Απαντήσεις στα Θέματα Πανελλαδικών εξετάσεων Χημεία (2) Θετικής Κατεύθυνσης 28/05/2010 ΕΛΛΗΝΟΕΚΔΟΤΙΚΗ

Transcript

1 Απαντήσεις στα Θέματα Πανελλαδικών εξετάσεων 0 Χημεία () Θετικής Κατεύθυνσης 8/05/0 ΕΛΛΗΝΟΕΚΔΟΤΙΚΗ

2 ΘΕΜΑ Α Α1. Σωστή απάντηση είναι η β (εφαρμογή κανόνα του Hund). Α. Σωστή απάντηση είναι η α. Στο σύστημα του διπλού δεσμού δύο ατόμων άνθρακα, ο άνθρακας υφίσταται sp υβριδισμό. Με τα τρία sp υβριδισμένα τροχιακά σχηματίζει τρεις σ δεσμούς. Ο διπλός δεσμός άνθρακα - άνθρακα (C C) αναλύεται σε έναν σ δεσμό (sp - sp ) και έναν π δεσμό (p - p). Α3. Σωστή απάντηση είναι η α. ΗNH αποτελεί συζυγή βάση της αμμωνίας (ΝΗ 3 ). Α4. Σωστή απάντηση είναι η δ. Το Cα(N 3 αποτελεί άλας ισχυρού οξέος και ισχυρής βάσεως, οδηγώντας κατά τη διάλυσή του σε νερό σε διάλυμα ουδέτερο (ph 7). Άρα ισχύει: ΔpH 7 7 ή ΔpH 0 Α5. α. Σωστό, β. Σωστό, γ. Λάθος, δ. Λάθος. (Το θειικό οξύ έχει δύο στάδια ιοντισμού εκ των οποίων στο πρώτο συμπεριφέρεται ως ισχυρό οξύ. Κατά συνέπεια δίνει διάλυμα στο οποίο η συνολική συγκέντρωση των ιόντων του υδροξωνίου είναι μεγαλύτερη από Μ. Άρα το ph του τελικού διαλύματος είναι μικρότερο του 1. ε. Λάθος. (Το συγκεκριμένο πολυμερές προκύπτει από το ισοπρένιο και όχι από το 1,3-βουταδιένιο). Β1. α. 0 C: 1s s p 6 3s 3p 6 4s ΘΕΜΑ Β 6 Fe: 1s s p 6 3s 3p 6 3d 6 4s 16 S: 1s s p 6 3s 3p 4 β. 0 C: 4η περίοδος η ομάδα ή II A ομάδα. 6 Fe: 4η περίοδος 8η ομάδα ή III B ομάδα. 16 S: 3η περίοδος και 16η ομάδα ή I Α ομάδα. Β. α. Με την απόσπαση ενός ηλεκτρονίου από ένα ουδέτερο άτομο (Ε i1 ΔΗ 1 > 0) που είναι ενδόθερμο φαινόμενο λαμβάνεται ένα κατιόν με φορτίο +1. Η περαιτέρω απόσπαση από το κατιόν αυτό ενός επιπλέον ηλεκτρονίου είναι επίσης ενδόθερμο φαινόμενο (ΔΗ Ε i > 0), όμως λόγω μικρότερης ατομικής ακτίνας και ισχυρότερης πυρηνικής έλξης απαιτεί πολύ μεγαλύτερο ποσό ενέργειας. Άρα Ε i >>> E i1. β. Ο ιοντισμός του νερού ως αντίδραση διάστασης ή το αντίστροφο της αντίδρασης εξουδετέρωσης είναι ενδόθερμο φαινόμενο σύμφωνα με την αντίδραση: Η Ο (l) H 3 + (q) + ΟΗ (q) ΔΗ > 0 Σύμφωνα με την αρχή του Le Chtelier, αύξηση της θερμοκρασίας προκαλεί αύξηση του Κ w / 7

