ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. Επιµέλεια: Οµάδα Χηµικών της Ώθησης

Transcript

1 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Επιµέλεια: Οµάδα Χηµικών της Ώθησης

2 Τετάρτη, 9 Μαΐου 01 Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΜΑ A Για τις ερωτήσεις Α1 έως και Α4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. Α1. Πολυμερισμό 1,4 δίνει η ένωση: α. CHCH CH CH β. CHCH CH CHCH γ. CHC(CH) CHCH δ. CH CH(CH) C CH Απάντηση: γ Α. H ένωση που δίνει την αλογονοφορμική αντίδραση, αλλά δεν ανάγει το αντιδραστήριο Tollens, είναι: α. CHCHCH(OH)CHCH β. CΗCHCOCH γ. CΗCHO δ. CHCHCOCHCH Απάντηση: β Α. Ποια από τις επόμενες δομές, στη θεμελιώδη κατάσταση, δεν είναι σωστή: α. V: 1s s p 6 s p 6 d 4s β. 4Cr: 1s s p 6 s p 6 d 5 4s 1 γ. 6Fe: 1s s p 6 s p 6 d 6 4s δ. 9Cu: 1s s p 6 s p 6 d 9 4s Απάντηση: δ Α4. Ποια από τις επόμενες εξισώσεις παριστάνει την ενέργεια ου ιοντισμού του μαγνησίου: α. Mg + (s) Mg + (g) + e β. Mg + (g) Mg + (g) + e γ. Mg(s) Mg + (g) + e δ. Mg(g) Mg + (g) + e Απάντηση: β

3 A5. Να αναφέρετε με βάση τους ορισμούς: α. τρεις διαφορές μεταξύ της βάσης κατά Arrhenius και της βάσης κατά Brönsted-Lowry. (μονάδες ) β. δύο διαφορές μεταξύ της ηλεκτρολυτικής διάστασης και του ιοντισμού των ηλεκτρολυτών. (μονάδες ) Απάντηση: α. Βάση κατά Arrhenius Bάση κατά Brönsted-Lowry 1. ουδέτερο μόριο. εκδηλώνεται ο χαρακτήρας της μόνο σε υδατικά διαλύματα. σε υδατικό διάλυμα δίνει ιόντα ΟΗ - 1. ουδέτερο μόριο ή ιόν. εκδηλώνεται ο χαρακτήρας της και σε υδατικά και σε μη υδατικά διαλύματα. προσλαμβάνει ένα ή περισσότερα πρωτόνια (πρωτονιοδέκτης) β. Ηλεκτρολυτική διάσταση 1. παθαίνουν μόνο οι ιοντικές ενώσεις που είναι ηλεκτρολύτες. κατά την ηλεκτρολυτική διάσταση έχουμε απομάκρυνση των ιόντων του κρυσταλλικού πλέγματος Ιοντισμός 1. παθαίνουν μόνο οι ομοιοπολικές ενώσεις που είναι ηλεκτρολύτες. κατά τον ιοντισμό έχουμε την αντίδραση των μορίων με τα μόρια του διαλύτη προς σχηματισμό ιόντων 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. Το καθαρό HO στους 80 ο C είναι όξινο. β. Το HS, σε υδατικό διάλυμα, είναι αμφιπρωτική ουσία. γ. Σε υδατικό διάλυμα θερμοκρασίας 5 ο C, το συζυγές οξύ της ΝH (Kb 5 ) είναι ισχυρό οξύ. δ. Το στοιχείο που έχει ημισυμπληρωμένη την 4p υποστιβάδα, ανήκει στη 15 η ομάδα. 1 ε. Στην αντίδραση: CH-C H CH + HCl CHCH(Cl)CH o C 1 οξειδώνεται, ενώ ο C ανάγεται. (μονάδες 5) Να αιτιολογήσετε όλες τις απαντήσεις σας. (μονάδες ) Μονάδες 15

