ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΕΥΤΕΡΑ 23 ΜΑΪΟΥ 2011 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

Transcript

1 1 ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΕΥΤΕΡΑ 2 ΑΪΟΥ 2011 ΕΞΕΤΑΖΟΕΝΟ ΑΘΗΑ: ΧΗΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΘΕΑ Α Α1. β Α2. α Α. δ Α4. β Α. α. Σωστό β. Σωστό γ. Λάθος δ. Λάθος ε. Σωστό ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΑ Β Β1.α. Η κατανομή των ηλεκτρονίων σε υποστιβάδες είναι: : 1s 2s 2 12Mg p P : 1s 2s 2p s p K : 1s 2s 2p s p 4s e : 1s 2s 2p s p d β. Η κατανομή των ηλεκτρονίων σε τροχιακά είναι: : 1s 2s 2p s p P μονήρη ηλεκτρόνια ( ) ( ( ( ( )( )( ) :1s 2s 2p s p 4s K 1 μονήρες ηλεκτρόνιο ( ) ( ( ( ( ( ) e :1s 2s 2p s p d 4 μονήρη ηλεκτρόνια ( ) ( ( ( ( )( )( )( ) Β2.α : 1s 2s 2p s p : 1s 2s 2p s p C, n =, Z * 1 = = 7 S, n =, Z * 2 = = 6

2 2 Τα στοιχεία αυτά έχουν τον ίδιο αριθμό στιβάδων, ανήκουν δηλαδή στην ίδια περίοδο. Το 17 Cl επειδή έχει μεγαλύτερο δραστικό πυρηνικό φορτίο (Ζ*) έλκει περισσότερο τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής του στιβάδας, άρα θα χρειαστεί να προσφέρουμε μεγαλύτερο ποσό ενέργειας για να αποσπάσουμε το χαλαρότερο συγκρατούμενο ηλεκτρόνιο από την έλξη του πυρήνα, έτσι έχει την μεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού. β. ία πρωτολυτική αντίδραση είναι πάντοτε μετατοπισμένη προς τα ασθενέστερα οξέα και τις ασθενέστερες βάσεις. Το ΗΝΟ είναι πολύ ισχυρό οξύ, άρα η συζυγής του βάση είναι πολύ ασθενής σαν βάση. (Όσο ισχυρότερο είναι το οξύ τόσο ασθενέστερη είναι η συζυγής του βάση). Το H είναι ασθενές οξύ (πολύ ασθενέστερο από το ΗΝΟ ) άρα και το είναι ασθενής σαν βάση (ισχυρότερη από το NO ). Συνεπώς η ισορροπία είναι μετατοπισμένη προς τα δεξιά, προς την κατεύθυνση δηλαδή που βρίσκεται το ασθενέστερο οξύ και η ασθενέστερη βάση. γ. Σε κάθε ρυθμιστικό διάλυμα ισχύει η σχέση: Cοξ [HO ] = kα C βασ nοξ n οξ nοξ όπου : Cοξ M [HO ] kα [HO ] kα n V = = = (1) V βασ nβασ nβασ V Cβασ = M V Ομοίως: Cβασ [ ] = kb C οξ nβασ n βασ nβασ όπου : Cβασ M [ΟΗ ] kb [ ] kb n V = = = (2) V οξ nοξ nοξ V Cοξ = M V Από τους παραπάνω τύπους (1) και (2) προκύπτει ότι με αραίωση (έως του σημείου που είναι αποδεκτές οι προσεγγίσεις) το ph του ρυθμιστικού n διαλύματος παραμένει σταθερό γιατί ο λόγος οξ n ή βασ παραμένει n βασ nοξ σταθερός.

