בחינת בגרות תשע"ד,

Transcript

1 בחינת בגרות תשע"ד, בחינת בגרות תשע"ד, כל הזכויות שמורות למפמ"ר כימיה ולאגף הבחינות, משרד החינוך, מדינת ישראל השאלות פרק ראשון (40 נקודות) ענו על שתי השאלות 1 ו- (לכל שאלה - 0 נקודות). ענו על כל הסעיפים א-ח בגיליון התשובות המצורף (לכל סעיף -.5 נקודות). בכל סעיף הקיפו במעגל את הספרה המציינת את התשובה הנכונה..1 לפני שתענו, קראו את כל התשובות המוצגות. א. האותיות d c, b, a, מסמלות אטומים של ארבעה יסודות הנמצאים באותה שורה בטבלה המחזורית. בטבלה שלפניכם מוצג מספר אלקטרוני הערכיות באטומים אלה. האטום a b c d מספר אלקטרוני הערכיות מהי הקביעה הנכונה? הרדיוס של אטום a גדול מהרדיוס של אטום b. אטום b יכול להתקשר לאטום c בקשר קוולנטי כפול. אנרגיית היינון של אטום c גבוהה מאנרגיית היינון של אטום d. היערכות האלקטרונים באטום d היא.,

2 506 בחינת בגרות תשע"ד, 014 ב. לפניכם ארבעה היגדים הנוגעים לקשרים קוולנטיים. מהו ההיגד הנכון?. C= שווה לאורך הקשר =C 1. אורך הקשר C. N-H אורך הקשר C-H שווה לאורך הקשר.. C-C C= אנרגיית הקשר C גדולה מאנרגיית הקשר.3. Cº N Cº אנרגיית הקשר C גדולה מאנרגיית הקשר.4, CH צורה מישורית משולשת. CH היא אפס. ג. למולקולה של מתאנאל, לפניכם שלושה היגדים, :III - I דרגת החמצון של אטום הפחמן במולקולה CH יש דו-קוטב קבוע. ) CH ) יש קשרי מימן בין המולקולות. במולקולה בחומר.I.II.III מה הם ההיגדים הנכונים? I ו- II בלבד..1 I ו- III בלבד. II ו- III בלבד..III ו- II,I..3.4, Br( ) ד. במעבדה ובתעשייה מפיקים ברום, על-פי התגובה: - + (g) ¾¾ - + ( ) Br C C Br לתוך 00 מ"ל תמיסה מימית שהכלה יוני ברום,, Br - הזרימו 500 מ"ל גז כלור, (g). C החומרים הגיבו בשלמות. בתנאי התגובה הנפח של 1 מול גז היה 5 ליטר. C מהו הריכוז של יוני - בתום התגובה? 0.085M. 0.0M.1 0. M.4 0.1M.3

3 בחינת בגרות תשע"ד, (g) ה. 60 מ"ל אמוניה, (g)3, NH הגיבו בשלמות עם 60 מ"ל חמצן, התקבלו 90 מ"ל אדי מים, (g), H ו- 30 מ"ל של גז נוסף. כל הנפחים נמדדו באותם תנאים של טמפרטורה ולחץ. מהו הגז הנוסף שהתקבל בתגובה? N (g).1 N (g) N (g) N (g)..3.4 ו. נתונות ארבע מתכות המדורגות לפי הכושר היחסי שלהן לחזר: Cd(s) > Ni(s) > Pb(s) > Ag(s) בטבלה שלפניכם מידע על ארבעה ניסויים,,d-a שבוצעו במעבדה. בכל ניסוי טבלו פס מתכת בתמיסה מימית שהכילה יוני מתכת. Cd (s) Ni (s) Pb (s) Ag (s) יוני המתכת המתכת a Ag + b Pb + c Ni + d Cd + באילו מהניסויים התרחשה תגובה? a ו- b בלבד. b ו- c בלבד. b ו- d בלבד. a ו- c בלבד

4 ה, 508 בחינת בגרות תשע"ד, (s) + ( ) ¾¾ + (g) + (1) Na H Na H H ז. לפניכם ניסוחים של שלוש תגובות (1) - (3): (s) + ( ) ¾¾ () K C H K HC H - (g) + + ¾¾ 3(s) + ( ) (3) C Ca H CaC H מהי הקביעה הנכונה? ) H ( כחומצה. H ( ) בתגובה (1) מגיב בתגובה () מגיב כבסיס כאשר מכניסים למים (s)3, KC מתקבלת תמיסה שה- ph שלה קטן מ ph של Ca(H) כאשר מזרימים (g) C לתוך תמיסת סידן הידרוקסידי,.4 התמיסה יורד. ח. לפניכם ייצוג מקוצר לנוסחת המבנה של חומצה גלוטמית. H H NH מה הוא המשפט הנכון? 1. הנוסחה המולקולרית של חומצה גלוטמית היא. CHN בנוסחת המבנה של חומצה גלוטמית, הקבוצה הצדדית, R, היא.-CH בתמיסה מימית, ב- = 7 ph, המטען הכולל על חלקיקי החומצה הגלוטמית הוא (1-). חומצה גלוטמית היא נוזל בטמפרטורת החדר..3.4

