B (g) + 2Γ (s) στους θ ο C, με Kc=4.

Transcript

1 ΧΗΜΕΙΑ Ο.Π ΘΕΜΑ Α Α1. Σε κενό δοχείο σταθερού όγκου, εισάγεται ποσότητα αερίου Α και αποκαθίσταται η ισορροπία Α (g) B (g) + 2Γ (s) στους θ ο C, με Kc=4. Η απόδοση της αντίδρασης είναι : α. 50% β. 80% γ. 100% δ. 66,7% Α2. Για την αντίδραση N 2(g) + 3H 2(g) 2NH 3(g) ο λόγος υ(ν 2 ):υ(νη 3 ) είναι ίσος με: α. 1/2 β. 2 γ. 1/2 δ. 2 Α3. Σε μία ογκομέτρηση εξουδετέρωσης το ph στο ισοδύναμο σημείο μπορεί να είναι 7 όταν 1

2 α. έχω πρότυπο ισχυρό οξύ και ογκομετρούμενο ασθενή βάση β. έχω πρότυπο ισχυρό οξύ και ογκομετρούμενο ισχυρή βάση γ. έχω πρότυπο ασθενές οξύ και ογκομετρούμενο ασθενή βάση με Κα οξέος ίσο με Κb βάσης δ. στο β και στο γ Α4. Ο αριθμός των σ και π δεσμών που υπάρχουν στο μόριο του 2 υδροξυ προπανονιτριλίου είναι αντίστοιχα ίσοι με: α. 11 και 0 β. 9 και 2 γ. 10 και 1 δ. 8 και 1 Α5. Σε διάλυμα με pη=8 προστέθηκε ο δείκτης ΗΔ και βρέθηκε ότι ισχύει: [ΗΔ]=0,01[Δ ]. Επομένως η σταθερά ιοντισμού του δείκτη είναι ίση με : α β γ δ

3 ΘΕΜΑ Β Β1. Σε δύο όμοια δοχεία προσθέτουμε ίσες ποσότητες από οξαλικό νάτριο, υπερμαγγανικό κάλιο και θειικό οξύ. Στο ένα από τα δύο δοχεία προσθέτουμε επιπλέον και μικρή ποσότητα βρωμιούχου μαγγανίου. Τα διαγράμματα του παρακάτω σχήματος αντιστοιχούν στην μεταβολή της συγκέντρωσης αερίου σε συνάρτηση με το χρόνο κατά τις αντιδράσεις των δοχείων 1 και 2. α. Να γραφεί η αντίδραση. β. Ποιο είναι το αέριο στα διαγράμματα ; γ. Σε ποιο δοχείο τοποθετήθηκε βρωμιούχο μαγγάνιο ; (αιτιολογείστε τις απαντήσεις σας.)

4 Β2. Ορισμένη ποσότητα SO 3 διασπάται σε δοχείο, οπότε αποκαθίσταται η χημική ισορροπία 2SO 3(g) 2SO 2(g) +O 2(g). Στην συνέχεια αυξάνουμε την πίεση με μείωση του όγκου του δοχείου διατηρώντας σταθερή την θερμοκρασία. Να εξηγήσετε πως μεταβάλλονται: α. η απόδοση της αντίδρασης β. οι συγκεντρώσεις των αερίων ισορροπίας γ. τα συνολικά mol της ισορροπίας δ. η πυκνότητα του μίγματος ισορροπίας Μονάδες 8 Β3. Για τα χημικά στοιχεία Α, Β, Γ υπάρχουν τα εξής δεδομένα: Ι. To Α είναι το δεύτερο στοιχείο από τα αλκάλια II. Το Β ανήκει στην ίδια περίοδο με το Α και έχει την μεγαλύτερη Ε i1 ΙΙΙ. Το άτομο του χημικού στοιχείου Γ στην θεμελιώδη κατάσταση έχει 10 ηλεκτρόνια σε τροχιακά με l=1. α. Ποιοι είναι οι ατομικοί αριθμοί των στοιχείων; Σε ποια ομάδα ανήκει το κάθε ένα; Ποια η κατανομή τους σε στιβάδες και υποστιβάδες; β. Να διατάξετε τα στοιχεία κατά σειρά αυξανόμενης ατομικής ακτίνας και να αιτιολογήσετε την απάντηση σας. γ. Τι είδους οξείδιο σχηματίζει το Α με το Οξυγόνο; Να γράψετε τις χημικές εξισώσεις του οξειδίου με το νερό, με το HCl και με το NaOH. Μονάδες 12 4

