Kémia

Gazdagítás alkalmazói ismeretek alkalmazásával

Dr. Stankovics Éva

Tehetséggondozó módszertani kiadvány 4

1

Gazdagítás alkalmazói ismeretek alkalmazásával

KémiaDr. Stankovics Éva

Tehetséggondozó módszertani kiadvány 4

2 3

Kémia A Mérei Ferenc Fővárosi Pedagógiai és Pályaválasztási Tanácsadó Intézetingyenes kiadványa.

Felelős kiadó: Sárik Zoltán igazgatóSzerző: dr. Stankovics ÉvaSzerkesztő: Oros CsillaSzakmai lektor: Bondzsér ZitaNyelvi lektor: Sáfrányné Molnár MónikaGrafikai tervezés és nyomdai kivitelezés: Artiverzum Kép-Stúdió Kft.

Kiadja a Mérei Ferenc Fővárosi Pedagógiai és Pályaválasztási Tanácsadó Intézet1088 Budapest, Vas utca 8-10.

Minden jog fenntartva, beleértve a sokszorosítást, a mű bővített,illetve rövidített változatának kiadási jogát is.

Készült a TÁMOP-3.4.4/B-08/2/KMR-2009-0030 számú projekt keretében.

MFPI, Budapest, 2011

Tehetséggondozás több szintenDr. habil. Gyarmathy Éva, MTA Pszichológiai Kutatóintézet

A digitális kor a gyerekek képességeit jelentősen megváltoztatta. A mai gyerekek agya sok, szimultán, főleg vizuális és auditív ingeren fejlődik. A digitális kor fő jellemzője, hogy tudás és készségek nélkül is hozzájuthat információhoz, tudáshoz bárki. A digi- tális bennszülöttekben ezért az az érzés alakul ki, hogy tudásuk van. A digitális bennszülöttek sem értenek jobban a technikai eszközökhöz, mint a digitális beván- dorlók, de számukra a virtuális tudás is tudás. Erőfeszítés nélkül is képesek a rendel-kezésre álló tudást használni. A kiemelkedőek azok lesznek, akik az információkat rendszerben tudják kezelni, és a tudást sajátjukká teszik.Nem véletlen, hogy két tehetséggondozó szakember is az informatika terén írt fejlesz- tő anyagot. Suszter Balázs és Gál Tamás egyaránt a mai kor lehetőségeinek minél magasabb szintű alkalmazásához segítik a gyerekeket. Módszereik, mint a további itt megjelenő szakértőké is, bár más-más területen, jelentős szabadságot adnak a tevékenységekre. Runda Margit, Somló Katalin és dr. Stankovics Éva fejlesztő anyagai is a gyerekek sokféle érdeklődéséhez és képességszintjéhez alkalmazkodó fejlesztő foglalkozásokat mutatnak be. A gyerekek képességeiknek és érdeklődé- süknek megfelelően egyre magasabb szintre juthatnak. Az együttműködés során egymástól tanulnak, közben egymást kiegészítve használják képességeiket. A mai gyerekek idejük igen nagy részét az oktatási intézményekben töltik, ezért az ott tapasztaltak erőteljesen hatnak a gondolkodásukra. Ha azt élik meg, hogy nap mint nap tudatos tevékenység által fejlődnek, ez beépül az életszemléletükbe, és képességeiket a gyakorlás által maximalizálni tudják. Ehhez olyan környezetre van szükség, ahol megélhetik a hozzáértésüket.Az önbizalom ugyanis újabb tevékenységre sarkall, így tovább nő az erőfeszítésre való hajlam és a teljesítmény. A teljesítményeket a hozzáértés megélése készíti elő. Az iskolának az a gyakorlata, hogy korán, még kiforratlan képességek szintjén máris teljesítményeket vár el, a későbbi kiemelkedő teljesítményeket veszélyezteti. A sza-bad próbálkozás, az anyag rendszerbe helyezése, majd a magasabb szinten történő használata kell, hogy megalapozza a teljesítményeket. A tanításnak többet kell adnia, mint amennyit elvár. A sokféle képességet megmozgató tevékenységek sok tanuló számára jelentenek sikert.A mindennapi foglalkozásoknak ugyanúgy, mint a szakköröknek, gazdagító prog-ramoknak legfontosabb feladata, hogy megmutassa a gyerekeknek, adottságaik kiemelkedő képességek kifejlesztésére hajlamosítják őket, és ezért érdemes erőfeszítést tenniük. Az önmagába vetett hite sarkallja az embert a kitartó munkára, és a tehetségesek azok, akikben ez a hit hatalmas belső energiával szabadul fel. A tehetségeseket nem válogatni kell, hanem mindenkinek lehetőséget adni a legna-gyobb fejlődésre. A tehetségesek azok, akik ezzel a lehetőséggel a legnagyobb mér- tékben élni akarnak.

Gyarmathy Éva

4 5

Többirányú problémamegoldó számítási feladatok ........................................... 36Táblázatos feladatok ................................................................................................ 37Feleletválasztós tesztfeladatok ............................................................................50Diagramszerkesztés és -elemzés .........................................................................54Számítási feladatok .................................................................................................. 56Gondolkodtató feladatok ........................................................................................64

Laboratóriumi mérési gyakorlatok ........................................................................... 71Az Irinyi János Kémiaverseny budapesti fordulójának sav-bázis titrálásai 71

1. Citromlé citromsavtartalmának meghatározása ....................................... 712. Kénsavtartalom meghatározása ...................................................................... 723. Citrompótló almasav-tartalmának meghatározása .................................. 744. Sav moláris tömegének meghatározása ........................................................ 76

Az Irinyi János Kémiaverseny budapesti fordulójának redoxititrálásai ..... 771. Füstgáz kén-dioxid tartalmának meghatározása ....................................... 782. A levegő ózontartalmának meghatározása jodometriásan ..................... 793. Pácsó nitrittartalmának meghatározása .......................................................80

A Fővárosi Komplex Tanulmányi Verseny gyakorlatai ..................................... 831. Savas eső vizsgálata .............................................................................................. 832. A Zöld Kft. hidrogén-klorid kibocsátásának (emissziójának) megha-tározása ........................................................................................................................ 85

Felhasznált irodalom..................................................................................................... 87

Tartalom

Bevezető ............................................................................................................................... 6Érdemes-e a tehetséges tanulókkal foglalkozni, és a tanulmányi verse-nyekre készülni? ........................................................................................................ 10

A gondolkodtató kémiai kísérlet, mint a tehetséggondozás és a motiválás egyik eszköze .................................................................................................................... 12

1. Kísérlet pezsgőtablettával .................................................................................. 132. Kísérlet kristályvizes nátrium-acetáttal ...................................................... 143. Mi ég a cső végén? ................................................................................................. 154.Kísérletek réz-gáliccal ......................................................................................... 165. Mi történik a kémcsőben? .................................................................................. 17

Delta Kémiaverseny feladatai .................................................................................... 181. Feladat maximális pontszám: 11 ..................................................................... 182. Feladat maximális pontszám: 9 .......................................................................203. Feladat maximális pontszám: 14 .....................................................................234. Feladat maximális pontszám: 16 .................................................................... 25

Delta Kémiaverseny feladatainak megoldása .......................................................301. Feladat maximális pontszám: 11 .....................................................................302. Feladat maximális pontszám: 9 ....................................................................... 313. Feladat maximális pontszám: 14 .....................................................................324. Feladat maximális pontszám: 16 ....................................................................34

6 7

a négy fenti összetevő ötvözeteként – magas szintű teljesítményre képesek az élet valamely tevékenységi terü-letén.” (Balogh László 2006.)A tehetséges tanulókkal való foglal-kozásnak különösen fontos feladata, hogy „ki kell alakítani tanulóink-ban az önálló ismeretszerzés egyéni módszereit. Legyen igényük a tu-domány és a technika újdonságainak megismerésére. Alakítsák ki saját elképzeléseiket a tanult tudományos elméletek segítségével.” (3. számú melléklet a 34/2008. (XII.12.) OKM rendelethez. Az emelt szintű ma-gyar nyelv és irodalom, történelem, matematika, fizika, biológia, kémia tantárgy tehetséggondozásának ke-rettanterve.)A középiskolai kémiaoktatás célja és így a tehetségekkel való foglalkozás-nak különösen fontos feladata, hogy segítse elő a logikus gondolkodásra nevelést, a többirányú problémameg- oldó készség fejlesztését, az önálló számítási feladatok megoldását és a táblázatok, grafikonok adatainak elemzését és értelmezését.A problémamegoldás, a jelenségek, a tulajdonságok, a folyamatok megér-tésének igénye a tudomány örök haj-tóereje. Fontos, hogy kialakítsuk a tehetséges tanulókban az észlelt je-lenségek magyarázatának igényét, a logikus gondolkodással a korábban

tanult ismereteik alkalmazását. Eze-ket a gondolatokat a 2001 őszén be-vezetett kerettanterv is erőteljesen hangsúlyozza:„Az élményszerű tanulást, a termé-szeti jelenségek iránti érdeklődés megtartását, illetve fokozását szol-gálják a jól megtervezett kémiai kísérletek. A kísérletek legyenek látványosak, de egyszerűek. Legyen több olyan kísérlet, amit a tanulók otthon is meg tudnak ismételni (pl. oldás, égetés, sav-bázis reakciók, erjedés). A kísérletek sokaságának elvégzésével szoktassuk a diákokat az anyagokkal és az eszközökkel való figyelmes, pontos munkára, a min-denre nyitott észlelésre.” (Kerettan-terv, 2003. 131. o.)Így nagyon fontos, hogy a tanulók egyszerűen, logikusan, többirányúan és alkotóan legyenek képesek prob-lémát megoldani. A megvalósításhoz szükséges a motiváció, a kíván-csiság ébrentartása, a cselekvésből kiinduló felfedeztető tanítás, a gon-dolkodásra ösztönző nevelés és a sikerélmény biztosítása. A tantárgy tanítása során a kémiai intelligencia és az értelmi képességek fejlesztése céljából mindinkább olyan kémiai feladatokat kell gyakoroltatni, ame-lyekkel a kémiai folyamatok meny-nyiségi viszonyait értelmezhetik a tanulók.

2011 kiemelkedően fontos éve a kémiának, hiszen az ENSZ köz-gyűlése 2011-et a Kémia Nemzet-közi Évének nyilvánította. A Kémia Nemzetközi Évének jelmondata: „Kémia – a mi életünk, a mi jövőnk”. 2011-ben számtalan verseny és kiemelkedő rendezvény szolgálta, szolgálja a kémia fontosságának, érdekességének bemutatását és a kémia megkedveltetését. Így ebben az évben a tehetséges tanulóknak és az őket felkészítő tanároknak na- gyon sok lehetősége adódik, hogy sikerélményhez jussanak.A teljesség igénye nélkül néhá- nyat felsorolnék – a megszokott ha- gyományos kémiaversenyeken kí-vül – a 2011-ben szervezett kémiai rendezvényekből:• A Kémikusok Egyesületének

szervezésében: Kísérletek tűzzel – vízzel.

• A Magyar Műszaki és Közlekedé-si Múzeum „Kémia Ünnepe” cím-mel indított programsorozatot. A kémiai kísérleti bemutatók sorát tartották: „Vegykonyha” kiállí-tások és foglalkozások, az Ato-mix, a 3D molekulatervezés, Egy csepp két csepp, Csináld gyorsan, Színes kémia, Varázslat, mágia, netalán kémia? és egyéb címek-kel. Beszédes kémia a Duma Színházzal címmel science show

keretében magyarázzák a „ma-gyarázhatatlant” a Duma színház humoristái kémiatanár segítsé-gével.

• A MTV1 Delta műsorának és a Kémikusok Egyesületének szervezésében: a Delta Kémi-averseny.

• A MOL által meghirdetett: MOL Freshhh Junior természettu-dományos verseny.

• Kell nekünk a vegyipar? címmel a Magyar Vegyipari Szövetség fel-hívására lebonyolított pályázat.

