ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Transcript

1 5 ΧΡΟΝΙΑ ΕΜΠΕΙΡΙΑ ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΘΕΜΑΤΑ ΘΕΜΑ Α Για τις ερωτήσεις Α έως και Α5 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της πρότασης και, δίπλα, το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή επιλογή. Α. Από τις παρακάτω αλκοόλες δεν αφυδατώνεται προς αλκένιο η α. CHCH β. γ. δ. CH CH C CH CH CH CH CH C CH CH CH CH CH Μονάδες 5 Α. Με προσθήκη νερού σε αλκίνιο, παρουσία Hg, HgSO και HSO, μπορεί να παραχθεί α. μόνο κετόνη β. καρβονυλική ένωση γ. κυανιδρίνη δ. αλκοόλη. Μονάδες 5 Α. Από όλα τα στοιχεία της ης περιόδου του περιοδικού πίνακα τη χαμηλότερη τιμή ενέργειας ου ιοντισμού (Ε i ) έχει α. το αλκάλιο β. η αλκαλική γαία γ. το αλογόνο δ. το ευγενές αέριο. Μονάδες Α. Το χημικό στοιχείο Χ με ηλεκτρονιακή δομή [Ar]d s p ανήκει στην α. η περίοδο και στην 7 η ομάδα του περιοδικού πίνακα β. η περίοδο και στην 7 η ομάδα του περιοδικού πίνακα γ. 5 η περίοδο και στην η ομάδα του περιοδικού πίνακα δ. η περίοδο και στην 5 η ομάδα του περιοδικού πίνακα Μονάδες 5 Α5. Όξινο διάλυμα είναι το διάλυμα του α. CHCOONa 0, Μ β. CHNHCl 0, Μ γ. KCN 0, Μ δ. NaCl 0, Μ Μονάδες 5 ΠΕΙΡΑΙΑΣ: Αγ. Κωνσταντίνου (5 ος όροφος), τηλ.: 05 ΜΑΡΟΥΣΙ: Δ. Ράλλη ( ος όροφος), τηλ.: thesmos@otenet.gr

2 5 ΧΡΟΝΙΑ ΕΜΠΕΙΡΙΑ ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ ΘΕΜΑ Β Β. Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις που ακολουθούν, γράφοντας στο τετράδιό σας δίπλα στο γράμμα που αντιστοιχεί σε κάθε πρόταση τη λέξη Σωστό, αν η πρόταση είναι σωστή, ή Λάθος, αν η πρόταση είναι λανθασμένη. α. Το 7 Cl σχηματίζει ενώσεις με ένα μόνο ομοιοπολικό δεσμό. β. Διάλυμα NaHSO 0, Μ έχει ph 7 στους 5 C. γ. Διάλυμα NaHCO Μ και Na CO Μ είναι ρυθμιστικό διάλυμα. δ. Στην ένωση CH CH CH CH όλα τα άτομα του άνθρακα έχουν sp υβριδικά τροχιακά. ε. Η προσθήκη HCN σε καρβονυλική ένωση είναι αντίδραση ανοικοδόμησης. Μονάδες 0 Β. α. Να αναφέρετε δύο διαφορές μεταξύ του σ και του π δεσμού. (μονάδα ) β. Οι τέσσερις πρώτες ενέργειες ιοντισμού ενός στοιχείου είναι αντίστοιχα E 78 kj / mol E 50 kj / mol i E 7,7 0 kj / mol E, 0 kj / mol i i i Σε ποια ομάδα του περιοδικού πίνακα ανήκει το στοιχείο αυτό και γιατί; (μονάδες ) γ. Δίνεται πρωτολυτικός δείκτης ΗΔ με pka 5. Αν ο δείκτης προστεθεί σε ένα διάλυμα χυμού μήλου, που έχει ph, τι τιμή θα έχει ο λόγος [ ] / [ ]; Με δεδο- μένο ότι η όξινη μορφή του δείκτη έχει χρώμα κόκκινο και η βασική κίτρινο, τι χρώμα θα αποκτήσει το διάλυμα; (μονάδες ) 5 δ. Διάλυμα άλατος NHA έχει ph 8. Με δεδομένο ότι η K b της NH είναι 0 να 5 εξετάσετε αν η τιμή K a του ΗΑ είναι μεγαλύτερη, μικρότερη ή ίση του 0. Δίνεται Kw 0. (μονάδες ) Μονάδες 5 ΘΕΜΑ Γ Γ. α. Σε ένα δοχείο περιέχεται -πεντίνιο ή -πεντίνιο. Πώς θα διαπιστώσετε ποια από τις ουσίες περιέχεται στο δοχείο; (μονάδες ) β. Σε δύο δοχεία περιέχονται μεθανικός μεθυλεστέρας (HCOOCH ) και αιθανικός αιθυλεστέρας (CHCOOCH CH ). Δεν ξέρουμε όμως σε ποιο δοχείο περιέχεται η κάθε ουσία. Πώς θα διαπιστώσετε σε ποιο δοχείο περιέχεται η καθεμία; (μονάδες ) (Και στα δύο παραπάνω ερωτήματα να γράψετε τις χημικές εξισώσεις που τεκμηριώνουν την απάντησή σας). Μονάδες 6 Γ. Δίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών διεργασιών. ΠΕΙΡΑΙΑΣ: Αγ. Κωνσταντίνου (5 ος όροφος), τηλ.: 05 ΜΑΡΟΥΣΙ: Δ. Ράλλη ( ος όροφος), τηλ.: thesmos@otenet.gr

