ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΕΚΠ. ΕΤΟΥΣ

Transcript

1 ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΧΗΜΕΙΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: 1 ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: Μαρίνος Ιωάννου, Σταυρούλα Γκιτάκου, Στέφανος Γεροντόπουλος ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α A1. Από τις επόμενες αντιδράσεις δεν είναι οξειδοαναγωγική η: α. CH 2 =CH 2 + HCl CH 3 CH 2 Cl β. 2CO + O 2 2CO 2 γ. SO 3 + H 2 O H 2 SO 4 δ. H 2 + Br 2 2HBr A2. H ενθαλπία των αντιδρώντων είναι μικρότερη από αυτή των προϊόντων όταν: α. η αντίδραση είναι εξώθερμη β. η αντίδραση είναι ενδόθερμη γ. στις αντιδράσεις καύσης δ. σε όλες τις αντιδράσεις A3. Κατά τη διάρκεια της αντίδρασης: 3Α(g) + 2Β(g) 2Γ(g) ο ρυθμός κατανάλωσης του Α είναι υ 1 και ο ρυθμός κατανάλωσης του Β υ 2. Ο λόγος υ 1 : υ 2 είναι: α. 3/2 β. 2/3 γ. 6 δ. 1 A4. Στις αμφίδρομες αντιδράσεις: α. η απόδοση είναι 1 β. μετά την πάροδο ικανού χρονικού διαστήματος υπάρχει τουλάχιστον ένα αντιδρών στο σύστημα γ. μετά την πάροδο ικανού χρονικού διαστήματος υπάρχουν στο σύστημα όλα τα αντιδρώντα και τα προϊόντα δ. δεν ισχύει τίποτα από τα παραπάνω A5. Σε κενό δοχείο σταθερού όγκου και θερμοκρασίας εισάγονται 3 mol N 2 και 2 mol O 2, τα οποία αντιδρούν σύμφωνα με την χημική εξίσωση: Ν 2 (g) + O 2 (g) 2NO(g) Για τα mol του ΝΟ στη κατάσταση χημικής ισορροπίας ισχύει: α. n = 6 mol β. n = 4 mol γ. n < 4 mol δ. n > 4 mol Σελίδα 1 από 8

2 ΘΕΜΑ Β Β1. Σε κάθε μία από τις χημικές εξισώσεις να καθορίσετε το οξειδωτικό και το αναγωγικό σώμα και να συμπληρώσετε τους στοιχειομετρικούς συντελεστές: i. P + 5HNO 3 H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O P: αναγωγικό, HNO 3 : οξειδωτικό ii. MnO 2 + 4HCl MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O HCl: αναγωγικό, MnO 2 : οξειδωτικό iii. SO 2 + Cl 2 + 2H 2 O 2HCl + H 2 SO 4 SO 2 : αναγωγικό, Cl 2 : οξειδωτικό iv. 5H 2 O 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 5O 2 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O H 2 O 2 : αναγωγικό, KMnO 4 : οξειδωτικό Μονάδες 4 x 2 Β2. Για την αντίδραση: Α(g) + Β(g) Γ(g) + 2Δ(g), ΔΗ= -50 KJ γνωρίζουμε ότι η ενέργεια ενεργοποίησης έχει τιμή Εa = 150 KJ/mol. i. Να σχεδιάσετε το ενεργειακό διάγραμμα της παραπάνω αντίδρασης, σύμφωνα με τη θεωρία της μεταβατικής κατάστασης. Η 150 Κj Α(g) + Β(g) 50 Κj Γ(g) + 2Δ(g), ii. πορει&α αντι&δρασης Να υπολογίσετε την τιμή της ενέργειας ενεργοποίησης Εa της αντίδρασης: Γ(g) + 2Δ(g) Α(g) + Β(g) Η Εa της αντίστροφης αντίδρασης είναι = 200 Kj Μονάδες 3 Μονάδες 2 Β3. Σε δοχείο σταθερής θερμοκρασίας έχει αποκατασταθεί η ισορροπία: CO 2 (g) + C(s) 2CO(g) Αν αυξηθεί ο όγκος του δοχείου πως θα μεταβληθούν σε σχέση με την αρχική ισορροπία: i. Η απόδοση της αντίδρασης θα αυξηθεί ή θα μειωθεί ή θα μείνει σταθερή; Με την αύξηση του όγκου του δοχείου μειώνεται η πίεση και η θέση της χημικής ισορροπίας της αντίδρασης θα μετατοπισθεί προς τα περισσότερα mol αερίων δηλαδή προς τα δεξιά με αποτέλεσμα την αύξηση της απόδοσης της αντίδρασης. ii. Η τιμή της Kc της ισορροπίας θα αυξηθεί ή θα μειωθεί ή θα μείνει σταθερή. Η τιμή της Kc της ισορροπίας θα μείνει σταθερή γιατί η Kc εξαρτάται μόνο από την Σελίδα 2 από 8