5 בחינת בגרות תשע"ד, ניתוח קטע ממאמר מדעי - חובה. קראו את הקטע שלפניכם, וענו על כל הסעיפים א-ד שאחריו. בשרפה של דלקים כמו נפט ופחם נפלט פחמן דו-חמצני, "דלק ירוק" מאצות (g). C יש מדענים הסבורים כי עלייה בריכוז (g) C באטמוספרה גורמת, בין היתר, לשינויי אקלים ולעלייה בחומציות של מי הים. C (g) מגיב עם מים, ), H ( על-פי התגובה: + - (g) + ( ) ¾¾ C H H HC מדענים מנסים למצוא דרכים לצמצום הכמות של (g) C הנפלטת לאטמוספרה. אחת הדרכים היא גידול אצות זעירות הקולטות (g) C ומנצלות אותו ליצירת תרכובות פחמן. שיטה זו מכונה ביוקונברסיה. בספרד פועל מתקן ניסיוני שמזרימים בו (g) C שנפלט מארובות של מפעל מלט, לתוך צינורות זכוכית המכילים מים ואצות זעירות. בהשפעתה של קרינת השמש האצות מתרבות במהירות, ומפיקים מהן תערובת של תרכובות פחמן הדומה בתכונות הבערה שלה תערובת זו היא לנפט. "דלק ירוק", מכיוון שבעת שרפתה לא נפלטים לאוויר חומרים מזהמים כמו אלה הנפלטים בשרפת נפט או פחם. התערובת נוצרת במתקן הניסיוני בתוך 48 שעות, לעומת הנפט בטבע שהיווצרותו נמשכת מיליוני שנים. גם בישראל הוקם מתקן הפועל בשיטת הביוקונברסיה. המתקן נמצא באשקלון, ליד תחנת הכוח להפקת חשמל המופעל על-ידי שרפת פחם, במתקן זה מזרימים את ה- C (g). C (s) שנוצר בשרפת הפחם לתוך ברכות מי ים שבהן אצות זעירות. האצות קולטות (g) C ומתרבות במהירות. מאצות אלה מפיקים חומצות שומן מסוג אומגה 3, ומהן מכינים תוסף תזונה. בישראל מקווים שבעתיד יהיה אפשר לייצר בשיטת הביוקונברסיה גם "דלק ירוק". (מעובד על-פי: מרלן גרינפטר, "פתרון למחסור בנפט ולבעיית שינוי האקלים", אפוק טיימס ישראל, מאי 011)

6 510 בחינת בגרות תשע"ד, 014, C (s) א. הניחו שבתחנות הכוח בישראל המופעלות על-ידי פחם נשרפים בכל שעה 160 טון פחם, בחמצן, (g), שבאוויר. נסחו את תגובת השרפה של פחם. ב- 1 טון יש 1,000,000 גרם 6 ) 110 גרם). כמה מול פחם נשרף בכל שעה בתחנות הכוח האלה? פרטו את חישוביכם. מהי המסה של C (g) שנפלטת לאטמוספרה בכל שעה מתחנות הכוח האלה? i i פרטו את חישוביכם. ב. על-פי המידע שבקטע, ציינו שני יתרונות לשימוש בשיטת הביוקונברסיה. C (g) ג. לשתי בר כות, שהכילו אותו נפח של מי ים, הזרימו באותו קצב. רק באחת מהברכות היו אצות. שאר התנאים זהים. איזה מהגרפים III - I שלפניכם מתאר את שינוי ה- ph של מי הים עם הזמן, בכל אחת מהברכות? נמקו. ph ph ph 7.6 ללא אצות עם אצות 7.6 ללא אצות עם אצות 7.6 עם אצות ללא אצות 7.0 זמן 7.0 זמן 7.0 זמן III II I ד. i במולקולה של אחת מחומצות השומן מסוג אומגה 3 המופקות מאצות יש 0 אטומי פחמן ו- 5 קשרים כפולים, כולם במבנה ציס. כתבו רישום מקוצר לחומצת שומן זו. באחד השלבים בתהליך הפקת חומצות השומן מן האצות משתמשים בממס. איזה מן הממסים - מים, הסבירו. ), H ( או הקסאן, ) - CH 6 14( מתאים להמסת חומצות השומן?

7 בחינת בגרות תשע"ד, פרק שני (60 נקודות) ענו על שלוש מהשאלות 8-3 (לכל שאלה - 0 נקודות). מבנה האטום, קישור ותכונות של חומרים א. תירוקסין הוא הורמון המופרש על-ידי בלוטת התריס, ותפקידו לווסת קצב חילוף חומרים בגוף. לפניכם ייצוג מקוצר לנוסחת המבנה של תירוקסין. H.3 I I NH H I I במולקולה של תירוקסין יש 4 אטומי חמצן,, בקבוצות פונקציונליות שונות. רשמו את הנוסחה של כל אחת מן הקבוצות הפונקציונליות האלה, וציינו את השם של כל קבוצה. ברפואה מאבחנים בעיות בפעילות של בלוטת התריס באמצעות יוד רדיואקטיבי. I. בטבלה שלפניכם מידע חלקי על שני איזוטופים רדיואקטיביים של יוד, i העתיקו את הטבלה למחברת הבחינה והשלימו אותה. ב. סמל האיזוטופ מספר אטומי מספר מסה מספר פרוטונים מספר אלקטרונים מספר נויטרונים 131 I 70 איזוטופ 131 I פולט קרינה רדיואקטיבית והופך ל Xe מהו סוג הקרינה הרדיואקטיבית הנפלטת, α או β? נמקו.

8 51 בחינת בגרות תשע"ד, 014 ג. בתנאי החדר היסוד יוד, (s), I הוא מוצק שצבעו סגול אפור. בניסוי שבוצע במעבדה הכניסו לכל אחת משתי מבחנות (1) - () גבישים של (s). I למבחנה (1) הוסיפו 1 -פרופאנול, ). CHH 3 7 ( למבחנה () הוסיפו מים,. H ( ) i i רק באחת משתי המבחנות התקבלה תערובת הומוגנית. קבעו באיזו מבחנה, (1) או (), התקבלה תערובת הומוגנית. תארו ברמה מיקרוסקופית את התערובת ההומוגנית שהתקבלה. נסחו את התהליך לקבלת התערובת ההומוגנית. ד. בטבלה שלפניכם מוצגים נתונים על 1 -פרופאנול ואצטון. החומר הנוסחה המולקולרית נוסחת המבנה טמפרטורת הרתיחה (C) 97 CH3-CH-CH-H CH פרופאנול 57? CH 3 6 אצטון נתונות שתי נוסחאות מבנה, A ו- B. קבעו איזו מהנוסחאות, A או B, היא נוסחת המבנה של אצטון. הסבירו מדוע פסלתם את הנוסחה האחרת. CH = CH-CH-H B CH C CH A

9 בחינת בגרות תשע"ד, מבנה, קישור ותכונות של חומרים לפניכם ארבעה איורים, d, - a המתארים בצורה סכמטית את המבנה של ארבעה מוצקים: מגנזיום, (s) ; Mg אשלגן כלורי, (s) ; KC יוד, (s) ; I יהלום, (s). C b d a c א. העתיקו את הטבלה שלפניכם למחברת הבחינה, והשלימו אותה. האיור נוסחת המוצק המתואר באיור סוגי החלקיקים במוצק סוג הקשרים בין החלקיקים במוצק a b c d

