3Η 2 (g) + Ν 2 (g) 2ΝH 3 (g)

Transcript

1 ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΧΗΜΕΙΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ / ΘΕΡΙΝΑ ΣΕΙΡΑ: 1 ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: Μαρίνος Ιωάννου, Στέφανος Γεροντόπουλος, Σταυρούλα Γκιτάκου ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α A1. H ταχύτητα της αντίδρασης: Α(g) + Β(g) Γ(g) εκφράζει: α. το ρυθμό με τον οποίο αυξάνεται η μάζα του Γ β. το ρυθμό με τον οποίο αυξάνεται το πλήθος των mol του Γ γ. το πηλίκο της μεταβολής των mol ενός αντιδρώντος ή προϊόντος προς τον αντίστοιχο χρόνο δ. το ρυθμό μεταβολής της συγκέντρωσης ενός αντιδρώντος ή προϊόντος. A2. Στην αντίδραση: ισχύει η σχέση: α. υ(h 2 ) = υ(ν 2 ) = 2 υ(νη ) β. υ(h 2 ) = υ(ν 2 ) = υ(νη ) γ. 6υ(H 2 ) = 2υ(Ν 2 ) = 2υ(ΝΗ ) δ. υ(h 2 ) = υ(ν 2 ) = 2υ(ΝΗ ). Η 2 (g) + Ν 2 (g) 2ΝH (g) A. Μία χημική αντίδραση χαρακτηρίζεται αμφίδρομη όταν: α. πραγματοποιείται τόσο στο εργαστήριο, όσο και στη φύση β. πραγματοποιείται σε οποιεσδήποτε συνθήκες γ. εξελίσσεται ταυτόχρονα και προς τις δύο κατευθύνσεις δ. δίνει διάφορα προϊόντα, ανάλογα με τις συνθήκες. A4. Ισομοριακές ποσότητες των σωμάτων Α και Β αντιδρούν σύμφωνα με τη χημική εξίσωση: Α(g) + 2Β(g) Γ(g). Ποια από τις παρακάτω σχέσεις ισχύει σε κάθε χρονική στιγμή: α. [Α] = [Β] = [Γ] β. [Α] [Β] γ. [Α] [Β] δ. [Β] > [Γ] > [Α]. Σελίδα 1 από 7

