ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΧΗΜΕΙΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 19/02/2012 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α Για τις ερωτήσεις Α1 έως και Α4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. Α1. Υδατικό διάλυμα HNO 3 έχει στους 25 C ph = 2. Κατά τη συνεχή αραίωση, διατηρώντας την θερμοκρασία σταθερή, το ph του διαλύματος αυτού: α. αυξάνεται συνεχώς, β. αυξάνεται μέχρι την τιμή 14, γ. αυξάνεται αλλά παραμένει πάντα μικρότερο του 7, δ. μειώνεται μέχρι την τιμή μηδέν. A2. Αν εξουδετερώσουμε διάλυμα ΗCl 0.1 M με διάλυμα NaOH 0.1 M προκύπτει διάλυμα για το ph του οποίου στους 25 οc ισχύει: α. ph > 7, β. ph = 7, γ. ph < 7, δ. ph 7. A3. Υδατικό διάλυμα περιέχει το ασθενές οξύ HΑ και το άλας NaΑ σε συγκεντρώσεις 0.1 Μ και 0.1 M αντίστοιχα. Το διάλυμα αυτό έχει ph = 4. Η σταθερά ιοντισμού του HΑ είναι: α. 10-4, β. 0.1, γ. 10-10, δ. 10-5. A4. Κατά την προσθήκη ΗCl σε διάλυμα προπενίου παράγεται: α. 1-χλωροπροπάνιο, β. 2-χλωροπροπάνιο, γ. μίγμα 1-χλωροπροπάνιου και 2-χλωροπροπάνιου, δ. ισομοριακό μίγμα 1-χλωροπροπάνιου και 2-χλωροπροπάνιου. Σελίδα 1 από 9
A5. 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. Το pη ουδέτερου διαλύματος στους 70 ο C, όπου Κw = 10-13, είναι ίσο με 6.5. (ΣΩΣΤΟ) β. Αν σε υδατικό διάλυμα HNO 3 προσθέσουμε αέριο HCl χωρίς μεταβολή του όγκου του διαλύματος, ο βαθμός ιοντισμού του HNO 3 μειώνεται και το ph του διαλύματος αυξάνεται. (ΛΑΘΟΣ) γ. Υδατικό διάλυμα που περιέχει το ασθενές οξύ HΑ και το άλας NaΑ σε συγκεντρώσεις 0.1 Μ και 0.1 M αντίστοιχα μπορεί να έχει ph = 8 στους 25 ο C. (ΣΩΣΤΟ) δ. Από την αντίδραση κάθε αλκινίου με υδατικό διάλυμα H 2 SO 4 -HgSO 4 παράγεται κετόνη. (ΛΑΘΟΣ) ε. Κατά την προσθήκη περίσσειας ΗCl σε διάλυμα προπινίου παράγεται 1,1- δίχλωροπροπάνιο. (ΛΑΘΟΣ) ΘΕΜΑ Β Β1. Αντιστοιχήστε το κάθε διάλυμα της στήλης (I) με την τιμή ph της στήλης (II). (I) (II) α. διάλυμα ΝαOH 0.01M i. 2.7 β. διάλυμα HΝΟ 3 0.01M ii. 11.3 γ. διάλυμα Βα(OH) 2 0.05M iii. 12 δ. διάλυμα NH 3 0.2M iv. 13 ε. διάλυμα CH 3 COOH 0.2M v. 2 ζ. διάλυμα HCl 0.2M vi. 0.7 η. διάλυμα CH 3 COOH 0.1M vii. 2.9 θ. διάλυμα NH 3 0.1M viii. 11.1 α-iii β-v γ-iv δ-ii ε-i ζ-vi η-vii θ-viii Β2. Υδατικό διάλυμα έχει ph = 6.9 σε ορισμένη θερμοκρασία. Να εξετάσετε αν το διάλυμα αυτό είναι όξινο, ουδέτερο ή βασικό. Δίνονται: Κw = 4 10-14 και log2 = 0.3. [Η 3 Ο + ] [ΟΗ - ] = 4. 