10 514 בחינת בגרות תשע"ד, 014 ב. הסבירו מדוע מגנזיום, (s), Mg מוליך חשמל ואילו יהלום, (s), C אינו מוליך חשמל. בתשובתכם התייחסו למבנה החומרים. ג. אשלגן כלורי, (s), KC מופק בישראל ממי ים המלח. אשלגן כלורי מתמוסס היטב במים. נסחו את תהליך ההמסה במים של (s). KC תארו ברמה מיקרוסקופית תמיסה מימית של אשלגן כלורי. i. IBr (s) ויוד ברומי,, HI (g) ד. ההיגדים - i שלפניכם עוסקים בשתי תרכובות של יוד: מימן יודי, קבעו עבור כל אחד מההיגדים - i אם הוא נכון או לא נכון. נמקו כל קביעה..IBr וגם במולקולה HI הוא חיובי, גם במולקולה I, המטען החלקי על אטומי יוד, i בטמפרטורת החדר יוד ברומי הוא מוצק ואילו מימן יודי הוא גז, זאת בשל ההבדל בחוזק הקשרים הקוולנטיים I-Br ו-. H-I

11 בחינת בגרות תשע"ד, סטויכיומטריה השאלה עוסקת באמוניום ברומי, אפשר להפיק NH4 Br(s) מאמוניה, Br(s), NH4 המשמש חומר מעכב בערה למוצרי עץ.. NH 3(g).5 א. אמוניה, (g)3, NH מגיבה עם מימן ברומי, (g), HBr על-פי תגובה :(1) חשבו את המסה של (1) NH3(g) + HBr(g) ¾¾ NH4 Br(s) NH4 Br(s) שתתקבל בתגובה בין 336 מ"ל NH 3(g) (g). HBr בתנאי התגובה הנפח של 1 מול גז הוא.4 ליטר. פרטו את חישוביכם. ובין נפח מתאים של ב. אמוניה, 3(g), NH מגיבה עם ברום, (g), Br על-פי תגובה.() לפניכם ניסוח לא מאוזן של תגובה (): לכלי סגור הכניסו 40 מ"ל נוצרו 80 מ"ל חנקן, () 8NH 3(g) + Br (g) ¾¾ NH4 Br (s) + N(g) Br (g) ונפח מתאים של (g)3. NH הגזים הגיבו בשלמות.. NH4 Br(s) וכמות מסוימת של, N (g) i הנפחים של כל הגזים נמדדו באותם תנאים של טמפרטורה ולחץ. היעזרו בנתונים ורשמו ניסוח מאוזן לתגובה (). הסבירו כיצד קבעתם את המקדמים בניסוח התגובה. מהו הנפח של NH 3(g) i iv ג. שהגיב בתגובה זו? פרטו את חישוביכם. קבעו אם במהלך התגובה הלחץ בכלי עלה, ירד או לא השתנה. נמקו. האם על-פי הנתונים אפשר לחשב את מסת המוצק שהתקבל בתגובה ()? אם כן, חשבו את מסת המוצק. אם לא, הסבירו מדוע. לפניכם ניסוח תהליך ההמסה במים של ( ) (3) NH Br ¾¾¾ NH + Br : NH4 Br(s) במעבדה הכינו 300 מ"ל תמיסה, על-ידי המסת לתמיסה זו הוסיפו 10 מ"ל תמיסת כסף חנקתי, התרחשה תגובה (4). יוני H (s) 4 NH4 Br(s) במים..0.8M בריכוז, AgN ¾¾ (s) (4) Ag Br AgBr Ag + ויוני Br - הגיבו בשלמות. כמה מול יוני Br - הגיבו עם יוני מהו הריכוז המולרי של תמיסת? Ag + פרטו את חישוביכם. NH4 Br שהכינו במעבדה? פרטו את חישוביכם. i

12 516 בחינת בגרות תשע"ד, 014 חמצון, חיזור וסטויכיומטריה, Cr4 משמשות בתעשיית הציפויים של מתכות. תרכובות המכילות יוני כרומט, - - Cr4 חייבים לעבור הם רעילים, ולכן שפכים תעשייתיים המכילים יוני Cr4 - יוני טיפול לפני הזרמתם לביוב. במהלך הטיפול במי השפכים יוני - Cr4 הופכים לחלקיקים שבהם דרגת החמצון של אטומי Cr היא. א. i האם לטיפול ביוני רק אחד משני החומרים, יוד, - Cr4 דרוש חומר מחמצן או חומר מחזר? נמקו. או פלואור, (g), F יכול להתאים לטיפול ביוני I (s) - Cr4 שבמי השפכים. קבעו מהו החומר המתאים. נמקו ב. אחת השיטות לטיפול ביוני חמצנית, - Cr4 שבמי השפכים היא באמצעות תגובה עם גפרית דו- S (g).s (g) - Cr4 מגיבים עם יוני על-פי תגובה (1): (g) ( ) (1) 3S + Cr + 4H ¾¾ 3S + Cr + 6H. Fe (s)?s (g) בתנאי התגובה הנפח של 1 מול גז הוא 5 ליטר. - Cr4 מגיבים עם 150 ליטר ג. כמה מול יוני שיטה אחרת לטיפול ביוני פרטו את חישוביכם. - Cr4 שבמי השפכים היא באמצעות תגובה עם ברזל, קבעו איזה מבין שני הניסוחים () - (3) שלפניכם הוא הניסוח הנכון של התגובה בין יוני - Cr4 ל-. Fe נמקו. (s) (s) + 3 ¾¾ 3(s) + + ( ) (s) + 3 ¾¾ + + ( ) () Cr Fe 4H Cr Fe 6H (3) Cr Fe 8H Cr Fe 1H i על-פי ניסוח התגובה שבחרתם בתשובתכם לתת-סעיף ג i, חשבו כמה מול אלקטרונים עוברים בתגובה שבה מגיב 101 גרם (s). Fe פרטו את חישוביכם.. Cr (s) המכילות לפחות 11.5% כרום,, Fe (s) ד. פלדות אל-חלד הן סגסוגות של ברזל, מהי דרגת החמצון של אטומי כרום בפלדת אל-חלד? נמקו. הכרום שבפלדת אל-חלד מגיב עם חמצן, (g), המצוי באוויר. על פני הסגסוגת נוצרת שכבה דקה של התחמוצת Cr3(s), המקנה לסגסוגת עמידות בפני קורוזיה. קבעו אם בתהליך היווצרות התחמוצת, הכרום מגיב כמחזר או כמחמצן. נמקו. i

