B2. α. Σωστό. Το Η 2 SO 4 είναι ισχυρό στο πρώτο στάδιο ιοντισμού του και ασθενές στο δεύτερο στάδιο του ιοντισμού του. C/M. Αρχικά 0,1 Τελικά 0 0,1

Transcript

1 Πανελλήνιες Εξετάσεις Χημεία Γ Λυκείου Θετικής Κατεύθυνσης Ημερήσιο: 2012 Θέμα A ο Α1. γ Α2. β Α. β Α4. γ Α5: α. Σύμφωνα με την απαγορευτική αρχή του Pauli είναι αδύνατο να υπάρχουν στο ίδιο άτομο δύο ηλεκτρόνια με ίδια τετράδα κβαντικών αριθμών (n, l, ml, ms). Συνεπώς, δεν μπορεί ένα τροχιακό να χωρέσει πάνω από δύο ηλεκτρόνια β. Δείκτες οξέων - βάσεων ή ηλεκτρολυτικοί ή πρωτολυτικοί δείκτες, είναι ουσίες των οποίων το χρώμα αλλάζει ανάλογα με το ph του διαλύματος στο οποίο προστίθενται. Θέμα B Β1. α. Κατανομή ηλεκτρονίων σε ατομικά τροχιακά: 7Ν: 8Ο: 11Να: 1s 2s 2px 2py 2pz 1s 2s 2px 2py 2pz 1s 2s 2px 2py 2pz s Το 7 Ν έχει τρία μονήρη ηλεκτρόνια, το 8 Ο έχει δύο μονήρη ηλεκτρόνια και το 11 Να έχει ένα μονήρες ηλεκτρόνιο. Άρα το άζωτο 7Ν έχει τα περισσότερα μονήρη ηλεκτρόνια. 1

2 β. + Na, N - B2. α. Σωστό. Η κατανομή ηλεκτρονίων του 4 Se υποστιβάδες είναι η: 1s 2 2s 2 2p 6 s 2 p 6 4s 2 d 10 4p 4. Στην τελευταία υποστιβάδα η κατανομή ηλεκτρονίων σε ατομικά τροχιακά είναι η : 4px 4py 4pz Η τριάδα κβαντικών τροχιακών (4,1,0), αντιστοιχεί στο ατομικό τροχιακό 4ρX το οποίο καταλαμβάνεται όπως φαίνεται στην παραπάνω κατανομή σε ατομικά τροχιακά από ηλεκτρόνιο σθένους. β. Σωστό. Η ενέργεια πρώτου ιοντισμού κατά μήκος της ίδιας περιόδου αυξάνεται προς τα δεξιά, γιατί ελαττώνεται η μέση ατομική ακτίνα των στοιχείων και αυξάνεται το πυρηνικό τους φορτίου φορτίο εξαιτίας της αύξησης του ατομικού τους αριθμού. Παρατηρούμε ότι στις τιμές των πρώτων τριών ενεργειών πρώτου ιοντισμού αυξάνονται διαδοχικά και θα μπορούσαν να ανήκουν στην ίδια περίοδο. Το τέταρτο στοιχείο έχει τη μικρότερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού από τα τέσσερα στοιχεία. Έτσι θα μπορούσε να ανήκει στην επόμενη περίοδο και μάλιστα στην πρώτη ομάδα όπου οι ενέργειες ιοντισμού των αλκαλίων είναι μικρές. Αυτό συμβαίνει γιατί καθώς αυξάνεται ο αριθμός των στιβάδων αυξάνεται η μέση ατομική ακτίνα των στοιχείων και ο αριθμός των εσωτερικών τους ηλεκτρονίων. Αυτό μειώνει το δραστικό πυρηνικό φορτίο που δέχεται το ηλεκτρόνιο σθένους με συνέπεια να αποσπάται σχετικά εύκολα, άρα έχουν μικρή ενέργεια πρώτου ιοντισμού. γ. Λάθος Το Η 2 S 4 είναι ισχυρό στο πρώτο στάδιο ιοντισμού του και ασθενές στο δεύτερο στάδιο του ιοντισμού του. /M H S H HS H Αρχικά 0,1 Τελικά 0 0,1 2

