Σάββατο, 5 Ιουνίου 2004 ΘΕΤΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΧΗΜΕΙΑ

Transcript

1 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 004 Σάββατο, 5 Ιουνίου 004 ΘΕΤΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΜΑ Για τις ερωτήσεις. -.4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση... Τι είδους τροχιακό περιγράφεται από τους κβαντικούς αριθµούς n και l; α. d β. f γ. p δ. s Μονάδες 5 : α.. Ποια από τις παρακάτω ηλεκτρονιακές δοµές αντιστοιχεί σε διεγερµένη κατάσταση του ατόµου του φθορίου ( 9 F ); α. s s p 6 β. s s p 5 γ. s s p 6 δ. s s p 7 Μονάδες 5 : γ.. Ποια από τις παρακάτω ενώσεις αντιδρά µε αλκοολικό διάλυµα ΝOH; α. HHH β. HHOH γ. H -H δ. HHHl Μονάδες 5 : δ.4. Σε αραιό υδατικό διάλυµα ΝΗ όγκου V µε βαθµό ιοντισµού α (α<0,) προσθέτουµε νερό σε σταθερή θερµοκρασία, µέχρι ο τελικός όγκος του διαλύµατος να γίνει 4V. Ο βαθµός ιοντισµού α της ΝΗ στο αραιωµένο διάλυµα είναι:

2 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 004 α. αα β. α4α γ. αα δ. α α Μονάδες 5 : α.5. Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις που ακολουθούν γράφοντας στο τετράδιό σας δίπλα στο γράµµα που αντιστοιχεί σε κάθε πρόταση τη λέξη Σωστό, αν η πρόταση είναι σωστή, ή Λάθος, αν η πρόταση είναι λανθασµένη. α. Ο µαγνητικός κβαντικός αριθµός ml καθορίζει το µέγεθος του ηλεκτρονιακού νέφους. β. Στο Η H τα δυο άτοµα του άνθρακα συνδέονται µεταξύ τους µε ένα σ και δυο π δεσµούς. γ. Με την προσθήκη στερεού ΝΗ4l σε υδατικό διάλυµα ΝΗ, µε σταθερή θερµοκρασία και χωρίς µεταβολή όγκου, η τιµή του ph του διαλύµατος αυξάνεται. δ. Από τα κορεσµένα µονοκαρβοξυλικά οξέα (ROOH) µόνο το µεθανικό οξύ (HOOH) παρουσιάζει αναγωγικές ιδιότητες. ε. Στοιχείο που βρίσκεται στη θεµελιώδη κατάσταση και έχει ηλεκτρονιακή δοµή s s p, ανήκει στην οµάδα (ΙΙΙΑ) του Περιοδικού Πίνακα. Μονάδες 5 α. Λάθος β. Σωστό γ. Λάθος δ. Σωστό ε. Λάθος ΘΕΜΑ.. Δίνονται τα χηµικά στοιχεία N και 7l. α. Ποιες είναι οι ηλεκτρονιακές δοµές των παραπάνω στοιχείων στη θεµελιώδη κατάσταση; Μονάδες N: s s p 6 s ( η περίοδος, η οµάδα) 7l: s s p 6 s p 5 ( η περίοδος, 7 η οµάδα)

3 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 004 β. Ποιο από τα δυο αυτά στοιχεία έχει τη µικρότερη ατοµική ακτίνα; (µονάδες ) Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. (µονάδες ) Μονάδες 4 Μικρότερη ατοµική ακτίνα έχει το 7l. Τα δυο στοιχεία ανήκουν στην ίδια περίοδο του Περιοδικού Πίνακα ( η περίοδος). Κατά µήκος µιας περιόδου η ατοµική ακτίνα ελαττώνεται από τα αριστερά προς τα δεξιά. 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. Έτσι, λόγω µεγαλύτερης έλξης των ηλεκτρονίων της εξωτερικής στιβάδας από τον πυρήνα, η ατοµική ακτίνα µειώνεται... Διαθέτουµε τις οργανικές ενώσεις προπανικό οξύ (HHOOH), προπανάλη (HHHO) και -βουτίνιο (H -HH) καθώς και τα αντιδραστήρια: αµµωνιακό διάλυµα χλωριούχου χαλκού I (ul/nh), όξινο ανθρακικό νάτριο (ΝHO), φελίγγειο υγρό (uso4/noh). Να γράψετε στο τετράδιό σας: α. για καθεµιά από τις παραπάνω οργανικές ενώσεις το αντιδραστήριο µε το οποίο αντιδρά. Μονάδες Το προπανικό οξύ (HHOOH) αντιδρά µε το όξινο ανθρακικό νάτριο (ΝHO). Η προπανάλη (HHHO) αντιδρά µε το φελίγγειο υγρό (uso4/noh). Το -βουτίνιο (H -HH) αντιδρά µε το αµµωνιακό διάλυµα χλωριούχου χαλκού Ι (ul/nh). β. σωστά συµπληρωµένες (σώµατα και συντελεστές) τις χηµικές εξισώσεις των αντιδράσεων που θα πραγµατοποιηθούν, όταν η καθεµιά οργανική ένωση αντιδράσει µε το αντιδραστήριο που επιλέξατε. Μονάδες 6 HHOOH NHO HHOON O HO HHHO uso4 5NOH HHOON uo NSO4 HO H -HH ul NH u -HH NH4l

