Απαντήσεις Επαναληπτικών Θεμάτων Χημείας Γ Λυκείου Κατεύθυνσης 2011

Transcript

1 Απαντήσεις Επαναληπτικών Θεμάτων Χημείας Γ Λυκείου Κατεύθυνσης 0 ΘΕΜΑ Α Α. Β Α α Α α Α4 δ, Α5 : α. Σωστό β. Σωστό γ. Λάθος * δ. Λάθος ε. Λάθος (Η επιτροπή θεμάτων έπρεπε να διευκρινίσει ότι η θερμοκρασία είναι 5 ο C) ΘΕΜΑ Β B. α. Ca: s s p 6 s p 6 4s Fe: s s p 6 s p 6 d 6 4s S: s s p 6 s p 4 β. Ca: 4 η περίοδος η ή ΙΙΑ ομάδα Fe: 4 η περίοδος, 8 η ή VIIIA ομάδα S: η περίοδος, 6 η ή VIA ομάδα Β. α. Από το σχολικό βιβλίο: (σελ. 4): Η ενέργεια δεύτερου ιονισμού, E i, ορίζεται: Σ(g) Σ + (g) + e -, με E i = ΔΗ > 0 Είναι αναμενόμενο πως η δεύτερη ενέργεια ιοντισμού έχει μεγαλύτερη τιμή από την πρώτη, καθώς πιο εύκολα φεύγει το ηλεκτρόνιο από το ουδέτερο άτομο απ ότι από το φορτισμένο ιόν. Δηλαδή, έχουμε: Ε i > E i. Με ανάλογο τρόπο προκύπτει: E i > E i. κ.ο.κ.. β. Βασιζόμαστε στο σχολικό βιβλίο: (σελ. 0): Ο ιοντισμός είναι ενδόθερμη αντίδραση άρα με αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνεται και η K w. Ετσι:

2 Απαντήσεις Επαναληπτικών Θεμάτων Χημείας Γ Λυκείου Κατεύθυνσης 0 0 [H O ] [OH ] 0 [H O ] 0 [H O ] 0 log[h O ] log w ph 7 δηλαδή του καθαρού νερού στους 80 C είναι μικρότερο του 7. Κάποιος θα μπορούσε να μην χρησιμοποιήσει τη μαθηματική απόδειξη και να την περιγράψει με λόγια. γ. Βασιζόμαστε στο σχολικό βιβλίο (σελ. ) και την "Απαγορευτική αρχή του Pauli": Σύμφωνα με την απαγορευτική αρχή του Pauli είναι αδύνατο να υπάρχουν στο ίδιο άτομο δύο ηλεκτρόνια με ίδια τετράδα κβαντικών αριθμών (n, l, m l, m s). Συνεπώς, δεν μπορεί ένα τροχιακό να χωρέσει πάνω από δύο ηλεκτρόνια. δ. Βασιζόμαστε στο σχολικό βιβλίο (σελ. ): Αυτό συμβαίνει γιατί όσο πηγαίνουμε προς τα δεξιά του περιοδικού πίνακα, αυξάνεται ο ατομικός αριθμός και κατά συνέπεια αυξάνεται το δραστικό πυρηνικό φορτίο του ατόμου (κατά προσέγγιση το φορτίο του πυρήνα μειωμένο κατά το φορτίο των ηλεκτρονίων των εσωτερικών στιβάδων). Έτσι, λόγω μεγαλύτερης έλξης των ηλεκτρονίων της εξωτερικής στιβάδας από τον πυρήνα, η ατομική ακτίνα μειώνεται. ε. Βασιζόμαστε στο σχολικό βιβλίο (σελ. 8): Τα αντιδραστήρια Grignard παρασκευάζονται κατά την επίδραση Mg σε διάλυμα RX σε απόλυτο αιθέρα. Ο αιθέρας πρέπει να είναι απόλυτος, γιατί η παραμικρή ποσότητα νερού αντιδρά με το RMgX και δίνει αλκάνιο, οπότε καταστρέφεται το αντιδραστήριο Grignard: Β. Διοχετεύουμε μία μικρή ποσότητα του αερίου σε αμμωνιακό διάλυμα CuCl. Αν σχηματιστεί έγχρωμο ίζημα, τότε το αέριο είναι το -πεντίνιο: (Το πεντάνιο, και το -πεντένιο δεν αντιδρούν με το πιο πάνω διάλυμα, αφού δε διαθέτουν ψευδόξινα υδρογόνα).

