ÁLTALÁNOS KÉMIA BELÉPŐKÉRDÉSEK 2016 A vizsga megkezdéséhez 3 belépő kérdésből 2-re kell helyes választ adni (NINCS második lehetőség). Csak a tökéletes, hibátlan válaszokat fogadjuk el. A válaszait – amennyiben lehetséges – mindig indokolja. Amennyiben a válasz egyenletet vagy diagramot is tartalmaz, a benne található betűk fizikai értelmét és mértékegységét adja meg. A diagramok esetén a tengelyeket feliratozni kell. A beugróhoz számológép használható, más segédeszköz használata nem megengedett. A három kérdés megválaszolására összesen 15 perc áll rendelkezésére.
1) Adjon definíciót a kovalens kötésre (egy példa molekula is)! Kovalens kötés: atomok közt közös elektronpárral kialakított elsőrendű kémiai kötés, pl.: HCl. 2) Adjon definíciót az ionos kötésre (egy példa molekula is)! Ionos kötés: ionok közt fellépő elektrosztatikus vonzás, pl.: NaCl 3) Adjon definíciót a datív kötésre (egy példa molekula is)! Datív kötés: az egyik atom adja a kötő elektron párt a másik pedig az üres atompályát biztosítja, pl.: H3B-NH3 komplex 4) Mi a kolligatív és koordinatív kötés közt a különbség? Kolligatív kötésnél a két atom 1-1 elektront ad a párba, míg koordinatív kötés esetén az egyik biztosítja az elektron párt a másik pedig üres atompályát 5) Jellemezze a molekularácsot (példa)! Molekula rács: rácspontokban molekulák ülnek, amelyeket másodrendű kölcsönhatások (gyenge diszperziós kölcsönhatások, esetleg hidrogén híd) tartanak össze, pl.: CH4 Az ilyen anyagok alacsony olvadáspontúak, oldódnak apoláris oldószerben, gyakran szublimálhatók, nem vezetik az elektromos áramot. 6) Jellemezze az atomrácsot (példa)! Atomrács: rácspontokban atomok helyezkednek el, amelyeket elsőrendű kovalens kötések tartanak össze, pl.: C(gyémánt). Az ilyen anyagok magas olvadáspontúak, nem oldódnak, nem vezetők. 7) Jellemezze az ionrácsot (példa)! Ion rács: rácspontokban ionok foglalnak helyet, amelyeket elektrosztatikus kölcsönhatás tart össze, pl.: NaCl Az ilyen anyagok általában magas olvadáspontúak, poláris oldószerben oldódnak, olvadékuk vezető. 8) Jellemezze a fémes rácsot (példa)! Fém rács: rácspontokban fém kationok találhatóak, amelyeket delokalizált elektron felhő tart össze, pl.: Na Az ilyen anyagok változatos olvadáspontúak, nem oldódnak, elektromosan vezetők. 9) Rajzolja fel a víz fázis diagramját! Jelölje az egyes tartományokat, fontosabb pontokat és fázisokat elválasztó göbéket! 10) Mit nevezünk szublimációnak? Szublimáció: halmazállapot változás ahol a szilárd anyag közvetlenül gőz fázisba lép át a folyadék fázis kihagyásával
11) Egy adott anyag esetén a párolgáshő, vagy a szublimációs hő a nagyobb érték? Indokoljon! A szublimációs hő a nagyobb, mert a szilárd-folyadék átmenet és a folyadék-gáz átmenet energia szükségletét is tartalmazza. 