13 בחינת בגרות תשע"ד, חומצות ובסיסים וסטויכיומטריה 7. בטבלה שלפניכם מוצגים נתונים על ארבע תמיסות מימיות (1) - (4). התמיסה נוסחת החומר שהוכנס למים נפח התמיסה (מ"ל) ריכוז התמיסה (M) HBr (g) (1) HS 4( ) () NaH (s) (3)? 00 HI (g) (4) א. i נסחו את התהליך שמתרחש כאשר מכניסים למים כל אחד משלושת החומרים:. NaH (s), HS 4( ), HBr (g) דרגו את שלוש התמיסות (1) - (3) לפי ה-,pH מהנמוך לגבוה. ה- ph של תמיסה (4) שווה ל- ph של תמיסה (). קבעו מהו הריכוז של תמיסה (4). נמקו. i ב. i ערבבו 00 מ"ל תמיסה (1) עם 100 מ"ל תמיסה (3). ציינו את כל סוגי היונים בתמיסה שהתקבלה לאחר הערבוב. נמקו. ל- 100 מ"ל של תמיסה (1) הוסיפו תמיסת. NaBr ה- ph של התמיסה שהתקבלה היה גבוה מה- ph של תמיסה (1). הסבירו מדוע. ג. נוגדי חומצה משמשים תרופות הסותרות עודף חומציות בקיבה. טבלייה אחת של נוגד חומצה מסוים מכילה 0. גרם מגנזיום הידרוקסידי,, Mg(H) (s) ו- 0. גרם אלומיניום הידרוקסידי, 3(s). A(H) כאשר נוגד חומצה זה בא במגע עם הסביבה החומצית שבקיבה מתרחשות התגובות (1) ו- (): חשבו את המספר הכולל של מול יוני פרטו את חישוביכם. + + (s) + 3 ¾¾ + ( ) (s) + 3 ¾¾ + ( ) (1) Mg(H) H Mg 4H () A (H) 3H A 6H + 3 H המגיבים עם טבלייה אחת של נוגד חומצה זה.

14 518 בחינת בגרות תשע"ד, 014 כימיה של מזון שמן זית הוא אחד משמני המאכל הנפוצים ביותר בעולם, ובמיוחד באזור הים התיכון. מרבית חומצות השומן שבשמן זית נמצאות בטריגליצרידים, ומקצתן מצויות כחומצות שומן חופשיות. בטבלה שלפניכם מוצגות חומצות השומן העיקריות המצויות בשמן זית..8 חומצת השומן חומצה פלמיטית חומצה סטארית חומצה אולאית חומצה לינולאית רישום מקוצר של חומצת השומן C16 : 0 C18 : 0 C18 :1w9, cis C18 : w6, cis, cis א. ב. טמפרטורת ההיתוך של חומצה לינולאית נמוכה מטמפרטורת ההיתוך של חומצה אולאית. הסבירו מדוע. לפניכם ייצוג מקוצר לנוסחת המבנה של טריגליצריד המצוי בשמן זית. היעזרו בנתונים שבטבלה וקבעו מאילו חומצות שומן מורכב טריגליצריד זה. ג. שמן זית מכיל גם ויטמינים. לפניכם שתי נוסחאות מבנה,,II - I של שני ויטמינים. H H H N H II I קבעו איזו מהנוסחאות, I או,II מתאימה לוויטמין המצוי בשמן זית. נמקו.

15 בחינת בגרות תשע"ד, ד. לקחו דגימה של 0 גרם שמן זית והמיסו אותה בכוהל מתאים. לתמיסה זו הוסיפו תמיסת אשלגן הידרוקסידי,. KH חומצות השומן החופשיות בשמן הזית הגיבו על-פי התגובה: - - R - CH( (כוהל + H ¾¾ R - C ( (כוהל + H ( ) R מסמל את השרשרת הפחמימנית במולקולה של חומצת השומן. נדרשו 8.5 מ"ל תמיסת KH בריכוז 0.1M לסתירה מלאה של חומצות השומן החופשיות בדגימת השמן. מהו מספר המולים של יוני H - שהגיבו? פרטו את חישוביכם. i הניחו כי חומצת השומן החופשית העיקרית בשמן הזית היא חומצה אולאית. המסה המולרית של חומצה אולאית היא 8 גרם למול. חשבו את המסה של החומצה האולאית בדגימה. פרטו את חישוביכם. אחד המדדים לאיכות של שמן זית הוא אחוז החומציות. מחשבים את אחוז החומציות על-פי הנוסחה: מסת חומצה אולאית בדגימה (גרם) 100% = אחוז החומציות מסת הדגימה (גרם) i על-פי התקן הישראלי, אחוז החומציות המרבי בשמן זית באיכות גבוהה (כתית מעולה) הוא 0.8%. קבעו אם שמן הזית שבדגימה הוא שמן באיכות גבוהה. פרטו את חישוביכם ונמקו.

16 ה, 50 בחינת בגרות תשע"ד, 014 פתרונות שאלה 1 ח ז ו ה ד ג ב א א. 1. האטום a b c d מספר אלקטרוני הערכיות מספר הטור במערכה המחזורית היסודות נמצאים באותה שורה במערכה המחזורית. אלקטרוני הערכיות של אטומי היסודות נמצאים באותה רמת אנרגיה, והמטען הגרעיני גדל מ- a ל- d. לכן המשיכה החשמלית בין הגרעין לאלקטרוני הערכיות גדלה לאורך השורה, ורדיוס האטומים קטן לאורך השורה. תשובות שגויות. אטום b מסמל מתכת ולכן הוא אינו יוצר קשרים קוולנטיים. אנרגיית היינון של אטום c קטנה מאנרגיית היינון של אטום d, כי המטען הגרעיני של c קטן יותר מהמטען הגרעיני של d. אי-אפשר לקבוע מהי היערכות האלקטרונים באטום d, כי לא ידוע באיזו שורה נמצאים היסודות. אפשר לומר שלאטום d יש שבעה אלקטרונים ערכיים..3.4 C= C כי בקשר, C-C C= C ב. 3. אנרגיית הקשר גדולה מאנרגיית הקשר יש שני זוגות אלקטרונים שנמשכים לשני גרעיני האטומים הקשורים. תשובות שגויות C= C C= C= C= אורך הקשר C גדול יותר מאורך הקשר קשר קוטבי, והקשר.1 טהור. אורך הקשר C-H גדול יותר מאורך הקשר, N-H כי הקשר N-H קוטבי יותר. Cº טהור, והקשר C מכיוון שהקשר, Cº N קטנה מאנרגיית הקשר Cº אנרגיית הקשר C Cº קוטבי. N..4

