ΧΗΜΕΙΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ. ΘΕΜΑ 1 0 (25 μονάδες) Στις παρακάτω προτάσεις 1-5 να επιλέξετε την σωστή απάντηση

Transcript

1 1 ΧΗΜΕΙΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΜΑ 1 0 (25 μονάδες) Στις παρακάτω προτάσεις 1-5 να επιλέξετε την σωστή απάντηση 1. Εντός κλειστού δοχείου έχουμε σε ισορροπία Ν2, Η2 και ΝΗ3 η οποία περιγράφεται από την αντίδραση: Ν2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) με ΔΗ <0 Ποια από τις παρακάτω μεταβολές θα μειώσει τα mol αμμωνίας της παραπάνω αντίδρασης; Α. Αν ελαττώσουμε υπό σταθερή θερμοκρασία τον όγκο του δοχείου. Β. Αν προσθέσουμε ποσότητα αζώτου υπό σταθερή θερμοκρασία. Γ. Αν αυξήσουμε την πίεση υπό σταθερή θερμοκρασία. Δ. Αν αυξήσουμε τη θερμοκρασία και αφήσουμε τον όγκο σταθερό. 2. Ποια από τις παρακάτω ουσίες δεν μπορεί να δράσει ως οξειδωτικό; Α. HNO2 Β. ΚΜnO4 Γ. Mg Δ. Cl2 3. Αν στην αντίδραση: 2ΝΟ + Cl2 2NOCl διπλασιασθεί η συγκέντρωση και των δύο αντιδρώντων, η αρχική ταχύτητα της αντίδρασης τετραπλασιάζεται, ενώ, αν διπλασιασθεί μόνο η συγκέντρωση του Cl2, η αρχική ταχύτητα της αντίδρασης διπλασιάζεται. Ποια είναι η τάξη της αντίδρασης ως προς το ΝΟ; Α. 0 Β.1 Γ. 2 Δ. 3 Ε.4 4. Η σταθερά της ταχύτητας μιας αντίδρασης είναι ίση με k =0,01 mol L -1 s -1. Η αντίδραση είναι: Α. δεύτερης τάξης Β. πρώτης τάξης Γ. μηδενικής τάξης Δ. τρίτης τάξης

2 2 5. Στην κατάσταση χημικής ισορροπίας της αμφίδρομης αντίδρασης: u 2 A(g) + B(g) 2Γ(g) u 1 ισχύει ότι: Α) δεν πραγματοποιείται καμιά αντίδραση Β) u1>u2 Γ) οι συγκεντρώσεις όλων των συστατικών του μίγματος παραμένουν σταθερές, εφόσον οι συνθήκες παραμένουν σταθερές. Δ) [Α]=[Β] και [Γ]=2[Α] 6. Να χαρακτηρίσετε τις παρακάτω προτάσεις ως σωστές ή λανθασμένες. α. Η αντίδραση 2Α(g) + Β(s) 2Γ(g) είναι δεύτερης τάξης. β. Το φαινόμενο της ώσμωσης πραγματοποιείται μόνο όταν έρθουν σε επαφή μέσω ημιπερατής μεμβράνης ένα διάλυμα και ο καθαρός διαλύτης γ. Η ταχύτητα μίας αντίδρασης είναι σταθερή καθ όλη τη διάρκειά της. δ. Στην αντίδραση SO2 + 4 HI S + 2 I2 + 2H 2O οξειδώνεται το S και ανάγεται το I. ε. Ο δεσμός υδρογόνου εμφανίζεται μεταξύ των μορίων όλων των υδρογονούχων ενώσεων. (5 μονάδες)

