O k t a t á si Hivatal I. FELADATSOR 2013/2014. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny második forduló KÉMIA II. 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 OKTV 2013/2014 1 2. forduló
A következő kérdésekre adott rövid válaszait írja a megfelelő mezőbe! 12. C 28 H 38 O 19 1 pont 13. 83 0,5 pont 83 Kr 0,5 pont c) 1. BrO 3 + 2 OH BrO 4 + 2 e + H 2 O vagy BrO 3 + H 2 O BrO 4 + 2 e + 2 H + vagy BrO 3 + H 2 O BrO 4 + H 2 2. BrO 3 + F 2 + 2 OH BrO 4 + 2 F + H 2 O vagy BrO 3 + F 2 + H 2 O BrO 4 + 2 F + 2 H + vagy BrO 3 + F 2 + H 2 O BrO 4 + 2 HF 3. BrO 3 + XeF 2 + 2 OH BrO 4 + 2 F + Xe + H 2 O vagy BrO 3 + XeF 2 + H 2 O BrO 4 + 2 F + Xe + 2 H + vagy BrO 3 + XeF 2 + H 2 O BrO 4 + 2 HF + Xe 4. BrO 3 + OBr BrO 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 SO 2 Cu + 2 H 2 SO 4 CuSO 4 + 2 H 2 O + SO 2 Na 2 SO 3 + 2 H 2 SO 4 2 NaHSO 4 + H 2 O + SO 2 vagy Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + H 2 O + SO 2 36 %-os sósav kén, lítium-hipoklorit, nátrium-klorid, mangán-dioxid, vas(ii)-oxid, ammónium-szulfát, Cl 2 LiOCl + 2 HCl LiCl + Cl 2 + H 2 O MnO 2 + 4 HCl MnCl 2 + 2 H 2 O + Cl 2 víz nátrium, nátrium-hidroxid, nátrium-hidrid, nátrium-oxid, nátrium-peroxid H 2 2 Na + 2 H 2 O 2 NaOH + H 2 NaH + H 2 O NaOH + H 2 10 %-os NaHCO 3 - oldat difoszfor-pentoxid, ezüst-klorid nátrium-hidrogén-szulfát, nátrium-szulfát, nátrium-oxalát, CO 2 2 NaHCO 3 + P 2 O 5 + H 2 O 2 NaH 2 PO 4 + 2 CO 2 NaHCO 3 + NaHSO 4 Na 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O Minden helyesen megadott gáz 0,5 pont. Minden helyes egyenlet 1 pont. Rossz egyenletrendezés: 0,5 pont. 10 pont OKTV 2013/2014 2 2. forduló
II. FELADATSOR 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 A nátrium a vízzel reagál. A felső fázis víztartalma: 92,6 m(víz) f = 0,525 g = 0,972 g 50 A felső fázisban lévő éter tömege: m(éter) f = 66,3 g 0,972 g = 65,3 g A víz oldhatósága éterben: 0,972 g / 65,3 g = 1,49 g / 100 g. Az alsó fázis víztartalma: m(víz) a = 99,8 g 0,972 g = 98,8 g Az alsó fázisban lévő éter tömege: m(éter) a = 71,3 g 65,3 g = 6,0 g Az éter oldhatósága vízben: 6,0 g / 98,8 g = 6,07 g / 100 g 8 pont OKTV 2013/2014 3 2. forduló