17 בחינת בגרות תשע"ד, ) CH ) יש אינטראקציות ון-דר-ולס בלבד, היות CH ג. 1. היגד III לא-נכון. בין מולקולות שבמולקולות d- +d למולקולות דו-קוטב קבוע. C d- H d+ H CH אין אטומי מימן חשופים מאלקטרונים. V = 500 ml = 0.5liter VM = 5liter / mol V 0.5 n= = = 0.0mol V 5 M ד (g) - ( ) Br + C ¾¾ C + Br : 1 : : 1 0.0mol 0.04mol.0.M יהיה C נפח התמיסה 00 מיליליטר, לכן ריכוז יוני - ה.. n = 0.04 mol V = 0. liter n 0.04 C = = = 0.M V 0. על-פי השערת אבוגדרו, היחסים בין נפחים של גזים שונים באותם תנאי לחץ וטמפרטורה שווים ליחסי המולים. ניעזר בניסוח, בהשערת אבוגדרו ובחוק שימור החומר כדי למצוא את נוסחת הגז הנוסף. NH3(g) + (g) ¾¾ H (g) +? 60ml 60ml 90ml 30ml : : 3 : 1 NH3(g) + (g) ¾¾ 3H (g) +? N -, H H - 6, - 3? נפחים יחס נפחים ניסוח מאוזן מספר אטומים מכל סוג לפי חוק שימור החומר מספר האטומים מכל סוג במגיבים ובתוצרים שווה, לכן במולקולת החומר הנעלם יהיו שני אטומי N ואטום אחד, כלומר נוסחת החומר היא (g). N

18 5 בחינת בגרות תשע"ד, 014 ו.. היונים החיוביים בתמיסה מתחרים עם היונים החיוביים שבמתכת על האלקטרונים. היונים שמצליחים למשוך אליהם את האלקטרונים הם מחמצנים טובים יותר. ניעזר בשורת המתכות הנתונה ונרשום את היונים על פי יכולתם להיות מחמצנים: Ag > Pb > Ni > Cd תגובה c מתרחשת, כי יוני ניקל בתמיסה מחמצנים טובים יותר מיוני עופרת במתכת. תגובה b מתרחשת, כי יוני עופרת בתמיסה מחמצנים טובים יותר מיוני ניקל במתכת. תשובות שגויות תגובה d לא תתרחש, כי יוני עופרת במתכת מחמצנים טובים יותר מיוני קדמיום בתמיסה. בתגובה a יש (s) Ag ויוני, Ag + לכן אין תגובה. Ca(H) ז. 4. תמיסת בסיסית. תמיסה מימית המכילה C היא חומצית. H מגיב עם יוני H בתגובה (3), כמות המולים של פוחתת, ריכוזם קטן C (g) וה- ph יורד. ), H ( מגיבים כמחמצן. תשובות שגויות 1. בתגובה (1) מים,. בתגובה () מים, ), H ( מגיביםכחומצה. כאשר מכניסים (s)3 KC למים, מתקבלת תמיסה בסיסית, לכן. ph H H N C C CH CH C. CHN ח. 3. בתמיסה מימית ב- ph 7 המטען הכולל של חומצה גלוטאמית הוא (1-) (ראו סרטוט). תשובות שגויות.1 הנוסחה המולקולרית של חומצה גלוטאמית היא בנוסחת המבנה של חומצה גלוטאמית, הקבוצה הצדדית, R, היא. CH CH CH חומצה גלוטאמית היא מוצק בטמפרטורת החדר, כי לחומצות אמיניות מבנה של חומר יוני...3

19 בחינת בגרות תשע"ד, שאלה C C (s) (g) (g) א. i נחשב כמה מולים פחם נשרפו. 1,60 1,000,000 גרם = 1,60 טונות C C (s) (g) (g) 1 : 1 : 1 1,60,000,000gr 1gr/mol 135,000,000mol 135,000,000mol מסה (m) מסה מולרית ) W (M 135 מיליון מול פחם נשרפים בכל שעה בתחנות הכוחבישראל. על-פי יחס המולים מתקבלים 135 מיליון מול (g) C בתהליך השרפה. i נחשב את המסה של (g), C שנפלטת לאטמוספרה. m(c ) n M 135,000, ,940,000,000gr 5,940 ton (g) w, הנפלטת לאטמוספרה, היא 5,940 טונות בכל שעה. המסה של (g) C יש לצייןשנייםמן היתרונות שכאן לשימוש בשיטת הביוקונברסיה. (1) האצות קולטות חלק מן הפחמן הדו-חמצני שנפלט מתחנת הכוח לאטמוספרה, לפיכך פחות C (g) ב. נפלט לאטמוספרה. מן האצות מפיקים "דלק ירוק" בזמן קצר. בשרפת הדלק הירוק לא נפלטים לאוויר חומרים מזהמים. מן האצות אפשר להפיק חומצות שומן מסוג אומגה 3, החשובות לתזונה. () (3) (4) (g) ( ) 3 3. C H H HC ג. (g) C מגיב עם מי הים על-פי התגובה H 3 עולה ולכן ה- ph יורד. בתגובה זו ריכוז גרף I הוא הגרף המתאר נכון את שינוי ה- ph עם הזמן בשתי הבר כות. בבר כה שאין בה אצות, H 3 עולה, וה- ph יורד. מגיב עם המים. ריכוז C (g)

