XVII. SZERVETLEN KÉMIA (Középszint) XVII. 1–3. FELELETVÁLASZTÁSOS TESZTEK 0 0 1 2 3
B D B
1 C D C C
2 A B C C
3 D C C B
4 C A A D
5 D D A D
6 C D A
7 D D D
8 A D D
9 C E C
XVII. 4. TÁBLÁZATKIEGÉSZÍTÉS Nemfémes elemek összehasonlítása Nitrogén Szín, szag, halmazállapot (101 kPa, 25 °C) Vízben való oldhatóság (esetleges reakció vízzel) Reakciója oxigénnel (egyenlet, körülmények)
36. színtelen, szagtalan gáz 39. rossz
Kén 37. sárga (csaknem szagtalan) szilárd anyag 40. rossz
42. N2 + O2 = 2 NO 43. S + O2 = SO2 (nagyon magas meggyújtható hőmérsékleten vagy kat. hatására) Reakciója hidrogénnel 44. N2 + 3 H2 (egyenlet, körülmények) 2 NH3, katalizátor, nagy nyomás, mérsékelten magas hőm. Reakciója vassal 46. Fe + S = FeS (egyenlet)
Klór 38. sárgászöld, szúrós szagú gáz 41. oldódik, reakcióba lép: HOCl és HCl keletkezik
45. H2 + Cl2 = 2 HCl, UV vagy meggyújtás hatására robbanásszerű reakció 47. 2 Fe + 3 Cl2 = = 2 FeCl3
A kénsav és a hidrogén-klorid összehasonlítása H2SO4
HCl
Halmazállapota (101 kPa, 25 °C):
48. folyadék
49. gáz
Reagál-e tömény oldatával a réz? (Ha igen, akkor a reakcióegyenlet)
50. Cu + 2 H2SO4 = = CuSO4 + SO2 + 2 H2O
51. nem reagál
Hogyan nevezik és mire használják a tömény oldatának és tömény salétromsavnak megfelelő 52. nitráló elegy, aromás vegyületek arányú elegyét? nitrálása Híg oldatának reakciója cinkkel:
54. Zn + H2SO4 = = ZnSO4 + H2
Vizes oldatát azonos térfogatú és koncentrációjú (mol/dm3) NaOH-oldattal elegyítjük. 56. savas Milyen kémhatású a keletkező oldat?
53. királyvíz, erős oxidálószerként, pl. arany oldására 55. Zn + 2 HCl = = ZnCl2 + H2 57. semleges
XVII. 5. EGYÉB FELADATOK Elemek és vegyületek 58. g) Erősen exoterm (térfogati kontrakcióval jár együtt). 59. e), f), i) HCl, SO2 – nagyobb, NH3 – kisebb 60. h) Cu(NO3)2 (és NO2, H2O) 61. i) hidrogénkötés 62. c) 2 Al + 6 HCl = 2 AlCl3 + 3 H2 63. d) b)-vel reagál robbanásszerűen: H2 + Cl2 = 2 HCl 64. pl. e) és i) NH3 + HCl = NH4Cl
1 pont 1 pont 3 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 17 pont
Kísérletek ammóniával 65. 2 NH4Cl + CaO = 2 NH3 + CaCl2 + H2O 2 pont 66. Nyitott szájjal lefelé kell tartani. 1 pont Az ammónia sűrűsége kisebb, mint a levegőé. 1 pont 67. A folyadék piros lesz 1 pont az oldat lúgos kémhatása miatt: 1 pont NH3 + H2O NH4+ + OH–. 1 pont Közben a folyadék felemelkedik a kémcsőben. 1 pont Ennek oka, hogy az ammónia kitűnően oldódik a vízben, így a folyadék feletti gáztér nyomása csökken, a nagyobb külső nyomás hatására a folyadék benyomul a kémcsőbe. 1 pont 68. Fehér füst keletkezik. 1 pont NH3 + HCl = NH4Cl 1 pont 69. Mindegyik sav-bázis reakció. 1 pont 12 pont Cementipar 70. 71. 72. 73. 74.
75.
76.
