Meleg István Alapítvány a Kémia Oktatásáért A kuratórium elnöke: Dr. Penke Botond professzor, az MTA rendes tagja Szegedi Radnóti Miklós Kísérleti Gimnázium, 6720 Szeged, Tisza Lajos krt. 6-8., Tel.: (62)-425190, Fax: (62)-420524, Bankszámla: KHB 10201006-50187331 1) Új elem! 11 pont 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. F U L L E R É N H A F N I U M K E V E R É K K O V A L E N S A N T R A C I T K É M C S Ő M O L A R A N Y H I G A N Y S Z U B L I M Á C I Ó 11. A M M Ó N I A Ha kitöltöd a táblázatunkat, akkor egy új, a 116-os rendszámú elem nevét kaphatod meg. 1. A szén egyik allotrop módosulata. 2. Ennek az elemnek (Koppenhága középkori nevéről történt elnevezése) a felfedezése Hevesy György nevéhez fűződik. 3. Több anyagból álló összetett rendszer, alkotó részeinek aránya tetszőleges, fizikai változással szétválasztható. 4. Elsőrendű kémiai kötés. 5. A legtisztább és legnagyobb fűtőértékű kőszén az ásványi szenek közül. 6. Egyik legkézenfekvőbb laboratóriumi üvegeszköz. 7. Az anyagmennyiség mértékegysége. 8. Sárga színű nemesfém. 9. Szobahőmérsékleten cseppfolyós halmazállapotú fém. 10. Az egyik halmazállapot-változás. 11. Szúrós szagú gáz. 2) Ködös vagy füstös? 9 pont Ezekben a ködös, szmogos napokban nem mehetünk el szó nélkül a jelenség internetes taglalása mellett. Olvasd el a cikket és válaszolj a kérdésekre! A szmog a környezetszennyezés miatt kialakuló füstköd (az angol smoke [füst] és fog [köd] szóösszetételeként keletkezett kifejezés). A földrajzi és időjárási körülményektől, valamint a levegőben található szennyezőanyagoktól függően kétféle füstködöt különböztetünk meg. 1
Elnevezésük oxidáló/redukáló hatásuk, ill. első észlelési helyük (London és Los Angeles) alapján történik. A szmog kialakulását úgy hárítják, hogy különböző biztonsági óvintézkedéseket tesznek pl.: kötelező szűrőberendezés (katalizátor), vagy páros napokon páros számra végződő rendszámú autók közlekedhetnek. A redukáló (London-típusú) szmog elsősorban fosszilis tüzelőanyagok (főleg szén) nagymértékű felhasználása váltja ki. Elégetésükkor nagy mennyiségű korom keletkezik, mely a szálló porral együtt a kondenzációs magok felszaporodását okozza a levegőben, ugyanakkor jelentős mennyiségű kén-dioxid (SO 2 ) szennyezést is okoz. Az emelkedő és gyorsan hűlő levegő eléri a telítettségi állapotot, ami a szemcséken kondenzációhoz vezet, ami a SO 2 (és az annak oxidációjakor keletkező kén-trioxid) oldódásával savas kémhatású lesz (kénessav, ill. kénsav keletkezik), savas eső, köd képződik. Kialakulásának feltételei: szélcsendes időjárás, magas légnyomás, magas relatív páratartalom, -3 +5 C közötti hőmérséklet, légszennyezés: kén-dioxid, szén-monoxid, por, korom. A korom redukáló hatása miatt redukáló szmognak is nevezzük, de jellemző előfordulása miatt a London-típusú füstköd a gyakrabban használt neve. Súlyos egészségügyi következményei a szmognak: asztma (légúti érzékenység bizonyos anyagokra), halálos kimenetelű tüdő ödéma. 