CaO(s) + CO 2 (g) CaCO 3 (g)

Transcript

1 ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΧΗΜΕΙΑ Β Λυκείου Ιανουάριος 2014 ΘΕΜΑ 1ο 1. Να επιλεχθούν οι σωστές απαντήσεις: (αʹ) Η θερμότητα που εκλύεται σε μια εξώθερμη αντίδραση i. αυξάνεται με την παρουσία καταλύτη ii. είναι ανεξάρτητη της ποσότητας αντιδρώντων που αντιδρά iii. εξαρτάται από την φυσική κατάσταση αντιδρώντων και προϊόντων iv. εξαρτάται μόνο από την φυσική κατάσταση των προϊόντων (βʹ) Μια αντίδραση μηδενικής τάξεως i. αν οι συνθήκες παραμένουν σταθερές, έχει σταθερή ταχύτητα σε όλη τη διάρκειά της ii. πρέπει να περιέχει μόνο στερεά αντιδρώντα iii. δεν επηρεάζεται από την θερμοκρασία iv. δεν επηρεάζεται από καταλύτες (γʹ) Οι εξώθερμες αντιδράσεις: i. έχουν υψηλή ενέργεια ενεργοποίησης ii. είναι απλές iii. έχουν μεγάλη ταχύτητα iv. ελευθερώνουν ενέργεια με μορφή θερμότητας (δʹ) Ο νόμος ταχύτητας της απλής αντίδρασης 2 C(s) + O 2 (g) 2 CO(g) είναι: i. v = k[c][o 2 ] ii. v = k[co][o 2 ] iii. v = k[o 2 ] iv. v = k[c] 2 [O 2 ] 2. Να χαρακτηρίσετε τις παρακάτω προτάσεις με (Σ) αν είναι σωστές και με (Λ) αν είναι λανθασμένες (αʹ) Οι μονάδες της σταθεράς ταχύτητας στις αντιδράσεις πρώτης τάξης είναι s 1 (βʹ) Η μεταβολή της ενθαλπίας για την αντίδραση: CaO(s) + CO 2 (g) CaCO 3 (g) σε P = 1 atm και T = 298 K είναι η πρότυπη ενθαλπία σχηματισμού του CaCO 3. (γʹ) Ο ρυθμός κατανάλωσης ενός αντιδρώντος είναι πάντοτε ίσος με την ταχύτητα της αντίδρασης (δʹ) Η μεταβολή της ενθαλπίας ενός συστήματος, για μια μεταβολή η οποία εκτελείται υπό σταθερή πίεση, ισούται με την θερμότητα που ανταλλάσσεται μεταξύ συστήματος και περιβάλλοντος κατά τη μεταβολή. 1

2 ΘΕΜΑ 2ο 1. Κατά την χημική αντίδραση: 2 A(g) + B(s) Γ(g) Η ταχύτητα διπλασιάζεται με τον διπλασιασμό της συγκέντρωσης του Α. Να γραφεί ο νόμος ταχύτητας και να δοθούν οι μονάδες της σταθεράς ταχύτητας. 2. Η παρακάτω πρόταση είναι σωστή ή λανθασμένη; Αιτιολογήστε. Η αρχική ταχύτητα της αντίδρασης: Zn(s) + 2 HCl(aq) ZnCl 2 (aq) + H 2 (g) είναι μεγαλύτερη όταν χρησιμοποιείται σκόνη Zn(s) απ ό,τι αν χρησιμοποιείται Zn(s) σε φύλλα. 3. Η παρακάτω πρόταση είναι σωστή ή λανθασμένη; Αιτιολογήστε. Αν κατά την καύση ορισμένης ποσότητας C(s) ελευθερώνεται θερμότητα, η οποία μπορεί να θερμάνει ορισμένη ποσότητα υγρού νερού κατά θ C, τότε κατά την καύση διπλάσιας ποσότητας C(s) ελευθερώνεται θερμότητα, η οποία είναι δυνατόν να θερμάνει την ίδια ποσότητα υγρού νερού κατά 2 θ C. 4. Να βρεθεί το ποσό της θερμότητας που πρέπει να προσφέρουμε σε 180g υγρού H 2 O θερμοκρασίας 20 C για να μετατραπούν πλήρως σε υδρατμό (H 2 O(g)) θερμοκρασίας 100 C. Δίνεται: H 2 O(l) H 2 O(g) H = 40 kj, η ειδική θερμοχωρητικότητα του υγρού νερού: c = 4, 18 J/g C και οι σχετικές ατομικές μάζες A r (H) = 1, A r (O) = 16. ΘΕΜΑ 3ο Για την αντίδραση: 2A + B Γ + 3 έχουμε τα πειραματικά δεδομένα: Πείραμα [A] (Μ) [B] (Μ) v (M/s) 1 0,1 0,2 0,5 2 0,2 0, ,1 0, Να βρεθεί ο νόμος ταχύτητας της αντίδρασης. 2. Να βρεθεί η σταθερά ταχύτητας (τιμή και μονάδες). 3. Να προταθεί ένας πιθανός μηχανισμός για την αντίδραση. 4. Να βρεθεί, για το πρώτο πείραμα, η συγκέντρωση κάθε σώματος που συμμετέχει στην αντίδραση μετά από μεγάλο χρόνο και να γίνει, στο ίδιο διάγραμμα, η γραφική παράσταση της συγκέντρωσης κάθε σώματος με τον χρόνο. 2