Minden rendezvénynek közös célja a tehetségek felkutatása és szerep-léshez juttatása, hiszen „egyre vi-lágosabbá válik, hogy a 21. században a tudás és a szakértelem a legfonto-sabb nyersanyag, és a nagy küzdelem már rég nem az új földrészekért és a bányákért zajlik.” (Hámori–Szabó 2004.)A Nemzeti Tehetségtanács 2007-ben a következő definíciót fogalmaz-ta meg: „Tehetségesnek azok tekinthetők, akik kiváló adottságaik alapján:• az átlag feletti általános képes-

ségek,• az átlagot meghaladó speciális

képességek,• a kreativitás,• a feladat iránti elkötelezettség, a

motiváció

Bevezető

8 9

Curie Kémiai Emlékverseny

Iskolámban, a Petrik Lajos Két Taní- tási Nyelvű Vegyipari, Környe-zetvédelmi és Informatikai Szak-középiskolában a kémia tantárgy kiemelten fontos. A kémia iránt érdeklődő, tehetséges tanulókkal rendszeresen foglalkozunk a tanó-rán kívül is. Külön szakkörön foglal-koztatjuk a 9-10. osztályosokat és a felsőbb éveseket. A középiskolai

hagyományos kémiaversenyeken kí-vül Mérei Ferenc Fővárosi Peda- gógiai és Pályaválasztási Taná-csadó Intézet által szervezett Fővárosi Komplex Szakmai Tanul-mányi Versenyen a vegyész és a környezetvédelmi területen is bizo-nyíthatják 11. osztályos tanulóink a szakmai tantárgyak mellett kémia-tudásukat is. Évek óta iskolánkban kerülnek megrendezésre e verse-nyek döntői.További megmérettetést szervez a Vidékfejlesztési Minisztéri- um és a Nemzeti Szakképzé-si és Felnőttképzési Intézet a 12. osztályosoknak a SZÉTV-én (Szakmacsoportos Szakmai Elő-készítő Érettségi Tantárgyak Ver-senye), az OMTV-én (Országos Műszaki Tanulmányi Verseny) és az OSZTV-én (Országos Szakmai Tanulmányi Verseny). Ezeken a megmérettetéseken a kémia tan-tárgy kiemelten fontos szerepet tölt be. A versenyek szervezésében és lebonyolításában a közreműködő iskolák, így a Petrik is rendszeresen részt vesznek.

Feltétlenül fontos minél hamarabb, az általános iskolában már a hetedik, a középiskolában már a kilencedik osztályban kiválasztani a kémia iránt érdeklődő, tehetséges tanulókat, és el kell látni őket rendszeresen a tanórán, illetve a kémia szakkörön érdekes, gondolkodtató, problémamegoldó feladatokkal és számítási példák-kal, mert fiatalkorban még mindenki kíváncsi felfedező. Az érdeklődő és te-hetséges tanulóknak adott feladatok és számítási példák túlmutatnak az alap tantárgyi követelményeken. Az így felkészített tanulók képesek lesznek – először csak szaktanári segítséggel – később önállóan a problémamegoldó kísérletek elemzésére, a gondolkod-

tató feladatok, a számítási példák megoldására, az összetettebb, logi-kus gondolkodást igénylő gyakorlatok elvégzésére, hiszen a kémia tanulása mind a logikus gondolkodást, mind az elmélyült tanulást megköveteli.A kémia iránt érdeklődő, mo-tivált, tehetséges diákoknak fon-tos tudáspróbát jelentenek a kémi-aversenyek. A sikerélményt nyújtó versenyzés a Curie Kémia Em-lékversenyen, az általános isko-lásoknak szóló Hevesy György Ké- miaversenyen vagy a középiskoláso- kat megmozgató Irinyi János Kémi-aversenyen, az OKTV-n és egyéb megmérettetésen esetleg a tanulók pályaválasztását is meghatározza.

10 11

Érdemes-e a tehetséges tanulókkal foglalkozni, és a tanulmányi versenyekre készülni?

A kérdésre adott igen választ szeretném bizonyítani egy 2009-ben, 1089 fő első éves vegyészmér-nök, biomérnök, kémia BSc és környezettan szakos hallgató körében vég-zett kémiai tudásszint mérés eredményével, ahol a mérésben részt vevők ugyanabban az időben egy 60 perces, min-denki számára azonos kémiai dolgozatot írtak. A dolgozat kifejezetten a középiskolából hozott ismereteket térképezte fel. A feladatsort a hallgatók át-

lagosan 35,3 %-ra írták meg. Ál-talánosságban megállapítható volt, hogy a magasabb felvételi pont-számmal érkezett hallgató jobb dolgozatot írt. Még nyil-vánvalóbb volt az összefüggés a kémia érettségin, a tanulmányi versenyeken és a dolgozaton el-ért pontok között. A versenyeken rendszeresen szereplő diákok sokkal jobban oldották meg a feladatokat, mint a többiek. Az országos döntős versenyzők átlaga 81,9 % volt. (Radnóti–Király 2010.) Így természetes-en a versenyzői tapasztalattal rendelkező tanulók a választott vegyész és kémia szakon köny-nyebben veszik az akadályokat, és sikeresebben végzik el az egye- temet, főiskolát is.

A Kémia Nemzetközi Évében az MTV1 Delta tudományos műso-rának szervezésében indított Del-ta Kémiaverseny döntőjének első napja szintén iskolánkban került megrendezésre, és az itt elvégzett fe-ladatokat a Petrik tanárai állították össze.

Immár második éve iskolám a Petrik TISZK-be tartozó intézmények ta-nulóinak diák- konferenciát szervez Petrik TISZK Diák Konferencia cí-men. Az idei rendezvényen négy szek- cióban folyt a munka:• Földünk és környezetünk.• Biológia és egészség.• Társadalomtudomány és művé-

szet.• Informatika és technika.Az igen színvonalas, egész na-pos programon a 8 iskolából érkezett, jól felkészült diák előadók

érdekesebbnél érdekesebb témák-ból tartottak előadást. A négy előadóteremben 50 előadást hall-gathattak meg a TISZK iskoláiból érkezett érdeklődő tanulók. Min-den szekcióban díjaztuk az első, a második, a harmadik és a közön-ségdíjas helyezetteket.

A kémia iránt fogékony, tehetséges tanulóknak fontosak ezek a verse-nyek. A sikerek csak megfelelő felkészülés után várhatók, ehhez az előkészítő munkához állítottam össze kiadványomat. A tehetsé-ges, érdeklődő és emiatt órán kívül is többletmunkát vállaló diákok felkészüléséhez ajánlom a fejtörő, látványos kísérleteket, a gondol-kodtató feladatokat, a különböző típusú számítási példákat és a versenyzéshez nagyon fontos laboratóriumi gyakorlati méréseket.

12 13

• tanári irányítással a kísérleti ta-pasztalatok tisztázása, elemzése, a kísérleti eredmények kiér-tékelése, és a szükséges követ-keztetések levonása.

A megoldásokra vonatkozó köve- telmények közül a legfontosabbak:• a kísérletnek mindig sikerülnie

kell,• a kísérletnek minden részlete jól

látható legyen,• ezért előírás, hogy megfelelő mé-

retben végezzük, vagy vetítsük ki írásvetítőn vagy diavetítővel,

• a bemutatott eszközök és anya-gok legyenek kellő magasságban,

• az észlelésnél biztosítsunk kont-rollos hátteret,

• az esztétikai nevelés miatt dol-gozzunk tiszta edényekkel, esz-tétikusan összeszerelt készü-lékekkel,

• tartsuk be a balesetvédelmi sza-bályokat.

A következőkben néhány látványos, kémiai kísérlettel kombinált, a szerző által összeállított kémiai fejtörőt mutatnék be.Alkalmazásuk többféleképpen is elképzelhető: egy jól bevált mód-szer az, ha a kísérlet elvégzése előtt elmondjuk, mit és hogyan fogunk csinálni, és pár perc gondolkodási idő után megbeszéljük, hogy ki mi-lyen jelenséget vár – majd a kísérlet

elvégzése után megmagyarázhatjuk az esetleg a várakozástól eltérő ered-ményt.Az is megoldás, ha az óra legvégén bemutatjuk a kísérletet, és feladjuk házi feladatnak kitalálni a magya-rázatot. Ebben az esetben elenged-hetetlen a következő találkozáskor a magyarázat megbeszélése. Vannak esetek, amikor a legcélszerűbb is-mertetni a rendelkezésre álló anya-gokat, eszközöket, s rákérdezni, hogy egy bizonyos eredményt hogyan ér-hetünk el. Természetesen mindenki a saját elképzeléseinek, a tanított diákoknak és a bemutatandó kísér-letnek megfelelően eldöntheti, hogy mikor melyik módszert alkalmazza.

1. Kísérlet pezsgőtablettával

Töltsünk meg egy 100 cm3 térfo-gatú mérőhengert vízzel, majd állít-suk üvegkádba, amelyben víz van. Juttassunk a mérőhenger szája alá egy fél pezsgőtablettát (Plussz tab-letta). Mérjük meg a fejlődő gáz tér- fogatát. A mért térfogat kb. 20 cm3. Majd mérjük meg a második fél pezsgőtablettából keletkező gáz tér-fogatát is. Ez a második térfogat kb. 80 cm3-nek adódik. A pezsgőtabletta általában nátrium-hidrogén-kar-bonátot és borkősavat tartalmaz.

A tehetséggondozásnak, a kémia tantárgy érdekessé tételének és a motivációnak talán legfontosabb eszköze a jól kiválasztott, látványos, gondolkodtató demonstrációs és tanulókísérletek rendszeres alkal-mazása. Ezt bizonyítja, hogy már 1908-ban az Angolkisasszonyok Budapesti Intézete Kémiai kísér-letek címmel segédkönyvet adott ki a Polgári tanítónőképző III. osztályo-sainak.A kémiatanítás „sava-borsa” a kí-sérletezés. A tapasztalatok alapján is elmondhatjuk, hogy a tábla-kréta kémiával biztosan nem valósíthatjuk meg a kerettantervnek megfelelő célkitűzést, hiszen a kerettantervek nagy súlyt helyeznek a tanári és a tanulói kísérletezésre. (Rózsahegyi, 2002)Az „élő” kísérlet élményét semmi nem pótolhatja, bár a legegyszerűbb kísérlet elvégzése is eszközt, anya-got, sok előkészítő munkát és időt igényel, melyet sok kolléga már nem vállal. Pedig a kísérletezésről nem szabad lemondani, ha a kémia tan-tárgy rossz megítélésén változtatni szeretnénk. Sok más mellett ezek az „élő” kísérletek teremtik meg a vide-ofilmen vagy DVD-n bemutatott kí-sérletek hitelét is. Egy-egy eredményesen végrehajtott kémiai kísérlet mindenki számára

élményt jelent. Ezért sajnálatos, hogy az utóbbi évtizedekben, a kémia tantárgyban az arányok túlságosan eltolódtak az elméleti megközelítés és tárgyalásmód felé. Egyértelműen szemlélteti ezt a tényt, hogy a kísér-let nélküli kémiatanítás unalmas, hatástalan, elszomorító. (Rózsa- hegyi, 2002)A tanár által végzett vagy végezte-tett gondolkodtató kísérletek során a kémiai folyamatok tervszerűen irányítottak. A kísérletezés a termé-szettudományok iránt érdeklődő te-hetséges tanulókkal való foglalkozás legjellemzőbb megismerő módsze-re. A kísérletek kiválasztásánál, elő- készítésénél és végrehajtásánál fi-gyelembe kell venni a tanítandó a- nyagot, a didaktikai célt, a technikai megoldásokat és a balesetvédelmi előírásokat. A didaktikai cél megvalósításánál a következő felté-teleknek kell teljesülniük:• a kísérleti megoldást kívánó

probléma világos felvetése,• megfigyelési szempontok meg-

adása, figyelemirányítás,• a kísérleti berendezés és az

egymásra ható anyagok előzetes ismertetése,

• a kísérlet bemutatása, „helyszíni közvetítés”,

• magyarázat, a figyelem összpon-tosítása a fontos részletekre,

A gondolkodtató kémiai kísérlet, mint a tehetséggondozás és a motiválás egyik eszköze

14 15

1. Mi történt a kémcsőben?2. Írd fel a lejátszódó folyamatok egyenleteit!

Megoldás:

1. Melegítés hatására a nátrium-acetát elkezd oldódni a kristályvízében, az oldott só lúgosan hidrolizál, ezt jelzi a fenolftalein indikátor színváltozása.

