Előrejelzés
Magnéziumot nyitott tégelyben hevítve a szilárd termék tömege nagyobb lesz. Mi a helyes magyarázat?
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
A téma lényege
A kémiai változás, a rendszerhatár, a megmaradási törvények és az egyenletek összekapcsolása összetettebb, több reprezentációt használó feladatokban.
A jegyzet a Kémiai átalakulások vizsgán szükséges fogalmait, összefüggéseit, egyenleteit és számítási lépéseit rendezi egyetlen áttekinthető tanulólapba.
Amit biztosan tudnod kell
- A rendszer és környezet határát mindig rögzíteni kell. Exoterm folyamatban a rendszer hőt ad le, ΔH < 0; endoterm folyamatban hőt vesz fel, ΔH > 0.
- A reakcióhő a reakcióegyenlethez és az abban szereplő sztöchiometriai számokhoz tartozik. Az egyenlet megfordításakor előjelet vált, megszorzásakor ugyanazzal a számmal szorzódik.
- A standard képződéshő 1 mol vegyület elemeiből, standard állapotban történő képződésének entalpiaváltozása. Standard állapotú elem standard képződéshője nulla.
- Hess tétele szerint az entalpiaváltozás útfüggetlen, ezért részreakciók összeadásával, képződéshőkből vagy kötési energiákból is meghatározható.
- Kalorimetriában a leadott és felvett hő abszolút értéke ideális esetben azonos. A valós mérésnél a kaloriméter hőkapacitása és a környezet hőcseréje hibaforrás.
- A katalizátor az aktiválási energiát csökkenti, de a kiindulási és végállapot entalpiáját, így a reakcióhőt nem változtatja meg.
- Átlagos kötési energiákból a gázfázisú kötések bontásának és képződésének különbsége becslést ad: a felszakított kötések energiája pozitív, a kialakuló kötéseké energialeadás.
- Az entrópia a mikroállapotok számával kapcsolatos állapotfüggvény. Gázmólok számának növekedése, keveredés és olvadás többnyire entrópianövekedéssel jár, de a spontaneitást az entalpia és entrópia együtt dönti el.
- A Gibbs-energia alapján állandó hőmérsékleten és nyomáson ΔG < 0 spontán, ΔG = 0 egyensúlyi, ΔG > 0 nem spontán előre irányban. A spontán folyamat nem feltétlenül gyors.
- A reakciósebesség a koncentráció időegység alatti változása. A sztöchiometriai együtthatók miatt az egyes komponensek koncentrációváltozása eltérő lehet, de a reakciósebesség megfelelő osztással egységesen definiálható.
- Hatásos ütközéshez megfelelő energia és térbeli irányítás kell. Nem minden ütközés vezet reakcióhoz.
- A koncentráció vagy gázoknál a nyomás növelése gyakoribb ütközéseket, a hőmérséklet növelése nagyobb átlagos energiát és több aktiválási energiát elérő részecskét jelent.
- A nagyobb felületű szilárd anyag gyorsabban reagál, mert több részecskéje érintkezik a reakciópartnerrel. A porítás a sebességet, nem a reakció sztöchiometriáját változtatja.
- A katalizátor más reakcióutat nyit kisebb aktiválási energiával, a reakció végén regenerálódik. Az oda- és visszaalakulást is gyorsítja, ezért az egyensúlyi összetételt nem tolja el.
- Sebességvizsgálatnál egyszerre csak egy tényezőt változtass, a többit tartsd változatlanul; mérhető jel lehet a gáztérfogat, tömeg, szín, pH vagy vezetés változása.
- A sebességi egyenlet kitevőit kísérlet határozza meg; általában nem olvashatók le a bruttó reakcióegyenletből. Az összrend a részrendek összege.
- A sebességi állandó függ a hőmérséklettől és a katalizátortól, de adott reakciónál nem függ a pillanatnyi koncentrációktól. Mértékegysége a reakciórendtől függ.
- Elemi lépés molekularitása a lépésben ütköző részecskék száma. A reakciómechanizmus lassú, sebességmeghatározó lépésének összhangban kell lennie a mért sebességi egyenlettel.
- Az Arrhenius-ábrán ln k és 1/T között lineáris kapcsolat adódik; a meredekségből aktiválási energia határozható meg.
