2007. Kémia I. kategória döntő forduló Feladatlap és megoldás

Oktatási Hivatal Országos Közoktatási Értékelési és Vizsgaközpont

OKTV 2006/2007. Kémia I. kategória – döntő forduló Feladatlap és megoldás









2. feladatsor 1. feladat

Egy kis alkímia: kénmájpróba

6 pont

Szerves vegyületek elemi összetételének meghatározása nem könnyű feladat. Szerencsére van egy egyszerűen kivitelezhető sokszázéves eljárás, amihez csak egy kis ezüstlemez, és egy izzítókanál kell. Ezt az eljárást ebben a feladatban ki is próbáljuk. A kiadott ezüstlemezt a dörzspapírral csiszold fényesre. A csiszolást minden reakció után meg kell ismételni, a kísérlet csak fényes ezüstfelületen sikerül. Egy vizes vatta segítségével nedvesítsd meg az ezüstlemez felületét, majd helyezz rá egy kis kristály Na2S-t! Egy óraüveggel lefedve hagyd állni 5 percig. Mit tapasztalsz? Az ezüstlemez a Na2S kristály környezetében megfeketedik. 1 pont Mi a jelenség magyarázata? A Na2S-ból a levegő víz- és CO2-tartalmának hatására H2S keletkezik, ami az ezüsttel fekete Ag2S csapadékot képez. (A levegő oxigénje szerepel oxidálószerként. A reakció komplex mechanizmus szerint megy végbe, pontos egyenletet nem lehet írni. Ha a hallgató rendezett egyenletet írt, azt elfogadtuk.) 1 pont Szerves vegyületek kéntartalma Na2CO3 és szénpor jelenlétében izzítva Na2S-dá alakul. A kiadott tollból és vattából vegyél egy kis (rizsszemnyi) mintát, és keverd el azonos mennyiségű szilárd Na2CO3-tal, és faszénporral. A kis fémkanálka segítségével izzísd a bunzenégőn kb. 10 másodpercig (a minta ne gyulladjon meg!), majd az izzítási maradékkal ismételd meg a kénmájpróbát. Mit tapasztalsz? A toll esetén jelentkezik fekete folt, míg a vatta esetén nem. Kell egy kis ügyesség az izzítás során, vigyázni kell, hogy a vizsgált anyag ne essen a lángba, ne fújja le a gáz, stb. Ha ügyesen végezzük az izzítást a különbség igen látványos. 2 pont Mi a jelenség magyarázata? A toll nagy kéntartalmú fehérjéből áll (18 tömeg % ciszteint tartalmaz), a vatta cellulóz, ami nem tartalmaz ként. A kénmájpróba pedig az anyag kéntartalmának kimutatására szolgál. 2 pont


2. feladat


Restaurálunk: megfeketedett Rubens-ek

8 pont

A sokszázéves olajfestmények mára gyakran teljesen megfeketedtek. A restaurátorok miután lemossák a képről a rárakódott koszt, a festményt híg hidrogén-peroxid oldattal is átmossák. Vajon miért? Tegyél egy kis főzőpohárba kb. 10 ml ólom-acetát oldatot, és adj hozzá Na2CO3-oldatot! A keletkező csapadék a bázisos ólom-karbonát (Pb2(OH)2CO3). Ezt az anyagot már az ókor óta használják fehér festékként, de kis mennyiségben minden olajfesték tartalmazza (a színesek is). A csapadékos oldat tisztáját öntsd el, majd adj a csapadékhoz kb. 10 ml vizet, keverd meg, hagyd a csapadékot leülepedni, és a vizet ismét öntsd el. A csapadék "kimosását" még kétszer ismételd meg. Írd fel a csapadékképződés ionegyenletét! 2 Pb2+ + 3 CO32- + 2 H2O = Pb2(OH)2CO3 + 2 HCO3A bázisos ólom-karbonát a valóságban nem egységes vegyület, a lecsapás körülményeinek függvényében más-más összetételű terméket kapunk. A festékként használt anyag más úton készül. 2 pont Adj a kimosott csapadék egy kis részletéhez ecetsav oldatot! Mit tapasztalsz? Mi a jelenség magyarázata? A csapadék feloldódik: ólom-acetát oldat keletkezik, mivel az ecetsav erősebb sav, mint a szénsav, az oldatban visszaszorul a szénsav disszociációja, csökken a karbonát-ion koncentráció, oldódik a csapadék. 1 pont Adj a kimosott csapadékhoz kén-hidrogén oldatot! Mit tapasztalsz? Írd fel a reakció egyenletét! A fehér csapadék feketére színeződik. PbS keletkezik: Pb2(OH)2CO3 + 2 H2S = 2 PbS + 3 H2O + CO2 Az ólom-szulfid sokkal rosszabbul oldódik, mint a bázisos ólom-karbonát, így az utóbbi lassan oldatba megy, és fekete PbS válik le. 1 pont A kén-hidrogénes reakcióban keletkezett csapadékról öntsd le az oldat tisztáját, és az előzőkhöz hasonlóan mosd ki a csapadékot desztvízzel! Önts a csapadékra hidrogén-peroxid oldatot, rázd össze. Mit tapasztalsz? Magyarázd meg a jelenséget! A fekete csapadék kifehéredett. A H2O2 oxidálja az PbS-t. PbS + 4 H2O2 = PbSO4 + 4 H2O (mivel a terméket nem azonosítjuk az PbSO3 is elfogadható.) Ha valaki nem mosta jól ki a csapadékot, és kevés H2O2-t használt, akkor az elreagált az oldatban lévő H2S-nel, és nem tudta kifehéríteni a csapadékot. 1 pont



