ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ 2016

Transcript

1 ΣΕΛΙΔΑ 1 ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που μπορεί να έχουν τους εξής κβαντικούς αριθμούς: n=4 και l=3 και m s = +1/2 είναι: α. 1 β. 3 γ. 5 δ Ο πρωτολυτικός δείκτης ΗΔ έχει pk a = 9,5 και επομένως η περιοχή ph αλλαγής χρώματος είναι περίπου : α. 9,5 10,5 β. 8,5 10,5 γ. 8,5 9,5 δ Στοιχείο Μ το οποίο ανήκει στην πρώτη σειρά στοιχείων μετάπτωσης, σχηματίζει ιόν Μ 3+, που έχει 3 ηλεκτρόνια στην υποστιβάδα 3d. Το στοιχείο Μ είναι: α. 23 V β. 24 Cr γ. 25 Mn δ. 26 Fe 4. Ογκομετρούμε 50 ml υδατικού διαλύματος HCOOH 0,1M με πρότυπο διάλυμα NaOH 0,1M. Όταν έχουν προστεθεί 25 ml πρότυπου διαλύματος βάσης το ph του διαλύματος θα είναι ίσο με : α. 11 β. 7 γ. 2 δ. 4 Δίνονται: K a (HCOOH) = 10 4, K w = Η δεύτερη ενέργεια ιοντισμού του 12 Mg είναι 1450 kj/mol. Η δεύτερη ενέργεια ιοντισμού του 11 Νa είναι: α kj/mol β. 650 kj/mol γ kj/mol δ kj/mol 6. Σε ποιο από τα υδατικά διαλύματα δεν έχουμε Επίδραση Κοινού Ιόντος στον υπολογισμό του ph: α. NH 4 Cl & ΝH 4 NO 3 β. HCOOH & HCl γ. KCN & KOH δ. HCN & KCN 7. Ένα ηλεκτρόνιο που ανήκει στο τροχιακό 3p Z μπορεί να έχει την εξής τετράδα κβαντικών αριθμών (n, l, m l, m s ): α. (3, 2, 0, +1/2) β. (3, 1, 1, 1/2) γ. (3, 1, 1, +1/2) δ. (3, 1, 0, +1/2) 8. Η ηλεκτρονική διαμόρφωση των κατιόντων του δισθενούς σιδήρου ( 26 Fe 2+ )είναι: α. [ 18 Ar]3d 6 β. [ 18 Ar]3d 5 γ. [ 18 Ar]3d 4 4s 2 δ. [ 18 Ar]3d 5 4s 1 9. Η καμπύλη στο Σχήμα Β.1 απεικονίζει την καμπύλη ογκομέτρησης 10mL διαλύματος οξέος H 2 Α από διάλυμα ΝaΟΗ 0,5 Μ. Ποια είναι η συγκέντρωση του οξέος H 2 Α στο διάλυμα; Σχήμα Β.1

2 ΣΕΛΙΔΑ Να συμπληρώσετε τους σωστούς συντελεστές στις αντιδράσεις οξειδοαναγωγής που ακολουθούν, αφού πρώτα αναγνωρίσετε ποιο είναι το οξειδωτικό και ποιο το αναγωγικό σώμα και ποια είναι η αλλαγή Α.Ο. του οξειδωτικού και ποια του αναγωγικού σε κάθε αντίδραση: α.... Cu 2 O +... HNO 3 (αραιό)... Cu(NO 3 ) NO +... H 2 O β.... K 2 Cr 2 O FeCl HCl... CrCl FeCl KCl +... H 2 O γ.... RCH=O +... CuSO NaOH... RCOONa +... Cu 2 O +... Na 2 SO H 2 O δ.... KMnO H 2 S +... H 2 SO 4... MnSO S +... K 2 SO H 2 O 11. Σε κενό δοχείο σταθερού όγκου 40L που περιέχει περίσσεια σκόνης άνθρακα εισάγονται 5mol αερίου CO 2 και το μείγμα θερμαίνεται στους 227 ο C οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία σύμφωνα προς την αντίδραση: CO 2 (g) + C(s) = 2CO(g). Το μείγμα ισορροπίας ασκεί πίεση 8,2 