ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΗ ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 23 ΜΑΪΟΥ 2011 ΘΕΜΑ Α. Α1. β Α2. α Α3. δ Α4. β Α5. α. Σ β. Σ γ. Λ δ. Λ ε. Σ ΘΕΜΑ Β. Β1.α. β.

Transcript

1 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΗ ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΜΑΪΟΥ 011 ΘΕΜΑ Α Α1. β Α. α Α. δ Α4. β Α5. α. Σ β. Σ γ. Λ δ. Λ ε. Σ ΘΕΜΑ Β Β1.α. 1 Mg :1s s p P :1s s p s p 6 :1s s p s p 4s Fe :1s s p s p d β. 15 P : μονήρη ηλεκτρόνια, Κ : 1 μονήρες ηλεκτρόνια, 19 4s p Fe 6 : 4 μονήρη ηλεκτρόνια, d Β l :1s s p s p S :1s s p s p α. Τα δύο άτομα έχουν ίδιο κύριο κβαντικό αριθμό των ηλεκτρονίων της εξωτερικής στιβάδας (n = ). Το άτομο του l έχει μεγαλύτερο δραστικό πυρηνικό φορτίο (το φορτίο του πυρήνα σε συνδυασμό με τα ενδιάμεσα ηλεκτρόνια), άρα και μεγαλύτερη 1 η ενέργεια ιοντισμού Ε i. 1 β. Το HNO είναι ισχυρότερο οξύ από το ΗF, επομένως και το NO είναι ασθενέστερη βάση από το F, (ως γνωστόν η συζυγή βάση ισχυρού οξέος είναι ασθενής). Στις αντιδράσεις οξέος βάσης η ισορροπία μετατοπίζεται προς το ασθενέστερο οξύ και την ασθενέστερη βάση. Τα προϊόντα είναι πιο σταθερά (λιγότερο δραστικά ή πιο ασθενή) από τα αντιδρώντα.

2 1 γ. Αν έχουμε ρυθμιστικό διάλυμα ΗΑ 1Μ και ΝαΑ Μ, τότε ισχύει: ΗΟ =Κa. Αν αραιώσουμε το διάλυμα σε λογικά όρια, π.χ. φορές με νερό, τότε το διάλυμα που θα προκύψει θα 1 1 περιέχει ΗΟ =Κ a =Κa. Παρατηρούμε δηλαδή ότι κατά την αραίωση σε λογικά όρια, το ph του διαλύματος παραμένει σταθερό. Με την προϋπόθεση βέβαια ότι ισχύουν οι προσεγγίσεις για την εφαρμογή της σχέσης οξεος ΗΟ =Κa βασης δ. Στο ισοδύναμο σημείο προκύπτει διάλυμα ΝΗ l. 4 ΝΗ l ΝΗ l 4 4 Το l είναι η συζυγής βάση του ισχυρού οξέος Η l οπότε δεν αντιδρά με το νερό. Το ΝΗ 4 είναι το συζυγές οξύ της ασθενούς βάσης ΝΗ και αντιδρά με το νερό. ΝΗ ΗΟ ΝΗ 4 ΗΟ Επομένως το ph στο ισοδύναμο σημείο είναι μικρότερο του 7 εφόσον η θερμοκρασία είναι 5 ο. R ΗΟ ε. R R HN R N R O NH O -υδροξυοξύ R H = O HN R H N ΗΟ R H O NH -υδροξυοξύ Β. Σε μικρό δείγμα από κάθε φιάλη επιδρούμε με διάλυμα Ι παρουσία ΝαΟΗ. Μόνο ηηη =Ο αντιδρά και σχηματίζεται κίτρινο ίζημα ΗΙ, οπότε στη φιάλη που θα παρατηρήσουμε κίτρινο ίζημα περιέχεται η ΗΗ=Ο. Σε μικρό δείγμα από τις υπόλοιπες τρεις φιάλες επιδρούμε με αντιδραστήριο Fehling. Μόνο η ΗΗ =Ο αντιδρά και σχηματίζεται καστανέρυθρο ίζημα uο, οπότε στη φιάλη που θα παρατηρήσουμε τη δημιουργία καστανέρυθρου ιζήματος περιέχεται η ΗΗ = Ο. Σε μικρό δείγμα από τις υπόλοιπες δύο φιάλες επιδρούμε με όξινο διάλυμα ΚΜnΟ 4. Από τις δύο ενώσεις ΗO οξειδώνεται οπότε το ερυθροϊώδες διάλυμα του ΚΜnΟ 4 αποχρωματίζεται. Στη φιάλη που θα παρατηρηθεί αποχρωματισμός βρίσκεται το ΗO. R

3 ΘΕΜΑ Γ Γ1. Α: H H H B: H H Ο Γ: H Η = H Δ: H H H Ι Ε: H HΜg I H ΟΜgI Z: H Η H H H ΟH H: H Η H H H Γ. Υπάρχουν δύο ισομερείς αλκοόλες με Μ.Τ. 8 Η Ο. Η 1 προπανόλη H H H και η προπανόλη H H H

