Επιμέλεια: Ομάδα Χημικών της Ώθησης ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

Transcript

1 Επιμέλεια: Ομάδα Χημικών της Ώθησης ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

2 Τετάρτη, 27 Μαΐου 2015 Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΜΑ A Για τις προτάσεις Α1 έως και Α5 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της πρότασης και, δίπλα, το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή επιλογή. Α1. Ο συμβολισμός px καθορίζει τις τιμές α. του δευτερεύοντος κβαντικού αριθμού β. του μαγνητικού κβαντικού αριθμού γ. του αζιμουθιακού και του μαγνητικού κβαντικού αριθμού δ. του κύριου και του δευτερεύοντος κβαντικού αριθμού. Μονάδες 5 Απάντηση: γ Α2. Ποια από τις παρακάτω τετράδες κβαντικών αριθμών δεν είναι επιτρεπτή; α. n, l 2, ml 2, ms +½ β. n 4, l 4, ml 4, ms +½ γ. n 2, l 0, ml 0, ms ½ δ. n 2, l 1, ml 1, ms ½ Μονάδες 5 Απάντηση: β Α. Το ph διαλύματος ασθενούς οξέος ΗΑ συγκέντρωσης 10 Μ σε θερμοκρασία 25 ο C μπορεί να είναι α. 2 β. γ. 4 δ. 8. Μονάδες 5 Απάντηση: γ 1 2 Α4. Στο προπένιο C H2 CHCH τα άτομα του άνθρακα 1, 2, έχουν υβριδικά τροχιακά, αντίστοιχα α. sp 2, sp 2, sp β. sp, sp 2, sp γ. sp, sp 2, sp 2 δ. sp 2, sp, sp Απάντηση: α Μονάδες 5 2

3 A5. Ποια από τις επόμενες ηλεκτρονιακές δομές αντιστοιχεί σε ένα άτομο φθορίου ( 9F) σε διεγερμένη κατάσταση; α. 1s 2 2s 2 2p 5 β. 1s 2 2s 1 2p 6 γ. 1s 2 2s 2 2p 6 δ. 1s 1 2s 1 2p 7 Απάντηση: β Μονάδες 5 ΘΕΜΑ Β Β1. 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. Η προσθήκη υδατικού διαλύματος ισχυρής βάσης σε υδατικό διάλυμα NaF προκαλεί σε κάθε περίπτωση αύξηση του pη. β. Μπορούμε να διακρίνουμε τα ισομερή βουτίνια (C4H6) με διάλυμα CuCl/NH. γ. Υδατικό διάλυμα που περιέχει CHCΟΟH συγκέντρωσης 0,1M, CHCΟΟΝa συγκέντρωσης 0,1M και NaCl συγκέντρωσης 0,1M είναι ρυθμιστικό διάλυμα. δ. Όλα τα ευγενή αέρια έχουν ηλεκτρονιακή δομή εξωτερικής στιβάδας ns 2 np 6. ε. Η CHΟH δίνει αντίδραση ιοντισμού στο νερό. (μονάδες 5) Να αιτιολογήσετε τις απαντήσεις σας. (μονάδες 10) Μονάδες 15 Απάντηση: α. Λάθος Η τελική [ΟΗ ] στο διάλυμα του NaF εξαρτάται από τη συγκέντρωση του προστιθέμενου διαλύματος της ισχυρής βάσης. β. Σωστό Τα ισομερή βουτίνια είναι: CHCH2C CH 1-βουτίνιο CHC CCH 2-βουτίνιο Από τα παραπάνω ισομερή μόνο το 1-βουτίνιο αντιδρά με διάλυμα CuCl/NH και δίνει κεραμέρυθρο ίζημα. CHCH2C CH + CuCl + NH CHCH2C CCu + NH4Cl γ. Σωστό Στο διάλυμα αυτό πραγματοποιούνται οι παρακάτω διαστάσεις και ιοντισμός: NaCl Na + + Cl - CHCOONa CHCOO - + Na + CHCOOH + H2O CHCOO - + HO + H παρουσία των ιόντων Νa + και Cl - δεν επηρεάζει το ph του διαλύματος.

