ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Transcript

1 ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΘΕΜΑ Α 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. Στοιχείο Μ το οποίο ανήκει στην πρώτη σειρά στοιχείων μετάπτωσης και περιέχει τα περισσότερα μονήρη ηλεκτρόνια: α. 23 V β. 26 Fe γ. 25 Mn δ. 24 Cr Α2. Η οργανική ένωση που αντιδρά με αντιδραστήριο TOLLENS είναι: α. HCOOH β. CH3COCH3 γ. CH3CH2OCH3 δ. CH3COOH A3. H Kb του H2PO4 - είναι η σταθερά ισορροπίας της: α. Η2ΡΟ4 + Η2Ο ΗΡΟ4 2 + Η3Ο + β. Η2ΡΟ4 + Η2Ο Η3ΡΟ4 + ΟΗ γ. Η2ΡΟ4 + ΟΗ ΗΡΟ4 2 + Η2Ο δ. Η2ΡΟ4 + Η3Ο + Η3ΡΟ4 + Η2Ο A4. Κατά την ανάμειξη διαλύματος HCOOH 0,1M με ίσο όγκο διαλύματος KOH 0,1M προκύπτει διάλυμα με ph: α. μικρότερο του 7 β. μεγαλύτερο του 7 γ. ίσο με 7 δ. ίσο με 13. A5. α) Τι είναι η ογκομέτρηση και τι η καμπύλη ογκομέτρησης; (μονάδες 2) β) Να αποδείξετε τη σχέση που συνδέει τη σταθερά ιοντισμού Kα ενός οξέος ΗΑ με τη σταθερά ιοντισμού Kb της συζυγούς του βάσης. (μονάδες 3) ΘΕΜΑ Β

2 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 σταθερά ιοντισμού του οξικού οξέος (CΗ3 COOH ) έχει μία μόνο τιμή. β. Αν το άτομο του στοιχείου Σ έχει στην εξωτερική στιβάδα 1 ηλεκτρόνιο σε s υποστιβάδα, το Σ ανήκει στον s τομέα γ. Με επίδραση ενός αντιδραστηρίου Grignard σε αλδεύδη και υδρόλυση του προιόντος προκύπτει πάντα δευτεροταγής αλκοόλη δ. Για τη διάκριση μεταξύ HCOOH και CH3CH=O μπορεί να χρησιμοποιηθεί αντιδραστήριο Tollens ε. Όταν σε ένα διάλυμα ΝΗ 3 προστεθεί μικρή ποσότητα ΚΟΗ, ο βαθμός ιοντισμός της αμμωνίας μειώνεται, ενώ το ph του διαλύματος αυξάνεται. () Να αιτιολογήσετε όλες τις απαντήσεις σας. (μονάδες 10) Μονάδες 15 Β2. α Από ποιους παράγοντες επηρεάζεται ο βαθμός ιοντισμού (α) (μονάδες 3) και από ποιους παράγοντες επηρεάζεται η σταθερά ιοντισμού (Κα ή Κβ); (μονάδες 3) Μονάδες 6 β Να συγκρίνεται τις ενέργειες πρώτου και δευτέρου ιοντισμού για τα χημικά στοιχεία Na και Mg. Μονάδες 4

3 ΘΕΜΑ Γ Γ1. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των παρακάτω οργανικών ενώσεων : Α, Β, Γ, Δ, Ε, Ζ, Η, Θ, Ι, Κ, Λ, Μ, Ν, Ξ, Ο (Κύρια προιόντα) (όπου R :κορεσμένη ανθρακική αλυσίδα) CνH2ν-2 (Α) +Η 2 Ο Hg,HgSO 4 /H 2 SO 4 (Β) +H 2 O.. +SOCl2 +Mg (Γ) (Δ) (E) (Ζ) απόλυτος αιθέρας +K2Cr2O7/H + +KMnO4/H + (Ο) +Fehling Δεν πέφτει ίζημα (Θ) +NaOH αλκοολικό δμ +Cl2 (Ι) +2ΚΟΗ αλκοολικό δμ (H) (K) +Na (Λ) +RCl (Μ) (Ν) +Η 2 Ο Hg,HgSO 4 /H 2 SO 4 (Ξ) Οι ενώσεις Η, Ξ είναι συντακτικά ισομερείς. μονάδες 15

