Gépészet | Középiskola » Vegyipari alapismeretek emelt szintű írásbeli érettségi vizsga, megoldással, 2008

ÉRETTSÉGI VIZSGA 2008. május 26 Azonosító jel: VEGYIPARI ALAPISMERETEK EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA 2008. május 26 8:00 Az írásbeli vizsga időtartama: 240 perc Pótlapok száma Tisztázati Piszkozati OKTATÁSI ÉS KULTURÁLIS MINISZTÉRIUM Vegyipari alapismeretek emelt szint írásbeli vizsga 0811 Vegyipari alapismeretek emelt szint Azonosító jel: Fontos tudnivalók A feladatokat figyelmesen olvassa el! A válaszokat a feladatban előírt módon adja meg! A feleletválasztásos tesztfeladatnál javítani tilos, a javított válaszok nem értékelhetőek! A feladatokat - ahol ez jelölve van - a kiadott feladatlapon kell megoldani. Azoknál a feladatoknál, amelyeknél erre nincs kijelölt hely, ott használjon külön lapot! A feladatok megoldásához nem programozható számológépet, rajzeszközöket és függvénytáblázatot lehet használni. A rajz feladatokon kívül mindent tintával (tollal) kell írni! A számítási feladatokban ügyeljen a

mértékegységek helyes használatára és az eredmények megfelelő pontossággal történő megadására! írásbeli vizsga 0811 2 / 12 2008. május 26 Vegyipari alapismeretek emelt szint Azonosító jel: Teszt jellegű feladatok 1. feladat Maximális pontszám: 16 Minden feladatnál a betűjel bekarikázásával jelölje meg az egyetlen helyes, vagy az egyetlen helytelen választ! I. A 0,0003 mol/dm3 koncentrációjú sósav pH-ja A) B) C) D) E) II. 3. 4. 3,52. 3,4. Egyik sem. A reakcióhő független A) B) C) D) E) a kiindulási anyagok minőségétől. az alkalmazott katalizátortól. a kiindulási anyagok és a termékek halmazállapotától. a termékek és a kiindulási anyagok energiaszintje közti különbségtől. a termékek anyagi minőségétől. III. Azonos tömegű, hőmérsékletű és nyomású metán és nitrogéngáz térfogatának aránya A) B) C) D) E) IV. Melyik sorban találhatók kizárólag olyan anyagok, amelyek vizes oldata savas

kémhatású? A) B) C) D) E) V. 16:14. 16:28. 1:2. 1:1. Egyik sem. (NH4)2SO, NH4Cl NaCl CaO HNO3 KHSO4 (NH4)2SO4 KNO3 CO2 KNO3 Na2SO4 CO2 AgCl Na2CO3 AgNO3 Melyik sorban találhatók kizárólag ionrácsos anyagok? A) B) C) D) E) CO2 CaO NaF Si NaCl írásbeli vizsga 0811 SiO2 ZnO MgF2 SiO2 KNO3 BaO2 SiO2 XeF2 gyémánt MgO 3 / 12 2008. május 26 Vegyipari alapismeretek emelt szint VI. Azonosító jel: 0,4 mol kobalt hány ezüstiont tud redukálni? A) B) C) D) E) 0,8 darabot 0,4 molt 0,8 molt 0,4⋅1023 darabot 0,4⋅6⋅1023 darabot VII. A hidrogénkötés energiája A) B) C) D) E) nagyobb a kovalens kötésénél. kisebb, mint az orientációs hatásé. az orientációs és diszperziós kölcsönhatás energiája közé esik. a másodrendű kötések közül a legnagyobb. a fémes kötésével azonos nagyságú. VIII. Mitől függ egy ideális gáz moláris térfogata? A) B) C) D) E) Az anyagi minőségétől. A hőmérséklettől és a nyomástól. Csak a

hőmérséklettől. Mindentől független. A hőmérséklettől és az anyagi minőségtől. 2. feladat Maximális pontszám: 24 I. Fejezze be a csavarkötés összeállítási rajzát a műszaki ábrázolás szabályai szerint! II. Egészítse ki a leírás hiányzó szavait, összefüggéseit! A dörzshajtásnál két homlok vagy kúpos kerék gördül le egymáson, a közöttük fellépő súrlódó erő biztosítja a teljesítmény átvitelt. A kerekeket összeszorító erő (FN ) és a . határozza meg súrlódó erő (FS ) nagyságát. A fellépő kerületi erő nem lehet ., mint a súrlódó erő írásbeli vizsga 0811 4 / 12 2008. május 26 Vegyipari alapismeretek emelt szint Azonosító jel: Az egyik előnyös tulajdonsága a kényszerhajtással szemben, hogy az átvihető teljesítmény korlátozott, a kerekek . Előnyös tulajdonsága még, hogy a két tengely rugalmas kapcsolatban van egymással, így a fellépő rezgéseket . III. Egy víztorony magassága