10-14 (1) Έστω ότι το διάλυμα είναι ουδέτερο οπότε [Η 3 Ο + ] = [ΟΗ - ] (2) Από τις σχέσεις 1 και 2 βρίσκουμε [Η 3 Ο + ] = 2 10-7 Μ και ph = 6.7 άρα το διάλυμα είναι βασικό. Σελίδα 2 από 9
Β3. Υδατικό διάλυμα NH 3 0.1 M έχει ph = 11 και όγκο 2 L. Να εξηγήσετε ποιες από τις επόμενες προτάσεις είναι σωστές και ποιες λάθος. α. Ο βαθμός ιοντισμού της ΝΗ 3 στο διάλυμα αυτό είναι α = 0.01. β. Με προσθήκη ΝαΟΗ (s) οι συγκεντρώσεις των ιόντων [ΟΗ -1 ] και [ΝΗ 4 +1 ] αυξάνονται. Η προσθήκη του στερεού δεν αλλάζει τον όγκο του διαλύματος. γ. Η ασθενής βάση Β, σε υδατικό διάλυμα 1 Μ έχει α = 0.02. Άρα η Β είναι ισχυρότερη βάση από τη NH 3. α. (ΣΩΣΤΟ) mol / L NH 3 Η 2 Ο NH 4 + Αρχικά C ΒΑΣΗΣ - - Ιοντίζονται x - - Παράγονται - x x Τελικά C ΒΑΣΗΣ -x x x OH - ph = 11 poh = 3 x = 10-3 M β. (ΛΑΘΟΣ) Επίδραση κοινού ιόντος στα ΟΗ -1 οπότε η χημική ισορροπία μετατοπίζεται προς τα αριστερά με αποτέλεσμα η [ΝΗ 4 +1 ] να μειώνεται. β. (ΛΑΘΟΣ) Αφού οι δύο βάσεις δεν έχουν την ίδια συγκέντρωση δεν μπορούμε να τις συγκρίνουμε ως προς την ισχύ με βάση το α. Η Β πάντως είναι ισχυρότερη βάση από την NH 3 γιατί από την έκφραση της σταθεράς ισορροπίας βρίσκουμε Κb(B) = 4 10-4 > 10-5 = Kb(NH 3 ) Β4. Να συμπληρωθούν οι αντιδράσεις: α. CH 3 CH 2 CN + 2H 2 O CH 3 CH 2 CΟΟΗ + ΝΗ 4 + β. γ. CH 3 CH 2 MgCl + HCHO CH 3 CH 2 CH 2 ΟMgCl CH 3 CH 2 CH 2 ΟH + Mg(OH)Cl Σελίδα 3 από 9
ΘΕΜΑ Γ Στο σχήμα φαίνεται η καμπύλη ογκομέτρησης 20 ml υδατικού διαλύματος ασθενούς οξέος ΗΑ με πρότυπο διάλυμα ΝαΟΗ 0.1 Μ. Γ1. Ποια η συγκέντρωση του διαλύματος ΗΑ; Έχουμε ουσίες που αντιδρούν μεταξύ τους: mol HA = 0.02 C ΟΞΕΟΣ = 0.02C ΟΞΕΟΣ Ο όγκος του ΝαΟΗ που απαιτείται για την πλήρη εξουδετέρωση του ΗΑ βρίσκεται από το σχήμα και είναι ίσος με 20 ml οπότε: mol NaOH = 0.02 0.1 = 0.002 mol ΗΑ ΝαΟΗ ΝαΑ Η 2 Ο Αρχικά 0.02C ΟΞΕΟΣ 0.002 - - Αντιδρούν x x - - Παράγονται - - x x Τελικά 0.02C ΟΞΕΟΣ -x 0.002-x x x Προφανώς 0.02 C ΟΞΕΟΣ -x = 0 