4 Γ2. Να προτείνετε ένα τρόπο διάκρισης των οργανικών ενώσεων α) Α, Ν β) Ζ, Η Να γράψετε τις χημικές εξισώσεις των χημικών αντιδράσεων που χρησιμοποιήσατε. Γ3. α) Να γράψετε τη χημική εξίσωση της αντίδρασης οξείδωσης της Ζ προς Η από διάλυμα K2Cr2O7, οξινισμένου με H2SO4. β) Πόσα ml διαλύματος K2Cr2O7 0,2Μ, οξινισμένου με H2SO4 απαιτούνται για την πλήρη οξείδωση 26,4 g της ένωσης Ζ; ΘΕΜΑ Δ Διάλυμα Α όγκου 500ml περιέχει 30 g CH3COOH (διαλυμένη ουσία). α Να βρεθεί το PH του διαλύματος Α και ο βαθμός ιοντισμού (α) του ιοντισμού του ηλεκτρολύτη β Σε 100ml του διαλύματος Α προσθέτουμε 300ml νερό, οπότε παρασκευάζεται διάλυμα Β. Να βρεθεί το PH του διαλύματος Β και ο βαθμός ιοντισμού (α) του ιοντισμού του ηλεκτρολύτη γ Σε 400ml του διαλύματος Α προσθέτουμε 100 ml διαλύματος HCL 0,1Μ, οπότε παρασκευάζεται διάλυμα Γ. Να βρεθεί το PH του διαλύματος Γ και ο βαθμός ιοντισμού (α) του ιοντισμού του ηλεκτρολύτη δ Πόσα g στερεού Ca πρέπει να προστεθούν σε 100ml του διαλύματος Α ώστε το PH να γίνει 5. ε Σε 50ml του διαλύματος Α προσθέτουμε 50ml διαλύματος HCOOH 0,1M. Ποιό το PH του διαλύματος που προκύπτει: Δίνεται ότι: για το CH3COOH,Ka=10-5 (25 C) για το HCOOH,Ka= (25 C) log2=0,3 Όλα τα διαλύματα βρίσκονται σε θερμοκρασία θ=25 C Kw=10 14 Κατά την προσθήκη στερεού σε διάλυμα, ο όγκος του διαλύματος δε μεταβάλλεται. Τα δεδομένα του προβλήματος επιτρέπουν τις γνωστές προσεγγίσεις

5 ΛΥΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΜΑ A A.1) A.2) A.3) A.4) A.5) δ α β β α) Ογκομέτρηση είναι η διαδικασία ποσοτικού προσδιορισμού μιας ουσίας με μέτρηση όγκου διαλύματος γνωστής συγκέντρωσης (πρότυπο διάλυμα) μιας άλλης ουσίας που απαιτείται για την πλήρη αντίδρασημε την αρχική ουσία Καμπύλη ογκομέτρησης είναι η γραφική παράσταση της τιμής του PH του ογκομετρούμενου διαλύματος (αγνώστου)σε συνάρτηση με τον όγκο πρότυπου διαλύματος (γνωστού) που προστίθεται. β) HΑ +H20 Α - +H3O + Κα = CA-.CH3O+/CHA (1) Α - +H20 HΑ +OH - Κb = CHA.COH-/ CA- (2) (1),(2) Κα Κb= CH3O+.COH- Κα Κb=KW ΘΕΜΑ B B.1) a) ΛΑΘΟΣ Οι σταθερές ιοντισμού εξαρτώνται από την θερμοκρασία. b) ΛΑΘΟΣ Υπάρχουν στοιχεία (6, 11 ομάδα του Π.Π.) που έχουν 1 ηλεκτρόνιο στην s υποστιβάδα. 24Cr : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1

