I. ATOMOK, IONOK I. 1–3. FELELETVÁLASZTÁSOS TESZTEK 0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 A C C D C D A D C 0 C B C E* B E C C –** E 1 D C E D C B D A E C 2 A B D B B B D C D C 3 B B D B B D D C C D 4 D B 5 * a negyedik, vagyis tulajdonképpen D (A második kiadásban már D.) ** Az E válaszban „a kénatom nagyobb”-ra javítandó, és akkor E. (A második kiadásban már E.) I. 4. TÁBLÁZATKIEGÉSZÍTÉS Atomok és ionok szerkezete Kémiai jel
Név
Protonszám
52. alumíniumatom 53. 13 56. O2– 60. K+
57.
Párosítatlan elektronok száma
54. 13
55. 1
58. 10
59. 0
61. káliumion
63. K+ 67. P
8
Elektronszám
62. 0 64.
19
65. 18
68. foszforatom
66. 0 69. 3
Ionok szerkezete Teljes elektronszerkezet Kémiai jelölése
Pontos neve
a lezárt héjak jelölésével*
a nemesgázszerkezet jelölésével*
70. Cu2+
71. réz(II)ion
72. K,L,3s23p63d9
75. Ca2+
76. kalciumion
77. K,L, 3s2 3p6
78. [Ar]
81. K,L, 3s2 3p6
82. [Ar]
80. S2– 85. H–
86. hidridion
87. [He]
Protonjainak száma
Párosítatlan elektronjainak száma
73. 29
74. 1 79. 0
83. 16
84. 0 88. 0
I. 5. EGYÉB FELADATOK Atomok szerkezete 89. 90. 91. 92.
Három. D, mert nem azonos a proton- és elektronszáma. A–C (D ion!) és E–G atomok izotópjai egymásnak. B–G
Az ionizációs energia 93. Pozitív töltésű (kationok) ionok képződésével kapcsolatos. 94. Az első ionizációs energia a legkisebb. Minél több elektront kell leszakítani, annál nagyobb pozitív töltésű ionról kell eltávolítani egy negatív töltésű elektront, ez egyre nagyobb energia befektetését igényli. 95. Minél nagyobb a magtöltés, annál nagyobb az első ionizációs energia. Ezt az azonos számú elektronhéjat tartalmazó Na és Mg, illetve K és Ca összehasonlítása alapján állíthatjuk. Az oka: a nagyobb magtöltés erősebben vonzza az elektronokat, így nehezebben lehet eltávolítani a vegyértékelektronokat az atommagtól. Minél nagyobb a vegyértékhéj mérete, annál kisebb az ionizációs energia. Ezt az azonos vegyértékelektron-szerkezetű, de eltérő periódusba tartozó elempárok (Na és K, illetve Mg és Ca) adatainak összehasonlítása alapján állíthatjuk. Az oka pedig: a nagyobb vegyértékhéjon a leszakítandó vegyértékelektronok átlagosan távolabb vannak az atommagtól. 96. A 12-es rendszámú elemnél a 3s-, a 13-as rendszámú elemnél a 3p alhéjon van a legkönnyebben leszakítható elektron. A 13-as rendszámú elem esetében – a magtöltés növekedését kompenzálva – magasabb energiaszintű pályáról kell leszakítani az elektront, ami könnyebben megy. 97. A válasz: C. A 19-es rendszámú elem magtöltése nagyobb, mint a 18-as rendszámú nemesgáz atomjáé, ugyanakkor elektronszerkezete megegyezik a nemesgázatoméval.
II. MOLEKULÁK, ÖSSZETETT IONOK II. 1–3. FELELETVÁLASZTÁSOS TESZTEK 0 0 1 2 3 4
B A B A
1 B D D C
2 E D B C
3 D C B C
4 D D D D
5 C B C C
6 B A D A
7 D D B A
8 A E B D
9 C E E C
II. 4. TÁBLÁZATKIEGÉSZÍTÉS Molekulák és összetett ionok jellemzői NH3 Proton- és elektronszáma
41. 10p, 10e
H3O+
SO3 42. 40p, 40e
43. 11p, 10e
Szigma- és pi-kötések száma 44. 3σ
45. 3σ, 3π
46. 3σ
Téralkata
48. síkháromszög 49. trigonális piramis (trigonális planáris)
47. trigonális piramis
Molekulák szerkezete CH2O
CO2
CH4
Szigma- és pi-kötések száma 50. 3σ, 1π
51. 2σ, 2π
52. 4σ
Nemkötő elektronpárok száma
53. 2
54. 4
55. 0
Téralkata
56. síkháromszög
57. lineáris
58. tetraéder
A molekula polaritása
59. dipólus
60. apoláris
61. apoláris
Molekulák és összetett ionok összehasonlítása Szerkezeti képlete például: 62. 66. 70.