4 Απάντηση: α. Λάθος ΗΟ + ΗΟ ΗΟ + + ΟΗ - ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 01 x M x M + Επειδή Η Ο ] [ΟΗ ], το ΗΟ είναι ουδέτερο, ανεξαρτήτως θερμοκρασίας. [ β. Σωστό Οι αντιδράσεις του ΗS - σε υδατικό διάλυμα μπορεί να είναι: ΗS - + HO HO+ + S - (ΗS - : οξύ) ΗS - + HO HS + OH- (ΗS - : βάση) γ. Λάθος Το συζυγές οξύ της ΝΗ είναι το ΝΗ4 +. Η Κ + ισούται με: (ΝΗ ) Κ K 14 w 9 + α(νη ) 5 4 Kb(ΝH ) Άρα το ΝΗ4 + είναι ασθενές οξυ. δ. Σωστό Το στοιχείο το άτομο του οποίου έχει ημισυμπληρωμένη την 4p υποστιβάδα έχει ηλεκτρονιακή δομή στη θεμελιώδη κατάσταση: 1s s p 6 s d 4s 4p Το στοιχείο ανήκει στη τρίτη στήλη του τομέα p, δηλαδή στην 15 η ομάδα. ε. Λάθος Η H H H H H i) Η-C-C -δ C -δ -Η + HCl Η-C-C- C-H Η H Cl H Α.Ο. C(1) - Α.Ο. C(1) - Α.Ο. C() -1 Α.Ο. C()0 α 4 Ο Α.Ο. του C(1) από - γίνεται - άρα ανάγεται. Ο Α.Ο. του C() από -1 γίνεται 0 άρα οξειδώνεται. ii) Επειδή ο C(1) σχηματίζει δεσμό C-H παθαίνει αναγωγή, ενώ ο C() σχηματίζει δεσμό C-Cl παθαίνει οξείδωση. Β. α. Πόσα στοιχεία έχει η η περίοδος του περιοδικού πίνακα; (μονάδα 1) Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. (μονάδες ) β. Σε ποιο τομέα, ποια περίοδο και ποια ομάδα ανήκει το στοιχείο με ατομικό αριθμό Ζ7; (μονάδες ) Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. (μονάδες 4) Μονάδες

5 Απάντηση: α. Η η περίοδος έχει 8 στοιχεία και περιέχει στοιχεία που ανήκουν στους τομείς s και p. Η υποστιβάδα s έχει το πολύ ηλεκτρόνια γι αυτό και ο τομέας s έχει ομάδες. Η υποστιβάδα p έχει το πολύ 6 ηλεκτρόνια γι αυτό και ο τομέας p έχει 6 ομάδες. Άρα η η περίοδος περιέχει 8 στοιχεία. β. Το άτομο του στοιχείου με ατομικό αριθμό Ζ7 έχει ηλεκτρονιακή δομή στη θεμελιώδη κατάσταση: 1s s p 6 s p 6 d 7 4s ηλεκτρόνια σε τέσσερις στιβάδες (nmax4) 4 η περίοδος τελευταίο ηλεκτρόνιο σε d υποστιβάδα d τομέας d 7 7 η στήλη d τομέα 9 η ομάδα (VIIIB) Άρα το στοιχείο ανήκει στην 4 η περίοδο, d τομέα, 9 η ομάδα. ΘΕΜΑ Γ Γ1. Σε πέντε γυάλινες φιάλες περιέχονται 5 άκυκλες οργανικές ενώσεις Α, Β, Γ, Δ, Ε, από τις οποίες δύο είναι κορεσμένα μονοκαρβοξυλικά οξέα, δύο είναι κορεσμένες μονοσθενείς αλδεΰδες και μία είναι κορεσμένη μονοσθενής αλκοόλη. Για τις ενώσεις αυτές δίνονται οι εξής πληροφορίες: Η ένωση Α διασπά το ανθρακικό νάτριο και επίσης αποχρωματίζει διάλυμα KMnO4/HSO4. Η ένωση Β ανάγει το αντιδραστήριο Fehling και δίνει οργανικό προϊόν, το οποίο αποχρωματίζει το διάλυμα KMnO4/HSO4. Η ένωση Γ αντιδρά με I+NaOH και δίνει ίζημα, ενώ όταν οξειδωθεί πλήρως με διάλυμα KCrO7/HSO4 δίνει την ένωση Δ. Η ένωση Ε ανάγει το αντιδραστήριο Tollens, ενώ, όταν αντιδρά με I+NaOH, δίνει ίζημα. α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων Α, Β, Γ, Δ, Ε. (μονάδες 5) β. Να γράψετε τις χημικές εξισώσεις των εξής αντιδράσεων: i. της Β με το αντιδραστήριο Fehling ii. της Γ με I+NaOH iii. της Ε με το αντιδραστήριο Tollens iv. της Γ με KCrO7/HSO4 προς ένωση Δ. (μονάδες 8) Μονάδες 1 Απάντηση: α. A: HCOOH B: HCHO Γ: CHCHOH Δ: CHCOOH E: CHCHO

