Β ΤΑΞΗ ΛΥΚΕΙΟΥ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

Transcript

1 ΑΡΧΗ 1 ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Β ΤΑΞΗ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 23/04/ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ: ΕΠΤΑ (7) ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ 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. A1. Η θέση της χηµικής ισορροπίας Ν + O 2NO(g) ΔΗ > 0, επηρεάζεται µόνο από: 2(g) 2 (g) α. τις συγκεντρώσεις των Ν2, O2, NO, τη θερµοκρασία, την πίεση και τους καταλύτες β. τις συγκεντρώσεις των Ν2, O2, NO, τη θερµοκρασία και την πίεση γ. τις συγκεντρώσεις των Ν2, O2, NO και τη θερµοκρασία δ. τις συγκεντρώσεις των Ν2, O2 και NO A2. Για την αντίδραση: Α(g) + 3B(g) 2Γ(g) η ταχύτητα κατανάλωσης του Β σε µια χρονική στιγµή είναι υ = 0,06 mol/l s. Η ταχύτητα σχηµατισµού του Γ την ίδια χρονική στιγµή είναι: α. υ = 0,06 mol/l s β. υ = 0,12 mol/l s γ. υ = 0,04 mol/l s δ. υ = 0,02 mol/l s A3. Για να παρασκευάσουµε το 2,2 δίχλωρο βουτάνιο πρέπει να αντιδράσουν: α. το 1-βουτίνιο µε περίσσεια χλωρίου β. το 1-βουτένιο µε περίσσεια χλωρίου γ. το 1-βουτένιο µε περίσσεια υδροχλωρίου δ. το 1-βουτίνιο µε περίσσεια υδροχλωρίου A4. Με αφυδάτωση της 2-βουτανόλης σχηµατίζεται: α. αποκλειστικά 2-βουτένιο β. ισοµοριακό µίγµα δύο αλκενίων γ. ως κύριο προϊόν το 2-βουτένιο δ. ως κύριο προϊόν το 1-βουτένιο ΤΕΛΟΣ 1 ΗΣ ΑΠΟ 7 ΣΕΛΙΔΕΣ

2 ΑΡΧΗ 2ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ A5. Να χαρακτηρίσετε καθεµία από τις παρακάτω προτάσεις ως Σωστή (Σ) ή Λανθασµένη (Λ). i. Η απλή αντίδραση: Α(s) + 2B(g) προϊόντα είναι δεύτερης τάξης. (Σ) ii. Για την αντίδραση C (s) + CO 2(g) 2CO (g) ισχύει Kp = Kc. (Λ) iii. Το Η 2 Ο 2 δρα µόνο ως οξειδωτικό µέσο. (Λ) iv. Κατά την προσθήκη ισοµοριακής ποσότητας HCl σε προπένιο παράγεται αποκλειστικά 2-χλωροπροπάνιο. (Λ) v. Κάθε αλκοόλη που έχει µοριακό τύπο C 4 H 9 OH αποχρωµατίζει το όξινο διάλυµα του KMnO 4. (Λ) Μονάδες 5 x 1 ΘΕΜΑ Β Β1. i. Να διατυπώσετε τον κανόνα του Markovnikov και να δώσετε ένα παράδειγµα στο οποίο γίνεται εφαρµογή του. Κανόνας Markovnikov: Στην περίπτωση που έχουµε προσθήκη σε οργανική ένωση που περιέχει πολλαπλό δεσµό ενός αντιδραστηρίου της µορφής ΗΑ (όπου Α: Cl, Br, I, CN, OH ) τότε το άτοµο Η του αντιδραστηρίου ενώνεται κυρίως µε το άτοµο C του πολλαπλού δεσµού που περιέχει τα περισσότερα άτοµα Η. Παράδειγµα εφαρµογής του κανόνα Markovnikov είναι η προσθήκη HCl στο 1-βουτένιο οπότε παράγεται το 2-χλωρο-βουτάνιο σε ποσοστό περίπου 80 % και το 1-χλωροβουτάνιο σε ποσοστό περίπου 20 %. ii. Η χηµική εξίσωση: Ν 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) ΔΗ < 0 περιγράφει την σύνθεση της αµµωνίας κατά Haber και έχει πολύ µεγάλη σηµασία για την ανθρωπότητα γιατί εκατοµµύρια τόννοι NH 3 χρησιµοποιούνται για την παραγωγή λιπασµάτων. Στην βιοµηχανία γίνεται σε υψηλή θερµοκρασία και πίεση. Να εξηγήσετε αναλυτικά γιατί έχουν επιλεγεί αυτές οι συνθήκες. Υψηλή πίεση οδηγεί τη θέση της Χηµικής Ισορροπίας, σύµφωνα µε την αρχή του Le Chattelier, προς τα δεξιά δηλαδή επιτυγχάνουµε αύξηση της απόδοσης της αντίδρασης. Υψηλή θερµοκρασία όµως οδηγεί τη θέση της Χηµικής Ισορροπίας, σύµφωνα µε την αρχή του Le Chattelier, προς τα αριστερά, δηλαδή µειώνει την απόδοση της αντίδρασης γιατί η αντίδραση παρασκευής της αµµωνίας είναι εξώθερµη και ευνοείται σε χαµηλές θερµοκρασίες. Στην βιοµηχανία επιλέγεται η παρασκευή της αµµωνίας να γίνεται σε υψηλή θερµοκρασία γιατί η αύξηση της ταχύτητας, λόγω της υψηλής θερµοκρασίας, οδηγεί τελικά στην σύνθεση µεγαλύτερων ποσοτήτων αµµωνίας στον ίδιο χρόνο. ΤΕΛΟΣ 2ΗΣ ΑΠΟ 7 ΣΕΛΙΔΕΣ