3 2 /M HS H S H Αρχικά 0,1 0,1 ιοντίζονται x 0,1 παράγονται x x ισορροπία 0,1 - x x 0,1 + x Επειδή sτο δεύτερο στάδιο ιοντισμού το HS 4 είναι ασθενές οξύ, ο βαθμός ιοντισμού του είναι x μικρότερος του ένα, άρα 1 1 x 0.1 και προφανώς 0,1 + x< 0,1 +0,1 = 0,2Μ 0,1 δ. Λάθος. Υπάρχει επίδραση κοινού ιόντος ΟΗ - με συνέπεια τη μείωση του βαθμού ιοντισμού α της αμμωνίας ΝΗ. NaH Na + + H - NH + NH H - B. Με επίδραση αντιδραστηρίου Tllens θα αντιδράσει μόνο η βουτανάλη. Στο δοχείο που την περιέχει θα συμβεί σχηματισμός κατόπτρου Ag. Τη διαχωρίζω. Με επίδραση Νa 2 θα αντιδράσει μόνο το βουτανικό οξύ. Στο δοχείο που το περιέχει θα παρατηρηθεί παραγωγή αέριου 2. Το διαχωρίζω. Με επίδραση νατρίου θα αντιδράσει μόνο 2-βουτανόλη. Στο δοχείο που την περιέχει θα παρατηρηθεί παραγωγή αέριου Η 2.Τη διαχωρίζω. Απομένει η βουτανόνη. Στο δοχείο που την περιέχει μπορούμε να εκτελέσουμε την αλογονοφορμική αντίδραση και θα παρατηρηθεί ο σχηματισμός του ιζήματος αλογονοφορμίου. Φυσικά υπάρχουν κι άλλοι τρόποι διαχωρισμού. Θέμα Γ Γ1. β. Α: H H H H Β H Na Γ: H H H Δ: H H H E: Hl

4 α. H H H +NaH H Na + H H H H H 5 H H H + 2 KMn 4 + S 4 5 H H +2 MnS 4 + K 2 S H H H + 4 NaH + l 2 H Na + Hl + Nal + Γ2. Η οξείδωση της αιθανόλης στα προϊόντα Α και Β γίνεται με τις αντιδράσεις: i. σε αλδεΰδη (η ένωση Α αφού αντιδρά με το αντιδραστήριο Fehling): H H + K 2 r S 4 H H= + r 2 (S 4 ) + K 2 S ii. σε οξύ (η ένωση Β): H H + 2K 2 r S 4 H H + 2r 2 (S 4 ) + 2K 2 S Από την οξείδωση της Α με το αντιδραστήριο Fehling προσδιορίζω τα ml της Α: H H= + 2uS 4 + 5NaH H Na + u 2 + 2Na 2 S 4 + Μετατρέπω τη μάζα του ιζήματος u 2, σε ml: m 28,6 n n n 0, 2ml M 14 r Το 1 ml H H= παράγει 1 ml u 2 Τα n 1 ml H H= παράγουν 0,2 ml u 2 0,2 n1 0, 2ml 1 Η αντίδραση εξουδετέρωσης είναι η: H H + NaH H Na + Μετατρέπω τον όγκο του διαλύματος του ΝαΟΗ σε ml: n n V n 0,2 1 0,2ml V Το 1 ml H ΟΗ εξουδετερώνεται από 1 ml ΝαΟΗ Τα n 2 ml H H= εξουδετερώνεται από 0,2 ml ΝαΟΗ 0,2 n2 0, 2ml 1 4

5 Από τις στοιχειομετρικές εξισώσεις της οξείδωσης της H H προκύπτουν: Το 1 ml Κ 2 r 7 παράγει ml H H= Τα x ml Κ 2 r 7 παράγουν 0,2 ml H H= 0,2 x ml Κ 2 r 7 Το 2 ml Κ 2 r 7 παράγει ml H H Τα 0,2 ml Κ 2 r 7 παράγουν y ml H H 0,2 0,4 x 2 ml Κ 2 r 7 Από τα συνολικά ml του Κ 2 r 7 και τη συγκέντρωση του διαλύματός του προσδιορίζω το ζητούμενο όγκο: 0,2 0,4 n n x y V V V 2L V 0,1 Θέμα Δ Δ1 Βρίσκω τα ml των ουσιών πριν την αντίδραση στα αρχικά τους διαλύματα: Υ1: Υ2: n V n ml HA 1 2 ml NaH n V n Εξουδετέρωση : ml ΗΑ + ΝαΟΗ Αρχικά 0,002 0,001 Αντιδρούν 0,001 0,001 Παράγονται 0,001 Τελικά 0,001 0,001 ΝαΑ + Η 2 Ο Στο τελικό διάλυμα περιέχονται το ασθενές οξύ HA και το άλας NaA που φέρει τη συζυγή του βάση HA. Επειδή κατά την εκφώνηση ισχύουν οι προσεγγίσεις στα υδατικά διαλύματα των ασθενών ηλεκτρολυτών, τα συστατικά συνιστούν ρυθμιστικό διάλυμα. Συγκέντρωση του άλατος ΝαΑ στο διάλυμα Υ: NaA n 10 1 NaA 2 V