atm. α. Υπολογίστε την απόδοση της αντίδρασης και την σταθερά χημικής ισορροπίας στους 227 ο C. β. Ποσότητα αερίου CO ίση προς το ήμισυ αυτής που περιέχεται στην ισορροπία του δοχείου, διαβιβάζεται σε φιάλη που περιέχει διάλυμα KMnO 4 οξινισμένο με H 2 SO 4 αποχρωματίζοντας 1L από αυτό. Να υπολογίσετε τη συγκέντρωση του διαλύματος. γ. Αυξάνουμε τη θερμοκρασία στο δοχείο και αποκαθίσταται νέα ισορροπία στην οποία υπάρχουν συνολικά 9 mol αερίων. ι- εξηγήστε αν η αντίδραση είναι ενδόθερμη ή εξώθερμη. ιι- υπολογίστε τα mol κάθε αερίου στην νέα κατάσταση ισορροπίας. ιιι- ποια είναι η συνολική απόδοση της αντίδρασης, από την αρχή μέχρι την νέα κατάσταση ισορροπίας. Δίνεται η R = 0,082 atm L mol 1 K Γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β, Ε, Ζ, Θ & Λ που σχηματίζονται από τις δύο αντιδράσεις που ακολουθούν: α) CH CH + H 2 O [σε H 2 SO 4 / HgSO 4 ] [A] + Tollens [B] β) [Ε] C ν H 2ν+1 Br + Mg [Ζ] + [Θ] C 4 H 8 O ενδιάμεσο + Η 2 Ο [Λ] 13. [Λ] + KΜnO 4 [σε H 2 SO 4 ] ΔΕΝ αντιδρά -ι. Ονομάστε και γράψτε τον γενικό συντακτικό τύπο όλων των ενώσεων που αντιδρούν με αλκαλικό διάλυμα αλογόνου (Χ 2 ). -ιι. Κατονομάστε τα διακριτά στάδια και γράψτε τις σχετικές αντιδράσεις της ιωδοφορμικής αντίδρασης της 2-βουτανόλης. 14. Σε ένα δοχείο περιέχεται ένα καθαρό υγρό το οποίο μπορεί να είναι μια από τις επόμενες χημικές ενώσεις: α) CH 3 CH 2 OH, β) CH 3 CH 2 CH=O, γ) CH 3 C(=O)CH 3 και δ) CH 3 COOH Αν διαθέτετε μόνο τα εξής χημικά αντιδραστήρια: μεταλλικό Na, NaHCO 3, και αμμωνιακό διάλυμα AgNO 3 να προτείνετε τρόπους ταυτοποίησης του άγνωστου υγρού. Διαθέτετε αρκετή ποσότητα του άγνωστου υγρού για να το μοιράσετε σε τέσσερις τουλάχιστον δοκιμαστικούς σωλήνες. 15. Πόσος όγκος διαλύματος Δ 1 HCl σε νερό συγκέντρωσης 1M πρέπει να προστεθεί σε 1L υδατικού διαλύματος Δ 2 NH 3 0,1M έτσι ώστε να παρασκευάσουμε Ρυθμιστικό Διάλυμα Δ 3 με ph=9; Δίνεται η K b (NH 3 ) = 1, & K w = 10 14

3 ΣΕΛΙΔΑ Δίδονται δύο υδατικά διαλύματα το Δ1 και Δ2 ως εξής: Το Δ1 περιέχει ΝaΟΗ συγκέντρωσης 1,0Μ & το Δ2 περιέχει το ασθενές μονοπρωτικό οξύ ΗΑ συγκέντρωσης 0,5 Μ και ph =2,5. α) Να υπολογίσετε το ph του διαλύματος Δ1 και την σταθερά ιοντισμού Κ a του οξέος ΗΑ στο Δ2 β) Αναμειγνύουμε 100 ml από το Δ1 με 200 ml από το Δ2 και κατόπιν αραιώνουμε (με καθαρό νερό) σε τελικό όγκο 0,5 L παρασκευάζοντας το διάλυμα Δ3. Να υπολογίσετε το ph του Δ3. γ) Αναμειγνύουμε 0,2 L από το Δ1 με 0,6 L από το Δ2 οπότε προκύπτει το διάλυμα Δ4. Να