2. CH3–COONa · 2 H2O = CH3–COO–(aq) + Na+(aq) + 2 H2OCH3–COO– + H2O = CH3–COOH + OH–

3. Mi ég a cső végén?

Csomagolópapírból készítsünk kb. fél méter hosszú papírtölcsért, a hegyes végéhez közel vágjunk egy 1-2 mm átmérőjű lyukat. A tölcsér szélesebb végét gyújtsuk meg. Kis idő múlva a vágott lyukon kiáramló gáz is meggyújtható.

Feladatok:

1. Mi ég a cső végén?2. Hogyan keletkezett?3. Írd fel az anyag égésének egyenletét!

Feladatok:

1. Milyen gáz fejlődik, ha a pezsgőtabletta vízben oldódik?2. Írd fel a lejátszódó folyamat reakcióegyenletét!3. Miért fejlődik a második fél tablettából nagyobb térfogatú gáz?

Megoldás:

1. CO22. 2 NaHCO3 + C2H2(OH)2 (COOH)2 = C2H2(OH)2 (COONa)2 + 2 H2O + 2 CO23. Az első fél pezsgőtablettából fejlődő gáz nagyobb térfogatú folyadékon

buborékol át, legnagyobb része oldódik, és az oldat telítődik a szén-dio-xidgázzal, részben szénsav keletkezésével. Így a második fél tablettából fejlődő gáz legnagyobb része mérhetővé válik.

2. Kísérlet kristályvizes nátrium-acetáttal

Keverjünk össze kb. kétkanálnyi nátrium-acetátot egy pici szilárd fenolfta-leinnel, szórjuk a keveréket száraz kémcsőbe. Állítsuk a kémcsövet kb. 70˛°C hőmérsékletű vízfürdőbe. Rövid idő múlva a színtelen porkeverék színe el-kezd rózsaszínes lilára változni, tartsuk a kémcsövet hideg víz alá, és a szín eltűnik. A műveletsor többször ismételhető.

Feladatok:

16 17

5. Mi történik a kémcsőben?

Kémcsőben elegyítsünk azonos térfogatú telített kálium-klorid-oldatot és cc. sósavat. Figyeljük meg a változást!

Feladat:1. Írd le a bekövetkező változást!2. Magyarázd a jelenséget reakcióegyenlettel!Megoldás:

1. KCl csapadék válik ki.2. KCl K+(aq) + Cl–(aq)A koncentrált sósav hatására az egyensúly az alsó nyíl irányában tolódik el, és a túltelített oldatból KCl csapadék kiválik.

2011-ben az MTV1 Delta tudományos műsorának szervezésében a Delta Kémiaverseny döntőjének egyik feladatsorát a szerző készítette. Itt tenném közzé a feladatlapot a megoldásokkal, a pontozással és a versenyen készített fotókkal együtt.

Megoldás:

1. Szén-monoxid.2. Mivel a tölcsér belsejében nincs elég oxigén, a papír tökéletlen égésénél

szén-monoxidgáz keletkezik.3. 2 CO + O2 = 2 CO2

Kísérletek réz-gáliccal

A) Száraz kémcsőben lévő porított kristályvizes réz-szulfátot (CuSO4 · 5 H2O) egyre erősödő gázégővel melegítsünk színváltozásig. A kihevített anyagot öntsük porcelántálba.

B) Tegyük kis részletét vizet tartalmazó kémcsőbe!C) A másik részletét oldjuk cc. HCl-t tartalmazó kémcsőben!D) A következő részletét oldjuk kémcsőben lévő cc. NH3-oldatban!

Feladat:Írd fel az A) B) C) D) változások reakcióegyenleteit a színváltozásokkal együtt!

Megoldás:

hőA) CuSO4 · 5 H2O → CuSO4 + 5 H2O kék fehér

B) CuSO4  + 4 H2O = [Cu(H2O)4]2+ SO24

- fehér kék

C) CuSO4  + 4 HCl =[CuCl4]2– + H2SO4 fehér zöld

D) CuSO4 + 4 NH3 =[Cu(NH3)4]2+ + SO24

- fehér sötétkék

18 19

A kísérletet elvégezve a látvány:Feladatok

A) Írjátok le a kb. 2-3 perc múlva bekövetkező változást!

2 pont

Delta Kémiaverseny feladatai

Petrik Lajos Két Tanítási Nyelvű Vegyipari, Környezetvédelmi és Informatikai Szakközépiskola

2011. május 14. Összes pontszám: 50 pont

TANULÓI INFORMÁCIÓK• Minden kísérletet a megfelelő védőfelszerelés használata mellett, szük-

ség esetén elszívófülkében kell végrehajtanotok!• A versenybizottság a kísérletek hibás vagy sikertelen elvégzésekor min-

den feladat esetében maximum 5 pontot von le az adott feladatra kapott pontokból.

1. Feladat maximális pontszám: 11Végezzétek el az alábbi kísérletet a leírás és készülékrajz alapján, majd oldjátok meg a feladatokat tudásotok és a kísérlet során nyert tapasztalatok segítségével!

Kísérlet• A kémcső külső falát vékonyan kenjétek be glicerinnel, majd óvatosan

forgassátok meg a nagyobb óraüvegen lévő jódkristályokon! A jódkris-tályok ragadjanak rá a kémcső külső falára.

• A kémcsőbe szórjatok műanyag portölcsér segítségével kb. 2 kanálnyi szilárd nátrium-hidroxidot!

• Szereljétek össze a képen látható készüléket!• Tegyetek vattát a lombik szája és a kémcső közé!• Öntsetek a kémcsőben lévő nátrium-hidroxidra fél kémcsőnyi vizet!• Óvatosan keverjétek meg üvegbottal az oldatot a kémcsőben, az üvegbo-

tot hagyjátok a kémcsőben!

20 21

1. kísérlet

2. kísérlet

A kísérletek elvégzése után a látvány:

1. kísérlet 2. kísérlet

A kerámiás dróthálón előre elkészített 2-3 kanálnyi porított ammónium-bikromátot /(NH4)2Cr2O7-ot/ gyújtópálca segítségével melegíti, amíg az szikrázni nem kezd.

A reakció lejátszódása után a reakcióban keletkező króm(III)-oxidot gázégő lángjában erősen felhevíti, majd az ammóniával telített légterű nagy lombikba kis részletekben beleszórja.

B) Mindkét folyamat esetében írjátok fel a termokémiai egyenletekből ismert módon, hogy milyen állapotú anyagból milyen állapotú anyag keletkezik! Adjátok meg mindkét folyamat nevét és a hozzá tartozó energiaváltozás előjelét is!

C) Magyarázzátok és számítással is igazoljátok a bekövetkező változásokat!

5 pont

Adatok:

Képződéshők

⊿kH[Na+(aq)] = –240 kJ/mol⊿kH[OH–(aq)] = –230 kJ/mol⊿kH[NaOH(s)] = –428 kJ/mol⊿kH[I2(g)] = +93,8 kJ/mol⊿kH[2 I(g)] = +151 kJ/mol

2. Feladat maximális pontszám: 9

Figyeljétek meg a vetélkedő vezetője által bemutatott kísérleteket, majd oldjátok meg a hozzájuk kapcsolódó feladatokat!

4 pont

22 23

Feladatok a 2. kísérlethez

E) Mi történhetett az ammóniával a felhevített króm(III)-oxid hatására? Kémiai változás esetén írjátok fel a lejátszódó folyamat reakcióegyenletét!

F) Milyen szerepet játszott a folyamatban a króm(III)-oxid?

3. Feladat maximális pontszám: 14

Ezt a kísérletet védőfelszerelésben, működő elszívó fülke alatt hajtsátok végre, majd megfigyeléseitek és kémiai tudásotok segít-ségével oldjátok meg a feladatokat!

KísérletÓvatosan adjátok a főzőpohárban lévő 50 cm3 térfogatú, 30 tömegszázalékos kénsavoldathoz az előkészített kb. 2 g kalcium-karbidot és részletekben az üvegben lévő kb. 5 cm3 térfogatú hipót (a fényjelenség megjelenéséig)!

A kísérlet elvégzése után a látvány:

3 pont

1 pont

Feladatok az 1. kísérlethez

A) Rendezzétek a felírt reakcióegyenletet!

B) Adjátok meg a reakcióegyenletben szereplő színváltozást okozó anyagok színeit!

C) Írjátok fel, hogy a reakcióban mi oxidálódott, mi redukálódott!

D) Jellemezzétek minél több szempont szerint a lejátszódó folyamatot!

(NH4)2Cr2O7 = Cr2O3 + N2 + H2O 1 pont

1 pont

1 pont

2 pont

24 25

4. Feladat maximális pontszám: 16

Nyolc számozott kémcsőben különböző oldatokat kaptatok, ennek ismeretében válaszoljatok az A) – G) pontokban feltett kérdésekre az alábbi indikátor skálák, valamint számításaitok alapján a kísérlet elvégzése nélkül!A válaszok megadása előtt ne nyúljatok a kísérlethez előkészített vegy- szerekhez és eszközökhöz! Jelezzétek, ha készen vagytok elméleti válaszaitokkal, mert csak azok ellenőrzése után foghattok hozzá a gyakorlati munkához!

Sav-bázis indikátorok színváltozásai a pH változásának függvényé-ben

Feladatok

A) Figyeljétek meg és írjátok le a változásokat! Magyarázzátok meg részle-tesen, hogy szerintetek mi történik az egyes kiindulási anyagokkal, illetve a belőlük keletkező termékekkel!

B) Írjatok fel minél többet a főzőpohárban lejátszódó folyamatok rendezett reakcióegyenleteiből!

5 pont

9 pont

26 27

E) Milyen indikátor(ok) színe lenne a 2. oldatban vörös?

F) Milyen színű lenne a 3. oldatban a timolkék indikátor?G) Milyen színű lesz a timolkék indikátor, ha 1 cm3, a 2. számú kémcsőben lévő oldathoz 2 cm3, az 5. számú kémcsőben lévő oldatot öntünk? Számítsá-tok ki az így keletkező oldat pH-ját is, ha a térfogatok összegezhetők!

A kísérlet elvégzéseAz elméleti válaszok megadása és a zsűri tagjainak való bemutatása és a feladatok javítása után az A) –G) jelű üres kémcsövekben ellenőrizzétek a gyakorlatban is a helyes válaszokat! A tálcán levő kémcsövekre írjátok rá a megfelelő betűjelet (A-G), és végezzé-tek el a kémcsőben a vizsgabizottság által már helyesnek ítélt kísérleteket. A kémcsövekben lévő oldatok olyan kis részleteit használjátok, hogy mindig maradjon az eredeti, számozott kémcsövekben az eredeti oldatból is! A feladat végrehajtását a kísérlethez előkészített cseppentőkkel is végezhetitek.A kísérlet elvégzése után a látvány:

2 pont

1 pont

4 pont

Nyolc számozott kémcsőben az alábbi oldatok találhatók:

Kérdések

A) Melyik kémcsőben vagy kémcsövekben lenne a timolkék indikátor sárga színű?

B) Milyen színű a 6. oldatban a fenolftalein indikátor?

C) Adjátok meg, hogy melyik kémcsőben vagy kémcsövekben lenne a bróm-timolkék indikátor kék színű!

D) Milyen színű a 8. oldatban a lakmusz indikátor?

1. 0,1 mol/dm3 HCl2. 0,01 mol/dm3 HCl3. 0,001 mol/dm3 CH3–COOH4. 0,1 mol/dm3 NaOH5. 0,01 mol/dm3 NaOH6. 0,1 mol/dm3 Na2CO3

7. 0,00001 mol/dm3 NaOH8. 0,001 mol/ dm3 NH4Cl

2 pont

1 pont

4 pont

1 pont

28 29

A kísérlet elvégzése után a látvány:

A verseny közelről:

Feladat1

Mauritius országzászlójának színei sorrendben: vörös-kék-sárga-zöld. A már előállított színes oldatok kis részletéből, valamint a számozott kém-csövekben lévő oldatok és a rendelkezésetekre álló indikátorok segítségé-vel négy különböző üres kémcsőben állítsátok elő az országzászló színeivel

egyező oldatokat!