12) Egy adott oldószerből készített híg oldat esetén mitől függ az észlelhető fagyáspontcsökkenés mértéke? Az oldószer moláris fagyáspont csökkenésétől és az oldott részecskék számától (Raoult koncentrációjától) 13) Milyen feltételek teljesülése esetén érvényes a fagyáspontcsökkenés összefüggése? Az oldott anyag oldódik az adott oldószerben Az oldott anyag nem reagál kémiailag az adott oldószerrel, beleértve az esetleges disszociációt, asszociációt. Az oldatból tiszta oldószer fagy ki (azaz eutektikus típusú fázisdiagramm jellemzi a rendszert) Az oldat kellően híg. 14) Milyen feltételek teljesülése esetén érvényes a forráspont emelkedés összefüggése? Az oldott anyag oldódik az adott oldószerben Az oldott anyag nem reagál kémiailag az adott oldószerrel, beleértve az esetlges disszociációt, asszociációt. Az oldatból tiszta oldószer párolog el (azaz az oldott anyag tenziója elhanyagolható). Az oldat kellően híg. 15) Definiálja a parciális nyomás fogalmát! Parciális nyomás: az a nyomás amit akkor fejtene ki az adott gázkomponens, ha egyedül töltené ki a rendelkezésre álló teret 16) Írja le, mit mond ki a Dalton törvény (egyenlet és 1 mondatos válasz)! Dalton törvény: egy rendszer össznyomása megeggyezik a komponensek parciális nyomásainak összegével; pö= ∑ Pi - ahol pö --össznyomás [Pa] , Pi – i-edik komponens parciális nyomása [Pa] 17) Definiálja egy folyadék gőztenziójának fogalmát! Gőztenzió: adott hőmérsékleten a folyadékkal egyensúlyt tartó gőz parciális nyomása [Pa] 18) Hármaspont definíciója A hármaspontban az adott anyag mindhárom halmazállapota egymással egyensúlyban megtalálható. 19) Mit mond ki az az Avogadro törvény? Avogadro-törvény: a különböző (ideális) gázok megegyező térfogata azonos körülmények között azonos számú részecskét tartalmaz (az anyagmennyiség megegyezik) 20) Mi az Avogadro szám és mi a jelentése? Avogadro szám : NA = 6*1023 mol-1 ; egy mol anyag 6*1023 darab részecskét (pl. atom, ion, molekula) tartalmaz 21) Hogyan változik olvadás közben egy tiszta anyag hőmérséklete? A tiszta anyag hőmérséklete nem változik olvadás közben. 22) Mely fizikai állandókra van szüksége, ha szeretné megkapni azt a hőmennyiséget, amely a -10 °C-os jég, +25°C-os vízzé alakításához szükséges? Szükséges a jég fajhője, a jég olvadás hője és a víz fajhője. 23) Mit mond ki a Hess tétel? A reakcióhő független az úttól, amelyen a rendszer a kiindulási állapotból a végállapotba jut, csak a kezdeti és végállapot függvénye. 24) Definiálja a hőkapacitás, a fajhő valamint a mólhő fogalmát! Hőkapacitás: megadja, hogy menyi hőt kell közölni egy rendszerrel ahhoz, hogy hőmérséklete 1 K-el emelkedjen [J*K-1].
Mólhő (moláris hőkapacitás): megadja, hogy menyi hőt kell közölni 1 mol anyaggal ahhoz, hogy hőmérséklete 1 K-el emelkedjen [J/*mol-1*K-1]. Fajhő (fajlagos hőkapacitás): megadja, hogy menyi hőt kell közölni 1 kg anyaggal ahhoz, hogy hőmérséklete 1 K-el emelkedjen [J*kg-1*K-1]. 25) Egy légritkított térben, melynek térfogata V, elhanyagolható térfogatú folyadék található. A gőztérben mérhető nyomás p. Mekkora lesz a nyomás (változatlan hőmérsékleten), ha a V térfogatot a felére csökkentjük? (indoklás, ill. mi történik) A nyomás ugyan annyi marad, mivel a gőztenzió sem változik (mivel T=áll.), attól hogy V térfogat a felére csökken mindössze több gőz fog lekondenzálni a folyadék fázisba 26) Egy tökéletes gáz térfogata V. Hogyan változik a nyomása, ha a térfogatot változatlan hőmérsékleten a harmadára csökkentjük? (indoklás) Tökéletes gázokra: p1*V1=p2*V2 alapján az új nyomás 3-szorosa lesz az eredetinek 27) Mely anyagok képződéshőjét tekintjük 0-nak?