υπολογίσετε το ph του Δ4. Δίδεται ότι όλα τα διαλύματα είναι σε θερμοκρασία 25 ο C όπου το Κ w = Διαθέτουμε τα πιο κάτω υδατικά διαλύματα (δίδεται η Κa (HA)= 10 4 ): Υ1 : οξύ ΗΑ με συγκέντρωση C 1 = 1M Υ2 : άλας CaA 2 με συγκέντρωση C 2 = 0,5M Υ3 : οξύ HCl με συγκέντρωση C 3 = 1M α. Να υπολογιστεί το ph των Υ1, Υ2 και Υ3 β. Το διάλυμα Υ1 αραιώνεται με νερό στο δεκαπλάσιο του αρχικού του όγκου. Να υπολογιστεί το ph του αραιωμένου διαλύματος. γ. Ο δείκτης ΗΔ έχει pka = 5. Στο διάλυμα Υ1 προσθέτουμε μία σταγόνα του δείκτη ΗΔ. Να υπολογιστεί το πηλίκο [Δ ]/[ΗΔ] στο διάλυμα Υ1. δ. Το διάλυμα Υ3 αραιώνεται με νερό μέχρι να δεκαπλασιαστεί ο όγκος του. Το αραιωμένο διάλυμα θα έχει: Επιλέξτε την σωστή απάντηση. α. ph = 0,5 β. PH = Ομογενές μίγμα δύο καρβονυλικών ενώσεων Α και Β με ευθύγραμμη ανθρακική αλυσίδα με μοριακό τύπο C 5 H 10 O έχει μάζα 8,6g. Το μίγμα χωρίζεται σε δύο ίσα μέρη. Το 1 ο μέρος με επίδραση περίσσειας μπλε διαλύματος φελιγγείου υγρού δίνει 4,29g καστανέρυθρου ιζήματος. Το 2 ο μέρος με αλκαλικό διάλυμα (ΝaΟΗ) ιωδίου δεν παρουσιάζει καμία μεταβολή. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των καρβονυλικών ενώσεων και ο αριθμός των mol τους στο αρχικό μίγμα. Δίνονται: Μ r C 5 H 10 O =86, Μ r Cu 2 O =143 Ακολουθούν οι απαντήσεις.

4 ΣΕΛΙΔΑ 4 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που μπορεί να έχουν τους εξής κβαντικούς αριθμούς: n=4 και l=3 και m s = +1/2 είναι: α. 1 β. 3 γ. 5 δ (δ) 2. Ο πρωτολυτικός δείκτης ΗΔ έχει pk a = 9,5 και επομένως η περιοχή ph αλλαγής χρώματος είναι περίπου : α. 9,5 10,5 β. 8,5 10,5 γ. 8,5 9,5 δ (β) 3. Στοιχείο Μ το οποίο ανήκει στην πρώτη σειρά στοιχείων μετάπτωσης, σχηματίζει ιόν Μ 3+, που έχει 3 ηλεκτρόνια στην υποστιβάδα 3d. Το στοιχείο Μ είναι: α. 23 V β. 24 Cr γ. 25 Mn δ. 26 Fe... (β) 4. Ογκομετρούμε 50 ml υδατικού διαλύματος HCOOH 0,1M με πρότυπο διάλυμα NaOH 0,1M. Όταν έχουν προστεθεί 25 ml πρότυπου διαλύματος βάσης το ph του διαλύματος θα είναι ίσο με : α. 11 β. 7 γ. 2 δ. 4 Δίνονται: K a (HCOOH) = 10 4, K w = (δ) 5. Η δεύτερη ενέργεια ιοντισμού του 12 Mg είναι 1450 kj/mol. Η δεύτερη ενέργεια ιοντισμού του 11 Νa είναι: α kj/mol β. 650 kj/mol γ kj/mol δ kj/mol... (γ) 6. Σε ποιο από τα υδατικά διαλύματα δεν έχουμε Επίδραση Κοινού Ιόντος στον υπολογισμό του ph: α) NH 4 Cl & ΝH 4 NO 3 β) HCOOH & HCl γ) KCN & KOH δ) HCN & KCN... (α) 7. Ένα ηλεκτρόνιο που ανήκει στο τροχιακό 3p Z μπορεί να έχει την εξής τετράδα κβαντικών