ÉRETTSÉGI VIZSGA ● 2008. május 26.
Vegyipari alapismeretek
emelt szint Javítási-értékelési útmutató 0811
VEGYIPARI ALAPISMERETEK
EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI VIZSGA
JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ
OKTATÁSI ÉS KULTURÁLIS MINISZTÉRIUM
Vegyipari alapismeretek — emelt szint
Javítási-értékelési útmutató
Fontos tudnivalók A számítási feladatoknál a megadott részpontszámok tovább nem bonthatók! Az írásbeli vizsgafeladatok pontszámainak összege csak egész szám lehet. Ha az írásbeli vizsga(rész) pontszáma nem egész szám, akkor a matematikai kerekítés szabályai szerint kell eljárni (az öttizedre vagy az a felett végződő pontszámokat felfelé, az öttized alattit pedig lefelé kerekítjük).
írásbeli vizsga 0811
2/7
2008. május 26.
Vegyipari alapismeretek — emelt szint
Javítási-értékelési útmutató
Teszt jellegű feladatok
1.
feladat
Maximális pontszám: 16
I. C II. B III. E IV. B V. E Minden helyes válasz 2 pont. Összesen
2.
feladat I.
VI. C
VII. D
VIII. B 16 pont Maximális pontszám: 24
Csavarkötés:
A helyes menetvégződések kontúrvonalai: 1 pont menetmag, menetfurat vékony vonalai: 1 pont furat + vonalkázás: 1 pont II. Kiegészítés A dörzshajtásnál két homlok vagy kúpos kerék gördül le egymáson, a közöttük fellépő súrlódó erő biztosítja a teljesítmény átvitelt. A kerekeket összeszorító erő (FN ) és a súrlódási együttható határozza meg súrlódó erő (FS ) nagyságát. A fellépő kerületi erő nem lehet nagyobb, mint a súrlódó erő. Az egyik előnyös tulajdonsága a kényszerhajtással szemben, hogy az átvihető teljesítmény korlátozott, a kerekek megcsúszhatnak. Előnyös tulajdonsága még, hogy a két tengely rugalmas kapcsolatban van egymással, így a fellépő rezgéseket csillapítja. 4 jó megoldás 3 pont 3 jó megoldás 2 pont 2 jó megoldás 1 pont III. Víztorony A) Az abszolút nyomás: p1 p + h = 2 , innen p2 = p1 + h ⋅ ρ ⋅ g ρ⋅g ρ⋅g 2 pont
írásbeli vizsga 0811
3/7
2008. május 26.
Vegyipari alapismeretek — emelt szint
Javítási-értékelési útmutató
B) A veszteséges Bernoulli-egyenletet p v2 p v2 p1 p1 + h = 0 + x + h' + h = 2 + 2 + h' , vagyis ρ⋅g ρ ⋅ g 2⋅ g ρ⋅g ρ ⋅ g 2⋅ g 2 pont IV. A) Szivattyú kapcsolások párosítása: I. II. III.
B A C 3 jó megoldás 3 pont 2 jó megoldás 2 pont 1 jó megoldás 1 pont
B) Munkapont a szivattyú jelleggörbe és a terhelési (csővezetéki) jelleggörbe metszéspontja. 2 pont V. A hővezetés alapegyenlete kiegészítve A) Az 1 jelű falra felírva:
Q=
λ1 s1
⋅ A ⋅ (t1 − t2 ) 1 pont
B)
A 2 jelű falra felírva:
Q=
λ2 s2
⋅ A ⋅ (t2 − t3 ) 1 pont
C) A 2 jelű fal hőfokesése: 80 °C 2 pont Indoklás:
λ1 s1
⋅ A ⋅ (t1 − t2 ) =
λ2 s2
⋅ A ⋅ (t2 − t3 ) , innen
(t2 − t3 ) = λ1 ⋅ s2 ⋅ (t1 − t2 ) = 2 ⋅ λ2 ⋅ 2 ⋅ s1 ⋅ (t1 − t2 ) = 4 ⋅ (t1 − t2 ) s1 ⋅ λ2
tehát
s1 ⋅ λ2
t2-t3 = 4⋅(t1-t2) = 4⋅20 °C = 80 °C
D) Hőközlésre vonatkozó állítások:
2 pont
1, 2, 3 igaz 4 hamis 4 jó megoldás 3 pont 3 jó megoldás 2 pont 2 jó megoldás 1 pont
írásbeli vizsga 0811
4/7
2008. május 26.
Vegyipari alapismeretek — emelt szint
Javítási-értékelési útmutató
Számítási feladatok
3. A)
feladat
Maximális pontszám: 12
T = t + 273,2 = 503,2 K p = 1300 hPa = 1,3·105 Pa M=
ρRT p
=
1,411·8,314·503,2 = 45,41·10–3 kg/mol = 45,41 g/mol 130000
B)
d = M1/M2 = 45,41/16 = 2,84
C)
M = x(C2H6)·M(C2H6) + x(C4H10)·M(C4H10)
4 pont 2 pont
45,41 = x(C2H6)·30 + [1 – x(C2H6)]·58 összefüggésből x(C2H6) = 0,4496 és x(C4H10) = 0,5504
2 pont
A móltört 100-szorosa a mol%, ami gázelegyek esetén megegyezik a térfogat százalékkal. A gázelegy 44,96 térfogatszázalék etánt és 55,04 térfogatszázalék butánt tartalmaz 2 pont D)
A pi = xi·p összefüggés alapján: az etán parciális nyomása: a bután parciális nyomása:
4. A)
B)
C)
p(C2H6) = 0,4496·1300 = 584 hPa p(C4H10) = 0,5504·1300 = 716 hPa
feladat
Maximális pontszám: 12
100 mol oldatban 20,0 mol hangyasav és 80,0 mol H2O van Az m = nM összefüggésből a hangyasav tömege 20,0 ⋅ 46 = 920 g a víz tömege 80,0 ⋅ 18 = 1440 g 100 mol oldat tömege 2360 g w = 38,98% 100 mol oldat térfogata V= m/ρ= 2360 / 1,10 = 2145 cm³ A koncentráció: c= n/Vo= 20,0 / 2,145 = 9,32 mol/dm³ HCOOH 9,32 9,32 – x
2 pont
+
H2O
HCOOx
+H3O+ x
1 pont 2 pont 2 pont
2 pont
Az x2 / (9,32 – x ) = 2,10 ⋅ 10–4 egyenletből x = 4,41 · 10–2 pH = 1,36
írásbeli vizsga 0811
3 pont
5/7
2008. május 26.
