ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. 2ΝO2(g) Κάθε χρονική στιγμή t,μετά την έναρξη της αντίδρασης ισχύει ότι: β. [NO] > [O2] και Pt > P0

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. 2ΝO2(g) Κάθε χρονική στιγμή t,μετά την έναρξη της αντίδρασης ισχύει ότι: β. [NO] > [O2] και Pt > P0"

Transcript

1 XΗΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΟΥ ΠΡΟΑΝΑΤΟΛΙΟΥ 05/01/2019 ΘΕΑ Α A1. ΤΕΦΑΝΟ ΓΕΡΟΝΤΟΠΟΥΛΟ, ΓΙΑΝΝΗ ΠΑΠΑΔΑΝΤΩΝΑΚΗ, ΠΑΝΑΓΙΩΤΗ ΤΙΠΟ, ΑΡΙΝΟ ΙΩΑΝΝΟΥ ΑΠΑΝΤΗΕΙ Ο αριθμός οξείδωσης του οξυγόνου στα μόρια H2O, H2O2, O2, F2O2, OF2 είναι αντίστοιχα: α. -1,-1, 0,-2 και2. β. -2, -1, 0,-1 και 1. γ. -2, -1, 0, 1 και 2. δ. -2, -1, 0,2 και 1. A2. ε δοχείο σταθερού όγκου και θερμοκρασίας τη χρονική στιγμή t0 εισάγονται ισομοριακές ποσότητες ΝO και O2 και πραγματοποιείται η αντίδραση: 2ΝO(g) O2(g) 2ΝO2(g) Κάθε χρονική στιγμή t,μετά την έναρξη της αντίδρασης ισχύει ότι: α. [ΝO] = [O2] και Pt > P0 β. [NO] > [O2] και Pt > P0 γ. [ΝO] < [O2] και Pt < P0 δ. [ΝO2] = 2[O2] και Pt < P0 A3. ε δοχείο σταθερής θερμοκρασίας έχει αποκατασταθεί η ισορροπία: C (s) H2O(g) H2(g) CO(g) ΔΗ > 0 Αν διπλασιάσουμε τον όγκο του δοχείου: α. η πίεση στο δοχείο στη νέα ισορροπία θα είναι η μισή της αρχικής. β. η συγκέντρωση του Η2Ο στη νέα ισορροπία θα είναι μεγαλύτερη της αρχικής. γ. κατά τη μετάβαση του συστήματος από την αρχική ισορροπία στη νέα ισορροπία απορροφάται θερμότητα από το περιβάλλον δ. η συγκέντρωση του C στη νέα ισορροπία θα είναι μικρότερη της αρχικής. A4. ε κενό δοχείο σταθερού όγκου, στους θ οc, εισάγεται ποσότητα αερίου Α και αποκαθίσταται η ισορροπία: 2Α(g) B(g) Γ(g) την χημική ισορροπία το μίγμα των αερίων είναι ισομοριακό. Αν η απόδοση της αντίδρασης είναι a και η σταθερά χημικής ισορροπίας Kc τότε ισχύει ότι: α. a = 2/3 και Κc = 3 β. a = 1/3 και Κc = 2/3 γ. a = 2/3 και Κc = 1 δ. a = 1/3 και Κc = 1 1