3 5 ΧΡΟΝΙΑ ΕΜΠΕΙΡΙΑ ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ A (αλκίνιο) Ni +H +HCl +H O Hg/HgSO /H SO +Mg E B Γ Δ απόλυτος αιθέρας Ζ +H O Με δεδομένο ότι η ένωση Θ αλλάζει το χρώμα όξινου διαλύματος KCrO 7 από πορτοκαλί σε πράσινο, να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων Α, Β, Γ, Δ, Ε, Ζ και Θ. Μονάδες 7 Γ. Ομογενές μίγμα δύο κορεσμένων μονοσθενών αλκοολών (Α) και (Β) μάζας, g χωρίζεται σε τρία ίσα μέρη. Στο ο μέρος προσθέτουμε περίσσεια Na, οπότε ελευθερώνονται, L αερίου σε πρότυπες συνθήκες (stp). Στο ο μέρος προσθέτουμε περίσσεια SOCl και στα οργανικά προϊόντα που προκύπτουν επιδρούμε με Mg σε απόλυτο αιθέρα. Στη συνέχεια προσθέτουμε νερό, οπότε προκύπτει ένα () μόνο οργανικό προϊόν. Στο ο μέρος προσθέτουμε διάλυμα I / Na, οπότε καταβυθίζονται 0,05 mol κίτρινου ιζήματος. Να προσδιορίσετε το συντακτικό τύπο και την ποσότητα σε mol της κάθε αλκοόλης στο αρχικό μίγμα. Δίνονται: Ar(H), Ar(C), Ar(O) 6. Μονάδες ΘΕΜΑ Δ Σε πέντε δοχεία περιέχονται τα επόμενα διαλύματα: διάλυμα NaNO 0, Μ (Υ) διάλυμα NH 0, Μ (Υ) διάλυμα HCl 0, Μ (Υ) διάλυμα Na 0, Μ (Υ) διάλυμα NHCl 0, Μ (Υ5) Δ. Να βρείτε ποιο διάλυμα περιέχεται σε κάθε δοχείο με βάση τα δεδομένα του παρακάτω πίνακα Δοχείο 5 ph 5 7 Μονάδες 5 Δ. Το κυριότερο όξινο συστατικό του ξινισμένου γάλακτος είναι το γαλακτικό οξύ CH CH CO α. Για την ογκομέτρηση 0 ml του ξινισμένου γάλακτος απαιτούνται 5 ml διαλύματος Na 0, Μ. Να υπολογίσετε τη συγκέντρωση του γαλακτικού οξέος στο ξινισμένο γάλα (κανένα άλλο συστατικό του γάλακτος δεν αντιδρά με Na). (μονάδες ) Θ ΠΕΙΡΑΙΑΣ: Αγ. Κωνσταντίνου (5 ος όροφος), τηλ.: 05 ΜΑΡΟΥΣΙ: Δ. Ράλλη ( ος όροφος), τηλ.: thesmos@otenet.gr