Miért kell a régi festményeket hidrogén-peroxid oldattal mosni? A képek megfeketedését az okozta, hogy a festékben lévő bázisos ólom-karonát reagált a szennyezett városi levegőben lévő kén-hidrogénnel. A keletkező ólom-szulfid fekete. Ha a képet H2O2-dal mossuk, akkor a fehér és stabil ólom-szulfát keletkezik. 2 pont A XIX. század óta a bázisos ólom-karbonátot már nem használják a festők, cink-oxiddal helyettesítették, mivel az nem feketedik meg. Miért nem? Mert a ZnS fehér, és más, idővel esetleg keletkező Zn-vegyületek sem színesek. (Napjainkban egyébként TiO2-t használnak, ami aztán semmivel sem reagál.) 1 pont


3. feladat

Egy érdekes reagenspapír

OKTV 2006/2007. Kémia I. kategória – döntő forduló Feladatlap és megoldás 6 pont

Az utóbbi években nagyon elterjedtek olyan pH-papírhoz hasonlító tesztcsíkok, amik színváltozással jelzik a légkört szennyező különböző gázokat. Itass fel 4-5 szűrőpapír csíkra CuCl2 és másik 4-5 csíkra CoCl2 oldatot. Hagyd az oldószert elpárologni! Vizsgáld meg a papírok színét száraz, és nedves levegőn! (A nedves levegőt forrásban lévő víz feletti gőzzel "helyettesítjük", míg a száraz levegőt hőlégfúvóval érjük el. Vigyázat, égésveszély mindkét esetben! A hőlégfúvó által kifújt levegő nagyon forró (és száraz), akár el is szenesítheti a papírt, vigyázzunk, hogy ez ne következzen be.) Mit tapasztalsz? Reverzibilis a jelenség? A CuCl2-os papír száraz levegőn barna, nedvesen kékeszöld, a CoCl2-s kék és rózsaszín. Mindkét színváltozás reverzibilis. Sokaknak gondot okozott a vízmentes CuCl2 barna színe, ugyanis a CuSO4 analógiájára feltételezték, hogy minden kristályvízmentes réz-vegyület fehér. A klorid ionok a Cu-ionnal a vízhez hasonlóan komplexet tudnak képezni (szemben a szulfát- vagy nitrátionnal), így a vízmentes sóban is komplex-ionként található a réz. Érdekes lett volna, ha a vizsgálandó oldatok között CuSO4 is szerepel. A színváltozás különösen szépen figyelhető meg, ha egy félbehajtott reagenscsíkot akasztunk a vizes fazék peremére, ugyanis a belső végén a kristályvizes, a külső végén (a felszáló meleg levegő hatására) a vízmentes só színe figyelhető meg egymás mellett. 1 pont Magyarázd meg a jelenséget! Mindkét vegyület többféle kristályvíz-tartalommal is előfordulhat, melyeknek színe is különbözik. Száraz levegőn kristályvíz-vesztés történik, nedvesben pedig a kristályvíz ismételt felvétele, ezért a reakció tetszőleges számú alkalommal ismételhető. (CuCl2.0H2O barna, CuCl2.1H2O kékeszöld, CoCl2.1H2O kék, CoCl2.6H2O bordó) 2 pont Mire lehet ezeket a reagenscsíkokat használni? Páratartalom közelítő becslésére, pl. raktárban. Különösen látványos a színváltozás, ha a csíkot a fürdőszobában akasztjuk fel. Itt jelzi pl., hogy mikor lehet becsukni az ablakot a falak penészedésének veszélye nélkül. 1 pont Tartsd a CuCl2-os tesztcsíkot ammónia oldat és H2S-oldat fölé! Mit tapasztalsz? Mi a jelenség magyarázata? (Egyenletet írj!) Sötétkék lesz, ill. megfeketedik: Cu2+ + 4 NH3 = [Cu(NH3)4]2+ Cu2+ + H2S = CuS + 2 H+ 2 pont

2007. Kémia I. kategória döntő forduló Feladatlap és megoldás

Recommend Documents