ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 27 ΜΑΙΟΥ 2015 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

Transcript

1 ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 7 ΜΑΙΟΥ 05 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΘΕΜΑ Α Α. γ Α. β Α. γ Α4. α Α5. β ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Β Β.α. Η πρόταση είναι λανθασμένη. Αιτιολόγηση. Σε υδατικό διάλυμα NaF ισχύει: NaF Na F F HO HF OH Με την προσθήκη υδατικού διαλύματος ισχυρής βάσης π.χ. διάλυμα NaOH έχουμε: i) Επίδραση κοινού ιόντος: NaOH Na OH F HO HF OH Οπότε ο αριθμός των των ιόντων του υδροξυλίου αυξάνεται. ii) Αύξηση του όγκου του διαλύματος (με ελάττωση της συγκέντρωσης του NaF), οπότε για την συγκέντρωση του υδροξειδίου: n OH [OH ] =, στην σχέση αυτή αυξάνεται και ο αριθμητής και ο Vδιαλύματος παρονομαστής ταυτόχρονα. Έτσι:. Αν η [ΟΗ ] της ισχυρής βάσης είναι μεγαλύτερη από την [ΟΗ ] του διαλύματος του NaF, τότε η τελική συγκέντρωση του [ΟΗ ] στο διάλυμα τoυ NaF γίνεται μεγαλύτερη της αρχικής και το ph του διαλύματος αυξάνεται.. Αν η [ΟΗ ] της ισχυρής βάσης είναι μικρότερη από την [ΟΗ ] του διαλύματος του NaF, τότε η τελική συγκέντρωση του υδροξειδίου στο διάλυμα του NaF, γίνεται μικρότερη της αρχικής και το ph του διαλύματος ελαττώνεται.. Τέλος αν η [ΟΗ ] της ισχυρής βάσης και η [ΟΗ ] του διαλύματος του NaF είναι ίσες μεταξύ τους τότε η τελική συγκέντρωση του

2 υδροξειδίου στο διάλυμα του NaF παραμένει σταθερή και το ph του διαλύματος παραμένει σταθερό. β. Η πρόταση είναι σωστή. Αιτιολόγηση. Τα ισομερή βουτίνια είναι: CH CH C CH βουτίνιο CH C C CH βουτίνιο Τα αλκίνια με τον τριπλό δεσμό στην άκρη, με όξινο υδρογόνο, αντιδρούν με αμμωνιακό διάλυμα CuCl και παράγουν κεραμέρυθρο ίζημα. CH CHC CH CuC NH CHCHC C Cu NH4C. γ. Η πρόταση είναι σωστή. Αιτιολόγηση. Το διάλυμα περιέχει το ασθενές οξύ, CH COOH και την συζυγή του βάση CH COO, με ίσες συγκεντρώσεις, οπότε το διάλυμα είναι ρυθμιστικό. CH COONa CHCOO Na Cοξ [H O ] = kα Cβ CH COOH HO CH COO H O τύπος του Henderson Το NaCl δεν επηρεάζει το ph του διαλύματος γιατί κανένα από τα ιόντα του (NaC Na C ) δεν αντιδρά με μόρια νερού, γιατί προέρχονται από ισχυρούς ηλεκτρολύτες: Na HO X, C HO X. Για να είναι ένα διάλυμα CH CΟΟΗ / CH CΟΟΝa ρυθμιστικό θα πρέπει οι συγκεντρώσεις των συζυγών μορφών να είναι παραπλήσιες (η μία συγκέντρωση να μην ξεπερνάει το δεκαπλάσιο της άλλης). Στην περίπτωσή μας οι συγκεντρώσεις των συζυγών ζευγών είναι ίσες και το διάλυμα χαρακτηρίζεται ρυθμιστικό. δ. Η πρόταση είναι λανθασμένη. Αιτιολόγηση. Όλα τα ευγενή αέρια έχουν συμπληρωμένη την εξωτερική τους στιβάδα με 8e, δομή ηλεκτρονίων σθένους ns np 6, εκτός από το He το οποίο έχει δομή s. ε. Η πρόταση είναι λανθασμένη. Αιτιολόγηση.