5 ΘΕΜΑ Γ Γ1. Να γραφούν οι συντακτικοί τύποι των οργανικών ενώσεων Α έως Ι. Μονάδες 18 Γ2. Ορισμένη ποσότητα της ένωσης Θ χωρίζεται σε 2 ίσα μέρη. Το πρώτο μέρος απαιτεί για πλήρη οξείδωση 600 ml ΚMnO 4 συγκέντρωσης 1Μ παρουσία Η 2 SO 4. Το δεύτερο μέρος αναμιγνύεται με ισομοριακή ποσότητα της ένωσης Ε και αποκαθίσταται χημική ισορροπία για την οποία η Κc= 1. Από την αντίδραση παράγεται ένωση Z. α. Να υπολογίσετε την αρχική ποσότητα της ένωσης Θ β. την μάζα της ένωσης Ζ που παράγεται γ. την απόδοση της αντίδρασης Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες Ar : C=12, O=16, H=1 Μονάδες 7

6 ΘΕΜΑ Δ Δίνονται τα διαλύματα : Υ1: CH 3 NH 2 0,4M και Kb=10 5 Y2: NaOH Y3: HCl 0,2M Y4: B 0,2M Δ1. Αναμιγνύουμε 10mL διαλύματος Υ1 με 10mL διαλύματος Υ2 και παίρνουμε διάλυμα Υ5. Το διάλυμα αυτό (Υ5) ογκομετρείται με το πρότυπο διάλυμα Υ3 και πειραματικά προκύπτει η παρακάτω καμπύλη ογκομέτρησης : Να υπολογίσετε τον βαθμό ιοντισμού της μεθυλαμίνης στο αρχικό διάλυμα Υ5 Μονάδες 7 Δ2. Να εξηγήσετε την μορφή της παραπάνω καμπύλης ογκομέτρησης. Μονάδες 3 6

7 Δ3. Να υπολογίσετε : i) την [OH ] στο διάλυμα Υ5 την στιγμή που έχουν προστεθεί 10mL πρότυπου διαλύματος και ii) το ph στο διάλυμα Υ5 την στιγμή που έχουν προστεθεί 30mL πρότυπου διαλύματος Μονάδες 10 Δ4. Αναμιγνύονται 50mL διαλύματος Υ1 με 50mL διαλύματος Υ4 και παίρνουμε διάλυμα Υ6 με ph=12. Να προσδιορίσετε την σταθερά ιοντισμού Κb της ασθενούς βάσης Β Δίνεται ότι : ισχύουν οι γνωστές προσεγγίσεις η θερμοκρασία είναι σταθερά 25 ο C σε όλα τα διαλύματα log2 = 0,3 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Α1. β Α2. α Α3. δ Α4. β Α5. β Β1. α. 5(COONa) 2 + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 10CO 2 + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 5Na 2 SO 4 + 8H 2 O β. To αέριο στα διαγράμματα είναι το CO 2. Φαίνεται από τις καμπύλες του διαγράμματος ότι αφορούν προϊόν αντίδρασης.

8 γ. Στην παραπάνω αντίδραση, ο αποχρωματισμός του διαλύματος γίνεται στην αρχή πολύ αργά (το MnO 4 - είναι ροδόχρωμο). Μόλις όμως σχηματιστεί το Mn 2+, που δρα ως καταλύτης, ο αποχρωματισμός επιταχύνεται. Αυτό μπορούμε να το δούμε και στα διαγράμματα παρακολουθώντας τη συγκέντρωση του CO 2 σε συνάρτηση με το χρόνο. Παρατηρούμε, δηλαδή, ότι στην αρχή της καμπύλης 2 η συγκέντρωση του CO 2 είναι σχεδόν σταθερή. Μόλις όμως σχηματιστεί μια ποσότητα Mn 2+, το φαινόμενο επιταχύνεται και εκδηλώνεται με την απότομη αύξηση της συγκέντρωσης του CO 2 (αυτοκατάλυση). Στην καμπύλη 1 παρουσία Mn 2+, όταν δηλαδή έχουμε προσθέσει καταλύτη MnBr 2 εξ αρχής, η επιτάχυνση της αντίδρασης γίνεται από την πρώτη στιγμή, όπως δείχνει η απότομη μεταβολή της συγκέντρωσης του CO 2. Β2. Σύμφωνα με την αρχή Le Chatelier η αύξηση της πίεσης με μείωση του όγκου του δοχείου θα μετατοπίσει την θέση της χημικής ισορροπίας προς τα λιγότερα mol αερίων δηλαδή αριστερά,τείνοντας να αναιρέσει τη μεταβολή που επιφέραμε. Συνεπώς: α. η απόδοση μειώνεται διότι θα έχουμε λιγότερα mol προϊόντος εφόσον η αντίδραση μετατοπίζεται προς τα αριστερά β. οι συγκεντρώσεις όλων των σωματιδίων αυξάνονται διότι ο όγκος μειώνεται. Πιο αναλυτικά η συγκέντρωση του SO 3 αυξάνεται διότι η Χ.Ι μετατοπίζεται προς τα αριστερά (αυξάνονται τα mol του & μειώνεται ο όγκος). Επιπρόσθετα η Κc παραμένει σταθερή (Τ = σταθερή). Κc=[SO 2 ] 2 [O 2 ] / [SO 3 ] 2. Για να παραμείνει σταθερή πρέπει οι συγκεντρώσεις στον αριθμητή να αυξηθούν. γ. τα n ολικά των αερίων στην ισορροπία μειώνονται από την στοιχειομετρία της αντίδρασης 8

