k t a t á si Hivatal I. FELADATSR 2013/2014. tanévi rszágos Középiskolai Tanulmányi Verseny második forduló KÉMIA I. KATEGÓRIA Javítási-értékelési útmutató A következő kérdésekre az egyetlen helyes választ kell megadnia. 1. C 1 pont 3. A 1 pont 2. E 1 pont 4. A 1 pont A következő kérdésekre egy vagy több jó válasz is lehetséges. 5. A, D, E 8. A, B, E, G 6. A, B, C, E 9. A, B, C, D, F 7. B, D C, F, G c) F, G 10. B, E Minden helyes válasz 1 pont. Egy eltérés (hiány vagy többlet) 0,5 pont. Két eltérés 0 pont. A táblázat megfelelő oszlopába tegyen X jelet! 11. igaz hamis igaz hamis X d) X X e) X c) X f) X Minden helyes válasz 0,5 pont. 3 pont KTV 2013/2014 1 2. forduló
A következő kérdésekre adott rövid válaszait írja a megfelelő mezőbe! 12. C 28 H 38 19 1 pont 13. 83 0,5 pont 83 Kr 0,5 pont c) 1. Br 3 + 2 H Br 4 + 2 e + H 2 vagy Br 3 + H 2 Br 4 + 2 e + 2 H + vagy Br 3 + H 2 Br 4 + H 2 2. Br 3 + F 2 + 2 H Br 4 + 2 F + H 2 vagy Br 3 + F 2 + H 2 Br 4 + 2 F + 2 H + vagy Br 3 + F 2 + H 2 Br 4 + 2 HF 3. Br 3 + XeF 2 + 2 H Br 4 + 2 F + Xe + H 2 vagy Br 3 + XeF 2 + H 2 Br 4 + 2 F + Xe + 2 H + vagy Br 3 + XeF 2 + H 2 Br 4 + 2 HF + Xe 4. Br 3 + Br Br 4 + Br Minden helyes egyenlet 1 pont. Rossz egyenletrendezés: 0,5 pont. 5 pont 14. Folyadék Szilárd anyagok Képződő gáz Reakcióegyenletek 96 %-os kénsavoldat réz, nátrium-szulfát, nátrium-szulfit, ólom, kálium-nitrát, kálium-karbonát S 2 Cu + 2 H 2 S 4 CuS 4 + 2 H 2 + S 2 Na 2 S 3 + 2 H 2 S 4 2 NaHS 4 + H 2 + S 2 vagy Na 2 S 3 + H 2 S 4 Na 2 S 4 + H 2 + S 2 36 %-os sósav kén, lítium-hipoklorit, nátrium-klorid, mangán-dioxid, vas(ii)-oxid, ammónium-szulfát, Cl 2 LiCl + 2 HCl LiCl + Cl 2 + H 2 Mn 2 + 4 HCl MnCl 2 + 2 H 2 + Cl 2 víz nátrium, nátrium-hidroxid, nátrium-hidrid, nátrium-oxid, nátrium-peroxid H 2 2 Na + 2 H 2 2 NaH + H 2 NaH + H 2 NaH + H 2 10 %-os NaHC 3 - oldat difoszfor-pentoxid, ezüst-klorid nátrium-hidrogén-szulfát, nátrium-szulfát, nátrium-oxalát, C 2 2 NaHC 3 + P 2 5 + H 2 2 NaH 2 P 4 + 2 C 2 NaHC 3 + NaHS 4 Na 2 S 4 + C 2 + H 2 Minden helyesen megadott gáz 0,5 pont. Minden helyes egyenlet 1 pont. Rossz egyenletrendezés: 0,5 pont. 10 pont KTV 2013/2014 2 2. forduló
II. FELADATSR 1. feladat m(éter) = 71,3 g m(víz) = 99,8 g Összerázás után a felső fázis tömege m f = 92,6 cm 3 0,716 g/cm 3 = 66,3 g Az alsó fázis tömege tehát m a = 71,3 g + 99,8 g 66,3 g = 104,8 g (1) A nátrium a vízzel reagál. (1) A felső fázis víztartalma: 92,6 m(víz) f = 0,525 g = 0,972 g (1) 50 A felső fázisban lévő éter tömege: m(éter) f = 66,3 g 0,972 g = 65,3 g (1) A víz oldhatósága éterben: 0,972 g / 65,3 g = 1,49 g / 100 g. (1) Az alsó fázis víztartalma: m(víz) a = 99,8 g 0,972 g = 98,8 g (1) Az alsó fázisban lévő éter tömege: m(éter) a = 71,3 g 65,3 g = 6,0 g (1) Az éter oldhatósága vízben: 6,0 g / 98,8 g = 6,07 g / 100 g (1) 8 pont KTV 2013/2014 3 2. forduló