4 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Διαθέτουµε τα υδατικά διαλύµατα Δ, Δ και Δ τα οποία περιέχουν Ηl, HOON και NH4l αντίστοιχα. Τα διαλύµατα αυτά βρίσκονται σε θερµοκρασία 5 ο και έχουν την ίδια συγκέντρωση. α. Να κατατάξετε τα παραπάνω διαλύµατα κατά σειρά αυξανόµενης τιµής ph. Μονάδες ph < ph < ph Δ Δ Δ β. Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Μονάδες 7 (Μ) Ηl HO HO l - τελικά [H O ] Δ () Άρα το διάλυµα Δ έχει ph < Δ 7. (Μ) HOON HOO - N (Μ) HOO - HO HOOH OH - ισορροπία -x x x Άρα το διάλυµα Δ, στους 5 ο, έχει ph > Δ 7 () (Μ) NH4l NH4 l - (Μ) NH4 HO NH HO ισορροπία -ψ ψ ψ [H O ] ψ < Δ () Άρα το διάλυµα Δ έχει ph < Δ 7. Από τις σχέσεις () και () έχουµε: [ H O ] Δ > [H O ] Δ phδ < ph Δ (4) Από τις σχέσεις () και (4) έχουµε: ph Δ < ph Δ < ph Δ 4

5 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 004 ΘΕΜΑ Δίνεται διάγραµµα των παρακάτω χηµικών µετατροπών: HHOOH (A) 6HO MnO4/H H O (B) HHOOH H SOl Η H HO (Γ) απόλυτος Mg αιθέρας (Δ) Hg / HSO4 (ασταθής ένωση) (Ε) HgSO4 (ενδιάµεσο προϊόν) ΗΟ (Ζ) π.h SO (Κ) o 4 70 Ι ΚΟΗ (κύριο προϊόν) (Θ) κίτρινο ίζηµα α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, B, Γ, Δ, Ε, Ζ, Θ και Κ. Μονάδες 6 Α: HHOOHHH Β: HHHOH Γ: HHHl Δ: HHHMgl Ε: HHΟ Ζ: HHHHH OH Θ: HHHOO : HHHHH 5

6 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 004 β. Να γράψετε τη χηµική εξίσωση της αντίδρασης πλήρους οξείδωσης της οργανικής ένωσης Β σε HHOOH µε διάλυµα MnO4 οξινισµένου µε ΗSO4 (MnO4 / HSO4) (µονάδες 5). Πόσα ml διαλύµατος MnO4 0,M οξινισµένου µε ΗSO4 απαιτούνται για την παραγωγή 0,0mol HHOOH από την ένωση Β; (µονάδες 4) Η παραπάνω αντίδραση θεωρείται µονόδροµη και ποσοτική. Μονάδες 9 5HHHOH 4MnO4 6HSO4 5HHOOH SO4 4MnSO4 HO 4mol MnO4 απαιτούνται για την παρασκευή 5mol HHOOH x; απαιτούνται για την παρασκευή 0,0mol HHOOH x0,06mol MnO4 n 0,06 n V V V 0,6L V 60mL 0, ΘΕΜΑ 4 Σε δύο διαφορετικά δοχεία περιέχονται τα υδατικά διαλύµατα Δ: HOOH 0,M και Δ: HOON 0,0M. Να υπολογίσετε: α. το ph καθενός από τα παραπάνω διαλύµατα. Μονάδες 6 β. το ph του διαλύµατος Δ που προκύπτει από την ανάµιξη ίσων όγκων από τα διαλύµατα Δ και Δ. Μονάδες 8 γ. την αναλογία όγκων µε την οποία πρέπει να αναµίξουµε το διάλυµα Δ µε διάλυµα NOH 0,M, έτσι ώστε να προκύψει διάλυµα Δ4 το οποίο να έχει ph ίσο µε 4. Μονάδες 5 Δίνεται ότι όλα τα διαλύµατα βρίσκονται στους 5 και (H OOH) 0, Κw 0 4. N γίνουν όλες οι προσεγγίσεις που επιτρέπονται από τα αριθµητικά δεδοµένα του προβλήµατος. 6