3 θερμοκρασία. iii. Τα mol του CO στη νέα χημική ισορροπία είναι περισσότερα ή λιγότερα η ίσα με αυτά της αρχικής ισορροπίας; Με την αύξηση του όγκου του δοχείου μειώνεται η πίεση και η θέση της χημικής ισορροπίας της αντίδρασης θα μετατοπισθεί προς τα περισσότερα mol αερίων δηλαδή προς τα δεξιά με αποτέλεσμα την αύξηση των mol του CO. iv. Η συγκέντρωση του CO στη νέα χημική ισορροπία είναι μεγαλύτερη ή μικρότερη ή ίση με αυτή της αρχικής ισορροπίας; Η συγκέντρωση του CO στη νέα χημική ισορροπία είναι μικρότερη της αρχικής ισορροπίας γιατί παρόλο που αυξάνουν τα mol του CO το σύστημα δεν αναιρεί την επιβληθείσα μεταβολή. Να δικαιολογήσετε κάθε απάντησή σας. Μονάδες 4 x 3 ΘΕΜΑ Γ Γ1. Σε δοχείο όγκου 2 L εισάγονται 10 mol αερίου Α και 8 mol αερίου Β τα οποία αντιδρούν σύμφωνα με την χημική εξίσωση: Α(g) + 2Β(g) 3Γ(g) + Δ(g) Μετά από 4 s στο δοχείο υπάρχουν 6 mol του Β. i. Ποιες είναι οι ποσότητες των Α, Γ και Δ στο δοχείο 4 s μετά την έναρξη της αντίδρασης; mol Α(g) + 2Β(g) 3Γ(g) + Δ(g) Αρχικά Αντιδρούν x 2x - - Παράγονται - - 3x x Τελικά 10 - x 8-2x 3x x Προφανώς 8-2x = 6 ή x = 1 mol Άρα η σύσταση του μίγματος μετά από 4 s είναι: Mol(Γ) = 3 Mol(Δ) = 1 Mol(Α) = 9 Mol(Β) = 6 ii. Ποια είναι η μέση ταχύτητα της αντίδρασης για τα πρώτα 4 s; υ = υ(δ) = η+ υ = 0,125 mol/l s Μονάδες 2 Μονάδες 2 iii. Η αντίδραση ολοκληρώνεται μετά από 25 s. Να σχεδιάσετε σε κοινό διάγραμμα τις καμπύλες αντίδρασης όλων των σωμάτων που συμμετέχουν σε αυτή. Σελίδα 3 από 8