3 Η σταθερές k α και k b δεν επηρεάζονται από την μεταβολή του όγκου του διαλύματος (εξαρτώνται μόνο από την θερμοκρασία). δ. Κατά την ογκομέτρηση αυτή πραγματοποιείται η αντίδραση: NH HC NH4C Στο ισοδύναμο σημείο το διάλυμα θα περιέχει μόνο ΝΗ 4 Cl, το οποίο διίσταται πλήρως: NH4 C NH4 C Από τα ιόντα του άλατος το Cl δεν αντιδρά με μόρια νερού σαν βάση γιατί προέρχεται από ισχυρό ηλεκτρολύτη το ΗCl. Έτσι το NH 4 είναι συζυγές οξύ της ασθενούς βάσης ΝΗ και αντιδρά με μόρια νερού: NH 4 H2O NH H O Έτσι το διάλυμα είναι όξινο, δηλαδή το ph του διαλύματος είναι μικρότερο του επτά (7) Παρατήρηση: Εδώ θα έπρεπε να μας δοθεί ότι η θερμοκρασία του διαλύματος είναι 2 ο C. Β. Σε δείγμα από κάθε φιάλη προσθέτουμε όξινο διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου (ΚMnO 4 /H ). Το δείγμα της φιάλης που δεν αποχρωματίζει το όξινο διάλυμα του υπερμαγγανικού καλίου είναι το CO το οποίο περιέχεται στην αντίστοιχη φιάλη. Σε άλλο δείγμα από τις υπόλοιπες φιάλες προσθέτουμε υγρό ehling. Το δείγμα που δεν αντιδρά με το αντιδραστήριο αυτό και δεν δημιουργεί κεραμέρυθρο ίζημα Cu 2 O είναι το HCO το οποίο περιέχεται στην αντίστοιχη φιάλη. Τέλος σε άλλο δείγμα από τις υπόλοιπες δύο ενώσεις προσθέτουμε Ι 2 παρουσία Na. αυτό αντιδρά μόνο η =O και δίνει κίτρινο ίζημα (I ), οπότε η =O περιέχεται στην αντίστοιχη φιάλη. Τέλος στην τέταρτη φιάλη περιέχεται η H=O. ΘΕΑ Γ Γ1. Οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α έως Θ είναι: O Γ: = 2 προπένιο

4 4 I OMgI.. Γ2. Οι ισομερείς αλκοόλες με τύπο C Η 8 Ο είναι: 2 2 (1 - προπανόλη), Έστω ότι το μείγμα περιέχει 2x mol 2 2 και 2y mol Το μείγμα χωρίζεται σε δύο ίσα μέρη, άρα σε κάθε μέρος έχουμε: x mol 2 2 και y mol i) Από τις αλκοόλες αυτές δίνει την αλοφορμική αντίδραση μόνο η 2 2 Το 1 mol αλκοόλης παράγουν 1 mol I (ίζημα) τα y mol»» ;y mol»» Για το I έχουμε: m 78,8 n = y = = 0,2 mol M 94 r

5 ii) Στο δεύτερο μέρος περιέχεται: x mol 2 2 και 0,2 mol ε όξινο διάλυμα KMnO 4 αντιδρούν και οι δύο αλκοόλες 22 4KMnO4 6H2SO4 2CO 4MnSO K2 SO4 11H Τα mol αλκοόλης απαιτούν 4 mol KMnO 4 4x τα x mol»» ; mol 2KMnO H SO C 2MnSO O SO 8H K2 4 2 Τα mol αλκοόλης απαιτούν 2 mol KMnO 4 0,4 τα 0,2 mol»» ; mol Βρίσκουμε τα mol του ΚMnO 4 : n C = n = C V = 0,1,2 = 0,2 mol. V 4x 0,4 4x Άρα = 0,2 = 0,2 0,08 4x = 1,2 x = 0, mol Άρα το αρχικό μείγμα περιέχει: 0,6 mol 2 2 και 0,4 mol ΘΕΑ Δ Δ1. Στο διάλυμα (Α) έχουμε την διάσταση του άλατος: COONa COO Na 0,1 ;0,1M ;0,1M Από τα ιόντα αυτά το Na δεν αντιδρά με μόρια νερού γιατί προέρχεται από ισχυρό ηλεκτρολύτη. Το COO είναι η συζυγής βάση του ασθενούς οξέος CO και αντιδρά με μόρια νερού σύμφωνα με την χημική εξίσωση: COO H2O CO Βρίσκουμε την σταθερά k b της βάσης COO : 14 k w 10 9 kα kb = k w kb = kb = = 10 kα 10 Κάνουμε τον πίνακα: O O

