ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΕΥΤΕΡΑ 23 ΜΑΪΟΥ 2011 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Transcript

1 ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΕΥΤΕΡΑ 2 ΜΑΪΟΥ 2011 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α Α 1. : β, Α 2.: α, Α. :δ, Α 4.: β, Α 5. α. Σ, β. Σ, γ. Λ, δ. Λ, ε. Σ ΘΕΜΑ Β Β 1.α. 12 Mg 2+ :1s 2,2s 2,2p 6 15P: 1s 2,2s 2,2p 6,s 2,p 19K: 1s 2,2s 2,2p 6,s 2,p 6,4s 1 26Fe 2+ :1s 2,2s 2,2p 6,s 2,p 6,d 6 β. 15P: e- μονήρη, 19 K: 1e- μονήρες, 26 Fe 2+ : 4e- μονήρη Β 2. α. 17Cl: 1s 2,2s 2,2p 6,s 2,p 5 16S: 1s 2,2s 2,2p 6,s 2,p 4 Ζ* Cl =17-=7 Ζ* S =16-=6 Το Cl έχει μεγαλύτερο δρών πυρηνικό φορτίο και άρα τα εξωτερικά του ηλεκτρόνια δέχονται μικρότερη προστασία από τα εσωτερικά και άρα μεγαλύτερη έλξη από τον πυρήνα. Με αποτέλεσμα να έχει μικρότερη ατομική ακτίνα από το S και μεγαλύτερη ενέργεια 1 ου ιοντισμού. β. Το HNO είναι ισχυρό οξύ ενώ το HF είναι ασθενές, και άρα η συζυγής του - βάση NO είναι ασθενέστερη του F -. Έτσι αφού οι αντιδράσεις οξέων βάσεων, είναι μετατοπισμένες προς το ασθενέστερο οξύ και την ασθενέστερη βάση, η αντίδραση είναι μετατοπισμένη προς τα δεξιά. Σελίδα 1 από 8

2 γ. Σε ένα Ρ.Δ. ισχύει η ξίσωση Henderson-Hessenbalch, με την βοήθεια της οποίας υπολογίζω το ph: ph 1 =pka +logca/co μετά την αραίωση οι νέες συγκεντρώσεις είναι: Ca = Ca V/V Τ Co = Cο V/VΤ Και το στο αραιωμένο θα ισχύει : ph 2 =pka +logca /Co ph 2 =pka +log Ca V/V Τ /Co V/V Τ ph 2 =pka +logca/co Άρα ph 1 = ph 2 δ. NH + HC NH 4 C. Στο ισοδύναμο σημείο, το διάλυμα περιέχει μόνο το άλας NH 4 C: NH 4 C NH C -. Το ιόν NH + 4 αντιδρά με το νερό + NH 4 + Η 2 Ο ΝΗ + Η Ο +. Και δημιουργεί όξινο δ-μα άρα ph< 7 ε. C O + HCN C CN +2H2O H + C CO + NH 4 + Β. Αρχικά με την προσθήκη I 2 /Na αντιδρά μόνο η αιθανάλη CH CHO και καταβυθίζεται κίτρινο ίζημα CHI (ιωδοφόρμιο). Στη συνέχεια προσθέτουμε το αντιδραστήριο fehling, για να διαχωρίσουμε την HCHO (μεθανάλη) από τα οξέα. Μόνο οι αλδεύδες αντιδρούν με fehling και καταβυθίζεται καστανέρυθρο ίζημα Cu 2 O. Τέλος με την προσθήκη όξινου δ-τος KMnO 4, διαχωρίζουμε τα δύο οξέα, γιατί μόνο το HCO οξειδώνεται, αποχρωματίζοντας το δ-μα KMnO 4 με ταυτόχρονη έκλυση αέριου CO 2. Σελίδα 2 από 8