και 0.002-x = 0 οπότε C ΟΞΕΟΣ = 0.1 Μ Γ2. Να υπολογίσετε το ph του διαλύματος που αντιστοιχεί στο σημείο A. Έχουμε διάλυμα του ασθενούς οξέος ΗΑ 0.1Μ. Αρχικά C ΟΞΕΟΣ - - Ιοντίζονται x - - Παράγονται - x x Τελικά C ΟΞΕΟΣ -x x x Αφού Κ α / C ΟΞΕΟΣ < 10-2 μπορούμε να κάνουμε προσεγγίσεις οπότε: C ΟΞΕΟΣ x C ΟΞΕΟΣ (2) Από τις σχέσεις 1 και 2 βρίσκουμε: x = 10-3 Μ οπότε ph = 3 Σελίδα 4 από 9
Γ3. Να υπολογίσετε το ph του διαλύματος που αντιστοιχεί στο σημείο Β όπου έχουν προστεθεί 10 ml του πρότυπου διαλύματος. Έχουμε ανάμειξη διαλυμάτων ουσιών που αντιδρούν μεταξύ τους: mol HA = 0.02 0.1 = 0.002 mol NaOH = 0.01 0.1 = 0.001 mol ΗΑ ΝαΟΗ ΝαΑ Η 2 Ο Αρχικά 0.002 0.001 - - Αντιδρούν 0.001 0.001 - - Παράγονται - - 0.001 0.001 Τελικά 0.001-0.001 0.001 Στο διάλυμα έχουμε ΗΑ και ΝαΑ με συγκεντρώσεις: mol / L ΝαΑ Να + Α - Αρχικά C ΑΛΑΤΟΣ - - Τελικά - C ΑΛΑΤΟΣ C ΑΛΑΤΟΣ Αρχικά C ΟΞΕΟΣ - - Ιοντίζονται κ - - Παράγονται - κ κ Τελικά C ΟΞΕΟΣ -κ κ + C ΑΛΑΤΟΣ κ Αφού Κ α / C ΟΞΕΟΣ < 10-2 μπορούμε να κάνουμε προσεγγίσεις οπότε: C ΟΞΕΟΣ κ C ΟΞΕΟΣ (4) και C ΑΛΑΤΟΣ + κ C ΑΛΑΤΟΣ (5) Από τις σχέσεις 3,4 και 5 βρίσκουμε: κ = 10-5 Μ οπότε ph = 5 Σελίδα 5 από 9
Γ4. Ποιον από τους παρακάτω δείκτες θα προτείνατε για τον προσδιορισμό του ισοδύναμου σημείου της ογκομέτρησης; α. δείκτης A με pκα = 5 β. δείκτης Β με pκα = 8.5 γ. δείκτης Γ με pκα = 6.5 Όλα τα διαλύματα βρίσκονται σε θερμοκρασία θ = 25 C, Ka(ΗΑ) = 10-5, Kw = 10-14 Τα δεδομένα του προβλήματος επιτρέπουν τις γνωστές προσεγγίσεις. Από το σχήμα βλέπουμε ότι το ph στο ισοδύναμο σημείο της ογκομέτρησης είναι περίπου 8.5. Ο δείκτης του οποίου η χρωματική αλλαγή περιέχει το ph του ισοδύναμου σημείου είναι προφανώς ο Β. ΘΕΜΑ Δ Δίνεται υδατικό διάλυμα του ασθενούς οξέος ΗΑ με συγκέντρωση 0.1 Μ (διάλυμα Δ 1 ). Δ1. Ποιο το pη του διαλύματος Δ 1 ; Ποιος ο βαθμός ιοντισμού του ΗΑ στο διάλυμα Δ 1 ; Έχουμε διάλυμα του ασθενούς οξέος ΗΑ 0.1Μ. Αρχικά C ΟΞΕΟΣ(1) - - Ιοντίζονται x - - Παράγονται - x x Τελικά C ΟΞΕΟΣ(1) -x x x Αφού Κ α / C ΟΞΕΟΣ(1) < 10-2 μπορούμε να κάνουμε προσεγγίσεις οπότε: C ΟΞΕΟΣ(1) x C ΟΞΕΟΣ(1) (2) Από τις σχέσεις 1 και 2 βρίσκουμε: x = 10-3 Μ οπότε ph(αρχικό) = 3 και Σελίδα 6 από 9