74.
+
O
C
O
H
O
H
O
S O
H
O
64. lineáris
Polaritás (a molekuláknál)
65. apoláris
O
O
79. 2
68. nincs 71. (nincs) 75. nincs
Datív kötések száma Az atomok térbeli elhelyezkedése
S
O
67. 0 63. nincs
2−
O
O
S O
A π-kötések száma Van-e benne delokalizáció?
78.
van
72. 0
76. 0
80. 0
73. dipólus
77. apoláris
81. –(ion)
69. trigonális piramis
Egy molekula és a belőle származó összetett ionok
Képlete
82. H3O+
83. H2O
84. OH–
Neve
85. oxóniumion
86. vízmolekula
87. hidroxidion
Protonjainak száma
88. 11
Elektronjainak száma
89. 9 90. 10
91. 10
Nemkötő elektronpárjainak száma Relatív töltése
92. +1
Téralkata (az atommagok térbeli elrendeződése)
94. trigonális piramis
93. –1 95. V-alakú
III. MENNYISÉGI ALAPISMERETEK III. 1−2. FELELETVÁLASZTÁSOS TESZTEK 0 0 1 2
D B
1 C B
2 D B
3 C E
4 D B
5 D D
6 D A
7 C B
8 B B
9 D B
III. 3. SZÁMATÁSOK 21. – A nehézvíz: D2O.
100 000 g = 5 000 mol, – M = 20 g/mol, n = 20 g/mol – 5 000 mol D2O-ban 10 000 mol D-atom van, ami 6 · 1027. – Egy D2O összesen 10 protont és 10 neutront tartalmaz, ezért 50 000 mol, vagyis 5 · 104 · 6 · 1023 = 3 · 1028 proton és ugyanennyi neutron van benne. 22. – – – – –
A képlet alapján n = 1 és m = 2 lehet. Az Xn+ ion 1 mólja tartalmaz: Z protont és Z–1 elektront. Az Ym– ion 1 mólja tartalmaz: W protont és W+2 elektront. Z – 1 = W + 2 (ami egyenlő 10-zel, 18-cal, 36-tal vagy 54-gyel). A feladat adatai alapján: 2 Z + W = 54. – A két egyenlet közös megoldása: Z = 19 és W = 16. – A két ion: K+ (káliumion), illetve S2– (szulfidion).
1p
1p 1p 1p 1p 5 pont 2 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 2 pont 2 pont 10 pont
23. a) A protonok anyagmennyisége:
– n(p + ) =
9 ⋅ 10 23
= 1,5 mol 6 ⋅ 10 23 mol −1 – az elem protonszáma: 1 , 5 mol n ( p+ ) Z = = = 12 , n (atom ) 0 ,125 mol tehát az elem a magnézium (Mg), – természetben ismert ionja: Mg2+. – A magnéziumion moláris tömege: M(Mg2+) = M(Mg) = 24,3 g/mol, – 0,125 mol magnéziumion tömege: m(Mg2+) = 0,125 mol · 24,3 g/mol = 3,04 g. b)A magnéziumionok 10 elektront tartalmaznak, – így 0,125 mol magnéziumion 1,25 mol elektront tartalmaz, – mely: N ( e− ) = 1 , 25 ⋅ 6 ⋅ 1023 = 7, 5 ⋅ 1023 .
1p
1p 1p 1p 1p 1p 1p 1p 1p 9 pont
24. – n( 26 Fe ) =
( ) ( )
1000 g = 17,91 mol, g 55,85 mol
2 pont
– n 57 26 Fe = 0,0221 ⋅ n( 26 Fe ) = 0,3957 mol, g – m 57 26 Fe = 0,3957 mol ⋅ 56,94 mol = 22,53 g .
1 pont
2 pont 5 pont
25. – A keverékben van: 79% 24,32 = 0,79 ⋅ 23,99 +
24 25 12 Mg , x% 12 Mg
és (21 − x)%
x 21 − x ⋅ 24,99 + ⋅ 25,98 100 100
26 12 Mg , így
1 pont
ebből x = 8,88. 25 – 8,9% 12 Mg és 12,1% 26 1 pont 12 Mg van a keverékben. A feladatból kimaradt kérdés: mekkora tömegű magnéziumion tartalmaz 3,00 g elektront? – 24,32 g Mg2+ ionban van 10 mol e– 1 pont – A 10 mol e tömege: m(e–) = 10 · 6 · 1023 · 9,109 · 10–31 kg = 5,47 · 10–6 kg 1 pont – 3 g elektron ennek:
3 ⋅ 10 −3 kg
= 549 -szeresében van.
1 pont
– Vagyis: m(Mg2+) = 549 · 24,32 g = 13 350 g = 13,35 kg.
