ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. Δίνεται η ηλεκτροχημική σειρά δραστικότητας μετάλλων: K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Co, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Pt, Au

Transcript

1 ΧΗΜΕΙΑ Α ΛΥΚΕΙΟΥ 13/03/2022 ΘΕΜΑ Α Έλενα Μακριά, Σταυρούλα Μουλατσιώτη, Χρήστος Δεπούντης, Χρυσάνθη Λεμοντζόγλου, Μαρίνος Ιωάννου ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Για τις ερωτήσεις Α1 έως Α5 να γράψετε στην κόλλα σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. Α1. To 17Cl σχηματίζει ομοιοπολικό δεσμό με: α. το 11Na β. το 10Ne γ. το 1H δ. το 19Κ Α2. Α3. Η σχετική μοριακή μάζα, Mr, του Η2Ο είναι 18. Αυτό σημαίνει ότι η μάζα ενός: α. μορίου Η2Ο είναι 18 φορές μεγαλύτερη από το 1/12 της μάζας ενός ατόμου C. β. ατόμου Η2Ο είναι 18 φορές μεγαλύτερη από το 1/12 της μάζας ενός ατόμου 12C. γ. μορίου Η2Ο είναι 18 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα ενός ατόμου 12C. δ. μορίου Η2Ο είναι 18 φορές μεγαλύτερη από το 1/12 της μάζας ενός ατόμου 12C. Ποιο από τα παρακάτω δοχεία είναι κατάλληλο για την αποθήκευση υδατικού διαλύματος θειικού οξέος, H2SO4: α. Δοχείο κατασκευασμένο από Αλουμίνιο. β. Δοχείο κατασκευασμένο από Σίδηρο. γ. Δοχείο κατασκευασμένο από Χαλκό. δ. Δοχείο κατασκευασμένο από Ψευδάργυρο. Δίνεται η ηλεκτροχημική σειρά δραστικότητας μετάλλων: K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Co, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Pt, Au Α4. Για το στοιχείο Χ με ατομικό αριθμό Ζ = 19 και μαζικό αριθμό Α = 39, ισχύει ότι: α. Είναι το αλκάλιο της 4ης περιόδου του Περιοδικού Πίνακα, που διαθέτει 19 πρωτόνια και 20 νετρόνια στον πυρήνα του. β. Είναι το αλκάλιο της 4ης περιόδου του Περιοδικού Πίνακα, που διαθέτει 20 πρωτόνια και 19 νετρόνια στον πυρήνα του. γ. Είναι το αλκάλιο της 3ης περιόδου του Περιοδικού Πίνακα, που διαθέτει 19 πρωτόνια και 20 νετρόνια στον πυρήνα του. δ. Είναι το αλογόνο της 4ης περιόδου του Περιοδικού Πίνακα, που διαθέτει 19 πρωτόνια και 20 νετρόνια στον πυρήνα του. 1