6 c) ΛΑΘΟΣ Αν ως αλδεύδη είναι η μεθανάλη τότε παίρνουμε πρωτοταγή αλκοόλη HCH=O + RMgX RCH2-OMgX +H2O RCH2-OH +Mg(OH)X d) ΛΑΘΟΣ Οι αλδεύδες οξειδώνονται και με ήπια οξειδωτικά (όπως αντιδραστήριο TOLLENS). Επίσης το μόνο καρβοξυλικό οξύ που οξειδώνετε με TOLLENS είναι το μεθανικό οξύ, HCΟOΗ. RCH=O + 2 AgNO3 + 3NH3 +H2O και HCΟOΗ + 2 AgNO3 + 2NH3 RCOONH4 + 2Ag +2 NH4NO3 CO2 + 2Ag +2 NH4NO3 e) ΣΩΣΤΟ NH3 +H20 NH4 + +OH - Με προσθήκη KOH ( KOH K + + OH - ) υπάρχει επίδραση κοινού ιόντος (ΟΗ - ),άρα η ισορροποία πάει αριστερά και έτσι ο βαθμός ιοντισμός της αμμωνίας μειώνεται ενώ το ph του διαλύματος αυξάνεται αφού η [ΟΗ - ] αυξάνεται. Β2. α) Ο βαθμός ιοντισμού (α) εξαρτάται από 1. φύση ηλεκτρολύτη 2. φύση διαλύτη 3. θερμοκρασία 4. αρχική συγκέντρωση ηλεκτρολύτη 5. επίδραση κοινού ιόντος Η σταθερά ιοντισμού (Κα,Κb) εξαρτάται από 1. φύση ηλεκτρολύτη 2. φύση διαλύτη 3. θερμοκρασία

7 β) 11Να : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 11Νa + : 1s 2 2s 2 2p 6 12Μg : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 12Μg + : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Ενέργεια πρώτου ιοντισμού Να (g) Να + (g) + e - Mg (g) Mg + (g) + e - Τα άτομα του Na και του Mg έχουν το ίδιο αριθμό στιβάδων (nεξ.=3) Όμως το Μg έχει μεγαλύτερο δραστικό πυρηνικό φορτίο (Z * ) από το Να. Έτσι η έλξη του πυρήνα στα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας είναι ισχυρότερη στο Mg, άρα απαιτείται μεγαλύτερη ενέργεια για απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου. Άρα το Μg έχει μεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού. Ενέργεια δευτέρου ιοντισμού Να + (g) Να +2 (g) + e - Mg + (g) Mg +2 (g) + e - Το 11Νa + έχει δομή ευγενούς αερίου αρα σταθερότερη δομή, άρα Άρα το Να έχει μεγαλύτερη ενέργεια δευτέρου ιοντισμού.

8 ΘΕΜΑ Γ Γ1.) ΣΥΝΤΑΚΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ Α : CH CH B : CH3CH=O Γ : CH3CH OH CH3 Δ : CH3CH CL CH3 E : CH3CH MgCL CH3 Z : CH3CH CH OH CH3 CH3 H : CH3 CH C= O CH3 CH3 Θ : CH3CH=CH2 I : CH3CHCLCH2CL K : CH3C CH Λ : CH3C CNa M : CH3CH2CL

9 N : CH3C CCH2CH3 Ξ : CH3CH2 C CH2CH3 O O : CH3C =O CH3 Γ.2 ) a) Οι ενώσεις Α,Ν είναι αλκίνια ΟΜΩΣ η Α έχει όξινο υδρογόνο Με προσθήκη Να η Α θα ελευθερώση αέριο υδρογόνο ενώ η Ν όχι CH CH +2Να ΝαC CΝα + Η2 β) Η χημική ένωση Ζ είναι αλκοόλη ενώ η Η κετόνη. ΑΡΑ ΜΠΟΡΟΥΜΕ να τις διακρίνουμε παλι με προσθήκη Να. Η αλκοόλη θα ελευθερώση αέριο υδρογόνο CH3CH CH OH + Να CH3CH CH OΝα + Η2... CH3 CH3 CH3 CH3 Γ.3 ) α) 3CH3CH CH OH + K2Cr2O7 + 4 H2SO4 3 CH3 CH C= O + Cr2 (SO)4 + K2SO4+ 7H20 CH3 CH3 CH3 CH3