4 Έστω ότι το ομογενές μείγμα των δύο αλκοολών περιέχει mol H H H και y mol H H H To κάθε ένα από τα ίσα μέρη που χωρίζεται το ομογενές μείγμα περιέχει mol H H H και y mol H H H i. Μόνο η H H H αντιδρά με περίσσεια διαλύματος Ι ΝaΟΗ (ιωδοφορμική αντίδραση) H H H 4Ι 6ΝaΟΗ ΗΟΟΝ a ΗΙ 5ΝaΙ 5ΗΟ y y mol mol Το κίτρινο ίζημα είναι το ΗΙ m = 78,8g ΗΙ Μ r = 94 ΗΙ m 78,8g y n = n = = 0, mol y = 0, 4mol Μr g 94 mol ii. Στο ο μέρος του μίγματος και οι δύο αλκοόλες οξειδώνονται 5Η Η Η ΟΗ 4ΚΜnΟ 6Η SΟ 5Η Η ΟΟΗ 4ΜnSΟ SO 11H O mol mol 5 5 H H H ΚΜnΟ 4 ΗSΟ4 H H ΜnSΟ 4 ΚSΟ 4 8ΗΟ Ο y mol = 0, mol 0, mol 5 mol n = V = 0,1, L 0,mol n 4 L = ΚΜ Ο 4 0, = 0, = 0,6 mol 5 Επομένως το αρχικό μείγμα αποτελείται από 0,6 mol H H H και 0,4 mol H H H

5 ΘΕΜΑ Δ Δ1. H OONa H OO - Na 0,1M 0,1M 0,1M Το Na (H O) θεωρείται το συζυγές οξύ της ισχυρής βάσης Na οπότε δεν αντιδρά με νερό. Το H OO - είναι η συζυγής βάση του ασθενούς οξέως H O και αντιδρά με το νερό. H OO H O H O Αρχ. Μ: 0,1 Ιον. Σχημ. Ι.Ι (0,1-) b 14 w = = = 5 a = (1) 9 b < θα είναι 0,1 = 0,1 οπότε η (1) γίνεται: Επειδή = = = c 0,1 Επομένως [ - ] = -5 Μ Σε κάθε υδατικό διάλυμα στους 5 ισχύει: [ΗΟ] [ ΟΗ ] = [ΗΟ ] = = Μ 5 ph = -log[h O ] = -log -9 = - (- 9) = Δ. Κατά την αραίωση του διαλύματος Α (βασικό διάλυμα), το ph μειώνεται. Άρα το αραιωμένο διάλυμα θα έχει ph = 8. Δηλαδή [H O ] = -8 Μ άρα και [ - ] = -6 Μ (5 ) H OONa H OO Na - Μ: H OO - H O H O - I.I. M: w 9 b = = (θ σταθερή άρα και b σταθερή) a a = = = Μ 6

6 αρχ Vαρχ 0,1Μ 0,01L Κατά την αραίωση ισχύει: αρχ Vαρχ = τελ Vτελ Vτελ = = V τελ = L = 1L Μ V = Vτελ Vαρχ = 1L 0, 01L = 0,99L ή 990 ml HO τελ Δ. Έστω ότι προσθέτουμε V L διαλύματος Hl 0,01Μ σε ml διαλύματος Α. n HL = 0,01 V mol, n = 0,1 0,01 = 0,001 mol HOONa Επειδή προκύπτει ρυθμιστικό διάλυμα, θα έχουμε περίσσεια H OONa. Η αντίδραση είναι μετατοπισμένη προς τα δεξιά γιατί το H O είναι ασθενέστερο οξύ απο το Hl. H OONa Hl H O Nal Αρχ. 0,001 mol Αν. Σχημ. Τελ. (0,001-) - Το Nal δεν επηρεάζει το ph του διαλύματος. HOONa 0,001 = M, 0,01 V = HO M 0,01 V H OONa H OO - Na 0,01 0,01 0,01 0,01 V 0,01 V 0,01 V H O H O H OO - H O 0,01V 0,001 0,01 V Το ph του ρυθμιστικού διαλύματος είναι 5. Επομένως [H O ] = -5 Μ = , ,001 0,01 V 5 Κ a = 5 0,01 V = 0,001 = 0 5 0,01 V 0,01V 0,001= 0,0V V0,05L ή 50 ml. Δ4. nnaf n HOONa = 0,01 0,1 = 0,001mol = 0,1 0,04= 0,004mol HOONa 0,001 = = 0,0 M 0,05

7 NaF 0,004 = = 0,8M 0,05 HOONa H OO Na NaF Na F 0,0M 0,0M 0,0M 0,8M 0,8M 0,8M Το Na δεν αντιδρά με το νερό. Τα ΗΟΟ και F - αντιδρούν με το νερό. H OO H O H O 0,0 y ( ) F H O HF 0,8 y y y 14 9 y 9 = = = bh 5 OO 0, 0 14 y( y) = = bf 0,8 y Ισχύουν οι προσεγγίσεις οπότε 0,0 0,0 και 0,8 y = 0,8 Επομένως ( y ) 9 = (1) και y ( y ) = () 0,01 0,8 11 (1) : ( ) () : y = y ( y) = 8 11 Προσθέτουμε κατά μέλη: y y = y = 5 ( )( ) = y M = M 5 Επομένως ( ) Σε κάθε υδατικό διάλυμα στους 5 ο ισχύει: HO = HO = = M. 5 9 Επομένως ph = log HO = log =( 9) = 9.