2 Α5. Να χαρακτηρίσετε στην κόλλα σας κάθε μια από τις επόμενες προτάσεις ως Σωστή (Σ) ή Λανθασμένη (Λ). i. Τα χημικά στοιχεία 12Χ και 14Χ δεν είναι ισότοπα. ΛΑΝΘΑΣΜΕΝΗ 6 i 6 Οι ετεροπολικές ενώσεις είναι στερεά με υψηλά σημεία τήξης. ΣΩΣΤΗ Στο μόριο του Ο2 σχηματίζεται μη πολωμένος ομοιοπολικός δεσμός μεταξύ των δύο ατόμων οξυγόνου. ΣΩΣΤΗ Το 19Κ+1 έχει τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων με το 17Cl-1. ΣΩΣΤΗ Η ηλεκτραρνητικότητα καθορίζει την τάση των ατόμων να αποβάλλουν ηλεκτρόνια. ΛΑΝΘΑΣΜΕΝΗ 1 i.. ΘΕΜΑ Β Β1. i. Δίνονται τα στοιχεία Χ και Ψ. Το Χ βρίσκεται στην 2η (ΙΙΑ) ομάδα και στην τρίτη περίοδο του Περιοδικού Πίνακα Το Ψ βρίσκεται στην 17η (VIIA) ομάδα και στην δεύτερη περίοδο του Περιοδικού Πίνακα. α. Να βρεθεί ο ατομικός αριθμός του κάθε στοιχείου και να κατανεμηθούν τα ηλεκτρόνια του κάθε στοιχείου σε στιβάδες. Αφού το Χ βρίσκεται στην 2η (ΙΙΑ) ομάδα και στην τρίτη περίοδο του Περιοδικού Πίνακα έχει ηλεκτρονιακή δομή K(2)L(8)M(2) οπότε Z(Χ) = 12. Αφού το Ψ βρίσκεται στην 17η (VIΙΑ) ομάδα και στην δεύτερη περίοδο του Περιοδικού Πίνακα έχει ηλεκτρονιακή δομή K(2)L(7) οπότε Z(Ψ) = 9. β. γ. Τα Χ και Ψ θα αναπτύξουν μεταξύ τους ιοντικό ή ομοιοπολικό δεσμό; Τα Χ και Ψ θα αναπτύξουν μεταξύ τους ιοντικό δεσμό. Να περιγράψετε τον τρόπο σχηματισμού του δεσμού και να γράψετε τον ηλεκτρονικό και τον μοριακό τύπο της χημικής ένωσης που προκύπτει. Το Χ έχει 2 ηλεκτρόνια σθένους και θέλει να τα αποβάλλει προκειμένου να αποκτήσει δομή ευγενούς αερίου. Το Χ είναι μέταλλο. Το Ψ έχει 7 ηλεκτρόνια σθένους και θέλει να προσλάβει 1 ηλεκτρόνιο προκειμένου να αποκτήσει δομή ευγενούς αερίου. Το Ψ είναι αμέταλλο. Μεταξύ των Χ και Ψ αναπτύσσεται ιοντικός δεσμός. Συγκεκριμένα 1 άτομο Χ θα δώσει τα 2 ηλεκτρόνια σθένους του σε 2 άτομα Ψ επομένως θα σχηματιστεί η ένωση με μοριακό τύπο ΧΨ2 και ηλεκτρονικό τύπο: Χ Ψ -1 Ψ Να αναφέρετε δυο διαφορές μεταξύ ομοιοπολικών και ιοντικών δεσμών. ΙΟΝΤΙΚΟΣ ΔΕΣΜΟΣ ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΟΣ ΔΕΣΜΟΣ Αποβολή/πρόσληψη ηλεκτρονίων Αμοιβαία συνεισφορά ηλεκτρονίων Δυνάμεις ηλεκτροστατικής φύσης Δυνάμεις Ηλεκτρομαγνητικής φύσης 2

3 Β2. Να γράψετε τους υπολογισμούς σας για τον προσδιορισμό του αριθμού οξείδωσης: i. του άνθρακα, C, στη χημική ένωση H2CO3. : Αριθμός Οξείδωσης C 2 (+1) (-2) = 0 ή = +4 του θείου, S, στο ιόν SO42. : Αριθμός Οξείδωσης S (-2) = -2 ή = +6 Β3. 2 Ποιο στοιχείο έχει μεγαλύτερη ατομική ακτίνα σε καθένα από τα παρακάτω ζεύγη; i. το 7Ν ή το 15P, 2η περίοδο και VA ομάδα 7Ν : K(2)L(5) 3η περίοδο και VA ομάδα 15Ρ : K(2)L(8)M(5) Ο φώσφορος και το άζωτο είναι στοιχεία της ίδιας ομάδας. Κατά μήκος μιας ομάδας η ατομική ακτίνα αυξάνεται από πάνω προς τα κάτω. Ο φώσφορος επειδή έχει χρησιμοποιήσει μια επιπλέον στιβάδα, σε σχέση με το άζωτο, για την κατανομή ηλεκτρονίων του θα έχει μεγαλύτερη ατομική ακτίνα από το άζωτο. Α.Α. (P) > A.A. (N) το 19K ή το 20Ca. 4η περίοδο και ΙA ομάδα 19Κ : K(2)L(8)Μ(8)Ν(1) 4η περίοδο και IIA ομάδα 20Ca : K(2)L(8)M(8)N(2) Το κάλιο και το ασβέστιο είναι στοιχεία της ίδιας περιόδου. Κατά μήκος μιας περιόδου η ατομική ακτίνα αυξάνεται από δεξιά προς αριστερά. Το ασβέστιο έχει ένα παραπάνω πρωτόνιο από το κάλιο, επομένως διαθέτει μεγαλύτερο δραστικό πυρηνικό φορτίο. Συνεπώς, ο πυρήνας του ασβεστίου έλκει ισχυρότερα τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας, με αποτέλεσμα η ατομική ακτίνα να μειώνεται. Α.Α. (Κ) > Α.Α. (Ca) Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Β4. 2 Στο παρακάτω διάγραμμα παρουσιάζεται πώς μεταβάλλεται η διαλυτότητα μιας ουσίας Χ, στο νερό σε σχέση µε τη θερμοκρασία: 3