3 ΑΡΧΗ 3ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Β2. Να εξηγήσετε γιατί ισχύουν οι παρακάτω προτάσεις: i. Η διάλυση 20 g σκόνης αργιλίου σε πυκνό διάλυµα υδροχλωρίου πραγµατοποιείται ταχύτερα από τη διάλυση 20 g ελάσµατος αργιλίου σε ίδιο διάλυµα. Η αύξησης της επιφάνειας επαφής ενός στερεού έχει ως αποτέλεσµα την αύξηση της ταχύτητας της αντίδρασης στην οποία αυτό συµµετέχει. 20 g αργιλίου µε τη µορφή σκόνης έχουν µεγαλύτερη επιφάνεια επαφής από αυτή που έχουν 20 g αργιλίου µε τη µορφή ελάσµατος, οπότε η αντίδραση γίνεται πολύ πιο γρήγορα. ii. Η καύση της γλυκόζης στο περιβάλλον πραγµατοποιείται σε θερµοκρασία µερικών εκατοντάδων βαθµών κελσίου ενώ στον ανθρώπινο οργανισµό γίνεται περίπου στους 37 ο C. Η καύση της γλυκόζης στον ανθρώπινο οργανισµό πραγµατοποείται µε τη βοήθεια ενζύµων που καταλύουν την αντίδραση µε αποτέλεσµα αυτή να πραγµατοποιείται σε πολύ χαµηλότερη θερµοκρασία. iii. Το Η 2 και το Ο 2 αντιδρούν σύµφωνα µε την χηµική εξίσωση: Η 2 (g) + ½Ο 2 (g) H 2 Ο(g) ΔΗ = -58 kcal Σε δοχείο όγκου εισάγουµε σε θερµοκρασία ποσότητα H 2 και ποσότητα O 2 και δεν παρατηρείται κάποια αντίδραση ενώ µε την προσθήκη σύρµατος λευκοχρύσου (Pt) η αντίδραση γίνεται ακαριαία. Αρχικά η αντίδραση δεν πραγµατοποιείται γιατί στις δεδοµένες συνθήκες έχει µεγάλη ενέργεια ενεργοποίησης µε αποτέλεσµα η ταχύτητά της να είναι πολύ µικρή. Με την προσθήκη του σύρµατος λευκόχρυσου έχουµε βίαιη αντίδραση γιατί ο Pt δρα ως καταλύτης µειώνοντας την ενέργεια ενεργοποίησης και αυξάνοντας σηµαντικά την ταχύτητα της αντίδρασης. Β3. Να συµπληρώσετε τις χηµικές εξισώσεις: i. Ag(s) + πυκνό ΗΝΟ 3 (aq) Ag(s) + πυκνό 2HNO 3 AgNO 3 (aq) + NO 2 (g) + H 2 O ii. C(s) + πυκνό-θερµό Η 2 SΟ 4 (aq) C (S) + πυκνό-θερµό 2H 2 SO 4 CO 2 (g) + 2SO 2 (g) + 2H 2 O iii. H 2 O 2 (l) + KMnΟ 4 (aq) + H 2 SO 4 (aq) 5H 2 O 2 (l) + 2KMnO 4 (aq) + 3H 2 SO 4 (aq) 5O 2 (g) + 2MnSO 4 (aq) + K 2 SO 4 (aq) + 8H 2 O iv. FeSO 4 (aq) + K 2 Cr 2 Ο 7 (aq) + H 2 SO 4 (aq) 6FeSO 4 (aq) + K 2 Cr 2 Ο 7 (aq) + 7H 2 SO 4 (aq) 3Fe 2 (SO 4 ) 3 (aq) + K 2 SO 4 (aq) + Cr 2 (SO 4 ) 3 (aq) + 7H 2 O ΤΕΛΟΣ 3ΗΣ ΑΠΟ 7 ΣΕΛΙΔΕΣ