4 Συνεπώς στο διάλυμα υπάρχει το ασθενές οξύ CHCOOH και η συζυγής του βάση CHCOO - με παραπλήσιες συγκεντρώσεις, άρα το διάλυμα είναι ρυθμιστικό. δ. Λάθος Το 2Ηe με δομή 1s 2 δεν παρουσιάζει ηλεκτρονιακή δομή εξωτερικής στιβάδας ns 2 np 6. ε. Λάθος Επειδή η Κα της CHOH είναι μικρότερη από την Kw, δε δίνει αντίδραση ιοντισμού με το Η2Ο. Β2. ίνονται τα στοιχεία 7Χ, 12Ψ, 8Ο, 1Η. α. Να βρείτε τη θέση των στοιχείων Χ και Ψ στον περιοδικό πίνακα, δηλαδή την ομάδα και την περίοδο. (μονάδες 4) β. Ποιο από τα στοιχεία Χ και Ψ έχει μεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού; Nα αιτιολογήσετε την απάντησή σας. (μονάδες 2) γ. Να γράψετε τους ηλεκτρονιακούς τύπους κατά Lewis των ενώσεων ΗΧΟ και ΨΟ. (μονάδες 4) Μονάδες 10 Απάντηση: α. 7Χ: 1s 2 2s 2 2p 2 η περίοδος, 15 η ομάδα (VA ομάδα) 12Ψ: 1s 2 2s 2 2p 6 s 2 η περίοδος, 2 η ομάδα (IIA ομάδα) β. Η ενέργεια πρώτου ιοντισμού αυξάνεται από αριστερά προς τα δεξιά και από κάτω προς τα πάνω στον περιοδικό πίνακα. Επειδή το στοιχείο Χ βρίσκεται πιο πάνω και πιο δεξιά από το στοιχείο Ψ στον Π.Π., συμπεραίνουμε ότι έχει μεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού. (Αυτό συμβαίνει γιατί το στοιχείο Χ έχει μικρότερη ατομική ακτίνα και μεγαλύτερο ΔΠΦ από το στοιχείο Ψ) γ. ΗΧΟ ομοιοπολική ένωση 1Η: 1s 1 1 ηλεκτρόνιο σθένους 7Χ: 1s 2 2s 2 2p 5 ηλεκτρόνια σθένους 8O: 1s 2 2s 2 2p 4 6 ηλεκτρόνια σθένους Τα συνολικά ηλεκτρόνια σθένους είναι 24. H O Χ O O 4

5 ΨΟ ιοντική ένωση Η αναλογία των ιόντων Ψ 2+ και Ο 2- στο κρυσταλλικό πλέγμα της ένωσης είναι 1:1. 12Ψ: 1s 2 2s 2 2p 6 s 2 Ψ 2+ : 1s 2 2s 2 2p 6 8O: 1s 2 2s 2 2p 4 Ο 2- : 1s 2 2s 2 2p 6 2+ Ψ 2 Ο ΘΕΜΑ Γ Γ1. ίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών διεργασιών. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των δέκα ενώσεων Α, Β, Γ,, Ε, Ζ, Θ, Κ, Λ και Μ. Μονάδες 10 Απάντηση: Α: CH CH B: CHCHO Γ: CHCΟΟΗ Δ: CHCΟΟΝa E: CHCH2OH Z: CHCH2Cl Θ: CHCH2MgCl K: CHCHCH2CH OMgCl Λ: CHCHCH2CH OΗ Μ: CHCΟΟCHCH2CH CH 5

6 Γ2. Ποσότητα βουτενίου Α με ευθύγραμμη ανθρακική αλυσίδα αντιδρά πλήρως με Η2Ο παρουσία Η2SO4, οπότε παράγονται οι ισομερείς ενώσεις Β (κύριο προϊόν) και Γ. Το μίγμα των Β και Γ απομονώνεται και χωρίζεται σε τρία ίσα μέρη. Το 1 ο μέρος αντιδρά με περίσσεια μεταλλικού Na, οπότε παράγονται 1,12L αερίου σε πρότυπες συνθήκες (STP). Στο 2 ο μέρος προσθέτουμε περίσσεια διαλύματος Ι2/NaOH, οπότε καταβυθίζονται 0,08mol ιωδοφορμίου. Το ο μέρος οξειδώνεται πλήρως με διάλυμα KMnO4 συγκέντρωσης 0,1M παρουσία Η2SO4. α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων Α, Β και Γ. (μονάδες ) β. Να υπολογίσετε τον όγκο του διαλύματος KMnO4 που θα αποχρωματιστεί από το ο μέρος του διαλύματος. (μονάδες 12) Μονάδες 15 Λύση: Για να προκύψουν δύο προϊόντα (κύριο και δευτερεύον) η ένωση Α είναι το 1-βουτένιο (CHCH2CHCH2). (B) Η CHCH2CHCH2 + H2O + CHCH2CHCH OH Η CHCH2CHCH2 + H2O + (Γ) CHCH2CH2CH2OH Έστω x mol της Β και y mol της Γ. x y 1 ο μέρος: mol Β και mol Γ 1 CHCH2CHCH + Na CHCH2CHCH + H2 2 OΗ ONa x x mol mol 6 CHCH2CH2CH2OH + Na CHCH2CH2CH2ONa H2 n y y mol mol 6 V 1,12 x y 0,05mol + 0,05 x+ y 0, (1) V 22,4 6 6 H 2 m 6