A csapatok a kérdésekre adott jó válaszokra és a feladatokat elvégezve a kémcsövekben kapott helyes színekre kapják meg az A) – G) bekeretezett válaszokra adható pontokat.

Rakjátok ezeket az oldatokat egy kémcsőállványba oly-an sorrendbe, hogy balról jobbra haladva éppen Mauri-tius zászlójának fent felsorolt színeit mutassák!

1 pont

1 Ezt a feladatrészt a zsűri állította össze.

30 31

C) Magyarázzátok és számítással is igazoljátok a bekövetkező változásokat!

2. Feladat maximális pontszám: 9

A) Rendezzétek a felírt reakcióegyenletet!

B) Adjátok meg a reakcióegyenletben szereplő színváltozást okozó anyagok színeit!

C) Írjátok fel, hogy a reakcióban mi oxidálódott, mi redukálódott!

D) Jellemezzétek minél több szempont szerint a lejátszódó folyamatot!

A jód szublimációjához szükséges energiát a NaOH oldáshője (vagy oldódását kísérő energiaváltozás) adja. 1 pont

∆H1 = {[∆kH[Na+(aq)] + ∆kH[(OH–·aq)]} –∆kH[NaOH(s)] = [–240 kJ/mol + (–230 kJ/mol)] – (–428 kJ/mol) = –42 kJ/mol 2 pont

∆H2 = ∆kH[I2(g)] –∆kH[I2(s)] = +93,8 kJ/mol – 0 kJ/mol = +93,8 kJ/mol 2 pont

5 pont

(NH4)2Cr2O7 = Cr2O3 + N2 + 4 H2O 1 pont

Az (NH4)2Cr2O7 sárga színű, a Cr2O3 zöld színű. 1 pont

A nitrogén oxidálódott, a króm redukálódott. 1 pont

– bomlás– redoxireakció– exoterm folyamat– gázfejlődéses reakció

2 jó válasz 1 pont,3 vagy 4 jó válasz 2 pont

2 pont

Delta Kémiaverseny feladatainak megoldása

Petrik Lajos Két Tanítási Nyelvű Vegyipari, Környezetvédelmi és Informatikai Szakközépiskola

JAVÍTÓKULCS

1. Feladat maximális pontszám: 11

A) Írjátok le a kb. 2-3 perc múlva bekövetkező változást!

B) Mindkét folyamat esetében írjátok fel a termokémiai egyenletekből ismert módon, hogy milyen állapotú anyagból milyen állapotú anyag keletkezik!Adjátok meg mindkét folyamat nevét és a hozzá tartozó energiaváltozás előjelét is!

A kémcsőben a NaOH oldódik, 1 pontés a lombikban lila színnel szublimál a jód. 1 pont

2 pont

oldódásNaOH(s) → Na+(aq) + OH–(aq) ∆H1 < 0 2 pont

szublimációI2(s) → I2(g) ∆H2 > 0 2 pont

4 pont

32 33

B) Írjatok fel minél többet a főzőpohárban lejátszódó folyamatok rendezett reakcióegyenleteiből!

Az acetilén fejlődése és a kalcium-hidroxid kelekezése: CaC2 + 2 H2O = CH≡CH + Ca(OH)2

Klórgáz fejlődés: NaOCl + NaCl + H2SO4 = Cl2 + Na2SO4 + H2O

vagy ClO– + Cl– + 2 H+ = Cl2 + H2O

Az acetilén reakciója 1 mol klórral: CH≡CH + Cl2 = CHCl=CHCl

Az acetilén reakciója 2 mol klórral: CH≡CH + 2 Cl2 = CHCl2–CHCl2

A klór reakciója a vízzel: Cl2 + H2O = HOCl + HCl

Az acetilén tökéletes égése: CH≡CH + 2,5 O2 = 2 CO2 + H2O

vagy 2 CH≡CH + 5 O2 = 4 CO2 + 2 H2O

Az acetilén tökéletlen égése: CH≡CH + 1,5 O2 = 2 CO + H2O

vagy: 2 CH≡CH + 3 O2 = 4 CO + 2 H2O

Az acetilén kormozó égése: CH≡CH + 0,5 O2 = 2 C + H2O

vagy: 2 CH≡CH + O2 = 4 C + 2 H2O

A gipsz képződése:Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H2O

Minden helyes (teljes vagy ionos) egyenlet 1 – 1 pont

9 pont

E) Mi történhetett az ammóniával a felhevített króm(III)-oxid hatására? Kémiai változás esetén írjátok fel a lejátszódó folyamat reakcióegyenletét!

F) Milyen szerepet játszott a folyamatban a króm(III)-oxid?

3. Feladat maximális pontszám: 14

A) Figyeljétek meg és írjátok le a változásokat! Magyarázzátok meg részle-tesen, hogy szerintetek mi történik az egyes kiindulási anyagokkal, illetve a belőlük keletkező termékekkel!

Az ammónia elég (vagy oxidálódott). 1 pont

4 NH3 + 5 O2 = 4 NO + 6 H2O 2 pont

vagy 4 NH3 + 3 O2 = 2 N2 + 6 H2O

3 pont

Katalizátor. 1 pont

A kalcium-karbidból és a vízből színtelen (acetilén) gáz fejlődik. 1 pontA hipóból sárgászöld színű klórgáz keletkezik. 1 pontA keletkező acetilén meggyullad, szikrázva, esetleg kor-mozó lánggal elég. 1 pontAz oldat közben zavarosodik, fehér csapadék keletkezik benne. 1 pontAz acetilén reagál a klórgázzal.

5 pont

34 35

Mauritius országzászlójának színei sorrendben: vörös-kék-sárga-zöld.

7. számú kémcsőbe timolkék indikátor. 1 pont

4. Feladat maximális pontszám: 16

A) Melyik kémcsőben vagy kémcsövekben lenne a timolkék indikátor sárga színű?

B) Milyen színű a 6. oldatban a fenolftalein indikátor?

C) Adjátok meg, hogy melyik kémcsőben vagy kémcsövekben lenne a bróm-timolkék indikátor kék színű!

D) Milyen színű a 8. oldatban a lakmusz indikátor?

E) Milyen indikátor(ok) színe lenne a 2. oldatban vörös?

F) Milyen színű lenne a 3. oldatban a timolkék indikátor?

G) Milyen színű lesz a timolkék indikátor, ha 1 cm3 , a 2. számú kémcsőben lévő oldathoz 2 cm3 , az 5. számú kémcsőben lévő oldatot öntünk? Számítsá-tok ki az így keletkező oldat pH-ját is, ha a térfogatok összegezhetők!Kék.

3, 8. 2 pont

4, 5, 6, 7. 4 pont

Lila vagy rózsaszín. 1 pont

Lila. 1 pont

Metilnarancs és a lakmusz. 2 pont

Sárga. 1 pont

pH = 11,5 4 pont

36 37

Táblázatos feladatok

1. Töltsd ki a táblázat üres celláit!

Megoldás:

A középiskolai kémiatanításnak és így a tehetséggondozásnak is fon-tos feladata, hogy segítse a logikus gondolkodásra nevelést és a prob-lémamegoldó készség fejlesztését, alakítson ki megfelelő önállóságot a számítási feladatok megoldásában, és járuljon hozzá a mennyiségi szem-lélet fejlesztéséhez.

A kémia iránt érdeklődő, s emiatt órán kívül is többletmunkát vál-laló tehetséges tanulók számára izgalmas és fontos tudáspróbát je-lentenek a versenyek. Eredményes, sikerélményt nyújtó szereplés azon-ban csak megfelelő előkészítés után várható. A versenyekre való felkészí-téshez a korábbi versenyek kérdései, a Középiskolai Kémiai Lapok felada-tai, a számtalan jobbnál jobb kémi-ai példatár (néhány a felhasznált irodalomban is megtalálható) mel-lett már az internet is rendelkezésre áll. Szerepeljen itt néhány inter-netcím a teljesség igénye nélkül:

http://kemia.blog.hu/http://kemia.lap.hu/h t t p : / / s u l i h a l o . h u / a j a n l o /aktualis/5131-irasbeli-kemia-erett segi-feladatok-megoldasok http://cheminst.emk.nyme.hu/gya korlat/http://web.inc.bme.hu/fpf/http://www.sulinet.hu/tart/fcikk/Kidv/0/33374/1

A számítási feladatok változatos tí-pusait alkalmazhatjuk a tehetség-gondozásban. Így a táblázatos, a fele-letválasztós, a diagramszerkesztő- és elemző, a gondolkodtató rajzos számítási feladatok jó lehetőséget biztosítanak a versenyekre való felkészüléshez. Az alábbi feladatok többségét a szerző készítette.

Többirányú problémamegoldó számítási feladatok

38 39

3. Töltsd ki a hiányzó adatokat!

Megoldás:

2. Töltsd ki a táblázat üres celláit!

Megoldás:

40 41

Megoldás:

A) C6H6 + Br2 = C6H5Br + HBr

B)

C) 60,5%

D) 43,0%

4. 10,0 cm3 térfogatú benzolból és 8,0 cm3 brómból vas katalizátor mellett brómbenzolt állítunk elő.

A) Írd fel a lejátszódó folyamat reakcióegyenletét!

B) Töltsd ki a táblázatot, és válaszolj a kérdésekre!

C) Add meg a termelési százalékot, ha 15,00 g termék lett!

D) Számítsd ki, hogy hány % feleslegben van a bróm?

42 43

Megoldás:

A) CaCl2 · 2 H2O + Na2CO3 = CaCO3 + 2 NaCl + 2 H2O

B)

C)

D)

5. 5,00 g CaCl2 · 2 H2O-ból és 5,00 g Na2CO3-ból CaCO3-t állítunk elő.

A) Írd fel a lejátszódó folyamat reakcióegyenletét!

B) Töltsd ki a táblázatot, és válaszolj a kérdésekre!

C) Add meg a termelési %-ot, ha 4,00 g termék lett!

D) Hány % feleslegben van a Na2CO3?

44 45

7. Töltsd ki a folyamatokkal kapcsolatos hiányzó adatokat!6. Töltsd ki a táblázat hiányzó adatait!

Megoldás:

46 47

8. Töltsd ki az elektrolízisre vonatkozó hiányzó adatokat!Megoldás:

48 49

9. Töltsd ki a táblázat hiányzó adatait!

Megoldás:Feleletválasztós tesztfeladatok

Megoldás:

50 51

Megoldás:

A) I, B) H, C) I, D) I, E) H, F) I, G) I, H) H.

14. Állítsd logikai sorrendbe a NaCl-oldat készítésének felsorolt lépéseit! Írd a művelet sorszámát a kipontozott helyre!A) ….. Jelig töltjük a mérőlombikot.B) ….. Főzőpohárba bemérjük a NaCl-ot.C) ….. A mérőlombikba átmossuk az oldatot.D) ….. Desztillált vízben oldjuk a NaCl-ot.E) ….. Homogenizáljuk az oldatot.

Megoldás:

A) 4. B) 1. C) 3. D) 2. E) 5.

15. Írj a kipontozott helyre “I” betűt, ha igaz, “H” betűt, ha hamis az állítás!A) ….. A sóoldat homogén rendszer.B) ….. A NaOH vízben való oldódása endoterm folyamat.C) ….. A telített oldat adott hőmérsékleten a maximális oldott anyagot tar-talmazza.D) ….. A telített oldat összetételét jellemezhetjük a tömegszázalékos össze-tétellel.E) ….. A mólszázalék jele a w%.F) ….. Az oldat tömege mindig több az oldószer tömegénél.G) ….. Az oldhatósági görbénél a hőmérséklet függvényében ábrázoljuk az oldhatóságot.H) ….. A “Hasonló a hasonlót old” elv szerint a poláris oldószer az apoláris anyagokat oldja jól.

Megoldás:

A) I, B) H, C) I, D) I, E) H, F) I, G) I, H) H.