3 3 ΘΕΜΑ 2 0 (25 μονάδες) a) Σε ποια από τις παρακάτω αντιδράσεις έχουμε μεγαλύτερη μεταβολή της ενθαλπίας κατά απόλυτη τιμή; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. 1. Η2(g) + 1/2 O2(g) H2O(l) 2. Η2(g) + 1/2 O2(g) H2O(g) 3. Η2(g) + 1/2 O2(g) H2O(s) (5 μονάδες) b) Να αντιστοιχίσετε τις θερμοχημικές εξισώσεις της στήλης ( I ) με τις πρότυπες ενθαλπίες της στήλης ( I I ). ( I ) ( I I ) 1. A(g) + B (g) Γ (g) α) -120 Kcal 2. A(g) + B (g) Γ (s) β) -170 Kcal 3. A(g) + B (g) Γ (l) γ) -240 Kcal 4. 2A(g) + 2B (g) 2 Γ (g) δ) -90 Kcal ε) -210 Kcal (5 μονάδες) c) Kατά την καύση αερίου ισομοριακού μίγματος CH4 και ενός αλκανίου, ελευθερώνονται 254 KJ, σε πρότυπη κατάσταση. Αν η πρότυπη ενθαλπία σχηματισμού του αλκανίου είναι +4 ΚJ/mol και η πρότυπη ενθαλπία καύσης του αλκανίου 1650 KJ/mol, να υπολογιστούν: α. Ο μοριακός τύπος του αλκανίου β. Ο όγκος του αρχικού μίγματος που καήκε, σε συνθήκες S.T.P. γ. Η κατά βάρος σύσταση του αρχικού μίγματος. Δίνονται: ΔΗ 0 c(c) = 394 KJ/mol, ΔΗ 0 fh2o(l) = 286 KJ/mol, ΔΗ 0 c(ch4) = 890 KJ/mol, ArC = 12, ArH = 1. (15 μονάδες)

4 4 ΘΕΜΑ 3 0 (25 μονάδες) I. Σε δοχείο 2 L εισάγονται 4 mol N2 και 20 g H2. Με θέρμανση στους 727 C αποκαθίσταται η χημική ισορροπία : Ν2 (g) + 3 Η2( g) 2 ΝΗ3(g). Αν στην ισορροπία το δοχείο περιέχει 6 mol NH3 βρείτε : (α) την σύσταση σε mol του μίγματος ισορροπίας καθώς και τις τελικές συγκεντρώσεις όλων των σωμάτων (β) την απόδοση της σύνθεσης ΝΗ3. (γ) τους βαθμούς μετατροπής του Ν2 και του Η2 (δ) την τελική τιμή της πίεσης στο δοχείο. Η τιμή αυτή θα μεταβληθεί, αν θ = σταθερή ; Δίνονται : για το Η Αr = 1 και η παγκόσμια σταθερά των αερίων R = 0,082 L. atm / mol. K (10μονάδες) II. Εντός κλειστού δοχείου σταθερού όγκου 10L εισάγουμε 1 mol ουσίας Α, 1 mol ουσίας Β και 2 mol ουσίας Γ,οπότε αποκαθίσταται η χημική ισορροπία: Α(g) + 2B(g) Γ(g) ΔΗ=100ΚJ Διατηρώντας τη θερμοκρασία σταθερή στους 27 0 C η ολική πίεση στο δοχείο σταθεροποιείται,μετα από χρόνο t,σε POΛ=12,3 atm. Υπολογίστε: Α) τα mol των συστατικών ισορροπίας Β) και τη σταθερά ισορροπίας KC και KP Γ) το ποσό θερμότητας που εκλύεται μέχρι την αποκατάσταση της χημικής ισορροπίας. R=0,0082atm.L. mol -1.K -1 (15 μονάδες)

5 5 ΘΕΜΑ 4 0 (25 μοναδες) a) Σε κενό δοχείο σταθερού όγκου V και θερμοκρασίας Τ φέρεται ισομοριακό μίγμα των αερίων Α και Β, οπότε πραγματοποιείται η ακόλουθη αντίδραση (α) A(g) + 2B(g) 2Γ(g) Να γίνει η καμπύλη της αντίδρασης για κάθε ένα από τα αέρια Α, Β και Γ. (β) Πώς μεταβάλλεται η πίεση στο δοχείο κατά τη διάρκεια της αντίδρασης; (5 μονάδες) b) Για την αντίδραση 2 A (g) + 2 B (g) A2B2(g), προέκυψαν τα παρακάτω πειραματικά δεδομένα, σε σταθερή θερμοκρασία: [ A ] (mol/l) [ B ] (mol/l) v (mol L -1 s -1 ) 0,5 0, ,0 0, ,0 0,8 1, α) Να βρείτε το νόμο ταχύτητας για την αντίδραση. β) Να βρείτε την τάξη της αντίδρασης καθώς και την τιμή και τη μονάδα μέτρησης της σταθεράς κ της ταχύτητας. γ) Εξηγήστε γιατί η τάξη της αντίδρασης δεν μπορεί να υπολογιστεί από τους συντελεστές της εξίσωσης. δ) Να προτείνετε ένα πιθανό μηχανισμό για την αντίδραση. (10 μονάδες) c) Σε 400 ml διαλύματος KMnO4 0,1M προστίθενται 400 ml διαλύματος HCL 0,5M. i. να εξετάσετε αν θα αποχρωματισθεί πλήρως το διάλυμα KMnO4. ii. να βρείτε τον όγκο του αερίου,σε STP,που εκλύεται. (10 μονάδες)