20 54 בחינת בגרות תשע"ד, 014 בבר כה שיש בה אצות, האצות קולטות את ה- (g). C התגובה של (g) C עם מים כמעט לא תתרחש וה- ph לא ישתנה. C0 : 5 3 cis, cis, cis, cis, cis ד. i הרישום המקוצר: סוג האיזומר הגאומטרי מיקום הקשר הכפול הראשון מספר מספר אטומי הפחמן הקשרים הכפולים הממס הקסאן מתאים להמסת חומצות שומן. האינטראקציות העיקריות בין מולקולות חומצות שומן הן אינטראקציות ון-דר-ולס. האינטראקציות העיקריות בין מולקולות הקסאן הן אינטראקציות ון-דר-ולס. לפיכך מולקולות חומצות השומן יכולות ליצור אינטראקציות ון-דר-ולס עם מולקולות הקסאן, המולקולות של שני החומרים יתערבבו, ותיווצר תמיסה. מספר המוקדים ליצירת קשרי מימן במולקולות חומצות השומן קטן מאוד. בין מולקולות המים למולקולות חומצות השומן לא נוצרים מספיק קשרי מימן, כי אינטראקציות ון-דר-ולס בין מולקולות חומצות השומן חזקות, וקשרי המימן בין מולקולות המים חזקים. לפיכך לא נוצרות כמעט אינטראקציות בין המולקולות השונות ומים אינם מתאימים להמסת חומצות שומן. שאלה 3 H א. C H קרבוקסיל I I NH הידרוקסיל קבוצה אתרית H H I I ב. i סמל האיזוטופ מספר אטומי מספר מסה מספר פרוטונים מספר אלקטרונים מספר נויטרונים I I

21 בחינת בגרות תשע"ד, I Xe e i i ג. בתהליך הרדיואקטיבי נוסף לגרעין פרוטון ללא שינוי במספר המסה. לפיכך בתהליך זה נפלטת קרינת β. (בפליטת קרינת β מתפרק נויטרון בגרעין, והוא הופך לפרוטון שנשאר בגרעין ולאלקטרון שנפלט אל מחוץ לגרעין.) במבחנה (1) התקבלה תמיסה הומוגנית. בתערובת ההומוגנית יש מולקולות יוד שיוצרות אינטראקציות ון-דר-ולס עם מולקולות 1 -פרופאנול, ויש מולקולות פרופאנול שיוצרות אינטראקציות ון-דר-ולס וקשרי מימן עם מולקולות פרופאנול. כל המולקולות נעות בתנועות תנודה וסיבוב. כאשר קיימות אינטראקציות ון-דר-ולס קיימת משיכה חשמלית בין דו-קטבים רגעיים במולקולות היוד לבין דו-קטבים רגעיים במולקולות הפרופאנול, ומשיכה חשמלית בין דו- קטבים רגעיים במולקולות הפרופאנול לבין דו-קטבים רגעיים במולקולות פרופאנול אחרות. קשרי המימן בין מולקולות הפרופאנול נוצרים כתוצאה ממשיכה חשמלית בין אטום מימן חשוף מאלקטרונים, הקשור לאטום חמצן במולקולה אחת, לבין זוג אלקטרונים לא-קושר על אטום חמצן במולקולה שנייה. I CHH 3 7 ( ) (s) I(C H H ) 3 7 ( ) ד. על-פי הנתון בטבלה, לאצטון טמפרטורת רתיחה נמוכה מטמפרטורת הרתיחה של 1 -פרופאנול. כאשר טמפרטורת הרתיחה נמוכה יותר, האינטראקציות בין המולקולות חלשות יותר. נשווה בין חוזקי האינטראקציות של המולקולות B A, ו- 1 פרופאנול. CH3 CH CH H CH CH CH H - B CH C CH A סוג אינטראקציות ון-דר-ולס בלבד קשרי מימן + אינטראקציות ון-דר-ולס קשרי מימן + אינטראקציות ון-דר-ולס 3 אלקטרונים גודל ענן אלקטרונים 3 אלקטרונים 30 אלקטרונים חומר A הוא אצטון. מולקולה B שונה ממולקולת 1 -פרופאנול רק בגודל ענן האלקטרונים. ענן האלקטרונים של מולקולה B קטן רק במעט מענן האלקטרונים של חומר A, לכן אינטראקציות ון-דר-ולס בין המולקולות של חומר B חלשות במעט מאינטראקציות ון-דר-ולס בין מולקולות חומר A.

22 56 בחינת בגרות תשע"ד, 014 בין מולקולות חומר A לבין עצמן ובין מולקולות B לבין עצמן קיימים קשרי מימן דומים. אין הבדל גדול בחוזק האינטראקציות של מולקולות חומר B ושל פרופאנול, ולפיכך ההבדל בטמפרטורת הרתיחה של שני החומרים צריך להיות קטן מזה הנתון בטבלה. חומר B אינו אצטון. שאלה 4 א. האיור נוסחת המוצק המתואר באיור סוגי החלקיקים במוצק סוג הקשרים בין החלקיקים במוצק יוני, K יוני C קשר יוני KC (s) a קשר קוולנטי אטומי C C (s) b יוני Mg מוקפים בים אלקטרונים קשר מתכתי Mg (s) c מולקולות I אינטראקציות ון-דר-ולס I (s) d ב. המתכת מגנזיום בנויה מיונים חיוביים, ביניהם נעים אלקטרונים ניידים שמקורם בים האלקטרונים (אלקטרונים ערכיים). אלקטרונים אלה יכולים לנוע בתנועה מכוונת עם סגירת המעגל החשמלי. ביהלום כל אטום C קשור בקשרים קוולנטיים לארבעה אטומי פחמן אחרים. כל האלקטרונים משתתפים בקשרים קוולנטיים. לכן אין אלקטרונים ניידים והיהלום לא מוליך זרם חשמלי. H + - (s) ( ) KC ¾¾¾ K + C i i ג. ד. בתמיסה מימית יש יונים ניידים מוקפים במולקולות מים שנעים בתנועות סיבוב ובתנודות. היונים החיוביים של אשלגן נמשכים לקוטב השלילי שבמולקולות המים, והיונים השליליים של כלור נמשכים לקוטב החיובי שבמולקולות המים. בין מולקולות המים לבין עצמן יש קשרי מימן. כל אטום מימן "חשוף" מאלקטרונים במולקולת מים אחת, נמשך לזוג אלקטרונים לא-קושר של אטום חמצן במולקולה אחרת. ההיגד לא-נכון. האלקטרושליליות של אטום I גדולה מהאלקטרושליליות של אטום H, לכן במולקולות HI יש מטען חלקי שלילי על אטום I. האלקטרושליליות של אטום I קטנה מהאלקטרושליליות של אטום,Br לכן במולקולות IBr יש מטען חלקי חיובי על אטום I.

