ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. O αριθμό οξείδωσης του Mn στις ενώσεις MnO2, K2MnO4, KMnO4 είναι αντίστοιχα: α. 4, 5, 7 β. 7, 4, -3 γ. 6, 0, 7 δ.

Transcript

1 XΗΜΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ 1//01 ΣΤΕΦΑΝΟΣ ΓΕΡΟΝΤΟΠΟΥΛΟΣ, ΣΤΑΥΡΟΥΛΑ ΓΚΙΤΑΚΟΥ, ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ ΤΣΙΠΟΣ, ΜΑΡΙΝΟΣ ΙΩΑΝΝΟΥ ΘΕΜΑ Α A1. ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ O αριθμό οξείδωσης του Mn στις ενώσεις MnO, KMnO4, KMnO4 είναι αντίστοιχα: α. 4, 5, 7 β. 7, 4, -3 γ. 6, 0, 7 δ. 4, 6, 7 A. Η μεταβολή της ενθαλπίας είναι ίση με το ποσό της θερμότητας που εκλύεται ή απορροφάται εφόσον η αντίδραση πραγματοποιείται: α. Υπό σταθερή θερμοκρασία. β. Υπό σταθερό όγκο. γ. Υπό σταθερή πίεση δ. Σε θερμοκρασία 5 οc. A3. Η ενέργεια ενεργοποίησης μίας αντίδρασης εκφράζει : α. Τη διαφορά ενέργειας μεταξύ των προϊόντων και του ενεργοποιημένου συμπλόκου. β. Τη διαφορά ενέργειας μεταξύ των αντιδρώντων και του ενεργοποιημένου συμπλόκου. γ. Τη διαφορά ενέργειας μεταξύ των αντιδρώντων και των προϊόντων. δ. Το ποσό της θερμότητας που ελευθερώνεται στο περιβάλλον. A4. Αν η ισορροπία: Α(g) Β(g) Γ(g) ΔΗ = 135Kj έχει Kc = 4 στους 10 oc τότε η ισορροπία Γ(g) Α(g) Β(g) στους 00 oc μπορεί να έχει τιμή για την Kc: α. 0, β. 5 γ. 4 δ. 0,5 A5. Σε δοχείο σταθερής θερμοκρασίας έχει αποκατασταθεί ή ισορροπία: Α(g) B(g) Γ(s) Δ(g) και η πίεση στο δοχείο είναι ίση με 40 atm. Αν υποδιπλασιάσουμε τον όγκο του δοχείου, μετά την αποκατάσταση της νέας ισορροπίας η πίεση στο δοχείο θα είναι: 1