1 pont 6 pont
5,47 ⋅ 10 − 6 kg
26. a)A relatív atomtömeg: Ar(Cl) = 0,7540 · 34,97 + 0,2460 · 36,97 = 35,46. 1000 g m b)n(Cl2) = = 14,1 mol = 70,92 g/mol M – így 14,1 · 6 · 1023 = 8,45 · 1024 klórmolekulát tartalmaz, – mivel kétatomosak a molekulák, 2 · 8,45 · 1024 = 1,69 · 1025 klóratomot jelent. (A pontszám akkor is jár, ha a)-ban hibásan kiszámított klóratomtömeggel jól számol, vagy ha a periódusos rendszerből vett adattal számol.) c) Az atomok 24,60%-a 37Cl, annak a valószínűsége, hogy ez egy másik hasonlóval kapcsolódik, ennek 24,60%-a, vagyis: 0,246 · 0,246 = 0,0605, azaz 6,05%-a. 27. a) Az anion és a kation protonszáma között 4 a különbség: Zk – Za = 4. (Ez az azonos elektronszámból következik, ugyanis akkor a kation a II. A, az anion pedig az előző periódus VI.A csoportjában kell hogy legyen.) – A protonszámok azonossága alapján pedig: Zk · 1,00 · 1022 = Za · 1,25 · 1022 – A két egyenlet közös megoldása: Za = 16, Zk = 20. – A két elem: a kén (16S) és a kalcium (20Ca). b) Az elektronok anyagmennyisége 1,00 · 1022 db kalciumionban (Ca2+): 1,00 ⋅10 22 1 2+ n(Ca ) = = mol , 1 60 6 ,00 ⋅10 23 mol n(e) = 18 n(Ca) = 0,300 mol.
3p 2p 1p 1p
1p 8 pont 1 pont
1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont
– Az elektronok anyagmennyisége 1,25 · 1022 db szulfidionban (S2–): 1,25⋅10 22 5 2– n(S ) = = mol , 1 240 6 ,00 ⋅10 23 mol n(e) = 18 n(S2–) = 0,375 mol.
1 pont 1 pont 8 pont
28. a) A vegyület képlete: CrxOySz, ahol x : y : z = n(Cr) : n(O) : n(S). 1p Az összegképlet: m( Cr ) m( O ) m( S ) : : x : y : z = M( Cr ) M( O ) M( S ) 26,5 g 49,0 g 24,5 g : : x : y : z = = 0,510 : 3,063 : 0,766 = 1,0 : 6,0 : 1,5 = g g g 52 16 32 mol mol mol = 2 : 12 : 3 2p – A tapasztalati képlet: Cr2O12S3. 1p – Ebből az ionvegyület képlete: Cr2(SO4)3. 1p b)A vegyület 0,1 mol krómiont kell hogy tartalmazzon. 1p 0,1 – A képlet alapján ez mol króm(III)-szulfátban van. 2p 2 – A vegyület moláris tömege: M = 392 g/mol. 1p – A vegyület tömege: m = 0,05 mol · 392 g/mol = 19,6 g. 1p 10 pont 29. – – – –
Vegyünk pl. 100 g vegyületet, akkor abban 28 g O és 72 g Mn van. 1p Az atomtömegek alapján: n(O) = 28 g : 16 g/mol = 1,75 mol, 1p n(Mn) = 72 g : 55 g/mol = 1,31 mol. 1p A MnxOy képlet alapján: x : y = 1,31 : 1,75 = 1,00 : 1,34. 1p x : y = 3 : 4, tehát a tapasztalati képlet: Mn3O4. 1p – Ez átalakítható: MnO2 · 2 MnO alakra, vagyis 1 : 2 arányban négy- és kétvegyértékű benne a mangán. 1p 6 pont
30. – Az alumínium-szulfát képlete: Al2(SO4)3. – Moláris tömege: M = 342 g/mol. A kristályvizes képlete: Al2(SO4)3 · xH2O. Moláris tömege: 342 + 18x. – A víztartalom 48,6%-kal csökkenti a tömeget: 18 x = 0,486 342 + 18 x – Ennek megoldása: x = 18. – A képlet: Al2(SO4)3 · 18 H2O. 31. – A két fém-oxid képlete: MeO és MeO2. – Ha Mx a fém moláris tömege, akkor az oxigén tömegtörtje a két vegyületben: 16 w1 = M x + 16 32 w2 = M x + 32
1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 5 pont 1 pont
2 pont
– A feladatban szereplő feltétel alapján: ⎛ 16 ⎞ 32 ⎜⎜ ⎟⎟ · 1,866 = M x + 32 ⎝ M x + 16 ⎠ – Ebből: Mx = 207. – Az ismeretlen fém az ólom. (Találgatás, illetve próbálgatás esetén maximálisan 6 pont kapható.)