3 Απαντήσεις Επαναληπτικών Θεμάτων Χημείας Γ Λυκείου Κατεύθυνσης 0 Αν δε σχηματιστεί ίζημα, διοχετεύουμε μια άλλη μικρή ποσότητά του αερίου σε αραιό ψυχρό διάλυμα Br σε CCl 4. Αν παρατηρήσουμε αποχρωματισμό του διαλύματος, τότε το αέριο είναι το -πεντένιο, αν όχι είναι το πεντάνιο. ΘΕΜΑ Γ Γ. Α Β Γ Δ Ε Ζ CHI CH COONα Λ Μ Ν Γ. Η αλδεΰδη είναι η CH CHO. Οι πιθανές ισομερείς αλκοόλες είναι οι: H C CH CH OH ή H C CH CH OH Έστω ότι περιέχονται α mol της αλδεΰδης και α mol της αλκοόλης. Όταν χωρίζουμε το μείγμα σε δύο ίσα μέρη, τότε στο κάθε μέρος θα περιέχονται προφανώς α/ mol της αλκοόλης και α mol της αλκοόλης. Μέρος ο Βρίσκω τα mol του Αg: m,6 n n n 0, mol () 08 r Βρίσκω τα mol της αλδεΰδης: H οξείδωση της CH CHO περιγράφεται από την αντίδραση:

4 Απαντήσεις Επαναληπτικών Θεμάτων Χημείας Γ Λυκείου Κατεύθυνσης 0 CH CHO + AgNO + NH + H O CH COONH 4 + Ag + NH 4 NO Από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης της οξείδωσης της CH CHO προκύπτει: Tα mol CH CHO παράγουν mol Αg Tα α/ mol αλκοόλης παράγουν 0, mol Ag 0, 0,mol () Μέρος ο Βρίσκω τα συνολικά mol του ΚΜnO 4 : n C V n 0, n 0,mol no 4 H οξείδωση της CH CHO από το ΚMnO 4 περιγράφεται από την αντίδραση: 5CH CHO + KMnO 4 + H SO 4 5CH COOH + MnSO 4 + K SO 4 + H O Βρίσκω τα mol του ΚΜnO 4 που θα οξειδώνουν την CH CHO: Tα 5mol CH CHO αντιδρούν με mol ΚΜnO 4 Tα α/=0, mol CH CHO αντιδρούν με x mol ΚΜnO 4 0, x 0,04mol ΚΜnO 4 5 Περισσεύουν 0, 0,04 = 0,6 mol ΚΜnO 4 Έστω ότι η ζητούμενη αλκοόλη είναι η δευτεροταγής CH CH(ΟΗ)CH Βρίσκω τα mol του ΚΜnO 4 που θα την οξείδωναν: 5 H C CH CH + ΚMnO 4 + H SO 4 5 H C C CH + KMnSO 4 + K SO H O OH O Tα 5mol αλκοόλης αντιδρούν με mol ΚΜnO 4 Tα α=0, mol αλκοόλης αντιδρούν με x mol ΚΜnO 4 0, x 0,08mol ΚΜnO 4 5 Έστω ότι η ζητούμενη αλκοόλη είναι η πρωτοταγής CH CH CH OH. Βρίσκω τα mol του ΚΜnO 4 που θα την οξείδωναν: Βρίσκω τα mol της CH CH CH OH που οξειδώθηκαν: 5 CH CH CH OH +4ΚΜnO 4 +6H SO 4 5 CH CH CH OH +MnSO 4 +4K SO 4 + H O Tα 5mol αλκοόλης αντιδρούν με 4 mol ΚΜnO 4 Tα α=0, mol αλκοόλης αντιδρούν με x mol ΚΜnO 4 0, x 4 5 0,6mol ΚΜnO 4

