ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΧΗΜΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Transcript

1 ΘΕΜΑ Α A1. i A2. i A. ii A4. i A. iii ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΧΗΜΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΜΑ Β Β HCl (g) + O 2(g) 2H 2 O (g) + 2Cl 2(g), ΔΘ<0 α) Οξειδωτικζσ ουςίεσ ονομάηονται οι ουςίεσ (ςτοιχεία, χθμικζσ ενώςεισ ι ιόντα) που προκαλοφν οξείδωςθ, δθλαδι αφξθςθ του αρικμοφ οξείδωςθσ ατόμου ι ιόντοσ, ενώ οι ίδιεσ ανάγονται. Αναγωγικζσ ουςίεσ ονομάηονται οι ουςίεσ(ςτοιχεία, χθμικζσ ενώςεισ ι ιόντα) που προκαλοφν αναγωγι, δθλαδι μείωςθ του αρικμοφ οξείδωςθσ ατόμου ι ιόντοσ, ενώ οι ίδιεσ οξειδώνονται. Σο Cl οξειδώνεται από -1 ςε 0, άρα το HCl είναι το αναγωγικό. Σο Ο ανάγεται από 0 ςε -2, άρα το Ο 2 είναι το οξειδωτικό. β)i. Θ αρχι Le Chatelier διατυπώνεται ωσ εξισ: όταν ς ζνα ςφςτθμα που βρίςκεται ςε κατάςταςθ χθμικισ ιςορροπίασ μεταβλθκεί ζνασ από τουσ παράγοντεσ (ςυντελεςτζσ) που επθρεάηουν τθ κζςθ τθσ χθμικισ ιςορροπίασ (ςυγκζντρωςθ, πίεςθ, κερμοκραςία) τότε θ κζςθ τθσ ιςορροπίασ μετατοπίηεται προσ τθν κατεφκυνςθ εκείνθ που τείνει να αναιρζςει τθ μεταβολι που επιφζραμε. Θ ελάττωςθ τθσ κερμοκραςίασ μετατοπίηει τθν ιςορροπία προσ τθν κατεφκυνςθ όπου εκλφεται κερμότθτα, δθλαδι προσ τα δεξιά (εξώκερμθ) ςφμφωνα με τθν αρχι Le Chatelier. Επειδι θ ιςορροπία μετατοπίηεται προσ τα δεξιά αυξάνεται θ ποςότθτα του Cl 2 ςτθν κζςθ ιςορροπίασ, οπότε αυξάνεται και θ ςυγκζντρωςθ του αφοφ ο όγκοσ είναι ςτακερόσ (C n ) ii. Με τθν απομάκρυνςθ μζρουσ ποςότθτασ του Cl 2 μειώνεται θ ςυγκζντρωςι του. φμφωνα με τθν αρχι Le Chatelier, θ κζςθ τθσ χθμικισ ιςορροπίασ μετατοπίηεται προσ τθν κατεφκυνςθ εκείνθ που ςχθματίηεται το Cl 2, δθλαδι προσ τα δεξιά. τθν τελικι κζςθ ιςορροπίασ, θ ςυγκζντρωςθ του Cl 2 είναι μικρότερθ απ ότι ςτθν αρχικι κζςθ ιςορροπίασ, αφοφ ςφμφωνα με τθν αρχι Le Chatelier, θ μεταβολι δεν αναιρείται πλιρωσ. iii. Θ προςκικθ καταλφτθ δεν επθρεάηει τθν κζςθ τθσ χθμικισ ιςορροπίασ, διότι αυξάνει ςτον ίδιο βακμό τισ ταχφτθτεσ των δφο αντίκετων αντιδράςεων. Με τθν αφξθςθ του όγκου του δοχείου, υπό ςτακερι κερμοκραςία, ςτιγμιαία ελαττώνεται θ πίεςθ ςτο δοχείο. Θ ελάττωςθ τθσ πίεςθσ μετατοπίηει τθν κζςθ τθσ χθμικισ ιςορροπίασ προσ τθν κατεφκυνςθ εκείνθ που, με βάςθ τθν ςτοιχειομετρία, παράγονται περιςςότερα mol αερίων, δθλαδι προσ τα αριςτερά. (4mol HCl + O 2 2mol H 2 O + 2mol Cl 2 ) Θ ποςότθτα του Cl 2 ςτθν ιςορροπία μειώνεται και ταυτόχρονα ο όγκοσ του δοχείου αυξάνεται, οπότε μειώνεται θ ςυγκζντρωςθ του Cl 2 [Cl 2 ] ncl 2 V όπου n Cl 2 και V