2 A5. Υδατικό διάλυμα ΚΟΗ 0,01 έχει ph = 11 σε θερμοκρασία θ οc, άρα: α. η θερμοκρασία του διαλύματος είναι μεγαλύτερη από 25 οc β. η θερμοκρασία του διαλύματος είναι ίση με 25 οc γ. η θερμοκρασία του διαλύματος είναι μικρότερη από 25 οc δ. το ΚΟΗ ιοντίζεται μερικώς. ΘΕΑ Β Β1. Το νιτρικό οξύ ΗΝΟ3 παράγεται στη βιομηχανία με τη μέθοδο Ostwald γιατί έχει μεγάλη απόδοση και μικρό κόστος. Η μέθοδος αυτή περιλαμβάνει τρία στάδια στις οποίες πραγματοποιούνται οι αντιδράσεις. 4NH3(g) 5O2(g) 4NO(g) 6H2O(g) 2NO(g) O2(g) 2NO2(g) 3NO2(g) H2O(l) 2HNO3(aq) NO(g) α. Ποιο είναι το οξειδωτικό και ποιο το αναγωγικό σώμα στις δύο πρώτες αντιδράσεις; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας αναφέροντας τις αντίστοιχες μεταβολές των αριθμών οξείδωσης. την πρώτη αντίδραση οξειδωτικό είναι το O2 γιατί το οξυγόνο ανάγεται από ΑΟ = 0 σε ΑΟ = -2 και αναγωγικό είναι η ΝΗ3 γιατί το άζωτο οξειδώνεται από ΑΟ = -3 σε ΑΟ = 2. την δεύτερη αντίδραση οξειδωτικό είναι το O2 γιατί το οξυγόνο ανάγεται από ΑΟ = 0 σε ΑΟ = -2 και αναγωγικό είναι το ΝΟ γιατί το άζωτο οξειδώνεται από ΑΟ = 2 σε ΑΟ = 4. ονάδες 2 β. Το νιτρικό οξύ χρησιμοποιείται στα εργαστήρια αλλά και στην βιομηχανία ως οξειδωτικό. Να συμπληρώσετε τους στοιχειομετρικούς συντελεστές στις παρακάτω οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις: S 6HNO3(πυκνό) 6ΝO2 H2SO4 2H2O i 3H2S 2HNO3(αραιό) ii 6KI 8HNO3 3S 2NO 4H2O 3I2 2NO 6KNO3 4H2O ονάδες 3 1 Β2. ε δοχείο εισάγονται στοιχειομετρικές ποσότητες SO2 και O2 και αποκαθίσταται ή ισορροπία: 2SO2(g) O2(g) 2SO3(g) ΔΗ < 0 την κατάσταση της ισορροπίας πραγματοποιούνται οι παρακάτω μεταβολές: Αυξάνεται ο όγκος του δοχείου με σταθερή θερμοκρασία. i Προστίθεται ποσότητα O2 με σταθερό όγκο και σταθερή θερμοκρασία. ii Αυξάνεται η θερμοκρασία με σταθερό όγκο. iv. Προστίθεται ποσότητα αδρανούς αερίου με σταθερό όγκο και σταθερή θερμοκρασία. Να συμπληρώσετε τα κενά στον παρακάτω πίνακα σημειώνοντας αν κάθε φυσικό μέγεθος αυξάνεται (Α), μειώνεται () ή παραμένει σταθερό(). εταβολή [SO3] n(so2) a Kc. Α i Α Α ii Α iv. ονάδες 8 2

3 Β3. ε ορισμένη θερμοκρασία η ισορροπία: 2Α(g) 2B(g) Γ(g) Δ(g) έχει σταθερά χημικής ισορροπίας Kc(1) και η ισορροπία: Α(g) B(g) ½Γ(g) ½Δ(g) έχει σταθερά χημικής ισορροπίας Kc(2). Αν το πηλίκο Kc(1) / Kc(2) είναι ίσο με 4 να υπολογίσετε τις τιμές των Kc(1) και Kc(2). Από την έκφραση της Kc για τις δύο ισορροπίες προκύπτει ότι αν Kc(1) = τότε Kc(2) = 𝒙 άρα: 𝒙 = 4 ή 𝒙 = 4 ή = 16 οπότε Kc(1) = 16 και Kc(2) = 4 𝒙 ονάδες 6 Β4. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές και ποιες λανθασμένες; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Η συζυγής βάση οποιουδήποτε οξέος είναι ένα ανιόν. ΛΑΝΘΑΕΝΗ: Η συζυγής βάση προκύπτει από την απόσπαση ενός Η από το οξύ όμως δεν είναι απαραίτητα ανιόν για παράδειγμα η συζυγής βάση του ΝΗ4 είναι η ΝΗ3. i Αν το οξύ ΗΑ είναι ισχυρότερο από το οξύ ΗΒ, τότε κάθε διάλυμα του οξέος ΗΑ θα έχει μικρότερο ph από κάθε διάλυμα του οξέος ΗΒ της ίδιας θερμοκρασίας. ΛΑΝΘΑΕΝΗ: Το ph του διαλύματος εξαρτάται και από τη συγκέντρωση του οξέος. ii Ο όξινος ή ο βασικός χαρακτήρας μιας χημικής ουσίας εξαρτάται από την αντίδραση στην οποία αυτή συμμετέχει. ΩΤΗ: Για παράδειγμα οι αμφολύτες άλλοτε συμπεριφέρονται ως οξέα και άλλοτε ως βάσεις. iv. Το Η2SO4 ιοντίζεται στο ίδιο ποσοστό και στα δύο στάδια του. ΛΑΝΘΑΕΝΗ: το πρώτο στάδιο ο ιοντισμός θεωρείται πλήρης και στο δεύτερο είναι μη πλήρης. v. Όταν αραιώνουμε ένα υδατικό διάλυμα με προσθήκη νερού το ph ελαττώνεται. ΛΑΝΘΑΕΝΗ: Το ph τείνει προς την ουδέτερη τιμή άρα μπορεί να ελαττώνεται ή να αυξάνεται ή μην μεταβάλλεται ανάλογα με το ph του διαλύματος. v Όταν από μια χημική ένωση αποσπάται υδρογόνο, η ένωση αυτή χαρακτηρίζεται κατά Brönstend Lowry ως οξύ. ΛΑΝΘΑΕΝΗ: Πρέπει να αποσπάται κατιόν υδρογόνου(πρωτόνιο). ονάδες 6 1 ΘΕΑ Γ ο Γ1. Δύο δοχεία και Ν με σταθερά τοιχώματα που έχουν ίσους όγκους και θερμοκρασία θ1 C συνδέονται με λεπτό σωλήνα αμελητέου όγκου στην οποία υπάρχει στρόφιγγα η οποία είναι κλειστή. το δοχείο βρίσκονται σε ισορροπία, ΧΙ(1), 0,1 mol A, mol B, 0,6 mol Γ και 0,6 mol Δ και η ισορροπία περιγράφεται από τη χημική εξίσωση: Α(g) B(g) το δοχείο Ν υπάρχουν 0,3 mol του αερίου Α. 3 Γ(g) Δ(g)

4 Να υπολογίσετε τη σταθερά χημικής ισορροπίας Kc της ισορροπίας στους θ1οc. 𝜞 [𝜟] 𝜜 [𝜝] ή 𝟎𝟔 𝟎,𝟔 𝟎,𝟏 𝟎,𝟒 ή 9 ονάδες 3 i Ανοίγουμε τη στρόφιγγα, διατηρώντας σταθερή τη θερμοκρασία οπότε αποκαθίσταται νέα χημική ισορροπία, ΧΙ(2). Να βρείτε τη σύσταση του μίγματός στη νέα χημική ισορροπία, ΧΙ(2). Α(g) ΧΙ(1) εταβολή ΧΙ(2) 𝜞 [𝜟] 𝜜 [𝜝] ή 0,1 0,3 𝟎,𝟒!𝒙 (𝟎𝟒!𝒙) Γ(g) Δ(g) 0,6 0,6 0,6 0,6-𝟎,𝟔!𝒙 (𝟎,𝟔!