2 A5. Σε κενό δοχείο εισάγονται 1 mol Ν 2 και 2 mol Ο 2, τα οποία αντιδρούν στους θ ο C, σύμφωνα με την εξίσωση: Ν 2 (g) + O 2 (g) 2NO(g) Για το συνολικό αριθμό των mol, n ΟΛΙΚΑ, των αερίων μετά την αποκατάσταση της χημικής ισορροπίας θα ισχύει: α. n ΟΛΙΚΑ < β. n ΟΛΙΚΑ = γ. n ΟΛΙΚΑ > δ. n ΟΛΙΚΑ = 2 ΘΕΜΑ Β Β1. Να χαρακτηρίσετε τις παρακάτω προτάσεις ως Σωστές ή Λανθασμένες και να αιτιολογήσετε τις απαντήσεις σας: i. Η ταχύτητα των αντιδράσεων πάντα αυξάνεται με το χρόνο. ΛΑΝΘΑΣΜΕΝΗ: Μειώνεται γιατί μειώνεται η συγκέντρωση των αντιδρώντων. i iv. Η θεωρία των συγκρούσεων δέχεται ότι τα προϊόντα μιας αντίδρασης είναι το αποτέλεσμα των αποτελεσματικών συγκρούσεων μεταξύ των αντιδρώντων και των προϊόντων. ΛΑΝΘΑΣΜΕΝΗ: Τα προϊόντα μιας αντίδρασης είναι το αποτέλεσμα των αποτελεσματικών συγκρούσεων μεταξύ των αντιδρώντων.η απόδοση μιας αντίδρασης είναι σταθερή. Η απόδοση κάθε αμφίδρομης αντίδρασης είναι σταθερή. ΛΑΝΘΑΣΜΕΝΗ: Η απόδοση κάθε αμφίδρομης αντίδρασης εξαρτάται από την θερμοκρασία, την συγκέντρωση των αντιδρώντων και από την πίεση. Στην κατάσταση χημικής ισορροπίας οι συγκεντρώσεις όλων των ουσιών που συμμετέχουν είναι ίσες. ΛΑΝΘΑΣΜΕΝΗ: Στην κατάσταση χημικής ισορροπίας οι συγκεντρώσεις όλων των ουσιών που συμμετέχουν είναι σταθερές. v. Σε μία αμφίδρομη αντίδραση που έχει απόδοση 60 %, η μάζα των προϊόντων είναι το 60 % της μάζας των αντιδρώντων. ΛΑΝΘΑΣΜΕΝΗ: Σε μία αμφίδρομη αντίδραση που έχει απόδοση 60 %, η μάζα των προϊόντων είναι το 60 % της μάζας των προϊόντων που θα παραχθούν αν η αντίδραση είναι μονόδρομη. x Β2. Γιατί η χημική ισορροπία είναι δυναμική ισορροπία; Η χημική ισορροπία είναι δυναμική ισορροπία γιατί όσα αντιδρώντα μετατρέπονται σε προϊόντα σε χρόνο t τόσα προϊόντα μετατρέπονται σε αντιδρώντα στον ίδιο χρόνο, δηλαδή οι ταχύτητες των δύο αντιδράσεων έχουν εξισωθεί. Μονάδες 2 Β. Tο ακόλουθο διάγραμμα αναφέρεται στο σχηματισμό 2 mol της ένωσης AB σύμφωνα με τη χημική εξίσωση: Α 2 (g) + B 2 (g) 2ΑΒ(g) Να εξηγήσετε ποιες από τις ακόλουθες προτάσεις είναι σωστές και ποιες είναι λανθασμένες; Σελίδα 2 από 7

3 Α 2 Β 2 i. Η αντίδραση είναι ενδόθερμη. ΛΑΝΘΑΣΜΕΝΗ: Είναι εξώθερμη. Α 2 (+(Β 2 x 2ΑΒ Η μεταβολή της ενθαλπίας, ΔΗ, της αντίστροφης αντίδρασης είναι ΔΗ = x + y. ΛΑΝΘΑΣΜΕΝΗ: ΔΗ = -y y πορει&α(αντι&δρασης i Η ταχύτητα της αντίδρασης είναι ανάλογη με την ενέργεια ενεργοποίησής της. ΛΑΝΘΑΣΜΕΝΗ: Όσο η Εa αυξάνει τόσο η ταχύτητα της αντίδρασης μειώνεται. iv. Η αντίδραση ΑΒ(g) A(g) + B(g) έχει ενέργεια ενεργοποίησης Ε a = x + y. ΛΑΝΘΑΣΜΕΝΗ: Είναι διαφορετική αντίδραση. Μονάδες 4 x 2 ΘΕΜΑ Γ Γ1. Σε δοχείο όγκου 1 L τοποθετούνται 4 mol Α και 6 mol B που αντιδρούν σύμφωνα με την απλή αντίδραση: Α(g) + Β(g) Γ(g) + 2Δ(g) Μετά την πάροδο 10 s έχουν σχηματισθεί στο δοχείο 2 mol Γ. i. Να βρείτε την μέση ταχύτητα της αντίδρασης για αυτό το χρονικό διάστημα. mol Α(g) + Β(g) Γ(g) + 2Δ(g) Αρχικά Αντιδρούν x x - - Παράγονται - - x 2x Τελικά 4 - x 6 - x x 2x Αφού μετά από 10 s στο δοχείο υπάρχουν 2 mol του Γ προφανώς x = 2 οπότε: mol(a) = 2, mol(b) = 4, mol(γ) = 2 και mol(δ) = 4 και υ(μεση) = υ(γ) = 0,2 mol/l s Μονάδες 4 Αν η αντίδραση ολοκληρώνεται σε χρόνο 0 s να σχεδιάσετε την καμπύλη αντίδρασης για καθένα από τα σώματα Α, Β, Γ και Δ σε κοινό σύστημα αξόνων. mol Α(g) + Β(g) Γ(g) + 2Δ(g) Αρχικά Αντιδρούν y y - - Παράγονται - - y 2y Τελικά 4 - y 6 - y y 2y Αφού μηδενίζεται η ταχύτητα της αντίδρασης προφανώς 4 y = 0 ή y = 4 οπότε: mol(a) = 0, mol(b) = 2, mol(γ) = 4 και mol(δ) = 8. Σελίδα από 7