αριθμών (n, l, m l, m s ): α. (3, 2, 0, +1/2) β. (3, 1, 1, 1/2) γ. (3, 1, 1, +1/2) δ. (3, 1, 0, +1/2)... (δ) 8. Η ηλεκτρονική διαμόρφωση των κατιόντων του δισθενούς σιδήρου ( 26 Fe 2+ )είναι: α. [ 18 Ar]3d 6 β. [ 18 Ar]3d 5 γ. [ 18 Ar]3d 4 4s 2 δ. [ 18 Ar]3d 5 4s 1... (α) 9. Η καμπύλη στο Σχήμα Β.1 απεικονίζει την καμπύλη ογκομέτρησης 10mL διαλύματος οξέος H 2 Α από διάλυμα ΝaΟΗ 0,5 Μ. Ποια είναι η συγκέντρωση του οξέος H 2 Α στο διάλυμα; Σχήμα Β.1

5 ΣΕΛΙΔΑ 5 C(NaOH) V= 0,5 (16/1000)=8/1000 mol, (8/2)=4/1000 mol H 2 A, => C(H 2A) =4/10= 0,4M 10. Να συμπληρώσετε τους σωστούς συντελεστές στις αντιδράσεις οξειδοαναγωγής που ακολουθούν, αφού πρώτα αναγνωρίσετε ποιο είναι το οξειδωτικό και ποιο το αναγωγικό σώμα και ποια είναι η αλλαγή Α.Ο. του οξειδωτικού και ποια του αναγωγικού σε κάθε αντίδραση: α.... Cu 2 O +... HNO 3 (αραιό)... Cu(NO 3 ) NO +... H 2 O β.... K 2 Cr 2 O FeCl HCl... CrCl FeCl KCl +... H 2 O γ.... RCH=O +... CuSO NaOH... RCOONa +... Cu 2 O +... Na 2 SO H 2 O δ.... KMnO H 2 S +... H 2 SO 4... MnSO S +... K 2 SO H 2 O α. 3 Cu 2 O + 14 HNO 3 (α.) = 6 Cu(NO 3 ) NO + 7 H 2 O β. 1 K 2 Cr 2 O FeCl HCl = 2 CrCl FeCl KCl + 7 H 2 O γ. 1 RCH=O + 2 CuSO NaOH = 1 RCOONa + 1 Cu 2 O + 2 Na 2 SO H 2 O δ. 2 KMnO H 2 S + 3 H 2 SO 4 = 2 MnSO S + 1 K 2 SO H 2 O 11. Σε κενό δοχείο σταθερού όγκου 40L που περιέχει περίσσεια σκόνης άνθρακα εισάγονται 5mol αερίου CO 2 και το μείγμα θερμαίνεται στους 227 ο C οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία σύμφωνα προς την αντίδραση: CO 2 (g) + C(s) = 2CO(g). Το μείγμα ισορροπίας ασκεί πίεση 8,2 atm. α. Υπολογίστε την απόδοση της αντίδρασης και την σταθερά χημικής ισορροπίας στους 227 ο C. β. Ποσότητα αερίου CO ίση προς το ήμισυ αυτής που περιέχεται στην ισορροπία του δοχείου, διαβιβάζεται σε φιάλη που περιέχει διάλυμα KMnO 4 οξινισμένο με H 2 SO 4 αποχρωματίζοντας 1L από αυτό. Να υπολογίσετε τη συγκέντρωση του διαλύματος. γ. Αυξάνουμε τη θερμοκρασία στο δοχείο και αποκαθίσταται νέα ισορροπία στην οποία υπάρχουν συνολικά 9 mol αερίων. ι- εξηγήστε αν η αντίδραση είναι ενδόθερμη ή εξώθερμη. ιι- υπολογίστε τα mol κάθε αερίου στην νέα κατάσταση ισορροπίας. ιιι- ποια είναι η συνολική απόδοση της αντίδρασης, από την αρχή μέχρι την νέα κατάσταση ισορροπίας. Δίνεται η R = 0,082 atm L mol 1 K 1. Αντίδραση... (1) CO 2 (g) + C (s) 2CO (g) Αρχικά 5 Αντιδρούν/Παράγονται x +2x Χ. Ι. 5 x 2x α. P ολ V = n ολ RT n ολ = P ολ V / RT = (8,2 40) / (0, ) = 8 