ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 9 ΣΕΛΙΔΕΣ

Transcript

1 ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΤΑΞΗ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΙ ΕΠΑΛ (ΟΜΑΔΑ Β ) ΤΕΤΑΡΤΗ 08/04/ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ: ΕΝΝΕΑ (9) ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α Για τις ερωτήσεις Α.1 έως Α.5 να γράψετε στην κόλλα σας το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση δίπλα στον αριθμό της ερώτησης. A1. Στο ιόν 26Fe2+ τα ηλεκτρόνια της υποστιβάδας 3d είναι: α. 2 β. 5 γ. 3 δ. 6 (5 μονάδες) A2. Ποια από τις παρακάτω ουσίες δε δρα ως αμφολύτης σε υδατικό διάλυμα; α. HS- β. HSO4- γ. HCO3- δ. HPO42- (5 μονάδες) A3. Για τον προσδιορισμό του τελικού σημείου ογκομέτρησης διαλύματος CH3COOH με πρότυπο διάλυμα ΝΗ3 θα χρησιμοποιούσατε τον δείκτη: α. HΔ1 με pka = 2 β. HΔ2 με pka = 7 γ. HΔ3 με pka = 10 δ. HΔ4 με pka = 12 Δίνεται Kb(NH3) = 10-5 και Ka(CH3COOH) = (5 μονάδες) A4. Η ενέργεια δεσμού C- C στο CH3CH3 είναι 376 kj/mol. H ενέργεια δεσμού C=C στο CH2=CH2 είναι: α. 752 kj/mol β. 611 kj/mol γ. 805 kj/mol δ. 188 kj/mol (5 μονάδες) A5. Σε ποια από τις παρακάτω οργανικές ενώσεις όλοι οι άνθρακες έχουν υβριδισμό sp2; α. προπένιο β. αιθάνιο γ. 1,3- βουταδιένιο δ. 2- βουτίνιο (5 μονάδες) ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 9 ΣΕΛΙΔΕΣ

2 ΑΡΧΗ 2ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΘΕΜΑ Β Β1. Να χαρακτηρίσετε στην κόλλα σας καθεμία από τις επόμενες προτάσεις ως ΣΩΣΤΗ ή ΛΑΝΘΑΣΜΕΝΗ. Να αιτιολογήσετε κάθε επιλογή σας. i. To στοιχείο Χ με ατομικό αριθμό Ζ + 1 έχει μεγαλύτερη τιμή ενέργειας πρώτου ιοντισμού από το στοιχείο Υ με ατομικό αριθμό Ζ. ΛΑΝΘΑΣΜΕΝΗ: Εξαρτάται από την σχετική θέση των Χ και Υ στον περιοδικό πίνακα. Για παράδειγμα αν το Υ είναι ευγενές αέριο το Χ θα είναι αλκάλιο και θα έχει μικρότερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού. ii. Τα αλκάλια είναι όσα και τα ευγενή αέρια. ΣΩΣΤΗ: Τα ευγενή αέρια είναι 6: 2 Ηe, 10 Ne, 18 Ar, 36 Kr, 54 Xe, 86 Rn Τα αλκάλια είναι και αυτά 6: 3 Li, 11 Na, 19 K, 37 Rb, 55 Cs, 87 Fr iii. Σε υδατικό διάλυμα ΝΗ 4 (HSO 4 ) το ph είναι μικρότερο του 7. Δίνεται Kb(NH 3 ) = 10-5 και Ka(HSO - 4 ) = 10-2 και Kw = ΣΩΣΤΗ: ΝΗ 4 (HSO 4 ) ΝΗ HSO - 4, ΝΗ Η 2 Ο ΝΗ 3 + Η 3 Ο +, HSO Η 2 Ο SO Η 3 Ο + οπότε [Η 3 Ο + ] > [ΟΗ - ] και ph < 7. iv. Κατά την οξείδωση της μεθανόλης, CH 3 OH, προς CO 2 η μεταβολή του αριθμού οξείδωσης του ατόμου του C είναι από 0 σε 6. ΛΑΝΘΑΣΜΕΝΗ: Aπό - 2 σε 4. v. Υδατικό διάλυμα αλκοόλης στους 25 ο C έχει ph < 7. ΛΑΝΘΑΣΜΕΝΗ: Έχει ph ίσο με 7 γιατί η αλκοόλη δεν μπορεί να πρωτονιώσει το νερό γιατί είναι ασθενέστερο οξύ από αυτό. Β2. Δίνονται τα οξείδια: MgO, CO 2, Na 2 O, SO 2 i. Ποια είναι η φυσική τους κατάσταση σε θερμοκρασία 25 ο C; MgO: στερεό CO 2 : αέριο Na 2 O: στερεό SO 2 : αέριο (5 x 2 μονάδες) ii. Να γραφούν οι χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων αυτών των οξειδίων με το νερό. MgO + Η 2 Ο Mg(OΗ) 2 CO 2 + Η 2 Ο Η 2 CO 3 Na 2 O + Η 2 Ο 2NaOΗ SO 2 + Η 2 Ο Η 2 SO 3 (4 x 0,5 + 4 x 1 μονάδες) ΤΕΛΟΣ 2ΗΣ ΑΠΟ 9 ΣΕΛΙΔΕΣ