3 Οι αλκοόλες είναι ασθενέστερα οξέα (k 0 0 ) από το νερό (k α H O 6 α ROH 8 6,8 0 ) οπότε στο νερό πρακτικά δεν ιονίζονται. Δηλαδή η ισορροπία CH OH HO CH O H O είναι μετατοπισμένη προς τα αριστερά, πρακτικά δεν γίνεται ο ιοντισμός της CH OH. Β.α. Η ηλεκτρονιακή δομή των στοιχείων 7 Χ, Ψ: X : s s, n εξ =, Ζ * = 5 7 p 6 : s s p s Ψ, n εξ =, Ζ * = Το στοιχείο 7 Χ: Ανήκει στην V A ή 5 η ομάδα και στη δεύτερη περίοδο του περιοδικού πίνακα. Το στοιχείο Ψ: Ανήκει στην ΙΙ A ή η ομάδα και στη τρίτη περίοδο του περιοδικού πίνακα. β. Έστω ένα υποθετικό στοιχείο Α το οποίο να ανήκει στην ΙΙ Α ομάδα του περιοδικού πίνακα (Ζ * = ) και στη δεύτερη περίοδο (n εξ = ). Η ηλεκτρονιακή του δομή είναι: A : s s. II A..... V A η η 4A 7Χ η Ψ Τα στοιχεία 4 Α και 7 Χ έχουν τον ίδιο κύριο κβαντικό αριθμό των ηλεκτρονίων της εξωτερικής τους στιβάδας, ανήκουν στην ίδια περίοδο, διαφέρουν όμως στο δραστικό πυρηνικό τους φορτίο. Το στοιχείο 7 Χ έχει μεγαλύτερο δραστικό πυρηνικό φορτίο, άρα έλκει περισσότερο τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής τους στιβάδας και έχει τη μεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού. Ισχύει: E i < E ( A) i. (X) Τα στοιχεία 4 Α και Ψ βρίσκονται στην ίδια ομάδα του περιοδικού πίνακα, έχουν το ίδιο δραστικό πυρηνικό φορτίο, διαφέρουν όμως στον κύριο κβαντικό αριθμό των ηλεκτρονίων της εξωτερικής τους στιβάδας. Το στοιχείο Ψ κατανέμει τα ηλεκτρόνιά του σε μεγαλύτερο αριθμό στιβάδων. Έτσι ο πυρήνας του έλκει λιγότερο τα ηλεκτρόνια σθένους του και έχει την μικρότερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού. Ισχύει: E < E. Οπότε E < E i i ( A) i(x) E < E ( Ψ) i(α) E < E ή E > E γ. Για τους ηλεκτρονιακούς τύπους έχουμε: i ( Ψ) i(x) i(χ) i(ψ) i ( Ψ) i(α)

4 4 Η ένωση ΗΝΟ είναι ομοιοπολική και ο ηλεκτρονιακός της τύπος είναι: H X Το οξείδιο του Ψ είναι βασικό οξείδιο, οξείδιο μετάλλου, δηλαδή ιοντική ένωση και σχηματίζει κρυσταλλικό πλέγμα με αναλογία ιόντων :. Ο ηλεκτρονιακός της τύπος είναι: ΘΕΜΑ Γ Γ. Οι συντακτικοί τύποι είναι: A: B: O E: Z: Cl gcl K: OgCl, : COO OH Γ.α.Επειδή το βουτένιο έχει ευθύγραμμη ανθρακική αλυσίδα και με προσθήκη νερού δίνει δύο δυνατά προϊόντα (κύριο δευτερεύον) είναι το βουτένιο: CH CHCH = CH (μη συμμετρικό αλκένιο). Έτσι έχουμε: (A) (B) H HOH

