Tanuló neve és kategóriája
Iskolája
Osztálya
XLVI. Irinyi János Középiskolai Kémiaverseny 2014. február 6. * Iskolai forduló – I.a, I.b és III. kategória Munkaidő: 120 perc Összesen 100 pont
A periódusos rendszer az utolsó lapon található. Egyéb segédeszközként csak toll és számológép használható!
Feladatsor E1. Általános és szerkezeti kémia (14 pont) (1) Az alább megadott tulajdonságok szerint állítsd sorba növekvő értékek alapján az alábbi molekulákat/ionokat! A kettőspontok után írd le a képleteiket, és tegyél közéjük < vagy = jelet! CO, CO2 C–O kötési energia/kötésfelszakítási energia szerint: C–O kötéshossz szerint: CCl4, H2O Polaritás szerint: Hidrogénkötés-képzési hajlam szerint: NH3, SO2 Vizes oldatuk savassága szerint: Kötésszög szerint: Polaritás szerint: NH4Cl, NaCl Vizes oldatuk savassága szerint: NH4+, CO32−, H2S Kötésszög szerint: Benne lévő kovalens kötések száma szerint: Benne lévő σ-kötések száma szerint:
* Feladatkészítők: Forgács József, Nagy Mária, Pálinkó István, Sipos Pál, Tóth Albertné Szerkesztő: Pálinkó István
1
E2. Szervetlen kémia (30 pont) (1)
7
Á
2
5
1
3
4
6
Helyezd el az alábbi vegyjeleknek megfelelő elemek magyar kémiai helyesírás szerinti nevét a négyzetekben! Mindegyik elem csak egyszer szerepel, egy négyzetbe csak egy betű kerüljön! Au, Cu, F, H, He, Hg, K, La, Mg, Mn, Na, Ne, S, Si, Ti, Tl, Zn A szürkére színezett négyzetekbe kerülő betűket a számozás szerint sorba rakva, egy olyan elem nevét kapjuk meg, amelyet Hevesy György József, későbbi Nobel díjasunk, Dirk Costerrel közösen fedezett fel a cirkónium ásványokban röntgen spektroszkópiával 1923-ban. Add meg az elem nevét és vegyjelét! (18 pont)
2
(2) Válaszolj igen-nel (i) vagy nem-mel (n)! Így állíthatunk elő klórgázt: A hypo és háztartási sósav összeöntésével: B ezüst sósavban oldásával: C bróm és konyhasóoldat összeöntésével: D hipermangán és sósav reakciójával: (4 pont) (3) Minden anyag esetében bíráld el az alábbi állítások igazságtartalmát és aszerint írj „i”-t (igen) vagy „n”-t (nem) az anyagok neve mellé! (a) Felfogható nyílásával lefelé tartott edényben: A klór: B hidrogén: C kénhidrogén: D metán: (b) Víz alatt gyakorlatilag teljes mennyiségben felfogható: A klór: B hidrogén: C kénhidrogén: D metán: (8 pont) Sz1. feladat (13 pont) Rendelkezésünkre áll 0,16 mol/dm3 koncentrációjú sósavoldat és 0,05 mol/dm3 koncentrációjú nátrium-hidroxid-oldat. Hány dm3 lúgoldatot kell 1 dm3 sósavoldathoz adni, hogy a keletkező oldat: (a) semleges kémhatású legyen, (b) 0,02 mol/dm3 koncentrációjú legyen sósavra nézve, (c) 0,01 mol/dm3 koncentrációjú legyen NaOH-ra nézve? (Az oldatok térfogatai összeadódnak!)
Sz2. feladat (11 pont) Magnézium-karbonát és fémmagnézium keverékét levegőn hevítjük. A keletkezett szilárd termék tömege lehűtés után megegyezik a kiindulás keverék tömegével. Milyen reakciók játszódtak le? Számítsd ki a keverék tömeg- és mol%-os összetételét! Sz3. feladat (11 pont) 400 g 0 oC hőmérsékleten telített KAl(SO4)2-oldatot felmelegítjük 20 oC-ra. A 0 oC-on telített oldat 3,10 tömeg%-os, a 20 oC-on telített oldat pedig 5,70 tömeg%-os. (a) Hány gramm KAl(SO4)2.12 H2O oldódik 100 g vízben 20 oC-on? (b) Hány gramm KAl(SO4)2.12 H2O oldódik még a 400 g oldatban, miután 20 oC-ra melegítettük?
