H41. a) A kénsav a jéggel kénsavoldatot képez. Ehhez a vízmolekuláknak hidratálniuk kell a kénsavmolekulákat, ami a jégkristály egy részének felbomlásával jár. A hidratációval járó hőfelszabadulás kisebb, mint a megolvadó jég olvadáshője. A kénsavoldat keletkezéséhez szükséges energiát a rendszer lehűlése fedezi. A kénsav-oldat fagyáspontja a tiszta víz fagyáspontjánál alacsonyabb. 
b) A jelenség azt mutatja, hogy a csövekben a víznek memóriája van: a meleg vízben jóval kevesebb az oldott gáz, mint a hidegben. Emiatt a hideg víz olvadáspontja alacsonyabb, míg az eredetileg meleg vízé.
Érdekességképpen megemlíthető, hogy a kevesebb oldott gáz miatt a melegvizes csövekben a víz sokkal inkább hajlamos a túlhűlésre, mint a hidegvizes csövekben. Emiatt a hidegvizes csövekben a víz inkább fagy meg folyamatosan, és a jégképződéssel járó térfogatváltozásból eredő nyomásnövekedést a még meg nem fagyott, folyékony víz el tudja vezetni. A túlhűlt víz azonban, ha hirtelen kifagy, általában azonnal szét is repeszti a csöveket, mivel hirtelen óriásira nő belül a nyomás. Valóban, gyakran figyelhető meg, hogy a melegvizes csövek szétrepednek nagyon nagy hidegben, míg a hidegvizet szállítók sokkal ritkábban.
c) 	5Br– +BrO3– + 6H3O+ = 3Br2 + 9H2O
S2O82– + 2I– = I2 + 2SO42–  
H2O2 + 2H3O+ + 2Br– = 4H2O + Br2  
[Co(NH3)5Br]2+ + OH– = [Co(NH3)5OH]2+ + Br–     
A fenti redoxi reakciók lezajlódásához az szükséges, hogy az elektroncserében résztvevő ionok egymáshoz olyan közelségbe kerüljenek, hogy az elektronátadás megtörténhessen. (Ezt átmeneti, vagy aktivált állapotnak hívják.) Ha a reakciópartnerek azonos töltésűek, akkor nem szívesen kerülnek egymáshoz közel, míg ha ellenkező töltésűek, akkor igen. 
Ha az oldatban növeljük a jelenlévő egyéb ionok mennyiségét, akkor azok a következőképpen befolyásolják a reakciósebességet: azonos töltésű reakciópartnerek esetén megkönnyítik az átmeneti állapot (egymáshoz közelkerülés) kialakulását, mivel a kialakuló, még nagyobb töltésű komplexet stabilizálják; ellentétes töltésű reakciópartnerek esetén (ahol egyébként a reakciók sokkal gyorsabbak), a reakciósebesség lassul, mivel a reakciópartnerek töltését az ionok leárnyékolják, ezáltal a vonzás köztük lecsökken. Olyan reakcióknál, ahol az egyik reagens részecske töltetlen, nincs effektus. 
Így az 1. és 2. esetben növekszik a reakciósebesség, a 4. esetben csökken, míg a 3. esetben nincs számottevő változás. Az ionok minősége, mivel nem vesznek részt a reakcióban, nem számít, szerepük katalizátor: a KNO3 ugyanúgy változtatná a reakciósebességeket, mint a NaCl. A jelenség neve: kinetikus só hatás.
Stirling András

H42. a) A NaOH-os cellában az anódon lejátszó folyamat:
2 OH–  → H2O + 1/2 O2 + 2 e–
Amikor a gázfejlődés megindul, az oxigéngáz nyomása és a hidroxid-ion koncentrációja is standard értéknek felel meg, tehát az elektródpotenciál is a táblázatokban található standard érték, EA = 0,40 V.
A katódon folyó reakció:
	2 H2O + 2 e– → H2 + 2 OH–  
A potenciál kiszámításához kézenfekvőbb a standard hidrogénelektródnak tekinteni a rendszert:
	2 H3O+ + 2 e– → H2 + 2 H2O
EK = 0 V + 0,059/2 lg (10–14)2 = –0,83 V.
Ez az érték felel meg az előző, igazi folyamat standard potenciáljának.
A cellára tehát 1,23 V feszültséget kell bocsátani – ennek a hatására indul meg a víz bomlása.