6 6 ΛΥΣΕΙΣ ΧΗΜΕΙΑ B ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΜΑ 1 0 (25 μονάδες) Στις παρακάτω προτάσεις 1-5 να επιλέξετε την σωστή απάντηση 7. Εντός κλειστού δοχείου έχουμε σε ισορροπία Ν2, Η2 και ΝΗ3 η οποία περιγράφεται από την αντίδραση: Ν2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) με ΔΗ <0 Ποια από τις παρακάτω μεταβολές θα μειώσει τα mol αμμωνίας της παραπάνω αντίδρασης; Α. Αν ελαττώσουμε υπό σταθερή θερμοκρασία τον όγκο του δοχείου. Β. Αν προσθέσουμε ποσότητα αζώτου υπό σταθερή θερμοκρασία. Γ. Αν αυξήσουμε την πίεση υπό σταθερή θερμοκρασία. Δ. Αν αυξήσουμε τη θερμοκρασία και αφήσουμε τον όγκο σταθερό. 8. Ποια από τις παρακάτω ουσίες δεν μπορεί να δράσει ως οξειδωτικό; Α. HNO2 Β. ΚΜnO4 Γ. Mg Δ. Cl2 9. Αν στην αντίδραση: 2ΝΟ + Cl2 2NOCl διπλασιασθεί η συγκέντρωση και των δύο αντιδρώντων, η αρχική ταχύτητα της αντίδρασης τετραπλασιάζεται, ενώ, αν διπλασιασθεί μόνο η συγκέντρωση του Cl2, η αρχική ταχύτητα της αντίδρασης διπλασιάζεται. Ποια είναι η τάξη της αντίδρασης ως προς το ΝΟ; Α. 0 Β.1 Γ. 2 Δ. 3 Ε Η σταθερά της ταχύτητας μιας αντίδρασης είναι ίση με k =0,01 mol L -1 s -1. Η αντίδραση είναι: Α. δεύτερης τάξης Β. πρώτης τάξης Γ. μηδενικής τάξης Δ. τρίτης τάξης

7 7 11. Στην κατάσταση χημικής ισορροπίας της αμφίδρομης αντίδρασης: u 2 A(g) + B(g) 2Γ(g) u 1 ισχύει ότι: Α) δεν πραγματοποιείται καμιά αντίδραση Β) u1>u2 Γ) οι συγκεντρώσεις όλων των συστατικών του μίγματος παραμένουν σταθερές, εφόσον οι συνθήκες παραμένουν σταθερές. Δ) [Α]=[Β] και [Γ]=2[Α] 12. Να χαρακτηρίσετε τις παρακάτω προτάσεις ως σωστές ή λανθασμένες. α. Η αντίδραση 2Α(g) + Β(s) 2Γ(g) είναι δεύτερης τάξης. ΛΑΘΟΣ β. Το φαινόμενο της ώσμωσης πραγματοποιείται μόνο όταν έρθουν σε επαφή μέσω ημιπερατής μεμβράνης ένα διάλυμα και ο καθαρός διαλύτης ΛΑΘΟΣ γ. Η ταχύτητα μίας αντίδρασης είναι σταθερή καθ όλη τη διάρκειά της. ΛΑΘΟΣ δ. Στην αντίδραση SO2 + 4 HI S + 2 I2 + 2H 2O οξειδώνεται το S και ανάγεται το I. ΛΑΘΟΣ ε. Ο δεσμός υδρογόνου εμφανίζεται μεταξύ των μορίων όλων των υδρογονούχων ενώσεων. ΛΑΘΟΣ (5 μονάδες) ΘΕΜΑ 2 0 (25 μονάδες) a) Σε ποια από τις παρακάτω αντιδράσεις έχουμε μεγαλύτερη μεταβολή της ενθαλπίας κατά απόλυτη τιμή; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. 1. Η2(g) + 1/2 O2(g) H2O(l) 2. Η2(g) + 1/2 O2(g) H2O(g) 3. Η2(g) + 1/2 O2(g) H2O(s)