7 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 004 Λύση α. Διάλυµα Δ (Μ) HOOH HO HOO- HO αρχικά 0, - - ιοντίζονται x - - παράγονται - x x ισορροπία 0,-x x x [H OO ][H O [H OOH] ] x 0, x < 0 x 0 0, 5 x x 0 0, [H O ] 0 M phδ Διάλυµα Δ (Μ) HOON HOO - N 0,0 0,0 0,0 (Μ) HOO - HO HOOH OHαρχικά 0,0 - - ιοντίζονται ψ - - παράγονται - ψ ψ ισορροπία 0,0-ψ ψ ψ 0 4 w 9 0 b(hoo ) 5 b(hoo ) (H OOH) 0 b [H OOH][OH [H OO ] ] ψ b 0,0 ψ b < 0 b ψ 0 0,0 9 ψ ψ 0 0,0 5,5 [ΟΗ ] 0 5,5 M poh 5,5 phδ 8,5 β. Κατά την ανάµιξη των δύο διαλυµάτων δεν παρατηρείται αντίδραση µεταξύ των διαλυµένων ουσιών. Έστω ότι αναµιγνύονται V L διαλύµατος Δ και V L διαλύµατος Δ, οπότε Vτελ.V L. Οι νέες συγκεντρώσεις στο τελικό διάλυµα (Δ) υπολογίζονται ως εξής: 7

8 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 004 n H 0,V OOH OOH H OOH 0,05M Vτελ. V n H 0,0V OON OON H OON 0,005M V V H H τελ. (Μ) HOON HOO - N 0,005 0,005 0,005 (Μ) HOOH HO HOO- HO αρχικά 0, ιοντίζονται ω - - παράγονται - ω ω ισορροπία 0,05-ω ω ω [H OO ][H O ] ω(ω 0,005) [H OOH] 0,05 ω Επειδή < 0 και λόγω Ε.Κ.Ι. έχουµε: 0,05-ω 0,05 0,005ω 0,005 ω 0 4 [H O ] 0 4 M phδ 4 ω 0, ,05 5 ω 0,005 0,05 ος τρόπος Το τελικό διάλυµα είναι ρυθµιστικό αφού περιέχει το ασθενές οξύ HOOH και τη συζυγή του βάση HOO - µε παραπλήσιες συγκεντρώσεις. Εφαρµόζοντας την εξίσωση Henderson-Hsselblch έχουµε: H 0,005 OO phδ p lοg 5 phδ 4 0,05 H OOH γ) Κατά την ανάµιξη των δύο διαλυµάτων παρατηρείται αντίδραση µεταξύ των διαλυµένων ουσιών (HOOH και NOH). Έστω V L διαλύµατος HOOH (Δ) και V L διαλύµατος NOH. Υπολογίζουµε τα mol των διαλυµένων ουσιών: n 0,V mol H OOH n NOH 0,V mol Eπειδή δε γνωρίζουµε ποιο από τα δύο σώµατα καταναλώνεται πλήρως θα κάνουµε διερεύνηση: (i) Έστω ότι αντιδρούν πλήρως (0,V0,V). Στο τελικό διάλυµα η µοναδική διαλυµένη ουσία θα είναι το HOON. 8

9 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 004 HOON HOO - N HOO - HO HOOH OH - Tο διάλυµα θα έχει, στους 5 ο, ph>7. Απορρίπτεται. (ii) Έστω ότι καταναλώνεται πλήρως το HOOH (0,V<0,V). Στο τελικό διάλυµα θα υπάρχουν HOON και NOH. NOH N OH - HOON HOO - N HOO - HO HOOH OH - Tο διάλυµα θα έχει, στους 5 ο, ph>7. Απορρίπτεται. (iii) Άρα το NOH καταναλώνεται πλήρως (δηλαδή (,V>0,V). (Μ) HOOH NOH HOON HO αρχικά 0,V 0,V - - αντιδρούν 0,V 0,V - - παράγονται - - 0,V 0,V τελικά 0,V-0,V - 0,V 0,V Vτελ. (VV) L 0,V 0,V H OOH M V V 0,V H OON M V V (Μ) HOON HOO - N (Μ) HOOH HO HOO- HO αρχικά - - ιοντίζονται k - - παράγονται - k k ισορροπία -k k k p Δ4 H 4 [H O ] Δ 0-4 k [H OO ][H O [H OOH] Έστω ότι k k ] (k )k k k

10 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ,V V 0,V V 0,V 0 V V V V ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Tα φετινά θέµατα είναι σαφώς διατυπωµένα και καλύπτουν όλο το φάσµα της ύλης. Απαιτούν καλή γνώση της θεωρίας, ενώ οι ασκήσεις δεν εµφανίζουν ιδιαίτερα προβλήµατα στην αντιµετώπισή τους. 0