ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΧΗΜΕΙΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: 1 ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 15 / 12 / 2013 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α Για τις ερωτήσεις Α.1 έως Α.5 να γράψετε το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση δίπλα στον αριθμό της ερώτησης. Α.1 Σε ένα υδατικό διάλυμα ζάχαρης, που έχει όγκο 1 L και ωσμωτική πίεση 10 at, προσθέτουμε 4 L νερού, διατηρώντας σταθερή την θερμοκρασία. Η ωσμωτική πίεση του διαλύματος που προκύπτει είναι ίση με: α. 40 at β. 5 at γ. 8 at δ. 2 at Α.2 Ποιο από τα παρακάτω υδατικά διαλύματα, τα οποία έχουν την ίδια θερμοκρασία, έχει την μεγαλύτερη ωσμωτική πίεση; α. Διάλυμα ζάχαρης 0,1 Μ. β. Διάλυμα γλυκόζης 0,1 Μ. γ. Διάλυμα NaCΙ 0,1 Μ. δ. Διάλυμα CaCI 2 0,1 Μ. Α.3 Από τη θερμοχημική εξίσωση : N 2 (g) + 3H 2 (g) προκύπτει ότι: α. η αντίδραση αυτή είναι ενδόθερμη β. ΔΗ f (NH 3 ) = - 22 kcai/oi γ. ΔΗ f (NH 3 ) = 11 kcai/oi δ. ΔΗ f (NH 3 ) = - 11 kcai/oi 2NH 3 (g) ΔΗ = - 22 kcai Α.4 Δίνεται η θερμοχημική εξίσωση: Η 2 (g) + ½O 2 (g) Η 2 O(g) ΔΗ = - 242 kj Όταν αντιδράσει πλήρως 1 oi O 2 με Η 2, σε πρότυπες συνθήκες κατάσταση, το ποσό θερμότητας που εκλύεται είναι ίσο με: α. 242 kj β. 121 kj γ. 484 kj δ. 363 kj Α.5 Η ενθαλπία της αντίδρασης: N 2 + 3H 2 2NH 3 εξαρτάται από: α. Τη φυσική κατάσταση αντιδρώντων προϊόντων β. Τις ποσότητες των αντιδρώντων γ. Τη φύση του προϊόντος δ. Την ταχύτητα της αντίδρασης Σελίδα 1 από 5
ΘΕΜΑ Β B.1 Να χαρακτηρίσετε τις επόμενες προτάσεις ως σωστές ή λανθασμένες. i. Υδατικό διάλυμα Α που περιέχει ουρία με συγκέντρωση 0,3 Μ έχει την ίδια τιμή ωσμωτικής πίεσης με υδατικό διάλυμα Β που περιέχει γλυκόζη με συγκέντρωση 0,2 Μ και ζάχαρη με συγκέντρωση 0,1 Μ ίδιας θερμοκρασίας. (Σ) ii. iii. iv. Aν αναμίξουμε υδατικό διάλυμα ζάχαρης, διάλυμα Δ 1 που έχει ωσμωτική πίεση Π 1 = 2 at με άλλο υδατικό διάλυμα ζάχαρης, διάλυμα Δ 2, που έχει ωσμωτική πίεση Π 2 = 4 at, η ωσμωτική πίεση του διαλύματος που σχηματίζεται είναι Π 3 = Π 1 + Π 2. Όλα τα διαλύματα έχουν την ίδια θερμοκρασία. (Λ) Υδατικό διάλυμα ουρίας 0,1 Μ και υδατικό διάλυμα ζάχαρης 0,1 Μ είναι οπωσδήποτε ισοτονικά. (Λ) Η πρότυπη ενθαλπία εξουδετέρωσης είναι ίση με το ποσό θερμότητας που εκλύεται κατά την εξουδετέρωση 1 oi οξέος με 1 oi