32. A reakcióegyenlet, és az adatok: 2 Na + Cl2 = 2 NaCl 50 mmol Az egyenlet alapján 100 mmol nátrium égethető el. A nátrium tömege: m = 100 mmol · 23 mg/mmol = 2300 mg. 33. M(KMnO4) = 158 g/mol 1,00 g = 6,33 · 10–3 mol 158 g/mol Az egyenlet alapján a fejleszthető oxigén anyagmennyisége: 8 KMnO4 = 2 K2MnO4 + 2 K2O + 6 MnO2 + 5 O2 6,33 · 10 mol
1 pont 1 pont 7 pont 1 pont 1 pont 1 pont 3 pont 1 pont
1,00 g KMnO4 anyagmennyisége: n =
–3
2 pont
5 8 ⎯⎯→ ⋅
34. Az alumínium anyagmennyisége: n(Al) =
3,96 · 10–3 mol 30 g = 1,11 mol 27 g/mol
A reakcióegyenlet: 4 Al + 3 O2 = 2 Al2O3 4 mol = 1,33 mol alumínium szükséges. 3 A 30 g alumínium 1,11 mol, vagyis elegendő az oxigén, tehát elégethető. (Ezzel egyenértékű megoldás: 1,11 mol Al-hoz 0,75 · 1,11 mol = 0,8325 mol oxigén szükséges, ami kevesebb, mint a meglévő 1,00 mol.) Ez alapján 1,0 mol O2 gázhoz
10 g = 0,179 mol 56 g/mol 10 g 10 g kénpor anyagmennyisége: n(S) = = 0,312 mol 32 g/mol A reakcióegyenlet: Fe + S = FeS Ez alapján a két elem 1 : 1 anyagmennyiség-arányban reagál, vagyis a kisebb mennyiségű vas határozza meg a keletkező vas(II)-szulfid mennyiségét: legfeljebb 0,179 mol FeS keletkezhet (ha a kén nem szublimál). m(FeS) = 0,179 mol · 88 g/mol ≅ 16 g.
35. 10 g vaspor anyagmennyisége: n(Fe) =
36. – Az ismeretlen (n) vegyértékű fém-szulfid képlete: Me2Sn. – Ugyanennek az oxidja: Me2On. – A folyamat:
1 pont
1 pont 3 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont
4 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 5 pont 1 pont 1 pont
Me2Sn → Me2On – Például 100 g vegyületből kiindulva 83,6 g vegyületünk keletkezik. – A moláris tömegek: M(Me2Sn) = 2M + 32n; M(Me2On) = 2M + 16n – Az egyenes arányosság:
1 pont 1 pont 1 pont
2 pont 2 M + 32 n 100 = 2 M + 16 n 83,6 – ebből: M = 32,78 n 1 pont – Ebből pedig: n = 1 → M = 32,8 n=2 → M = 65,6 → Zn n=3 → M = 98,3 n=4 → M = 131,1 2 pont (Bármely más módon, de helyesen levezetett megoldás elfogadható, de _______ kizárólag +2 oxidációs állapot feltételezése esetén max. 9 pont adható.) 10 pont 37. – Az ismeretlen karbonát képlete: Me2(CO3)x 2 pont – A bomlás egyenlete: Me2(CO3)x → Me2Ox + x CO2 2 pont 100 g 22,3 g 1 pont (2M + 60x) 44x __________________________________ 100 g 22,3 g = 2 pont 2M + 60 x 44 x ebből: M = 68,66 x. 1 pont – Ha x = 1, akkor M = 68,66 g/mol ha x = 2, akkor M = 137,3 g/mol → bárium ha x = 3, akkor M = 206,0 g/mol stb. 2 pont _________ (Aki eleve MeCO képlettel dolgozik, és nem próbálja ki legalább Me CO 3
2
3
10 pont
ra, az maximálisan 7 pontot kaphat.)
38. – 1 mol vegyületben 131 g Xe van, így az egyes vegyületek moláris tömege ebből és a tömegszázalékból meghatározható: M1 = 131 g/mol : 0,633 = 207 g/mol M2 = 131 g/mol : 0,672 = 195 g/mol – A molekula másik komponenséből 4 atom van molekulánként, így ennek moláris tömege az első esetben: g g 207 − 131 mol mol = 19 g/mol, ez a fluor (F). Mx = 4 – A másik elem esetében: g g 195 − 131 mol mol = 16 g/mol, ez az oxigén (O). My = 4 – A XeF4 molekula szerkezeti képlete: F F
2 pont
1 pont
1 pont
Xe F
F 1 pont
– alakja: síknégyzet, 90°-os kötésszögekkel – A XeO4 molekula szerkezeti képlete: O
1 pont O Xe
–
O alakja: tetraéder, 109,5°-os kötésszögekkel
O
1 pont 1 pont 8 pont