1989 januárjában Budapesten és Miskolcon is észleltek ilyen típusú füstködöt. Londonban 1952 decemberében volt tapasztalható egy igen súlyos példája, amikor öt napon át füstköd borította a várost. Ezen a héten négyezerrel több ember halt meg, mint más években ugyanebben az időszakban. A halálozás olyan szintet ért el, mint utoljára 1866-ban, a legutolsó kolerajárvány idején. Ez az eddig ismert legnagyobb városi levegőszennyezési katasztrófa. Az oxidáló (Los Angeles-típusú v. fotokémiai) szmog kialakulásának feltételei: erős napsugárzás (UV-sugárzás), közlekedés által kibocsátott szennyezések (NO x, szénhidrogének, CO), gyenge légmozgás. A szennyező anyagok az ultraibolya sugárzás hatására fotokémiai reakciókat indítanak el, amelynek során NO 2 és ózon (O 3 ), majd szabad gyökök, hidrogén-peroxid és PAN (peroxiacetil-nitrát) keletkezik. Ezen anyagok hatására létrejön a füstköd. A folyamat rendszerint a reggeli csúcsforgalom idején kezdődik, a koncentrációmaximumot a déli órákban éri el. Jellemző előfordulási terület a nagy forgalmú, száraz, napfényes nyarú térség, különösen, ha egy olyan katlanban helyezkedik el, amiben a levegő megreked (ilyen például Los Angeles). Európában Athénra jellemző. A fotokémiai szmog erősen irritálja a nyálkahártyát, az ózon pedig károsan hat mind a növényekre, mind az állatokra és az emberre. A fotokémiai füstköd 25-35 C hőmérséklet, alacsony páratartalom és 2 m/s alatti szélsebesség esetén jöhet létre. Ilyen típusú szmogot először 1985-ben észleltek Magyarországon. Értelmezd a szmog szó jelentését! füstköd (az angol smoke [füst] és fog [köd] szóösszetételeként keletkezett... Mi váltja ki a redukáló szmog keletkezését? elsősorban fosszilis tüzelőanyagok (főleg szén) nagymértékű felhasználása váltja ki... Melyik típusú szmog kialakulásának feltétele a légszennyezés? tulajdonképpen mindkettő... Melyik az a tényező, amely mindkét típusú szmog kialakulásában előfeltétel? csekély légmozgás... Mi történt 1952 decemberében Londonban? 2
Öt napon át füstköd borította a várost. Ezen a héten négyezerrel több ember halt meg, mint más években ugyanebben az időszakban... Te és a családod mit tehet a füstköd kialakulása ellen? Minden megfelelő választ elfogadtunk... Húzd alá a szövegben azokat a mondatokat, amelyek magyarországi szennyeződésekről szólnak! 3) Csoportosítsd a folyamatokat! 10 pont Az alábbi felsorolás első és utolsó két elemét - a nyilak segítségével - egy-egy halmazba soroltuk be. Nevezd meg az A és a B halmazt! A:= Kémiai változás... B:= Fizikai változás... Írd a folyamatok számait a megfelelő halmazba! A 5 8 7 1. Durranógáz meggyújtása 2. Cukor oldása teában 3. Jégcsap olvadása 4. Jód oldása alkoholban 5. A magnézium égése 6. Vas megolvasztása 7. Vas rozsdásodása 8. A fa korhadása 9. Timsó kikristályosítása 10. Tengervíz bepárlása 11. Iszapos víz szűrése 12. Porcukor készítése kristálycukorból 13. Gyertya égése 6 10 3 B 4 9 11 4) Ez beborult! 8 pont Gondolatban kövesd végig Évike ügyködéseit, és válaszolj a kérdéseire a konyhasó oldhatósági adatainak ismeretében! Évike úgy gondolja, segít édesanyjának a főzésnél. Felemeli a lábosban lobogó víz fedőjét, de a fedélről lecsöpögő víz megégeti a kezét. Hogy került a fedőre víz? elpárolgott, elforrt a fedőn lecsapódott... Gondolja, most már elég forró a folyadék ahhoz, hogy jól oldódjon benne a só, úgyhogy előveszi a sótartót, és beleszór a főzőlébe egy keveset, de megbillen az edény, és az összes só beleömlik. Évike megijed, hogy édesanyja észreveszi, gyorsan megkeveri a forró oldatot, de hiába kevergeti, a só egy része a lábos alján marad, nem oldódik fel. Miért nem oldódik fel, hiszen a kémiatanáromnak a só meleg vízben nagyon jól oldódott? telített lett az oldat... Lehet, hogy a konyhasó nem oldódik jobban a meleg vízben? Használd az oldhatósági adatokat! 20 C 40 C 60 C 80 C g só / 100g víz 35,9 36,4 37,0 37,9 Csak kissé oldódik csak jobban meleg vízben... 3