h, a hidrofor belső nyomása p1 abszolút nyomás A) Mekkora az abszolút nyomás a csap előtt, ha az zárva van? Alkalmazza a veszteségmentes Bernoulli-egyenletet! B) A házban lévő csapot kinyitjuk. A kiáramló víz felveszi a légköri nyomást (p0 ) Írja fel a veszteséges Bernoulli-egyenletet! A csővezeték összes áramlástani veszteségmagassága h, a folyadék sűrűsége ρ. írásbeli vizsga 0811 5 / 12 2008. május 26 Azonosító jel: Vegyipari alapismeretek emelt szint IV. A) Párosítsa össze a I.-II-III szivattyúkapcsolásokat és a hozzá megfelelő szivattyú jelleggörbéket (A,B,C,D)! válasz: I. II. III. Mit nevezünk munkapontnak? . . V. Egy síkfalat hőszigeteléssel látunk el Egészítse ki a hővezetés alapegyenleteit A) Az 1 jelű falra felírva: Q = ⋅ A ⋅ (. − t2 ) B) A 2 jelű falra felírva: Q = ⋅ A ⋅ (t2 − .) C) Határozza meg és rajzolja be a 2 jelű fal hőfokesését, ha az ábrán láthatóan (t1-t2 ) = 20 °C, a

2 jelű fal kétszer olyan vastag és a hővezetési tényezője a fele az 1 jelű falénak! írásbeli vizsga 0811 6 / 12 2008. május 26 Vegyipari alapismeretek emelt szint Azonosító jel: D) Hőközlésre vonatkozó állítások közül karikázza be az igaz állításokat! 1. A hőátadási tényező értékét a közeg hővezetési tényezőjének értéke nagymértékben befolyásolja. 2. A hőátadásnál kialakuló lamináris határréteg vastagsága az áramlási sebesség növelésével csökken, így a hőátadás nő. 3. Teljes hőátbocsátáskor a hőellenállások összeadódnak 4. A legnagyobb hőellenállású tagon kevesebb hő megy át, mint a többi tagon Számítási feladatok 3. feladat Maximális pontszám: 12 Egy etán-bután gázelegy sűrűsége 230 °C hőmérsékleten és 1300 hPa nyomáson 1,411 g/dm3 . Ar(H) = 1,0 Ar(C) = 12,0 A) Mennyi a gázelegy átlagos moláris tömege? B) Mekkora a metánra vonatkoztatott relatív sűrűsége? C)

Számolja ki a gázelegy térfogatszázalékos összetételét! D) Mennyi a komponensek parciális nyomása az elegyben? 4. feladat Maximális pontszám: 12 Készítettünk 1,10 g/cm³ sűrűségű 20,0 molszázalékos hangyasavoldatot. A sav disszociációs állandója 2,10 · 10–4 mol/dm³. Ar(C) = 12,0 Ar(H) = 1,0 Ar(O) = 16,0 A) Hány tömegszázalékos az oldat? B) Mennyi az oldat anyagmennyiség-koncentrációja? C) Mennyi az oldat pH-ja? D) A hangyasav hány százaléka disszociált? E) Mennyi a bomlatlan sav egyensúlyi koncentrációja? 5. feladat Maximális pontszám: 12 A 0,850 tömegszázalékos 1,09 g/cm3 sűrűségű salétromossav-oldatban a nitritionkoncentráció 0,0230 mol/dm3. Ar(N) = 14,0 A) B) C) D) E) Ar(H) = 1,0 Ar(O) = 16,0 ΔTm = 1,86 kg K/mol Számítsa ki az oldat anyagmennyiség-koncentrációját! Számítsa ki, hogy a sav hány százaléka disszociált! Számítsa ki a van’t Hoff tényező értékét! Mekkora lesz az oldat ozmózisnyomása 30