23 בחינת בגרות תשע"ד, ההיגד לא-נכון. מצב הצבירה של חומר אינו תלוי בחוזק הקשרים הקוולנטיים בין האטומים בתוך המולקולה. מצב הצבירה של חומר מולקולרי תלוי בחוזק הקשרים בין המולקולות שלו, ולכן במקרה זה בחוזק אינטראקציות ון-דר-ולס. שאלה 5 א. נחשב את המסה של אמוניום ברומי המתקבל בתגובה. (1) NH3(g) + HBr(g) ¾¾ NH4 Br(s) 1 : 1 : 1 336ml.4 liter/mol mol ¾¾ mol 98 gr/mol 1.47 gr נפח גז (V) נפח מולרי ) M (V מסה מולרית ) W (M מסה (m) המסה של אמוניום ברומי שתתקבל היא 1.47 גרם. ב. i () 8NH 3(g) + Br (g) ¾¾ NH4 Br (s) + N(g)? 40 ml 80 ml 8 : 3 : 1 ניסוח לא מאוזן נפחי גזים (V) יחסי נפחים על-פי השערת אבוגדרו, היחסים בין נפחים של גזים שונים באותם תנאי לחץ וטמפרטורה שווים ליחסי המולים, לכן אפשר לקבוע את היחסים בין הגזים. המקדם של המוצק NH4 Br(s) ייקבע. 8NH + 3Br 6NH Br + N לפי חוק שימור החומר. התהליך המאוזן יהיה (g) (g)3 (g) 4 (s) על-פי יחסי המולים והשערת אבוגדרו, נפח (g)3 NH שהגיב הוא 640 מיליליטר. 8NH3(g) + 3Br(g) ¾¾ 6NH4 Br(s) + N(g) 8 : 3 : 6 : ml ¾¾¾¾¾¾¾ 80 ml נפח גז (V) במהלך התגובה הלחץ בכלי פוחת, כי מכל 11 מול גז במגיבים נוצר 1 מול גז בתוצרים. מספר ההתנגשויות של מולקולות הגז בדופנות הכלי ק טן, מה שגורם לירידה בלחץ. i

24 58 בחינת בגרות תשע"ד, 014 על-פי הנתונים בשאלה, אי-אפשר לחשב את מסת המוצק. לא נתון הנפח המולרי של גז בתנאי התגובה, לכן אי-אפשר לחשב את מספר המולים של גז שהגיבו או נוצרו. iv AgN 3 ג. i נחשב את מספר המולים של בתמיסה שהוסיפו. C= 0.8M V = 10 ml = 0.1 liter n = C V = = mol על-פי ניסוח ההמסה נחשב את מספר המולים של יוני Ag + בתמיסה. H + - 3(s) ¾¾¾ + 3 ( ) AgN Ag N 1 : 1 : mol ¾¾ mol ניעזר בניסוח תגובת השיקוע (4) ¾¾ (s) Ag Br AgBr 1 1 : mol mol. הגיבו מול יוני ברום, Br - נחשב את ריכוזה של תמיסת NH4Br בעזרת ניסוח המסה (3). H (s) ¾¾¾ 4 + ( ) (3) NH Br NH Br 1 : 1 : mol ¾ ¾ mol 0.3 liter 0.3M נפח תמיסה (V) ריכוז (C) הריכוז המולרישל התמיסה הוא 0.3M.

25 בחינת בגרות תשע"ד, שאלה 6 Cr א. i יוני, בהם דרגת החמצון של אטומי כרום היא, הופכים ל- Cr בעל דרגת אטומי Cr עוברים חיזור, לכן דרוש מחזר. חמצון 3+ Cr 4 החומר המתאים לטיפול ביוני שבמי שפכים הוא (s), I כי דרגת החמצון המרבית של אטומי I היא, ודרגת החמצון המזערית היא. יוד, (s), I יכול לתפקד גם כמחמצן -1 +7, ודרגת החמצון המזערית היא. וגם כמחזר. דרגת החמצון המרבית של אטומי F היא 1-0 לכן פלואור,, F יכול לתפקד כמחמצן בלבד (לקבל אלקטרונים), והוא אינו מתאים לתגובה עם. Cr 4 יוני Cr 4 ב. ניעזר בניסוח תגובה (1), ונחשב כמה מול יוני הגיבו (g) ¾¾ 4 + (Aq) + ( ) 3S Cr 4H 3S Cr 6H 3 : : 4 : 3 : : liter 5 liter/mol 6 mol 4 mol נפח גז (V) נפח מולרי ) M (V. Cr 4 הגיבו 4 מול יוני ג. i נבדוק מהן דרגות החמצון של אטומי הכרום ושל אטומי הברזל בשתי התגובות (s) 3 3(s) ( ) () Cr + Fe + 4H ¾¾ Cr + Fe + 6H בתגובה () אין שינוי בדרגת החמצון של אטומי Cr ויש שינוי רק בדרגת החמצון של,Fe לכן הניסוח אינו נכון. 3e (s) 3 ( ) (3) Cr + Fe + 8H ¾¾ Cr + Fe + 1H e

26 530 בחינת בגרות תשע"ד, 014 בתגובה (3) יש שינוי בדרגת החמצון של אטומי,Cr ויש שינוי בדרגת החמצון של אטומי,Fe לכן הניסוח נכון. m 101gr M W 55.8gr / mol m 101 n 1.81mol M 55.8 W נחשב כמה מול (s) Fe הגיבו בתגובה (3). נרשום חצי תגובת חמצון וניעזר ביחס בין אטומי Fe לבין האלקטרונים העוברים. (s) 3+ - Fe ¾¾ Fe + 3e 1 : 1 : mol ¾¾ 5.43 mol בתגובה עברו 5.43 מול אלקטרונים. ד. i לאטומי Cr בפלדה דרגת חמצון, כי המתכת Cr בסגסוגת (תערובת מתכות) מופיעהכיסוד. 0 דרגת החמצון של יסוד שווה ל- 0. נרשום ניסוח תגובה מאוזן. מחזר (חיזור) e 4Cr + 3 ¾¾ Cr (s) (g) 3(s) (חמצון) 3e בתהליך היווצרות תחמוצת דרגת החמצון של אטומי Cr עולה מ-, לכן Cr מאבד אלקטרונים, עובר חמצון ומתפקד כמחזר ל-