mol σύνολο. mol(co 2 ) + mol(co) = 8 5 x + 2x = 8 x= 3 mol Στην ισορροπία λοιπόν υπάρχουν: 2 mol CO 2 & 6 mol CO a = [πραγματική μετατροπή CO 2 ] / [θεωρητική μετατροπή CO 2 ] = 6 / 10 = 0,6 ή 60% β. Το μισό του 6 είναι 3 mol CO Αντίδραση... (2): 5CO + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 5CO 2 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O Από την στοιχειομετρία της αντίδρασης (2), για τα 3mol CO απαιτούνται 2 3/5 = 1,2 mol KMnO 4

6 Επομένως η C(KMnO 4) = n/v = 1,2 mol / 1L = 1,2 M ΣΕΛΙΔΑ 6 γ. Χ. Ι.: 2 mol CO 2 +6 mol CO = 8 mol. Στη Νέα Χ. Ι. δίνεται το σύνολο των mol των αερίων = 9 mol. ι- Αύξηση των mol => μετατόπιση ισορροπίας προς τα δεξιά με την αύξηση της θερμοκρασίας και άρα η αντίδραση είναι ΕΝΔΟΘΕΡΜΗ. Αντίδραση... (1) CO 2 (g) + C (s) 2CO (g) Αρχική Χ. Ι. 2 6 Αντιδρούν/Παράγονται y +2y Νέα Χ. Ι. 2 y 6+2y ιι- Συνολικά mol: 2 y+6+2y = 9 y= 1. Άρα στην Νέα Χ. Ι.: 1mol CO 2 & 8mol CO Η συνολική απόδοση της (1) θα είναι: ιιι- a = [πραγματική μετατροπή CO 2 ] / [θεωρητική μετατροπή CO 2 ] = 8 / 10 = 0,8 ή 80%. 12. Γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β, Ε, Ζ, Θ & Λ που σχηματίζονται από τις δύο αντιδράσεις που ακολουθούν: α) CH CH + H 2 O [σε H 2 SO 4 / HgSO 4 ] [A] + Tollens [B] β) [Ε] C ν H 2ν+1 Br + Mg [Ζ] + [Θ] C 4 H 8 O ενδιάμεσο + Η 2 Ο [Λ] [Λ] + KΜnO 4 [σε H 2 SO 4 ] ΔΕΝ αντιδρά Α: CH 3 CH=O B: CH 3 COONH 4 ή CH 3 C(=O)( ONH 4 ) E: CH 3 CH( Br)CH 3 Z: CH 3 CH( MgBr)CH 3 Θ: CH 3 CH 2 C(=O)CH 3 Λ: 2,3διμέθυλο-3πεντανόλη 13. CH 3CH(-CH 3)C(-CH 3)(-OH)CH 2CH 3 -ι. Ονομάστε και γράψτε τον γενικό συντακτικό τύπο όλων των ενώσεων που αντιδρούν με αλκαλικό διάλυμα αλογόνου (Χ 2 ). Την αντίδραση αυτή δίνουν οι εξής ενώσεις: 1 Οι δευτεροταγείς αλκοόλες με ένα μεθύλιο: R-CH(-OH)CH 3 2 Οι μεθυλοκετόνες: R-C(=O)CH 3 3 Η αιθανόλη: CH 3 CH 2 OH είναι η ΜΟΝΗ πρωτοταγής αλκοόλη που δίνει την αλογονοφορμική αντίδραση 4 Η αιθανάλη CH 3 CH=O είναι η ΜΟΝΗ αλδεϋδη που δίνει την αλογονοφορμική αντίδραση -ιι. Κατονομάστε τα διακριτά στάδια και γράψτε τις σχετικές αντιδράσεις της ιωδοφορμικής αντίδρασης της 2-βουτανόλης. 1o στάδιο => Οξείδωση της 2-βουτανόλης σε βουτανόνη C 2 H 5 CH(-OH)CH 3 + Ι 2 (σε ΝaΟΗ) C 2 H 5 C(=O)CH 3 + 2HI 2o στάδιο => Υποκατάσταση των 3 ατόμων υδρογόνου του μεθυλίου από ιώδιο. C 2 H 5 C(=O)CH 3 + 3I 2 (σε ΝaΟΗ) C 2 H 5 C(=O)CΙ 3 + 3HI 3o στάδιο => Διάσπαση της ανθρακικής αλυσίδας, παράγεται ιωδοφόρμιο και οργανικό άλας. Το ΗΙ (οξύ) που επίσης παράγεται αντιδρά με την βάση NaOH (εξουδετέρωση) προς άλας (ΝαΙ) και νερό. C 2 H 5 C(=O)CΙ 3 + NaOH C 2 H 5 C(=O)ONa + CHΙ 3 (: ιωδοφόρμιο)