3 ΑΡΧΗ 3ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Β3. Σε έξι (6) μη επισημασμένες φιάλες υπάρχουν οι εξής ενώσεις: προπανάλη, φαινόλη, πεντάνιο 2- υδροξυ- βουτανικό οξύ, προπανόνη, μυρμηγκικό οξύ Σε κάθε φιάλη περιέχεται μία μόνο ένωση. Να περιγράψετε πώς θα ταυτοποιήσετε το περιεχόμενο κάθε φιάλης. Δεν απαιτείται η αναγραφή χημικών εξισώσεων. (6 x 0,5 μονάδες) OH CH 3 CH 2 CH=O CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 CH 3 CH 2 CHCOOH CH 3 CCH 3 HCOOH OH O (1) (2) (3) (4) (5) (6) +"Na ε2κλυση"φυσαλι2δων"""""""2,"4"και"6 ο2χι"ε2κλυση"φυσαλι2δων"""""""1,"3"και"5 +"NaΗCO 3 +"AgNO 3 "/"NH 3 ε2κλυση"φυσαλι2δων"""""""4"και"6 ο2χι"ε2κλυση"φυσαλι2δων"""""""2 κα2τοπτρο"αg"""""""1 ο2χι"κα2τοπτρο"αg"""""""3"και"5 +"KMnO 4 "/"H 2 SO 4 +"Ι 2 "/"NaOH αποχρωματισμο2ς""""""4 αποχρωματισμο2ς"και"ε2κλυση"φυσαλι2δων"""""""6 κι2τρινο"ι2ζημα"""""""5 ο2χι"ι2ζημα"""""""3 Β4. i. Να γραφούν οι αντιδράσεις πολυμερισμού του βινυλοχλωριδίου και του 2- χλωρο- 1,3- βουταδιένιου. καταλυ.της v%ch 2 %=%CH CH 2 %1%CH ν v"ch 2 "="C"'"CH"="CH 2 καταλυ.της CH 2 "'"C"="CH"'"CH 2 ν ΤΕΛΟΣ 3ΗΣ ΑΠΟ 9 ΣΕΛΙΔΕΣ

4 ΑΡΧΗ 4ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ii. Τι γνωρίζετε για τον συμπολυμερισμό; Ο πολυμερισμός που γίνεται με δύο ή περισσότερα είδη μονομερούς ονομάζεται συμπολυμερισμός. Η κατανομή των μονομερών στο πολυμερές είναι είτε τυχαία είτε αυστηρά εναλλασσόμενη κατά μήκος της αλυσίδας. iii. Τι γνωρίζετε για τα Buna S και Buna N; Με συμπολυμερισμό του 1,3- βουταδιενίου και του στυρολίου σχηματίζεται ένα πολυμερές που ονομάζεται Buna S ή S.B.R που χρησιμοποιείται ως τεχνητό καουτσούκ. Το όνομα του Buna S προέρχεται από το βουταδιένιο, το Νa παρουσία του οποίου γίνεται ο πολυμερισμός και από το στυρόλιο. Με συμπολυμερισμό του 1,3- βουταδιενίου και του ακρυλονιτριλίου σχηματίζεται ένα πολυμερές που ονομάζεται Buna Ν που χρησιμοποιείται ως τεχνητό καουτσούκ. (3 x 2 μονάδες) ΘΕΜΑ Γ Γ1. Στο παρακάτω σχήμα να προσδιορισθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α έως Ν με δεδομένο ότι η ένωση Ν έχει στο μόριό της συνολικά 12 δεσμούς. Α +&H +& 2 Β +&NaOH C 2 H 5 OH Γ Η 2 Ο&/&H + Hg&/&HgSO 4 Δ +&Mg Ε Ζ Θ Μ απο4λυτος&αιθε4ρας +&Δ&/&απο4λυτος&αιθε4ρας +&Η 2 Ο H 2 SO 4 &/&170& o C N (9 x 2 μονάδες) Σε κάθε αλκένιο, άρα και στην ένωση Ν, ο αριθμός των δεσμών ισούται με τον αριθμό των ατόμων του. Έστω ν ο αριθμός των ατόμων άνθρακα της ένωσης Ν. Προφανώς ν + 2ν = 12 ή 3ν = 12 ή ν = 4 οπότε οι ζητούμενοι συντακτικοί τύποι είναι οι εξής: Α: CH 2 =CH 2 Β: CH 2 CH 2 Γ: CH CH Δ: CH 3 CH=O Ε: CH 3 CH 2 Ζ: CH 3 CH 2 Mg Θ: CH 3 CH 2 CHCH 3 Μ: CH 3 CH 2 CHCH 3 Ν: CH 3 CH=CHCH 3 OMg OH Γ2. 6 g κορεσμένης μονοσθενούς αλκοόλης Α αποχρωματίζουν 400 ml διαλύματος KMnO 4 0,2 M παρουσία H 2 SO 4. Να προσδιορίσετε τον συντακτικό τύπο της αλκοόλης Α και να γράψετε την χημική εξίσωση της αντίδρασης οξείδωσης. Δίνεται Ar(C) = 12, Ar(O) = 16, Ar(H) = 1. (7 μονάδες) Βρίσκουμε τα mol του KMnO 4 : n(kmno 4 ) = C V = 0,4 0,2 = 0,08 ΤΕΛΟΣ 4ΗΣ ΑΠΟ 9 ΣΕΛΙΔΕΣ