3 ΘΕΜΑ 4ο Καίγονται 0,03 mol αλκανίου με περίσσεια αέρα και ελευθερώνεται θερμότητα, η οποία μπορεί να θερμάνει 2,1 kg H 2 O κατά 3 o C. 1. Ποια ποσότητα θερμότητας ελευθερώνεται κατά την καύση του αλκανίου και ποια η ενθαλπία καύσης του αλκανίου σε kcal/mol; Δίνεται η ειδική θερμοχωρητικότητα του νερού: c = 1cal/g o C. 2. Αν η ενθαλπία καύσης του C είναι: H c (C) = 95kcal/mol, η ενθαλπία καύσης του H 2 είναι: H c (H 2 ) = 65kcal/mol και η ενθαλπία σχηματισμού του αλκανίου είναι: H f = 15kcal/mol, να βρεθεί η ενθαλπία καύσης του αλκανίου σε kcal/mol, συναρτήσει του πλήθους ατόμων C στο μόριο του αλκανίου. 3. Να βρεθεί ο μοριακός τύπος του αλκανίου. 3

4 ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΧΗΜΕΙΑ Β Λυκείου Ιανουάριος 2014 ΘΕΜΑ 1ο 1. (αʹ) iii (βʹ) i (γʹ) iv (δʹ) iii 2. (αʹ) Σωστό. (βʹ) Λάθος. (γʹ) Λάθος. (δʹ) Σωστό. ΘΕΜΑ 2ο 1. Ο νόμος ταχύτητας θα είναι: v = k[a] ν Οταν διπλασιαστεί η [A] θα έχουμε: v = k(2[a]) ν v = 2 ν k[a] ν Ομως v = 2v, οπότε: επομένως: 2v = 2 ν k[a] ν 2v = 2 ν v ν = 1. v = k[a] Οι μονάδες της σταθεράς ταχύτητας θα είναι: v = k[a] M s = {k} M {k} = 1 s 2. Η αρχική ταχύτητα της αντίδρασης: Zn(s) + 2 HCl(aq) ZnCl 2 (aq) + H 2 (g) είναι μεγαλύτερη όταν χρησιμοποιείται σκόνη Zn(s) απ ό,τι αν χρησιμοποιείται ίση ποσότητα σε φύλλα Zn(s), γιατί η σκόνη Zn(s) έχει μεγαλύτερη επιφάνεια επαφής. 3. Αν κατά την καύση ορισμένης ποσότητας C(s) ελευθερώνεται θερμότητα Q, κατά την καύση διπλάσιας ποσότητας C(s) θα ελευθερώνεται θερμότητα 2Q. Ομως: Q = mc θ και 2Q = mc θ 1

