Επιμέλεια: Νίκος Δάκος ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΧΗΜΕΙΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΜΑ Α Για τις ερωτήσεις Α1 έω ς και Α5 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. Α1. Στην αντίδραση C + 2Br 2 CBr 4 α. ο C ανάγεται. β. ο C είναι το οξειδωτικό στοιχείο. γ. το Br είναι το αναγωγικό στοιχείο. δ. το Br 2 προκαλεί οξείδωση του C. Α2. Για την αντίδραση: Α (g) + 2Β (g) 3Γ (g) + 2Δ (g), η ταχύτητα κατανάλωσης του Α είναι 0,1 M/min, άρα η ταχύτητα κατανάλωσης του Β είναι: α. 0,1 M/min β. 0,2 M/min γ. 0,05 M/min δ. 0,01 M/min Α3. Σε κενό δοχείο, στους θ ο C, εισάγεται ποσότητα αερίου Α και αποκαθίσταται η χημική ισορροπία: Α (g) 2Β (g) της οποίας η τιμή K C στους θ ο C είναι 4. Αν προσθέσουμε επιπλέον ποσότητα από το άεριο Α στους θ ο C, η τιμή της K C στη νέα χημική ισορροπία θα είναι: α. 2 β. 4 γ. 8 δ. 16 Α4. Ποια από τις παρακάτω ενώσεις έχει όξινο και αναγωγικό χαρακτήρα σε υδατικό διάλυμα; α. CH 3COOK β. (COOH) 2 γ. HCH=O δ. CH 3COOH Α5. Ο βαθμός ιοντισμού της NH 3 σε υδατικό διάλυμά της θα αυξηθεί αν στο διάλυμα, με σταθερή τη θερμοκρασία, προστεθεί: α. νερό β. ποσότητα NH 3 χωρίς μεταβολή του όγκου γ. NaCl χωρίς μεταβολή του όγκου δ. NaOH χωρίς μεταβολή του όγκου ΘΕΜΑ Β Β1. Να συμπληρώσετε τις παρακάτω χημικές εξισώσεις (προϊόντα και συντελεστές): α. H 2SO 4 (πυκνό) + Ag SO 2 + Ag 2SO 4 +
β. KMnO 4 + FeCl 2 + HCl + + + γ. I 2 + HNO 3 HIO 3 + NO 2 + Μονάδες 9 Β2. Δίνονται οι ενέργειες ενεργοποίησης των παρακάτω χημικών αντιδράσεων: Α (g) + 2Β (g) Γ (g), Ε a = 150 kj (Ι) Γ (g) Α (g) + 2Β (g), Ε a = 100 kj (ΙΙ) Να βρείτε αν η αντίδραση (Ι) είναι ενδόθερμη ή εξώθερμη και να υπολογίσετε τη μεταβολή ενθαλπίας της αντίδρασης αυτής. Β3. Το ηλεκτρόνιο που τοποθετήθηκε τελευταίο κατά την ηλεκτρονιακή κατανομή ενός στοιχείου Χ έχει την εξής τετράδα κβαντικών αριθμών: (3, 2, -1, +1/2) Επίσης, είναι γνωστό ότι το ηλεκτρόνιο αυτό βρίσκεται μόνο του στην υποστιβάδα στην οποία ανήκει. α. Ποιος είναι ο ατομικός αριθμός του στοιχείου Χ; β. Σε ποιον τομέα, ποια ομάδα και ποια περίοδο του Περιοδικού Πίνακα ανήκει το στοιχείο Χ; γ. Το στοιχείο Χ είναι παραμαγνητικό; Μονάδες 6 Β4. Να χαρακτηρίσετε την παρακάτω πρόταση ως Σωστή ή Λανθασμένη : Η ενέργεια 3 ου ιοντισμού του 13Al είναι μεγαλύτερη από την ενέργεια 3 ου ιοντισμού του 12Mg. Μονάδα 1 Να αιτιολογήσετε τον χαρακτηρισμό σας. Μονάδες 4 ΘΕΜΑ Γ Γ1. α. Η κορεσμένη μονοσθενής αλκοόλη Α με θέρμανση παρουσία Cu παράγει την ένωση Β. Επίσης, η Α με SOCl 2 παράγει την οργανική ένωση Γ. Με