4 Η καμπύλη αντίδρασης για καθένα από τα σώματα Α, Β, Γ και Δ είναι η εξής: mol/l 8 (Δ) (Γ) (B) (A) t (s) Μονάδες 4 x 2 Γ2. Σε κενό δοχείο όγκου 1 L εισάγονται 0,5 mol Ν 2 και 1,2 mol Η 2 τα οποία αντιδρούν σύμφωνα με τη χημική εξίσωση: Ν 2 (g) + Η 2 (g) 2ΝΗ (g) Η μέση ταχύτητα της αντίδρασης τα πρώτα 10 s είναι υ 1 = Μ/s ενώ για τα πρώτα 0 s είναι υ 2 = 10-2 Μ/s. i. Να υπολογίσετε τη μέση ταχύτητα της αντίδρασης από t 1 = 10 s μέχρι t 2 = 0 s. mol Ν 2 (g) + Η 2 (g) 2ΝΗ (g) Αρχικά 0,5 1,2 - Αντιδρούν x x - Παράγονται - - 2x 10 s 0,5 - x 1,2 x 2x υ 1 = Μ/s η- x 10 = η- x = 0,2 mol οπότε mol(ν 2 ) = 0,, mol(η 2 ) = 0,6, mol(nη ) = 0,4. mol Ν 2 (g) + Η 2 (g) 2ΝΗ (g) Αρχικά 0,5 1,2 - Αντιδρούν y y - Παράγονται - - 2y 0 s 0,5 - y 1,2 y 2y υ 2 = 10-2 Μ/s η, y = 10-2 η, y = 0, mol 0 οπότε mol(ν 2 ) = 0,2, mol(η 2 ) = 0,, mol(nη ) = 0,6. Σελίδα 4 από 7

5 mol Ν 2 (g) + Η 2 (g) 2ΝΗ (g) 10 s 0, 0,6 0,4 Αντιδρούν z z - Παράγονται - - 2z 0 s 0, - z 0,6 z 0,4 + 2z Όμως 0, z = 0,2 ή z = 0,1 mol. Έτσι: υ = z 20 η) υ = mol/l s Μονάδες 7 Να σχεδιάσετε τις καμπύλες αντίδρασης για το Ν 2, το Η 2 και την ΝΗ σε κοινό σύστημα αξόνων. mol/l 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 ΝΗ Η 2 Ν 2 Μονάδες x 2 ΘΕΜΑ Δ Σε δοχείο όγκου σε θερμοκρασία θ = 200 ο C εισάγονται 4 mol CO 2, 4 mol H 2, 1 mol CΟ και 1 mol Η 2 Ο τα οποία αντιδρούν σύμφωνα με την χημική εξίσωση: CO 2 (g) + H 2 (g) CΟ(g) + Η 2 Ο(g) Δ1. Αν η τιμή της Kc για την παραπάνω αντίδραση είναι ίση με 4 να αποδείξετε ότι τα αέρια δεν βρίσκονται σε ισορροπία και να βρείτε την κατεύθυνση προς την οποία θα κινηθεί η αντίδραση. Έστω ότι είναι σε ισορροπία. Υπολογίζουμε την τιμή της Kc: Kc = [CO][H 2 O] η, Kc = t (s) Επειδή 1/16 < 4 = Kc η θέση της Χημικής Ισορροπίας μετατοπίζεται προς τα δεξιά. Δ2. Να βρείτε την σύσταση του μίγματος όταν αποκατασταθεί η ισορροπία. mol CO 2 + H 2 CO + H 2 O Αρχικά Αντιδρούν x x - - Παράγονται - - x x X.I 4 - x 4 - x 1 + x 1 + x Σελίδα 5 από 7