𝒙) B(g) - = 9 ή = 0,15 mol Άρα στη ΧΙ(2) στο δοχείο υπάρχουν 0,25 mol Α, 0,25 mol Β, 0,75 mol Γ και 0,75 mol Δ. ονάδες 4 ii ετά την αποκατάσταση της ΧΙ(2) και με ανοιχτή τη στρόφιγγα θερμαίνουμε το μίγμα των αερίων στους θ2οc οπότε αποκαθίσταται η τελική χημική ισορροπία, ΧΙ(3) στην οποία οι ουσίες Α και Γ βρίσκονται με αναλογία mol 2/3 αντίστοιχα. α. Να βρείτε τη σύσταση του μίγματός στην τελική χημική ισορροπία ΧΙ(3). τη ΧΙ(2) οι ουσίες Α, Γ βρίσκονται με αναλογία mol 1/3. Παρατηρούμε ότι η αναλογία αυξήθηκε άρα με τη θέρμανση του μίγματος η θέση της χημικής ισορροπίας μετατοπίστηκε προς τα αριστερά με αποτέλεσμα να αυξηθούν τα mol της Α και να μειωθούν της Γ. Α(g) ΧΙ(2) εταβολή ΧΙ(3) 0,25 𝟎,𝟐𝟓!𝝍 𝟎,𝟕𝟓!𝝍 ψ 0,25 ψ B(g) 0,25 Γ(g) Δ(g) 0,75 Αλλαγή θερμοκρασίας ψ ψ 0,25 ψ 0,75 - ψ 0,75 ψ 0,75 - ψ 𝟐 = ή ψ = 0,15 mol 𝟑 Άρα στη ΧΙ2 στο δοχείο υπάρχουν mol Α, mol Β, 0,6 mol Γ και 0,6 mol Δ. β. Να υπολογίσετε τη σταθερά χημικής ισορροπίας Kc της ισορροπίας στους θ2οc. 𝜞 [𝜟] 𝜜 [𝜝] ή 𝟎𝟔 𝟎,𝟔 𝟎,𝟒 𝟎,𝟒 ή 2,25 γ. Να εξηγήσετε αν η προς τα δεξιά αντίδραση της ισορροπίας είναι ενδόθερμη ή εξώθερμη. ύμφωνα με την αρχή του Le Chatelier η αύξηση της θερμοκρασίας ευνοεί την ενδόθερμη αντίδραση. ε την αύξηση της θερμοκρασίας η ισορροπία μετατοπίστηκε προς τα αριστερά άρα η προς τα αριστερά αντίδραση είναι ενδόθερμη και η προς τα δεξιά εξώθερμη. ονάδες

5 Γ2. το παρακάτω διάγραμμα φαίνεται η μεταβολή της συγκέντρωση του Δ κατά τη διάρκεια της αντίδρασης: Α (g) 2Β(g) Γ(g) 3Δ(g) C(M) 1,0 0,8 0,6 0, t(s) Να υπολογίσετε το ρυθμό μεταβολής της συγκέντρωσης του Δ για τα πρώτα 40 s της αντίδρασης. UΔ = 𝟎,𝟔!𝟎 𝟒𝟎!𝟎 ή UΔ = 0,015 /s ονάδες 3 i Να υπολογίσετε τη μέση ταχύτητα της αντίδρασης από t1 = 20 s μέχρι t2 = 80 s. Uμ = 𝟏 𝟎,𝟖!𝟎,𝟒 𝟑 𝟖𝟎!𝟐𝟎 ή Uμ = 𝟏 𝟒𝟓𝟎 /s ονάδες 3 ii Να σχεδιάσετε το διάγραμμα συγκέντρωσης - χρόνου για την ουσία Γ για τα πρώτα 80 s της αντίδρασης. Από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης προκύπτει ο παρακάτω πίνακας τιμών για τη συγκέντρωση της Γ. t(s) [Γ]() 0 /3 0,2 0,8/3 Το διάγραμμα συγκέντρωσης - χρόνου για την ουσία Γ για τα πρώτα 80 s της αντίδρασης είναι το εξής: C(M) 0, t(s) ονάδες 4 5