- Dinamikus egyensúly zárt rendszerben alakulhat ki, amikor az oda- és visszaalakulás sebessége azonos. A koncentrációk állandók, de nem szükségképpen egyenlők.
- Az egyensúlyi állapot makroszkopikusan változatlan, részecskeszinten azonban mindkét irányú reakció folyamatosan zajlik.
- Le Châtelier elve szerint az egyensúly a külső változás hatását csökkentő irányba tolódik. Anyag hozzáadása vagy elvonása, nyomásváltozás és hőmérséklet-változás külön vizsgálandó.
- Gázegyensúlynál a térfogat csökkentése a kevesebb gázrészecske felé tolhatja az egyensúlyt; ha a reakcióegyenlet két oldalán azonos a gázok sztöchiometriai együtthatóinak összege, a nyomásváltozás nem okoz eltolódást.
- A hőmérséklet-változást úgy kezeld, mintha a hő is reakciópartner lenne: exoterm előre reakciónál melegítés a kiindulási anyagok, hűtés a termékek felé tol.
- A katalizátor mindkét irányú reakciót gyorsítja, ezért hamarabb áll be ugyanaz az egyensúly, de az egyensúlyi összetétel nem változik.
- A Kc kifejezésben a termékek egyensúlyi koncentrációinak hatványozott szorzatát osztjuk a kiindulási anyagokéval; a kitevők a rendezett reakcióegyenlet együtthatói. Tiszta szilárd és folyékony fázis nem szerepel.
- K csak a hőmérséklettől függ. Nagy K terméktúlsúlyt, kis K kiindulásianyag-túlsúlyt jelez, de önmagában semmit nem mond a reakció sebességéről.
- A reakcióhányados ugyanazzal a képlettel, pillanatnyi koncentrációkból számítható. Q < K esetén előre, Q > K esetén visszafelé indul el a nettó változás.
- ICE-táblázatban a kezdeti, változási és egyensúlyi koncentrációkat a sztöchiometriai arányok kötik össze. A matematikai gyökök közül csak a fizikailag lehetséges, nemnegatív koncentráció fogadható el.
- A reakciókat több szempont szerint osztályozzuk: egyesülés, bomlás, csere; exoterm vagy endoterm; gyors vagy lassú; egyensúlyra vezető vagy gyakorlatilag teljes; protonátmenettel vagy elektronátmenettel járó.
- Brønsted-sav protont ad át, Brønsted-bázis protont vesz fel. A sav és a protonleadás után maradó részecske, illetve a bázis és protonfelvétel után képződő részecske konjugált pár.
- Erős sav vagy bázis híg vizes oldatban gyakorlatilag teljesen ionizál; a savi erősség nem azonos a koncentrációval. Semlegesítés nettó ionegyenlete H3O+ + OH− → 2H2O.
- Redoxireakcióban oxidáció és redukció egyszerre történik. Oxidáció elektronleadás és oxidációsszám-növekedés; redukció elektronfelvétel és oxidációsszám-csökkenés.
- Az oxidálószer elektront vesz fel és redukálódik; a redukálószer elektront ad le és oxidálódik. Az elektronmérlegben a leadott és felvett elektronok száma azonos.
- Csapadékképződésnél, gázfejlődésnél vagy gyenge elektrolit képződésénél az ioncsere-reakció nettó irányba haladhat. A nettó ionegyenletből a nézőionokat el kell hagyni.
- Amfoter részecske a partnerétől függően savként vagy bázisként viselkedhet. A víz, a HCO3− és a H2PO4− tipikus amfiprotikus részecske.
- A redoxiegyenlet ion–elektron módszerrel rendezhető: atomok, majd töltés rendezése; savas közegben H2O/H+, lúgos közegben végül OH− használata; a félreakciók elektronjainak kiegyenlítése és egyszerűsítés.
- Diszproporcionálódáskor ugyanaz az anyag oxidálódik és redukálódik, szinproporcionálódáskor két oxidációs állapot köztes állapotot ad.
- Galvánelemben spontán redoxireakció alakít kémiai energiát elektromos energiává. Az oxidáció az anódon, a redukció a katódon zajlik; az elektronok a külső körben az anódtól a katód felé haladnak.
- A sóhíd vagy porózus válaszfal ionvándorlással zárja az áramkört és fenntartja az oldatok közelítő elektromos semlegességét; az elektronok nem a sóhídon haladnak.