10 β) Χημική ένωση Ζ: n=m/mr n=26,4/88=0,3 mol Z 3CH3CH CH OH + K2Cr2O7 + 4 H2SO4 7H20 3 CH3 CH C= O + Cr2 (SO)4 + K2SO4+ CH3 CH3 CH3 CH3 3mol 0,3mol 1mol n=; n=0,1 mol K2Cr2O7 C=n/V V=n/C V=0,1/0,2 V=0,5 L Διαλύματος K2Cr2O7 α) ΘΕΜΑ Δ CH3COOH : Mr=4ArH+2ArC+2 ArO = 60 Βρίσκω την συγκέντρωση του ηλεκτρολύτη, CH3COOH, στο διάλυμα A. n=m/mr n=30/60 n=0,5mol C=n/V C=0,5/0,5 C=1M Κάνω τον ιοντισμό του οξέος (M) CH3COOH + Η 2 Ο CH3COO - + Η 3 Ο + αρχικά Ιοντίζονται/παράγονται x x x Ιοντική ισορροπία 1- x x x

11 Κα=χ 2 /C x 2 =Ka.C x 2 = x=10-2,5 M Άρα [H ]= 10-2,5 Μ PH=-log[H 3 O + ]=-log10-2,5 PH=2,5 ΕΠΙΣΗΣ α=x/1 α=10-2,5 β) Βρίσκω την συγκέντρωση του ηλεκτρολύτη, CH3COOH, στο διάλυμα B. ΑΡΑΙΩΣΗ C1V1=C2V2 1M 0,1L =C2 0,4L C2=0,25M Κάνω τον ιοντισμό του οξέος (M) CH3COOH + Η 2 Ο CH3COO - + Η 3 Ο + αρχικά 0, Ιοντίζονται/παράγονται x x x Ιοντική ισορροπία 0,25- x x x Κα=χ 2 /C

12 x 2 =Ka.C x 2 =10-5.0,25 x=5 10-3,5 M Άρα [H ]= ,5 Μ PH=-log[H 3 O + ]=-log5 10-3,5 PH=3,5 - log5 PH=3,5 log10/2 PH=3,5 log10+ log2 =3,5-1+0,3 ΕΠΙΣΗΣ PH=2,8 α=x/0,25 α=2.10-2,5 γ) Οι 2 ηλεκτρολύτες ΔΕΝ αντιδρούν μεταξύ τους. Υπολογίζω τα moles του κάθε ενός αρχικά. CH3COOH : n=c1.v1 n=1.0,4 n=0,4 moles CH3COOH HCL : n=c3.v3 n=0,1.0,1 n=0,01 moles HCL Αφού δεν αντιδρούν μεταξύ τους, στο τελικό διάλυμα θα υπάρχουν τα ίδια moles αυτών. Ο όγκος του τελικού διαλύματος 0,5L. Έτσι υπολογίζω τις συγκεντρώσεις των ηλεκτρολυτών στο τελικό διάλυμα. CH3COOH : C1 =n/v = 0,4/0,5 C1 =0,8M HCL : C3=n/V = 0,01/0,5 C3=0,02M

13 Κάνω τις διαστάσεις και ιόντισμούς των CH3COOH,HCL (καλύτερα να ξεκινάω με το ισχυρό) HCL + H 2 O H 3 O + + CL - 0,02Μ 0,02Μ 0,02Μ (M) CH 3 COOH + Η 2 Ο CH 3 COO - + H 3 O + αρχικά 0,8 - - Ιοντίζονται/παράγονται x x x Ιοντική ισορροπία 0,8- x x X+0,02 Έχω επίδραση κοινού ιόντος (H 3 O + ) CH3COOH : (Ισχύουν οι προσεγγίσεις άρα χ+0,02 0,02 και 0,8-χ 0,8) Κa=χ 0,02/0,8 x= Άρα [H3O + ]= χ+0,02 0,02 = M PH=-log PH= 2-log2 =2-0,3 PH=1,7 CH3COOH : α=x/0,8 α= /0, 8 α=5.10-4