5 οπότε: 2mc θ = mc θ θ = 2 θ 4. Καταρχήν υπολογίζουμε το ποσό θερμότητας που απαιτείται για την θέρμανση 180g υγρού H 2 O από τους 20 C στους 100 C. Q 1 = mc θ Q 1 = 180g 4, 18J/g C 80 C = 60, 192 kj. Επίσης: M r,h2 O = M r,h2 O = 18, οπότε: n H2 O = mol = 10 mol. Το ποσό θερμότητας που απαιτείται για την εξάτμιση 10 mol H 2 O είναι: Q 2 = kj = 400 kj Η συνολική θερμότητα είναι: Q = 460, 192 kj. ΘΕΜΑ 3ο 1. Ο νόμος ταχύτητας θα είναι: v = k[a] µ [B] ν Αντικαθιστώντας από τον πίνακα έχουμε: 0, 5 = k 0, 1 µ 0, 2 ν (1) 1 = k 0, 2 µ 0, 2 ν (2) 1 = k 0, 1 µ 0, 4 ν (3) Διαιρώντας κατά μέλη (1) και (2) έχουμε: Διαιρώντας κατά μέλη (1) και (3) έχουμε: 0, 5 1 = 0, 5 1 = ( ) µ 0, 1 µ = 1. 0, 2 ( ) ν 0, 2 ν = 1. 0, 4 Επομένως: 2. θα είναι: Επομένως: k = v = k[a][b]. v [A][B] k = 1M/s 0, 2M 0.2M k = 25 s 1 M 1 3. A + B + E A + E Γ + 2 αργά γρήγορα 2

6 4. Θα έχουμε: M 2 A + B Γ + 3 Αρχ. 0, 1 0, Αντ. 0,1 0, Παρ. - 0, 05 0, 15 Τελ. - 0, 05 0, 15 ΘΕΜΑ 4ο Καίγονται 0,03 mol αλκανίου με περίσσεια αέρα και ελευθερώνεται θερμότητα, η οποία μπορεί να θερμάνει 2,1 kg H 2 O κατά 3 o C. 1. Επίσης: Επομένως: 2. Επιθυμούμε την ενθαλπία της αντίδρασης: Γνωρίζοντας: Q = mc θ Q = 2100 g 1 cal/g o C 3 o C = 6300 cal. Οταν καίγονται 0,03 mol ελευθερώνονται 6300 cal Οταν καίγεται 1 mol ελευθερώνονται x cal x = cal = 210 kcal. H c = 210 kcal/mol. C ν H 2ν+2 + 3ν + 1 O 2 2 νco 2 + (ν + 1)H 2 O (4) C + O 2 CO 2 H = 95kcal (5) H O 2 H 2O H = 65kcal (6) νc + (ν + 1)H 2 C ν H 2ν+2 H = 15kcal (7) Πολλαπλασιάζοντας την (8) με ν, την (9) με ν + 1 και αντιστρέφοντας την (10) έχουμε: Προσθέτοντας κατά μέλη έχουμε: νc + νo 2 νco 2 H = 95νkcal (8) (ν + 1)H 2 + ν + 1 O 2 2 (ν + 1)H 2 O H = 65(ν + 1)kcal (9) C ν H 2ν+2 νc + (ν + 1)H 2 H = 15kcal (10) C ν H 2ν+2 + 3ν + 1 O 2 2 νco 2 + (ν + 1)H 2 O H = ( 95ν 65(ν + 1) + 15)kcal. Αν η ενθαλπία καύσης του C είναι: H c (C) = 95kcal/mol, η ενθαλπία καύσης του H 2 είναι: H c (H 2 ) = 65kcal/mol και η ενθαλπία σχηματισμού του αλκανίου είναι: H f = 15kcal/mol, να βρεθεί η ενθαλπία καύσης του αλκανίου σε kcal/mol, συναρτήσει του πλήθους ατόμων C στο μόριο του αλκανίου. 3. Θα ισχύει: 95ν 65(ν + 1) + 15 = 210 ν = 1. Επομένως, ο μοριακός του αλκανίου θα είναι: CH 4. 3