2 i. Με τθν προςκικθ NaOH πραγματοποιείται θ αντίδραςθ εξουδετζρωςθσ: NaOH +HCl NaCl + H 2 O Επειδι το HCl αντιδρά, ελαττώνεται θ ποςότθτα του, άρα και θ ςυγκζντρωςι του αφοφ ο όγκοσ είναι ςτακερόσ (C n ). Ζτςι θ κζςθ τθσ χθμικισ ιςορροπίασ ςφμφωνα με τθν αρχι Le Chatelier μετατοπίηεται προσ τα αριςτερά όπου το HCl ςχθματίηεται, οπότε θ ποςότθτα του Cl 2 μειώνεται άρα και θ ςυγκζντρωςι του αφοφ ο όγκοσ είναι ςτακερόσ (CHCl nhcl ) V. Με τθν προςκικθ αφυδατικοφ μζςου μειώνεται θ ποςότθτα των υδρατμών άρα και θ ςυγκζντρωςθ τουσ, οπότε θ κζςθ τθσ χθμικισ ιςορροπίασ ςφμφωνα με τθν αρχι Le Chatelier μετατοπίηεται προσ τα δεξιά όπου οι υδρατμοί (H 2 O (g) ) ςχθματίηονται. Με τθν μετατόπιςθ τθσ χθμικισ ιςορροπίασ προσ τα δεξιά θ ποςότθτα του Cl 2 αυξάνεται άρα και θ ςυγκζντρωςι του αφοφ ο όγκοσ είναι ςτακερόσ (C n ). Β2. Α (g) + B (g) 2Γ (g), ΔΘ>0 P 1 4atm X.I: mol 0,4mol 0,6mol i. Με διπλαςιαςμό του όγκου θ πίεςθ ςτιγμιαία υποδιπλαςιάηεται. Θ ελάττωςθ τθσ πίεςθσ ςφμφωνα με τθν αρχι Le Chatelier μετατοπίηει τθν κζςθ τθσ χθμικισ ιςορροπίασ προσ τθν κατεφκυνςθ εκείνθ, που με βάςθ τθν ςτοιχειομετρία τθσ αντίδραςθσ παράγονται περιςςότερα mol αερίων και αυξάνεται θ πίεςθ(τείνει να αναιρζςει τθ μεταβολι). Όμωσ εφόςον θ πίεςθ ςτθν νζα κζςθ χθμικισ ιςορροπίασ είναι υποδιπλάςια, ςθμαίνει πωσ με τθ μεταβολι του όγκου θ χθμικι ιςορροπία δεν μετατοπίςτθκε άρα δεν υπάρχει μεταβολι ςτο ςυνολικό αρικμό moles των αερίων, δθλαδι Δnαερίων 0. Ζτςι, 1 ii. Kc [Γ]2 0,6 ( )2 0,4 Β [Α] , iii. Με τθν αφξθςθ τθσ κερμοκραςίασ θ χθμικι ιςορροπία ςφμφωνα με τθν αρχι Le Chatelier μετατοπίηεται προσ τθν κατεφκυνςθ όπου απορροφάται κερμότθτα(ενδόκερμθ) δθλαδι προσ τα δεξιά. Ζτςι αυξάνεται θ ποςότθτα του Γ και ελαττώνεται θ ποςότθτα τθσ ουςίασ Α και Β. Επειδι ο όγκοσ του δοχείου είναι ςτακερόσ ςυμπεραίνουμε ότι: *Γ+ n Γ αυξάνεται, *Α+ n Α μειώνεται, *Β+ n Β μειώνεται Οπότε θ τιμι τθσ ςτακεράσ ιςορροπίασ Κc [Γ] αυξάνεται, αφοφ Α [Β] αυξάνεται ο αρικμθτισ του κλάςματοσ και μειώνεται ο παρονομαςτισ. τθ νζα κζςθ χθμικισ ιςορροπίασ τα mol των ουςιών είναι ίδια με τθν αρχικι κζςθ χθμικισ ιςορροπίασ