2. feladat 2 K 2 Cr 2 7 + 3 C 2 H 5 H + 8 H 2 S 4 2 K 2 S 4 + 2 Cr 2 (S 4 ) 3 + 3 CH 3 CH + 11 H 2 (3) A mintákhoz adott NaH-oldatban 50,0 cm 3 0,5 mol/dm 3 = 25 mmol NaH van. (1) A kezdeti mintára fogyott 12,3 cm 3 0,5 mol/dm 3 = 6,15 mmol HCl. (1) Eszerint a mintában lévő kénsavval elreagált 25 mmol 6,15 mmol = 18,85 mmol NaH. (1) A kezdeti mintában tehát 9,425 mmol H 2 S 4 volt. (1) c(h 2 S 4 ) kezd = 3 5 cm 9,425 mmol = 1,885 mol/dm 3. (1) A 61 perc elteltével mért fogyás értéke a feladatban téves volt, ezért az etanol koncentrációjának számítását nem értékeltük. c) Az első percben elfogy 0,162 mol/dm 3 dikromát. Az egyenlet szerint ez 0,648 mol/dm 3 kénsavat fogyaszt, (1) de keletkezik 0,243 mol/dm 3 ecetsav. (1) Marad 1,885 mol/dm 3 0,648 mol/dm 3 = 1,237 mol/dm 3 kénsav. (1) 5 cm 3 mintában 6,185 mmol H 2 S 4 és 1,215 mmol CH 3 CH lesz. (1) Ezzel elreagál 2 6,185 mmol + 1,215 mmol = 13,585 mmol NaH. (1) Marad 25 mmol 13,585 mmol = 11,415 mmol NaH. (1) Ezzel 11,415 mmol HCl reagál. (1) 11,415 mmol A várható fogyás tehát 3 = 22,8 cm 3. 0,5 mol/dm (1) 16 2 1 = 8 pont KTV 2013/2014 4 2. forduló
3. feladat Mert ionokra disszociál. (1) Katód: 2 H 2 + 2 e H 2 + 2 H (2 H + + 2e H 2 : 0,5 pont) (1) Anód: maximális gáztérfogat: 4 H 2 + 4 e + 2 H 2 (vagy 2 H 2 2 + 4 H + + 4e ) (1) minimális gáztérfogat: 2 3 + 6 H N 2 + 6 e + 6 H 2 (3) c) A katódon fejlődő hidrogén térfogata 12,0 cm 3. Ennek anyagmennyisége 0,490 mmol. (1) n(e ) = 0,980 mmol (1) Q = 0,980 mmol 96485 C/mol = 94,5 C t = 189 s (1) d) Az anódon eközben nitrogén és oxigén elegye képződik: V(N 2 ) + V( 2 ) = 4,4 cm 3. 12,0 cm 3 2 = V(N 2 ) 6 + V( 2 ) 4 (3) A két összefüggésből: V(N 2 ) = 3,2 cm 3 V( 2 ) = 1,2 cm 3 (1) A gázelegy 72,7 térfogatszázalék nitrogént és 27,3 térfogatszázalék oxigént tartalmazott. (1) 4. feladat 14 7 5 = 10 pont A töltéseket tekintve: [H 3 S 4 + ] + [H 3 + ] = [HS 2 7 ] + [HS 4 ] (1) Ebből: [HS 4 ] = 17,8 mmol/kg (1) 1 kg kénsav térfogata 0,543 dm 3. [HS 4 ] = 32,8 mmol/dm 3 (1) [H 3 S + 4 ] = 24,9 mmol/dm 3 (1) Az ionszorzat: K = [HS 4 ] [H 3 S 4 + ] = 8,2 10 4 (mol/dm 3 ) 2 vagy K = [HS 4 ] [H 3 S 4 + ] = 2,4 10 4 (mol/kg) 2 (1) 1000 g 1 kg kénsavban összesen = 10,2 mol kénatom van. (1) 98,1g/mol A nem kénsavmolekulában található kénatomok anyagmennyisége: n = 1 kg ([H 3 S + 4 ] + 2[HS 2 7 ] + 2[H 2 S 2 7 ] + [HS 4 ]) = 48,9 mmol (1) Tehát a kénatomoknak 1 0,0489 10,2 = 99,5 %-a van kénsavmolekulában. (1) 8 pont KTV 2013/2014 5 2. forduló