2. feladat 2 K 2 Cr 2 O 7 + 3 C 2 H 5 OH + 8 H 2 SO 4 2 K 2 SO 4 + 2 Cr 2 (SO 4 ) 3 + 3 CH 3 COOH + 11 H 2 O (3) A mintákhoz adott NaOH-oldatban 50,0 cm 3 0,5 mol/dm 3 = 25 mmol NaOH van. A kezdeti mintára fogyott 12,3 cm 3 0,5 mol/dm 3 = 6,15 mmol HCl. Eszerint a mintában lévő kénsavval elreagált 25 mmol 6,15 mmol = 18,85 mmol NaOH. A kezdeti mintában tehát 9,425 mmol H 2 SO 4 volt. c(h 2 SO 4 ) kezd = 3 5 cm 9,425 mmol = 1,885 mol/dm 3. 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, de keletkezik 0,243 mol/dm 3 ecetsav. Marad 1,885 mol/dm 3 0,648 mol/dm 3 = 1,237 mol/dm 3 kénsav. 5 cm 3 mintában 6,185 mmol H 2 SO 4 és 1,215 mmol CH 3 COOH lesz. Ezzel elreagál 2 6,185 mmol + 1,215 mmol = 13,585 mmol NaOH. Marad 25 mmol 13,585 mmol = 11,415 mmol NaOH. Ezzel 11,415 mmol HCl reagál. 11,415 mmol A várható fogyás tehát 3 = 22,8 cm 3. 0,5 mol/dm 16 2 1 = 8 pont OKTV 2013/2014 4 2. forduló
3. feladat Mert ionokra disszociál. Katód: 2 H 2 O + 2 e H 2 + 2 OH (2 H + + 2e H 2 : 0,5 pont) Anód: maximális gáztérfogat: 4 OH O 2 + 4 e + 2 H 2 O (vagy 2 H 2 O O 2 + 4 H + + 4e ) minimális gáztérfogat: 2 NH 3 + 6 OH N 2 + 6 e + 6 H 2 O (3) c) A katódon fejlődő hidrogén térfogata 12,0 cm 3. Ennek anyagmennyisége 0,490 mmol. n(e ) = 0,980 mmol Q = 0,980 mmol 96485 C/mol = 94,5 C t = 189 s d) Az anódon eközben nitrogén és oxigén elegye képződik: V(N 2 ) + V(O 2 ) = 4,4 cm 3. 12,0 cm 3 2 = V(N 2 ) 6 + V(O 2 ) 4 (3) A két összefüggésből: V(N 2 ) = 3,2 cm 3 V(O 2 ) = 1,2 cm 3 A gázelegy 72,7 térfogatszázalék nitrogént és 27,3 térfogatszázalék oxigént tartalmazott. 4. feladat 14 7 5 = 10 pont A töltéseket tekintve: [H 3 SO 4 + ] + [H 3 O + ] = [HS 2 O 7 ] + [HSO 4 ] Ebből: [HSO 4 ] = 17,8 mmol/kg 1 kg kénsav térfogata 0,543 dm 3. [HSO 4 ] = 32,8 mmol/dm 3 [H 3 SO + 4 ] = 24,9 mmol/dm 3 Az ionszorzat: K = [HSO 4 ] [H 3 SO 4 + ] = 8,2 10 4 (mol/dm 3 ) 2 vagy K = [HSO 4 ] [H 3 SO 4 + ] = 2,4 10 4 (mol/kg) 2 1000 g 1 kg kénsavban összesen = 10,2 mol kénatom van. 98,1g/mol A nem kénsavmolekulában található kénatomok anyagmennyisége: n = 1 kg ([H 3 SO + 4 ] + 2[HS 2 O 7 ] + 2[H 2 S 2 O 7 ] + [HSO 4 ]) = 48,9 mmol Tehát a kénatomoknak 1 0,0489 10,2 = 99,5 %-a van kénsavmolekulában. 8 pont OKTV 2013/2014 5 2. forduló
5. feladat A monoszilánból keletkező gáz a hidrogén. 100 cm 3 monoszilán anyagmennyisége 4,08 mmol. Tételezzük fel, hogy 1 mol szilánból 1 mol termék keletkezik. Ekkor a termék anyagmennyisége is 4,08 mmol. A termék moláris tömege: 375,5 mg M(termék) = = 92,0 g/mol 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. Ennek ismeretében a termék képlete SiC x O x H y formában írható fel. Reális megoldás csak x = 2, y = 8 esetén adódik, tehát a termék összegképlete: SiC 2 H 8 O 2 a reakció egyenlete: SiH 4 + 2 CH 3 OH SiH 2 (OCH 3 ) 2 + 2 H 2 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 mol (32,13 g) monoszilánból tehát 158,1 g jódszármazék képződik. Ez csak a monojód-monoszilán lehet: SiH 3 I A reakcióegyenlet: SiH 4 + HI SiH 3 I + H 2 7 11 = 7 pont 11 OKTV 2013/2014 6 2. forduló