°C-on? Hány °C-on fagy meg az oldat? írásbeli vizsga 0811 7 / 12 2008. május 26 Vegyipari alapismeretek emelt szint Azonosító jel: 6. feladat Maximális pontszám: 12 Nikkel és króm elektródokból, valamint nikkel-szulfát- és króm-szulfát-oldatokból galvánelemet állítunk össze. A nikkel-szulfát-oldat koncentrációja 0,240 mol/dm3, a króm-szulfáté 0,160 mol/dm3, hőmérsékletük 25 °C. A) B) C) D) Számítsa ki az elektródpotenciálok értékét! Írja fel a celladiagramot a pólusok jelölésével! Írja fel az elem működése közben végbemenő anód- és katódfolyamatot! Számolja ki a galvánelem elektromotoros erejét! E°(Ni2+/Ni) = –0,230 V E°(Cr3+/Cr) = –0,740 V 7. feladat Maximális pontszám: 12 Egy meleg vízzel fűtött levegő előmelegítő merev csőköteges hőcserélő, kalorifer látható az ábrán. (A csövek méretmegadása: ∅ külső átmérő x falvastagság) A mért hőmérsékletek: hőleadó közeg (meleg

víz) T1 °C T2 °C 82 79 hőfelvevő közeg (levegő) t0 °C t1 °C 25 45 A) Rajzolja meg jellegre helyesen a hőcserélő hőmérséklet-felület diagramját! B) Számolja ki a közepes hőmérséklet-különbséget! írásbeli vizsga 0811 8 / 12 2008. május 26 Vegyipari alapismeretek emelt szint Azonosító jel: A melegvíz fűtőteljesítménye 2000 W. A víz fajhője 4,2 kJ . kg ⋅ °C C) Mekkora tömegáramra kell beállítani a melegvizes rotamétert, hogy a rendszer a kívánt teljesítményt adja le? D) Számolja ki a hőátadó felületet! A forrcsövek külső átmérőjével számoljon! E) Mekkora a hőátbocsátási tényező értéke? F) Számolja ki a köpenyoldalon áramló melegvíz áramlási sebességét! kg A folyadék sűrűsége 971 3 . m írásbeli vizsga 0811 9 / 12 2008. május 26 Vegyipari alapismeretek emelt szint írásbeli vizsga 0811 Azonosító jel: 10 / 12 2008. május 26 Vegyipari alapismeretek emelt szint írásbeli

vizsga 0811 Azonosító jel: 11 / 12 2008. május 26 Vegyipari alapismeretek emelt szint Azonosító jel: a témakör a témakör maximális elért elért maximális pontszám pontszám pontszáma pontszáma Teszt jellegű 1. 16 40 feladatok 2. 24 3. 12 4. 12 Számítási 60 5. 12 feladatok 6. 12 7. 12 100 ÖSSZESEN 100 Az írásbeli vizsgarész pontszáma 100 témakör a feladat sorszáma javító tanár Dátum: . elért pontszám programba beírt pontszám Teszt jellegű feladatok Számítási feladatok javító tanár jegyző Dátum: . írásbeli vizsga 0811 12 / 12 Dátum: . 2008. május 26 ÉRETTSÉGI VIZSGA 2008. május 26 Vegyipari alapismeretek emelt szint Javítási-értékelési útmutató 0811 VEGYIPARI ALAPISMERETEK EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI VIZSGA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ OKTATÁSI ÉS KULTURÁLIS MINISZTÉRIUM Vegyipari alapismeretek

emelt szint Javítási-értékelési útmutató Fontos tudnivalók A számítási feladatoknál a megadott részpontszámok tovább nem bonthatók! Az írásbeli vizsgafeladatok pontszámainak összege csak egész szám lehet. Ha az írásbeli vizsga(rész) pontszáma nem egész szám, akkor a matematikai kerekítés szabályai szerint kell eljárni (az öttizedre vagy az a felett végződő pontszámokat felfelé, az öttized alattit pedig lefelé kerekítjük). írásbeli vizsga 0811 2/7 2008. május 26 Vegyipari alapismeretek emelt szint Javítási-értékelési útmutató Teszt jellegű feladatok 1. feladat Maximális pontszám: 16 I. C II. B III. E IV B V E Minden helyes válasz 2 pont. Összesen 2. feladat I. VI. C VII. D VIII. B 16 pont Maximális pontszám: 24 Csavarkötés: A helyes menetvégződések kontúrvonalai: 1 pont menetmag, menetfurat vékony vonalai: 1 pont furat + vonalkázás: 1 pont II. Kiegészítés A dörzshajtásnál két homlok vagy