28) Hogyan számítja ki a reakcióhőt a képződéshőkből! A termékek megfelelő sztöchiometriai számmal szorzott képződéshőinek összegéből kivonjuk a kiindulási anyagok megfelelő sztöchiometria számmal szorzott képződéshőinek összegét. 29) Mi a reakcióhő fogalma? Reakcióhő: a sztöchiometriai egyenlethez tartozó hőváltozás, ΔHr [J/mol]. 30) Mi a képződéshő fogalma? Képződéshő: az a reakcióhő, amikor a vegyület elemeinek legstabilisabb módosulataiból képződik, standard hőmérsékleten és nyomáson, ΔHk [J/mol] 31) Rajzolja fel egy korlátlanul elegyedő biner folyadékelegy forráspont-összetétel egyensúlyi görbéjét (halgörbe). Jelölje a fontosabb tartományokat, pontokat és görbéket. Az inhomogén területen a két fázis egyensúlyban van az adott nyomáson. 32) Definiálja a vaporgörbét! A vaporgörbét jellemző pontok azon gőzösszetétel – hőmérséklet párt adják meg, ahol a megadott nyomáson a gőz egyensúlyt tart a folyadékkal. 33) Definiálja a likviduszgörbét! A likviduszgörbe a fázisdiagramm azon pontjainak összessége ahol a megadott nyomáson a folyadék egyensúlyt tart a gőzzel. 34) Milyen következtetést tud levonni a gőzfázis összetételét illetően a halgörbe alapján? A gőzfázisban az illékonyabb komponens mindig nagyobb hányadban van jelen, mint az egyensúlyi folyadék fázisban. 35) Lehet-e egy oldat forráspontja alacsonyabb, mint a tiszta oldószeré? Indokoljon! Lehet. Pl.: minimális forráspontú azeotróp esetén, vagy ha az oldott anyag illékonyabb, mint az oldószer. 36) Egy halgörbével jellemezhető kétkomponensű elegy esetén hogyan változik a hőmérséklet desztillálás közben? A hőmérséklet nő.
37) Mit nevezünk savnak, bázisnak az Arrhenius sav-bázis elmélet szerint (példa)? Arrhenius: egy sav disszociációja során H+ iont ad le (pl. HCl), a bázis OH- iont (pl. NaOH) 38) Mit nevezünk savnak, bázisnak a Brönsted sav-bázis elmélet szerint (példa)? Brönsted: a savak (pl. HCl) proton leadásra képesek, a bázisok proton felvételére képesek (pl. NH3) 39) Mit nevezünk savnak, bázisnak a Lewis sav-bázis elmélet szerint (példa)? Lewis: sav minden olyan vegyület, ami elektronpár hiánnyal rendelkezik(pl. BF3) azaz elektronpár akceptorok, a bázisok (pl. NH3) elektronpár donorok 40) Mi a savmaradék? Írjon egy példát is! Savmaradék: a savakból a proton(ok) leadása után visszamaradó negatív ion, pl.: Cl41) Mi a savgyök? Írjon egy példát is! Savgyök: a savakból •OH gyök lehasadásakor visszamaradó gyök, pl. acil gyök CH3CO• 42) Adjon példát olyan vegyületre, amely egyszerre képes Brönsted savként vagy Brönsted bázisként viselkedni! Írja fel a megfelelő egyenleteket! H2O = OH- + H+ (itt sav) H2O + H+ = H3O+ (itt bázis), további példák ammónia, hidrogénkarbonát ion… 43) Milyen típusú vegyületek a sav-bázis indikátorok és mire használják őket? A sav−bázis indikátorok olyan színanyagok, amelyek általában gyenge savak. A disszociálatlan indikátormolekula más színű, mint annak konjugált bázisa, így az oldat pH-jától függően megváltozik a színük. Számos indikátor van, melyek különböző pHtartományban változtatják színüket. Segítségükkel az oldat pH változása követhető. 