5. feladat A monoszilánból keletkező gáz a hidrogén. (1) 100 cm 3 monoszilán anyagmennyisége 4,08 mmol. (1) Tételezzük fel, hogy 1 mol szilánból 1 mol termék keletkezik. Ekkor a termék anyagmennyisége is 4,08 mmol. (1) A termék moláris tömege: 375,5 mg M(termék) = = 92,0 g/mol (1) 4,08 mmol A termék molekulájában a szénatomok és az oxigénatomok száma azonos (mivel sem a kiindulási szilánban, sem a másik termékben, a hidrogénben nincs sem szén, sem oxigén, a metanolmolekulában pedig 1-1 szén-, ill. oxigénatom található. (1) Ennek ismeretében a termék képlete SiC x x H y formában írható fel. Reális megoldás csak x = 2, y = 8 esetén adódik, tehát a termék összegképlete: SiC 2 H 8 2 (1) a reakció egyenlete: SiH 4 + 2 CH 3 H SiH 2 (CH 3 ) 2 + 2 H 2 (1) SiH 4 + n HI SiH 4 n I n + n H 2 0,1352 g monoszilánból 0,5056 g / 0,76 = 0,6653 g termék keletkezne elvileg. (1) 1 mol (32,13 g) monoszilánból tehát 158,1 g jódszármazék képződik. (1) Ez csak a monojód-monoszilán lehet: SiH 3 I (1) A reakcióegyenlet: SiH 4 + HI SiH 3 I + H 2 (1) 7 11 = 7 pont 11 KTV 2013/2014 6 2. forduló
6. feladat RT A gőz sűrűségéből meghatározható a moláris tömege: M = p A kiszámolható értékeket az alábbi táblázat tartalmazza (g/mol-ban): (1) 18,0 C 10,0 C 38,0 C 0,0430 bar 26,0 20,0 20,0 0,140 bar 67,0 21,0 20,0 0,380 bar 106,0 45,0 20,1 (2) A moláris tömeg értéke a hőmérséklet növekedtével és a nyomás csökkenésével 20,0 g/molhoz tart. (1) Az adatokból arra következtethetünk, hogy a gőzben a molekulák asszociálódnak. (1) Az asszociációnak az alacsonyabb hőmérséklet és a nagyobb nyomás kedvez. (Ez a le Chatelier-elvvel összhangban van.) (1) A 20,0 g/ mol a monomer moláris tömege. (1) A kérdéses anyag a hidrogén-fluorid. (Ebben ugyanis hidrogénkötések alakulnak ki, ami még a gázfázisban is jelentős mértékű asszociációhoz vezet.) (2) 7. feladat 9 pont A fém-karbonát hevítése során szén-dioxid keletkezett. Me(C 3 ) x M x + x C 2 (1) A tömegveszteségre felírható: 44,01x = 0,3829, ahol M a keresett fém moláris tömege. (1) M + 60,01x M = 54,9x (1) x = 1 esetén kapunk reális megoldást: M = 54,9 g/mol, azaz a mangánról van szó. A kiindulási karbonát: MnC 3 (1) Első lépésben tehát a következő reakció játszódik le: MnC 3 Mn + C 2 (1) Magasabb hőmérsékleten tömegnövekedés történik. Ez csakis a mangán(ii)-oxid oxidációjával magyarázható, amely a jelen lévő szén-dioxid hatására megy végbe. 1 mol (114,95 g) MnC 3 -ból 1 mol (70,94 g) Mn keletkezett. (1) Magasabb hőmérsékleten 114,95 g 0,6635 = 76,27 g anyag képződött, azaz 1 mol Mn tömegnövekedése 5,33 g. Ez 1/3 mol -nak felel meg. (1) A keletkező oxid képlete Mn 4/3, azaz Mn 3 4. (1) A reakcióegyenlet: 3 Mn + C 2 Mn 3 4 + C (1) 9 pont KTV 2013/2014 7 2. forduló
8. feladat + Cl - H 3 N * * CH 3 H C 14 H 20 N 3 4 Cl (2) c) A lejátszódó reakció: + Cl - H 3 N * * H + Ag + (aq) + CH 3 C - (aq) CH 3 (4) H 3 C - + H 3 N * * + AgCl(s) CH 3 H A leszűrt csapadék az ezüst-klorid. (3) d) A vákuumlepárlás során a tripeptid acetát sóját kaptuk. (1) 10 pont KTV 2013/2014 8 2. forduló