2 α. 60 atm β. 0 atm γ. 40 atm δ. 0 atm ΘΕΜΑ Β Β1. Β. Να χαρακτηρίσετε ως Σωστή ή Λανθασμένη καθεμία από τις παρακάτω προτάσεις αιτιολογώντας την κάθε απάντησή σας. Ένα μέταλλο δεν μπορεί να έχει αριθμό οξείδωσης 0. Λανθασμένη. Τα μέταλλα σε ελεύθερη κατάσταση έχουν αριθμό οξείδωσης 0. i Όταν μεταβάλλεται η ταχύτητα μίας αμφίδρομης αντίδρασης μεταβάλλεται και η απόδοσή της. Λανθασμένη. Μπορεί να μεταβληθεί η ταχύτητα μίας αμφίδρομης αντίδρασης χωρίς να μεταβληθεί η απόδοση της όπως για παράδειγμα με την προσθήκη καταλύτη. ii Σε ορισμένη θερμοκρασία η απόδοση μίας αμφίδρομης αντίδρασης είναι σταθερή. Λανθασμένη. Η απόδοση μίας αμφίδρομης αντίδρασης δεν εξαρτάται μόνο από τη θερμοκρασία αλλά από όλους τους συντελεστές χημικής ισορροπίας. x 1 Σε δοχείο όγκου V L και σε θερμοκρασία θ οc υπάρχει ποσότητα του αερίου Β. Στο δοχείο προσθέτουμε περίσσεια σκόνης του στερεού Α οπότε λαμβάνει χώρα η μονόδρομη αντίδραση: Α(s) B(g) Γ(g) Πως επιδρά στην ταχύτητα της αντίδρασης και στην ποσότητα του εκλυόμενου αερίου Γ καθεμία από τις παρακάτω μεταβολές: Μείωση του όγκου του δοχείου. Η αρχική ταχύτητα θα είναι μεγαλύτερη γιατί το αντιδρών Β έχει μεγαλύτερη συγκέντρωση. Η ποσότητα του Γ θα είναι ίδια γιατί δεν άλλαξαν τα του περιοριστικού αντιδρώντος Β. i Αύξηση της θερμοκρασίας. Η αρχική ταχύτητα θα είναι μεγαλύτερη γιατί τα μόρια των αντιδρώντων θα έχουν μεγαλύτερη μέση κινητική ενέργεια. Η ποσότητα του Γ θα είναι ίδια γιατί δεν άλλαξαν τα του περιοριστικού αντιδρώντος Β. ii Προσθήκη ίδιας ποσότητας του Α υπό μορφή μεγαλύτερων κόκκων. Η αρχική ταχύτητα θα είναι μικρότερη γιατί το στερεό αντιδρών Α παρουσιάζει μικρότερη επιφάνεια επαφής. Η ποσότητα του Γ θα είναι ίδια γιατί δεν άλλαξαν τα του περιοριστικού αντιδρώντος Β. iv. Προσθήκη μεγαλύτερης ποσότητας Β. Η αρχική ταχύτητα θα είναι μεγαλύτερη γιατί το αντιδρών Β έχει μεγαλύτερη συγκέντρωση. Η ποσότητα του Γ θα είναι μεγαλύτερη γιατί αυξήθηκαν τα του περιοριστικού αντιδρώντος Β. Μονάδες 4 x 1 Να αιτιολογήσετε κάθε απάντησή σας. Μονάδες 4 x Να θεωρήσετε ότι σε κάθε μία από τις παραπάνω μεταβολές οι υπόλοιποι παράγοντες που επηρρεάζουν την ταχύτητα μίας αντίδρασης δεν αλλάζουν.

3 Β3. Σε κλειστό δοχείο, μεταβλητού όγκου, έχει αποκατασταθεί η ισορροπία: Α(s) Β(g) ΑΒ(s) ΔΗ < 0 Να προσδιορίσετε τις μονάδες της Kc. Η έκφραση της Κc είναι: 1 [Β] άρα η μονάδα μέτρησης είναι Μ-1 ή L/. i Αν αυξήσουμε τη θερμοκρασία, διατηρώντας σταθερό τον όγκο του δοχείου, η πίεση στο δοχείο, μετά την αποκατάσταση της νέας ισορροπίας, θα είναι: α. ίση με την αρχική β. μικρότερη της αρχικής γ. μεγαλύτερη της αρχικής. Να αιτιολογήσετε την επιλογή σας. Λόγω αύξησης της θερμοκρασίας η θέση της χημικής ισορροπίας θα μετατοπιστεί προς την ενδόθερμη κατεύθυνση δηλαδή προς τα αριστερά. Συνεπώς στη νέα ισορροπία θα έχουμε τον ίδιο όγκο με μεγαλύτερη θερμοκρασία και περισσότερα αερίου άρα σύμφωνα με την καταστατική εξίσωση των αερίων μεγαλύτερη πίεση. ii Αν αυξήσουμε τον όγκο του δοχείου, διατηρώντας τη θερμοκρασία σταθερή, η συγκέντρωση του B μετά την αποκατάσταση της νέας ισορροπίας, θα είναι: α. ίση με την αρχική β. μικρότερη της αρχικής γ. μεγαλύτερη της αρχικής. Να αιτιολογήσετε την επιλογή σας. Επειδή η θερμοκρασία παραμένει σταθερή η Kc δεν αλλάζει άρα και η [B] παραμένει σταθερή και ίση με την αρχική. Μονάδες 1 Β4. Δίνεται η ισορροπία: xα(g) B(s) Γ(g) Δ(g) Η τιμή της Kc σε θερμοκρασία θ οc είναι ίση με 1,5 /L. Αν σε δοχείο που έχει αποκατασταθεί η παραπάνω ισορροπία αυξήσουμε τον όγκο, διατηρώντας σταθερή τη θερμοκρασία, η θέση της χημικής ισορροπίας: α. θα μετατοπιστεί προς τα δεξιά. β. θα μετατοπιστεί προς τα αριστερά. γ. δεν θα μετατοπιστεί. Να αιτιολογήσετε την επιλογή σας. Η έκφραση της Κc είναι: [Γ][Δ] [Α]x Mε δεδομένο ότι η μονάδα μέτρησης είναι /L προκύπτει x =. Με την αύξηση του όγκου η θέση της χημικής ισορροπίας μετατοπίζεται προς την κατεύθυνση που αυξάνονται τα συνολικά των αερίων δηλαδή προς τα δεξιά. Μονάδες 1 4 3