44) Mit nevezünk az indikátor átcsapási tartományának, és mi történik az átcsapáskor? Az indikátor átcsapási tartománya az a mintegy 1.5 pH egységet átfogó pH tartomány, melyben az indikátor a színét észrevehetően változtatja, A látható színt a különböző színű sav illetve a savmaradék relatív aránya határozza meg. Az átcsapási tartomány az indikátor-sav pK értéke körül található. 45) Definiálja a pH fogalmát! A pH a hidrogén-ion koncentráció (aktivitás) negatív tízes alapú alapú logaritmusa. pH=lg[H+] 46) Mely pH értéket tekintjük semlegesnek (25 oC-on és légköri nyomáson)? 7-es pH 47) Írja le egy MA (HA gyenge sav, MOH erős bázissal alkotott sója) hidrolíziséhez vezető lépéseket. 1. a só disszociál: 2. a gyenge sav anionja hidrolizál: 48) Milyen esetben lesz lúgos egy egybázisú savból képzett só vizes oldata? Ha a bázisból származó konjugált sav erősebb, mint a só képzéshez használt sav. 49) Milyen esetben lesz savas egy egybázisú savból képzett só vizes oldata? Ha a bázisból származó konjugált sav gyengébb, mint a só képzéshez használt sav. 50) Mennyi a pH-ja egy 10-2 molos NaOH oldatnak? pH = 14-lg10-2=12 51) Egy vizes oldat egy litere 2,0 mol ecetsavat (AcH) és 4,0 mol nátrium-acetátot (AcNa) tartalmaz. Mennyi az oldat pH-ja? (KAcH= 2*10-5)
pH=−lg
(
K AcH ∗nsav =5,0 nsó
)
52) Hogyan függ egy elektród potenciálja az elektródreakcióban résztvevő anyag koncentrációjától? Nernst-egyenlet fejezi ki az összefüggést: a Ox + z e- = b Red ε = ε0 + RT/(zF) * ln [Ox]/[Red] Ahol ε0 a standard elektródpotenciál [V]; R az egyetemes gázállandó [8,314 J/(mol.K)] T az abszolút hőmérséklet [K]; F a Faraday-állandó, értéke 96485 C/mol z a redoxreakcióban átadott elektronok száma (az oxidált és a redukált forma közötti elektronszám különbség) [Ox] és [Red] az oxidált és redukált forma koncentrációja (mol/dm3) 53) Milyen folyamatok mennek végbe az egyes elektródokon az alábbi galvánelem esetén (egységnyi koncentrációjú oldatok esetén): Zn | Zn2+(aq) || Cu2+(aq) | Cu ε°(Zn2+/Zn)= −0,762 V ; ε°(Cu2+/Cu) = +0,342 V Anódfolyamat (oxidáció): Zn (sz) → Zn2+ (aq) + 2 e− Katódfolyamat (redukció): Cu2+ (aq) + 2 e− → Cu (sz) 54) Definiálja az anód fogalmát! Anód: az az elektród amin oxidáció megy végbe 55) Definiálja a katód fogalmát! Katód az az elektród amin redukció megy végbe 56) Definiálja az elektrolit fogalmát! Elektrolit: azok a vegyületek, amelyek vizes oldata vagy olvadéka, mozgékony töltéshordozók – anionok és kationok – révén, elektromos áram vezetésére képesek 57) Mi a sóhíd szerepe elektrolíziskor ill. galvánelemek esetén? Sóhíd szerepe: megakadályozza az oldatok összekeveredését, de biztosítja a töltés áramlást a két félcella között; mind az elektrolízisnél, mind a galvánelemeknél 58) Hány coulomb töltés szükséges 1 mol Al3+ fém alumíniummá alakításához? 3*96500 C = 289500 C 59) Hogyan tudja számszerűsítve jellemezni egy reakció egyensúlyi állapotát (csak egyenlet)? Egyensúlyban:
∏ [ P i ]a K=
i
∏i [ R i ]
x
ahol K-egyensúlyi állandó; Pi – termék koncentrációja [mol/dm3]; Ri – kiindulási anyagok koncentrációja [mol/dm3]; a,x – sztöchiometria számok *Egyensúlyi állapotban érvényes hogy a termékek sztöchiometria számra emelt koncentrációik szorzata és a kiindulási anyagok sztöchiometria számra emelt koncentrációik szorzatának a hányadosa megegyezik a K-val.