kúpos kerék gördül le egymáson, a közöttük fellépő súrlódó erő biztosítja a teljesítmény átvitelt. A kerekeket összeszorító erő (FN ) és a súrlódási együttható határozza meg súrlódó erő (FS ) nagyságát. A fellépő kerületi erő nem lehet nagyobb, mint a súrlódó erő. Az egyik előnyös tulajdonsága a kényszerhajtással szemben, hogy az átvihető teljesítmény korlátozott, a kerekek megcsúszhatnak. Előnyös tulajdonsága még, hogy a két tengely rugalmas kapcsolatban van egymással, így a fellépő rezgéseket csillapítja. 4 jó megoldás 3 pont 3 jó megoldás 2 pont 2 jó megoldás 1 pont III. Víztorony A) Az abszolút nyomás: p1 p + h = 2 , innen p2 = p1 + h ⋅ ρ ⋅ g ρ⋅g ρ⋅g 2 pont írásbeli vizsga 0811 3/7 2008. május 26 Vegyipari alapismeretek emelt szint Javítási-értékelési útmutató B) A veszteséges Bernoulli-egyenletet p1 p1 p v2 p v2 + h = 2 + 2 + h , vagyis + h = 0 + x + h ρ⋅g ρ ⋅ g 2⋅ g

ρ⋅g ρ ⋅ g 2⋅ g 2 pont IV. A) Szivattyú kapcsolások párosítása: I. II. III. B A C 3 jó megoldás 3 pont 2 jó megoldás 2 pont 1 jó megoldás 1 pont B) Munkapont a szivattyú jelleggörbe és a terhelési (csővezetéki) jelleggörbe metszéspontja. 2 pont V. A hővezetés alapegyenlete kiegészítve A) Az 1 jelű falra felírva: Q= λ1 s1 ⋅ A ⋅ (t1 − t2 ) 1 pont B) A 2 jelű falra felírva: Q= λ2 s2 ⋅ A ⋅ (t2 − t3 ) 1 pont C) A 2 jelű fal hőfokesése: 80 °C 2 pont Indoklás: λ1 s1 ⋅ A ⋅ (t1 − t2 ) = λ2 s2 ⋅ A ⋅ (t2 − t3 ) , innen (t2 − t3 ) = λ1 ⋅ s2 ⋅ (t1 − t2 ) = 2 ⋅ λ2 ⋅ 2 ⋅ s1 ⋅ (t1 − t2 ) = 4 ⋅ (t1 − t2 ) s1 ⋅ λ2 tehát s1 ⋅ λ2 t2-t3 = 4⋅(t1-t2) = 4⋅20 °C = 80 °C D) Hőközlésre vonatkozó állítások: 2 pont 1, 2, 3 igaz 4 hamis 4 jó megoldás 3 pont 3 jó megoldás 2 pont 2 jó megoldás 1 pont írásbeli vizsga 0811 4/7 2008. május 26 Vegyipari alapismeretek emelt

szint Javítási-értékelési útmutató Számítási feladatok 3. A) feladat Maximális pontszám: 12 T = t + 273,2 = 503,2 K p = 1300 hPa = 1,3·105 Pa M= ρRT p = 1,411·8,314·503,2 = 45,41·10–3 kg/mol = 45,41 g/mol 130000 B) d = M1/M2 = 45,41/16 = 2,84 C) M = x(C2H6)·M(C2H6) + x(C4H10)·M(C4H10) 4 pont 2 pont 45,41 = x(C2H6)·30 + [1 – x(C2H6)]·58 összefüggésből x(C2H6) = 0,4496 és x(C4H10) = 0,5504 2 pont A móltört 100-szorosa a mol%, ami gázelegyek esetén megegyezik a térfogat százalékkal. A gázelegy 44,96 térfogatszázalék etánt és 55,04 térfogatszázalék butánt tartalmaz 2 pont D) A pi = xi·p összefüggés alapján: az etán parciális nyomása: a bután parciális nyomása: 4. A) B) C) p(C2H6) = 0,4496·1300 = 584 hPa p(C4H10) = 0,5504·1300 = 716 hPa feladat Maximális pontszám: 12 100 mol oldatban 20,0 mol hangyasav és 80,0 mol H2O van Az m = nM összefüggésből a hangyasav tömege 20,0 ⋅ 46 = 920 g a víz tömege