9 δ. η πυκνότητα αυξάνεται από τον τύπο ρ=m/v, αφού η μάζα παραμένει σταθερή και ο όγκος μειώνεται Β3. α. A:1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 K(2) L(8) M(1) 1 η ομάδα B:1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 K(2) L(8) M(8) 18 η ομάδα Γ:1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 K(2) L(8) M(6) 16 η ομάδα β. Και τα τρία στοιχεία ανήκουν στην Τρίτη περίοδο του περιοδικού πίνακα. Το στοιχείο Β έχει μεγαλύτερο δραστικό πυρηνικό φορτίο από το Γ και ακολουθεί το Α με το μικρότερο. Όσο αυξάνεται το δραστικό πυρηνικό φορτίο μειώνεται η ατομική ακτίνα. Επιπρόσθετα η ατομική ακτίνα κατά μήκος μιας περιόδου του Π.Π μειώνεται από αριστερά προς τα δεξιά. Άρα r Β < r Γ < r A γ. Το στοιχείο Α ανήκει στα μέταλλα και επειδή έχει 1 ηλεκτρόνιο στην εξωτερική στοιβάδα θα έχει φορτίο +1 οπότε όταν ενωθεί με το οξυγόνο σχηματίζει ιοντική ένωση και βασικό οξείδιο του τύπου Α 2 Ο. Α 2 Ο + Η 2 Ο 2ΑΟΗ Α 2 Ο + 2ΗCl 2ACl + H 2 O Α 2 Ο + NaOH Δεν πραγματοποιείται (βασικό οξείδιο + βάση)

10 Γ1. Α. CΗ CH Ζ. CH 3 CH 2 COOCH 3 Β. CH 2 =CH 2 Θ. CH 3 OH Γ. CH 3 CH 2 Br Ι. HCOONa Δ. CH 3 CH 2 CN Κ. CH 3 CHO Ε. CH 3 CH 2 COOH Γ2. Η ένωση Θ είναι η CH 3 OH. Έστω x τα αρχικά mol της αλκοόλης 1ο μέρος: n KMnO4 = C Ϗ V = 0.6 Ϗ 1 = 0.6 mol 5CH 3 OH + 6 KMnO 4 + 9H 2 SO 4 5CO 2 + 3K 2 SO 4 + 6MnSO H 2 O x/2 0.6 α. x = 1 mol η αρχική ποσότητα της αλκοόλης β. 2ο Μέρος CH 3 OH (l) + CH 3 CH 2 COOH (l) CH 3 CH 2 COOCH 3(l) + H 2 O (l) Αρχ Α/Π -ψ -ψ ψ ψ X.I 0.5-ψ 0.5-ψ ψ ψ Κc = ψϗψ / (0.5-ψ)Ϗ(0.5-ψ) άρα Κc = ψ 2 / (0.5-ψ) 2 άρα ψ = 0.25 mol Άρα n Ζ = 0.25 mol και m = n Ϗ Mr m = 0.25 Ϗ 88 = 22 g γ. α = ψ/ 0.5 = 0,5 ή 50% 10