6. feladat A kiindulási híg ecetsavoldat ph-ja 3,95. [H + ] 1 1,122 10 4 mol/dm 3 2 [H ] 1 K s c [H ] 1 Ebből c = 8,316 10 4 mol/dm 3 A vízkőoldás után a következő összefüggések állnak fenn a keletkezett oldatra: [H + ] 2 = 2,138 10 5 mol/dm 3 2[Ca 2+ ] 2 + [H + ] 2 = [Ac ] 2 [HAc] 2 + [Ac ] 2 = c [H ] 2 [Ac ] 2 K s [HAc] 2 Az egyenletrendszer megoldásaként adódik az oldat kalciumion-koncentrációja: [Ca 2+ ] 2 = 1,765 10 4 mol/dm 3 Az oldat térfogata 0,5 dm 3, tehát abban 8,823 10 5 mol Ca 2+ van. A feloldódott CaCO 3 tömege: m(caco 3 ) = 8,823 10 5 mol M(CaCO 3 ) = 8,83 mg 10 pont 7. feladat A titrálás egyenlete: 2 MnO 4 + 10 Br + 16 H + 2 Mn 2+ + 5 Br 2 + 8 H 2 O n(mno 4 ) = 7,74 10 3 dm 3 0,02 mol/dm 3 = 1,548 10 4 mol n(br ) = 5n(MnO 4 ) = 7,74 10 4 mol Ennyi bromidion 3,87 10 4 mol MgBr 2 -ben van, amelynek tömege m(mgbr 2 ) = 71,25 mg 100,0 mg vízmentes anyag tehát tartalmaz 28,75 mg más anyagot is. Kézenfekvő feltételezni a dietil-éter beépülését a kristályrácsba. 28,75 mg dietil-éter anyagmennyisége 3,878 10 4 mol, ami gyakorlatilag megegyezik a magnézium-bromid anyagmennyiségével. A fehér por tehát: MgBr 2 (C 2 H 5 ) 2 O 8 pont OKTV 2013/2014 7 2. forduló
8. feladat M(alanin) = 89,1 g/mol n(alanin) = 0,561 mol Ha csak egyszerűen sóképzés játszódna le, a keletkező alanin-hidroklorid tömege: m(alanin-hidroklorid) = 0,561 mol M(alanin-hidroklorid) = 70,46 g lenne. A keletkező anyag moláris tömege feltehetően 86,2 g = 153,7 g/mol 0,561 mol Ez 28,1 g/mol-lal nagyobb, mint az alanin-hidrokloridé. Etil-alkohol jelenlétében feltételezhetjük az alanin karboxilcsoportjának észtereződését, ami éppen ekkora moláristömeg-növekedést eredményez. A keletkező anyag tehát az alanin-hidroklorid-etilészter. Szerkezete: O + NH O 3 Cl - A, D (Egy eltérés 0,5 pont, két eltérés 0 pont.) c) Az alkoholszag etil-alkohol távozására utal. Kondenzáció játszódhatott le, amelyben aminocsoportok és észteresített karboxilcsoportok közötti reakcióban etil-alkohol kilépése közben amidcsoportok jöttek létre: C 5 H 11 NO 2 + C 5 H 11 NO 2 C 6 H 10 N 2 O 2 + 2 C 2 H 5 OH A keletkező gyűrűs dipeptid szerkezete: O H N N H O (4) 10 pont OKTV 2013/2014 8 2. forduló