4 ΘΕΜΑ Γ Δίνεται η συνθετική πορεία: ΑΡΧΗ 4ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Ε + Γ / H 2 SO 4 Δ + KMnO 4 / H 2 SO 4 Ζ + Η 2 Ni + Η 2 Ο + Η 2 HgSO 4 /H 2 SO 4 A B Γ Ni + Cl 2 + 2HCl Θ Λ Γ1. Να βρείτε τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων Α έως Λ µε δεδοµένο ότι η ένωση Α ανήκει στην οµόλογη σειρά των αλκινίων. Οι ζητούµενοι συντακτικοί τύποι είναι οι εξής: Α: CH CH Β: CH 3 CH=O Γ: CH 3 CH 2 OH Δ: CH 3 COOH Ε: CH 3 COOCH 2 CH 3 Ζ: CH 2 =CH 2 Θ: CH 2 CH 2 Λ: CH 3 CH Cl Cl Cl Γ2. Να γράψετε την χηµική εξίσωση που περιγράφει την χηµική αντίδραση της οξείδωσης της ένωσης Γ από KMnO 4 παρουσία H 2 SO 4. 5CH 3 CH 2 OH + 4KMnO 4 + 6H 2 SO 4 5CH 3 COOH + 4MnSO 4 + 2K 2 SO H 2 O Cl Γ3. Ποσότητα προπενίου ίση µε 10,5 g διαβιβάζεται σε 300 ml διαλύµατος Br 2 σε CCl 4 περιεκτικότητας 16 % w/v. Να εξετάσετε αν θα αποχρωµατιστεί το διάλυµα του Br 2. Βρίσκουµε τα mol του Br 2 και του προπενίου. Σε 100 ml διαλύµατος Br 2 περιέχονται 16 g Br 2 Σε 300 ml διαλύµατος Br 2 περιέχονται x g Br 2 Από την παραπάνω αναλογία βρίσκουµε x = 48 g Br 2 n(br 2 ) = m Mr(Br 2 ) ή n(br 2 ) = ή n(br 2) = 0,3 mol ΤΕΛΟΣ 4ΗΣ ΑΠΟ 7 ΣΕΛΙΔΕΣ

5 n(ch 3 CH=CH 2 ) = ΑΡΧΗ 5ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ m Mr(CH 3 CH=CH 2 ) ή n(ch 3 CH=CH 2 ) = 10,5 42 ή n(ch 3 CH=CH 2 ) = 0,25 mol mol CH 3 CH=CH 2 + Br 2 CH 3 CH(Br)CH 2 Br Αρχικά 0,25 0,3 - Αντιδρούν x x - Παράγονται - - x Τελικά 0,25 x 0,3 - x x Προφανώς 0,25 - x = 0 ή x = 0,25 Άρα περισσεύουν 0,05 mol Br 2 οπότε το διάλυµα του σε CCl 4 δεν θα αποχρωµατιστεί. Δίνονται Ar(C) = 12, Ar(H) = 1, Ar(Br) = 80 ΘΕΜΑ Δ Το υδραέριο (water gas) είναι µείγµα µονοξειδίου του άνθρακα και υδρογόνου. Συνήθως το υδραέριο αποτελείται από ισοµοριακές ποσότητες µονοξειδίου του άνθρακα και υδρογόνου, µπορεί όµως να χρησιµοποιηθεί υδραέριο εµπλουτισµένο σε ένα από τα δύο του συστατικά. Το υδραέριο χρησιµοποιείται σήµερα για την παρασκευή συνθετικής βενζίνης, για την παρασκευή µεθανόλης, µεθανίου, καθώς και σαν πρώτη ύλη στη βιοµηχανία παρασκευής υδρογόνου. Κατά την σύνθεση του υδραερίου παράγεται και CO 2 οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία: CO 2 (g) + H 2 (g) CΟ(g) + Η 2 Ο(g) Σε δοχείο όγκου σε θερµοκρασία θ = 200 ο C εισάγονται 4 mol CO 2, 4 mol H 2, 1 mol CΟ και 1 Η 2 Ο. Δ1. Αν η τιµή της Kc για την παραπάνω αντίδραση είναι ίση µε 4 να βρείτε την κατεύθυνση προς την οποία θα κινηθεί η αντίδραση. Δεν γνωρίζουµε αν οι αρχικές ποσότητες είναι σε ισορροπία άρα υπολογίζουµε το Q C : Qc = [CO][H 2O] ή Qc = ή Qc = Επειδή Q C < K C η θέση της Χηµικής Ισορροπίας µετατοπίζεται προς τα δεξιά. ΤΕΛΟΣ 5ΗΣ ΑΠΟ 7 ΣΕΛΙΔΕΣ