Vegyipari alapismeretek — emelt szint
Javítási-értékelési útmutató
D)
α = (4,41 · 10–2 / 9,32 ) ·100 = 0,47%
1 pont
E)
c = 9,32 – 4,41 · 10–2 = 9,28 mol/dm³
1 pont
5. A)
B)
C) D) E)
Maximális pontszám: 12
100 g oldat térfogata V = m/ρ = 91,74 cm3 ebben az oldott anyag mennyisége n = m/M = 0,85 / 47 = 1,809 ·10–2 mol az oldat koncentrációja c = n/V = 0,197 mol/dm3 A disszociált HNO2 anyagmennyisége 1 dm3 oldatban nd = 0,023 mol a disszociáció foka: α = 0,023 / 0,197 = 0,117 a disszociáció 11,7%-os ν =2 i = 1 + α(ν – 1) = 1 + 0,117 = 1,12 Az ozmózisnyomás: Π = i · c · R · T = = 1,12 · 197 mol/m3 · 8,314 N·m/(mol·K) · 303,2 K = 5,56 ·105 Pa A Raoult-koncentráció: mB = 1,809 ·10–2 mol /(9,915·10–2 kg) = 0,1825 mol/kg A fagyáspontcsökkenés: ΔT = i·mB·ΔTm = 1,12·0,1825·1,86 = 0,38 K = 0,38 °C Az oldat fagyáspontja –0,38 °C
6. A)
feladat
feladat
2 pont 2 pont 2 pont 2 pont 2 pont
Maximális pontszám: 12
A Ni2+ ion koncentráció 0,240 mol/dm3 A Cr3+ ion koncentráció 2·0,160 = 0,320 mol/dm3
2 pont
εNi = – 0,23 +
0,0591 ·lg 0,240 = – 0,248 V 2
1 pont
εCr = –0,74 +
0,0591 ·lg 0,320 = – 0,750 V 3
2 pont
B)
A celladiagram: (–) Cr ⎥ Cr2(SO4)3 ⎥⎢ NiSO4 ⎥ Ni (+)
C)
Anódfolyamat: Katódfolyamat:
D)
2 pont
Cr → Cr3+ + 3 e– Ni2+ + 2 e- → Ni
előjellel 3 pont (előjel nélkül 2 pont) 2 pont
Az elektromotoros erő: EME = εNi – εCr = – 0,248 V + 0,750 V = 0,502 V
írásbeli vizsga 0811
6/7
2 pont
2008. május 26.
Vegyipari alapismeretek — emelt szint
7.
Javítási-értékelési útmutató
feladat
Maximális pontszám: 12
A) A hőcserélő hőmérséklet - felület diagramja: 1 pont B) A közepes hőmérsékletkülönbség: Δt N = 79 − 25 = 54 °C Δt K = 82 − 45 = 37 °C Δt − Δtk 54 − 37 Δtlog = N = = 44,96 °C Δt N 54 ln ln Δtk 37 (képlet 1 pont, kiszámítva plusz 1 pont) 2 pont C) A rotaméter tömegárama: Φ = c ⋅ m M ( t Mbe − t Mki ) innen a rotaméter tömegárama: Φ 2 kW kg kg &M = = 0,1587 = 571 = m s h c ⋅ ( t Mbe − t Mki ) 4,2 kJ ⋅ (82 − 79) °C kg °C
1 pont
1 pont D) A hőátadó felület: A = d k ⋅ π ⋅ l ⋅ n = 14 ⋅ 10−3 ⋅ π ⋅ 0,5 ⋅ 27 = 0,594 m 2 1 pont E) A hőátbocsátási tényező:
A hőcserélő alapegyenlete: Φ = k ⋅ A ⋅ Δtlog , innen a hőátbocsátási együttható k=
1 pont
2000 W W Φ = 74,88 2 = 2 A ⋅ Δtlog 0,594 m ⋅ 44,96 °C m °C 1 pont
F) Melegvíz áramlási sebessége a köpenyoldalon:
A szabad áramlási keresztmetszet a köpenytérben: D 2 ⋅ π d k2 ⋅ π 0,12 ⋅ π 0,0142 ⋅ π Ak = b − ⋅n = − ⋅ 27 = 3,696 ⋅ 10−3 m2 4 4 4 4 A melegvíz tömegárama: mM = v ⋅ Ak ⋅ ρ , innen az áramlási sebesség: kg 0,1587 mM m s v= = = 0,044 kg s Ak ⋅ρ 3,696 ⋅ 10 −3 m 2 ⋅ 971 3 m
2 pont
2 pont
írásbeli vizsga 0811
7/7
2008. május 26.