A kénsavas cellában a katód standard hidrogén-elektródnak tekinthető, a lejátszódó folyamat egyenletét már feltüntettük. Elektródpotenciálja 0 V. 
Az anódon lejátszódó bruttó folyamat:
	3 H2O → 2 H3O+ + 1/2 O2 + 2 e–
Standard körülmények lévén az oldatban a bomlás megindulásakor az elektródpotenciálja itt is egy táblázatokban található standard érték, 1,23 V. A két cella anódján lejátszódó reakciók standardpotenciálja a vízionszorzat segítségével könnyen átszámítható egymásba.
A bomlásfeszültség tehát ebben a cellában is 1,23 V, ami nem meglepő módon ugyanaz a két cellában, hiszen mindkét helyen a víz bomlása az a reakció, amit az elektromos áram hatására lejátszódik.
b) Az ammónium-só adagolása során ammónia képződik és pufferoldat alakul ki.
	pKb(NH3) = 4,75 = pOH + lg ([NH4+]/[NH3])
A várt 11-es pH-n tehát [NH4+]/[NH3] = 0,0178.
Az eredeti 1 M OH– -ból 0,999 M reagál az NH4+ ionokkal és ugyanennyi NH3 keletkezik. 
Az oldat egy literjéhez tehát 0,999·1,0178 mol NH4Cl, azaz 54,35 g adagolandó.
A bomlásfeszültség nem változik az új oldatban sem, hiszen az eredő folyamat továbbra is a vízbontás. A két félcella potenciálja megváltozik, de a változások kompenzálják egymást.
c) Az a) pontban kiszámított elektródpotenciálok nem változnak. Ha a NaOH oldatba merülő elektród az anód, és a kénsavba merülő a katód, akkor a bomlásfeszültség 0,4 V. Ilyenkor a vízbontás során mindkét oldat pH-ja a semlegesség irányába változik. Ez a semlegesítődés mintegy megkönnyíti a vízbontást.
Ha az elektródokat fordítva kötjük, akkor a bomlásfeszültség jóval nagyobb lesz, 2,06 V. Ilyenkor az elektrolízis során a két oldat pH-ja ellenkező irányba változik, és a befektetett elektromos munka a víz bomlásán kívül a disszociációját is okozza.

H43. a) A fullerén térfogata 1,8·10–28 m3. A „nyomás” 2,3·107 Pa.
b) Minden 3·108-dik fullerén molekula tartalmaz 3He atomot, ami megfelel 7,67·10–2 Pa átlagos parciális nyomásnak. A másik izotópra 139 Pa a számított átlagos parciális nyomás. 
c) Az adatok alapján az atmoszférában 0,524 Pa a hélium-4 parciális nyomása, jóval kisebb, mint ami minta keletkezésekor lehetett. Ha a légkör héliumtartalma nem volt az esemény idején ennyivel nagyobb, akkor ez a földi keletkezés elleni érv. Ugyanígy a két izotóp aránya is nagyon eltér a jelenlegitől 5,5·10–4:1, ami szintén cáfolja a földi eredetet.
Megjegyzés: azt is elképzelhető, hogy a fullerén nem a Naprendszerben keletkezett, ugyanis itt nincs olyan hely, ahol elég nagy lenne a hélium nyomása, miközben a fullerén keletkezését gátló anyagok, pl. a hidrogén koncentrációja kicsi. 
d) A gömb felületének megbecsléséhez sok módon el lehet jutni. A grafit rétegeiben egy hatszöges gyűrűre két szénatom jut. A hatszögek területe az élhosszból (142 pm) kiszámítható. Egy atomra tehát 2,62·10–20 m2 jut. A molekula felülete így 1,31·10–10 m2, átmérője 3,23·10–6 m, térfogata 1,41·10–16 m3. 
Egy gömb tömege 9,97·10-14 g, sűrűsége üresen 708 g/m3. A hélium sűrűsége a megadott 120 kPa nyomáson és 25°C-on 194 g/m3. Azaz a hipotetikus kristály sűrűsége 902 g/m3, kisebb, mint a levegő 1294 g/m3-es sűrűsége. 
A gömbök szoros illeszkedése esetén a gömbök között holt tér marad és a kristály sűrűsége még kisebb, egészen pontosan az előbb kiszámítottnak 0,7405-szerese lenne. 
ausztrál diákolimpiai feladat