Évike emlékszik a kémia órán elvégzett kísérletekre, tudja mi a teendő ilyenkor, vizet önt a leveshez, és örömmel látja, hogy a só a lábos aljáról végre eltűnik. Megkóstolja a vizet, de így sem ízlik neki Most meg miért oldódott fel a só? Hígítva az oldat telítetlenné válhat...... Jellemezd az oldat tömegszázalékos összetételét a víz hozzáadása után, ha ekkor 80 C-ra hűlt le! már nem telített, azaz 100 37,9/137,9=27,5 m/m%-nál kevesebb...... 5) Oldat 8 pont Készítettünk 250 cm 3 1,15 g/cm 3 sűrűségű 20 m/m%-os konyhasóoldatot. Hány g sót tartalmaz az oldat? Hány gramm sót kell még hozzáadni az oldathoz, hogy 25 tömegszázalékos oldatot kapjunk? Mennyi víz hozzáadása szükséges ahhoz, hogy az előbb elkészített 25 tömegszázalékos oldatból újra a kezdeti összetételű oldatot kapjunk? Megoldás: Az oldat 57,5 g sót tartalmaz (2 pont) 19,17 g sót kell hozzáadni az adott töményítéshez. (3 pont) 76,70 g víz szükséges a hígításhoz. (3 pont) 6) Van benned spiritusz? 11 pont 20 C-on elegyítünk 120 g 0,9982 g/cm 3 sűrűségű desztillált vizet és 80 g 0,7893 g/cm 3 sűrűségű tiszta etanolt. Hány tömegszázalékos lesz a kapott oldat etanolra nézve? Mekkora a kapott elegy térfogata, ha a sűrűségét 0,9352 g/cm 3 -nek találtuk? Mekkora térfogatváltozás történik oldás közben? Az esetleges hőmérsékletváltozástól eltekintünk. Megoldás: Az oldat 40 tömegszázalékos lett. (2 pont) A kapott oldat térfogata 213,9 cm 3. (2 pont) 4
7,72 cm 3 -rel csökkent a térfogat. (3 pont) 7) Szorgoskodj, mint a méhek! 13 pont A méz a háziméhek által termelt, a tél átvészeléséhez szükséges táplálék. Fogyaszthatóságára az ember is régen rájött, így a méheket is háziasítani kezdték. A méz főleg cukrokból, vízből, kisebb százalékban például fehérjékből, nyomelemekből és vitaminokból áll, kedvező hatásait főleg a csekély részét kitevő komponensek adják. Magas energiatartalmát azonban a benne található cukroknak köszönheti. A közönséges akácméz átlagosan 68,0 tömegszázalék szőlőcukrot és 14,5 tömegszázalék gyümölcscukrot tartalmaz. Mindkét cukor moláris tömege M= 180 g/mol. Egy mól szőlőcukor hasznosításából a szervezet 2805 kj energiát nyer, míg gyümölcscukor esetén ez az érték 2814 kj mólonként. a) Számítsd ki, hogy hány kcal (kilokalória) energiát vesz fel egy ember, ha elfogyaszt 100 gramm akácmézet! (Tegyük fel, hogy a méz egyéb komponensei nem szolgáltatnak energiát.) 1 kcal= 4,23 kj b) Egy átlagos felnőtt férfi napi energiaszükséglete 2000 kcal. Hány evőkanál akácmézet kell elfogyasztania egy ilyen személynek ahhoz, hogy kielégítse napi energiaigényét? Egy evőkanállal 16 gramm méz fogyasztható el. Megoldás: 100 gramm akácméz cukortartalma: szőlőcukor 1 pont gyümölcscukor 1 pont Ezek anyagmennyisége (mivel az energiatartalom mólonkénti mennyiségre vonatkozik): szőlőcukor 1 pont gyümölcscukor 1 pont Mivel 1 mol szőlőcukor hasznosított energiatartalma 2805 kj, 1 mol gyümölcscukoré pedig 2814 kj, ezért: 0,378 mol szőlőcukor energiát (1 pont) ad a szervezetnek, 0,0806 mol gyümölcscukor energiával (1 pont) látja el az embert. Ezek összege 100 g akácméz összes energiatartalma, tehát: 1 pont Mivel, ezért 1 pont Egy átlagos felnőtt ember napi energiaigénye 2000 kcal. Mivel 100 gramm akácméz 304 kcal energiával lát el bennünket, ezért: (1 pont), tehát (2 pont) akácmézet kell elfogyasztani egy nap alatt. Egy evőkanál akácméz tömege, így: 5
(1 pont) Kerekítve 41 evőkanál mézet kell elfogyasztanunk. Elfogadható a 42 evőkanál, így biztosan ellátjuk a szervezetet a szükséges energiamennyiséggel. (1 pont) 6