- Elektrolízisben külső áramforrás hajt nem spontán redoxifolyamatot. Az anód ekkor is az oxidáció, a katód a redukció helye, de az elektródok előjele eltér a galvánelemétől.
- Vizes oldat elektrolízisekor versenghet az oldott ion és a víz kisülése. A termék meghatározásához az elektródanyagot, az ionokat, koncentrációt és túlfeszültséget együtt kell mérlegelni.
- Standard elektródpotenciál redukciós hajlamot fejez ki a standard hidrogénelektródhoz képest. Pozitívabb értékű redoxipár redukált tagja könnyebben képződik standard körülmények között.
- Korrózió elektrokémiai redoxifolyamat. A bevonat, passziválás, ötvözés, áldozati anód és külső áram más-más módon akadályozza az oxidációt.
- A standard cellafeszültség a katód és anód redukciós potenciáljának különbsége. E°cell > 0 a felírt irány standard körülmények közötti spontaneitását jelzi.
- A Nernst-egyenlet a koncentráció és gáznyomás hatását írja le. A cellafeszültség működés közben változik, és egyensúlyban nullává válik.
- Faraday törvénye szerint az elektródreakcióban átalakult anyagmennyiséget az átment töltés és a részecskénkénti elektronszám határozza meg. A két elektródon ugyanaz a töltés halad át.
Kulcsfogalmak
- belső energia
- aktiválási energia
- exoterm és endoterm
- reakcióhő
- képződéshő
- Hess tétele
- standard képződéshő
- égéshő
- Hess-tétel
- kötési energia
- energiadiagram
- előjel
- reakciósebesség
- ütközés
- koncentráció
- hőmérséklet
- katalizátor
- sebességi egyenlet
- reakciórend
- átmeneti állapot
- változókontroll
- megfordítható reakció
- dinamikus egyensúly
- egyensúlyi koncentráció
- Le Chatelier-elv
- nyomás
- tömeghatás törvénye
- Kc
- reakcióhányados
- ICE-táblázat
- átalakulási százalék
- Le Châtelier-elv
- Brønsted-sav és -bázis
- amfotéria
- pH és vízionszorzat
- oxidáció és redukció
- csapadék
- közömbösítés
- nettó ionegyenlet
- savállandó
- vízionszorzat
- hidrolízis
- oxidációs szám
- komplexképződés
- galvánelem
- anód és katód
- standardpotenciál
- elektromotoros erő
- elektrolízis
- ionvándorlás
- standard elektród
- anód
- katód
- indifferens elektród
- Faraday-állandó
Nettó ionegyenlet felírása
- Írd fel és rendezd a sztöchiometriai egyenletet állapotjelölésekkel.
- A vizes oldatban teljesen disszociált erős elektrolitokat írd ionokra; szilárd anyagot, gázt, vizet és gyenge elektrolitot hagyj egyben.
- Hagyd el a két oldalon azonos alakban és mennyiségben szereplő nézőionokat.
- Ellenőrizd elemenként az atomszámot és a két oldal össztöltését.
A kulcsgondolat: a megmaradást mindig egy pontosan kijelölt rendszerre alkalmazd
A kémiai reakció átrendezi az atomokat és az elektronokat, de nem hoz létre és nem tüntet el elemeket vagy elektromos töltést. A mérhető tömeg értelmezéséhez előbb mondd meg, mi tartozik a rendszerhez és mi lépheti át a határát.
Fizikai változáskor nem változik meg a kémiai minőség; kémiai változáskor elsőrendű kötések átrendeződése új részecskéket hoz létre. A két kategóriát nem a látvány, hanem a részecskék kémiai azonossága különíti el.
Nyílt, zárt és izolált rendszer
| Rendszer | Anyagcsere a környezettel | Energiacsere | Példa |
|---|---|---|---|
| Nyílt | Lehetséges | Lehetséges | Nyitott tégelyben égő magnézium |
| Zárt | Nem lehetséges | Lehetséges | Lezárt lombikban lejátszódó reakció |
| Izolált | Nem lehetséges | Ideális modellben nem lehetséges | Tökéletesen hőszigetelt, lezárt rendszer mint modell |
A „tömeg nem változik” kijelentés csak akkor ellenőrizhető közvetlenül, ha minden reagáló és távozó anyag a mérlegelt rendszerben marad.
