. E 2. B 7. B 12. C 17. D 3. B 8. E 13. B 18. D 4. D 9. C 14. D 19. D 5. C 10. D 15. A 20. C Összesen: 20 pont 1. feladat (javított értékelés) a) A keletkező szilárd anyag az elemi kén. b) 1. 2 H 2 S + SO 2 = 3 S + 2 H 2 O (1,5) (a helyes képletek és vegyjelek megadása 0,5 pont, a reakcióegyenlet rendezése 1 pont) 2. H 2 S + I 2 + = S + 2 HI 3. 2 FeCl 3 + H 2 S = 2 FeCl 2 + 2 HCl + S (1,5) (a helyes képletek és vegyjelek megadása 0,5 pont, a reakcióegyenlet rendezése 1 pont) Összesen: 5 pont 2. feladat a) A meszes vízzel adott reakció szén-dioxid keletkezésére utal. Az ismeretlen vegyület tehát valamely fém karbonátja. (Hidrogén-karbonát nem valószínűsíthető, mert ezek jól oldódnak vízben.) Az 500 o C felett visszamaradó anyag a bomlás során keletkező fém-oxid, melynek anyagmennyisége a kiindulási karbonátéval azonos. Az oxid feloldásához szükséges sósav anyagmennyisége (0,050 2,0) mol = 0,10 mol. Az oxid sósavban való oldódásának egyenlete: X 2 O k + 2k HCl = 2 XCl k + k H 2 O Aki ebben a feladatban idáig eljut, 4 pontot kap. Összesen: 4 pont Aki a továbbiakban felismeri és indokolja, hogy a k értékére nem adható helyes válasz (vagyis a feladat a megadott adatokkal nem oldható meg), megkapja a teljes pontszámot, vagyis a további 5 pontot. Összesen: 9 pont A versenybizottság a dolgozatok felüljavítása során értékeli, hogy milyen mértékben adható a dolgozatokra a további 5 pont.
3. feladat a) A titrálás rendezett reakcióegyenlete: Cr 2 O 2-7 + 14 H + + 6 Fe 2+ = 6 Fe 3+ + 2 Cr 3+ + 7 H 2 O (2) (helyes Cr 2 O 2-7 / Fe 2+ mólarány megadása 1 pont) 2-4 A fogyott kálium-bikromát anyagmennyisége: n (Cr 2O7 ) = c V = 2,97 10 mol A Fe 2+ -ionok (és a FeSO 4 ) anyagmennyisége a 2,00 g telített oldatban: (Fe + n ) = 1,782 10 3 mol Az oldatban lévő vas(ii)-szulfát tömege: [M(FeSO 4 ) = 152 g/mol] m (FeSO 4 ) = n M = 0,271g A 0 o C-on telített vas(ii)-szulfát-oldat tömegszázalékos összetétele: m 0,271g % = 100% = 13,5% m 2,00g (vagy: 100,0 g víz 15,65 g vízmentes vas(ii)-szulfátot old.) b) Ha 88,08 g kristályvizes só válik ki, akkor a visszamaradó, 0 o C-on telített oldat tömege: m 2 = (100,0 + 121,0 88,08) g = 132,92 g Az oldatban lévő vas(ii)-szulfát tömege: m (FeSO 4 ) 2 = 0,135 132,92 g = 17,98g anyagmennyisége: n (FeSO 4 ) 2 = 0,118mol Ez a mennyiség a feloldódott, (121,0 88,08) g = 32,92 g tömegű kristályvizes sóból származik. A feloldódott 32,92 g kristályvizes sóban a kristályvíz tömege: m (H 2 O) kr = (32,92 17,98) g = 14,94 g, anyagmennyisége: m n(h 2 O) kr = = 0,830mol M A vas(ii)-szulfát és a kristályvíz anyagmennyiség-aránya 7:1, tehát a kristályvizes só képlete FeSO 4.7H 2 O. Összesen: 12 pont
4. feladat (javított megoldás és értékelés) a) Reakcióegyenletek: 4 FeS 2 + 11 O 2 2 Fe 2 O 3 + 8 SO 2 S + O 2 SO 2 és SO 2 + 0,5 O 2 SO 3 SO 3 + H 2 SO 4 H 2 S 2 O 7 H 2 S 2 O 7 + H 2 O 2 H 2 SO 4 (4) b) Adatok: M(SO 3 ) = 80 g/mol; M(FeS 2 ) = 120 g/mol; M(H 2 SO 4 ) = 98 g/mol; M(H 2 S 2 O 7 ) = 178 g/mol A keletkező SO 3 tömege: pv = RT M m m = 32,0 kg SO 3 A kőzet összetétele: FeS 2 S meddő x y 25 t x y Összefüggések: 80 x 80 y 80 x 80 y I. 8 + = 32,0 kg II. 8 = (2) 480 32 480 32 Ebből: x = 12,0 kg y = 6,40 kg meddő = 24982 kg (1,5) A kőzet tömegszázalékos összetétele: FeS 2 : 0,048 % S : 0,0256 % meddő: 99,93 % (1,5) Aki idáig eljut, 10 pontot kap. Összesen: 10 pont Mivel a feladatban nem szerepel, hogy a kén-trioxidot mennyi tömény kénsavban nyeletjük el, a hígításhoz szükséges víz tömege nem határozható meg. (A 3. felírt folyamat nem megy végbe kvantitatívan.) Ezért a feladat megoldásáért összesen maximálisan 10 pont szerezhető.