536 = 6,7-szeres 80 mészkő: CaCO3, gipsz: CaSO4 · 2 H2O 2x1 Si, O, Al (3 db = 2 pont, 2 db = 1 pont) Mindkettőben van mészkő és agyag. A cement kevés gipszet is tartalmaz. Savas esőt okoznak. SO2 + H2O = H2SO3 2 NO2 + H2O = HNO2 + HNO3 (vagy: 2 NO2 + H2O + ½ O2 = 2 HNO3) A mészkő hőbomlásából: CaCO3 = CaO + CO2 A szén-dioxid mellett égetett mész (kalcium-oxid) keletkezik. X · (1,05)12 = 1,796 X, vagyis kevesebb mint kétszerese.
1 pont 2 pont 2 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 2 pont 15 pont
XVII. 6. SZÁMÍTÁSOK 77. – m(Ca2+) = 0,33 dm3 · 163 mg/dm3 = 53,79 mg ≅ 54 mg, m(Mg2+) = 0,33 dm3 · 62 mg/dm3 = 20,46 mg ≅ 20 mg. 1 pont – Forraláskor bekövetkező változások: Ca(HCO3)2 = CaCO3 + H2O + CO2 (vagy: Ca2+ + 2 HCO3– = CaCO3 + H2O + CO2) Mg(HCO3)2 = MgCO3 + H2O + CO2 (vagy: Mg2+ + 2 HCO3– = MgCO3 + H2O + CO2) 2 pont (A helyes oxidációsszám-változásokért: 1 pont. A helyes rendezésért: 1 pont.) 2 pont 53,79 mg = 1,34 mmol 1 pont – n(Ca2+) = 40 mg/mmol 20,46 mg = 0,842 mmol 1 pont n(Mg2+) = 24,3 mg/mmol 0,33 dm 3 ⋅ 820 mg/dm 3 n(HCO3 ) = = 4,436 mmol 61, 0 mg/mmol – Az egyenletek alapján 4,436 mmol hidrogén-karbonát-ion 2,218 mmol fémionnal léphet reakcióba, nekünk 2,182 mmol fémionunk van, tehát az összes fémion –
1 pont
kicsapódik. 1,34 mmol CaCO3 és 0,842 mmol MgCO3 csapódik ki. – A moláris tömeg alapján: m(CaCO3) = 1,34 mmol · 100 mg/mmol = 134 mg m(MgCO3) = 0,842 mmol · 84,3 mg/mmol = 70,98 mg m(csapadék) = 134 mg + 70,98 mg = 204,98 mg ≅ 0,20 g. 78. – A lejátszódó reakciók egyenletei: Zn + 2 HCl = ZnCl2 + H2 CaCO3 + 2 HCl = CaCl2 + CO2 + H2O 1,00 g = 0,0153 mol, – n(Zn) = 65,4 g/mol
– Az első egyenlet alapján 0,0153 mol H2 távozott az egyik főzőpohárból. – Ez 0,0306 g-os tömegcsökkenést eredményez. – A másik pohárban a tömegnek: 1,00 g – 0,0306 g = 0,9693 g-mal kell növekedni. – Ha x g mészkövet tettünk a másik pohárba, akkor: 44,0 x x x mol CaCO3 → mol CO2 → g CO2. 100 100 100 – A második pohárban a tömegnövelkedés: 44,0 x x– = 0,9693. 100 – A feloldott mészkő tömege a fenti egyenlet megoldása: m(CaCO3) = x = 1,73 g. 79. a)A hevítés előtt: CaO, CaCO3 A hevítés után: CaO b) CaCO3 = CaO + CO2
2 pont
2 pont 12 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 2 pont
1 pont 1 pont 10 pont 1 pont 1 pont 1 pont