10. Jelöld be a helyes választ a p+ számra vonatkozóan!A) 2 mol 1H > 1 mol 2HeB) 2 mol 1H = 1 mol 2HeC) 2 mol 1H < 1 mol 2He (B)

11. Jelöld be a helyes választ a p+ számra vonatkozóan!A) 1 g 1H > 1 mol 2HeB) 1 g 1H = 1 mol 2HeC) 1 g 1H < 1 mol 2He (C)

12. Jelöld be a helyes választ a p+ számra vonatkozóan!A) 2 g 1H > 1 g 2HeB) 2 g 1H = 1 g 2HeC) 2 g 1H < 1 g 2He (A)

13. Írj a kipontozott helyre “I” betűt, ha igaz, “H” betűt, ha hamis az állítás!A) ….. A sóoldat homogén rendszer.B) ….. A NaOH vízben való oldódása endoterm folyamat.C) ….. A telített oldat adott hőmérsékleten a maximális oldott anyagot tar-talmazza.D) ….. A telített oldat összetételét jellemezhetjük a tömegszázalékos össze-tétellel.E) ….. A mólszázalék jele a w%.F) ….. Az oldat tömege mindig több az oldószer tömegénél.G) ….. Az oldhatósági görbénél a hőmérséklet függvényében ábrázoljuk az oldhatóságot.H) ….. A “Hasonló a hasonlót old” elv szerint a poláris oldószer az apoláris anyagokat oldja jól.

52 53

17. Az alábbiakban két fémet kell összehasonlítani. Írd a megfelelő betűt a kipontozott helyre! A) nátrium B) vas C) mindkettő D) egyik sem

................ Fémrácsos.

................ Vízzel hevesen reagál.

................ Víz alatt tárolják.

................ Két és három pozitív töltésű ionja van.

................ Szobahőmérsékleten szilárd.

................ A természetben előfordul elemi állapotban.

................ Szobahőmérsékleten nagy reakciókészségű.

................ Apoláris oldószerben oldódó szilárd anyag.

................ A standard potenciálja pozitív.

................ Petróleum alatt tárolják.

Megoldás:

C, A, D, B, C, D, A, D, D, A.

16. Az alábbiakban két elemet kell összehasonlítani. Írd a megfelelő betűt a kipontozott helyre! A) fehér foszfor B) nitrogén C) mindkettő D) egyik sem

................ Molekularácsos.

................ Molekulájában 2 db π-kötés van.

................ Égésekor fehér szilárd anyag keletkezik.

................ Mérgező.

................ Szobahőmérsékleten kicsi a reakcióképessége.

................ Molekulája poláris.

................ Apoláris oldószerben oldódó szilárd anyag.

................ Ammónia állítható elő belőle.

................ Petróleum alatt tárolják.

................ A vízzel reakcióba lép.

Megoldás:

C, B, A, A, B, D, A, B, D, D.

54 55

Megoldás:

1 mol gáz térfogata 293 K hőmérsékleten és 1 bar nyomáson 24 dm3, míg 1 mol gáz térfogata 293 K hőmérsékleten és 2 bar nyomáson 12 dm3.

Izochorok

20. 15,4 cm3 térfogatú, 10,0 tömegszázalékos, 1,07 g/cm3 sűrűségű és 5,00 cm3 térfogatú, 14,0 tömegszázalékos, 1,10 g/cm3 sűrűségű nátrium-klori- doldatot elegyítünk.

A) Számítsd ki a kevert oldat tömegszázalékos összetételét!B) Ábrázold az alábbi koordináta-rendszerben a feladatban használt, ill. kapott (a w = 10,0%-os, a w = 14,0%-os, a kevert, amelynek sűrűsége 1,08 g/cm3) NaCl-oldatok sűrűség adatait a tömegszázalékos összeté-telek függvényében!

Diagramszerkesztés és -elemzés

18. Ábrázold t-V koordináta-rendszerben 1 mol gáz izobárját állandó p = 105

Pa nyomáson! Indoklásként tüntess fel egy-egy adatot a tengelyeken!Segítségképpen megadunk egy T-V koordináta-rendszerben lévő izobárt.

Megoldás: n = 1 mol

19. Rajzolj egy T-p koordináta-rendszert! Ábrázold n = 1 mol gáz izochorjaita) V1 = 12 dm3

állandó térfogaton,b) V2 = 24 dm3 állandó térfogaton!

Indoklásként tüntess fel egy-egy adatot a tengelyeken!

56 57

25. Hány g 8O-ban, illetve 1H-ben van annyi db proton, mint 4,0 g Mg-ben? (4,0 g, 2,0 g)

26. Melyik az, a periódusos rendszerben egymást követő két elem, amelyek-ben összesen 318 töltéssel rendelkező részecske van, és a no-ok száma 238? A két atomban a no-ok aránya 59 : 60-hoz. Jelöld a két elem rendszámát és tömegszámát is! ( A u , Hg)

27. Egy habpatron tömege 34,2 g. Az üres patron tömege 26,6 g, a patron tér-fogata 10,2 cm3. A habpatron dinitrogén-oxidot, kéjgázt tartalmaz, mely édes ízű, vízben nem oldódó gáz. Számítsd ki, hogy 20 oC hőmérsékleten mekkora lenne a habpatronban a nyomás, ha gázként lenne benne a dinitrogén-oxid! (4,13 . 107 Pa)

28. Egy pezsgőtabletta 200 mg Na2CO3-t és 200 mg citromsavat (háromértékű sav, M  =  192  g/mol) tartalmaz. Számítsd ki, hogy összesen hány cm3 20  oC hőmérsékletű, standard nyomású szén-dioxidgáz keletkezik a tabletta old-ódása során! (37,4 cm3)

29. Állítsd csökkenő tömegszázalékos sorrendbe a következő NaOH-olda-tokat! a) ρ(NaOH) = 10,0 g/dm3 (az oldat sűrűsége 1,01 g/cm3) b) w(NaOH) =10,0%-os c) x(NaOH) =10,0%-os d) c(NaOH) = 10,0 mol/dm3 (az oldat sűrűsége 1,33 g/cm3)(A sorrend: d>c>b>a, mert az a) w = 0,990%, a b) w = 10,0%, a c) w = 19,8%, a d) w = 28,6% és az e) w = 30,08%.)

30. Készíteni kell 2000  cm3, 0,1  mol/dm3 koncentrációjú sósavat. A sav koncentrációjának megállapításához areométerrel megmérjük a sósav sűrűségét. Az alábbi ábrán az areométer szára látható. Az ábra és a táblázat segítségével határozd meg a cc. sósav sűrűségét és tömegszázalékos összeté-telét, majd számítsd ki a fenti oldathoz szükséges cc. sav térfogatát!

20079

19779

Számítási feladatok

21. Hány p+ és no van 14 g Li – ban? (p+ = 3,6 · 1024, és no = 4,8 · 1024)

22. 54 g Al-ban hány p+ és no van? (p+ = 1,56 · 1025, és no = 1,68 · 1025)

23. Számítsd ki, hogy melyikben van több p+ a, 2 mol 1H-ban vagy 0,5 mol 2He-ban? (1H-ban a p+ = 1,2 · 1024, 2He a p+= 6 · 1023)

24. Hány g tríciumban van annyi neutron, ahány elektron van 3,5 g nitrogé-natomban? (2,625 g)

73

2713

58 59

33. A csoport tagjai azt a feladatot kapták a laboratóriumi gyakorlaton, hogy írják le a koncentrált sósav tulajdonságait és hígításának menetét. A tanár összeszedte a dolgozatokat. Rövid idő múlva piros tollat vett elő, és javítani kezdett.Javítsd ki a hibákat! Húzd alá a hibás részeket! Osztályozd le a dolgozatot!

Javítókulcs: 0–1 hiba 5 ( jeles), 2–3 hiba 4 ( jó), 4–5 hiba 3 (közepes), 6–7 hiba 2 (elégsé-ges), 8 vagy több hiba 1 (elégtelen).

“ A koncentrált sósav (cc. HNO3) barna színű folyadék és w = 65%-os. A kon-centrált sósav szagtalan és kismértékben oldódik a vízben. A kiszámolt kon-centrált sósavat gyorsmérlegen kell kimérni. Fülke alatt, a mérőlombikban lévő desztillált vízbe cseppenként adagoljuk a koncentrált savat. Az endoterm (hőfejlődéssel járó) oldódás miatt az oldat felmelegszik. A mérőlombikot jelig töltjük és homogenizáljuk.”

Megoldás:

A koncentrált sósav (cc. HNO3) barna színű folyadék és w = 65%-os. A kon-centrált sósav szagtalan és kismértékben oldódik a vízben. A kiszámolt kon-centrált sósavat gyorsmérlegen kell kimérni. Fülke alatt, a mérőlombikban lévő desztillált vízbe cseppenként adagoljuk a koncentrált savat. Az endoterm (hőfejlődéssel járó) oldódás miatt az oldat felmelegszik. A mérőlombikot jelig töltjük és homogenizáljuk.”7 hiba, az osztályzat: 2 (elégséges).

34. A reakcióhő kiszámítható a kötési energiákból, képződéshőkből és kör-folyamatokból.A) Számítsa ki a kötési energiákból a következő reakció reakcióhőjét! Exo-term vagy endoterm a reakció?

CH4 + 2 O2 = CO2 + 2 H2O A kötési energiák:

C–H O=O C=O H–O 439 493 725 498 kJ/mol

Megoldás:

A leolvasott sűrűség 1,175  g/cm3, összetétel a táblázat alapján: w(HCl)= 35,20%,V(w = 35,2% HCl) = 17,6 cm3.

31. A 3,00  tömegszázalékos KMnO4-oldat 10,0 cm3-ét 200 cm3-re hígítjuk. A keletkező oldat 50,00  cm3-e 12,5  cm3 0,200  mol/dm3 koncentrációjú FeSO4-oldattal reagál savas közegben az alábbi kiegészítendő reakcióegyen-let szerint. Számítsd ki az anyagmennyiség koncentrációját és sűrűségét a 3,00 tömegszázalékos KMnO4-oldatnak! (0,200 mol/dm3, 1,05 g/cm3)Rendezendő egyenlet: FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 = Fe2(SO4)3 + K2SO4 + MnSO4 + H2O

32. Mekkora a kálium-dikromát-mérőoldat anyagmennyiség koncent-rációja, ha 10,0 cm3-t kipipettázva belőle, majd ezt 100 cm3-re hígítva az így elkészített oldatból 22,0 cm3 fogyott 0,0630 g oxálsavra? (0,0758 mol/dm3) Egészítsd ki a folyamat reakcióegyenletét! K2Cr2O7 + (COOH)2 · 2 H2O + H2SO4 = K2SO4 + Cr2(SO4)3 + CO2 + H2O

60 61

Megoldás:

Körfolyamatot készítünk:

Körfolyamathoz jutunk, ha például az 1,5 ⊿rH2 irányát (előjelét) megváltoz-tatjuk:⊿rH + 0,5⊿rH1 – 1,5⊿rH2 = 0⊿rH = 1,5 · (–2602 kJ/mol) – 0,5(–6542 kJ/mol) = – 632,0 kJ/mol

35. Egy nyílt szénláncú, telített szénhidrogént tökéletesen égetünk el sztö-chiometrikus mennyiségű levegőben.

A) Mi az összegképlete a telített szénhidrogénnek, ha 1,00  m3 25  °C és 0,100 MPa nyomású szénhidrogéngáz égéstermékéből 2,939 kg víz kondenzál ki? (C3H8)B) Hány kg 10,0  tömegszázalékos kálium-karbonát-oldat szükséges a keletkezett szén-dioxidgáz elnyeletéséhez? A CO2 tökéletes elnyele-tése érdekében a K2CO3-t 25,0%-os feleslegben alkalmazzuk. (211 kg)Az elnyelési reakció: K2CO3 + CO2 + H2O = 2 KHCO3C) Hány m3 25 °C hőmérsékletű és standard nyomású levegő kell az ége-téshez, ha az összetételében 21,0 térfogatszázalék az oxigén? (23,8 m3)

36. A) Hány cm3 98,0  tömegszázalékos 1,84  g/cm3 sűrűségű kénsavoldat szükséges 250  cm3 0,100  mol/dm3 töménységű H2SO4-oldat készíté-séhez? (1,36 cm3)B) Milyen lesz az oldat kémhatása, ha 100  cm3 0,100  mol/dm3 kon-centrációjú kénsavoldathoz 100  cm3 0,200  mol/dm3 koncentrációjú NaOH-oldatot adunk? (semleges)C) Add meg az oldat koncentrációját a keletkező sóra! A térfogatvál-tozástól eltekinthetsz. (0,0500 mol/dm3)

Megoldás:

A kémiai reakció egyfajta meghatározása szerint: „a régi kötések felszakad-nak, és új kötések alakulnak ki”. Ez a valóságban összetettebb folyamat, de termokémiai szempontból elvi hibát nem vétünk, ha először képzeletben szabad atomokat állítunk elő, s majd ezekből építjük fel a keletkező új anya-gokat.Tehát a reakcióhő számításához fel kell szakítani 4 mol C–H és 2 mol O=O kötést, ezeknek az energiáknak az előjele pozitív lesz, mert energiát kell befektetni a kötések felszakításához. Majd a termékek keletkezésénél felszabadul 2 mol C=O és 4 mol H–O kötés energiája, ezek az energiák, mivel felszabadulnak, negatív előjelűek.⊿rH = 4 · (439 kJ/mol) + 2 · (493 kJ/mol) – 2 · (725 kJ/mol) – 4 · (498 kJ/mol) = –700 kJ/mol Exoterm, hőtermelő a folyamat.