Δ2. Πόσα ml νερού πρέπει να προστεθούν σε 400 ml του διαλύματος Δ 1 για να μεταβληθεί το pη του κατά μισή μονάδα; Με την αραίωση το ph αυξάνεται οπότε ph(τελικό) = 3.5 και [Η 3 Ο + ] = 10-3.5 Μ = y Αρχικά C ΟΞΕΟΣ(2) - - Ιοντίζονται y - - Παράγονται - y y Τελικά C ΟΞΕΟΣ(2) -y y y Κατά την αραίωση έχουμε n ΑΡΧΙΚΑ = n ΤΕΛΙΚΑ οπότε C ΑΡΧΙΚΗ V ΑΡΧΙΚΟΣ = C ΤΕΛΙΚΗ V ΤΕΛΙΚΟΣ Αντικαθιστώντας βρίσκουμε V ΤΕΛΙΚΟΣ = 4L οπότε V ΝΕΡΟΥ = 3.600 ml Δ3. Σε 400 ml του διαλύματος Δ 1 προσθέτουμε 400 ml διαλύματος NaOH 0.05 Μ οπότε προκύπτει διάλυμα Δ 2. Ποιο το pη του διαλύματος Δ 2 ; Έχουμε ανάμειξη διαλυμάτων ουσιών που αντιδρούν μεταξύ τους: mol HA = 0.4 0.1 = 0.04 mol NaOH = 0.4 0.05 = 0.02 mol ΗΑ ΝαΟΗ ΝαΑ Η 2 Ο Αρχικά 0.04 0.02 - - Αντιδρούν 0.02 0.02 - - Παράγονται - - 0.02 0.02 Τελικά 0.02-0.02 0.02 Στο διάλυμα έχουμε ΗΑ και ΝαΑ με συγκεντρώσεις: Σελίδα 7 από 9
mol / L ΝαΑ Να + Α - Αρχικά C ΑΛΑΤΟΣ - - Τελικά - C ΑΛΑΤΟΣ C ΑΛΑΤΟΣ Αρχικά C ΟΞΕΟΣ(3) - - Ιοντίζονται κ - - Παράγονται - κ κ Τελικά C ΟΞΕΟΣ(3) -κ κ + C ΑΛΑΤΟΣ κ Αφού Κ α / C ΟΞΕΟΣ(3) < 10-2 μπορούμε να κάνουμε προσεγγίσεις οπότε: C ΟΞΕΟΣ(3) κ C ΟΞΕΟΣ(3) (4) και C ΑΛΑΤΟΣ + κ C ΑΛΑΤΟΣ (5) Από τις σχέσεις 3,4 και 5 βρίσκουμε: κ = 10-5 Μ οπότε ph = 5 Δ4. Σε 400 ml του διαλύματος Δ 1 προσθέτουμε 400 ml υδατικού διαλύματος του ασθενούς οξέος ΗΒ 1 Μ οπότε προκύπτει διάλυμα Δ 3. Ποιο το pη του διαλύματος Δ 3 ; Όλα τα διαλύματα βρίσκονται σε θερμοκρασία θ = 25 C, Ka(ΗΑ) = 10-5, Κa(ΗΒ) = 10-6, Kw = 10-14 Τα δεδομένα του προβλήματος επιτρέπουν τις γνωστές προσεγγίσεις. Έχουμε ουσίες που δεν αντιδρούν μεταξύ τους οπότε το ένα διάλυμα αραιώνεται με το άλλο n ΑΡΧΙΚΑ = n ΤΕΛΙΚΑ οπότε C ΑΡΧΙΚΗ V ΑΡΧΙΚΟΣ = C ΤΕΛΙΚΗ V ΤΕΛΙΚΟΣ άρα C ΤΕΛ (ΗΑ) = 0.05 Μ και C ΤΕΛ (ΗΒ) = 0.5 Μ Αρχικά C ΤΕΛ (ΗΑ) - - Ιοντίζονται x - - Παράγονται - x x Τελικά C ΤΕΛ (ΗΑ)-x x x + y Σελίδα 8 από 9
mol / L ΗB Η 2 Ο B - Η 3 Ο + Αρχικά C ΤΕΛ (ΗΒ) - - Ιοντίζονται y - - Παράγονται - y y Τελικά C ΤΕΛ (ΗΒ)-y y x + y Από την έκφραση των K α έχουμε: Προσθέτοντας τις 6 και 7 κατά μέλη αφού κάνουμε τις απαραίτητες προσεγγίσεις βρίσκουμε (x + y) (x + y) = 10-6 οπότε (x + y) = 10-3 Μ και ph = 3 Σελίδα 9 από 9