4 i. Να χαρακτηρίσετε την επόμενη πρόταση ως σωστή ή λανθασμένη αιτιολογώντας την απάντησή σας: «ένα διάλυμα που έχει παρασκευαστεί µε ανάμιξη 20 g της ουσίας Χ µε 100 g νερό και βρίσκεται σε θερμοκρασία 20 οc είναι ακόρεστο» Η πρόταση είναι λανθασμένη. Από το διάγραμμα φαίνεται πως σε θερμοκρασία 20 οc μπορούν διαλυθούν 10 g ουσίας Χ σε 100 g νερού. Αν αναμείξουμε 20 g ουσίας Χ με 100 g νερό στους 20 οc δεν είναι δυνατόν να διαλυθεί όλη η ποσότητα της ουσίας. Άρα το διάλυμα που προκύπτει είναι κορεσμένο με ίζημα. Σύμφωνα με το διάγραμμα, διαπιστώνετε ότι η ουσία Χ είναι στερεή, υγρή ή αέρια; Από το διάγραμμα φαίνεται ότι με την αύξηση της θερμοκρασίας η διαλυτότητα της ουσίας Χ αυξάνεται. Επομένως, η ουσία Χ είναι στερεή. ΘΕΜΑ Γ Γ1. Παρακάτω περιγράφονται τέσσερις περιπτώσεις χημικών μεταβολών: Σε ένα πλατύ δοχείο με νερό βάζουμε λίγη σόδα, Na2CO3, ώστε το διάλυμα να γίνει καλός αγωγός του ηλεκτρισμού. Βυθίζουμε στο νερό δύο χοντρά σύρματα από ανοξείδωτο ατσάλι (ηλεκτρόδια) και τα ενώνουμε με τους πόλους ηλεκτρικής μπαταρίας. Γίνεται ηλεκτρόλυση και το νερό διασπάται στα συστατικά του στοιχεία που εκλύονται ως φυσαλίδες αερίων δίπλα στα ηλεκτρόδια. Ένας αργυροχόος βυθίζει ένα μικρό χάλκινο κρίκο (Cu) σε διάλυμα νιτρικού αργύρου (AgNO3). Μετά από ώρες ο κρίκος γίνεται επάργυρος (έχει πάνω του λεπτό στρώμα από ασήμι), ενώ το διάλυμα χρωματίζεται γαλάζιο από το άλας του χαλκού που προκύπτει. Σε ένα μαρμάρινο νεροχύτη (μάρμαρο: μικροκρυσταλλικό ανθρακικό ασβέστιο, CaCO3), έπεσε μια κηλίδα από διάλυμα υδροχλωρικού οξέος ( HCl ) και έμεινε εκεί όλη τη νύχτα. Το πρωί, στο σημείο εκείνο, ο νεροχύτης είχε μια μικρή λακούβα γεμάτη άσπρη σκόνη. Σε ένα ποτήρι που έχει διαλυμένο ασβεστόνερο (υδροξείδιο του ασβεστίου, Ca(OH)2 ), φυσάμε μέσα στο διάλυμα με ένα καλαμάκι. (Η εκπνοή μας έχει διοξείδιο του άνθρακα). Τότε σχηματίζεται λευκό θόλωμα, που αργότερα καταβυθίζεται ως λευκό ίζημα. i. Να γράψετε τη χημική εξίσωση που περιγράφει τη χημική αντίδραση που συμβαίνει σε κάθε μία από τις παραπάνω περιπτώσεις. Μονάδες 4 Να κάνετε ισοστάθμιση μάζας σε κάθε χημική εξίσωση. i Να γράψετε τα ονόματα των προϊόντων που προκύπτουν. 2Η2Ο 2 Η2 + Ο2 υδρογόνο + οξυγόνο 4 Μονάδες 4 Μονάδες 4