4 5 ΧΡΟΝΙΑ ΕΜΠΕΙΡΙΑ ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ β. Να προτείνετε από μία εργαστηριακή δοκιμασία για την ανίχνευση της καρβοξυλομάδας και της υδροξυλομάδας του γαλακτικού οξέος. (Να γράψετε τις σχετικές χημικές εξισώσεις). (μονάδες ) Μονάδες 5 Δ. Με ποια αναλογία όγκων πρέπει να αναμείξουμε το διάλυμα Υ (Na) με το διάλυμα Υ5 (NH Cl), ώστε να προκύψει ρυθμιστικό διάλυμα (Υ6) με ph 9; Μονάδες 9 Δ. Σε ίσους όγκους V των διαλυμάτων Υ (ΝΗ 0, Μ) Υ (Na 0, Μ) Υ6 (NH /NH Cl) προστίθεται νερό όγκου x L, y L, ω L αντίστοιχα, ώστε να μεταβληθεί το ph τους κατά μία μονάδα. Να διατάξετε κατά αύξουσα σειρά τις τιμές x, y, ω και να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Μονάδες 6 - Τα δεδομένα του προβλήματος επιτρέπουν τις γνωστές προσεγγίσεις. - Δίνονται K 0 και 5 C. w ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α Α. γ Α. β Α. α Α. β Α5. β ΘΕΜΑ Β Β. α. Λ. β. Λ γ. Σ δ. Σ ε. Σ Β. α. i) Ο σ δεσμός είναι πιο σταθερός γιατί πραγματοποιείται με μεγαλύτερη επικάλυψη ατομικών τροχιακών σε σχέση με τον π δεσμό. ii) Ο π δεσμός πραγματοποιείται με επικάλυψη τροχιακών κατά μήκος του ά- ξονα που συνδέει τους πυρήνες των δύο ατόμων, ενώ η π με πλευρική. β. Ανήκει στην ΙΙΑ ομάδα (ή η ) του Π.Π. γιατί η Ε i έχει πολύ μεγάλη διαφορά από την Ε i, που σημαίνει ότι, αφού πάρουμε τα δύο πρώτα e από το ελεύθερο άτομο του στοιχείου στη θεμελιώδη κατάσταση και στην αέρια φάση, το κατιόν με φορτίο + έχει δομή ευγενούς αερίου, η οποία είναι πολύ σταθερή δομή και έτσι θέλει αρκετή ενέργεια για να «σπάσει». γ. K H O 5 Ka 0 ah 0 00 Το διάλυμα θα αποκτήσει το χρώμα της όξινης μορφής του δείκτη, δηλ. κόκκινο, αφού όταν η [ΗΔ] είναι τουλάχιστον 0 φορές μεγαλύτερη από την [ ] στο διάλυμα υπερισχύει το χρώμα των μορίων ΗΔ του δείκτη. δ. Αφού το ph του διαλύματος είναι 8 στους 5 C (αφού Kw 0 ), το διάλυμα είναι βασικό, δηλ. HO, Μ/ έτσι NH A NH A τελ. C C ΠΕΙΡΑΙΑΣ: Αγ. Κωνσταντίνου (5 ος όροφος), τηλ.: 05 ΜΑΡΟΥΣΙ: Δ. Ράλλη ( ος όροφος), τηλ.: thesmos@otenet.gr

5 5 ΧΡΟΝΙΑ ΕΜΠΕΙΡΙΑ ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ NH H O NH H O και A H O HA K K K K K K ba anh K K Αφού λοιπόν HO, σημαίνει ότι το ιοντίζεται περισσότερο στο δι- A w w άλυμα, δηλ. bnh aha bnh aha ΘΕΜΑ Γ Γ. α. Παίρνοντας μικρή ποσότητα από το δοχείο, προσθέτουμε αμμωνιακό διάλυμα CuCl. Αν στο δοχείο πέσει κεραμέρυθρο ίζημα, η ένωση που έχει είναι το - πεντίνιο, καθώς πραγματοποιείται αντίδραση CH CH CH C CH CuCl NH CH CH C CCu NH Cl κεραμέρυθρο Αν όχι, στο δοχείο βρίσκεται το -πεντίνιο, το οποίο δεν αντιδρά με το διάλυμα CuCl/NH. β. Παίρνοντας μικρή ποσότητα από κάθε δοχείο, προσθέτουμε περίσσεια Na, οπότε γίνεται σαπωνοποίηση: HCOOCH Na HCOONa CH και CH COOCH CH Na CH COONa CH CH Στη συνέχεια προσθέτουμε στο κάθε δοχείο διάλυμα Ι /Na, οπότε αντιδρά μόνο η CHCH δίνοντας κίτρινο στερεό (CHI ). CHCH I 6Na CHI HCOONa 5NaI 5H O Έτσι, στο δοχείο που θα παρατηρήσουμε κίτρινο ίζημα βρίσκεται ο CH COOCH CH Γ. A : CH CH B: CH CH : CH CH Cl : CH CH MgCl E : CH CH O Z : CHCHCH CH OMgCl : CH CHCH CH Γ. Έστω x τα mol της Α: CH (Mr 8) και y τα mol της Β: CH (Mr 8) Έτσι: m. ma m, x 8 y 8 () Αφού το ομογενές μείγμα χωρίζεται σε τρία ίσα μέρη, σε κάθε μέρος θα υπάρχουν της Α και y mol της Β. Έτσι: - Στο ο μέρος αντιδρούν και οι δύο με Na: C Na C Na H 6 ΠΕΙΡΑΙΑΣ: Αγ. Κωνσταντίνου (5 ος όροφος), τηλ.: 05 ΜΑΡΟΥΣΙ: Δ. Ράλλη ( ος όροφος), τηλ.: thesmos@otenet.gr