8 8 Σωστή είναι η 3 Αιτιολόγηση: Η(ΕΝΘΑΛΠΙΑ) ΔΗ 3 H 2 0 (S) Άρα ΔΗ 3 > ΔΗ 2 > ΔΗ 1 (5 μονάδες) b) Να αντιστοιχίσετε τις θερμοχημικές εξισώσεις της στήλης ( I ) με τις πρότυπες ενθαλπίες της στήλης ( I I ). ( I ) ( I I ) 1. A(g) + B (g) Γ (g) α) -120 Kcal 2. A(g) + B (g) Γ (s) β) -170 Kcal 3. A(g) + B (g) Γ (l) γ) -240 Kcal 4. 2A(g) + 2B (g) 2 Γ (g) δ) -90 Kcal ε) -210 Kcal ΛΥΣΗ 1-α 2-ε 3-β 4-γ (5 μονάδες)

9 9 c) ΛΥΣΗ α) v C +(v+1) H2 CvH2v+2,ΔΗ1 = +4KJ (1) : CvH2v+2 + (3v+1)/2 O2 v CO2 + (v+1) H2O, ΔΗ2=-1650KJ (2) : C + O2 CO2,ΔΗ3= -394KJ (3) : H2 + ½ O2 H2O, ΔΗ4= -286KJ KJ (1) : αντιστρέφω: v CO2 + (v+1) H2O CvH2v+2 + (3v+1)/2 O2, ΔΗ 2=+1650KJ (2) : επι v : vc + v O2 v CO2, ΔΗ 3= -394 v KJ (3) : επί (ν+1) : (v+1)h2 + (v+1) ½ O2 (v+1) H2O, ΔΗ 4= -286 (v+1) (+) v C +(v+1) H2 CvH2v+2,ΔΗ= ΔΗ 2+ ΔΗ 3+ ΔΗ 4= v -286(v+1) Όμως ΔΗ=+4KJ v -286(v+1)=+4 v=2 Άρα Μ.Τ : C2H6 β) Ισομοριακό μείγμα: Έστω α mole C2H6 και α mole CH4 CH4+ 2 O2 CO2 + 2 H2O, ΔΗ2=-890KJ 1mole 890KJ a mole Q1 Q1=890 a (1) C2 H6+ 7/2 O2 2 CO2 + 3H2O, ΔΗ2=-1650KJ 1mole 1650KJ a mole Q2

10 10 Q2=1650 a (2) Όμως Qολ =Q1 +Q2 a=0,1 mole Άρα στο αρχικό μείγμα συνολικά 0,2 moles αερίων (STP): V=n 22,4 V= 0,2 22,4 V=4,48L γ) Στο αρχικό μείγμα 0,1 mole CH4 m=n Mr m1=1,6g CH4 0,1 mole C2 H6 m=n Mr m2=3g C2 H6 (15 μονάδες) ΘΕΜΑ 3 0 (25 μονάδες) III. I. ΛΥΣΗ mol Ν2 (g) + 3 Η2( g) 2 ΝΗ3(g) αρχικά Αντ/παρ χ 3χ 2χ Χ.Ι 4-χ 10-3χ 2χ Όμως στη Χ.Ι. : n(nh3)=6 2x=6 x=3mole Άρα στη Χ.Ι: N2 : n1=1mol H2 : n2=1mol NH3 : n3=6 mol ή N2 : C1=O,5M H2 : C2=0,5M

11 11 NH3 : C3=3M IV. Η απόδοση υπολογίζεται βάση του Η2 α=3χ/10 = 9/10=0,9 α=90% V. α (Η2) =0,9 ή 90% α (Ν2) =0,75 ή 75% VI. Χ.Ι. : PΟΛ.V= noλ. R.T PΟΛ=328atm (15 μονάδες) II. mol A (g) + 2B( g) Γ(g) ΔH=100KJ αρχικά Αντ/παρ +χ +2χ -χ Χ.Ι 1+χ 1+2χ 2-χ Αρχικά : nολ=4 mol αερίων Χ.Ι.: POΛ V = nολ R T.. nολ=5 mol αερίων Άρα αυξήθηκαν τα moles αερίων, άρα μετατοπίζεται προς αριστερά