Az állapotjelölés a reakció értelmezésének része
Az (s), (l), (g) és (aq) jelölés nem díszítés. Meghatározza, hogy egy anyagot ionokra bonthatunk-e a teljes ionegyenletben, jelezheti a csapadékképződést vagy gázfejlődést, és befolyásolja az energetikai adatok értelmét. Például AgCl(s) nem írható Ag+(aq) + Cl−(aq) alakban egy csapadékképződési ionegyenlet termékoldalán.
Rendszer, környezet és előjel
Exoterm folyamatban a rendszer energiát ad át a környezetnek, ezért állandó nyomáson a reakcióhő negatív. Endoterm folyamatban a rendszer vesz fel energiát, így ΔH pozitív. A környezet melegedése tehát a rendszer energiacsökkenésének jele. A reakció beindításához exoterm esetben is szükség lehet aktiválási energiára.
Az energiadiagram függőleges tengelye a rendszer energiáját, vízszintes tengelye a reakció előrehaladását mutatja. A termék- és kiindulási szint különbsége ΔH; a csúcs és a kiindulási szint különbsége az előre irányú aktiválási energia.
Hatásos ütközés
Reakció akkor történik, ha a részecskék megfelelő térbeli helyzetben és legalább az aktiválási energiának megfelelő energiával ütköznek. A reakciósebesség a hatásos ütközések gyakoriságától függ. Homogén rendszerben nagyobb koncentrációnál több ütközés történik időegység alatt; gázoknál a nyomás növelése hasonlóan növelheti a részecskesűrűséget.
Dinamikus, nem mozdulatlan
Zárt rendszerben egy megfordítható reakció előre és visszafelé is lejátszódik. Egyensúlyban a két irány sebessége azonos, ezért a koncentrációk időben állandók, de a részecskék továbbra is átalakulnak. Nem szükséges, hogy a kiindulási anyagok és termékek koncentrációja azonos legyen.
Sav–bázis: protonátadás
A Brønsted-sav protont ad át, a Brønsted-bázis protont vesz fel. A víz amfoter: HCl mellett bázisként H3O+-t képez, NH3 mellett savként OH− képződéséhez ad protont. Erős sav vagy bázis vizes oldatban nagy mértékben alakul ionokká; ez nem azonos a töménységgel.
25 °C-on semleges oldatban [H3O+] = [OH−], pH = 7. Savas oldat pH-ja 7-nél kisebb, lúgosé nagyobb. Az indikátor színe tartományt jelez, nem önmagában „méri meg” pontosan a pH-t.
A biztos kapaszkodó: anódon oxidáció
Az anódon mindig oxidáció, a katódon mindig redukció történik. Galvánelemben a spontán redoxireakció termel áramot: az anód negatív, a katód pozitív. Elektrolizálócellában a külső áramforrás hajt nem spontán folyamatot: az anód pozitív, a katód negatív. A pólusjel tehát változhat, a reakciótípus nem.
Egy rendezett reakcióegyenlet két kötelező ellenőrzése
minden elemre: N(atom, bal) = N(atom, jobb)
ionegyenletnél: Σq(bal) = Σq(jobb)
A tömegmegmaradás részecskeszinten az atomok, az ionegyenletekben pedig az atomok és az össztöltés megmaradásában jelenik meg.
Reakcióhő képződéshőkből
ΔrH° = Σν·ΔfH°(termékek) − Σν·ΔfH°(kiindulási anyagok)
Hőmennyiség
Q = c · m · ΔT
Moláris reakcióhő
ΔrH = Q(rendszer)/ξ = −Q(környezet)/ξ
ξ a reakció előrehaladása; egyszerű feladatban a reakcióegyenlet szerinti átalakulás anyagmennyiségével számolunk.