c) A tömegcsökkenés a távozó szén-dioxid tömegével egyenlő. 1 pont – A távozott szén-dioxid anyagmennyisége: 2,00 g − 1,56 g n(CO2) = = 0,0100 mol. 1 pont 44,0 g/mol – 0,0100 mol szén-dioxid az egyenlet szerint ugyanennyi mól mészkőből keletkezett. 1 pont – Az elbomlott mészkő tömege: m(CaCO3) = 0,0100 mol · 100 g/mol = 1,00 g. 1 pont – A 2,00 g keverékben 1,00 g, tehát 50,0 tömeg% CaCO3 és 50,0 tömeg% CaO volt. 1 pont 1,00 g = 0,0179 mol. 1 pont d) 1,00 g CaO: 56,0 g/mol – Eredetileg 0,0179 mol CaO és a 0,0100 mol mészkővé alakult 0,0100 mol CaO volt. 1 pont – A mésznek így: 0,0100 mol 1 pont · 100% = 35,8%-a karbonátosodott el. 0,0179 mol + 0,0100 mol 11 pont 80. – A folyamatoknak a számításhoz szükséges lényege: 95,0%
N2 ⎯⎯ ⎯ ⎯→ 2 NH3
95,0%
– – – – – – –
NH3 ⎯⎯ ⎯ ⎯→ HNO3 NH3 + HNO3 = NH4NO3 (Ezek külön nem pontozandók) 1,00 t, azaz 1000 kg pétisó 600 kg ammónium-nitrátot tartalmaz. 600 kg = 7,5 kmol Ennek anyagmennyisége: n(NH4NO3) = 80,0 kg/kmol Ehhez 7,5 kmol NH3 és 7,5 kmol HNO3 szükséges (l. 3. folyamat). 7,5 kmol HNO3-hoz elvileg 7,5 kmol ammóniára lenne szükség. A veszteséget is figyelembe véve: 7,5 kmol : 0,950 = 7,895 kmol NH3 kell. A teljes folyamathoz: 7,5 kmol + 7,895 kmol = 15,395 kmol NH3 szükséges. Ehhez 15,395 kmol : 2 = 7,698 kmol N2-re lenne elvileg szükséges.
– A veszteséget is beszámítva: 7,698 kmol : 0,950 = 8,103 kmol N2 kell. – A szükséges ammónia térfogata: V = 8,103 kmol · 24,5 m3/kmol ≅ 199 m3. 81. a) A reakció: 2 H2 + O2 = 2 H2O – Vegyünk pl. 100 g elegyet. Ekkor 50,0 g hidrogén, és ugyanennyi oxigén van az elegyben. Ezek anyagmennyisége: 50,0 g = 25,0 mol n(H2) = 2,00 g/mol 50,0 g = 1,56 mol n(O2) = 32,0 g/mol – A hidrogén van feleslegben, mert 1,56 mol oxigénhez csak 3,12 mol hidrogén szükséges. – Ha az elegyből lecsapódik a víz, akkor a maradék tiszta hidrogén: n` = 25,0 mol – 3,12 mol = 21,88 mol. – Ennek tömege: m` = 21,88 mol · 2,00 g/mol = 43,76 g, ⎛ 1 ⎞ része ⎟ marad meg. vagyis az eredeti tömegnek kb. 44 %-a ⎜ ⎝ 2,285 ⎠ [Megjegyzés: ha 1,00 mol O2-ből és így 32,0 g, azaz 16,0 mol H2-ből indulunk ki, akkor abból törtekkel számolva: 7/16 a végeredmény.] – A térfogatarányokhoz elegendő a gázok anyagmennyiségét összehasonlítani: eredetileg volt 25,0 mol + 1,56 mol = 26,56 mol, a maradék gáz: 21,88 mol. 21,88 ⎛ 1 ⎞ része ⎟ . – A gáz az eredetinek: része ⎜ 26,56 ⎝ 1,214 ⎠ b) Az elegy eredeti anyagmennyisége 25,0 mol + 1,56 mol = 26,56 mol. – Ebből maradt 21,88 mol, ami az eredetinek: 21,88 mol · 100% ≅ 82%-a. 26,56 mol c) A kiáramló gáz meggyulladna. – Indoklás: a megmaradt hidrogén éghető. [Elvileg hibás, ha a válasz: "a gyújtópálca meggyullad", mivel ezt biztosan megelőzi a hidrogén meggyulladása.] 82. – Például 100 g tömény sósav 39 g HCl-t és így 61 g vizet tartalmaz. – 61 g víz térfogata 61 cm3.