6 β. i. ΗCHO + CuSO4 + 5NaOH HCΟΟNa + CuO + NaSO4 + HO ii. CHCHOH + 4I + 6NaOH HCΟΟNa + CHI + 5NaI + 5HO iii. CHCHO + AgNO + NH + HO CHCΟΟNH4 + Ag + NH4NO iv. CHCHOH + KCrO7 + 8HSO4 CHCΟΟΗ + Cr(SO4) + KSO4 +11HO Γ. Κορεσμένη οργανική ένωση Χ κατά την οξείδωσή της δίνει ένωση Ψ, η οποία με επίδραση ΗCN δίνει ένωση Φ. Η ένωση Φ με υδρόλυση σε όξινο περιβάλλον δίνει την ένωση: OH CHCH-C-COOH CH H ένωση Χ με SOCl δίνει οργανική ένωση Λ, η οποία, αντιδρώντας με Mg σε απόλυτο αιθέρα, δίνει ένωση Μ. H ένωση Μ, όταν αντιδράσει με την ένωση Ψ, δίνει ένωση Θ, η οποία με υδρόλυση δίνει οργανική ένωση Σ. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων Χ, Ψ, Φ, Λ, Μ, Θ, Σ. Μονάδες 7 Απάντηση: X: CHCH-CH-CH OH Ψ: CHCH-C-CH O OH Φ: CHCH-C-CΝ CH Λ: CHCH-CH-CH Cl M: CHCH-CH-CH MgCl CH Θ: CHCH-CH -C-CH-CH CH OMgCl CH Σ: CHCH-CH -C-CH-CH CH OH

7 Γ. Υδατικό διάλυμα όγκου V που περιέχει (COOK) και CHCOOH, χωρίζεται σε δύο ίσα μέρη. Το 1 ο μέρος απαιτεί για την πλήρη εξουδετέρωσή του 0mL διαλύματος KOH 0,M. Το ο μέρος απαιτεί για την πλήρη οξείδωσή του 00mL διαλύματος KMnO4 0,M παρουσία HSO4. Να βρεθούν οι ποσότητες (mol) των συστατικών του αρχικού διαλύματος. Απάντηση: Έστω x mol (COOK) και y mol CHCOOH στο διάλυμα όγκου V. x y Το 1 ο μέρος περιέχει mol (COOK) και mol CHCOOH. Από τις δύο ουσίες εξουδετερώνεται μόνο το CHCOOH. CHCOOH + KOH CHCOOK + HO y y mol ; mol y nkoh CΚΟΗ VΚΟΗ 0, 0,1 0,0mol 0,0 y 0,04mol x Το ο μέρος περιέχει mol (COOK) και οξειδώνεται μόνο το (COOK). y mol CHCOOH. Από τις δύο ουσίες 5(CΟOK) + KMnO4 + 8HSO4 CO + MnSO4 + KSO4 + 5KSO4 + 8HO x x mol ; mol 5 x nk ΜnO C V 0, 0, 0,04mol 0,04 x 0,mol 4 KΜnO 4 KΜnO 4 5 Επομένως το αρχικό μίγμα περιέχει 0,mol (COOK) και 0,04mol CHCOOH. ΘΕΜΑ Δ Διαθέτουμε τα υδατικά διαλύματα: Διάλυμα Α: CHCOOH 0,M (Κa -5 ) Διάλυμα Β: NaOH 0,M Διάλυμα Γ: HCl 0,M Δ1. Nα υπολογιστεί το ph του διαλύματος, που προκύπτει με ανάμειξη 50mL διαλύματος A με 50mL διαλύματος Β. Μονάδες 4 Δ. 50mL διαλύματος Α αναμειγνύονται με 0mL διαλύματος B και το διάλυμα που προκύπτει αραιώνεται με ΗΟ μέχρι όγκου 1L, οπότε προκύπτει διάλυμα Δ. Να υπολογιστεί το ph του διαλύματος Δ.