5 ΑΡΧΗ 5ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Διακρίνουμε τις εξής περιπτώσεις: 1 η περίπτωση: Η αλκοόλη Α είναι πρωτοταγής. Γράφουμε την χημική εξίσωση της οξείδωσής της από το όξινο διάλυμα του KMnO 4 : 5C v H 2v+1 CH 2 OH)+)4KMnO 4 )+)6H 2 SO 4 Από την παραπάνω αναλογία βρίσκουμε x = 0,1 mol οπότε: n"= 5)mol x)mol m Mr(A) 4)mol 0,08)mol η+"12ν"+"2ν"+"1"+"12"+"2"+"16"+"1"= 6 οπότε ο συντακτικός τύπος της αλκοόλης Α είναι CH 3 CH 2 CH 2 OH. 2 η περίπτωση: Η αλκοόλη Α είναι δευτεροταγής. Γράφουμε την χημική εξίσωση της οξείδωσής της από το όξινο διάλυμα του KMnO 4 : 5C v H 2v+1 OH)+)2KMnO 4 )+)3H 2 SO 4 5)mol x)mol 2)mol 0,08)mol Από την παραπάνω αναλογία βρίσκουμε x = 0,2 mol οπότε: 5C v H 2v+1 COOH)+)4MnSO 4 )+)2K 2 SO 4 )+)11H 2 O 0,1 η+"ν"="2 5C v H 2v Ο)+)2MnSO 4 )+)K 2 SO 4 )+)8H 2 O n"= m Mr(A) η+"12ν"+"2ν"+"1"+"16"+"1"= 6 0,2 η+"ν"<"1"που"ει+ναι"αδυ+νατο. 3 η περίπτωση: Η αλκοόλη Α είναι η CH 3 OH με Mr = 32. Γράφουμε την χημική εξίσωση της οξείδωσής της από το όξινο διάλυμα του KMnO 4 : 5CH 3 OH&+&6KMnO 4 &+&9H 2 SO 4 5&mol x&mol 6&mol 0,08&mol 5CO 2 &+&6MnSO 4 &+&3K 2 SO 4 &+&19H 2 O Από την παραπάνω αναλογία βρίσκουμε x = 0,2/3 mol οπότε: n"= m Mr(A) η+"mr(a)"= 6 η+"mr(a)"="90"που"ει+ναι"αδυ+νατο. 0,2/3 ΤΕΛΟΣ 5ΗΣ ΑΠΟ 9 ΣΕΛΙΔΕΣ