B) Számítsa ki a képződéshőkből a következő reakció reakcióhőjét! Rendezendő reakcióegyenlet: CH4(g) + O2(g) = CO2(g) + H2O(l)

Megoldás:

Rendezzük a reakcióegyenletet, és kikeressük a Függvénytáblázatból a megfelelő képződéshőket:

CH4(g) + 2 O2(g) = CO2(g) + 2 H2O(l)⊿kH: –74,4 0 – 394 –286 kJ/mol ⊿rH = a termékek képződéshőinek összegéből kivonjuk a kiindulási anyagok képződéshőinek összegét.⊿rH = [–394 kJ/mol + 2 · (–286 kJ/mol) ] – [–74,4 kJ/mol ] = –892 kJ/mol.

C) Számítsuk ki a benzol3 C2H2(g) C6H6(f )

folyamat szerinti képződésének reakcióhőjét (⊿rH-t) az alábbi adatokból!2 C6H6(l) + 15 O2(g) = 12 CO2(g) + 6 H2O(l) ⊿rH1 = –6542 kJ/mol 2 C2H2(g) + 5 O2(g) = 4 CO2(g) + 2 H2O(l) ⊿rH2 = –2602 kJ/mol

62 63

40. Egy telített, nyíltláncú, egy értékű primer-alkohol és a telített, nyílt-láncú, egy értékű karbonsav moláris tömege megegyezik. Az alkoholban a hidrogénatomok tömege kétszerese a karbonsavban lévő hidrogénatomok tömegének. Add meg az alkohol és a karbonsav szerkezeti képletét és nevét! (CH3–CH2–CH2–OH, propán-1-ol, vagy normál-propil-alkohol, CH3–COOH, etánsav, vagy ecetsav)

41. Alumíniumot és alumínium-hidroxidot tartalmazó keveréket hevítünk. Hevítés előtt és hevítés után a keverék tömege megegyezik. Számítsd ki a ke-verék tömegszázalékos összetételét! (71,8% alumínium-hidroxid és 28,2% Al)

42. A levegőminőségi határérték kén-dioxidgáznál 1  m3 levegőben 0,15  mg SO2-gáz. A levegő kén-dioxid tartalmának meghatározása kálium-per-manganát-oldattal történik az alábbi kiegészítendő egyenlet szerint: KMnO4 + SO2 + H2O = MnSO4 + K2SO4 + H2SO4 Budapest belvárosában 2011. március 16-án a határérték 17%-át mérték. 100 m3 levegő átbuborékolása során hány cm3 0,00100 mol/dm3 koncentrációjú kálium-permanganát mérőoldat szín-telenedik el? (15,9 cm3)

43. 1,50 g részben oxidálódott benzaldehidet 15,4  cm3 0,100  mol/dm3 kon- centrációjú NaOH mérőoldattal lehet közömbösíteni, hány %-ban oxidáló-dott a benzaldehid? Írd fel a lejátszódó reakcióegyenleteket! (11,1%)

37. A) 9,40  g fenolt nátrium-fenoxiddá (nátrium-fenoláttá) alakítunk. Hány cm3 2,00  mol/dm3 koncentrációjú NaOH-oldat szükséges, ha 10,0%-os felesleget alkalmazunk? (55,0 cm3)

B) Hány gramm vizet kell elpárologtatni az oldat bepárlásához? A NaOH-oldat sűrűsége = 1,08 g/cm3. (56,8 g) C) Hány gramm nátrium-fenolát kristályosítható ki, ha 10,0%-os veszteséggel számolunk? (10,4 g)

38. Egy nemesgázt tartalmazó edényben fém nátrium darabkát tárolunk. Tárolás közben a Na tömege megnőtt, mert a 25 °C hőmérsékletű és standard nyomású edényben bizonyos mennyiségű vízgőz is jelen volt.Számítsd ki a rendelkezésre álló adatokból, hogy

a) a fémnek hány %-a alakult át hidroxiddá! (54,1%) b) hány térfogatszázalék vízgőzt tartalmazott az edény! (11,5%)

A fémdarabka kiindulási tömege: 1,00 gA fémdarabka megnövekedett tömege: 1,40 gAz edény térfogata: 5,00 dm3

39. Hány gramm kristályvizes réz-szulfát (CuSO4 ·  5 H2O) válik ki, ha az 500 g 100 °C hőmérsékleten telített réz-szulfát-oldatot tartalmazó főzőpoharat ol-vadó jég – víz rendszerébe állítjuk? (297 g CuSO4 · 5 H2O válik ki)

64 65

Megoldás: A gázszivárgás jelzésére hozzákevert merkaptánoktól.

H) Mi adja a zivatarok után a szabadban érezhető friss illatot?

Megoldás: A villámlás hatására keletkező ózon.

I) Az alfa-sugárzásnál hogyan változik az atom rendszáma és tömegszáma?

Megoldás: A rendszám 2-vel, a tömegszám 4-gyel csökken.

1. A) Miért nem olvad meg a 800–1000 °C hőmérsékletű gázlángon az alumíni-umból készült edény, ha benne tejet forralunk? Az alumínium olvadáspontja 660 °C, az alumínium-oxid olvadáspontja 2045 °C.

Megoldás: Sohasem tesszük fel a gázlángra üresen az alumíniumból készült edényt, így sohasem lesz a hőmérséklete 660 °C feletti, ha üresen melegíte-nénk, megolvadna.)

B) Miért nevezik a tiszta ecetsavat jégecetnek?

Megoldás: A tiszta ecetsav olvadáspontja 16,7  °C, így egy ennél hidegebb helyiségben „jégként” megszilárdul az üvegben.

C) Mi a különbség kémiai összetétel alapján a kőolaj és a növényi olaj között?

Megoldás: A kőolaj alkán-, a növényi olaj észter típusú vegyületekből áll.

D) Mi a különbség kémiai összetétel alapján a gyapot és a gyapjú között?

Megoldás: A gyapot poliszacharid, cellulóz tartalmú, a gyapjú fehérje.

E) Mi a különbség kémiai összetétel alapján a paraffingyertya és a viasz- gyertya között?

Megoldás: A paraffingyertya alkán típusú, a viaszgyertya észter típusú vegyületekből áll.

F) Mi a lidércfény?

Megoldás: Spontán meggyulladó mocsárgáz, metán.

G) A háztartásokban használt földgáz szagtalan, mitől származik a gázszag?

Gondolkodtató feladatok

66 67

Megoldás:„A” Z = 4„B” Nincs, Pauli-elv.„C” Nincs, az energiaminimumra való törekvés elve.„D” Nincs, Hund-szabály.„E” Z =11„F” Z = 5„G” Z = 26„H” Nincs, Pauli-elv.„I” Nincs, az energiaminimumra való törekvés elve.„J” Z = 12

3. Tedd ki a megfelelő relációjeleket (<, =, >)!

A) Kötéshossz: C ≡ C . . . . . . . . . . C = C

B) Izomerek száma: C5H12 . . . . . . . . . . C4H10

C) Moláris tömeg: etanol . . . . . . . . . . dimetil-éter D) Olvadáspont: dekán . . . . . . . . . . oktán E) Vegyérték szög: acetilén . . . . . . . . . . etilén

F) Kötési energia: C ≡ C . . . . . . . . . . C = C

G) Moláris tömeg: normálbután . . . . . . . . . izobután H) Molekula polaritás: hexán . . . . . . . . . . heptán

I) Kötéshossz: C – C . . . . . . . . . . C = C

J) Kötési energia: σ kötés . . . . . . . . . . π kötés K) Forráspont: C6H6 . . . . . . . . . . C4H14

2. „A”-tól „J”-ig egy-egy atom elektronszerkezetét ábrázoltuk. Van-e ilyen elem, ha igen, add meg a rendszámát, ha nincs, milyen elvnek mond ellen?

„A” [He] 2s2

„B” 1s3

„C” KL 3s1 3p1

„D”

„E” [Ne] 3s1

„F”

„G” 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6

„H” 1s2 2s3

„I” K 2s1 2p1

„J” KL 3s2

68 69

5. Rendezendő reakcióegyenlet:

HCl(g) + O2(g) ⇔ Cl2(g)+ H2O(g)

A képződéshők: ∆ kH(HCl)= –92,5 kJ/mol ∆ kH[H2O(g)]= –242 kJ/molA) Rendezd a reakcióegyenletet!B) Számítsd ki a folyamat reakcióhőjét!C) Exoterm vagy endoterm a reakcióhő?D) Alsó vagy felső nyíl irányában tolódik el az egyensúly, ha

a. [ O2] növelését,b. [ HCl] csökkentését,c. T csökkentését,d. p csökkentését,e. katalizátor alkalmazását, f. [Cl2] csökkentését valósítjuk meg?

Megoldás:

A) 4HCl(g) + O2(g) ⇔ 2Cl2(g)+ 2H2O(g)B) ∆ r H= [2 · (–242 kJ/mol)]– [4 · (–92,5 kJ / mol)] = –114 kJ/molC) Exoterm.D)

a. →b. ←c. →d. ←e. Nem befolyásoljaf. →

Megoldás:A) <B) >C) =D) >E) >F) <G) =H) =I) >J) >K) >

4. Tedd ki a megfelelő relációjeleket (<, =, >)!

A) Moláris tömege fruktóz . . . . . . glükózB) Vízoldhatóság keményítő . . . . . . szacharózC) Moláris tömege cellulóz . . . . . . keményítőD) Édes íz keményítő . . . . . . szacharózE) Moláris tömege szacharóz . . . . . . cellobióz

Megoldás:A) =B) <C) >D) <E) =

70 71

A középiskolai tehetséges tanulóknak első igazi megmérettetése az Irinyi János Kémiaverseny. A verseny megyei, illetve budapesti fordulóján az elméleti feladatsor mellett már laboratóriumi mérési gyakorlat, titrálás is szerepel. 2004 óta készítem a verseny budapesti fordulójára a titrálási gyakorlatokat. A 9. osztályosoknál sav-bázis, a 10. osztályosoknál redoxi titrálás szerepel. A gyakorlatok ideje 120 perc.

Az Irinyi János Kémiaverseny budapesti fordulójának sav-bázis

titrálásai

A 9. osztályosoknak készített néhány szerzői sav-bázistitrálási gyakorlat:

1. Citromlé citromsavtartalmának meghatározása

A citromlé citromsavtartalmát határozzuk meg nátrium-hidroxid-mérőoldattal.