7 2 ο μέρος: x y mol Β και mol Γ ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2015 CHCH2CHCH + 4I2 + 6NaOH CHCH2COONa + CHI + 5NaI + 5H2O OΗ x x mol mol x nchi 0,08mol 0,08 x 0, 24mol Aπό (1) έχουμε: y0,06mol ο μέρος: x y mol Β και mol Γ 5CHCH2CHCH + 2KMnO4 + H2SO4 5CHCH2CCH + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O OΗ O 0,08mol 0,02mol 5CHCH2CH2CH2OH + 4KMnO4 + 6H2SO4 5CHCH2CH2COOH + 2K2SO4 + 4MnSO4 + 11H2O 0,02mol 0,016mol nkmno 4 VKMnO 4 0,02+ 0,016 0,048mol n 0,048 C 0, 1 V KMnO 4 0,48L ΘΕΜΑ Δ Δίνονται τα διαλύματα: Υ1: ΗCOOH 0,1M K α(hcooh) 10 4 Υ2: CΗCOOH 1M K (CH COOH) 10 5 α Υ: NaOH 0,1M 1. Πόσα ml διαλύματος Υ πρέπει να προσθέσουμε σε 1L διαλύματος Υ1, ώστε να προκύψει διάλυμα με pη 4; Μονάδες 7 2. Αναμειγνύονται 500mL του διαλύματος Υ1 με 500mL του διαλύματος Υ2, οπότε προκύπτει διάλυμα Υ4. Να υπολογίσετε το pη του διαλύματος Υ4. Μονάδες 9. Στο διάλυμα Υ4 προστίθεται περίσσεια Mg. Να υπολογίσετε τον όγκο του εκλυόμενου αερίου σε πρότυπες συνθήκες (STP). Μονάδες 6 4. Είναι δυνατός ο προσδιορισμός της συγκέντρωσης διαλύματος HCOOH με ογκομέτρηση με πρότυπο διάλυμα ΚMnO4 παρουσία Η2SO4; (μονάδες 2) 7

8 Απαιτείται δείκτης σε αυτή την περίπτωση; ίνεται ότι: Όλα τα διαλύματα βρίσκονται σε θερμοκρασία θ 25 ο C. Κw Τα δεδομένα του προβλήματος επιτρέπουν τις γνωστές προσεγγίσεις. (μονάδα 1) Μονάδες Λύση: Δ1. Κατά την ανάμιξη των διαλυμάτων γίνεται αντίδραση των διαλυμένων ουσιών. C V 0,1V mol n Ν aoh n HCOOH C V 0,1 1 0,1mol α. Έστω ότι αντιδρούν πλήρως (0,1V0,1) HCOOH + NaOH HCOONa + H2O Το τελικό διάλυμα περιέχει HCOONa HCOONa HCOO - + Na + HCOO - + H2O HCOOH + OH- Άρα το διάλυμα είναι βασικό, δηλαδή ph>7 (απορρίπτεται) β. Έστω ότι αντιδρά πλήρως το HCOOH (0,1V>0,1) HCOOH + NaOH HCOONa + H2O Το τελικό διάλυμα περιέχει HCOONa και NaOH NaOH Na + + OH - HCOONa HCOO - + Na + HCOO - + H2O HCOOH + OH- Άρα το διάλυμα είναι βασικό, δηλαδή ph>7 (απορρίπτεται) γ. Έστω ότι αντιδρά πλήρως το ΝαOH (0,1V<0,1) (mol) ΗCΟΟΗ + NaΟH HCOONa + H2O αρχικά 0,1 0,1V - αντιδρούν 0,1V 0,1V - παράγονται - - 0,1V τελικά 0,1-0,1V - 0,1V To διάλυμα που προκύπτει έχει όγκο: V τελ. (1+ V)L 0,1 0,1V C HCOOH C 1 1+ V 0,1V C HCOONa C 2 1+ V (M) HCOONa HCOO - + Na + C2 C2 C2 Το Νa + δεν αντιδρά με το Η2Ο γιατί προέρχεται από ισχυρό ηλεκτρολύτη. 8