5 Απαντήσεις Επαναληπτικών Θεμάτων Χημείας Γ Λυκείου Κατεύθυνσης 0 Από την αποτελέσματα προκύπτει πως η ζητούμενη αλκοόλη είναι η πρωτοταγής CH CH CH OH, αφού γι αυτήν καταναλώθηκε η ποσότητα των 0,6 mol του KMnO 4 που προβλέπεται από την εκφώνηση του προβλήματος. ΑΠΑΝΤΗΣΗ ΘΕΜΑΤΟΣ Δ: Δ. Στο διάλυμα Α, η ηλεκτρολυτική διάσταση του άλατος γράφεται: CH CK CH C K (Α) Από τα δύο ιόντα, το ιόν K, δεν αντιδρά με το Η Ο. Το άλλο ιόν, δηλαδή το CHC, είναι το συζυγές οξύ του CHC και αντιδρά με το νερό σύμφωνα με τη χημική εξίσωση: CH C CH C. Προσδιορίζω τη νέα συγκέντρωση του Από το νόμο της αραίωσης διαλυμάτων: CH C K : C V 0 CHC CHCK CHCK CHCK C CHCOOk V V 0 40 C V C (V V ) C Από την αναλογία των συντελεστών της ηλεκτρολυτικής διάστασης (Α) του CHC K, προκύπτει η συγκέντρωση του [CHC ]. Βρίσκουμε τη σταθερά της βάσης CHC : K 0 K K K K K K 0 4 W 9 W a b b b 5 b () K 0 Συντάσσουμε τον πίνακα της αντίδρασης της βάσης CHC με το νερό: Αντίδραση: Αρχικά/ Μ CH C HO CH C + Αντιδρούν/παράγονται/ Μ -x +x +x Ισορροπία/ Μ -x x x Ισορροπία/ Μ (μετά τις προσεγγίσεις) x x M [CH C ] [ ] x ,5 Kb 0 x 0 0 x 0 0 [CHC ]

6 Απαντήσεις Επαναληπτικών Θεμάτων Χημείας Γ Λυκείου Κατεύθυνσης 0 4,5 [ ] 0 M (). Άρα: () p log[ ] p 4,5 () () p 4 p p 4 4,5 p9,5(4) Δ. Προσδιορίζω το ph του διαλύματος Α: Συντάσσουμε τον πίνακα της αντίδρασης της βάσης: CHC H με το νερό: Αντίδραση: CH C H HO CH C + O Αρχικά/ Μ Αντιδρούν/παράγονται/ Μ -y +y +y Ισορροπία/ Μ -y y y Ισορροπία/ Μ (μετά τις προσεγγίσεις) y y [CH C ] [ ] y 5 5 K 0 y 0 ph,5 log [CHC ] Προσδιορίζω το ph του αραιωμένου διαλύματος. Το ph του αραιωμένου διαλύματος θα είναι αυξημένο κατά μία μονάδα : (5). ph,5 log ph,5 log (6). Προσδιορίζω τη συγκέντρωση των [Η Ο + ] στο αραιωμένο διάλυμα.,5 ph, O ] 0 5log [H M (7). Προσδιορίζω τη συγκέντρωση του C στο αραιωμένο διάλυμα. CHC Έστω C =c, η συγκέντρωση του CHC H H CH C H, στο αραιωμένο διάλυμα. Συντάσσουμε τον πίνακα της αντίδρασης του οξέος CHC H με το νερό: Αντίδραση: CH C HO CH C + Αρχικά/ Μ c Αντιδρούν/παράγονται/ Μ -δ +δ +δ Ισορροπία/ Μ c -δ δ δ Ισορροπία/ Μ (μετά τις προσεγγίσεις) c,5 δ= 0,5 δ= 0