5. feladat A) a) Az elemek képződéshője 25 o C-on standard nyomáson 0 kj/mol. (2) Az oldat többfélekléppen is előállítható lenne például a táblázat vegyületeiből: 1 mol KBr és 1 mol NaCl oldásával, vagy 1 mol NaBr és 1 mol KCl oldásával, stb., illetve elemekből kiindulva a megfelelő vegyületpárok feloldásával és az oldatok elegyítésével: 1 mol KBr és 1 mol NaCl, valamint 1 mol NaBr és 1 mol KCl egyaránt előállítható 1 mol K, 1 mol Na, 0,5 mol Cl 2 és 0,5 mol Br 2 felhasználásával. Ha mindezt felismeri és leírja a b), illetve felhasználja a B) pontban, akkor ez 4 pont. (4) B) 1. 1 mol NaBr és 1 mol KCl képződését kísérő hőváltozás nagysága: [ 360,2 kj/mol + ( 436,2 kj/mol)] 1 mol = 796,4 kj. (2) Az oldatkészítés hőváltozása: ( 0,603 kj/mol + 17,23 kj/mol) 1mol = 16,63 kj (2) A képződéssel és az oldódással együttjáró hőváltozások összege 796,4 kj +16,63 kj = 779,77 kj 2. 1 mol NaCl és 1 mol KBr képződését kísérő hőváltozás nagysága: ( 411,2 kj/mol 392,4 kj/mol) 1mol = 803,6 kj (2) Az oldatkészítés hőváltozása (a KBr ismeretlen oldáshőjét Q-val jelöljük): ( 803,6 kj + 3,89 kj) 1 mol = 799,71 kj + Q 1 mol (2) A termokémia főtételét alkalmazzuk. Mivel a hőváltozások összege csak a kezdeti és végső állapottól függ: 779,77 kj = 799,71 kj +Q 1 mol. (2) Ebből Q = 19,94 kj/mol. Összesen: 18 pont
6. feladat a) CH 3 CO CH 3, CH 3 COO C 2 H 5 (C 3 H 6 O; C 4 H 8 O 2 ) (2) b) Például: az aceton elegyedik vízzel, az etil-acetát két fázist képez. Természetesen minden alkalmas megoldás teljes pontszámot érdemel. (2) c) Például: az etil-acetát megfelelő körülmények között (például lúgos közegben) hidrolizál, keletkező sav a közeg lúgosságát csökkenti; az aceton viszont nem hidrolizálható, sem savval sem lúggal főzve nem változik, a savas, illetve a lúgos közeg sav-, illetve lúgtartalma nem változik. (2) Minden más helyes megoldás is teljes pontszám, de ha a reakció nem jár látható változással (színváltozás, csapadékképződés, hőfejlődés stb.), vagy ha a megoldó nem írja le, hogy a reakció bekövetkeztét milyen jelenség alapján észleli csak 1 pont adható. Összesen: 6 pont 7. feladat 1. A "tetraéderes szög" a tetraéder középpontja, és két csúcsa közti szög, kb. 109.5º. A tetrahedránban valamennyi kötésszög 60º-os. Ez akkora szögfeszültséget okoz, hogy ez a vegyület igen bomlékony (csak alacsony hőmérsékleten létképes) (3). 2. Háromféle: (szomszédos csúcs, azaz 1,2-izomer, lapátló két vége, azaz 1,3-izomer, testátló két vége, azaz 1,4-izomer), (1,5 pont) mivel mindegyik esetben van belső szimmetriasík, egyik izomer sem aktív (mindegyik izomer mezo-módosulat).(1,5 pont) (3). 3 Mivel a központi szénatom tetraéderes, a két háromtagú gyűrű síkja egymásra merőleges: (Rajz vagy leírás:) (2) 4. A molekulát alkotó síkidomok oldalainak száma: 5 12 + 6 20=180. (1 pont) Mivel egy "él" két oldal találkozásánál jön létre, az élek száma, és így a kötések száma 180 fele, azaz 90. (1 pont) 60 szénatom 60 π-elektront jelent, azaz összesen 30 kettőskötést, (1 pont) marad 60 egyeskötés. (1 pont) (A π-elektronok természetesen delokalizálódnak, aromás rendszer jön létre.) (4) 5. A kubán, mint cikloalkán nem rendelkezik könnyen gerjeszthető elektronnal, ezért színtelen (fehér) kristályos vegyület; (2 pont) a fullerén sok konjugált kettőskötést tartalmaz, ezért színes (2 pont (oldata lila, kristályai fémes feketék). (4) Összesen: 16 pont