I. Citromsavtartalom meghatározása : a citromsav háromértékű szerves sav.

Reakcióegyenlet: C3H4(OH)(COOH)3 + 3 NaOH = C3H4(OH)(COONa)3 + 3 H2O

Laboratóriumi mérési gyakorlatok

6. Írd fel a képen látható csapadékok előállításának reakcióegyenletét a felsorolt oldatok felhasználásával!

Tíz kémcsőben a következő oldatok találhatók:

A) NiCl2B) FeSO4C) Cd(NO3)2D) Na2SE) CoCl2F) Pb(NO3)2G) HClH) K2CrO4I) CuCl2J) NaOH

Megoldás:

Cd(NO3)2 + Na2S = CdS + 2 NaNO3

FeSO4 + Na2S = FeS + Na2SO4

Pb(NO3)2 + K2CrO4 = PbCrO4 + 2 KNO3

NiCl2 + 2 NaOH = Ni(OH)2 + 2 KCl

72 73

2. Kénsavtartalom meghatározása

A laboratóriumban kísérletezés után megmaradt kénsavoldat hatóanyagtar-talmát határozzuk meg nátrium-hidroxid-mérőoldattal.

I. Kénsavtartalom meghatározása:

Reakcióegyenle ……………………………………………………

A meghatározás menete:

1) Készíts törzsoldatot a munkahelyeden lévő 100,0 cm3 –es mérőlombikban lévő oldatból! (Töltsd fel a körjelig!)2) Pipettázd a törzsoldat 10,00 – 10,00 cm3 –ét titráló lombikba!3) Mérj hozzá mérőhengerrel kb. 40 cm3 desztillált vizet!4) Titráld 2-4 csepp metilvörös indikátor hozzáadása után az oldatot 0,1011 mol/dm3 koncentrációjú NaOH - mérőoldattal sárga színig!5) Végezz legalább három titrálást!

A NaOH mérőoldat fogyása 10,00 cm3 törzsoldatra:1. ………. cm3

2. ….…… cm3 3. …...….. cm3 Átlagfogyás: ……… cm3

A törzsoldat kénsavtartalma: …………. mg.

II. A semlegesítéshez szükséges mész mennyiségének kiszámítása:

A laboratóriumi kísérletezésnél megmaradt fenti, vizsgált kénsavoldat na-gyobb mennyiségét a környezet kímélésének érdekében kiöntés előtt égett mésszel, CaO - dal semlegesítjük.

Reakcióegyenlet: ……………………………………………………

A meghatározás menete:1) Készíts törzsoldatot a munkahelyeden lévő 100,0 cm3–es mérőlombikban lévő oldatból! (Töltsd fel a körjelig!)2) Pipettázd a törzsoldat 10,00 – 10,00 cm3-ét titráló lombikba!3) Mérj hozzá mérőhengerrel kb. 40 cm3 desztillált vizet!4) Titráld 1 – 2 csepp fenolftalein indikátor hozzáadása után az oldatot 0,1011 mol/dm3 koncentrációjú NaOH - mérőoldattal halvány rózsaszínig.5) Végezz legalább három titrálást!

A NaOH mérőoldat fogyása 10,00 cm3 törzsoldatra:1. ………. cm3

2. ….…… cm3 3. …...….. cm3 Átlagfogyás: ……… cm3

A) A citromsav moláris tömege: …………..B) A törzsoldat citromsavtartalma: …………. mg.

II. Számítsd ki, hogy a valódi citromlevet hányszorosára hígították a citromlé előállításakor!

Az I. feladathoz a vizsgált citromléből 33,00 cm3 citromlevet mértünk be a mérőlombikodba.

Az I. pontban leírt vizsgálatot elvégeztük valódi citromlével is, a valódi citromlé citromsavtartalma 74,00 mg/cm3-nek adódott. A mérésed és a megadott adat alapján számítsd ki, hogy a citromlé előállításakor hányszo-rosára hígították a valódi citromlevet.

A valódi citromlevet …………… – szorosára hígították a citromlé előállításakor.

Ar(C) = 12,01 Ar(O) = 16,00 Ar(H) = 1,01

74 75

A NaOH mérőoldat fogyása 20,00 cm3 törzsoldatra:1. ………. cm3

2. ….…… cm3

3. …...….. cm3 Átlagfogyás: ……… cm3

a) Az almasav moláris tömege: …………..b) A törzsoldat almasav-tartalma: …………. mg.c) A citrompótló almasav-tartalma: ………….. tömegszázalék.d) Miért lenne pontosabb a mérés, ha a vizsgálathoz kiforralt és lehűtött desztillált vizet használnánk?

II. Számítsd ki a tea almasav koncentrációját!

200 cm3 térfogatú tea készítéséhez 2 db átlagos tömegű citrompótló tablettát használtunk fel.

Számítsd ki az így elkészített tea almasav koncentrációját mol/dm3-ben!

A tea almasav koncentrációja: …………… mol/dm3.

Az I. feladathoz a vizsgált oldat 20,00 cm3 térfogatát mértük be a mérőlombikodba.

Számítsd ki az I. pontban elvégzett mérésed alapján, hogy 2,00 dm3 térfogatú maradék kénsavoldat semlegesítéséhez hány g égetett mészre van szükség!

A szükséges égetett mész ………… g.

Ar(S) = 32,06 Ar(O) = 16,00 Ar(H) = 1,01 Ar(Ca) = 40,08

3. Citrompótló almasav-tartalmának meghatározása

A citrompótló tabletta átlagos tömege: 0,1300 g

Az almasav, mint gyengesav nátrium-hidroxid-mérőoldattal megha-tározható.

I. Az almasav-tartalom meghatározása:

Reakcióegyenlet: C2H4O(COOH)2 + 2 NaOH = C2H4O(COONa)2 + 2 H2O

Ar(C) = 12,01 Ar(O) = 16,00 Ar(H) = 1,01

A meghatározás menete:

1) A munkahelyeden lévő 200,0 cm3 –es mérőlombikban 1,2000 g cit-rompótlót tartalmazó oldat van.2) Készíts az oldatból törzsoldatot! (Töltsd fel a körjelig!)3) Pipettázd a törzsoldat 20,00 – 20,00 cm3–ét titráló lombikba!4) Mérj hozzá mérőhengerrel kb. 20 cm3 desztillált vizet!5) Titráld 1 – 2 csepp fenolftalein indikátor hozzáadása után az oldatot 0,1011 mol/dm3 koncentrációjú NaOH – mérőoldattal rózsaszínig!6) Végezz legalább három titrálást!

76 77

II. Számítsd ki a kapott moláris tömegből és a sav tömegszázalékos összetételéből az ismeretlen sav összegképletét!

A szerves sav tömegszázalékos összetétele: 37,50 w% C, 4,21 w% H és 58,29 w% O.

Az ismeretlen szerves sav összegképlete: …………….

Az Irinyi János Kémiaverseny budapesti fordulójának

redoxititrálásai

A 10. osztályosoknak készített néhány szerzői redoxititrálási gyakorlat.

1. Füstgáz kén-dioxid tartalmának meghatározása

Kálium-permanganát-oldattal történik a kén-dioxid tartalom meghatározá-sa az alábbi kiegészítendő egyenlet szerint:

KMnO4 + SO2 + H2O = MnSO4 + K2SO4 + H2SO4

4. Sav moláris tömegének meghatározása

A vizsgált gyenge sav nátrium-hidroxid mérőoldattal meghatározható.

I. A moláris tömeg meghatározása:

Az ismeretlen sav háromértékű, a meghatározás reakcióegyenlete általánosan:

H3A + 3 NaOH = Na3A + 3 H2O

Ar(C) = 12,01 Ar(O) = 16,00 Ar(H) = 1,01

A meghatározás menete:

1) A munkahelyeden lévő 200,0 cm3 –es mérőlombikban pl. 1,1073 g ismeretlen savat tartalmazó oldat van.2) Készíts az oldatból törzsoldatot! (Töltsd fel a körjelig!)3) Pipettázd a törzsoldat 20,00 – 20,00 cm3-ét titráló lombikba!4) Mérj hozzá mérőhengerrel kb. 20 cm3 desztillált vizet! 5) 1–2 csepp fenolftalein indikátor hozzáadása után titráld az oldatot 0,1011 mol/dm3 koncentrációjú NaOH– mérőoldattal halvány rózsaszínig!6) Végezz legalább három titrálást!

A NaOH mérőoldat fogyása 20,00 cm3 törzsoldatra:1. ………. cm3

2. ….…… cm3 3. …...….. cm3 Átlagfogyás: ……… cm3

A mérésed alapján kiszámítandó:a) Az ismeretlen sav anyagmennyiség koncentrációja a törzsoldatban: ………. mol/dm3.b) Az ismeretlen szerves sav moláris tömege: ……………………c) Miért lenne pontosabb a mérés, ha a vizsgálathoz kiforralt és lehűtött desztillált vizet használnánk?

78 79

2. A levegő ózontartalmának meghatározása jodometriásan

A meghatározás a 17/1993. (VIII. 25.) NM rendelet szerint a levegő ózontar-talmának a meghatározására alkalmas. A levegőmintát fölös mennyiségű kálium-jodidot tartalmazó oldaton átvezetve a keletkező jódot nátrium- tioszulfát mérőoldattal határozzuk meg.

Kiegészítendő egyenletek: O3 + KI + H2O = I2 + KOH

I2 + Na2S2O3 = NaI + Na2S4O6 Ar(O) = 16,00

I. Az ózontartalom meghatározása: A mérőlombikod ózontartalmú levegő hatására kivált jódoldatot tartalmaz.

A meghatározás menete:

1) Készíts törzsoldatot a munkahelyeden lévő 250,0 cm3 –es mérőlombikban lévő oldatból! (Töltsd fel a körjelig!)2) Pipettázd a törzsoldat 25,00 – 25,00 cm3 –ét titráló lombikba!3) Mérj hozzá automata adagolóból 5,0 cm3 10 tömegszázalékos sósavat!4) Adj hozzá mérőhengerrel kb. 20 cm3 desztillált vizet!5) Titráld az így elkészített oldatot 0,0101 mol/dm3 koncentrációjú Na2S2O3 – mérőoldattal először szalmasárga színig, majd kb. 1 cm3 keményítő indikátor hozzáadása után színtelenre!6) Végezz legalább három titrálást!

A Na2S2O3 - mérőoldat fogyása 25,00 cm3 törzsoldatra:1. ………. cm3

2. ….…… cm3

3. …...….. cm3 Átlagfogyás: ……… cm3

a) A mérőlombikban a I2 - tartalom: …………. mol.b) Hány mg ózon hatására vált ki a mérőlombikban lévő jód: …………. mg.

I. A kén-dioxid tartalom meghatározása: A mérőlombik kén-dioxid tartalmú vizsgálandó oldatot tartalmaz.

A meghatározás menete:

1) Készíts törzsoldatot a munkahelyeden lévő 100,0 cm3 –es mérőlombik-ban lévő oldatból! (Töltsd fel a körjelig!)2) Pipettázd a törzsoldat 10,00 – 10,00 cm3 –ét titráló lombikba!3) Mérj hozzá automata adagolóból 10 cm3 20 tömegszázalékos H2SO4 –t!4) Adj hozzá mérőhengerrel kb. 40 cm3 desztillált vizet!5) Titráld az így elkészített oldatot 0,02022 mol/dm3 koncentrációjú KMnO4 – mérőoldattal rózsaszínig!6) Végezz legalább három titrálást!

A KMnO4 mérőoldat fogyása 10,00 cm3 törzsoldatra:1. ………. cm3

2. .……… cm3 3. …...….. cm3 Átlagfogyás: ……… cm3

A törzsoldat SO2 – tartalma: …………. mg. Ar(S) = 32,06 Ar(O) = 16,00

II. A füstgáz kén-dioxid tartalmának meghatározása:

A kibocsátási határérték kén-dioxidgáznál 1 m3 füstgázban 500 mg SO2-gáz.

Számítsd ki az I. pontban elvégzett mérésed alapján, hogy a vizsgálat napján a határérték hány százalékát mértük.

A vizsgálat elvégzéséhez 10,0 m3 füstgázt buborékoltattunk át desztillált vízen. A SO2 megkötődés 100%-os. Az így nyert 100,0 cm3 térfogatú vizsgá-landó oldatból 20,00 cm3 térfogatot mértünk be a mérőlombikodba.