6 Διάσταση του άλατος: ml NaA Na + (aq) + A - (aq) Αρχικά 1/0 Διίστανται 1/0 Παράγονται 1/0 1/0 Τελικά 0 1/0 1/0 Με το Η 2 Ο αντιδρά μόνο το Α - το οποίο είναι η συζυγής βάση του ασθενούς οξέος ΗΑ: Βρίσκω τις συγκεντρώσεις του οξέος και της συζυγούς του βάσης στο ρυθμιστικό διάλυμα: n A V 10 0 n 10 1 A 2 V 10 0 Ο ιοντισμός της βάσης Α - είναι η: A - + HA + H - Συγκέντρωση H : ph 4 [H 10 4 ] M Εφαρμόζω τη σχέση των Hendersn Hasselbalch των ρυθμιστικών διαλυμάτων: 10 K K [HA] 4 V [ ] 10 K 10 [ A ] 10 V 4 Δ2 Βρίσκω τα ml των ουσιών πριν την αντίδραση στα αρχικά τους διαλύματα: Υ1: Υ2: n V n ml HA 1 4 n V n ml NaH 6

7 Εξουδετέρωση : ml ΗΑ + ΝαΟΗ Αρχικά 0,0018 0,0022 ΝαΑ + Η 2 Ο Αντιδρούν 0,0018 0,0018 Παράγονται 0,0018 Τελικά 0 0,0004 0,0018 Στο τελικό διάλυμα περιέχονται η ισχυρή βάση ΝαΟΗ και το άλας NaA που φέρει τη συζυγή του βάση HA. Άρα θα υπάρξει επίδραση του κοινού ιόντος H Συγκέντρωση του άλατος ΝαΑ στο διάλυμα Υ: 4 n , 045 V 41 0 NaA NaA 2 Διάσταση του άλατος: ml NaA Na + (aq) + A - (aq) Αρχικά 0,045 Διίστανται 0,045 Παράγονται 0,045 0,045 Τελικά 0 0,045 0,045 Με το Η 2 Ο αντιδρά μόνο το Α - το οποίο είναι η συζυγής βάση του ασθενούς οξέος ΗΑ: Βρίσκω τις συγκεντρώσεις του ιόντος Α - και της ισχυρής βάσης ΝαΟΗ στο διάλυμα: n V 0, 045 A NaH NaH 10 2 Η διάσταση της ισχυρής βάσης ΝαΟΗ στο Η 2 Ο είναι η: ml NaH Na + (aq) + H - (aq) Αρχικά 0,01 Διίστανται 0,01 Παράγονται 0,01 0,01 Τελικά 0 0,01 0,01 7

8 Η αντίδραση της ασθενούς βάσης Α - με το Η 2 Ο είναι : A - + HA + H - Αρχικά 0, ,01 Αντιδρούν x Παράγονται x 0,01+x Ισορροπία 0,045-x x 0,01+x Προσεγγίσεις 0,045 x 0,01 2 Συγκέντρωση [H ] 10 M : Εύρεση ph: 2 2 ph lg[h ] ph lg10 ph 10 M Εύρεση ph: ph 14 ph ph 14 2 ph 12. α) Η εξουδετέρωση του οξέος ΗΒ από τη βάση ΝαΟΗ είναι η: NaH HB NaB H2 Το άλας ΝαΒ διίσταται στο Η 2 Ο: NaB Na B Από τα προκύπτοντα ιόντα αντιδρά μόνο το B - που είναι η συζυγής βάση του ασθενούς οξέος ΗΒ. Το ph του διαλύματος του άλατος κατά συνέπεια θα πρέπει να είναι ρη>7. Επειδή οι τιμές του ph στις συγκεκριμένες στιγμές της οσμομέτρησης είναι μικρότερες του 7, είναι προφανές πως αντιστοιχούν σε τιμές πριν το ισοδύναμο σημείο της ογκομέτρησης: ταν ρη=4: Βρίσκω τα ml των ουσιών πριν την αντίδραση στα αρχικά τους διαλύματα: Υ1: n V ml HΒ 1 2 Υ2: n V n ml NaH 8