5 x HOH Άρα οι ενώσεις Α, Β Γ είναι: H 5 β. Έστω x από το βουτένιο με προσθήκη νερού έδωσαν κύριο προϊόν ένωση Β και ψ με προσθήκη νερού έδωσαν δευτερεύον προϊόν Γ. H x ;x y H ;y Το μείγμα των Β και Γ χωρίζεται σε τρία ίσα μέρη. ο μέρος: x της (Β), y της (Γ) x ; x ; x 6 6 ONa y y ; y 6 ; y 6 VS.T.P. x y, x y n H = = = 0,05 x y = 0, (),4 6 6,4 6 ο μέρος: x της (Β), y της (Γ) Από τις παραπάνω αλκοόλες την αλογονοφορμική αντίδραση δίνει μόνο η Β: 4I 6NaOH COONa 5NaI 5H O x ; x

6 6 x CH I: n ιζ ήματος = 0,08 = 0,08 x = 0,4 () Η () λόγω της () γίνεται: 0,4 y = 0, y = 0,06. ο x 0,4 μέρος: = = 0,08 (Β) y 0,06 = = 0,0 (Γ) Αντιδράσεις οξείδωσης: 5 KnO4 H SO4 5 CCH nso4 O 5 αντιδρ. K SO 4 8H O 0,6 0,08» ; 5 5 4KnO4 6HSO4 5 CHCOOH 5 αντιδρ. 4 4nSO 4 K SO 4 H O 0,08 0,0 m0l» ; 5 0,6 0,08 0,4 nkno = = ,4 n n οπότε: C = V = = 5 = 0,48 L ή 480 ml. V C 0, ΘΕΜΑ Δ Δ. L Y HCOOH 0, V L Y NaOH 0, V T=(V) L ph=4 Με την ανάμειξη των διαλυμάτων Υ και Υ έχουμε: HCOOH: n = C V = 0, = 0,. ΝaOH: n = 0, V Αντίδραση εξουδετέρωσης: HCOOH NaOH HCOONa HO 0, 0,V

7 Διερεύνηση:. Πλήρης εξουδετέρωση: n = n 0, = 0, V = 0, V L. HCOOH NaOH = 7 HCOOH NaOH HCOONa HO 0, 0, 0, 0, 0, 0 0 0, n 0, 0, [HCOONa] = = = = 0,05. VT HCOONa HCOO Na 0,05 0,05 0,05 HCOO HO HCOOH OH Επειδή από τον παραπάνω ιοντισμό προκύπτουν υδροξείδια ισχύει: OH ] > [H O ] και ph > 7, οπότε η περίπτωση αυτή απορρίπτεται. [. Περίσσεια NaOH: 0,V > 0, V > L. HCOOH NaOH HCOONa HO 0, 0,V 0, 0, 0, 0 0,V 0, 0, Στο τελικό διάλυμα έχουμε: Μ Μ NaOH Na OH, HCOONa HCOO Μ E.K.I. - HCOO HO HCOOH OH [ OH ] >> [H O ] ph >> 7 απορρίπτεται.. Περίσσεια HCOOH με ph = 4 αποδεκτή. HCOOH NaOH HCOONa HO 0, 0,V 0,V 0,V 0,V 0, 0,V 0 0,V Na