5 Cu + 2AgNO3 Cu(NO3)2 + 2Ag νιτρικός χαλκός(ιι) + άργυρος CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2 + H2O χλωριούχο ασβέστιο + διοξείδιο του άνθρακα + νερό Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O ανθρακικό ασβέστιο + νερό Γ2. i. Να συμπληρώσετε τις παρακάτω χημικές εξισώσεις με τις ουσίες που λείπουν, να βάλετε τους σωστούς συντελεστές και να ονομάσετε την κάθε ουσία. FeS + HCl + H2S FeS + 2HCl FeCl2 + H2S θειούχος σίδηρος(ιι) + υδροχλώριο Al + H2SO4 χλωριούχος σίδηρος (ΙΙ) + υδρόθειο + H2 2Al + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2 αργίλιο + θειικό οξύ(αραιό) θειικό αργίλιο + υδρογόνο N2 + H2 Ν2 + 3Η2 2ΝΗ3 άζωτο + υδρογόνο αμμωνία Να γράψετε τους χημικούς τύπους που αντιστοιχούν στα ονόματα των παρακάτω ουσιών και μετά να βάλετε τους κατάλληλους συντελεστές ώστε να είναι σωστές οι χημικές εξισώσεις: υδροξείδιο του νατρίου + φωσφορικό οξύ φωσφορικό νάτριο + νερό 3NaOH + H3PO4 Na3PO4 + 3H2O ανθρακικό ασβέστιο CaCO3 CaO + CO2 οξείδιο του ασβεστίου + διοξείδιο του άνθρακα i Ποιες από τις παραπάνω 5 αντιδράσεις είναι οξειδοαναγωγικές και ποιες είναι μεταθετικές; Οξειδοαναγωγικές: 2Al + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2 Ν2 + 3Η2 2ΝΗ3 Μεταθετικές: FeS + 2HCl FeCl2 + H2S 3NaOH + H3PO4 Na3PO4 + 3H2O CaCO3 CaO + CO2 5

6 i. Να ταξινομήσετε καθεμία από τις παραπάνω αντιδράσεις σε μία από τις παρακάτω κατηγορίες: Διπλής αντικατάστασης Εξουδετέρωσης Απλής αντικατάστασης Σύνθεσης Διάσπασης FeS + 2HCl FeCl2 + H2S διπλή αντικατάσταση 2Al + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2 απλή αντικατάσταση Ν2 + 3Η2 2ΝΗ3 σύνθεση 3NaOH + H3PO4 Na3PO4 + 3H2O εξουδετέρωση CaCO3 CaO + CO2 διάσπαση Όλες οι εξισώσεις αναφέρονται σε αντιδράσεις που πραγματοποιούνται. ΘΕΜΑ Δ Δ1. Το θειικό μαγνήσιο, MgSO4, χρησιμοποιείται για τον έλεγχο καρδιακών αρρυθμιών, για την ανακούφιση οξείας κρίσης άσθματος, καθώς και στην κηπουρική και σε άλλες γεωργικές εφαρμογές. Μια ομάδα μαθητών στο σχολικό εργαστήριο Φυσικών Επιστημών πραγματοποίησε τις παρακάτω ενέργειες: i. Διέλυσε 24 g ΜgSO4 σε νερό οπότε παρασκεύασε 200 ml διαλύματος Δ1. Να υπολογίσετε την % w/ περιεκτικότητα του διαλύματος Δ1 σε ΜgSO4. Στα 200 ml διαλύματος Δ1 περιέχονται 24 g ΜgSO4 Στα 100 ml διαλύματος Δ1 περιέχονται ; g ΜgSO4 200 = ή 200 = 2400 ή = 12 g ΜgSO4. Συνεπώς το διάλυμα Δ1 έχει περιεκτικότητα 12 % w/ σε ΜgSO4. Στη συνέχεια πρόσθεσε 200 ml νερό σε 200 ml του διαλύματος Δ1 οπότε προέκυψε διάλυμα Δ2. Να υπολογίσετε την % w/ περιεκτικότητα του διαλύματος Δ2 σε ΜgSO4. Επειδή με την προσθήκη του νερού η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας παραμένει σταθερή, έχουμε ότι: mδ.ο(δ1) = mδ.ο(δ2) = 24 g Άρα, μετά την αραίωση θα έχουμε στο διάλυμα Δ2 24 g διαλυμένης ουσίας σε όγκο: V2 = V1 + V(H2O) = 400 ml. Στα 400 ml διαλύματος Δ2 περιέχονται 24 g ΜgSO4 Στα 100 ml διαλύματος Δ2 περιέχονται ψ; g ΜgSO4 400 ψ = ή 400 ψ = 2400 ή ψ = 6 g ΜgSO4. Συνεπώς το διάλυμα Δ2 έχει περιεκτικότητα 6 % w/ σε ΜgSO4. Μονάδες 6 i Ανάμειξε 300 ml του διαλύματος Δ2 με 300 ml άλλου διαλύματος ΜgSO4 περιεκτικότητας 12 % w/, διάλυμα Δ3, οπότε σχημάτισε το διάλυμα Δ4. Να υπολογίσετε την % w/ περιεκτικότητα του διαλύματος Δ4 σε ΜgSO4. Κατά την ανάμειξη των διαλυμάτων για την ποσότητα της διαλυμένης ουσίας ισχύει ότι: mδ.ο(δ4) = mδ.ο(δ2) + mδ.ο( Δ3) (1) 6

