A2. Ποια τετράδα κβαντικών αριθμών είναι αδύνατη: α. (4, 2, -1, +½) β. (2, 0, 1, -½) γ. (3, 1, 0, -½) δ. (4, 3, -2, +½) Μονάδες 5

Transcript

1 ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΧΗΜΕΙΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: 1 ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: Στέφανος Γεροντόπουλος, Μαρία Ρήγα, Μαρίνος Ιωάννου ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α A1. Σύμφωνα με τη μηχανική συνθήκη του ατομικού προτύπου του Bohr: α. το ηλεκτρόνιο εκπέμπει ή απορροφά ενέργεια, όταν μεταπηδά από μία τροχιά σε μία άλλη. β. η ακτινοβολία εκπέμπεται όχι με συνεχή τρόπο, αλλά σε μικρά πακέτα γ. κάθε κινούμενο μικρό σωματίδιο παρουσιάζει διττή φύση δ. τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα σε ορισμένες κυκλικές τροχιές, οι οποίες έχουν καθορισμένη ενέργεια, είναι δηλαδή κβαντισμένες. A2. Ποια τετράδα κβαντικών αριθμών είναι αδύνατη: α. (4, 2, -1, +½) β. (2, 0, 1, -½) γ. (3, 1, 0, -½) δ. (4, 3, -2, +½) A3. Ό λόγος των μηκών κύματος ατόμου αζώτου με σχετική ατομική μάζα 14 και ενός ατόμου υδρογόνου με σχετική ατομική μάζα 1 που κινούνται με ίσες ταχύτητες είναι: α. 1 β. γ. 14 δ A4. Ποιο από τα παρακάτω στοιχεία σχηματίζει σύμπλοκα ιόντα με καταλυτικές ιδιότητες: α. 26 Fe β. 34 Se γ. 53 I δ. 15 P A5. Διάλυμα με ph = 9 στους 25 0 C, μπορεί να περιέχει : α. NH 4 Br β. NaCl γ. CH 3 COOH δ. KCN Σελίδα 1 από 6

2 ΘΕΜΑ Β Β1. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές και ποιες λανθασμένες; Αιτιολογείστε την επιλογή σας. i. Κατά τη μετάπτωση του ηλεκτρονίου του ατόμου του υδρογόνου από την τροχιά με n = 3 στην τροχιά με n = 1 εκπέμπεται φωτόνιο μεγαλύτερης συχνότητας από ότι κατά τη μετάπτωσή του από την τροχιά με n = 6 στην τροχιά n = 2. Σωστή. Κατά τη μετάπτωση του ηλεκτρονίου n = 3 στην τροχιά με n = 1 έχουμε μεγαλύτερη μεταβολή της ενέργειας συνεπώς και φωτόνιο μεγαλύτερης συχνότητας. i iv. Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων σε τροχιακό 3d είναι δέκα. Λανθασμένη. Με βάση την απαγορευτική αρχή του Pauli ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων σε κάθε τροχιακό είναι δύο. Το 24 Cr ανήκει στον τομέα d του περιοδικού πίνακα και έχει 6 μονήρη ηλεκτρόνια. Σωστή. Η ηλεκτρονιακή δομή του Cr είναι 24 Cr: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 και έχει 5 μονήρη ηλεκτρόνια στην 3d υποστιβάδα και 1 μονήρες στην 4s υποστιβάδα. Στοιχείο με ηλεκτρονιακή δομή [ 18 Αr] 3d 2 4s 2. 3d 2 ανήκει στη δεύτερη ομάδα του περιοδικού πίνακα. Λανθασμένη. Το στοιχείο ανήκει στον d τομέα. v. Τα άτομα περιέχουν μονήρη ηλεκτρόνια μόνο στην εξωτερική τους στιβάδα. Λανθασμένη. Τα μονήρη ηλεκτρόνια μπορεί βρίσκονται και σε εσωτερικές στιβάδες. x 2 Β2. Να υπολογίσετε το ποσό της ενέργειας που χρειάζεται για τον πρώτο ιοντισμό 18,4 g νατρίου που βρίσκονται σε αέρια φάση και στη θεμελιώδη κατάσταση. Δίνονται Ar(Na) = 23, Ei 1(Na) = 500 KJ/mol n Na = ή n Na = 0,8 mol E= n Na Ei 1(Na) ή Ε = 400 KJ Β3. Σε ένα υδατικό διάλυμα στους 25 0 C βρέθηκε ότι [H 3 O + ]=10 4 [OH - ] i. Να υπολογίσετε το ph του διαλύματος. Κw = [H 3 O + ] [OH - ] ή [OΗ - ] = 10-9 M και [H 3 O + ] = 10-5 Μ οπότε ph = -log[h 3 O + ] ή ph=5 Μονάδες 3 Να αιτιολογήσετε αν το διάλυμα περιέχει NaF ή NH 4 Cl γράφοντας τις αντίστοιχες χημικές εξισώσεις. Στο διάλυμα του NaF έχουμε: NaF Na + + F - Το Na + δεν αντιδρά με το νερό ενώ το F - αντιδρά σύμφωνα με τη χημική εξίσωση: F - + H 2 O HF+ OH - Συνεπώς το διάλυμα είναι βασικό. Στο διάλυμα του NH 4 Cl NH 4 Cl NH Cl - Το Cl - δεν αντιδρά με το νερό ενώ το NH 4 + αντιδρά σύμφωνα με τη χημική εξίσωση: Σελίδα 2 από 6