12 12 a) Χ.Ι.: nολ=5 mol 1+χ +1+2χ+2-χ=5.. χ=1,5 mol Άρα Χ.Ι.: nα=1,5mol nβ=2 mol nγ=1,5mol b) Χ.Ι.: CΑ=0,15mol CΒ=0,2 mol CΓ=0,15mol KC=50 X.I: PA/PΟΛ=nΑ/nΟΛ.. PA=3,69atm PΒ/PΟΛ=nΑ/nΟΛ.. PΒ=4,92atm PΓ/PΟΛ=nΑ/nΟΛ.. PΓ=3,69atm KP=0,041 c) Κατά την παραγωγή 1 mol Α εκλύεται θερμότητα 100KJ x=0,5mol Q Q=50KJ

13 13 ΘΕΜΑ 4 0 (25 μονάδες) a) α) Έστω n moles A και Β (Ισομοριακό μείγμα) Α + 2Β 2Γ αρχικα n n - αντιδρουν n/2 n - παράγονται - - n τελικά n/2 0 n Άρα CΑ (M) CΒ (M) CΓ (M) ΑΡΧΙΚΑ n/v=c n/v=c 0 ΤΕΛΙΚΑ n /2V=C/2 0 n/v=c C(M) C Γ C/2 A B t

14 14 β) Η αναλογία moles αερίων είναι και αναλογία μερικών πιέσεων Αρχικά υπάρχουν συνολικά 2n moles αερίων ενώ τελικά υπάρχουν n/2+n= 3n/2 moles Δηλαδή η πίεση μειώνεται. Άλλωστε από στοιχειομετρία για κάθε 3 moles αερίων παράγοντε 2moles αερίων. Άρα η πίεση ΜΕΙΩΝΕΤΑΙ b) α) Ο νόμος της ταχύτητας έχει γενικό τύπο v=κ CA X CB Ψ Στον παραπάνω τύπο αντικαθιστώ τις τιμες που βρήκα από τα πειράματα Πείραμα 1 : =κ. 0,5 Χ. 0,4 Ψ (1) Πείραμα 2 : =κ. 1 Χ. 0,4 Ψ (2) Πείραμα 3 : 1, =κ. 1 Χ. 0,8 Ψ (3) Διαιρώ κατά μέλη 2 προς 1 : 4=(1/0,5) χ 2 2 =2 χ χ=2 Διαιρώ κατά μέλη 3 προς 2 : 2=(0,8/0,4) ψ 2 1 =2 ψ ψ=1

15 15 Άρα νομος ταχύτητας : v=κ CA 2 CB β) τάξη αντίδρασης : 2+1=3 (3 ης ταξης) από πειραμα 1 : =κ. 0,5 2. 0,4 κ= 0,2L 2 /mol 2 s γ) Δεν είναι απλή στοιχειώδεις αντίδραση δ) Πιθανός Μηχανισμός 2Α + Β Α2Β (αργό στάδιο) Α2Β + B Α2Β2 (γρήγορο στάδιο)

16 16 c) i) KMnO4 :n=cv n= 0,4 0,1 n=0,04 moles KMnO4 HCL: n=cv n= 0,4 0,5 n=0,2 moles HCL 2KMnO HCL 2MnCL2 + 5CL2 +2KCL +8H2O 2moles 16moles x moles 0, 2moles x=0,025 moles KMnO4 (μέγιστη ποσότητα που μπορει να αποχρωματισθεί) Αρα δεν μπορουν να αποχρωματισθούν πλήρως τα 0,04 moles ΚΜnO4 ii) 2KMnO HCL 2MnCL2 + 5CL2 +2KCL +8H2O αρχικα 0,04mole 0,2 mole Αντ/παρ 0,025mole 0,2 mole 0,0625mole τελικα 0,015mole ,0625 mole Άρα παράγοντε 0,0625 mole αερίου CL2 V=n 22,4 V= 0, ,4 V=1,4L