7 Υπολογίζουμε τη μάζα της διαλυμένης ουσίας στα διαλύματα Δ2 και Δ3 : Στα 100 ml διαλύματος Δ2 περιέχονται 6 g ΜgSO4 Στα 300 ml διαλύματος Δ2 περιέχονται z; g ΜgSO4 100 z = ή 100 z = 1800 ή z = 18 g ΜgSO4. Στα 100 ml διαλύματος Δ3 περιέχονται 12 g ΜgSO4 Στα 300 ml διαλύματος Δ3 περιέχονται ω; g ΜgSO4 100 ω = ή 100 ω = 3600 ή ω = 36 g ΜgSO4. Από τη σχέση (1) mδ.ο(δ4) = = 54 g Άρα, μετά την ανάμειξη θα έχουμε στο διάλυμα Δ4 54 g διαλυμένης ουσίας σε όγκο διαλύματος V4 = V2 + V3 = 600 ml. Στα 600 ml διαλύματος Δ4 περιέχονται 54 g ΜgSO4 Στα 100 ml διαλύματος Δ4 περιέχονται α; g ΜgSO4 600 α = ή 600 α = 5400 ή α = 9 g ΜgSO4. Συνεπώς το διάλυμα Δ4 έχει περιεκτικότητα 9 % w/ σε ΜgSO4. Δ2. Μονάδες 6 Η ένωση με χημικό τύπο SΟ είναι αέριο με οσμή «καιόμενου θείου», και αποτελεί το κυριότερο προϊόν της καύσεως ουσιών που περιέχουν θείο, γεγονός με περιβαλλοντική σημασία. Το αέριο αυτό απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα κατά τις εκρήξεις των ηφαιστείων και σε μικρότερες ποσότητες από διάφορες βιομηχανίες και την καύση ορυκτών καυσίμων. Επιπλέον, χρησιμοποιείται στην βιομηχανία τροφίμων ως συντηρητικό, όπως για παράδειγμα στην παραγωγή οίνου και στην παραγωγή αφυδατωμένων φρούτων. Η σχετική µοριακή µάζα, Mr, της χηµικής ένωσης SO είναι 64. i. Να βρεθεί ο μοριακός τύπος της ένωσης SΟ Δίνεται Ar(S) = 32, Ar(O) = 16 Μr(SO) = Ar(S) + Ar(O) ή 64 = ή = 16 ή 32 = 16 ή = 2. Άρα ο Μοριακός τύπος της ένωσης είναι SO2 Σε δοχείο περιέχονται 12,8 g της ένωσης SΟ. Να υπολογίσετε: α. τον αριθμό των mol της SΟ 12,8 m n(so) = ή n(so) = ή n(so) = 0,2 mol 64 Mr(SO ) β. τον όγκο που καταλαμβάνει η ποσότητα αυτή της SΟ, μετρημένη σε STP συνθήκες. 7

8 n(so) = V ή V = n 22,4 = 0,2 22,4 = 4,48 L SO2 σε STP συνθήκες 22,4 γ. τον αριθμό ατόμων οξυγόνου και θείου που περιέχονται στο δοχείο. 1 mol μορίων SO2 0,2 mol μορίων SO2 και 1 mol μορίων SO2 0,2 mol μορίων SO2 1 mol ατόμων S NA άτομα S 0,2 mol ατόμων S 2 mol ατόμων Ο 0,2 NA άτομα S 2 NA άτομα Ο 0,4 mol ατόμων Ο 0,4 NA άτομα Ο ΕΥΧΟΜΑΣΤΕ ΕΠΙΤΥΧΙΑ!!!! 8