7 Συνολικά η αντίδραση μπορεί να γραφεί ως εξής: C 2 H 5 CH(-OH)CH 3 + 3Ι 2 + 4ΝaΟΗ CHΙ 3 + C 2 H 5 C(=O)ONa + 3NaI + 3H 2 O ΣΕΛΙΔΑ Σε ένα δοχείο περιέχεται ένα καθαρό υγρό το οποίο μπορεί να είναι μια από τις επόμενες χημικές ενώσεις: α) CH 3 CH 2 OH, β) CH 3 CH 2 CH=O, γ) CH 3 C(=O)CH 3 και δ) CH 3 COOH Αν διαθέτετε μόνο τα εξής χημικά αντιδραστήρια: μεταλλικό Na, NaHCO 3, και αμμωνιακό διάλυμα AgNO 3 να προτείνετε τρόπους ταυτοποίησης του άγνωστου υγρού. Διαθέτετε αρκετή ποσότητα του άγνωστου υγρού για να το μοιράσετε σε τέσσερις τουλάχιστον δοκιμαστικούς σωλήνες. Με Na αντιδρά το οξύ και η αλκοόλη & Με NaHCO 3, αντιδρά μόνο το οξύ Με αμμωνιακό διάλυμα AgNO 3 οξειδώνεται μόνο η αλδεϋδη 15. Πόσος όγκος διαλύματος Δ 1 HCl σε νερό συγκέντρωσης 1M πρέπει να προστεθεί σε 1L υδατικού διαλύματος Δ 2 NH 3 0,1M έτσι ώστε να παρασκευάσουμε Ρυθμιστικό Διάλυμα Δ 3 με ph=9; Στο Δ3 θα έχουμε την αντίδραση του HCl από το Δ1 με την ΝΗ 3 από το Δ2. Δίνεται η K b (NH 3 ) = 1, & K w = Για να προκύψει Ρ.Δ., με βασικό ph θα πρέπει μετά την αντίδραση να υπάρχει περίσσεια αμμωνίας (βάσης). Δηλαδή η ποσότητα του οξέος θα πρέπει να είναι μικρότερη από αυτή της βάσης. HCl + ΝΗ 3 NH 4 Cl C 1 V 1 = 1M V1 L = V 1 mol HCl C 1 V 1 = 0,1M 1L = 0,1 mol ΝΗ 3 V 1 mol HCl αντιδρούν με (0,1 V 1 ) mol ΝΗ 3 και παράγονται V 1 mol NH 4 Cl Τελικός όγκος του Δ3 θα είναι V 3 =(1+V 1 ) L Από τον τύπο Henderson-Hasselbalch: [Η 3 Ο + ] = Κ a (C οξεος /C βασης ), γνωρίζουμε ότι η [Η 3 Ο + ] = 10 9 (αφού ph=9) Υπολογίζουμε τις συγκεντρώσεις του οξέος (που θα προέλθει από την διάσταση του άλατος NH 4 Cl) και της βάσης (ΝΗ 3 ) C οξέος = [NH 4 Cl] = n(άλατος)/v 3 = V 1 mol NH 4 Cl/(1+V 1 ) L = V 1 /(1+V 1 ) M C βάσης = [ΝΗ 3 ] = n(νη 3 )/V 3 = (0,1 V 1 )/(1+V 1 ) Αντικαθιστούμε στην εξίσωση 10 9 = (K w /K b ) [{V 1 /(1+V 1 )}/{(0,1 V 1 )/(1+V 1 )}] <=> 10 9 = (10 14 /1, ) [V 1 /(0,1 V 1 )] <=> 1,5 = V 1 / 0,1 V 1 <=> 0,15 1,5 V 1 = V 1 <=> 2,5V 1 = 0,15 => V 1 = 0,06 L ή 60 ml. V 3 = 1+0,06 = 1,06 L, C οξέος = 0,06/1,06, C βάσης = (0,1 0,06)/1,06. Έλεγχος ισχύος της εξίσωσης Henderson-Hasselbalch : Για το Οξύ: K a /C οξέος 0,01<=> (10 14 /1, )/(0,06/1,06) = [1,06/(1,5 0,06)] 10 9 = =1, < 0,01 και για τη βάση: K b /C βάσης 0,01 <=> 10 5 /[(0,1 0,06)/1,06] = (1,06/0,04) 10 5 < 0,01.