6 COO H2O CO αρχ. 0,1 I/Π -x x x I/Ι 0,1 x x x 6 [CO] [ ] 9 x 2 10 k b = 10 = x = 10 x = 10 [ COO ] 0,1 = [ ] 10 M. = Άρα p = log[ ] = log10 ph p = 14 ph = 14 = 9. 2 Δ2. ε την προσθήκη νερού στο αρχικό διάλυμα (Α) το διάλυμα γίνεται λιγότερο βασικό. Έτσι το ph του διαλύματος είναι: ph = 9 1 = 8. Προσδιορίζουμε την συγκέντρωση των [ΟΗ ] στο αραιωμένο διάλυμα: 6 ph = 8 p = 14 8 = 6 [ ] = 10 M (1) ε την βοήθεια του πίνακα από τον ιοντισμό της βάσης COO προσδιορίζουμε την συγκέντρωσή της. COONa COO Na C C C COO H2O CO αρχ. C I/Π -y y y I/Ι C y y y 2 (1) 6 2 [COO ] [ ] 9 y 9 (10 ) kb = 10 = 10 = C = 10 M [COO ] C y C ε τη βοήθεια του νόμου της αραίωσης βρίσκουμε τον τελικό όγκο. = n C V = C V 0,1 0,01 = 10 V V 1 L n = Άρα: VH 2 O = V2 V1 = 1000 m 10 m = 990 m. Δ. ε την προσθήκη διαλύματος HCl στο διάλυμα (Α) το HCl αντιδρά με το COONa. Έτσι δουλεύουμε με mol: n COONa = C V = 0,1 0,01 = 10 mol n HC = C V = 0,01 V mol, (όπου V, ο όγκος του διαλύματος του HCl σε L)

7 7 Επειδή το διάλυμα που προκύπτει μετά την αντίδραση είναι ρυθμιστικό συμπεραίνουμε ότι το COONa βρίσκεται σε περίσσεια. mol COONa HC CO NaC αρχ. 10 0,01V αντ/παρ 0,01V 0,01V 0,01V τελ 10 0,01V 0 0,01V Βρίσκουμε τις συγκεντρώσεις τους: 2 n V [ COONa] = = = k, 2 V 10 V 2 n 10 V [ CO] = = = λ. 2 V 10 V Από τον τύπο Menderson Hasselbalch: Cοξ [HO ] = kα C λ β 10 = 10 λ = k. k ph = [HO ] = V V 2 2 Άρα: = 10 V = V V 10 V V = 10 V = V = 0,0 L ή 0 m Δ4. ε την ανάμειξη των δύο διαλυμάτων δεν γίνεται η αντίδραση, άρα προσδιορίζουμε τις νέες συγκεντρώσεις: 2 C1 V1 0,1 10 COONa : C1 V1 = CT VT CT = CT = VT 0,0 10 CT = = 0,02M C1 V1 1 0,04 Νa: C1 V1 = CT VT CT = CT = = 0,8M VT 0,0 Στο διάλυμα Γ: i) Έχουμε την ηλεκτρολυτική διάσταση του άλατος Na: Na Na 0,8 ;0,8 ;0,8 Από τα ιόντα του άλατος δεν αντιδρά με μόρια νερού το ιόν Na γιατί προέρχεται από ισχυρό ηλεκτρολύτη.

8 8 Το είναι η συζυγής βάση του ασθενούς μονοπρωτικού οξέος H, άρα αντιδρά με μόρια νερού σύμφωνα με την εξίσωση: H2O H ii) Έχουμε επίσης την ηλεκτρολυτική διάσταση του άλατος COONa : COONa COO Na ; ; Από τα ιόντα του άλατος αντιδρά με μόρια νερού μόνο το COO (συζυγής βάση του CO ). Άρα έχουμε: COO H2O CO H2O H αρχ y 0,8 x I/Π x x x y y y I/Ι x x x y 0,8 y y x y Αρχικά βρίσκουμε την k : k b 14 kw α kb = kw kb = kb = = 10 H 4 k α 10 Έτσι: H = [CO] [ ] 9 x(x y) 10 = [ COO ] 2 10 x kb 2 COO = x(x y) (1) [H] [ ] 10 y(x y) 11 kb = 10 = 8 10 = y(x y) [ ] 0,8 y Προσθέτουμε κατά μέλη τις σχέσεις (1)και (2): = x(x y) y(x y) 10 = (x y) x y = 10 = [ Άρα: p = log[ ] = log10 ph p = 14 ph = 14 = 9 ] = (2) ΩΥΣΟΠΟΥΛΟΣ ΓΙΩΡΓΟΣ ΧΗΙΚΟΣ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΣ SCIENCE PRESS