4 mol Α(g) + 2Β(g) 3Γ(g) + Δ(g) Αρχικά Αντιδρούν y 2y - - Παράγονται - - 3y y Τελικά 10 - y 8 2y 3y y Προφανώς 8 2y = 0 ή y = 4 mol Άρα η σύσταση του μίγματος μετά από 25 s είναι: Mol(Γ) = 12 Mol(Δ) = 4 Mol(Α) = 6 Mol(Β) = 0 mol/l 6,0 (Γ) 5,0 4,0 3,0 (A) 2,0 (Δ) 1, (B) t (s) Μονάδες 4 Γ ml διαλύματος FeSO 4 0,1 Μ αναμιγνύονται με 300 ml διαλύματος KMnO 4 0,2 M παρουσία H 2 SO 4. Να εξετάσετε αν θα αποχρωματιστεί το διάλυμα του KMnO 4. Βρίσκουμε τα mol του FeSO 4 : n(feso 4 ) = C(FeSO 4 ) (FeSO 4 ) = 0,2 0,1 = 0,02 mol 10FeSO 4 + 2ΚΜnO 4 + 8H 2 SO 4 5Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O 10 mol 2 mol 6 mol 5 mol 4 mol 2 mol 11 mol 0,02 mol 0,2 Από την παραπάνω αναλογία βρίσκουμε = 0,02 L ή 20 ml άρα το διάλυμα του ΚΜnO 4 δεν θα αποχρωματισθεί. Μονάδες 4 Σελίδα 4 από 8

5 Γ3. Σε κλειστό δοχείο όγκου 4 L και σταθερής θερμοκρασίας εισάγονται 0,8 mol φωσγενίου, COCl 2, το οποίο διασπάται σε θερμοκρασία θ o C σύμφωνα με τη χημική εξίσωση: COCl 2 (g) CO(g) + Cl 2 (g) Αν η απόδοση της αντίδρασης είναι 20 %. i. Να υπολογίσετε τη σταθερά Kc της ισορροπίας στη θερμοκρασία των θ o C. mol COCl 2 (g) CO(g) + Cl 2 (g) Αρχικά 0,8 - - Αντιδρούν x - - Παράγονται - x x X.I 0,8 - x x x Προφανώς x = 0,8 0,2 ή x = 0,16 mol Άρα η σύσταση του μίγματος στη Χ.Ι είναι: Mol(COCl 2 ) = 0,64 mol Mol(CO) = 0,16 mol Mol(Cl 2 ) = 0,16 mol Στην χημική ισορροπία έχουμε: [CO][Cl 2 ] 0,04 0,04 Κc = η, Κc = [COCl2 ] 0,16 η, Κc = 0,01 ii. Μονάδες 4 Πόσα mol φωσγενίου πρέπει να προστεθούν στην κατάσταση χημικής ισορροπίας ώστε όταν αποκατασταθεί η νέα χημική ισορροπία στο δοχείο να περιέχονται 0,2 mol CO. Έστω n τα mol του φωσγενίου που προσθέτουμε: mol COCl 2 (g) CO(g) + Cl 2 (g) Αρχικά 0,64 + n 0,16 0,16 Αντιδρούν y - - Παράγονται - y y X.I 0,64 + n - y 0,16 + y 0,16 + y Προφανώς 0,16 + y = 0,2 ή y = 0,04 mol Άρα η σύσταση του μίγματος στη νέα Χ.Ι είναι: Mol(COCl 2 ) = 0,6 + n mol Mol(CO) = 0,2 mol Mol(Cl 2 ) = 0,2 mol Από την έκφραση της Kc έχουμε: [CO][Cl 2 ] Κc = η, Κc = [COCl2 ] 0,05 0,05 0,6 + n 4 η, n = 0,4 mol Μονάδες 6 Σελίδα 5 από 8