επίδραση Mg σε άνυδρο αιθέρα στην ένωση Γ, προκύπτει η ένωση Δ. Με αντίδραση των ενώσεων Β και Δ μεταξύ τους και υδρόλυση του προϊόντος, σχηματίζεται η ένωση Ε, για την οποία είναι γνωστό ότι αν οξειδωθεί πλήρως, θα σχηματίσει μία ένωση που παράγει αέριο όταν αντιδράσει με Na 2CO 3. Με βάση τα παραπάνω, να βρείτε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β, Γ, Δ και Ε. β. Να γράψετε σωστά συμπληρωμένες (αντιδρώντα, προϊόντα, συντελεστές, συνθήκες) όλες τις αντιδράσεις που περιγράφονται στην παραπάνω διαδικασία. Μονάδες 10 Γ2. α. Ένα μίγμα περιέχει δύο οργανικές ενώσεις: μία κορεσμένη μονοσθενή αλδεΰδη Ζ και μία κορεσμένη μονοσθενή πρωτοταγή αλκοόλη Θ. Οι δύο αυτές ενώσεις, έχουν μια κοινή ιδιότητα: Αν τις προσθέσουμε σε αλκαλικό διάλυμα ιωδίου, θα σχηματίσουν κίτρινο ίζημα και οι δύο. Να βρείτε τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων Ζ και Θ. Μονάδες 4 β. Αν στο παραπάνω μίγμα περιέχονται 0,1 mol από καθεμία από τις ενώσεις Ζ και Θ, να βρείτε την ποσότητα (σε mol) του ιζήματος που θα σχηματιστεί, όταν προσθέσουμε αλκαλικό διάλυμα ιωδίου στο μίγμα. Μονάδες 6
ΘΕΜΑ Δ Δ1. Σε ένα δοχείο όγκου 1 L εισάγονται 0,2 mol N 2 και 0,4 mol H 2 σε θερμοκρασία θ o C, οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία: N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) Αν η απόδοση της αντίδρασης είναι 75%, να υπολογίσετε τη σταθερά χημικής ισορροπίας της παραπάνω αντίδρασης στους θ o C. Δ2. Να προτείνετε τρεις (3) τρόπους με τους οποίους μπορούμε να αυξήσουμε την απόδοση της χημικής ισορροπίας του ερωτήματος Δ1, εξηγώντας κάθε φορά την επιλογή σας. Μονάδες 6 Δ3. Αν η χημική ισορροπία του ερωτήματος Δ1 ελαττώνει την απόδοσή της με αύξηση της θερμοκρασίας, να εξηγήσετε αν η αντίδραση σύνθεσης της αμμωνίας είναι ενδόθερμη ή εξώθερμη. Μονάδες 4 Δ4. Όλη η ποσότητα της αμμωνίας που σχηματίστηκε στη χημική ισορροπία του ερωτήματος Δ1, προστίθεται σε υδατικό διάλυμα όγκου 2 L που περιέχει ισομοριακή ποσότητα HCl, χωρίς μεταβολή του όγκου του διαλύματος. Να υπολογίσετε το ph του νέου διαλύματος που σχηματίστηκε. Δ5. 0,1 mol από το NΗ 4Cl που σχηματίστηκε κατά τη διαδικασία του ερωτήματος Δ4, προστίθενται (χωρίς μεταβολή στον όγκο) σε υδατικό διάλυμα NaOH συγκέντρωσης 0,1 M και όγκου 0,5 L. Να υπολογίσετε το ph του νέου διαλύματος που προκύπτει. Δίνεται ότι όλα τα διαλύματα βρίσκονται σε θερμοκρασία 25 o C, K w = 10 14, K b (NH 3) = 10-5 και τα δεδομένα του προβλήματος επιτρέπουν τις γνωστές προσεγγίσεις. ΚΑΛΗ ΕΠΙΤΥΧΙΑ
ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α Οι αιτιολογήσεις δεν χρειάζονται στις απαντήσεις σας. Δίνονται μόνο για επεξήγηση. Α1. δ (Ο άνθρακας από Α.Ο. = 0 αποκτά Α.Ο. = +4, άρα οξειδώνεται.) Α2. β (Η υ Β είναι σε όλη τη διάρκεια της αντίδρασης διπλάσια από την υ Α.) Α3. β (Η θερμοκρασία παραμένει σταθερή, άρα η K C δεν μεταβάλλεται.) Α4. β (Η ένωση (COOH) 2 είναι όξινη και οξειδώνεται.) Α5. α (Με αραίωση της ασθενούς βάσης, ο βαθμός ιοντισμού της αυξάνεται, αφού K b = α 2 C.) ΘΕΜΑ Β B1. α. 2H 2SO 4 (πυκνό) + 2Ag SO 2 + Ag 2SO 4 + 2H 2O β. KMnO 4 + 5FeCl 2 + 8HCl 5FeCl 3 + MnCl 2 + KCl + 4H 2O γ. I 2 + 10HNO 3 2HIO 3 + 10NO 2 + 4H 2O B2. Η ενέργεια ενεργοποίησης της (Ι) είναι μεγαλύτερη από την ενέργεια ενεργοποίησης της αντίστροφής της, δηλαδή της (ΙΙ). Οπότε η ενέργεια των προϊόντων είναι μεγαλύτερη από την ενέργεια των αντιδρώντων, κάτι που καθιστά την αντίδραση (Ι) ενδόθερμη. Μεταβολή ενθαλπίας: ΔΗ = E a(i) E a(ii) = 150 100 = kj Καλό είναι η απάντησή σας να συνοδευτεί και από ενεργειακό διάγραμμα. Β3. α. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 1 4s 2 Z = 21 β. Τομέας d, Ομάδα 3 η (IIIB), Περίοδος 4 η. γ. Ναι, διότι περιέχει 1 μονήρες ηλεκτρόνιο. B4. Λανθασμένη. 12Mg: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 13Al: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 Το Mg χάνοντας 2 e από την εξωτερική του στιβάδα, αποκτά δομή ευγενούς αερίου ( 12Mg +2 : 1s 2 2s 2 2p 6 ), οπότε η 3 η ενέργεια ιοντισμού του θα είναι πολύ μεγάλη, διότι με δομή ευγενούς αερίου οι έλξεις πυρήνα-ηλεκτρονίων (που τώρα κατανέμονται σε 2 μόνο στιβάδες) είναι πολύ ισχυρές, οπότε το τρίτο e μπορεί να αποσπαστεί πολύ δύσκολα. Το Al χάνοντας 2 e από την εξωτερική του στιβάδα, δεν αποκτά δομή ευγενούς αερίου ( 13Al +2 : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ), αλλά παραμένει με 1 e σθένους. Το e αυτό μπορεί εύκολα να αποσπαστεί, καθώς βρίσκεται στην 3 η στιβάδα και η έλξη που του ασκείται από την πυρήνα είναι μικρή. ΘΕΜΑ Γ Γ1. α. Α: CH 3OH Β: HCH=O Γ: CH 3Cl Δ: CH 3MgCl Ε: CH 3CH 2OH Γ2. α. Εφόσον η Ζ είναι αλδεΰδη και δίνει την αλογονοφορμική, είναι η: CH 3CH=O. Εφόσον η Θ είναι πρωτοταγής αλκοόλη και δίνει την αλογονοφορμική, είναι η: CH 3CH 2OH. β. CH 3CH=O + 4Ι 2 + 6NaOH HCOONa + CHI 3 + 5NaI + 5H 2O 0,1 mol ; = 0,1 mol CH 3CH 2OH + 4Ι 2 + 6NaOH HCOONa + CHI 3 + 5NaI + 5H 2O 0,1 mol ; = 0,1 mol Άρα, συνολικά mol ιζήματος: 0,1 + 0,1 = 0,2 mol