6 Στην χημική ισορροπία έχουμε: Κc = [CO][H 2 O] η0 Κc = 1 + x 4 - x 1 + x 4 - x η0 x = 7 mol Άρα η σύσταση του μίγματος στη Χ.Ι είναι: Mol(CO) = 10/ Mol(H 2 O) = 10/ Mol(CO 2 ) = 5/ Mol(H 2 ) = 5/ Δ. Πόσα mol Η 2 Ο πρέπει να προσθέσουμε στο μίγμα ισορροπίας για να γίνει η ποσότητα του H 2 μετά την εκ νέου αποκατάσταση της ισορροπίας 2 mol. Έστω n τα mol του Η 2 Ο που προσθέτουμε: mol CO 2 + H 2 CO + H 2 O Αρχικά 5/ 5/ 10/ 10/ + n Αντιδρούν - - y y Παράγονται y y - - X.I 5/ + y 5/ + y 10/ - y 10/ + n - y Προφανώς 5/ + y = 2 ή y = 1/ mol Στην χημική ισορροπία έχουμε: Κc = [CO][H 2 O] η, Κc = 2 + n 2 η, n = 7 mol Δ4. Σε δοχείο όγκου σε θερμοκρασία θ = 200 ο C εισάγονται 4 mol CO 2 και ποσότητα H 2. Να υπολογίσετε τα mol του Η 2 ώστε η απόδοση της προς τα δεξιά αντίδρασης να έχει απόδοση 80 %. Έστω n τα mol του Η 2 που προσθέτουμε: mol CO 2 + H 2 CO + H 2 O Αρχικά 4 n - - Αντιδρούν z z - - Παράγονται - - z z X.I 4 - z n - z z z Σελίδα 6 από 7

7 1 η Περίπτωση: Σε περίσσεια το Η 2 αν θεωρηθεί η αντίδραση μονόδρομη. a = z 4 η' z = 4a η' z =,2 mol Από την έκφραση της Kc έχουμε: Κc = [CO][H 2 O] η, Κc =,2 0,8,2 n -,2 η, n = 6,4 mol 2 η Περίπτωση: Σε περίσσεια το CO 2 αν θεωρηθεί η αντίδραση μονόδρομη. a = z n η' z = an η' z = 0,8n mol Από την έκφραση της Kc έχουμε: Κc = [CO][H 2 O] η1 Κc = 0,8n 4-0,8n 0,8n 0,2n η1 n = 2,5 mol Μονάδες 7 Δ5. Να υποδείξετε τρεις τρόπους με τους οποίους μπορεί να μειωθεί η ποσότητα του CO 2 στην αντίδραση αυτή. i. Προσθέτουμε στην χημική ισορροπία αέριο Η 2 η αντίδραση μετατοπίζεται προς τα δεξιά και μειώνεται η συγκέντρωση του διοξειδίου. i Προσθέτουμε κάποιο αφυδατικό μέσο, η αντίδραση μετατοπίζεται προς τα δεξιά για να αναπληρώσει την ποσότητα νερού που απορροφάται και μειώνεται η συγκέντρωση του διοξειδίου. Αφαιρούμε ποσότητα CO η αντίδραση μετατοπίζεται προς τα δεξιά και μειώνεται η συγκέντρωση του διοξειδίου. Μονάδες x 1 ΕΥΧΟΜΑΣΤΕ ΕΠΙΤΥΧΙΑ!!!! Σελίδα 7 από 7