3 NH H 2 O NH 3 +H 3 O + Συνεπώς το διάλυμα είναι όξινο. Το διάλυμα είναι όξινο άρα περιέχει NH 4 Cl Μονάδες 2 x 2 Β4. Καθαρό νερό θερμαίνεται από τους 20 o C στους 50 o C. i. Η συγκέντρωση των ΟΗ - θα αυξηθεί, θα μειωθεί ή θα παραμείνει σταθερή; Αιτιολογείστε την απάντησή σας. Η αύξηση της θερμοκρασίας θα μετατοπίσει την ισορροπία του ιοντισμού του νερού προς τα δεξιά, συνεπώς η συγκέντρωση των ΟΗ - θα αυξηθεί. Το ph θα αυξηθεί, θα μειωθεί ή θα παραμείνει σταθερό; Αιτιολογείστε την απάντησή σας. Η αύξηση της θερμοκρασίας θα μετατοπίσει την ισορροπία του ιοντισμού του νερού προς τα δεξιά, συνεπώς η συγκέντρωση των H 3 O + θα αυξηθεί με αποτέλεσμα το ph να μειωθεί. Μονάδες 2 x 2 Β5. Σε V ml διαλύματος HCl c M προσθέτουμε V ml διαλύματος ΝaCl c M. i. Η συγκέντρωση των Cl - θα αυξηθεί, θα μειωθεί ή θα μείνει σταθερή; Αιτιολογείστε την απάντησή σας. Η συγκέντρωση των Cl - θα μείνει σταθερή γιατί αναμειγνύουμε διαλύματα στα οποία το Cl - βρίσκεται σε ίσες συγκεντρώσεις. Το ph θα αυξηθεί, θα μειωθεί ή θα παραμείνει σταθερό; Αιτιολογείστε την απάντησή σας. Το ph θα αυξηθεί, γιατί λόγω της αραίωσης του διαλύματος του HCl θα τείνει προς το 7. Μονάδες 2 x 2 ΘΕΜΑ Γ Γ1. Δίνονται τα στοιχεία Na, C και Ο με ατομικούς αριθμούς 11, 6 και 8 αντίστοιχα. i. Να βρείτε την ομάδα και την περίοδο που ανήκουν τα παραπάνω στοιχεία. 11Νa: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 1 η ομάδα και 3 η περίοδος 6C: 1s 2 2s 2 2p 2 14 η ομάδα και 2 η περίοδος 8Ο:1s 2 2s 2 2p 4 16 η ομάδα και 2 η περίοδος 3 μονάδα Να συγκρίνετε τις πρώτες ενέργειες πρώτου ιοντισμού των C και Ο. Τα στοιχεία βρίσκονται στην ίδια περίοδο όμως το Ο έχει μεγαλύτερο δραστικό πυρηνικό φορτίο. Άρα ο C έχει μεγαλύτερη ατομική ακτίνα και μικρότερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού. i Πόσα ηλεκτρόνια με = 1 έχει κάθε στοιχείο; = 1 έχουν τα ηλεκτρόνια των p υποστιβάδων. Άρα: Νa: 6e C: 2e O: 4e 2 μονάδες 2 μονάδες Σελίδα 3 από 6