9 Εξουδετέρωση : ml ΗB + ΝαΟΗ Αρχικά n 0,002 ΝαB + Η 2 Ο Αντιδρούν 0,002 0,002 Παράγονται 0,002 Τελικά n - 0,002 0,002 Στο τελικό διάλυμα περιέχονται το ασθενές οξύ HB και το άλας NaB που φέρει τη συζυγή του βάση HB. Επειδή κατά την εκφώνηση ισχύουν οι προσεγγίσεις στα υδατικά διαλύματα των ασθενών ηλεκτρολυτών, τα συστατικά συνιστούν ρυθμιστικό διάλυμα. Συγκέντρωση του άλατος ΝαB στο διάλυμα: NaB n 210 N ab 0, V 810 Διάσταση του άλατος: 2 ml NaB Na + (aq) + B - (aq) Αρχικά Διίστανται NaB NaB Παράγονται NaB NaB Τελικά 0 NaB NaB Με το Η 2 Ο αντιδρά μόνο το B - το οποίο είναι η συζυγής βάση του ασθενούς οξέος ΗB: Βρίσκω τις συγκεντρώσεις του οξέος και της συζυγούς του βάσης στο ρυθμιστικό διάλυμα: A n n 210 M 2 V 81 0 n 210 0,2510 A 2 V 810 Ο ιοντισμός της βάσης Β - είναι η: 2 B - + HB + H - Συγκέντρωση H : ph 4 [H 10 4 ] M 9

10 Εφαρμόζω τη σχέση των Hendersn Hasselbalch των ρυθμιστικών διαλυμάτων: n 210 K K 2 έ K (n 210 ) ά [ ] (1) Όταν ρη=5: 810 Βρίσκω τα ml των ουσιών πριν την αντίδραση στα αρχικά τους διαλύματα: Υ5: n V ml HΒ 1 2 Υ2: n V n ml NaH Εξουδετέρωση : ml ΗB + ΝαΟΗ Αρχικά n 0,005 ΝαB + Η 2 Ο Αντιδρούν 0,005 0,005 Παράγονται 0,005 Τελικά n - 0,005 0,005 Στο τελικό διάλυμα περιέχονται το ασθενές οξύ HB και το άλας NaB που φέρει τη συζυγή του βάση HB. Επειδή κατά την εκφώνηση ισχύουν οι προσεγγίσεις στα υδατικά διαλύματα των ασθενών ηλεκτρολυτών, τα συστατικά συνιστούν ρυθμιστικό διάλυμα. Συγκέντρωση του άλατος ΝαB στο διάλυμα: NaB n 510 V 1110 Διάσταση του άλατος: NaB 2 ml NaB Na + (aq) + B - (aq) Αρχικά Διίστανται NaB NaB Παράγονται NaB NaB Τελικά 0 NaB NaB Με το Η 2 Ο αντιδρά μόνο το B - το οποίο είναι η συζυγής βάση του ασθενούς οξέος ΗB: Βρίσκω τις συγκεντρώσεις του οξέος και της συζυγούς του βάσης στο ρυθμιστικό διάλυμα: 10

11 n n 510 M 2 V 1110 n 510 A V 1110 A 2 Ο ιοντισμός της βάσης Β - είναι η: B - + HB + H - Συγκέντρωση H : ph 5 [H 10 5 ] M Εφαρμόζω τη σχέση των Hendersn Hasselbalch των ρυθμιστικών διαλυμάτων: n K K έ K (n 510 ) ά [ ] (2) 1110 (1), (2) K (n 210 ) (n 210 ) 5 1 K (n 5 10 ) 10 1 n (n 5 10 ) 510 ml n 510 K K ( ) 5 0 K β) Στο ισοδύναμο σημείο: Βρίσκω τα ml των ουσιών πριν την αντίδραση στα αρχικά τους διαλύματα: Υ1: Υ2: n 610 ml HΒ n V n 6 10 ml NaH Όγκος της βάσης ΝαΟΗ: n n 610 V V 10 V 610 L 60mL 1 11

12 Εξουδετέρωση : ml ΗB + ΝαΟΗ ΝαB + Η 2 Ο Αρχικά 0,006 0,006 Αντιδρούν 0,006 0,006 Παράγονται 0,006 Τελικά 0,006 0,006 Στο τελικό διάλυμα περιέχεται το άλας NaB που φέρει τη συζυγή του βάση HB. Συγκέντρωση του άλατος ΝαB στο διάλυμα: n V 1210 NaB NaB 2 Διάσταση του άλατος: 2 /M NaB Na + (aq) + B - (aq) Αρχικά Διίστανται Παράγονται Τελικά Με το Η 2 Ο αντιδρά μόνο το B - το οποίο είναι η συζυγής βάση του ασθενούς οξέος ΗB: /M B - + HB + H - Αρχικά Αντιδρούν x Παράγονται x x Ισορροπία x x x Προσεγγίσεις x x Εύρεση K b του B - : K 10 K Ka Kb Kw Kb w Ka Kb b 10 12

13 Εφαρμογή της Κ b στην ισορροπία και εύρεση ph: [H ] [HB] 10 x x 11 5,5 5,5 Kb 210 x [H ] 10 M ph 5, 5 2 [ B ] 510 ph 14 ph ph 8,5 1