3 λόγω μετατόπισης της ισορροπίας ιοντισμού προς τα δεξιά. Άρα: Όμως ph ουδ. PK w. Συνεπώς K K ή K o o o (80 C) (5 C) (80 C) 14 > > w w w o (80 C) o (80 C) PK w. phουδ < 7. γ. Σύμφωνα με την απαγορευτική αρχή του Puling σε ένα άτομο, δεν μπορούμε να απαντήσουμε δύο ή περισσότερα ηλεκτρόνια με την ίδια τετράδα κβαντικών αριθμών (n, l, m l, m s ). Αυτό σημαίνει ότι σε ένα τροχιακό χωρούν δύο ηλεκτρόνια και μάλιστα με αντιπαράλληλο spin. Θυμίζουμε εδώ ότι η έκφραση «τροχιακό» για ένα ηλεκτρόνιό του σημαίνει σταθερά ορισμένη τριάδα των τριών κύριων κβαντικών αριθμών (n, l, m l ). δ. Κινούμενοι από αριστερά προς τα δεξιά κατά μήκος μίας περιόδου, παρόλο που ο κύριος κβαντικός αριθμός παραμένει σταθερός, το δραστικό πυρηνικό φορτίο (Z* Z S) αυξάνεται συνεχώς, δικαιολογώντας την αύξηση της πυρηνικής έλξης επί των ηλεκτρονίων των στιβάδων και την αντίστοιχη συνεπακόλουθη συστολή της ατομικής ακτίνας. ε. Τα αντιδραστήρια Grignrd είναι πολύ ισχυρές βάσεις και αντιδρούν ακόμη και με ίχνη νερού σύμφωνα με την αντίδραση: R Mg x + H R H + Mg(H)x Παρουσία νερού στον αιθέρα θα προκαλούσε σύμφωνα με την παραπάνω αντίδραση αποσταθεροποίηση-μετατροπή του επιδιωκόμενου προς παρασκευή αντιδραστηρίου Grignrd (σε αλκάνιο). Παράλληλα το αρχικό αντιδραστήριο-αλκυλαλογονίδιο (R x) ως υδρόφοβο διαλύεται μόνο σε μη πολικούς διαλύτες, όπως είναι ο απόλυτος αιθέρας ο οποίος παράλληλα αποτελεί άριστο διαλύτη που ευνοεί τον μηχανισμό μέσω του οποίου προχωρά η αντίδραση σχηματισμού της οργανομαγνησιακής ένωσης σύμφωνα με το σχήμα: απόλυτος R x + Mg R Mg x αιθέρας Β3. Το πεντίνιο ταυτοποιείται με ένα από τα παρακάτω αντιδραστήρια: α. μεταλλικό Ν β. AgN 3 /NH 3 γ. CuCl/ΝΗ 3 και σύμφωνα πάντα με τις αντίστοιχες αντιδράσεις: C CH + N C C N H C CH + CuCl + NH 3 C C Cu + + NH 4 Cl καστανέρυρθο ίζημα C CH + AgN 3 + NH 3 C C Ag + + NH 4 N 3 λευκό ίζημα Το 1 πεντένιο ταυτοποιείται με αποχρωματισμό διαλύματος Βr σε CCl 4 σύμφωνα με την αντίδραση: CCl CH + Br 4 CH Br Br 3 / 7

4 Είναι προφανές ότι η ταυτοποίηση των δύο παραπάνω ενώσεων συνεπάγεται και την ταυτόχρονη διάκριση-ταυτοποίηση της τρίτης ένωσης που είναι το πεντάνιο. Γ1. ΘΕΜΑ Γ Α: CH Br B: CH H Γ: CHI 3 Δ: CN Ε: CCH Z: CH Mg Br Λ: C M: C CH ΟMgBr N: C CH H Γ. Οι ισομερείς καρβονυλικές ενώσεις με τύπο C 4 H 8 είναι: Α: CH B: C Γ: CH CH 4 / 7