4 Γ2. Κάθε μία από τις παρακάτω ισορροπίες είναι μετατοπισμένη προς τα δεξιά. Κατατάξτε όλα τα οξέα και όλες τις βάσεις των αντιδράσεων αυτών κατά σειρά αυξανόμενης ισχύος. HCN + OH H 2 O + CN HCO 3 + OH H 2 O + CO 3 2 H 2 S + CO 3 2 HS + HCO 3 HCO 3 + CN HCN + CO 3 2 Τα οξέα κατά σειρά αυξανόμενης ισχύος : H 2 O, HCN, HCO 3, H 2 S Οι βάσεις κατά σειρά αυξανόμενης ισχύος : HS, CO 3 2, CN, OH 4 μονάδες Γ3. Να βρείτε τους ατομικούς αριθμούς: i. Του δεύτερου στοιχείου της 14 ης ομάδας του περιοδικού πίνακα. Χ : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 Ζ = 14 i iv. Του δεύτερου αλκαλίου. Ψ: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Ζ = 11 Του τρίτου ευγενούς αερίου. Ω : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 Ζ = 18 Ποιο από τα παραπάνω στοιχεία έχει μικρότερη ατομική ακτίνα; Στις περιόδους του περιοδικού πίνακα η ατομική ακτίνα αυξάνεται από δεξιά προς τ αριστερά. Άρα μικρότερη ατομική ακτίνα έχει το ευγενές αέριο Ω. 4 μονάδες Γ4. Το ηλεκτρόνιο ενός ατόμου υδρογόνου έχει ενέργεια: -2, J 16 i. Σε ποια στιβάδα βρίσκεται το παραπάνω ηλεκτρόνιο; En = - ή n = 4 δηλαδή ανήκει στη στιβάδα Ν. i iv. Πόσες και ποιες υποστιβάδες έχει η παραπάνω στιβάδα; 4 υποστιβάδες: 4s, 4p, 4d, 4f. Πόσα και ποια τροχιακά έχει η παραπάνω στιβάδα; 16 τροχιακά: ένα 4s, τρία 4p, πέντε 4d και επτά 4f. Τι μήκους κύματος ακτινοβολία πρέπει να απορροφήσει το άτομο αυτό για να ιοντιστεί; ΔΕ = Ι 0 - Ε 4 Ι ή ΔΕ = 0, J ΔΕ = h f ή f = 0, Hz c = λ f ή λ = m Σελίδα 4 από 6

5 v. Τι συχνότητα ακτινοβολίας θα εκπέμψει, αν το ηλεκτρόνιο επιστρέψει στη θεμελιώδη κατάσταση; ΔΕ= Ι E 1 -Ε 4 Ι ή ΔΕ= 2, J ΔΕ= h f ή f = 0, Hz Δίνονται: c = m/s, h = 6, J s, 10 μονάδες ΘΕΜΑ Δ Δίνεται υδατικό διάλυμα NH 4 NO Μ που έχει ph ίσο με 5,5, διάλυμα Δ 1. Δ1. Να βρείτε την Kb της NH 3. ph = 5,5 ή x = 10-5,5 M Πινακάκι 2 γραμμών με C ΑΛΑΤΟΣ(1) για την διάσταση του άλατος, πινακάκι 4 γραμμών με C ΑΛΑΤΟΣ(1) και x για τον ιοντισμό του NH 4 +. Από την έκφραση της Ka για το NH 4 + βρίσκουμε, κάνοντας τις κατάλληλες προσεγγίσεις, Ka(NH 4 + ) = 10-9 Ka(NH 4 + ) Kb(NH 3 ) = Kw ή Kb(NH 3 ) = μονάδες Δ2. Ποσότητα του Δ 1 αραιώνεται μέχρι να δεκαπλασιαστεί ο όγκος του οπότε προκύπτει διάλυμα Δ 2. Να βρείτε το ph του Δ 2. C 1 V 1 = C 2 V 2 ή C 2 = 10-3 M Πινακάκι 2 γραμμών με C ΑΛΑΤΟΣ(2) για την διάσταση του άλατος, πινακάκι 4 γραμμών με C ΑΛΑΤΟΣ(2) και y για τον ιοντισμό του NH 4 +. Από την έκφραση της Ka για το NH 4 + βρίσκουμε, κάνοντας τις κατάλληλες προσεγγίσεις, y = 10-6 M και ph = 6 6 μονάδες Δ3. Σε 500 ml του Δ 1 προσθέτουμε ΚΟΗ, χωρίς μεταβολή του όγκου του διαλύματος, οπότε προκύπτει ρυθμιστικό διάλυμα, διάλυμα Δ 3, με ph ίσο με 9. Να βρείτε τη μάζα του KOH που προσθέσαμε. Έχουμε ανάμιξη διαλυμάτων ουσιών που αντιδρούν μεταξύ τους. Βρίσκουμε τα mol της καθεμίας: mol ΝΗ 4 NO 3 = 0,01 0,5 = 0,005 mol KOH = n mol ΝΗ 4 NO 3 + KOH NH 3 + KNO 3 + H 2 O Αρχικά 0,005 n - - Αντιδρούν x x - - Παράγονται - - x x Τελικά 0,005 - x n - x x x Σχηματίζεται ρυθμιστικό διάλυμα συνεπώς το ΚΟΗ αντιδρά πλήρως και το NH 4 NO 3 βρίσκεται σε περίσσεια. Άρα n x = 0 ή n = x. Στο διάλυμα που προκύπτει έχουμε την ασθενή βάση NH 3 και το άλας ΝΗ 4 NO 3 με συγκεντρώσεις: Σελίδα 5 από 6