6 5 ΧΡΟΝΙΑ ΕΜΠΕΙΡΙΑ ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ C Na C Na H y y mol mol 6 V, Έτσι nh 0, mol x y 0, x y 0,6 () V, 6 m - Αφού προκύπτει ένα μόνο οργανικό προϊόν, είναι (), έτσι η () γίνεται:, x 8 y 8, x y 8, 0, Άρα ο Μ.Τ. των αλκοολών είναι CH9, οι οποίες μπορεί να είναι CH CH CH CH, CH CH CHCH CH CHCH, CH C CH CH CH - Στο ο μέρος το κίτρινο ίζημα είναι το CHI και από τις παραπάνω αλκοόλες μόνο η -βουτανόλη κάνει την αλογονοφορμική, άρα η Α είναι η Έτσι: CHCHCH CH I 6Na CHI CHCH COONa 5NaI 5HO x CHCHCHCH Έτσι 0,05 X 0,5mol y 0, 5mol Τέλος, επειδή στο ο μέρος προκύπτει ένα μόνο οργανικό προϊόν, το οποίο είναι το βουτάνιο, αφού CH CH CH CH SOCl CH CH(Cl)CH CH ά έ HO CHCHMgCl CHCH CHCH CHCH Mg Cl συμπεραίνουμε ότι η Β είναι η CHCH CHCH ΘΕΜΑ Δ Δ. Για τα παρακάτω διαλύματα ισχύει: Υ: Μ/ NaNO Na NO αρχ. 0, τελ. 0, 0, Κανένα από τα παραπάνω ιόντα δεν αντιδρά με το HO, αφού προέρχονται από ισχυρά οξέα και βάσεις, έτσι ph 7 (5 C) άρα δοχείο. Υ: Μ/ HCl HO HO Cl αρχ. 0, τελ. 0, 0, Mg ΠΕΙΡΑΙΑΣ: Αγ. Κωνσταντίνου (5 ος όροφος), τηλ.: 05 ΜΑΡΟΥΣΙ: Δ. Ράλλη ( ος όροφος), τηλ.: thesmos@otenet.gr