11 Δ1. Στο Υ5 οι νέες συγκεντρώσεις είναι : C' = CϏV / V' άρα [CH 3 NH 2 ] ' = 0,004 / 0,02 = 0,2M και έστω C 2 ' η νέα συγκέντρωση του ΝaΟΗ στο Υ5. Έχουμε λοιπόν : (M) CH 3 NH 2 + H 2 O CH 3 NH OH Ι.Ι 0,2-x x x (M) NaOH Na + + OH C 2 ' C 2 ' C 2 ' Έχουμε ΕΚΙ με κοινό ιόν : [OH ] = C 2 ' + x = 0,1 αφού poh = 14 - ph = 1. ( Το ότι το ph=13 στο αρχικό Υ5 φαίνεται στην καμπύλη ογκομέτρησης).και επειδή ισχύουν οι γνωστές προσεγγίσεις C 2 ' = 0,1Μ. και CH 3 NH 2 : Kb = C 2 ' Ϗ x / 0,2 άρα x = 2Ϗ10 5 Άρα a = x / 0,2 = 10 4 Δ2. Οξυμετρία με 2 κατακόρυφα τμήματα (2 Ι.Σ ) καθώς στο πρώτο έχουμε την πλήρη εξουδετέρωση του NaOH και στη δεύτερη την πλήρη εξουδετέρωση και της μεθυλαμίνης Δ3. i) Στα 10mL πρότυπου ( Vολ = 30mL ) : έστω C" η συγκέντρωση του πρότυπου HCl και n= CϏ V = 0,1 Ϗ0,02 = 0,002 mol το NaOH

12 (mol) HCl + NaOH NaCl + H 2 O 0,01Ϗ C" 0, ,002 άρα 0,01Ϗ C" = 0,002 και C" = 0,2Μ Έτσι στο διάλυμα τελικά έχουμε μόνο ουδέτερο άλας NaCl (δεν επηρεάζει το ph ) και μεθυλαμίνη με C = 0,2Ϗ0,02 / 0,03 = 0,4/3 M (M) CH 3 NH 2 + H 2 O CH 3 NH OH Ι.Ι 0,4/3 -y y y Kb = y 2 / 0,4/3 άρα y = [OH ] = 2Ϗ10 3 / 3 M ii) Στα 30mL πρότυπου ( Vολ = 50mL ) : Έχουμε πλήρη εξουδετέρωση του NaOH και της μεθυλαμίνης άρα μένει στο τελικό διάλυμα ουδέτερο άλας NaCl (δεν επηρεάζει το ph ) και CH 3 NH 3 Cl. [CH 3 NH 2 ] = 0,2Ϗ0,02 / 0,05 = 0,08M (M) CH 3 NH 3 Cl CH 3 NH Cl 0,08 0,08 0,08 (M) CH 3 NH H 2 O CH 3 NH 2 + H 3 O + Ι.Ι 0,08 -z z z και Κa = Kw / Kb = 10 9 άρα Ka = z 2 / 0,08 και z = 8 Ϗ 10 5,5 z = 2Ϗ 2Ϗ10 5,5 = [H 3 O + ] άρα ph = - log2 - log2 ½ -log10 5,5 ph = - 0,3 - ½ 0,3 + 5,5 = 5,05 12

13 Δ4. Στο τελικό διάλυμα Υ6 οι νέες συγκεντρώσεις είναι : [CH 3 NH 2 ] = 0,4Ϗ0,05 / 0,1 = 0,2Μ [Β] = 0,2Ϗ0,05 / 0,1 = 0,1Μ (M) CH 3 NH 2 + H 2 O CH 3 NH OH Ι.Ι 0,2-ω ω ω (M) Β + H 2 O ΒH + + OH Ι.Ι 0,1-κ κ κ Έχουμε ΕΚΙ με κοινό ιόν : [OH ] = ω + κ = 10 2 poh=2 και [OH ] =10 2 Μ αφού τελικό ph=12 άρα CH 3 NH 2 : Kb = 10 5 = (ω+κ) Ϗ ω / 0,2 άρα ω = 2Ϗ10 4 Μ ω + κ = 10 2 άρα κ = 98Ϗ10 4 Μ Β: Kb = (ω+κ) Ϗ κ / 0,1 άρα Kb = 9,8Ϗ10 4 Μ Από το Χημικό Τμήμα των Φροντιστηρίων Πουκαμισάς Ηρακλείου συνεργάστηκαν: Τ.Καλαφατάκη, Γ.Παπαδαντωνάκης