6 ΘΕΑ Δ Δ1. Το πεντοξείδιο του ιωδίου χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του μονοξειδίου του άνθρακα σε καυσαέρια που ρυπαίνουν την ατμόσφαιρα με βάση τη χημική εξίσωση: I2O5(s) CO(g) I2(s) CO2(g) Να βρείτε τους στοιχειομετρικούς συντελεστές στην παραπάνω χημική εξίσωση. I2O5(s) 5CO(g) I2(s) 5CO2(g) i Να υπολογίσετε τον όγκο του αερίου διοξειδίου του άνθρακα που θα παραχθεί σε STP συνθήκες αν αντιδράσουν 2 mol I2O5 με 168 g CO. n(co) =!!" ή n(co) = Αρχικά Τελικά!"#!" ή n(co) = 6 mol I 2O CO 6 5 I CO2 5 5 To I2O5 βρίσκεται σε περίσσεια και αντιδρά όλη η ποσότητα του CO, δηλαδή 6-5 = 0 ή = 1,2mol 5 1,2 = 6 mol CO2 και V = n Vm ή V = 6 22,4 ή V = 134,4 L CO2 ονάδες 2 2 Δ2. mol από το διοξείδιο του άνθρακα που παράχθηκε διαβιβάζεται σε δοχείο σταθερού όγκου και σταθερής θερμοκρασίας που περιέχει ισομοριακή ποσότητα Η2 οπότε αποκαθίσταται η χημική ισορροπία: CO2(g) Η2(g) CO(g) Η2Ο(g) Αν η απόδοση της αντίδρασης είναι 25 %: Να βρείτε τη σύσταση του μίγματος στην ισορροπία. CO2(g) Αρχικά Τελικά H2(g) CO(g) - - H2O(g) 𝒙 Οι ποσότητες είναι στοιχειομετρικές άρα a = a(co2) = a(co) ή 0,25 = ή = 0,1mol. 𝟒 Άρα στη Χ.Ι στο δοχείο υπάρχουν 0,3 mol CO2, 0,3 mol H2, 0,1 mol CO και 0,1 mol H2O. i Να υπολογίσετε την Κc της παραπάνω ισορροπίας. ii 𝐂𝐎 [𝐇𝟐𝐎] 𝐂𝐎𝟐 [𝐇𝟐] ή 𝟎𝟏 𝟎,𝟏 𝟎,𝟑 𝟎,𝟑 ή 1/9 το δοχείο προσθέτουμε ποσότητα Η2 και όταν το σύστημα καταλήγει στη νέα χημική ισορροπία στο αέριο μίγμα υπάρχουν ίσα mol CO2 και CO. 6

7 α. Πόσα mol Η2 προσθέσαμε στο δοχείο; CO2 Η2(g) ΧΙ εταβολή Νέα ΧΙ 0,3 CO(g) 0,3 ψ ω ω 0,3 - ω 0,3 ψ - ω H2O(g) 0,1 0,1 ω 0,1 ω ω 0,1 ω 0,3 ω = 0,1 ω ή ω = 0,1 mol 𝑪𝑶 [𝑯𝟐𝐎] 𝑪𝑶𝟐 [𝑯𝟐] ή 𝟎,𝟐 𝟎,𝟐 𝟎,𝟐 (𝟎,𝟐!𝝍) = 𝟏 𝟗 ή ψ = 1,6mol β. Να υπολογίσετε τη συνολική απόδοση της αντίδρασης. ετά την προσθήκη της επιπλέον ποσότητας Η2, αν η αντίδραση ήταν μονόδρομη θα αντιδρούσε όλη η ποσότητα του CO2 άρα a = a(co2) = ή a = 𝟎,𝟏!𝟎,𝟏 𝟎,𝟒 ή a = 0,5 ή 50% ονάδες Δ3. Διαθέτουμε τα παρακάτω υδατικά διαλύματα: Υ1: διάλυμα HBr 0,01 M θερμοκρασίας 25 οc, Y2: διάλυμα HCOOH 1 M θερμοκρασίας 25 οc. Να υπολογίσετε το ph του διαλύματος Υ1. Πινακάκι 2 γραμμών με C1 = 0,01 οπότε [Η3Ο]1 = 0,01 άρα ph = 2. ονάδες 1 i Να υπολογίσετε το ph του διαλύματος Υ2. Πινακάκι 4 γραμμών με C2 = 1 και. Από την έκφραση της Ka για το ασθενές οξύ HCOOH βρίσκουμε, κάνοντας τις κατάλληλες