H44. a) A töményebb tejsav oldatokban számolnunk kell az önészterezési folyamattal:

Az első titrálás során a tejsav és a laktiltejsav savas protonjait határozzuk meg:
CH3CH(OH)COOH + NaOH = CH3CH(OH)COONa + H2O,
CH3CH(OH)COOCH(CH3)COOH + NaOH = 
=CH3CH(OH)COOCH(CH3)COONa + H2O.
A második titrálás során a lúgos főzéssel elhidrolizáljuk a laktiltejsav nátriumsóját:
CH3CH(OH)COOCH(CH3)COONa + NaOH = 2 CH3CH(OH)COONa + H2O.
Majd sósavval visszamérjük a NaOH felesleget:
b) Az első titrálásból az oldatban lévő összes savas komponens mennyiségét meghatározzuk (tejsav + laktiltejsav). Tehát az 1,000 g minta 9,525 mmol savat tartalmaz.
A második titrálásból az oldatban levő laktiltejsav mennyiségét határozzuk meg (1 mmol NaOH 1 mmol laktiltejsavval egyenértékű). Tehát 1,000 g mintában 1,361 mmol laktiltejsav van.
A fenti eredményekből a következőket tudjuk:
tejsav (90,09 g/mol) 9,525 – 1,361 = 8,163 mmol, azaz 0,7354 g, 73,54%, laktiltejsav (161,15 g/mol) 1,361 mmol, azaz 0,2194 g, 21,94%, inert szennyező (esetünkben víz) 4,52%.
c) Az összes nátrium-laktát mennyisége a második titrálás végpontjában a törzsoldatból vett mintában 1,0886 mmol. Az oldat térfogat 40 + 9,66 + 10,00 + 8,55 = 68,21 cm3. Tehát a nátrium-laktát koncentrációja 0,01596 mol/dm3. 
Az oldat tekinthető egyszerű hidrolizáló só oldatának. A hidroxidion mennyiségét a következő módon számolhatjuk: [OH–] = (Kh×c)0,5. Az oldat pH-ja 8,03. (A pontos számítással kapott eredmény és a közelítő eredmény közötti különbség elhanyagolható.)
d) A fenolftalein indikátor nem volt a legjobb választás, mert a végpont előtt jelez. (A hiba nem túl nagy, közelítőleg –0,1%, de ez nem volt kérdés.)
Varga Szilárd

H45. a) A következő reakciók játszódnak le:
az előállítás egyenletei: 
Cr2O3 + 2Al = 2Cr + Al2O3
2Cr2O3 + 3Si = 4Cr + 3SiO2
a feltárás egyenletei: 
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2; 
2Cr + 6 HCl = 2CrCl3 + 3H2; 
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2 (második minta feltárása);
2Cr2O3 + 6Na2O2 = 4Na2CrO4 + 2Na2O; 
Al2O3 + Na2CO3 = 2NaAlO2 + CO2
az átsavanyítás egyenlete: 
2CrO42- + 2H+ = Cr2O72- + H2O
az analízis egyenletei: 
6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O;
5Fe2+ + MnO4- + 8H+ = 5Fe3+ +Mn2+ + 4H2O; 
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O	

b) Az elegy összetételének számítása során a lúgos feltárásból az alumínium mennyisége, a savas feltárásból az elemi króm mennyisége határozható meg. A Na2O2-os feltárás során nyert oldat analíziséből megkapjuk a króm(III)-oxid mennyiségét. A CaCO3-os lecsapás az alumínium(III)-oxid tartalmat adja meg, míg az össztömegből az inert anyag mennyisége számolható.
Tehát a minta (m/m)%-os összetétele 54,33% Cr, 2,35% Cr2O3, 15,75% Al, 22,58% Al2O3 és 4,99% inert. 
c) A hatásfok pedig η=97,12%
Varga Szilárd