3 Α (g) + B (g) 2Γ (g), ΔΘ>0 Νζα Χ.Ι mol 0,4mol 0,6mol Αρχικι : Χ.Ι.: Σελικι: Χ.Ι.: P 2 2V n ολ R T P 2V n ολ R 2T P 2 2V P 2V n ολ R T n ολ R 2T 2 P 1 2 P 4atm B. V10L αα (g) + 2B (g) γγ (g) + δδ(g) i. U - 1 a d[a] dt d[b] dt 1 d[γ] 1 d[δ] γ dt δ dt U U A a U B 2 U Γ γ U Δ δ (1) Αντικακιςτοφμε ςτθν ςχζςθ (1) τισ τιμζσ των U A,U B, U Γ, U Δ 0,02 α 0,02 α 0,06 γ 0,02 δ 0,04 2 0,06 γ 0,02 α1 0,02 δ 0,02 γ 0,02 δ 1 ii. Άρα A (g) + 2B (g) Γ (g) + Δ (g) Αρχικά : 2mol 2mol Αντιδροφν: 2mol Παράγονται: - - mol Ε100 s: - mol U Δ[Δ] Δt M M s 10- s

4 ΘΕΜΑ Γ Α: CH C CH Β: CH C CNa Γ: CH CHCH 2 Δ: CH 2 CHCH Cl Ε: CH C C-CH-CH ǀ CH Η: CH CH-CH ǀ MgCl Θ: CH CH 2 CH Κ: CH CHO Λ: CH CH-CH-CH ǀ ǀ OH CH Μ: CH CH-COONa ǀ CH β)c H 2 O mol m Π + m Ρ + m 4 C μ Θ 2μ Ο mol (14 +16) +(14μ +16)+(14k+18)4(1) C k H 2k+1 + ΟH mol 1 ο ΜΕΡΟ: Περιζχει mol από κάκε ςυςτατικό Σο αντιδραςτιριο Fehling αντιδρά με τισ αλδεΰδεσ Π και Ρ ενώ δεν οξειδώνει τθν αλκοόλθ. Οι αλδεΰδεσ αντιδροφν με το αντιδραςτιριο Fehling ωσ εξισ: RCH0 + 2CuSO 4 +NaOH RCOONa + Cu 2 O + 2Na 2 SO 4 + H 2 O Άρα από τθν οξείδωςθ τθσ κάκε αλδεΰδθσ παράγονται mol ιηιματοσ, οπότε και από τισ δφο ςυνολικά παράγονται 2 mol. Επομζνωσ ιςχφει: 2 0.mol Αντικακιςτώντασ ςτθν ςχζςθ (1) τθν τιμι του προκφπτει: (14ν+14μ+14κ+0) 4 (14ν+14μ+14κ+0) 0,4 (14ν+14μ+14κ+0)14 14(ν+μ+κ)84 ν+μ+κ6 (2)