Képződéshőkből
ΔrH° = ΣνΔfH°(termékek) − ΣνΔfH°(kiindulási anyagok)
Hess képződéshőkkel
ΔrH° = ΣνΔfH°(termék) − ΣνΔfH°(kiindulási anyag)
Kötési energiás becslés
ΔH ≈ ΣE(felbontott) − ΣE(kialakult)
Kötési energiákból
ΔrH ≈ ΣE(felbontott kötések) − ΣE(kialakult kötések)
Gibbs-energia
ΔG = ΔH − TΔS
Átlagos képződési sebesség
v = Δc(termék) / Δt
Átlagos reakciósebesség
v = −Δc(kiindulási anyag)/(νΔt) = Δc(termék)/(νΔt)
Sebességi egyenlet
v = k[A]m[B]n
Energiadiagram
Ea = H(átmeneti állapot) − H(kiindulási anyagok)
Sebességi egyenlet
v = k[A]^α[B]^β
Arrhenius-egyenlet
k = A · e(−EaR · T)
Haber–Bosch-egyensúly
N2(g) + 3 H2(g) ⇌ 2 NH3(g) ΔH < 0
Dinamikus egyensúly
v(oda) = v(vissza)
Tömeghatás törvénye
Kc = [C]c[D]d / ([A]a[B]b)
Átalakulási százalék
X% = n(átalakult) / n(kiindulási) · 100%
Általános egyensúlyi állandó
aA + bB ⇌ cC + dD
Kc = [C]c[D]d / ([A]a[B]b)
Reakcióhányados
Qc = pillanatnyi koncentrációkból felírt Kc-alak
Vízionszorzat 25 °C-on
Kv = [H3O+]·[OH−] = 10−14
Közömbösítés nettó ionegyenlete
H3O+(aq) + OH−(aq) → 2 H2O(l)
Víz autoprotolízise
2H2O(l) ⇌ H3O+(aq) + OH−(aq)
Semlegesítés
H3O+(aq) + OH−(aq) → 2H2O(l)
Elektronmérleg
Σ leadott e− = Σ felvett e−
Savállandó
Ks = [H3O+][A−] / [HA]
Vízionszorzat 25 °C-on
Kw = [H3O+][OH−] = 1,0·10−14
Daniell-elem cellareakciója
Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s)
Elektromotoros erő
EMF = ε(katód) − ε(anód)
Daniell-elem anódfolyamata
Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e−
Daniell-elem katódfolyamata
Cu2+(aq) + 2e− → Cu(s)
Standard cellafeszültség
E°cell = E°katód − E°anód
Faraday
Q = I·t
n(e−) = QF
F ≈ 96 500 C/mol
Töltés
Q = I · t
Faraday-törvény
n(e−) = QF
F ≈ 96 485 C mol−1
A cink és sósav reakciójának átalakítása sztöchiometriai egyenletből nettó ionegyenletté
Ábra szöveges leírása
| Leírási szint | Egyenlet | Mit emel ki? |
|---|---|---|
| Sztöchiometriai | Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2 | anyagok és mennyiségi arányok |
| Teljes ionos | Zn + 2 H+ + 2 Cl− → Zn2+ + 2 Cl− + H2 | minden oldott erős elektrolit részecskéi |
| Nettó ionos | Zn + 2 H+ → Zn2+ + H2 | csak a megváltozó részecskék |
Kidolgozott lépés
Rendezd a HI + HIO3 → I2 + H2O egyenletet következetesen.
1. lépés: oxigén
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
A HIO3 bal oldali 3 oxigénatomjához a jobb oldalon 3 H2O szükséges: HI + HIO3 → I2 + 3 H2O.
Alkalmazási feladat
Szódabikarbóna és ecetsav zárt, rugalmas falú edényben reagál; CO2 képződik, az edény felfúvódik. Mely mennyiségek maradnak biztosan változatlanok a teljes edényre nézve?
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
Felidéző gyakorlás
Melyik állítás hibás a nettó ionegyenlet felírásáról?
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
Nyisd le, ha a részletes követelményszöveget szeretnéd ellenőrizni. A tanuláshoz először a fenti összefoglalót használd.
1.5.1 — Termokémia
Középszintű követelmények
A folyamatok energiaviszonyai
- Fogalmak: endoterm és exoterm folyamat, energiadiagram
- Elvárt művelet: Értse a halmazállapot-változást, az oldódást és a kémiai reakciókat kísérő energiaváltozások exoterm vagy endoterm jellegét. Ábrázolja energiadiagramon a folyamatok energiaviszonyait.
Reakcióhő
- Fogalmak: reakcióhő fogalma, jelölése (ΔH), mértékegysége, r előjele, képződéshő fogalma, jelölése, mértékegysége, Hess tétele
- Elvárt művelet: Ábrázolja a reakcióhőt energiadiagramon. Értse a reakcióhő kiszámításának módját a képződéshő-adatok alapján
További emelt szintű követelmények
Reakcióhő
- Elvárt művelet: Magyarázza a Hess-tétel érvényességét (energiamegmaradás) és alkalmazásának lehetőségeit. Írja fel adott képződéshőhöz tartozó reakció egyenletét, határozza meg a reakcióhő (képződéshő) értékét energiadiagramon, illetve más energiaértékek alapján.