8 ΣΕΛΙΔΑ Δίδονται δύο υδατικά διαλύματα το Δ1 και Δ2 ως εξής: Το Δ1 περιέχει ΝaΟΗ συγκέντρωσης 1,0Μ & το Δ2 περιέχει το ασθενές μονοπρωτικό οξύ ΗΑ συγκέντρωσης 0,5 Μ και ph =2,5. α) Να υπολογίσετε το ph του διαλύματος Δ1 και την σταθερά ιοντισμού Κ a του οξέος ΗΑ στο Δ2 β) Αναμειγνύουμε 100 ml από το Δ1 με 200 ml από το Δ2 και κατόπιν αραιώνουμε (με καθαρό νερό) σε τελικό όγκο 0,5 L παρασκευάζοντας το διάλυμα Δ3. Να υπολογίσετε το ph του Δ3. γ) Αναμειγνύουμε 0,2 L από το Δ1 με 0,6 L από το Δ2 οπότε προκύπτει το διάλυμα Δ4. Να υπολογίσετε το ph του Δ4. α. Δίδεται ότι όλα τα διαλύματα είναι σε θερμοκρασία 25 ο C όπου το Κ w = NaOH (H 2 O) Na + + OH 1 M 1 M 1 M poh = log [OH ] = 0 => ph (Δ1)= 14 (Μ) HA + H 2 O H 3 O + + A ΑΡΧΙΚΑ 0,5 ΙΟΝΤΙΖΟΝΤΑΙ χ + χ + χ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ 0,5 χ χ χ K a (HA) = χ 2 / (0,5 χ). Αφού το ph δίνεται ως 2,5 το χ = 10 2,5 και η προηγούμενη σχέση γίνεται K a (HA) = (10 2,5 ) 2 / (0,5 10 2,5 ) (10 2,5 ) 2 / 0,5 = 10 5 / 0,5 => K a (HA) = β. Αντιδρούν το οξύ ΗΑ με τη βάση NaOH (mol) ΗΑ + NaOH NaA + H-OH C V 0,5 0,2 = 0,1 1 0,1 = 0,1 V τελ. 0,1 0,2+0,1+νερό = 0,5 L Νέες C 0,1/0,5 = 1/5 Μ Στο διάλυμα Δ3 των 0,5 L περιέχονται ιόντα Α, Na +. Από αυτά επειρεάζουν το ph τα ιόντα Α τα οποία στο νερό ιοντίζονται σε ΗΑ και υδροξύλια. (Μ) Α + Η-ΟΗ OH + ΗΑ ΑΡΧΙΚΑ 1/5 ΙΟΝΤΙΖΟΝΤΑΙ ψ + ψ + ψ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ 1/5 ψ + ψ + ψ Κ b = K w /K a = [OH ][AH] / [A ] <=> / = ψ 2 /[1/5 ψ] ψ 2 /(1/5) <=> ψ = (10 10 ) =10 5 οπότε το poh = 5 και το ph (Δ3)= 9. γ. Αντιδρούν το οξύ ΗΑ με τη βάση NaOH (mol) ΗΑ + NaOH NaA + H-OH C V 0,5 0,6 = 0,3 1 0,2 = 0,2

9 ΣΕΛΙΔΑ 9 V τελ. 0,1 mol 0,2 mol 0,6+0,2 = 0,8 L Νέες C C(HA) = 1/8 M C(NaA)= 2/8 Μ Στο διάλυμα Δ4 των 0,8 L περιέχεται το συζυγές ζεύγος ΗΑ & Α (από την διάσταση του άλατος NaA) (Μ) ΗΑ + Η-ΟΗ H 3 O + + Α ΑΡΧΙΚΑ 1/8 Μ 2/8 Μ ΙΟΝΤΙΖΟΝΤΑΙ ω + ω + ω ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ 1/8 ω + ω 2/8 + ω Παρατηρούμε ότι υπάρχει Ρ. Δ., άρα χρησιμοποιούμε τον τύπο Henderson-Haselbalch [H 3 O + ] = K a (C οξ / C β ) = ([1/8] / [2/8]) = 10 5 και το ph (Δ4)= log [10 5 ] = Διαθέτουμε τα πιο κάτω υδατικά διαλύματα (δίδεται η Κa (HA)= 10 4 ): Υ1 : οξύ ΗΑ με συγκέντρωση C 1 = 1M Υ2 : άλας CaA 2 με συγκέντρωση C 2 = 0,5M Υ3 : οξύ HCl με συγκέντρωση C 3 = 1M α. Να υπολογιστεί το ph των Υ1, Υ2 και Υ3 Για το Υ1 K a =[Η 