8 8 0, 0,V [ HCOOH] = = κ () V 0,V [ HCOOΝa] = = λ () V Το διάλυμα είναι ρυθμιστικό. Cοξ [HO ] = kα () C 4 4 κ β 0 = 0 κ = λ λ () 4 ph = 4 [HO ] = 0 () 0, 0,V 0, V 0, = 0, = 0,V V = = 0,5 L ή 500 ml. () V V 0, Δ. Y 500 ml HCOOH 0, Y 500 ml CH COOH Y4 ;ph Βρίσκουμε τις νέες συγκεντρώσεις. HCOOH: C V 0, 0,5 CT = = = 0,05. VT CH COOH: C V 0,5 CT = = = 0,5. VT HCOOH HO HCOO H O CH COOH HO CH O COO H 0,05 y 0,5 x x x x y y y 0,05 x x xy 0,5 y y xy x (x y) 4 x (x y) 6 kα HCOOH = 0 = 5 0 = x(x y) 0,05 x 0,05 () y (x y) 5 y (x y) 6 kα = 0 = 5 0 = y(x y) CHCOOH 0,5 y 0,5 () 6 5 ()(): 0 0 = (x y) (x y) = [HO ] = 0,5 [H O ] = 0 ph =,5. Σημείωση: Οι προσεγγίσεις είναι αποδεκτές: i) λόγω Ε.Κ.Ι. kα ii) λόγω < 0. C

9 9 ΕΝΑΣ ΑΛΛΟΣ ΤΡΟΠΟΣ ΛΥΣΗΣ (όχι τόσο συνηθισμένος) Υπολογίζουμε τα ph των διαλυμάτων Υ και Υ. Το διάλυμα Υ περιέχει HCOOH (k α = 0 4 ) με C = 0, : HCOOH HO HCOO H O 0, x x x 0, x x x k α [HCOO ] [ΗΟ = [HCOOH] 4 kα 0 = = 0 < 0 C 0 Δεκτές προσεγγίσεις - ] Το διάλυμα Υ περιέχει CH COOH (k α = 0 5 ) με C = : CH COOH HO CH COO H O ω ω ω ω ω ω k α [CHCOO ] [ΗΟ = [CH COOH] 5 kα 0 5 = = 0 < 0 C Δεκτές προσεγγίσεις - 4 x 5 0 = x = 0 0, x,5 x = [H O ] 0 ph,5 = = ] 5 ω 5 0 = ω = 0 ω,5 ω = [H O ] = 0 ph = Οπότε: Με την ανάμιξη δύο διαλυμάτων Υ και Υ με ph =,5 το καθένα προκύπτει διάλυμα Υ 4 με το ίδιο ph. Άρα το ph του διαλύματος Υ 4 είναι,5.,5 Δ. Y 4 L HCOOH 0,05 CH COOH 0,5 g ;V T.P.)

10 n HCOOH = 0,05 = 0,05 n = 0,5 0,5. CH COOH = 0 HCOOH g (HCOO) g H εκλύουν 0,05» ;0,05 CH COOH g (CH COO) g H εκλύουν 0,5» ;0,5 Άρα: n = 0,05 0,5 0,75 και H = VH (S.T.P.) = n Vm = 0,75,4 = 6,6 L (S.T.P.) Δ4. Είναι δυνατόν να προσδιορίσουμε την συγκέντρωση του διαλύματος του HCOOH κάνοντας ογκομέτρηση οξείδωσης με πρότυπο διάλυμα το ερυθροϊώδες KnΟ 4 το οποίο όταν ανάγεται αποχρωματίζεται. Αντίδραση: 5 KnO4 HSO4 5CO nso 4 K SO4 8H O Η ογκομέτρηση ολοκληρώνεται την στιγμή που το διάλυμα του υπερμαγγανικού καλίου αποχρωματιστεί πλήρως, οπότε δεν απαιτείται δείκτης για την παραπάνω ογκομέτρηση. Σημείωση: Ένα εναλλακτικός τρόπος μελέτης της ογκομέτρησης αυτής είναι ότι η ογκομέτρηση ολοκληρώνεται όταν σταματήσει η έκλυση φυσαλίδων CO (οπτικό αποτέλεσμα στο ισοδύναμο σημείο) και δεν απαιτείται χρήση δείκτη. ΜΩΥΣΟΠΟΥΛΟΣ ΓΙΩΡΓΟΣ ΧΗΜΙΚΟΣ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΣ SCIENCE PRESS