3 ΘΕΜΑ Γ Γ1. (Α) CH CH CH (Ε) CH CH CH (Β) CH C CH O (Ζ) MgI (Γ) CH CH CH CH 2 (Θ) CH CH CH C CH CH OMgI (Δ) CH CH CH I CH C CH CH CH Γ 2. Ο Μ.Τ. C H 8 O αντιστοιχεί σε δύο ισομερείς αλκοόλες Αλκοόλες CHCH2 CH2 CH CH CH Έστω x mol και y mol αντίστοιχα. Το δ-μα χωρίζεται σε δύο ίσα μέρη : Το πρώτο μέρος περιέχει CH CH2 CH2 CH CH CH x /2 mol και y/2 mol αντίστοιχα. Από τις δύο αλκοόλες αντιδρά με Ι 2 +ΝaΟΗ μόνο η CHCH CH Σελίδα από 8

4 CH CH()CH + 4I 2 + 6Na CH COONa + CHI + 5NaI + 5H 2 O 1 mol 1 mol y/2 mol y/2 mol Για το CHI : n = m/m r = 78,8/94 = 0,2 mol. Επομένως y/2 =0,2 mol. (1) Άρα στο αρχικό μίγμα υπήρχαν 0,4 mol 2- προπανόλης. ii) Στο 2 ο μέρος έχουμε: CH CH2 CH2 CH CH CH x /2 mol και y/2 mol αντίστοιχα και οι δύο αλκοόλες οξειδώνονται από όξινου δ-μα KMnO 4 5CH CH 2 CH 2 + 4ΚΜnO 4 + 6H 2 SO 4 5CH CH 2 CO + 4MnSO 4 + 2K 2 SO H 2 Ο 5 4 x/2 2x/5 5CH CH()CH + 2ΚΜnO 4 + H 2 SO 4 5CH CH 2 CO +2MnSO 4 +K 2 SO 4 + 8H 2 Ο 5 2 y/2 y/5 Έτσι Συνολική ποσότητα ΚΜnO 4 : n = C V = 0,1,2 = 0,2 mol (1) 2x/5 + y/5 = 0,2 mol χ=0,6 mol άρα η αρχική ποσότητα της CH CH 2 CH 2 ήταν 0,6 mol. ΘΕΜΑ Δ Δ1. Δ/μα Α CH COONa 0,1 M Σελίδα 4 από 8

5 To άλας CH COONa είναι ισχυρός ηλεκτρολύτης και διίσταται πλήρως: CH COONa CH COO - + Na + 0,1 M 0,1 M 0,1 M Τα ιόντα Να + δεν αντιδρούν με το νερό διότι προέρχονται από ισχυρό ηλεκτρολύτη σε αντίθεση με τα ιόντα CH COO - που αντιδρούν σύμφωνα με την αντίδραση: (M) CH COO - + H 2 O CH CO + - Αρχικά 0,1 Αντ./Παρ. x 1 x 1 x 1 Ισορροπία 0,1- x 1 x 1 x 1 Για τη σταθερά ιοντισμού Κ b της βάσης CH COO - ισχύει: K 14 w 9 a K w b CH K K CH CO 5 COO b CH COO Ka CH CO Αντικαθιστώντας στην έκφραση της σταθεράς K b : 2 [ CH CO ][ ] 9 x1 x1 x1 K x b CH COO 1 [ CH COO ] 0,1 x 0,1 1 K 5 M Επομένως η συγκέντρωση των ΟΗ - είναι: [ΟΗ - ] = -5 - p -log[ ] 5 ph 9 Δ2. Δ/μα Α Δ/μα Α CH COONa + V CH COONa H C=0,1 M 2 O L 0,1 M ml=0,01 L V = ( VH 2 O +0,01) L ph=9 C Με την αραίωση του διαλύματος μειώνεται η συγκέντρωση των [ΟΗ - ] με αποτέλεσμα να έχουμε μείωση του ph. Το δ-μα γίνεται λιγότερο βασικό. Eπομένως το ph του νέου διαλύματος θα είναι ph = ph-1= 9-1= 8 Επομένως 6 p 6 [ ] M Oμοίως: (M) CH COO - + H 2 O CH CO + - Αρχικά C Αντ./Παρ Ισορροπία C [ CHCO ][ ] 9 K M b CH COO 6 [ CH COO ] Σελίδα 5 από 8