5 Δεχόμαστε ότι κάθε ένωση συμβάλλει με x mol στο ισομοριακό μείγμα τους. Με αντιδραστήριο felling αντιδρούν μόνο οι Α και Γ σύμφωνα με τις παρακάτω αντιδράσεις: CH + CuS 4 + 5NH CN + Cu +5N S 4 + 3H CHCH + CuS 4 + 5NH CHCN + Cu + 5N S 4 + 3H Συνολικά προκύπτουν x mol Cu, άρα θα ισχύει: x,86 ή x 0,01 mol 143 Επομένως η κάθε ένωση συμβάλλει στο ισομοριακό μείγμα με 0,01 mol. ΘΕΜΑ Δ Δ1. Παριστάνοντας τον ιοντισμό του CH σε υδατικό διάλυμα προκύπτει: CH + H C + H 3+ Αρχικά: Τελικά: x x x Λαμβάνοντας υπόψη τις απλοποιήσεις προκύπτει: x k και Αν θεωρήσουμε 1 την αρχική συγκέντρωση και τη συγκέντρωση στο τελικό διάλυμα μετά την αραίωση, προκύπτει ότι: Επίσης θα ισχύει: k. ή k 1 k ή 5 (3 ) ή /9 Μ Όμως /9 + ή 0,8 L ή 800 ml. Δ. Υπολογίζοντας τις τελικές συγκεντρώσεις του NH και CH μεταξύ των υπό ανάμειξη σωμάτων και με τη «λειτουργική υπόθεση» ότι δεν αντιδρούν μεταξύ τους, προκύπτει: NH 0, 5 Μ 5 / 7

6 CH3CH 0, 0, Μ Όμως οι ουσίες αντιδρούν μεταξύ τους, οπότε προκύπτει: CH + NH CN + H Αρχικά: Μ 0,05 Μ Τελικά: 0,05 Μ 0,05 Μ Το σύστημα συνιστά ρυθμιστικό διάλυμα, άρα θα ισχύει: CH + H C + H 3+ Αρχικά: 0,05 Μ Τελικά: 0,05 x x x CN C + N + Αρχικά: 0,05 Μ Τελικά: 0,05 Μ 0,05 Μ Άρα k (0,05 + x)x, όμως x 0. Συνεπώς x k (0,05 x) 5 ή ph 5. Δ3. Όμοια με την Δ προκύπτει: 0, NH M 0, CH3CH 0, M 0, Πραγματοποιείται η ποσοτική αντίδραση: CH + NH CN + H Αρχικά: Μ Μ Τελικά: Μ Στο τελικό διάλυμα γίνεται υδρόλυση-ιοντισμός των C σύμφωνα με το παρακάτω σχήμα: CN C + N + Αρχικά: Μ Τελικά: Μ Μ C + H CH + H Αρχικά: Μ Τελικά: y y y Ισχύει: y K y K w ή y ή y 5 ή ph 5 και ph 9 6 / 7

7 Δ4. Η απάντηση του ερωτήματος Δ3 αποτελεί και ερευνητικό στάδιο για τη λύση του Δ4. Πλήρη εξουδετέρωση του διαλύματος του CH θα οδηγούσε σε άλας CN που με τον περαιτέρω ιοντισμό του θα οδηγούσε σε βασικό διάλυμα με ph > 7. Άρα για ph 7 απαιτείται μερική εξουδετέρωση του CH. Συνεπώς στο τελικό διάλυμα και πριν την ποσοτική αντίδραση θα ισχύει > CH3. Τελικά θα έχουμε: CH NH 1 CH3CH 01 0,, NH 0, με < 1 Επειδή όμως πραγματοποιείται ποσοτική αντίδραση, θα ισχύει: CH + NH CN + H Αρχικά: 1 Τελικά: 1 Το σύστημα συνιστά ρυθμιστικό διάλυμα και αφού το ph 7, αυτό θα καθορίζεται αποκλειστικά από τον ιοντισμό του νερού, όπως ξεκάθαρα αποδίδεται παρακάτω: CH + H C + H 3+ Αρχικά: 1 Τελικά: 1 y y + y x + CN C + N + Αρχικά: Τελικά: Η Ο H 3+ + ΟΗ Αρχικά: k Τελικά: k x x + y x Όμως (x + y)x 14 ή x 7 Μ και x + y 7 M ή y 0. Δηλαδή στις παραπάνω συνθήκες δεν πραγματοποιείται ούτε ο ιοντισμός του CH ούτε του C. Αυτά βρίσκονται σε τέτοιες ποσότητες, ώστε να ικανοποιούν τη σταθερά k του CH σε συνδυασμό με τα H 3+ που προέρχονται αποκλειστικά από τον ιοντισμό του νερού. Άρα θα ισχύει: + [H3 ] [CH3C ] x K ή 5 με x 7 M [CH CH] Άρα 1 0 ή ή , ,01+ ή 0, L. Νεκτάριος Θερμογιάννης (Χημικός) τηλ. Επικοινωνίας: / 7