6 ΑΡΧΗ 6ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Δ2. Να βρείτε την σύσταση του µίγµατος όταν αποκατασταθεί η ισορροπία. mol CO 2 + H 2 CO + H 2 O Αρχικά Αντιδρούν x x - - Παράγονται - - x x X.I 4 - x 4 - x 1 + x 1 + x Στην χηµική ισορροπία έχουµε: 1 + x 4 - x 1 + x 4 - x Άρα η σύσταση του µίγµατος στη Χ.Ι είναι: Mol(CO) = 10/3 Mol(H 2 O) = 10/3 Mol(CO 2 ) = 5/3 Mol(H 2 ) = 5/3 7 ή x = mol 3 Δ3. Πόσα mol Η 2 Ο πρέπει να προσθέσουµε στο µίγµα ισορροπίας για να γίνει η ποσότητα του H 2 µετά την εκ νέου αποκατάσταση της ισορροπίας 2 mol. Έστω n τα mol του Η 2 Ο που προσθέτουµε: mol CO 2 + H 2 CO + H 2 O Αρχικά 5/3 5/3 10/3 10/3 + n Αντιδρούν - - y y Παράγονται y y - - X.I 5/3 + y 5/3 + y 10/3 - y 10/3 + n - y Προφανώς 5/3 + y = 2 ή y = 1/3 mol Στην χηµική ισορροπία έχουµε: n 2 ή n = 7 3 mol ΤΕΛΟΣ 6ΗΣ ΑΠΟ 7 ΣΕΛΙΔΕΣ

7 ΑΡΧΗ 7ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Δ4. Σε δοχείο όγκου σε θερµοκρασία θ = 200 ο C εισάγονται 4 mol CO 2 και ποσότητα H 2. Να υπολογίσετε τα mol του Η 2 ώστε η απόδοση της αντίδρασης προς τα δεξιά να έχει απόδοση 80 %. Έστω n τα mol του Η 2 που προσθέτουµε: mol CO 2 + H 2 CO + H 2 O Αρχικά 4 n - - Αντιδρούν z z - - Παράγονται - - z z X.I 4 - z n - z z z 1 η Περίπτωση: Σε περίσσεια το Η 2 a = z 4 ή z = 4a ή z = 3,2 mol Από την έκφραση της Kc έχουµε: 3,2 0,8 2 η Περίπτωση: Σε περίσσεια το CO 2 3,2 n - 3,2 ή n = 6,4 mol a = z n ή z = an ή z = 0,8n mol Από την έκφραση της Kc έχουµε: Δ5. Να υποδείξετε τρεις τρόπους µε τους οποίους µπορεί να µειωθεί η ποσότητα του CO 2 στην αντίδραση αυτή. i. Προσθέτουµε στην χηµική ισορροπία αέριο Η 2 η αντίδραση µετατοπίζεται προς τα δεξιά και µειώνεται η συγκέντρωση του διοξειδίου. ii. 0,8n 4-0,8n 0,8n 0,2n ή n = 2,5 mol Προσθέτουµε κάποιο αφυδατικό µέσο, η αντίδραση µετατοπίζεται προς τα δεξιά για να αναπληρώσει την ποσότητα νερού που απορροφάται και µειώνεται η συγκέντρωση του διοξειδίου. iii. Αφαιρούµε ποσότητα CO η αντίδραση µετατοπίζεται προς τα δεξιά και µειώνεται η συγκέντρωση του διοξειδίου. ΤΕΛΟΣ 7ΗΣ ΑΠΟ 7 ΣΕΛΙΔΕΣ