6 ΘΕΜΑ Δ Σε δοχείο όγκου σε θερμοκρασία θ ο C εισάγονται 4 mol Α, 4 mol Β, 1 mol Γ και 1 mol Δ τα οποία αντιδρούν σύμφωνα με την χημική εξίσωση: Α(g) + Β(g) Γ(g) + Δ(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 = [Γ][Δ] [Α][Β] η, Kc = 1 16 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 Α(g) + Β(g) Γ(g) + Δ(g) Αρχικά Αντιδρούν x x - - Παράγονται - - x x X.I 4 - x 4 - x 1 + x 1 + x Στην χημική ισορροπία έχουμε: 1 + x 1 + x Κc = [Γ][Δ] η, Κc = [Α][Β] 4 - x 4 - x η, x = 7/3 mol Άρα η σύσταση του μίγματος στη Χ.Ι είναι: Mol(Γ) = 10/3 Mol(Δ) = 10/3 Mol(Α) = 5/3 Mol(Β) = 5/3 Δ3. Πόσα mol Δ πρέπει να προσθέσουμε υπό σταθερή θερμοκρασία στο μίγμα ισορροπίας για να γίνει η ποσότητα του Α μετά την εκ νέου αποκατάσταση της ισορροπίας 2 mol. Έστω n τα mol του Δ που προσθέτουμε: mol Α(g) + Β(g) Γ(g) + Δ(g) Αρχικά 5/3 5/3 10/3 10/3 + n Αντιδρούν - - y y Παράγονται y y - - X.I 5/3 + y 5/3 + y 10/3 - y 10/3 + n - y Προφανώς 5/3 + y = 2 ή y = 1/3 mol Σελίδα 6 από 8

7 Στην χημική ισορροπία έχουμε: Κc = [Γ][Δ] [Α][Β] η, Κc = n 2 η, n = 7/3 Δ4. Σε άλλο δοχείο όγκου σε θερμοκρασία θ = 200 ο C εισάγονται 4 mol A και ποσότητα B. Να υπολογίσετε τα mol του B ώστε η απόδοση της προς τα δεξιά αντίδρασης να έχει απόδοση 80 %. Έστω n τα mol του B που προσθέτουμε: mol Α(g) + Β(g) Γ(g) + Δ(g) Αρχικά 4 n - - Αντιδρούν z z - - Παράγονται - - z z X.I 4 - z n - z z z 1 η Περίπτωση: Σε περίσσεια το B αν θεωρηθεί η αντίδραση μονόδρομη. z a = η' z = 4a η' z = 3,2 mol 4 Από την έκφραση της Kc έχουμε: Κc = [Γ][Δ] [Α][Β] 2 η Περίπτωση: Σε περίσσεια το Α αν θεωρηθεί η αντίδραση μονόδρομη. z a = η' z = an η' z = 0,8n mol n Από την έκφραση της Kc έχουμε: Κc = [Γ][Δ] [Α][Β] Μονάδες 7 Δ5. Να υποδείξετε τρεις τρόπους με τους οποίους μπορεί να μειωθεί η ποσότητα του Α στην αντίδραση αυτή. i. Προσθέτουμε ποσότητα Β οπότε η θέση της χημικής ισορροπίας της αντίδρασης μετατοπίζεται προς τα δεξιά με αποτέλεσμα την μείωση της συγκέντρωσης του Α. ii. Αφαιρούμε ποσότητα Γ ή Δ οπότε η θέση της χημικής ισορροπίας της αντίδρασης μετατοπίζεται προς τα δεξιά με αποτέλεσμα την μείωση της συγκέντρωσης του Α. iii. Αυξάνουμε την θερμοκρασία, αν η αντίδραση είναι ενδόθερμη ή μειώνουμε την θερμοκρασία αν η αντίδραση είναι εξώθερμη οπότε η θέση της χημικής ισορροπίας της αντίδρασης μετατοπίζεται προς τα δεξιά με αποτέλεσμα την μείωση της συγκέντρωσης του Α. Μονάδες 3 x 1 Σελίδα 7 από 8 η, Κc = η2 Κc = 3,2 0,8 0,8n 4-0,8n 3,2 n - 3,2 0,8n 0,2n η, n = 6,4 mol η2 n = 2,5 mol

8 Σελίδα 8 από 8 ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΕΚΠ. ΕΤΟΥΣ