6 Κατά την αραίωση του διαλύματος ισχύει: C V V ' 0,1 0,01 ( V 0,01) V H 2O H 2O 0,990 L ή 990 ml Δ. Δ/μα Α Δ/μα Δ/μα Α CH COONa 0,1 M ml=0,01 L + ΗCl 0,01 M V Ρυθμιστικό δ/μα ph=5 V =0,01+V n C V 0,01V nch COONa CCH COONa VCH COONa 0,1 0,01 M Κατά την ανάμιξη των διαλυμάτων πραγματοποιείται η αντίδραση: Για να προκύψει Ρ.Δ. δ-μα με ph =5 πρέπει να αντιδράσει πλήρως το ΗCl (mol) CH COOΝα + CH CO + NaCl Αρχικά - 0,01V Αντ./Παρ. Ισορροπία,01V 0,01V,01V,01V,01V ,01V 0,01V Κανένα από τα ιόντα του NaCl δεν αντιδρά με το νερό, επομένως δεν επηρεάζει το ph του διαλύματος. Οι συγκεντρώσεις στο διάλυμα Α είναι: 0,01V 0,01V CH ' CH COONa C COO o 0,01 V 0,01 V CH COOΝα CH COO - + Να + (M) C β C β C β (M) CH COOΗ + H 2 O CH COO - + Η Ο + Αρχικά C ο C β Αντ./Παρ. x 2 x 2 x 2 Ισορροπία C o- x 2 x 2+ C β x 2 Σελίδα 6 από 8

7 Το διάλυμα που προκύπτει είναι ρυθμιστικό. Επομένως σύμφωνα με την εξίσωση των Henderson και Hasselbalch: 0,01V 0,01 V ph a log 5 5 log 0,01V 0,01V 0,01V pk o 0,01 V V 0,05 ml ή 50 ml Δ4. Δ/μα Α Δ/μα Β Δ/μα Γ CH COONa 0,1 M ml=0,01 L + NaF 1 M 40 ml=0,04 L CH COONa NaF 50 ml=0,05 L Για το δ/μα Α: Για το δ/μα Β: nch COONa CCH COONa VCH COONa 0,1 0,01 n C V 1 0,04 0, M NaF NaF NaF 04 M Στο διάλυμα Γ οι νέες συγκεντρώσεις είναι: 0,04 CH COONa 0,02 M NaF 0, 8 M 0,05 0,05 Τα άλατα CH COONa και ΝaF είναι ισχυροί ηλεκτρολύτες και διίστανται: CH COOΗ CH COO - + Νa + NaF F - + Νa + (M) 0,02 0,02 0,02 0,8 0,8 0,8 Τα ιόντα Νa + δεν αντιδρούν με το νερό. Αντίθετα τα ιόντα CH COO - και F - αντιδρούν με το νερό σύμφωνα με: (M) CH COO - + H 2 O CH CO + - Αρχικά 0,02 y Αντ./Παρ. x x x Ισορροπία 0,02-x x x+y και (M) F - + H 2 O HF + - Αρχικά 0,8 x Αντ./Παρ. y y y Ισορροπία 0,8-y y x+y Σελίδα 7 από 8

8 Yπάρχει επίδραση κοινού ιόντος ΟΗ -. Για τη σταθερά ιοντισμού Κ b της βάσης CH COO - ισχύει: K 14 Kw a Kb w F K Kb HF F 4 Ka HF Αντικαθιστώντας στην έκφραση της σταθεράς K b : [ CHCO ][ ] 9 x (x y) K b CH COO [ CH COO ] 0,02 x K b F [ HF][ [ F ] ] y (x y) y (x y) 0,8 y 0,8 x (x y) 0,02 (1) (2) Προσθέτω κατά μέλη τις δύο εξισώσεις (1) και (2): 2 5 (1) (2) ( ) ( ) Επομένως: [ΟΗ - ]= x+y= -5 M Άρα το pοη= 5 και ph= 9 Σελίδα 8 από 8