4 ΘΕΜΑ Γ Γ1. Σε κενό δοχείο όγκου L σε θερμοκρασία θ οc εισάγονται SO και 6 O τα οποία αντιδρούν σύμφωνα με τη χημική εξίσωση: SO(g) O(g) SO3(g) Αν s μετά την έναρξη της αντίδρασης στο δοχείο υπάρχουν 1 αερίων να βρείτε: Τη σύσταση του μίγματος των αερίων στο δοχείο τη χρονική στιγμή t = s. SO(g) O(g) SO3(g) 6 x t=s - 6-x Για t = s: nολικα = 1 ή 14 x = 1 ή x = Άρα η σύσταση του μίγματος των αερίων είναι 4 SO, 4 O και 4 SO3. i Τη μέση ταχύτητα της αντίδρασης το χρονικό διάστημα 0 s. υ= 1 Δ[SO3] ή υ = 0,1 Μ/s Δt Αν η μέση ταχύτητα της αντίδρασης για όλη τη διάρκειά της είναι 0,0 Μ/s να βρείτε: ii Τη σύσταση του μίγματος των αερίων στο δοχείο μετά το τέλος της αντίδρασης. SO(g) O(g) SO3(g) 6 y t=s 6-y Το SO είναι το περιοριστικό αντιδρών άρα = 0 ή y = 4. Άρα η σύσταση του μίγματος των αερίων είναι O και SO3. iv. Το χρονικό διάστημα που απαιτήθηκε για την ολοκλήρωσης της αντίδρασης. 4 1 Δ[SO3] ή 0,0 = υ= ή Δt = 5 s. Δt Δt Γ. Σε κενό δοχείο, σε θερμοκρασία 7 οc, εισάγεται μίγμα ΝΟ και Br τα οποία αντιδρούν μεταξύ τους οπότε αποκαθίσταται ή ισορροπία: Br(g) NOBr(g) Αν το μίγμα των αερίων στην ισορροπία είναι ισομοριακό και η τιμή της Kc για την ισορροπία αυτή είναι 0, να υπολογίσετε: 4