14 δ) Υπολογίζω τα moles του κάθε ενός αρχικά. CH3COOH : n=c1.v1 n=1.0,1 n=0,1 moles CH3COOH Ca : ΈΣΤΩ n moles moles 2CH3COOH + Ca (CH3COO)2Ca + H2 αρχικα 0,1 n ΠΕΡΙΠΤΩΣΕΙΣ 1. Έστω κανένα σε περίσσεια,δηλαδή n=0,05 moles moles 2CH3COOH + Ca (CH3COO)2Ca + H2 αρχικα 0,1 0, Αντιδρουν/παραγονται 0,1 0,05 0,05 0,05 τελικά ,05 0,05 Τελικά έχω 0,05 moles (CH3COO)2Ca Ύπολογίζω τη συγκέντρωση στο τελικό διάλυμα (CH3COO)2Ca : C=n/V.. C=0,05/0,1.C=0.5M Κάνω τη διάσταση του άλατος (CH3COO)2Ca 2 CH3COO - + Ca 2+ O,5M O,1M 0, 5M

15 υδρολύω το κατάλληλο ιόν (M) CH3COO - + Η2Ο CH3COOH + OH - αρχικά 0,1 - - Ιοντίζονται/παράγονται x x x Ιοντική ισορροπία 0,1- x x x Kb(CH3COO - )=Kw/Ka(CH3COOH) Kb(CH3COO - )==10-9 Κb=χ 2 /C x 2 =Kb.C x 2 =10-9.0,1 x=10-5 Μ Άρα [OH - ]= 10-5 Μ POH=-log[OH - ]=-log10-5 POH=5 ΆΡΑ PH=9>5 οπότε σε περίσσεια το CH3COOH 2. Σε περίσσεια το CH3COOH moles 2CH3COOH + Ca (CH3COO)2Ca + H2 αρχικα 0,1 n Αντιδρουν/παραγονται 2n n n n τελικά 0,1-2n --- n n Άρα στο τελικό διάλυμα CH3COOH : C1=0,1-2n/0,1 (1) (CH3COO)2Ca : C2=n/0,1 (2) Διαστασεις Ιοντισμοι (CH3COO)2Ca 2 CH3COO - + Ca 2+ C2M 2C2M C2M (M) CH 3 COOH + Η 2 Ο CH 3 COO - + H 3 O +

16 αρχικά C1 - - Ιοντίζονται/παράγονται x x x Ιοντική ισορροπία C1- x x+2 C2 x ΟΜΩΣ PH=5 Δηλαδή χ=10-5 Μ Κa=χ.2. C2/ C = C2/ C1 C1=2C2 ΑΠΟ (1),(2) n=0,1/3 moles Ca άρα m=n Mr m=4/3g Ca=1,33g. ε) Οι 2 ηλεκτρολύτες ΔΕΝ αντιδρούν μεταξύ τους. Υπολογίζω τα moles του κάθε ενός αρχικά. CH3COOH : n1 =C1.V1 n1 n=0,05 moles CH3COOH HCΟΟΗ : n=c.v=1.0,05 n=0, 05 moles HCΟΟΗ Στο τελικό διάλυμα (Voλ=0,05+0,05=0,1 L) οι συγκεντρώσεις θα είναι: CH3COOH: Cα=n1/Voλ=0,05/0,1 Cα=0,5M HCOOH : Cβ=n/Vολ=0,05/0,1 Cβ=0, 5M Ιοντισμοί Οξέων (M) CH 3 COOH + Η 2 Ο CH 3 COO - + H 3 O + αρχικά 0,5 - - Ιοντίζονται/παράγονται x x x Ιοντική ισορροπία 0,5- x x x+ω (M) HCOOH + Η 2 Ο HCOO - + H 3 O + αρχικά 0, Ιοντίζονται/παράγονται ω ω ω

17 Ιοντική ισορροπία 0, 5- ω ω ω+χ CH3COOH: KCH3COOH=x.(x+ω)/0,5 x+ω= KCH3COOH. 0,5/x= ,5/x (x+ω)x= (1) HCOOH: KHCOOH=ω.(x+ω)/0,5 x+ω= KHCOOH. 0, 5/ω= , 5/ω ω (x+ω)= (2) Προσθέτω κατά μέλη (1)+(2) (x+ω)x + ω (x+ω)= (x+ω) 2 = (x+ω)= M Άρα [H3O + ]=x+ω= Μ PH=-log[H 3 O + ]=-log PH=3- log5 PH=3 log10/2 PH=3 log10+ log2 =3-1+0,3 PH=2,3