προσεγγίσεις, = 10-2 άρα pη = 2. ονάδες 2 ii Ορισμένη ποσότητα του Υ1 αραιώνεται με νερό και το ph του διαλύματος μεταβάλλεται κατά μία μονάδα. Να υπολογίσετε το λόγο τον όγκων του διαλύματος Υ1 και του νερού που προσθέσαμε. ε την αραίωση το ph του διαλύματος αυξάνεται τείνοντας στο 7. Άρα στο διάλυμα Υ3 θα έχουμε ph = 3 και [Η3Ο](3) = 10-3 πινακάκι 2 γραμμών με C3 και προκύπτει ότι C3 = 0,001. Για την αραίωση ισχύει n1 = n2 ή C1V1 = C3V3 ή V3 = 10 V1 και V(H2O) = V3 - V1 ή V(H2O) = 9 V1. Άρα V1/V(H2O) = 1/9 ονάδες 3 iv. Πόσα mol HCOOH πρέπει να προσθέσουμε σε 200 ml του Υ2, χωρίς μεταβολή του όγκου, ώστε ο βαθμός ιοντισμού του HCOOH να μεταβληθεί κατά 50 %; το διάλυμα Υ2 a2 = /C2 ή a2 = ε την συμπύκνωση ο βαθμός ιοντισμού μειώνεται άρα στο Υ4 a4 = Πινακάκι 4 γραμμών με C4 και a2. Από την έκφραση της Ka για το ασθενές οξύ HCOOH βρίσκουμε, κάνοντας τις κατάλληλες προσεγγίσεις, C4 = 4. 7

8 Για προσθήκη HCOOH, η οποία γίνεται χωρίς αλλαγή του όγκου του διαλύματος, χρησιμοποιούμε τον τύπο: nαρχικα n(hcooh) = nτελικα ή C1 V1 n(hcooh) = C3 V3 ή 1 0,2 n(hcooh) = 4 0,2 ή n(hcooh) = 0,6 mol ονάδες 4 v. Θερμαίνουμε τα διαλύματα Υ1 και Υ2 στους 30 οc. Να εξηγήσετε ποιο από τα δύο διαλύματα θα έχει μικρότερο ph στους 30 οc. ε την θέρμανση δεν επηρεάζεται ο ιοντισμός του HBr άρα στο Υ1 το ph παραμένει ίσο με 2. το Υ2 με την αύξηση της θερμοκρασίας η ισορροπία του ιοντισμού του HCOOH θα μετατοπιστεί προς τα δεξιά με αποτέλεσμα να αυξάνεται η [Η3Ο] και να μειώνεται η τιμή του ph κάτω από 2. Άρα μικρότερο ph θα έχει το Υ2. ονάδες 2 v Υδατικό διάλυμα CH3COOK 1 M, θερμοκρασίας 25 οc, έχει ph = 9,5. Ποιό οξύ είναι ισχυρότερο το HCOOH ή το CH3COOΗ; Πινακάκι 2 γραμμών με CΑΛΑΤΟ = 1 για την διάσταση του άλατος, πινακάκι 2 γραμμών με C = 1 και ψ για τον ιοντισμό του CH3COO-. ph poh = pkw ή poh = 4,5 ή ψ = 10-4,5. Από την έκφραση της Kb για το CH3COO- βρίσκουμε, κάνοντας τις κατάλληλες προσεγγίσεις, Kb(CH3COO-) = Ka Kb=Kw ή Ka(CH3COOΗ) = Ισχυρότερο είναι το HCOOH γιατί έχει μεγαλύτερη σταθερά ιοντισμού. ονάδες 3 Δίνονται Ka(HCOOH) = 10-4, Ar(C) = 12, Ar(O) = 16, Kw =10-14 και ότι από τα δεδομένα στο Δ3 επιτρέπονται οι γνωστές προσεγγίσεις. ΕΥΧΟΑΤΕ ΕΠΙΤΥΧΙΑ!!! 8