80,0 ⋅ 18 = 1440 g 100 mol oldat tömege 2360 g w = 38,98% 100 mol oldat térfogata V= m/ρ= 2360 / 1,10 = 2145 cm³ A koncentráció: c= n/Vo= 20,0 / 2,145 = 9,32 mol/dm³ HCOOH 9,32 9,32 – x 2 pont + H2O HCOOx +H3O+ x 1 pont 2 pont 2 pont 2 pont Az x2 / (9,32 – x ) = 2,10 ⋅ 10–4 egyenletből x = 4,41 · 10–2 pH = 1,36 írásbeli vizsga 0811 3 pont 5/7 2008. május 26 Vegyipari alapismeretek emelt szint Javítási-értékelési útmutató D) α = (4,41 · 10–2 / 9,32 ) ·100 = 0,47% 1 pont E) c = 9,32 – 4,41 · 10–2 = 9,28 mol/dm³ 1 pont 5. A) B) C) D) E) Maximális pontszám: 12 100 g oldat térfogata V = m/ρ = 91,74 cm3 ebben az oldott anyag mennyisége n = m/M = 0,85 / 47 = 1,809 ·10–2 mol az oldat koncentrációja c = n/V = 0,197 mol/dm3 A disszociált HNO2 anyagmennyisége 1 dm3 oldatban nd = 0,023 mol a disszociáció foka: α = 0,023 / 0,197 = 0,117 a disszociáció 11,7%-os ν =2 i = 1 + α(ν – 1) = 1 + 0,117 = 1,12 Az

ozmózisnyomás: Π = i · c · R · T = = 1,12 · 197 mol/m3 · 8,314 N·m/(mol·K) · 303,2 K = 5,56 ·105 Pa A Raoult-koncentráció: mB = 1,809 ·10–2 mol /(9,915·10–2 kg) = 0,1825 mol/kg A fagyáspontcsökkenés: ΔT = i·mB·ΔTm = 1,12·0,1825·1,86 = 0,38 K = 0,38 °C Az oldat fagyáspontja –0,38 °C 6. A) feladat feladat 2 pont 2 pont 2 pont 2 pont 2 pont Maximális pontszám: 12 A Ni2+ ion koncentráció 0,240 mol/dm3 A Cr3+ ion koncentráció 2·0,160 = 0,320 mol/dm3 2 pont εNi = – 0,23 + 0,0591 ·lg 0,240 = – 0,248 V 2 1 pont εCr = –0,74 + 0,0591 ·lg 0,320 = – 0,750 V 3 2 pont B) A celladiagram: (–) Cr ⎥ Cr2(SO4)3 ⎥⎢ NiSO4 ⎥ Ni (+) C) Anódfolyamat: Katódfolyamat: D) 2 pont Cr Cr3+ + 3 e– Ni2+ + 2 e- Ni előjellel 3 pont (előjel nélkül 2 pont) 2 pont Az elektromotoros erő: EME = εNi – εCr = – 0,248 V + 0,750 V = 0,502 V írásbeli vizsga 0811 6/7 2 pont 2008. május 26 Vegyipari alapismeretek emelt

szint 7. Javítási-értékelési útmutató feladat Maximális pontszám: 12 A) A hőcserélő hőmérséklet - felület diagramja: 1 pont B) A közepes hőmérsékletkülönbség: Δt N = 79 − 25 = 54 °C Δt K = 82 − 45 = 37 °C Δt − Δtk 54 − 37 Δtlog = N = = 44,96 °C Δt N 54 ln ln Δtk 37 (képlet 1 pont, kiszámítva plusz 1 pont) 2 pont C) A rotaméter tömegárama: Φ = c ⋅ m M ( t Mbe − t Mki ) innen a rotaméter tömegárama: Φ kg kg 2 kW &M = = 0,1587 = 571 = m s h c ⋅ ( t Mbe − t Mki ) 4,2 kJ ⋅ (82 − 79) °C kg °C 1 pont 1 pont D) A hőátadó felület: A = d k ⋅ π ⋅ l ⋅ n = 14 ⋅ 10−3 ⋅ π ⋅ 0,5 ⋅ 27 = 0,594 m 2 1 pont E) A hőátbocsátási tényező: A hőcserélő alapegyenlete: Φ = k ⋅ A ⋅ Δtlog , innen a hőátbocsátási együttható k= 1 pont 2000 W W Φ = 74,88 2 = 2 A ⋅ Δtlog 0,594 m ⋅ 44,96 °C m °C 1 pont F) Melegvíz áramlási sebessége a köpenyoldalon: A szabad áramlási keresztmetszet a

köpenytérben: D 2 ⋅ π d k2 ⋅ π 0,12 ⋅ π 0,0142 ⋅ π Ak = b − ⋅n = − ⋅ 27 = 3,696 ⋅ 10−3 m2 4 4 4 4 A melegvíz tömegárama: mM = v ⋅ Ak ⋅ ρ , innen az áramlási sebesség: kg 0,1587 mM m s v= = = 0,044 kg s Ak ⋅ρ 3,696 ⋅ 10 −3 m 2 ⋅ 971 3 m 2 pont 2 pont írásbeli vizsga 0811 7/7 2008. május 26