5 2 ο ΜΕΡΟ: Περιζχει 0, mol 0, από κάκε ςυςτατικό Αλογονοφορμικι αντίδραςθ: R-C-CH + NaOH + 4I 2 RCOONa + CHI +NaI + H 2 O ǁ o CH -CH-R + 4I 2 + 6NaOH RCOONa + CHI + NaI + H 2 O OH φμφωνα με τισ παραπάνω αντιδράςεισ από 1 mol αλκοόλθσ προκφπτει ιηιματοσ και από 1 mol καρβονυλικισ ζνωςθσ παράγεται 1 mol ιηιματοσ. Αφοφ τα ςυνολικά moles ιηιματοσ είναι mol, άρα δίνουν αλογονοφορμικι αντίδραςθ θ μία αλδεΰδθ και θ αλκοόλθ. Θ μοναδικι αλδεΰδθ που δίνει αλογονοφορμικι αντίδραςθ είναι θ CH CHO, άρα 2. Από τθ ςχζςθ (2) προκφπτει: ν+μ+κ6 2+μ+κ6 μ+κ4 Αν μ1 και κ: CH 2 0 και CH CHCH (δεκτό) ΟΘ Είναι δεκτι λφςθ γιατί θ HCHO είναι δραςτικότερθ από τθν CH CHO ςε αντιδράςεισ προςκικθσ ςτο καρβονφλιο. Αν μ και κ1: CH CH 2 CHO και CH OH (απορρίπτεται) Αυτι θ λφςθ απορρίπτεται διότι θ CH OH δεν δίνει τθν αλογονοφορμικι Άρα P: CH 2 O Π: CH CHO : CH CHCH OH Ο ΜΕΡΟ: HCHO + 4KMnO 4 + 6H 2 SO 4 mol 4mol 0, 0,4 mol CH CHO +2KMnO 4 +H 2 SO 4 mol 2mol 0, mol CH CHCH +2KMnO 4 +H 2 SO 4 OH mol 2mol 0, mol Άρα nkmno4 0,4 mol + mol + CO 2 +4MnSO 4 +2K 2 SO H 2 O CH COOH +2MnSO 4 +K 2 SO 4 +H 2 O CH CCH +2MnSO 4 +K 2 SO 4 +8H 2 O ǁ O mol 0,8 mol0,16mol V nkmno 4 C KMnO 4 0,16 L 0,8L 800mL

6 ΘΕΜΑ Δ Αφοφ το μείγμα είναι ιςομοριακό περιζχει ίςα moles Ν 2 και Θ 2.Ζςτω ότι το μείγμα περιζχει mol από κάκε αζριο ιςχφει: m N2 + m H2 10 n N2 M rν2 + n H2 M rh mol N 2(g) + H 2(g) 2NH (g), ΔΘ Αρχικά: mol mol Αντιδροφν: ymol ymol Παράγονται: - - 2ymol Χ.Ι.: (-y)mol (-y)mol 2ymol τθν Χ.Ι: CNH M 2y 10 y α) 2y 10 0,6 ι 60% Κc β) [NH ] 2 [N 2 ][H 2 ] 12, γ i) U 1 2 Δ[NH ] Δt 2 M min 1 0 M/min 0,02 M/min ii) P αρχ V n αρχ R T P τελ V n τελ R T διαιρώ κατά μζλθ Pαρχ V Pτελ V nαρχ R T nτελ R T Pαρχ Pτελ 10 8 Pτελ Pαρχ ΔΡ% Pαρχ 100% Pτελ Pαρχ % %20%

7 δ)i. Αφοφ τα n αερίων ςτθν νζα κζςθ χθμικισ ιςορροπίασ είναι λιγότερα ςε ςχζςθ με τθν αρχικι ιςορροπία ςθμαίνει πωσ με τθν μείωςθ τθσ κερμοκραςίασ θ κζςθ τθσ χθμικισ ιςορροπίασ μετατοπίςτθκε προσ τα λιγότερα moles αερίων, δθλαδι προσ τα δεξιά. Όταν θ κερμοκραςία μειώνεται θ ιςορροπία ςφμφωνα με τθν αρχι Le Chatelier μετατοπίηεται προσ τθν κατεφκυνςθ που εκλφεται κερμότθτα. Άρα θ αντίδραςθ προσ τα δεξιά είναι εξώκερμθ. ii) Ν 2( g) + H 2(g) 2NH (g) X.I: 4mol 2mol 2mol Μεταβολι: Σ Αντιδροφν: ωmol ωmol Παράγονται: - - 2ωmol NEA Χ.Ι.: (4-ω)mol (2-ω)mol (2+2ω)mol τθν νζα Χ.Ι: nολ 7mol 4-ω+2-ω+2+2ω7 8-2ω7 ω0,mol α 2+2ω 10 0,9 ι 90%