ΘΕΜΑ Δ Δ1. (mol) N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) Αρχ.: 0,2 0,4 A.-Π.: x 3x + 2x Χ.Ι.: 0,2 x 0,4 3x 2x Η απόδοση είναι 75%. Το H 2 βρίσκεται σε έλλειμμα, άρα: 1 ος τρόπος: α = 3x 3x 0,75 = x = 0,1 mol 0,4 0,4 2 ος τρόπος: α = πρακτικά θεωρητικά 2x 0,75 = 0,8 x = 0,1 mol 3 Για τη σταθερά χημικής ισορροπίας: [NH 3 ] 2 K C = [N 2 ] [H 2 ] 3 = 2 0,2 1 0,1 1 0,1 1 3 = 400 Δ2. Η απόδοση της χημικής ισορροπίας μπορεί να αυξηθεί: 1. με προσθήκη επιπλέον ποσότητας N 2 ή/και H 2 (η Χ.Ι. θα μετατοπιστεί προς τα δεξιά, διότι σύμφωνα με την αρχή του Le Chatelier, θα τείνει να καταναλώσει την επιπλέον ποσότητα του αντιδρώντος που προσθέσαμε) 2. με αφαίρεση ποσότητας NH 3 (αυτό μπορεί να γίνει προσθέτοντας π.χ. ένα οξύ στο δοχείο, το οποίο θα αντιδράσει με την αμμωνία και θα την καταναλώνει, οπότε σύμφωνα με την αρχή του Le Chatelier, η Χ.Ι. θα μετατοπιστεί προς τα δεξιά ώστε να τείνει να αναπληρώσει την ποσότητα της αμμωνίας που καταναλώνεται) 3. με ελάττωση του όγκου του δοχείου (η ελάττωση του όγκου του δοχείου υπό σταθερή θερμοκρασία, αυξάνει την πίεση του δοχείου, οπότε σύμφωνα με την αρχή του Le Chatelier, η Χ.Ι. θα μετατοπιστεί προς τα λιγότερα mol αέριων σωμάτων, ώστε να τείνει να ελαττώσει την πίεση, άρα προς τα δεξιά) Δ3. Σύμφωνα με την αρχή του Le Chatelier, με αύξηση της θερμοκρασίας ευνοούνται οι ενδόθερμες αντιδράσεις. Εφόσον με αύξηση της θερμοκρασίας η Χ.Ι. ελάττωσε την απόδοσή της, αυτό σημαίνει ότι μετατοπίστηκε προς τα αριστερά. Οπότε προς τα αριστερά είναι ενδόθερμη. Άρα προς τα δεξιά είναι εξώθερμη. Δ4. (mol) NH 3 + ΗCl NH 4Cl Αρχ.: 0,2 0,2 A.-Π.: 0,2 0,2 + 0,2 Τελ.: 0,2
Τελικά θα έχουμε NH 4Cl: C = n V = 0,2 2 = 0,1 M (Μ) NH 4Cl + NH 4 + Cl Αρχ.: 0,1 Δ.-Π.: 0,1 + 0,1 + 0,1 Τελ.: 0,1 0,1 (Μ) NH 4 + + Η 2Ο NH 3 + H 3O + Αρχ.: 0,1 Ι.-Π.: y + y + y Ι.Ι.: 0,1 y y y K a = K w K b y 2 0,1 - y = 10-14 10-5 y = 10-5 Μ Προσεγγίσεις δεκτές, καθώς K a C = 10-9 0,1 = 10-8 < 0,01 ph = log[h 3O + ] = log10-5 = 5 Δ5. NaOH: n = C V n = 0,1 0,5 n = 0,05 mol (mol) NH 4Cl + NaOH NH 3 + NaCl + H 2O Αρχ.: 0,1 0,05 Α.-Π.: 0,05 0,05 + 0,05 + 0,05 Τελ.: 0,05 0,05 0,05 Τελικές συγκεντρώσεις: NH 4Cl: C = n V C = 0,05 0,5 C = 0,1 Μ NH 3: C = n V C = 0,05 0,5 C = 0,1 Μ Το NaCl δεν επηρεάζει το ph του τελικού διαλύματος, καθώς ούτε τα ιόντα Na +, ούτε τα ιόντα Cl αντιδρούν με το νερό, καθώς προέρχονται από ισχυρούς ηλεκτρολύτες. Το τελικό διάλυμα είναι ρυθμιστικό (NH 3/NH 4+ ): [H 3O + ] = K a C οξέος C βάσης [H 3O + ] = 10-9 0,1 0,1 [H3O+ ] = 10-9 Μ ph = log[h 3O + ] = log10-9 = 9 Καλό είναι να γράψετε και την αντίδραση διάστασης του NH 4Cl, για να δείξετε πώς προκύπτει η C οξέος, δηλαδή: NH 4Cl NH 4 + + Cl 0,1 M ; = 0,1 M