1.5.2 — Reakciókinetika
Középszintű követelmények
Reakciósebesség
- Fogalmak: a reakciók csoportosítása sebességük szerint, a koncentráció változtatásának hatása a reakciósebességre (homogén reakció esetében), a hőmérséklet-változtatás hatása a reakciósebességre
- Elvárt művelet: Elemezzen reakciósebességgel és katalízissel kapcsolatos egyszerű kísérleteket.
Katalízis
- Fogalmak: katalizátor fogalma
- Elvárt művelet: Értelmezze a katalizátor hatását. Ábrázolja a reakció energiaviszonyait katalizátor nélkül és katalizátor alkalmazása esetén.
További emelt szintű követelmények
Reakciósebesség
- Elvárt művelet: Értelmezze a reakciósebesség koncentráció-függését megadott sebességi egyenlet alapján. Értelmezze a hőmérséklet reakciósebességre gyakorolt hatását.
1.5.3 — Kémiai egyensúly
Középszintű követelmények
Megfordítható reakciók
- Elvárt művelet: Értse a megfordítható folyamat lényegét.
Egyensúly
- Fogalmak: dinamikus egyensúly, kiindulási és egyensúlyi koncentráció, kémiai egyensúlyok, a legkisebb kényszer elve (Le Chatelier-elv)
- Elvárt művelet: Értse a dinamikus egyensúly kialakulását, az egyensúly megzavarásának lehetőségeit (c, p, T). Értelmezze a legkisebb kényszer elvét a N + 3 H ⇌ 2 2 2 NH reakción, és a katalizátor és az egyensúlyi 3 folyamatok kapcsolatát.
További emelt szintű követelmények
Egyensúly
- Fogalmak: a kémiai egyensúly törvénye (a tömeghatás törvénye), az egyensúlyi állandó (K ) c
- Elvárt művelet: Értse az egyensúlyi állandó és a sztöchiometriai egyenlet, valamint az egyensúlyi koncentrációk kapcsolatát, írja fel a tömeghatás törvényét az egyensúlyi folyamatra megadott reakcióegyenlet alapján, értelmezze a legkisebb kényszer elvét megadott reakciók esetében.
1.5.4 — A kémiai reakciók típusai
Középszintű követelmények
Kémiai reakció
- Fogalmak: kémiai reakció fogalma, aktiválási energia
- Elvárt művelet: Értse a kémiai reakciók létrejöttének feltételeit (ütközés, hatásos ütközés). Tudja jelölni az aktiválási energiát az energiadiagramon.
Képlet
- Fogalmak: összegképlet fogalma és fajtái (tapasztalati és molekulaképlet), szerkezeti képlet fogalma és fajtái (elektronképlet, konstitúciós képlet stb.)
- Elvárt művelet: Adja meg a tanult vegyületek tapasztalati képletét, illetve molekulaképletét.
Kémiai egyenlet
- Fogalmak: sztöchiometriai egyenlet, tömegmegmaradás törvénye, töltésmegmaradás elve
- Elvárt művelet: Értelmezze a kémiai egyenlet minőségi és mennyiségi jelentéseit. Értse az egyszerű sztöchiometriai egyenletek írásának alapelveit. Rendezzen egyszerű sztöchiometriai egyenleteket.
Sav-bázis reakciók
- Fogalmak: értékűség, Brønsted-sav, Brønsted-bázis, amfotéria, sav- és báziserősség
- Elvárt művelet: Értelmezze a víz amfotériáját.
A vizes oldatok kémhatása
- Fogalmak: a víz autoprotolízise, a pH definíciója, a vízionszorzat és értéke, savas, lúgos és semleges kémhatás
- Elvárt művelet: Értelmezze az autoprotolízis egyenletét, kvalitatíve a savas, lúgos és semleges kémhatást, kvalitatíve a pH-t (25 °C-ra vonatkoztatva), a sav- és lúgoldatok kerek egész számú pH-értékének kapcsolatát az oldat oxónium-, illetve hidroxidion-koncentrációjával. Állapítsa meg adott oldat kémhatását (savasság, lúgosság, annak mértéke), hasonlítsa össze oldatok kémhatását a pH értékük alapján, becsülje meg a sav- és lúgoldat hígításakor, töményítésekor bekövetkező pH-változás irányát.