1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 9 pont 1 pont
2 pont 1 pont 1 pont 1 pont
1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 12 pont 1 pont 1 pont
39 g = 1,07 mol. 36,5 g/mol – A gáz térfogata: V(HCl) = 1,07 mol · 24,5 dm3/mol = 26,2 dm3. – 26,2 dm3, azaz kb 26 200 cm3 gáz oldható 61 cm3 vízben, vagyis a víz saját térfogatának: 26 200 cm 3 ≅ 430-szorosát (4,3 · 102-szorosát) képes oldani. 3 61 cm (Megjegyzés: a sósav sűrűsége felesleges adat!)
1 pont
– 39 g HCl anyagmennyisége: n(HCl) =
1 pont
2 pont 6 pont
83. – x g 70,0 tömeg%-os oldatból kiindulva abban 0,700x g kénsav van. – A hozzáadott kén-trioxid tömege (500 – x) g. 500 − x – A kén-trioxid anyagmennyisége: mol. 80,0 – A reakcióegyenlet (SO3 + H2O = H2SO4) alapján ugyanennyi mól kénsav keletkezik. 500 − x – Ennek tömege: · 98,0 g. 80,0 – A keletkező oldatban: 500 g · 0,98 = 490 g kénsav van. – A korábbiakban kiszámítottakból: 500 − x 0,700x + · 98,0 = 490 80,0 – Ebből: x = 233,3, – vagyis 233 g 70,0 tömeg%-os kénsavra és 267 g kén-trioxidra van szükség.
1 pont 1 pont
84. a)A keletkezett oldat a tömegmegmaradás elve alapján 500 g. – Benne: 500 g · 0,200 = 100 g NaNO3 van. 100 g – A só anyagmennyisége: = 1,176 mol. 85,0 g/mol – A reakcióegyenlet (NaOH + HNO3 = NaNO3 + H2O) alapján 1,176 mol NaOH és 1,176 HNO3 lépett reakcióba. – A reagált oldott anyagok tömege: m(NaOH) = 1,176 mol · 40,0 g/mol = 47,0 g, m(HNO3) = 1,176 mol · 63,0 g/mol = 74,1 g. – A kiindulási oldatok összetétele: 47,0 g · 100% = 23,5 tömeg% NaOH, 200 g 74,1 g · 100% = 24,7 tömeg% HNO3. 300 g b)A függvénytáblázatból kiolvasható az oldatok sűrűsége: 23,5 tömeg%-os NaOH-oldat → ρ1 = 1,261 g/cm3, 27,7 tömeg%-os HNO3-oldat → ρ2 = 1,145 g/cm3. – Ezek segítségével az elegyített oldatok térfogata: 200 g V(lúg) = ≅ 159 cm3. 3 1,261 g/cm 300 g V(sav) = ≅ 262 cm3. 3 1,145 g/cm
1 pont 1 pont
1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 9 pont
1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont
2 pont 1 pont 1 pont 12 pont
85. – – – – – – – – – – – –
pH = 3,00 → [H+] = 1,00 · 10–3 mol/dm3, A pH sav hatására csökken: pH’ = 1,00 → [H+]’ = 1,00 · 10–1 mol/dm3. A HCl erős sav, így [H+] = c(HCl). (Illetve ennek alkalmazása a számításban.) 500 cm3 pH = 3,00-as oldatban 5,00 · 10–4 mol HCl van. 500 cm3 pH = 1,00-es oldatban 5,00 · 10–2 mol HCl van. Az oldódott gáz: 5,00 · 10–2 mol – 5,00 · 10–4 mol = 4,95 · 10–2 mol. A gáz térfogata: V(HCl) = 4,95 · 10–2 mol · 24,5 dm3/mol = 1,21 dm3. Lúg hatására a pH = 5,00 lenne: → [H+] = 1,00 · 10–5 mol/dm3, 500 cm3 oldatban: 5,00 · 10–6 mol H+ maradna. A H+-ionok csökkenése: 5,00 · 10–4 mol – 5,00 · 10–6 mol = 4,95 · 10–4 mol. Ehhez a reakcióegyenlet (H+ + OH– = H2O) alapján 4,95 · 10–4 mol OH– kell. A szükséges NaOH tehát 4,95 · 10–4 mol, amelynek tömege: m(NaOH) = 4,95 · 10–4 mol · 40,0 g/mol = 0,0198 g = 19,8 mg.
1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 1 pont 12 pont