A vizsgálat napján a kibocsátási határérték ………. százaléka mérhető.

80 81

A pácsó nátrium-nitrit tartalmának meghatározása

1) A mérőhelyen lévő 200,0 cm3 –es mérőlombikban 12,5000 g pácsót tartalmazó oldat van.2) Az oldatból készíts törzsoldatot! (Töltsd fel körjelig a mérőlombikot, és homogenizáld az oldatot!)3) Pipettázd a 0,002022 mol/dm3 koncentrációjú KMnO4 – mérőoldat 20,00 – 20,00 cm3 –ét titráló lombikba!4) Mérj hozzá automata adagolóból 10 cm3 20 tömegszázalékos H2SO4 –at!5) Adj hozzá mérőhengerrel kb. 20 cm3 desztillált vizet! 6) Melegítsd fel kb. 40 °C-ra, kézmelegre (nem szabad forralni)!7) Titráld színtelenre a KMnO4-oldatot a meghatározandó NaNO2-et tartalmazó törzsoldattal! A végpont előtt erős rázogatás közben, lassan tit- rálj!8) Végezz legalább három titrálást!

Írd az adatokat az alábbi táblázatba

II. A levegő ózontartalmának meghatározása:

Számítsd ki az I. pontban elvégzett mérésed alapján, hogy a vizsgálat napján a levegő ózontartalma milyen készültségi fokozatot indokol!

A vizsgálat menete:

a) A vizsgálat napján a levegő ózontartalma: ………..……. µg / m3.b) A készültségi fokozat: ………………………………………………

3. Pácsó nitrittartalmának meghatározása

Feladat:

• Határozd meg a pácsó nátrium-nitrittartalmát permanganometriás titrálással!

• A vizsgálatot dokumentáld ezen a feladatlapon, és válaszolj a feltett kérdésekre!

A húsok tartósítására használt pácsó nátrium-nitrittartalma kettős célt szol-gál: élénkebbé teszi az élelmiszer színét, valamint megakadályozza a baktériu-mok elszaporodását.Kálium-permanganát-oldattal történik a pácsó nátrium-nitrit tartalmának mérése. A pácsó többi összetevője nem reagál a mérőoldattal. A meghatározás fordított titrálással végezhető el, azaz a mérőoldatot titráljuk az ismeretlen koncentrációjú nitrittartalmú törzsoldattal.

82 83

A Fővárosi Komplex Tanulmányi Verseny gyakorlatai

A 11. osztályos, vegyész tanulóknak készített néhány szerzői titrálási gyakor-lat. A gyakorlat ideje 60 perc.

1. Savas eső vizsgálata

Az atmoszférába jutó gázok jelentős része, pl. a SO2, a SO3, a NO2 stb. - származzanak bár természeti vagy antropogén forrásból -, savas kémhatású. Oxidációjuk és a csapadékba való oldódásuk révén az esővíz pH-ja az egyen-súlyi pH = 5,65 értékről (a CO2 – víz rendszer) pH = 4,0 – 4,2-re csökkenhet, ipari területeken szélsőséges esetekben pH = 2,0 értéket is megfigyeltek.Kénsavgyár és a kéntartalmú szén égetésével működő erőmű közelében a levegőt szennyező SO2-t az esővíz kénsav alakjában tartalmazza.A vizsgálatnál az esővíz kénsavtartalmát nátrium-hidroxid mérőoldattal határozzuk meg.

A kénsavtartalom meghatározása:

Írd fel a lejátszódó folyamat reakcióegyenletét! ………………………….…………………

Ar(O) = 16,00 Ar(H) = 1,01 Ar(S) = 32,06

Egészítsd ki a titrálás során lejátszódó folyamat reakcióegyenletét!

KMnO4 + NaNO2 + H2SO4 = MnSO4 + K2SO4 + NaNO3 + H2O

Ar(Na) =22,99 Ar(N) =14,01 Ar(O) = 16,00

Az eredmények kiszámítása

A számításokat követhetően, áttekinthetően végezd!A) Számítsd ki a törzsoldat NaNO2 – tartalmát, és add meg az eredményt mg-ban, írd az eredményt a bekeretezett részre!

A törzsoldat NaNO2 – tartalma:

B) Számítsd ki a pácsó NaNO2 – tartalmát tömegszázalékban, és írd az eredményt a bekeretezett részre!

A pácsó NaNO2 – tartalma:

A feladattal kapcsolatos kérdés:Írd le, hogy miért nem lehet a nátrium-nitrit tartalmat közvetlen titrálással meghatározni! (Miért nem lehet a KMnO4 mérőoldattal közvetlenül titrálni a nátrium-nitritet?)

84 85

2. A Zöld Kft. hidrogén-klorid kibocsátásának (emisz-sziójának) meghatározása

A hidrogén-klorid (sósavgáz) megtámadja a légzőszerveket, a levegőben 0,004  térfogatszázalékban már káros. Savas esőt okozva ártalmas a növé-nyekre is. A Zöld Kft. fémek maratására és tisztítására használja a sósavat. A Kft. folyamatosan ellenőrzi a hidrogén-klorid káros, korróziót okozó hatása miatt az elszívó berendezéseket elhagyó levegő (gázminta) hidrogén-klorid tartalmát.A vizsgálatnál a gázmintát ismert mennyiségű nátrium-hidroxidot tar-talmazó oldaton átvezetve a hidrogén-klorid 100%-a megkötődik. A felesleg-ben maradt nátrium-hidroxidot sósav mérőoldattal határozzuk meg.

Írd fel a lejátszódó reakció egyenletét! ………………………….…………………………………………

Ar(O) = 16,00 Ar(H) = 1,01 Ar(Cl) = 35,45 Ar(Na) = 22,99

A hidrogén-klorid tartalom meghatározása:

A mérőlombikod 25,00 cm3 1,005 mol/dm3 koncentrációjú, feleslegben lévő nátrium-hidroxid mérőoldatban elnyeletett hidrogén-kloridgázt tartalmaz.A meghatározás menete:

1) Készíts a munkahelyeden lévő 250,0 cm3 –es mérőlombikban lévő ol-datból törzsoldatot! (Töltsd fel a körjelig!)2) Pipettázd a törzsoldat 25,00 – 25,00 cm3 –ét titráló lombikba!3) Adj hozzá - mérőhengerrel kb. 30 cm3 desztillált vizet!- 1-2 csepp metilnarancs indikátort!4) Titráld az így elkészített oldatot 0,1011 mol/dm3 koncentrációjú sósav – mérőoldattal átmeneti „hagymahéj” színig.5) Végezz legalább három titrálást!

A meghatározás menete:

1) Készíts törzsoldatot a munkahelyeden lévő 250,0 cm3 –es mérőlombikban lévő oldatból! (Töltsd fel a körjelig!)2) Pipettázd a törzsoldat 25,00 – 25,00 cm3 –ét titráló lombikba!3) Adj hozzá - mérőhengerrel kb. 30 cm3 desztillált vizet! - 1-2 csepp metilnarancs indikátort!4) Titráld az így elkészített oldatot 0,01011  mol/dm3 koncentrációjú nátrium-hidroxid mérőoldattal átmeneti „hagymahéj” színig!5) Végezz legalább három titrálást!

A nátrium-hidroxid mérőoldat fogyása 25,00 cm3 törzsoldatra:1. ………. cm3

2. ….…… cm3

3. …...….. cm3 Átlagfogyás: ……… cm3

A) A mérőlombikban a kénsavtartalom: …………. mol.B) A mérőlombikban lévő kénsav tömege: …………. g.C) A mérőlombikod 220,0 cm3 kénsavtartalmú esővizet tartalmazott. Add meg az esővíz kénsavtartalmát anyagmennyiség koncentrációban: ……………………..

I. Hány tonna 3,0 tömegszázalékos kéntartalmú szenet égettek el abban az erőműben, amelynek környékén 20 km2 területen 4,0 mm, az I. pontban vizsgált kénsavtartalmú esővíz hullott?

II. Az esővíz pH-jának kiszámítása:

Add meg az I. pontban elvégzett mérésed alapján az esővíz pH-ját!

pH = ……………………

86 87

Angolkisasszonyok Budapesti Intézete (1908): Kémiai kísérletek, Segédkönyv a Polgári tanítónőképző III. osztályosainak számára, Budapest.

Balogh László (2006): Pedagógiai pszichológia az iskolai gyakorlatban. Mesterek mesterei, Urbis Könyvkiadó, Budapest.

Babitsné Búza Ágnes – Stankovics Éva (1993): Fejtörők, kísérletek, kémiából. A kémia tanítása, 1(2), 15-17.

Bohdaneczkyné Schág Judit – Balogh László (2010): Tehetséggondozás a közoktatásban a kémiatudományban, Magyar Tehetségsegítő Szervezetek Szövetsége, Budapest.

Hámori B.–Szabó K. (2004): Az ipari kapitalizmustól az információgazdaság felé: Mi változik és mi nem. Vezetéstudomány, 35(10), 2-15.

Dr. Maleczkiné Szenes Márta (1995): Kémiai számítások – kémiai gondolatok, Veszprémi Egyetem, Veszprém.

Radnóti K. – Király B. (2010): Érdemes-e tanulmányi versenyre készülni? Kémiai PANORÁMA, 3. szám, 2010. évfolyam I. szám. Budapest, (58).

Rózsahegyi Márta (2002): Szerkezeti, tartalmi és módszertani változások a kémiaoktatásban. In: Rózsahegyi Márta (szerk.): Távoktatási CD tananyag kémiatanár-továbbképzéshez. ELTE Kémia Tanszékcsoport.

Rózsahegyi Márta – Wajand Judit (1991): 575 kísérlet a kémia tanításához, Tankönyvkiadó, Budapest.

Rózsahegyi Márta – Wajand Judit (1992): Rendszerező kémia minta- példákkal, feladatokkal, MOZAIK Oktatási Stúdió, Szeged.

Rózsahegyi Márta – Wajand Judit (1999): Látványos kémiai kísérletek. MOZAIK Oktatási Stúdió, Szeged.

Felhasznált irodalom

A sósav - mérőoldat fogyása 25,00 cm3 törzsoldatra:1. ………. cm3

2. ….…… cm3

3. …...….. cm3 Átlagfogyás: ……… cm3

A) A mérőlombikban a felesleges NaOH - tartalom: …………. mol.B) A mérőlombikban lévő NaOH-oldatban elnyeletett HCl: …………. mg.

I. A kibocsátott levegő hidrogén-klorid tartalmának meghatározása:

A vizsgálat elvégzéséhez 50,0 dm3 térfogatú, 20 oC-os és 0,1 MPa nyomású hidrogén-klorid tartalmú levegőt buborékoltattunk át a 25,00 cm3 térfo-gatú, 1,005 mol/dm3 koncentrációjú NaOH-mérőoldaton. A HCl megkötődés 100%-os.

Számítsd ki az I. pontban elvégzett mérésed alapján a Kft. kéményéből távozó hidrogén-klorid mennyiségét g/óra egységben, ha az elszívó berendezésekből naponta 2000  m3 hidrogén-kloriddal szennyezett levegő kerül a 99,9% hatékonysággal dolgozó semlegesítőbe, majd onnan a szabadba!

A vizsgálat napján a gyár által kibocsátott HCl ……………. g/óra.

88

Stankovics Éva (2009): Kémia és fizikai kémia szakmai vizsgafeladatok Tanulói jegyzet, TÁMOP-2.2.3.-07/0-27-2008-0011, Budapest.

Stankovics Éva (2010): Térfogatos elemzés Tanulói jegyzet, TÁMOP-2.2.1.-08/1-2008-002. Nemzeti Szakképzési és Felnőttképzési Intézet, Budapest.

Szervetlen Kémiai Tanszék Munkaközössége (2003): Kémiai számítási gyakorlat, Műegyetemi Kiadó, Budapest.

Villányi Attila (2003): KÉMIA a kétszintű érettségire. Kemavill Bt, Budapest.

Villányi Attila (1990): Ötösöm lesz kémiából. Novotrade Kiadó, Budapest.