3
Sz4. feladat (13 pont) A 2013-as kémiai Nobel-díjat Martin Karplus, Michael Levitt és Arieh Warshel kapták mert (amint ezt az indoklásban is írták) „megteremtették a kémiai reakciók komplexebb számítógépes modellezésének lehetőségét”. A kémia reakciók számítógépes vizsgálatának egyik hatalmas előnye, hogy olyan adatok kiszámítását is lehetővé teszi, amelyeket kísérleti úton nem tudnánk meghatározni, vagy azért, mert nem áll rendelkezésre alkalmas kísérleti módszer, vagy azért, mert a reakció terméke olyan kis mértékben (koncentrációban) képződik, hogy azt még a legérzékenyebb módszerekkel sem lehet „látni”. Például egy ilyen számítás eredménye az volt, hogy az A és a B vegyületek közötti egyensúlyi reakció, A + B AB egyensúlyi állandójára,
K = 10−36 érték adódott. (a) Ha veszünk egy olyan oldatot, amelyben A és B koncentrációja is 1-1 mol/dm3, mekkora lesz a termék, AB, egyensúlyi koncentrációja ebben az oldatban? (b) Hány AB molekulát jelent ez dm3-enként? (c) Mekkora térfogatú, A-ra és B-re nézve 1 mol/dm3-es koncentrációjú oldatban van jelen egy db ilyen AB molekula? (d) Hány darab, illetve hány mól AB molekula képződne a Balatonban (vízkészlet: 1660 millió m3), ha benne mind az A, mind a B vegyület koncentrációja 1 mol/dm3 volna? (e) Hány darab, illetve hány mól AB molekula képződne a Föld teljes vízkészletében (1,36 milliárd km3), ha benne mind az A, mind a B vegyület koncentrációja 1 mol/dm3 volna? (NA = 6×1023)
Sz5 feladata (8 pont) A szén két (klasszikus) kristályos módosulata a gyémánt és a grafit. A grafit sűrűsége 2,15 g/cm3, a gyémánté 3,56 g/cm3. A leghíresebb gyémántok egyike az 1905-ban, Dél-Afrikában megtalált 3106 karátos kőből csiszolt 530,2 karátos Cullinan I vagy más néven Afrika nagy csillaga, amely társaival együtt a brit koronaékszereket díszíti. (1 karát = 0,200 g) (a) Hány C-atom alkotja ezt az ékkövet? (b) Ugyanennyi C-atom mekkora tömegű grafitban található? (c) Hasonlítsd össze − az azonos számú szénatomot tartalmazó − gyémánt és grafit térfogatát! (d) A szén 98,9%-a 12C- és 1,1 %-a 13C-izotóp. Hány proton, hány neutron és hány elektron van Afrika nagy csillagában? (NA = 6,023×1023)
4
AZ ELEMEK PERIÓDUSOS RENDSZERE
1,
2,
3,
4,
5,
6,
7,
8,
9,
10,
11,
12,
13,
14,
15,
16,
17,
18,
I.A
II.A
III.A
IV.A
V.A
VI.A
VII.A
VIII.A
H 1,008 idrogén
4
Be 9,01 berillium 12 Mg Na 24,3 23,0 nátrium magnézium III.B 21 20 Sc Ca K 45,0 40,0 39,1 kalcium szkandium kálium 39 38 Y Sr Rb 88,9 87,6 85,5 ubídium stroncium ittrium 57 56 La* Ba Cs 138,9 137,3 132,9 lantán bárium cézium 88 89 Ra Ac** Fr (226) (227) (223) rancium rádium aktínium
29 Cu Ni 63,5 58,7 réz nikkel 47 46 Ag Pd 107,9 106,4 ezüst palládium 79 78 Au Pt 197,0 195,1 arany platina
He 4,0 hélium 5 6 7 8 9 10 B C N O F Ne 10,8 12,01 14,01 16,00 19,0 20,2 bór szén nitrogén oxigén fluor neon 13 14 15 16 17 18 Al Si P S Cl Ar 27,0 28,1 31,0 32,0 35,5 39,9 II.B alumínium szilícium foszfor kén klór argon 36 35 34 31 33 30 32 Kr Br Se Ga As Zn Ge 83,8 79,9 79,0 69,7 74,9 65,4 72,6 kripton bróm szelén gallium germánium arzén cink 54 53 52 50 51 49 48 Xe I Te Sn Sb In Cd 131,3 126,9 127,6 121,8 114,8 118,7 112,4 xenon jód tellúr antimon indium ón kadmium 86 85 84 82 83 81 80 Rn At Po Pb Bi Tl Hg (222) (210) (210) 209,0 204,4 207,2 200,6 radon polonium asztácium bizmut tallium ólom higany
64
66
Li 6,94 lítium
lantanoidák* aktinoidák**
IV.B
V.B
VI.B
24 Cr V 52,0 50,9 króm vanádium 42 41 40 Mo Nb Zr 95,9 92,9 91,2 cirkónium nióbium molibdén 74 73 72 W Ta Hf 183,9 181,0 178,5 wolfram tantál hafnium 104 105 106 Rf Db Sg rutherfor‐ seabor‐ dium dubnium gium 58 59 60 Ce Pr Nd 140,1 140,9 144,2 cérium prazeodimium neodimium 92 91 90 U Pa Th 238,1 (231,0) 232,0 urán proaktí‐ tórium nium 23
22
Ti 47,9 titán
VII.B 25 Mn 54,9 mangán 43 Tc (99) technécium 75 Re 186,2 rénium 107 Bh bohrium 61 Pm (147) prométium 93 Np (237,0) neptú‐ nium
VIII.B 27
26 Fe 55,9 vas 44 Ru 101,1 ruténium 76 Os 190,2 ozmium 108 Hs hassium 62 Sm 150,4 szamárium 94 Pu (242,0) plútónium
Co 58,9 kobalt 45 Rh 102,9 ródium 77 Ir 192,2 iridium 109 Mt meitne‐ rium 63 Eu 152,0 európium 95 Am (243,0) amerícium
2
I.B
28
65
67
Gd Tb Dy Ho 157,3 158,9 162,5 164,9 gadolínium terbium diszprózium holmium 99 98 97 96 Es Cf Bk Cm (254,0) (251,0) (249,0) (247,0) einstei‐ kűrium berkélium kalifor‐ nium nium
68
69
70
71
Er Tm Yb Lu 167,3 168,9 173,0 175,0 erbium tulium itterbium lutécium 103 102 101 100 Lr No Md Fm (257,0) (254,0) (256,0) (253,0) fermium mendelé‐ nobélium lauren‐ cium vium
5