6 Αφού ph = 9 τότε poh = 5 ή y = 10-5 M. Πινακάκι 2 γραμμών με C ΑΛΑΤΟΣ για την διάσταση του άλατος, πινακάκι 4 γραμμών με C ΒΑΣΗΣ και y για τον ιοντισμό της ΝH 3, Ε.Κ.Ι στα ΝH 4 +. Από την έκφραση της Kb για την ΝH 3 βρίσκουμε, κάνοντας τις κατάλληλες προσεγγίσεις, n = 2, mol ή m = n Mr ή m = 0,14 g KOH 7 μονάδες Δ4. Πόσα mol αερίου HCl πρέπει να προσθέσουμε, χωρίς μεταβολή του όγκου του διαλύματος, στο διάλυμα Δ 3 για να μεταβληθεί το ph κατά μια μονάδα; Το διάλυμα Δ 3 περιέχει 2, mol NH 4 NO 3 και 2, mol NH 3 με την προσθήκη του HCl το ph θα μειωθεί κατά μία μονάδα συνεπώς το τελικό διάλυμα θα έχει ph = 8, η τιμή αυτή μας επιτρέπει να συμπεράνουμε ότι το HCl θα αντιδράσει πλήρως. Έστω ότι προσθέτουμε n mol HCl mol ΝΗ 3 + ΗCl NH 4 Cl Αρχικά 0,0025 n - Αντιδρούν x x - Παράγονται - - x Τελικά 0, x n - x x Άρα το τελικό διάλυμα περιέχει 2, mol NH 4 NO 3, n mol NH 4 Cl και (2, n) mol NH 3 με συγκεντρώσεις Μ, n/0,5 M και (2, n)/0,5 Μ αντίστοιχα. Πινακάκι 2 γραμμών με C(NH 4 NO 3 ) για την διάσταση του NH 4 NO 3, πινακάκι 2 γραμμών με C(NH 4 Cl) για την διάσταση του NH 4 Cl, πινακάκι 4 γραμμών με C ΒΑΣΗΣ(2) και z για τον ιοντισμό της ΝH 3, Ε.Κ.Ι στα ΝH 4 +. ph + poh = pkw ή poh = 6 poh = 6 ή x = 10-6 M Από την έκφραση της Kb της NH 3 και παίρνοντας της γνωστές προσεγγίσεις λόγω Ε.Κ.Ι. έχουμε ότι n = 2, mol HCl. 7 μονάδες Δίνονται Κw = 10-14, από τα δεδομένα του προβλήματος επιτρέπονται οι γνωστές προσεγγίσεις, Αr(K) = 39, Ar(H) = 1 και Αr(O) = 16 ΕΥΧΟΜΑΣΤΕ ΕΠΙΤΥΧΙΑ!!!! Σελίδα 6 από 6