60) Mit mond ki a legkisebb kényszer elve (Le Chatelier-Brown elv)? Le Chatelier-Brown elv: ha egy rendszert egyensúlyi állapotban megzavarnak, akkor a rendszer úgy állítja helyre az egyensúlyát, hogy a zavaró hatást csökkenti 61) Definiálja a kémiai reakciósebesség fogalmát (1 mondat és egyenlet)! Egy kémiai reakció sebességén a koncentrációk időbeli változását értjük: −1 d [ A ] v ( t )= υ A dt ahol � – reakció sebesség [mol*dm-3*s-1]; t – idő [s]; [A] – A anyag koncentrációja [mol*dm-3] υA – sztöchiometriai együttható [-] 62) Mitől, és hogyan függ egy kémiai reakció sebességi együttható (1 mondat és egyenlet)? A hőmérséklettől függ az Arrhenius-egyenlet alapján. k =A e
−Ea RT
k – reakció sebességi együttható [mértékegysége több paraméter függvénye] A – preexponenciális tényező [mértékegysége több paraméter függvénye] e – Euler szám [-]; Ea – aktiválási energia [J]; R – egyetemes gáz állandó [8,31 J*mol-1*K-1] T – hőmérséklet [K] 63) Egyensúlyi reakciók esetén milyen az oda és a vissza reakciók relatív sebessége mikor beállt az egyensúly a rendszerben? Egyensúlyban a reakció két irányának sebessége megegyezik. 64) Milyen kapcsolat áll fent az egyensúlyi állandó és az oda-, valamint a visszaalakulás reackiósebességi együttható között elemi reakciók esetén (1 mondat és egyenelet)? Elemi reakciók esetén a két reakciósebességi együttható hányadosa megadja az egyensúlyi állandót. K=
k´ ⃗k
K – egyensúlyi állandó [mértékegysége függ a reakció egyenlettől] k – a megfelelő irányú reakció sebességi együtthatója [mértékegysége több paraméter függvénye] 65) Mi a katalizátor? A katalizátor egy reakció aktiválási energiáját csökkenti (sebességét növeli) az által hogy új reakció utakat nyit meg és a reakció végén változatlan formában vissza marad. 66) Miért hasonló az egyes elemek reaktivitása a periódusos rendszer egyes főcsoportjaiban fentről lefele haladva? Mert a reaktivitást a vegyértékhéj elektronok határozzák meg elsősorban és az főcsoporton belül azonos. 67) Milyen térszerkezet tartozik az sp hibridállapothoz (vázlatos rajz és egy példa)?
68) Milyen térszerkezet tartozik az sp2 hibridállapothoz (vázlatos rajz és egy példa)? 69) Milyen térszerkezet tartozik az sp3 hibridállapothoz (vázlatos rajz és egy példa)? 70) Milyen térszerkezet tartozik az sp3d2 hibridállapothoz (vázlatos rajz és egy példa)?
sp: lineáris acetilén, HCN
sp2: trigonális etén, BF3
sp3: tetraéderes CH4, NH3
sp3d: trigonális bipiramis PCl5
sp3d2: tetragonális bipiramis (oktaéder) SF6
71) Mit mond ki a VSEPR elmélet alapgondolata? A VSEPR elmélet szerint a vegyérték héjon lévő kötő elektronpárok taszítják egymást így egymástól minél távolabb akarnak kerülni és ez határozza meg a geometriát. 72) Mi a nagyobb térigényű a VSEPR elmélet szerint, a kötő vagy a nemkötő elektron pár? Az elmélet szerint a nemkötő elektron párok térigénye nagyobb, mint a kötő elektron pároké. 73) Milyennek várható az NH3 térszerkezete a VSEPR elmélet szerint? Válaszát indokolja! Az NH3 torzult tetraéderes, mivel a vegyérték héjon 4 elektron pár helyezkedik el, tetraédert várnánk, azonban ebből az egyik magányos pár így több helyet foglal el, mint a többi, ez okozza a torzulást. 74) Mit mind ki a Hund szabály (maximális multiplicitás elve)? Hund szabály: az alhéjak kiépülésekor az elektronok arra törekednek, hogy közülük minél több legyen párosítatlan. Más megfogalmazásban a degenerált elektronállapotok esetén (egy alhéj kiépülése során) az elektronok először azonos spinnel épülnek be egyesével az atompályákra, majd az adott alhéjon lévő összes atompálya egyszeres betöltése után indul meg a párképzés 75) Mit mond ki a Pauli elv? Pauli elv: 1 atompályán maximum két ellentétes spinű elektron lehet, mivel az atomban nem lehet két olyan elektron, amelynek mind a négy kvantumszáma megegyezik 76) Mi az ionizációs energia? Ionizációs energia megadja, hogy mekkora energiát kell befektetni ahhoz, hogy gáz halmazállapotú atomból elektront végtelen távolságra eltávolítsunk.