8 Δ. Προσθέτουμε 0,15mol στερεού NaOH σε διάλυμα, που προκύπτει με ανάμειξη 500mL διαλύματος A με 500mL διαλύματος Γ, οπότε προκύπτει διάλυμα Ε. Να υπολογιστεί το ph του διαλύματος Ε. Μονάδες 8 Δ4. Οι καμπύλες (1) και () παριστάνουν τις καμπύλες ογκομέτρησης ίσων όγκων διαλύματος A και ενός διαλύματος οξέος ΗΒ με πρότυπο διάλυμα NaOH 0, Μ. α. Ποια καμπύλη αντιστοιχεί στο CHCOOH και ποια στο ΗΒ; (μονάδες ) β. Να υπολογιστεί η τιμή Κa του οξέος ΗΒ. (μονάδες ) γ. Να υπολογιστεί το ph στο Ισοδύναμο Σημείο κατά την ογκομέτρηση του ΗΒ. (μονάδες ) Μονάδες 8 Δίνεται ότι: Όλα τα διαλύματα βρίσκονται σε θερμοκρασία θ5 C Kw 14 Κατά την προσθήκη στερεού σε διάλυμα, ο όγκος του διαλύματος δε μεταβάλλεται. Τα δεδομένα του προβλήματος επιτρέπουν τις γνωστές προσεγγίσεις. Απάντηση: Δ1. Κατά την ανάμιξη των δύο διαλυμάτων πραγματοποιείται αντίδραση μεταξύ των διαλυμένων ουσιών. n C V 0, 0,05 0,01mol n CH COOH CHCOOH CHCOOH NaOH CNaOHVNaOH 0, 0,05 0,01mol (mol) CHCOOH + NaOH CHCOONa + HO αρχικά 0,01 0,01 αντιδρούν 0,01 0,01 παράγονται - - 0,01 τελικά - - 0,01 C n V 0,01 0,1 CH COONa τελ. 0,1Μ

9 (M) CHCOONa CHCOO - + Na + τελικά 0,1 0,1 0,1 To ιόν Νa + δεν αντιδρά με μόρια ΗΟ, διότι προέρχεται από ισχυρό ηλεκτρολύτη. (M) CHCOO - + ΗΟ CHCOOH + ΟH - αρχικά 0,1 ιοντίζονται x παράγονται - x x ισορροπία 0,1-x x x Κ K 14 w 9 b(chcoo ) 5 Kα(CH COOH) x Kb 0,01 x Kb 8 < 0,1 [ OH ] 5 K 0,1 k 0,1 M poh 5 K w 14 b ph9 k 0,1 9 k 5 M Δ. Κατά την ανάμειξη των δύο διαλυμάτων πραγματοποιείται αντίδραση μεταξύ των διαλυμένων ουσιών. n C V 0, 0,05 0,01mol n CH COOH CHCOOH CHCOOH NaOH CNaOHVNaOH 0, 0,1 0,0mol (mol) CHCOOH + NaOH CHCOONa + HO αρχικά 0,01 0,0 αντιδρούν 0,01 0,0 παράγονται - - 0,01 τελικά - 0,01 0,01 Vτελ.1L 0,01 C CH COONa 0,01Μ 1 0,01 C NaOH 0,01Μ 1 (Μ) NaOH Na + + OH - τελικά 0,01 0,01 0,01 To ιόν Νa + δεν αντιδρά με μόρια ΗΟ, διότι προέρχεται από ισχυρό ηλεκτρολύτη. (M) CHCOONa CHCOO - + Na + τελικά 0,01 0,01 0,01

10 (M) CHCOO - + ΗΟ CHCOOH + ΟH - αρχικά 0,01 ιοντίζονται y παράγονται - y y ισορροπία 0,1-y y y+0,01 y(0,01+ y) Kb 0,01 x Kb < 0,01 y 0,01 K 0,01 και λόγω ΕΚΙ 0,01+ y 0,01 [OH ] y+ 0,01 0,01 [OH ] b 0,01 y 0,01 9 Μ poh y K w 14 9 M ph Δ 1 Δ. Κατά την ανάμειξη των διαλυμάτων πραγματοποιείται αντίδραση μεταξύ των διαλυμένων ουσιών. n C V 0, 0,5 0,1mol n CH COOΗ CHCOOH CHCOOH HCl CHClVHCl 0, 0,5 n Ν αοη 0,15mol 0,1mol (mol) HCl + ΝaOH NaCl + HO αρχικά 0,1 0,15 αντιδρούν 0,1 0,1 παράγονται - - 0,1 τελικά - 0,05 0,1 (mol) CHCOOH + NaOH CHCOONa + HO αρχικά 0,1 0,05 αντιδρούν 0,05 0,05 παράγονται - - 0,05 τελικά 0,05-0,05 Vτελ.1L 0,05 0,05Μ 1 0,05 0,05Μ 1 0,1 0,1Μ 1 C CH COONa C CH COOH C Ν acl (Μ) NaCl Na + + Cl - τελικά 0,1 0,1 0,1 Tα ιόντα Νa +, Cl - δεν αντιδρούν με μόρια ΗΟ, διότι προέρχονται από ισχυρούς ηλεκτρολύτες.