6 ΑΡΧΗ 6ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΘΕΜΑ Δ Δίνονται τα εξής υδατικά διαλύματα: Διάλυμα του ασθενούς οξέος ΗΑ 0,1 Μ, διάλυμα Δ 1. Διάλυμα του ασθενούς οξέος ΗΒ 1 Μ, διάλυμα Δ 2. Διάλυμα του άλατος ΝaΑ 0,1 Μ, διάλυμα Δ 3. Διάλυμα του άλατος ΝaB 1 Μ, διάλυμα Δ 4. Δ1. Ποιο είναι το ph του διαλύματος Δ 1 ; Έχουμε διάλυμα του ασθενούς οξέος ΗΑ οπότε θα κάνουμε πινακάκι 4 γραμμών: (3 μονάδες) mol / L HA + Η 2 Ο Η 3 Ο + + A - 1 Αρχικά C(HA) - - Ιοντίζονται x - - Παράγονται - x x Τελικά C(HA) - x x x Από την έκφραση της Ka για το ασθενές οξύ ΗΑ έχουμε: Ka#= [H 3 O+ ]#[Α, ] [ΗΑ] η/#ka#= x#x η/#ka#= x 2 C(ΗΑ)#,#x C(ΗΑ)#,#x (1) Αφού Κa / C ΟΞΕΟΣ < 10-2 μπορούμε να πάρουμε προσεγγίσεις οπότε: C(ΗΑ) - x = C(ΗΑ) (2) Από τις σχέσεις 1 και 2 βρίσκουμε x = 10-3 M ή ph = 3. Δ2. Ποιο είναι το ph του διαλύματος Δ 4 ; (5 μονάδες) Έχουμε διάλυμα του άλατος NaB οπότε προκειμένου να βρούμε την [H 3 O + ] και το ph θα κάνουμε πινακάκι 2 γραμμών για την διάσταση του άλατος και πινακάκι 4 γραμμών για τον ιοντισμό του ανιόντος B - αφού το Na + δεν αντιδρά με το νερό αφού προέρχεται από την ισχυρή βάση NaOH: mol / L NaB Na + + B - Αρχικά C(NaB) - - Τελικά - C(NaB) C(NaB) mol / L B - + Η 2 Ο HB + OH - Αρχικά C(NaB) - - Ιοντίζονται y - - Παράγονται - y y Τελικά C(NaB) - y y y ΤΕΛΟΣ 6ΗΣ ΑΠΟ 9 ΣΕΛΙΔΕΣ

7 ΑΡΧΗ 7ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Από την έκφραση της Κb έχουμε: Kb#= [HB]#[OH* ] [B * ] η,#kb#= y#y η,#kb#= y 2 C(NaB)#*#y C(NaB)#*#y (3) Αφού Κb / C(NaB) < 10-2 μπορούμε να πάρουμε προσεγγίσεις οπότε: C(NaB) - y = C(NaB) (4) Από τις σχέσεις 3 και 4 βρίσκουμε y = 10-5 M οπότε poh = 5 και ph = 9. Δ3. Να αποδείξετε ότι κατά την ανάμιξη των διαλυμάτων Δ 3 και Δ 4, με οποιαδήποτε αναλογία, προκύπτει διάλυμα Δ 5 με ph = 9. (8 μονάδες) Βρίσκουμε το ph του διαλύματος Δ 3. Έχουμε διάλυμα του άλατος NaΑ οπότε προκειμένου να βρούμε την [H 3 O + ] και το ph θα κάνουμε πινακάκι 2 γραμμών για την διάσταση του άλατος και πινακάκι 4 γραμμών για τον ιοντισμό του ανιόντος Α - αφού το Na + δεν αντιδρά με το νερό αφού προέρχεται από την ισχυρή βάση NaOH: mol / L NaΑ Na + + Α - Αρχικά C(NaΑ) - - Τελικά - C(NaΑ) C(NaΑ) mol / L Α - + Η 2 Ο HΑ + OH - Αρχικά C(NaΑ) - - Ιοντίζονται z - - Παράγονται - z z Τελικά C(NaΑ) - z z z Από την έκφραση της Κb έχουμε: Kb#= [HA]#[OH* ] z#z η,#kb#= η,#kb#= z 2 (5) [A * ] C(NaA)#*#z C(NaA)#*#z Αφού Κb / C(NaA) < 10-2 μπορούμε να πάρουμε προσεγγίσεις οπότε: C(NaA) - z = C(NaA) (6) Από τις σχέσεις 5 και 6 βρίσκουμε z = 10-5 M οπότε poh = 5 και ph = 9. Όταν σε ένα διάλυμα με ph = 9 προσθέτουμε ένα άλλο διάλυμα με ph = 9 το διάλυμα που προκύπτει έχει και αυτό ph = 9. Δ4. Αναμιγνύουμε 100 ml του διαλύματος Δ 1 με 10 ml του διαλύματος Δ 2. Στο διάλυμα που προκύπτει προσθέτουμε 0,01 mol KOH και αραιώνουμε στα 1000 ml οπότε παράγεται διάλυμα Δ 6. Να βρείτε το ποσοστό εξουδετέρωσης του κάθε οξέος στο διάλυμα Δ 6. (9 μονάδες) ΤΕΛΟΣ 7ΗΣ ΑΠΟ 9 ΣΕΛΙΔΕΣ