7 5 ΧΡΟΝΙΑ ΕΜΠΕΙΡΙΑ ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ Άρα HO 0,M ph, άρα δοχείο. Υ: Μ/ Na Na αρχ. 0, τελ. 0, 0, Δηλαδή 0, M. Έτσι: K 0 0 w HO 0 M ph, άρα δοχείο 5. Έτσι, έχουν απομείνει τα δοχεία και και τα διαλύματα Υ και Υ5, όπου προφανώς το διάλυμα Υ έχει ph, δηλαδή βρίσκεται στο δοχείο, αφού περιέχει NH και το διάλυμα Υ5 στο δοχείο, που έχει ph 5. Δ. α. Κατά την ογκομέτρηση γίνεται πλήρης εξουδετέρωση, δηλ. CHCHCO Na CHCHCOONa HO Έτσι, όπως προκύπτει από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης, είναι n n C V C V C 0 0,0 C 0,05 M β. - Για το CO αντίδραση με NaHCO εκλύεται CO - Για το ΟΗ αντίδραση με SOCl εκλύονται SO, HCl ή με I / Na CHI Δ. Γίνεται αντίδραση, έτσι: nna 0,V mol και nnhcl 0,V mol Na NHCl NaCl NH HO Για να προκύψει ρυθμιστικό διάλυμα πρέπει να περισσεύει NHCl, αφού: i) αν nna n NHCl, στο τελικό διάλυμα υπάρχουν NaCl και NH. ii) αν nna n NHCl, στο τελικό διάλυμα υπάρχουν NaCl, NH και NHCl, ενώ iii) αν nna n NHCl, στο τελικό διάλυμα υπάρχουν NaCl, NH και NHCl, το οποίο είναι ρυθμιστικό. Έτσι: mol/ Na NHCl NaCl NH HO 0,V αρχ. 0,V αντ/παρ 0,V 0,V 0,V 0,V τελ. 0, V V 0,V 0,V Οι συγκεντρώσεις των ενώσεων στο τελικό διάλυμα είναι 0,V C C C NaCl NH V V Μ/ NH Cl NH Cl και C αρχ. C τελ. C C Μ/ NH H O NH αρχ. C ιοντ/παρ y y y Ι.Ι. C y y C y Η 0,V 0,V C NH Cl V V K b της NH θα υπολογιστεί από το Δ ερώτημα, αφού ξέρουμε ότι το διάλυμα Υ βρίσκεται στο δοχείο. ΠΕΙΡΑΙΑΣ: Αγ. Κωνσταντίνου (5 ος όροφος), τηλ.: 05 ΜΑΡΟΥΣΙ: Δ. Ράλλη ( ος όροφος), τηλ.: thesmos@otenet.gr

8 5 ΧΡΟΝΙΑ ΕΜΠΕΙΡΙΑ ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ Μ/ NH H O NH αρχ. 0, ιοντ/παρ x x x Ι.Ι. 0, x x x Kw 0 M x HO ph HO 0 M Άρα Έτσι x x Kb Kb 0 0, x 0, 9 ph. / 9 HO 0 M Kw 5 Έτσι 0 M y HO 5 y C y yc 5 0 C KbNH 0 C C C y C C 5 0, V V 0,V V V V V V V V V Δ. Είναι phy, phy και το Υ6 είναι ρυθμιστικό διάλυμα. Έτσι, για το διάλυμα Υ, που έχει NH, ισχύει ότι με την αραίωση αυξάνεται ο όγκος του διαλύματος, άρα μειώνεται η C n C, V αφού από την K b είναι Άρα μειώνεται και η. Έτσι w HO ph μειώνεται, αφού K ph logh O. n n C V C V 0,V C V x () Επίσης, και στο αραιωμένο διάλυμα είναι: Μ/ NH H O NH αρχ. C ιοντ. y y y Ι.Ι. C y y y όπου y 0 M (αφού ph 0) y y K 0 C 0 M 5 b C y C V 0 V 0,0V 0,0x V x Άρα Kb C οπότε η Έτσι τελικά ph 0. 0,99V 0,0x x 99V HO αυξάνεται και το Ομοίως για το Υ, που περιέχει την ισχυρή βάση Na, είναι ph, αφού με την αύξηση του όγκου μικραίνει η C, άρα και η. Στην αραίωση: n n 0,V C V y Από τη διάσταση του Na είναι: () Μ/ Na Na αρχ. C τελ. C C Άρα από 0,V 0,0V y 0,V 0,0V 0,0y 0,09V 0,0y y 9V και αφού ph 0 M C 0 M ΠΕΙΡΑΙΑΣ: Αγ. Κωνσταντίνου (5 ος όροφος), τηλ.: 05 ΜΑΡΟΥΣΙ: Δ. Ράλλη ( ος όροφος), τηλ.: thesmos@otenet.gr

9 5 ΧΡΟΝΙΑ ΕΜΠΕΙΡΙΑ ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ Τέλος, για τα ρυθμιστικά διαλύματα γνωρίζουμε ότι αν αραιωθούν σε ορισμένα όρια το ph τους παραμένει σταθερό, άρα για να μεταβληθεί το ph κατά μονάδα η αραίωση πρέπει να είναι πολύ μεγάλη. Άρα τελικά x y. Επιμέλεια: ΚΥΡΙΑΚΟΠΟΥΛΟΣ Δ. ΧΡΥΣΑΝΘΑΚΟΠΟΥΛΟΣ Ν. ΠΕΙΡΑΙΑΣ: Αγ. Κωνσταντίνου (5 ος όροφος), τηλ.: 05 ΜΑΡΟΥΣΙ: Δ. Ράλλη ( ος όροφος), τηλ.: thesmos@otenet.gr