Sav-bázis indikátorok
- Fogalmak: univerzál indikátor és pH-papír, fenolftalein, lakmusz, növényi indikátorok
- Elvárt művelet: Értelmezzen egyszerű kémcsőkísérleteket a kémhatás vizsgálatával kapcsolatban (univerzál indikátor és pH papír használatával). Jelezze a tanult indikátorok várható színét a különböző kémhatású oldatokban.
Közömbösítés
- Fogalmak: közömbösítés
- Elvárt művelet: Értse a közömbösítés lényegét, a fém-oxidok és savoldatok reakcióit, a nemfém-oxidok és lúgoldatok reakcióit. Jelölje a lúg- és savoldatok, a fém-oxidok és savoldatok, a nemfém-oxidok és lúgoldatok közötti reakciókat sztöchiometriai egyenlettel.
Elektron- átmenettel járó reakciók
- Fogalmak: oxidáció és redukció, oxidáló- és redukálószer
- Elvárt művelet: Értelmezze az oxidációt és a redukciót, valamint az oxidálószer és redukálószer fogalmát konkrét példa alapján. Értelmezze az oxidációt és redukciót, valamint az oxidáló- és redukálószer fogalmát tanult vagy megadott szervetlen kémiai reakciókban. Elemezzen egyszerű kísérleteket a redoxireakciókkal kapcsolatban.
Egyéb, vizes oldatban végbemenő kémiai reakciók
- Fogalmak: csapadék, gázfejlődés
- Elvárt művelet: Értelmezze a csapadékképződési reakciókat és a gázfejlődési reakciókat a szerves és szervetlen kémiai tanulmányai során megismert konkrét példákon. Írja fel a csapadékképződési és a gázfejlődési reakciók sztöchiometriai egyenleteit. Elemezze a vizes oldatban lezajló különböző kémiai reakciókkal kapcsolatos egyszerű kísérleteket.
Egyéb reakciók
- Fogalmak: egyesülés, bomlás
- Elvárt művelet: Sorolja be a tanult kémiai reakciókat a megfelelő reakciótípusba.
További emelt szintű követelmények
Kémiai egyenlet
- Fogalmak: ionegyenlet
- Elvárt művelet: Értse az egyszerű ionegyenletek írásának alapelveit. Írja fel vizes oldatban lezajló reakciók ionegyenleteit.
Sav-bázis reakciók
- Fogalmak: sav és bázis fogalma Arrhenius szerint, savállandó és bázisállandó (K, K ), disszociációfok s b
- Elvárt művelet: Értelmezze a K és K kapcsolatát az egyensúlyi s b koncentrációkkal. Értse a sav- és báziserősség, valamint a K és K kapcsolatát. s b Értelmezze a Brønsted-féle sav-bázis párokat. Ismerje fel a Brønsted-féle sav-bázis párokat a tanult egyértékű savak, illetve bázisok, valamint a többértékű savak és a víz reakciójában, valamint egyéb (pl. CO 2- + H O+) reakciókban. 3 3 Értelmezze az amfotériát megadott egyensúlyi folyamatok alapján, valamint a nemvizes közegben végbemenő sav-bázis reakciókat megadott példák alapján.
A vizes oldatok kémhatása
- Elvárt művelet: Értelmezze a vízionszorzatot (levezetéssel együtt). Értelmezze a sav, illetőleg bázis vízbe kerülésekor lejátszódó egyensúly eltolódást, tudja megbecsülni az erős és gyenge savból, illetve bázisból készült, azonos koncentrációjú oldatok pH-viszonyát.
Sav-bázis indikátorok
- Fogalmak: metilnarancs
Közömbösítés
- Fogalmak: semlegesítés
- Elvárt művelet: Értse a közömbösítés és a semlegesítés közti kapcsolatot, a sav-bázis titrálás elvi alapjait. Jelölje a lúg- és savoldatok, a fém-oxidok és savoldatok, a nemfém-oxidok és lúgoldatok közötti reakciókat ionegyenlettel.
Sók hidrolízise
- Elvárt művelet: Állapítsa meg és értelmezze a sók hidrolízisét, megadva vizes oldatuk kémhatását; jelölje a folyamatot ionegyenlettel.