11 (M) CHCOONa CHCOO - + Na + τελικά 0,05 0,05 0,05 (M) CHCOOH + ΗΟ CHCOO - + HO + αρχικά 0,05 ιοντίζονται ω παράγονται - ω ω ισορροπία 0,05-ω ω+0,05 ω (ω+ 0,05)ω Kα 0,05 ω Kα < 0,05 ω 0,05 K 0,05 και λόγω ΕΚΙ 0,1+ ω 0, [H O ] M ph5 α 0,05 ω 0,05 5 ω 5 Μ Δ4. α) Η καμπύλη αντιστοιχεί στο CHCOOH. Η καμπύλη 1 αντιστοιχεί στο HΒ. β) Επειδή για την πλήρη εξουδετέρωση απαιτούνται 0mL πρότυπου διαλύματος NaOH, όταν έχουν προστεθεί ml πρότυπου διαλύματος βρισκόμαστε στο μέσο της ογκομέτρησης, δηλαδή έχει αντιδράσει η μισή ποσότητα του οξέος. Έστω n mol του ΗΒ αρχικά. C C (mol) HΒ + ΝaOH NaB + HO αρχικά n n/ αντιδρούν n/ n/ παράγονται - - n/ τελικά n/ - n/ n Vτελ. CΜ n V CΜ HB Ν ab τελ. Το τελικό διάλυμα είναι ρυθμιστικό άρα ισχύει η εξίσωση Henderson-Hasselbalch: Cβάσης C Β ph pka + log ph pka + log ph pk (ΗΒ) a(ηβ) C C pk a (ΗΒ) 4 οξέος a K (HB) 4 ΗΒ γ) Κατά την πλήρη εξουδετέρωση του διαλύματος CHCOOH με NaOH ισχύει: CHCOOH + NaOH CHCOONa + HO

12 Από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης ισχύει: n C V C V nch COOΗ NaOΗ CH COOH CH COOH NaOH NaOH 0, VCH COOH 0, 0,0 VCH COOH 0,0L V CHCOOH 0mL Επειδή τα διαλύματα CHCOOH και ΗΒ έχουν τον ίδιο όγκο, ισχύει VHB0mL Στο ισοδύναμο σημείο οι ποσότητες του ΗΒ και του NaOH αντιδρούν πλήρως. nnaoh CNaOHVNaOH 0, 0,0 0,004mol n HB 0,004mol (mol) ΗΒ + ΝaOH NaB + HO αρχικά 0,004 0,004 αντιδρούν 0,004 0,004 παράγονται - - 0,004 τελικά - - 0,004 Vτελ.VHB + VNaOH 40mL Vτελ.0,04L 0,004 C Ν ab 0,1Μ 0,04 (Μ) NaB Na + + B - τελικά 0,1 0,1 0,1 To ιόν Νa + δεν αντιδρά με μόρια ΗΟ, διότι προέρχεται από ισχυρό ηλεκτρολύτη. (M) Β - + ΗΟ ΗΒ + ΟΗ αρχικά 0,1 ιοντίζονται k παράγονται - k k ισορροπία 0,1-k k k Κ K 14 w b(b ) 4 Ka(HB) k Κ b(b ) 0,1 k Κ Kb < 0,1 k 0,1 0,1 [ OH ] k 5,5 b(b ) M poh 5,5 k 0,1 K 14 w ph8,5 k 5,5 M ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Τα φετινά θέματα καλύπτουν μεγάλο μέρος της ύλης, χαρακτηρίζονται από σαφήνεια και απευθύνονται σε καλά προετοιμασμένους υποψηφίους.