HO-14. a) Az egyensúlyi állandó mindkét esetben:

Az állandók és az ammónia-koncentráció ismeretében könnyen kiszámítható, hogy a Co(III) esetén a szabad fémion koncentrációja 2,2·10–28-ada, a Co(II) esetén pedig 40-szerese a komplex koncentrációjának. 
b) A kobalt(III) nyilván csak oxidálószerként képes reagálni, tehát feltehetően oxigént fejleszt a vízből. Valóban a Co3+/Co2+ rendszer standardpotenciálja 1,82 V, jóval magasabb, mint az oxigénfejlődés potenciálja (pH 7 esetén 0,82 V).
Az ammóniás oldatban a szabad Co3+ koncentrációja annyira kicsi, hogy a Co3+/Co2+ rendszer potenciálja nagyon lecsökken. 
c) Ammónia nélkül a két iont azonos mennyiségben tartalmazó oldat redoxipotenciálja a standard értéket mutatja, 1,82 V.
Az ammóniás oldatban a szabd ionok koncentrációaránya az a) pont eredményei alapján kiszámítható: [Co3+]/[Co3+] = 2,22·10–28/(40/41).
A Nernst-egyenlet alapján az oldat redoxipotenciálja ekkor 0,185 V.
d) A ligandumnak cisz-transz izomerjei létezhetnek, de a teljes komplexben csak a cisz módosulat vehet részt. 

A két enantiomer:

HO-15. a) Az első esetben az elektrofil addíció mechanizmusa miatt nem keletkezik mezo termék.

b) 

Az 1. esetben nem játszódik le reakció, mivel a támadó nukleofil nem fér hozzá a klórt hordozó szénatomhoz (nem lehet SN2). Nem tud a molekula „kilapulni”, tehát nem képez stabil, síkalkatú karbokationt (nem lehet SN1).
A 2. esetben primer szénatomhoz kapcsolódik a halogén, nem lehetséges stabil karbokation kialakulása tehát SN2 reakció játszódik le. A nátrium-hidroxid nem csak nukleofil forrás, hanem erős bázis is így hidrogén-bromid elimináció is történik.
A 3. esetben tercier szénatomhoz kapcsolódik a halogén, lehetséges stabil karbokation kialakulása,de a reakciócentrumot leárnyékolják az alkil láncok tehát SN1 reakció játszódik le. Az eliminációs reakcióval is számolnunk kell, melynek főtermékét ábrázoltam (Zajcev-szabály), kisebb mennyiségben 3-etil-4-metilpent-2-én is keletkezhet.
A 4. esetben szekunder szénatomhoz kapcsolódik a halogén, lehetséges SN2 és SN1, valamint eliminációs reakció lejátszódása is. 
Az 5. esetben szekunder szénatomhoz kapcsolódik a halogén, lehetséges SN2 és SN1 reakció lejátszódása is. Az eliminációs reakcióval nem kell számolnunk, mivel az a-pozícióban nem található hidrogén. 
c) Az első reakcióban az oldószer vízmentes etanol, a másodikban pedig vizes etanol. A vizes közeg kedvez az ionos reakcióknak, míg az abszolút etanol inkább a poláris átmeneti állapotot stabilizálja. Ezzel magyarázható, hogy az első reakcióban csak egy termék keletkezik nagy valószínűséggel SN2 mechanizmussal.
A második reakció mechanizmusa a következő:

A keletkező primer karbokation nem stabil, ezért egy ún. Wagner-Meervein átrendeződés segítségével (negatív töltésű csoport vándorlása) tercier karbokationná alakul át. Ezen karbokation reagálhat vízzel, etanollal (SN1). A reakció során 2-etoxi-2-metilbután, illetve 2-metilbutan-2-ol keletkezik. Ezenkívül ha a karbokation pozitív centruma mellett lévő szénatomról egy hidrogénion távozhat (E1) és így 2-metilbut-2-én képződik a Zajcev-szabály értelmében.
Varga Szilárd