7 Απαντήσεις Επαναληπτικών Θεμάτων Χημείας Γ Λυκείου Κατεύθυνσης 0 [CH C ] [ ] (0 ) 0 Ka c c c 0,0 (8)., [CHC ] 0 0 Προσδιορίζω τον όγκο του νερού V (ml) που πρόσθεσα στα 00 ml του διαλύματος Α. Από το νόμο της αραίωσης διαλυμάτων: C V C V C V C (V V ) V V V V CHCH CHCH CHCH CHCH CCHC H CCHC H 0 V 0, V 0 0, V 9,9L 9900mL 0 Δ. Έστω ότι προσθέσαμε ω ml HCl. Έστω ότι c είναι η συγκέντρωση του CH COOΗ και c διαλυμάτων Γ (ω ml) και Α (00ml) για το σχηματισμό του διαλύματος Δ. Προσδιορίζω τη συγκέντρωση c του HCl στο αραιωμένο διάλυμα. [HCl] V 0 0 [HCl] V [HCl] V [HCl] c V η συγκέντρωση του ΗCl μετά την ανάμειξη των Στο διάλυμα υπάρχει επίδραση του κοινού ιόντος [Η Ο + ]. Το ΗCl ιοντίζεται πλήρως: HCl HO HO Το c Μ δίνει c Μ Cl O ιοντισμός του CH COOH παρουσία του κοινού ιόντος HO γράφεται: (9) Αντίδραση: CH C HO CH C + Αρχικά/ Μ c c Αντιδρούν/παράγονται/ Μ -κ +κ +κ Ισορροπία/ Μ c - κ κ c + κ Ισορροπία/ Μ (μετά τις προσεγγίσεις) c κ c Από το βαθμό ιοντισμού,α προσδιορίζω τη σχέση μεταξύ των συγκεντρώσεων c και το κ. 5 c,50 c (0) c Για τη σταθερά ιοντισμού του CH C H ισχύουν: 5 [CHC ] [ ] 5 k c 5 0 c c K 0 0 c M 0,5M [CH C ] c c

8 Απαντήσεις Επαναληπτικών Θεμάτων Χημείας Γ Λυκείου Κατεύθυνσης (9), (0) mL διαλύματος Γ. Δ4. Θεωρούμε πως το διάλυμα που προκύπτει είναι το Δ. Προσδιορίζω τα mol των συστατικών που αναμειγνύονται για να προκύψει το Δ. mol CH COOH : n 0 0,mol mol CH COOK : n 0 0,mol mol HCl : n,5 0 0,05mol Στο Δ αντιδρούν τα CH COOK και HCl: Αντίδραση: CH C K Cl CHC KCl Αρχικά/ mol 0, 0,05 0, Αντιδρούν/παράγονται/ mol -0,05-0,05 +0,05 Τελικά/ mol 0,5 0 0,5 Από τα συστατικά του Δ, μόνο τα CH COOH και CH COOK επηρεάζουν το ph του διαλύματος και συνιστούν ρυθμιστικό διάλυμα. Στο διάλυμα Δ, η ηλεκτρολυτική διάσταση του άλατος CH COOK γράφεται: CH COOK CH COO K Τα 0, mol CH COOK δίνουν 0,mol CH COO Εφαρμόζω την εξίσωση των Henderson και Hasselbalch για το υδατικό ρυθμιστικό διάλυμα του συζυγούς ζεύγους CH COOH/CH COO - : 0,5 K [ ] [CH COOH] [ ] 0 [ ] 0 ph log0 ph [CH 0, 5 COO ]