9 (Μ) HCOOH + Η2Ο HCOO - + HO + αρχικά C1 - - ιοντίζονται x - - παράγονται - x x ισορροπία C1-x x+c2 x (x+ C2)x Kα(HCOOH) C1 x C2 x Έστω ότι C1 x C1 Kα (1) C1 C2 + x C ph 4 [H O ] 10 M x 10 M(2) (1),(2) 4 4 C2 10 0,1 0,1V 0,1V 10 C1 C2 0,2V 0,1 V 0,5L C 1+ V 1+ V 1 500mL 0,1 0,1 0,5 0,05 1 C 1 M 1+ 0,5 1,5 0 0,1 0,5 0,05 1 C 2 M 1+ 0,5 1,5 0 Επειδή Κ C α 1 2 < 10 ισχύουν οι προσεγγίσεις. Δ2. Κατά την ανάμιξη των διαλυμάτων δεν παρατηρείται αντίδραση μεταξύ των διαλυμένων ουσιών. 0,1 0,5 CHCOOH V C V C 0,05Μ αρχ. HCOOH αρχ. HCOOH τελ. HCOOH τελ. HCOOH τελ. 0,5+ 0,5 1 0,5 CCH V C V C 0,5Μ COOH αρχ. CHCOOH αρχ. CHCOOH τελ. CHCOOH τελ. CHCOOH τελ. 0,5+ 0,5 (Μ) HCOOH + Η2Ο HCOO- + HO + αρχικά 0, ιοντίζονται y - - παράγονται - y y ισορροπία 0,05-y y y+ω K K α(ηcooh) α(ηcooh) C HCOOH [HO ][HCOO [HCOOH] < ,05 y ] 4 (y+ ω)y 10 0,05 y K 0,05M α (x+ y)x 0, y(y+ ω) 5 10 (1) 9

10 (Μ) CHCOOH + Η2Ο CHCOO- + HO + αρχικά 0,5 - - ιοντίζονται ω - - παράγονται - ω ω ισορροπία 0,5-ω ω y+ω K K α(cη COOH) α(cη COOH) C CΗ COOH [HO ][CHCOO [CΗ COOH] < ,5 ω ] 10 0,5M 5 (y+ ω)ω 0,5 ω K α (y+ ω)ω 0, ω(y+ ω) 5 10 (2) Προσθέτοντας τις εξισώσεις (1) και (2) κατά μέλη προκύπτει: y(y+ ω) + ω(y+ ω) (y+ ω) 10 y+ ω , 5 Συνεπώς: [ HO ] y+ ω 10 ph 2,5. n HCOOH 0,05 1 0, 05mol nch COOH 0,5 1 0,5mol 2,5 2HCOOH + Mg (HCOO)2Mg + H2 0,05mol 0,025mol 2CHCOOH + Mg (CHCOO)2Mg + H2 0,5mol 0,25mol n 2 V 0,025+ 0,25 0,275mol H n V 0,275 22, 4 STP H2 H2 m V STP H 2 6,16L 4. Είναι δυνατός ο προσδιορισμός της συγκέντρωσης του διαλύματος ΗCOOH με ογκομέτρηση με πρότυπο διάλυμα KMnO4 παρουσία Η2SO4, γιατί πραγματοποιείται η αντίδραση: 5HCOOH + 2KMnO4 + H2SO4 5CO2 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O Δεν απαιτείται δείκτης. Από την έναρξη της ογκομέτρησης μέχρι το ισοδύναμο σημείο παρατηρείται αποχρωματισμός του προστιθέμενου πρότυπου διαλύματος KMnO4. Στο ισοδύναμο σημείο έχει αντιδράσει πλήρως η ποσότητα του HCOOH, με αποτέλεσμα η προσθήκη νέας ποσότητας διαλύματος KMnO4 να μην αποχρωματίζεται. 10

11 ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Τα φετινά θέματα καλύπτουν μεγάλο μέρος της ύλης, είναι διαβαθμισμένα και σαφή. Οι καλά προετοιμασμένοι υποψήφιοι δεν θα συναντήσουν ιδιαίτερα προβλήματα στην αντιμετώπισή τους. 11