27 בחינת בגרות תשע"ד, שאלה (g) ( ) 3 HBr + H ¾¾ H + Br ph < 7 H + - (s) ¾¾¾ + > ( ) NaH Na H ph ( ) ( ) 3 4 HS + H ¾¾ H + S ph< 7 א. i. H - או בריכוז יוני H 3 + של תמיסה תלוי בריכוז יוני ph ה- ה- ph של תמיסת בסיס גבוה תמיד מה- ph של תמיסה חומצית. + 3 H בשתי התמיסות החומציות. נחשב את ריכוז יוני + - (g) + ( ) ¾¾ 3 + HBr H H Br 1 : 1 : 1 : M 0.03M 0.3 liter 0.3 liter 0.009mol ¾¾¾ 0.009mol ריכוז תמיסה (C) נפח התמיסה (V) + - 4( ) + ( ) ¾¾ HS H H S 1 : 1 : : 1 0.0M 0.04M 0. liter 0. liter 0.004mol ¾¾¾ 0.008mol ריכוז תמיסה (V) נפח התמיסה (V) + 3 H גדול יותר, ה- ph נמוך יותר. ככל שריכוז יוני. H S < HBr < NaH לכן הסידור לפי דירוג ph עולה: 4

28 53 בחינת בגרות תשע"ד, H בשתי התמיסות שווה. בתמיסה (), לכן ריכוז יוני ph בתמיסה (4) שווה ל- ph ה- i + 3 H בתמיסה (4) הוא 0.04M. נחשב מהו ריכוז תמיסה (4) בעזרת לפיכך ריכוז יוני ניסוח התגובה. + - (g) + ( ) ¾¾ 3 + HI H H I 1 : 1 : 1 : M 0.04M 0. liter 0. liter 0.008mol ¾ ¾ 0.008mol ריכוז תמיסה (C) נפח התמיסה (V) בערבוב בין שתי התמיסות מתרחשת תגובת סתירה. נבדוק אילו יונים יישארו בתמיסה בעקבות התגובה. תמיסת : NaH C= 0.03M V= 0.1liter n = C V = 0.003mol ב. i H + - (s) ( ) (3) NaH ¾¾¾ Na + H 1 : 1 : mol ¾¾¾¾ 0.003mol C= 0.03M V = 0.liter n = C V = mol תמיסת : HBr + - (g) + ( ) ¾¾ 3 + (1) HBr H H Br 1 : 1 : 1 : mol ¾¾¾ 0.006mol

29 בחינת בגרות תשע"ד, ניסוח נטו לסתירה: ( ) H + H ¾¾ H 1 : 1 : 0.006mol 0.003mol 0.003mol 0.003mol 0.003mol יחס המולים מספר המוליםשהוכנס מספר המולים שהגיבו מספר המולים שנותרו + 3 H שלא ועודף יוני Br - ו- Na H לפני ההוספה ה- ph קטן מ- 7. תמיסת NaBr אינה מגיבה בתמיסה בתום התגובה יש יונים משקיפים הגיבו. ה- ph תלוי בריכוז יוני עם תמיסת,HBr לכן מספר המולים של יוני + 3 H אינו משתנה. נפח התמיסה גדל, לכן ריכוז + 3 H בתמיסה קטן, וה- ph עולה. ג. נחשב כמה מול יוני + 3 H מגיבים עם כל אחד מהבסיסים שבטבלייה. + + (s) 3 ( ) (1) Mg(H) + H ¾¾ Mg + 4H 1 : : 1 : 4 0. gr 58 gr/mol mol mol מסה (m) מסה מולרית ) W (M (s) 3 ( ) () A (H) + 3H ¾¾ A + 6H 1 : 3 : 1 : 6 0. gr 788 gr/mol mol mol מסה (m) מסה מולרית ) W (M המספר הכולל של מול יוני + 3 H המגיבים עם טבלייה אחת של נוגד חומצה הוא = mol

30 534 בחינת בגרות תשע"ד, 014 שאלה 8 א. נשווה בין המולקולות של שתי חומצות השומן. גודל ענן אלקטרונים C= מספר קשרי C איזומר גאומטרי חומצה אולאית 18 אטומי פחמן 1 cis חומצה לינולאית 18 אטומי פחמן cis, cis ככל שמספר הקשרים הכפולים במולקולה גדול יותר, כך המולקולה כפופה יותר. ככל שהמולקולות כפופות יותר, הן נארזות באריזה צפופה פחות, ואינטראקציות ון-דר-ולס ביניהן חלשות יותר. לפירוק אינטראקציות ון-דר-ולס בין מולקולות החומצה הלינולאית דרושה אנרגיה פחותה מהאנרגיה שדרושה לפירוק אינטראקציות ון-דר-ולס בין מולקולות חומצה אולאית, מה שיתבטא בטמפרטורת היתוך נמוכה יותר., C18 :1w, C16 : 0 מחומצה אולאית, 9 ב. הטריגליצריד מורכב מחומצה פלמיטית, ומחומצה לינולאית,. C18 : w6 ג. ויטמין המצוי בשמן זית חייב להתמוסס בו. נוסחה II מתאימה לוויטמין המצוי בשמן זית, מכיוון שבמולקולות שלו יש חלק הידרופובי גדול, שיוצר אינטראקציות ון-דר-ולס עם מולקולות הטריגליצרידים שבשמן. למולקולות ויטמין I יש מוקדים רבים ליצירת קשרי מימן, לכן ויטמין זה מסיס במים, ולא בשמן. H - ד. i ניעזר בניסוח ההמסה של KH ונחשב כמה מול יוני הגיבו עם חומצת שומן. H + - (s) ( ) KH ¾¾¾ K + H 1 : 1 : 1 0.1M liter mol ¾¾ mol ריכוז (C) נפח תמיסה (V). יגיבו מול יוני H -

31 בחינת בגרות תשע"ד, חומצת השומן מגיבה עם יוני H - ביחס 1 : 1 לפי הניסוח שנתון בשאלה. נחשב את המסה של חומצה אולאית בדגימה. H - חומצה אולאית 1 : mol mol 8 gr/mol 0.4 gr מסה מולרית ) W (M מסה (m) בדגימה 0.4 גרם חומצה אולאית. ניעזר בנוסחה הנתונה, ונחשב מהו אחוז החומציות בשמן הזית. 0.4 מסת חומצה אולאית בדגימה (גרם) = 1.% 100% = 100% = אחוז החומציות מסת הדגימה (גרם) 0 i על-פי התקן, אחוז החומציות המרבי בשמן זית באיכות גבוהה הוא 0.8%. אחוז החומציות בדגימת שמן הזית, 1.%, גבוה מהתקן, לכן שמן הזית שנבדק אינו באיכות גבוהה.