3 Ο + ][Α ] / [ΗΑ] =x 2 /(1 x) x 2 /1 => x 2 =10 4 M => ph =2 Για το Υ2 K b(α ) =[ΗΑ][OH ] / [Α ] =10 10 =y 2 /(1 y) y 2 => y =10 5 M, poh =5 και ph =14 5 = 9 Για το Υ3 ph = 0. β. Το διάλυμα Υ1 αραιώνεται με νερό στο δεκαπλάσιο του αρχικού του όγκου. Να υπολογιστεί το ph του αραιωμένου διαλύματος. ph = 2,5 γ. Ο δείκτης ΗΔ έχει pka = 5. Στο διάλυμα Υ1 προσθέτουμε μία σταγόνα του δείκτη ΗΔ. Να υπολογιστεί το πηλίκο [Δ ]/[ΗΔ] στο διάλυμα Υ1. [Δ ] / [ΗΔ] = 10 5 / 10 2 = δ. Το διάλυμα Υ3 αραιώνεται με νερό μέχρι να δεκαπλασιαστεί ο όγκος του. Το αραιωμένο διάλυμα θα έχει: Επιλέξτε την σωστή απάντηση. α. ph = 0,5 β. PH = 1... (β) 18. Ομογενές μίγμα δύο καρβονυλικών ενώσεων Α και Β με ευθύγραμμη ανθρακική αλυσίδα με μοριακό τύπο C 5 H 10 O έχει μάζα 8,6g. Το μίγμα χωρίζεται σε δύο ίσα μέρη. Το 1 ο μέρος με επίδραση περίσσειας μπλε διαλύματος φελιγγείου υγρού δίνει 4,29g καστανέρυθρου ιζήματος. Το 2 ο μέρος με αλκαλικό διάλυμα (ΝaΟΗ) ιωδίου δεν παρουσιάζει καμία μεταβολή. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των καρβονυλικών ενώσεων και ο αριθμός των mol τους στο αρχικό μίγμα. Δίνονται: Μ r C 5 H 10 O =86, Μ r Cu 2 O =143 Οι καρβονυλικές ενώσεις με μοριακό τύπο C 5 H 10 O και ευθύγραμμη ανθρακική αλυσίδα είναι οι: CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH=O CH 3 CH 2 CH 2 C(=Ο)CH 3 CH 3 CH 2 C(=O)CH 2 CH 3 πεντανάλη 2-πεντανόνη 3-πεντανόνη Έστω ότι το μίγμα αποτελείται από 2x mol της Α και 2ψ mol της Β.

10 Ισχύει: m A + m B = m μιγμ. 2x ψ 86 = 8,6 οπότε x + ψ = 0,05mol ΣΕΛΙΔΑ 10 Το 1 ο μέρος περιέχει x mol A και ψ mol B. Από τις παραπάνω ενώσεις, η μόνη που οξειδώνεται είναι η πεντανάλη. Συνεπώς το μίγμα περιέχει πεντανάλη (έστω η Α), η οποία αντιδρά με το φελίγγειο υγρό, σύμφωνα με τη χημική εξίσωση: CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH=O + 2CuSO 4 + 5NaOH CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 COONa + Cu 2 O + 2Na 2 SO 4 + 3H 2 O Από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης έχουμε: 1 mol πενταναλης δίνει 1 mol ιζήματος Cu 2 O. x; mol πενταναλης δίνουν ω; mol Cu 2 O. ω = x mol Cu 2 O. n = m / Mr x = 4,29g / 143g /mol => x = 0,03mol x + ψ = 0,05 ψ = 0,05 x => ψ = 0,02 mol H δεύτερη καρβονυλική ένωση του μίγματος είναι η 3-πεντανόνη, γιατί η 2-πεντανόνη αντιδρά με αλκαλικό διάλυμα Ι 2. Άρα το μίγμα αποτελείται από 0,06 mol πεντανάλης και 0,04 mol 3-πεντανόνης.