5 Την αναλογία των αερίων στο μίγμα που εισάχθηκε στο δοχείο. Br(g) NOBr(g) X.I n1 n1 - n x n - x Στη Χ.Ι ισχύει: n1 - = ή n1 = 4x (1) και n x = ή n = 3x () Διαιρώντας τις σχέσεις 1 και κατά μέλη προκύπτει ότι: n1 4 = n 3 i Την απόδοση της αντίδρασης. To περιοριστικό αντιδρών είναι το ΝΟ άρα: α = α(νο) ή α = ii ή α = 0,5 οπότε η απόδοση είναι 50 %. n1 Την πίεση στο δοχείο στην ισορροπία. [NOBr] ή V = 40x [NO] [Br] PV = nολικαrτ ή P 40x = 6x 0,0 500 ή P = 6,15atm Δίνεται R=0,0 atm L/ K Μονάδες ΘΕΜΑ Δ Σε κενό δοχείο όγκου 1 L εισάγονται ΝΟ και O τα οποία αντιδρούν μεταξύ τους οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία: Μετά την αποκατάσταση της ισορροπίας, Χ.Ι(1), στο δοχείο υπάρχουν ΝΟ. Δ1. Να υπολογίσετε την τιμή της σταθεράς της χημικής ισορροπίας Kc. X.I(1) - x -x Στη Χ.Ι(1): - = ή x = 4. Άρα οι συγκεντρώσεις των σωμάτων της χημικής ισορροπίας είναι: [ΝΟ] = Μ, [O] = 4 Μ, [NO] = Μ Η τιμή της Kc είναι: [NO] [NO] [Ο] ή Kc = 4 5

6 Δ. Να υπολογίσετε την απόδοση της αντίδρασης. Το περιοριστικό αντιδρών είναι το ΝΟ άρα: α = α(νο) ή α = ή α = 0, οπότε η απόδοση είναι 0 %. Δ3. Πόσος πρέπει να γίνει ο όγκος του δοχείου ώστε μετά την αποκατάσταση της νέας χημικής ισορροπίας, Χ.Ι(), η απόδοση της αντίδρασης να είναι 40 %. X.I() y -y Το περιοριστικό αντιδρών εξακολουθεί να είναι το ΝΟ άρα: ή y = Άρα οι συγκεντρώσεις των σωμάτων της χημικής ισορροπίας είναι: [ΝΟ] = 6/V Μ, [O] = 6/V Μ, [NO] = 4/V Μ Από την έκφραση της Kc βρίσκουμε V = 54 L. α = α(νο) ή 0,4 = Μονάδες 6 Δ4. Διατηρώντας σταθερό τον όγκο του δοχείου αυξάνουμε τη θερμοκρασία της αρχικής ισορροπίας Χ.Ι(1). Μετά την αποκατάσταση της νέας χημικής ισορροπίας, Χ.Ι(3), στο δοχείο υπάρχουν ίσα NO και ΝΟ. Να εξηγήσετε αν αντίδραση με φορά προς τα δεξιά είναι ενδόθερμη ή εξώθερμη. Επειδή στη νέα ισορροπία υπάρχουν ίσα NO και ΝΟ η αύξηση της θερμοκρασίας μετατόπισε την θέση της Χημικής Ισορροπίας προς τα αριστερά. Συνεπώς η αντίδραση με φορά προς τα αριστερά είναι ενδόθερμη και αυτή με φορά προς τα δεξιά εξώθερμη. i Να υπολογίσετε την σταθερά χημικής ισορροπίας Kc στη νέα θερμοκρασία. X.I(3) z z z -z z z Στη Χ.Ι(3): z = z ή z =,5 Άρα οι συγκεντρώσεις των σωμάτων της χημικής ισορροπίας είναι: [ΝΟ] = 5 Μ, [O] = 5,5 Μ, [NO] = 5 Μ Από την έκφραση της Kc βρίσκουμε: [NO] [NO] [Ο ] ή Kc = 11 Μονάδες 3 6

7 Δ5. Πόσα O πρέπει να προσθέσουμε στην αρχική ισορροπία, Χ.Ι(1), ώστε μετά την αποκατάσταση της νέας χημικής ισορροπίας, Χ.Ι(4) στο δοχείο να υπάρχουν 9 NO; X.I(4) ω ω n ω n-ω ω ω ω = 9 ή ω = 4,5. Oι συγκεντρώσεις των σωμάτων της χημικής ισορροπίας είναι: [ΝΟ] = 1 Μ, [O] = 3,5 n Μ, [NO] = 9 Μ Από την έκφραση της Kc βρίσκουμε: [NO] [NO] [Ο] ή n = 16,75 Μονάδες 4 ΕΥΧΟΜΑΣΤΕ ΕΠΙΤΥΧΙΑ!!! 7