8 ΑΡΧΗ 8ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Έχουμε ουσίες που αντιδρούν. Βρίσκουμε τα mol του ΗΑ και του ΗΒ: mol HA = 0,1 0,1 = 0,01 mol ΗΒ = 1 0,01 = 0,01 Με το ΚΟΗ θα αντιδράσουν n 1 mol από το ΗΑ και n 2 mol από το ΗΒ αφού και τα δύο οξέα είναι ασθενή με n 1 + n 2 = 0,01 (7) mol ΚΟΗ + ΗΑ ΚΑ + Η 2 Ο Αρχικά 0,01 0, Αντιδρούν n 1 n Παράγονται - - n 1 n 1 Τελικά 0,01 - n 1 0,01 - n 1 n 1 n 1 mol ΚΟΗ + ΗΒ ΚΒ + Η 2 Ο Αρχικά 0,01 - n 1 0, Αντιδρούν n 2 n Παράγονται - - n 2 n 2 Τελικά - 0,01 n 2 n 2 n 2 Στο διάλυμα Δ 6 έχουμε τους ηλεκτρολύτες ΗΑ, ΚΑ, ΗΒ και ΚΒ με συγκεντρώσεις: C(HA) 1 '= 0,01'+'n 1 ='0,01'+'n 1 1 'n 1 C(KA) 1 '= ='n 1 1 C(HB) 1 '= 0,01'+'n 2 ='0,01'+'n 2 1 'n 2 C(KB) 1 '= ='n 2 1 Για να βρούμε το ph του διαλύματος Δ 6 θα κάνουμε πινακάκι 4 γραμμών για τον ιοντισμό των ΗΑ και ΗΒ και πινακάκι 2 γραμμών για την διάσταση των ΚΑ και ΚΒ. mol / L ΚΑ Κ + + Α - Αρχικά C(ΚΑ) Τελικά - C(ΚΑ) 1 C(ΚΑ) 1 mol / L HA + Η 2 Ο Η 3 Ο + + A - 1 Αρχικά C(HA) Ιοντίζονται μ - - Παράγονται - μ μ Τελικά C(HA) 1 - μ μ + ν μ + C(ΚΑ) 1 ΤΕΛΟΣ 8ΗΣ ΑΠΟ 9 ΣΕΛΙΔΕΣ

9 ΑΡΧΗ 9ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ mol / L ΚΒ Κ + + Β - Αρχικά C(ΚΒ) Τελικά - C(ΚΒ) 1 C(ΚΒ) 1 mol / L HΒ + Η 2 Ο Η 3 Ο + + Β - 1 Αρχικά C(HΒ) Ιοντίζονται ν - - Παράγονται - ν ν Τελικά C(HΒ) 1 - ν μ + ν ν + C(ΚΒ) 1 Από την έκφραση της Κa για το ΗΑ έχουμε: Ka(HΑ)'= [H 3 O+ ]'[Α. ] [HΑ] η0'ka(hα)'= (μ'+'ν)'(μ'+'c(kα) 1 ) C(HΑ) 1 '.'μ (8) Από την έκφραση της Κa για το ΗB έχουμε: Ka(HB)'= [H 3 O+ ]'[B. ] [HB] η0'ka(hb)'= ('μ'+'ν)'(ν'+'c(kb) 1 ) C(HΒ) 1 '.'ν (9) Θεωρώντας ότι ισχύουν οι προσεγγίσεις βρίσκουμε: Ka(HΑ)'= (μ'+'ν)'c(kα) 1 C(HΑ) 1 Ka(HB)'= (μ'+'ν)'c(kb) 1 C(HΒ) (10) (11) Διαιρώντας κατά μέλη και με τη βοήθεια της 7 βρίσκουμε n 2 = 3,16 n 1 (12). Από τις 7 και 12 έχουμε n 1 = 2, mol και n 2 = 7, mol οπότε για το οξύ ΗΑ το ποσοστό εξουδετέρωσης είναι 24 % και για για το οξύ ΗΒ 76 %. Δίνεται ότι: Όλα τα διαλύματα βρίσκονται σε θερμοκρασία θ = 25 ο C Kw = 10-14, 10 1/2 = 3,16 Κa(HA) = 10-5, Ka(HB) = ΕΥΧΟΜΑΣΤΕ ΕΠΙΤΥΧΙΑ!!!! ΤΕΛΟΣ 9ΗΣ ΑΠΟ 9 ΣΕΛΙΔΕΣ