Elektron- átmenettel járó reakciók
- Fogalmak: oxidációs szám fogalma.
- Elvárt művelet: Értse az oxidációs szám kiszámításának szabályait, az oxidációs szám alapján történő egyenletrendezés elveit. Számítsa ki az oxidációs számokat molekulákban, összetett ionokban. Állapítsa meg az oxidáció és redukció folyamatát, valamint az oxidálószert és redukálószert. Értelmezzen redoxireakciókat az oxidációsszám-változás alapján. Rendezzen oxidációs számok alapján a redoxi egyenleteket.
Egyéb, vizes oldatban végbemenő kémiai reakciók
- Fogalmak: komplexképződés
- Elvárt művelet: Értelmezze ionegyenlettel a csapadékképződési reakciókat és a komplexképződési reakciókat konkrét példán. Értelmezze ionegyenlettel a gázfejlődési reakciókat. Írja fel a csapadékképződési reakciók ionegyenletét a tanult vagy megadott csapadékok esetében. Írja fel a komplex-képződési reakciók sztöchiometriai és ionegyenletét a tanult, illetve megadott képletű komplexek esetében. Írja fel gázfejlődési reakciók ionegyenletét.
Egyéb reakciók
- Fogalmak: disszociáció
1.5.5 — Elektrokémia
Középszintű követelmények
Galvánelem
- Fogalmak: a galváncella felépítése, elektród, anód és katód, standardpotenciál fogalma, elektromotoros erő fogalma, jele, mértékegysége, Daniell-elem felépítése és jelölése
- Elvárt művelet: Értelmezze az anódon és a katódon lejátszódó folyamatokat a Daniell-elemben. Jelölje egyszerű galvánelemek felépítését, azonosítsa az egyes pólusokat, írja fel a hozzájuk tartozó elektródfolyamatok kémiai egyenletét, illetve a folyamat bruttó egyenletét. Értse az elektromotoros erő és a standardpotenciálok kapcsolatát. Értse a galvánelemek környezetvédelmi vonatkozásait.
Elektrolízis
- Fogalmak: elektrolízis fogalma, pólusok az elektrolizáló cellában, olvadékelektrolízis, vizes oldat elektrolízise
- Elvárt művelet: Értse az elektrolizáló cella felépítését, az anód- és katódfolyamatot az elektrolizáló cellában, az indifferens elektródok között végbemenő (kis feszültséggel történő) elektrolízis folyamatait a sósav, illetve az általa választott vizes oldat elektrolízise esetében. Jelölje egyenlettel az elektrolízis anód- és katódfolyamatát megadott végtermékek esetében.
Egyéb
- Elvárt művelet: Alkalmazza a kémiai reakciókról tanultakat a mindennapi jelenségek, információk értelmezésében.
További emelt szintű követelmények
Galvánelem
- Fogalmak: elektródpotenciál, a standard hidrogénelektród jelölése, standard fémelektród fogalma és jelölése
- Elvárt művelet: Értse a standard fémelektród és a standard hidrogénelektród felépítését. Értelmezzen egyszerű kísérleteket a galvánelemekkel kapcsolatban. Becsülje meg a redoxireakciók irányát a standardpotenciálok összehasonlítása alapján.
Elektrolízis
- Elvárt művelet: Értse az indifferens elektródok között végbemenő (kis feszültséggel történő) elektrolízis folyamatait a kénsav-, a NaCl-, a NaOH-, a Na SO -, a ZnI -, és a 2 4 2 CuSO -oldat esetében, valamint az ebből 4 kikövetkeztethető esetekben, valamint a NaCl-oldat Hg-katódos elektrolízisének folyamatait. Állapítsa meg az oldatban bekövetkező változásokat (töményedés, hígulás, kémhatásváltozás stb.).
Az elektrolízis mennyiségi viszonyai
- Fogalmak: Faraday I. és II. törvénye
- Elvárt művelet: Alkalmazza az elektrolízis mennyiségi törvényeit.
Gyors önellenőrzés
- 24 órán belül: zárt könyvvel írd le a három fő oksort.
- 3–4 nap múlva: oldd meg újra az alkalmazást, és javítsd a tévképzetet.
- 1–2 hét múlva: kapcsolj hozzá egy másik témakört vagy kísérletet.