βάσης. (Λ) v. Οι πρότυπες ενθαλπίες σχηματισμού όλων των ενώσεων έχουν θετικές τιμές δηλαδή ΔΗ f > 0. (Λ) (Mονάδες 5 x 1) B.2 Διάλυμα γλυκόζης 3 % w/v φέρεται σε επαφή, μέσω ημιπερατής μεμβράνης, με διάλυμα ουρίας 3 % w/v, που έχει την ίδια θερμοκρασία. i. Είναι τα δύο διαλύματα ισοτονικά; Υπολογίζουμε τις συγκενρώσεις των δύο διαλυμάτων: C(ουρι'ας)+= C(γλυκο(ζης)-= Mr(ουρι'ας) Αφού τα δύο διαλύματα δεν έχουν τις ίδιες συγκεντρώσεις δεν είναι ισοτονικά. 3 60 η'+c(ουρι'ας)+= V 0,1 Mr(γλυκο(ζης) 3 180 η(-c(γλυκο(ζης)-= V 0,1 η'+c(ουρι'ας)+=+0,5+m η(-c(γλυκο(ζης)-=-0,167-m ii. Προς ποια κατεύθυνση θα μετακινηθούν περισσότερα μόρια νερού; Μόρια νερού θα μετακινηθούν μέσω της ημιπερατής μεμβράνης από το πιο αραιό διάλυμα προς το πιο πυκνό και συγκεκριμένα από το διάλυμα της γλυκόζης προς το διάλυμα της ουρίας. iii. Σε ποιο διάλυμα πρέπει να ασκήσουμε εξωτερική πίεση, ώστε να εμποδιστεί το φαινόμενο της ώσμωσης; Σελίδα 2 από 5 Για να μην παρατηρηθεί το φαινόμενο της ώσμωσης θα πρέπει να ασκήσουμε εξωτερικά πίεση στο πιο πυκνό διάλυμα και συγκεκριμένα στο διάλυμα της ουρίας. Δίνονται Mr(γλυκόζης) = 180 και Mr(ουρίας) = 60.
B.3 Η πρότυπη ενθαλπία καύσης του CH 4 είναι ΔΗ o c = - 890 kj/ol. Να αντιστοιχίσετε την κάθε ποσότητα CH 4 της στήλης Α με το ποσό θερμότητας που ελευθερώνεται κατά την καύση της σε πρότυπη κατάσταση στη στήλη Β. ΣΤΗΛΗ Α i. 2 oi ii. 33,6 L μετρημένα σε STP συνθήκες iii. 1 g iv. 8 g v. 24 g ΣΤΗΛΗ Β Α. 55,62 kj Β. 445 kj Γ. 1335 kj Δ. 1780 kj Δίνονται Ar(C) = 12, Ar(H) = 1 i. Δ ii. Γ iii. Α iv. Β v. Γ B.4 Να γραφούν οι αντίστοιχες θερμοχημικές εξισώσεις σχηματισμού: i. της NH 3 ii. της C 2 H 5 OH. Δίνονται ΔΗ o f(nh 3(g) ) = - 46 kj/ol, και ΔΗ o f(c 2 H 5 OH (g) ) = - 278 kj/ol. i. 1/2 N 2 (g) + 3/2 H 2 (g) NH 3 (g) ΔΗ o f = - 46 kj ii. 2C(s) + 3H 2 (g) + 1/2O 2 (g) C 2 H 5 OH(g) ΔΗ o f = - 278 kj ΘΕΜΑ Γ 4,48 L προπανίου (C 3 H 8 ), μετρημένα σε STP συνθήκες, καίγονται πλήρως. Να υπολογιστούν: Γ1. Η μάζα των υδρατμών που παράγονται. Υπολογίζουμε τα ol του προπανίου: n(c 3 H 8 )(= Γράφουμε τη χημική εξίσωση της καύσης του βουτανίου (C 4 H 10 ): C 3 H 8 + 5Ο 2 3CO 2 + 4H 2 O 1 ol 5 ol 3 ol 4 ol 0,2 ol x; ol Από την παραπάνω αναλογία βρίσκουμε x = 0,8 ol H 2 O. Μετατρέπουμε τα ol H 2 O σε g: n(h 2 O)'= V 22,4 Mr η/(n(c 3 H 8 )(= 4,48 η/(n(c3 H 8 )(=(0,2(ol 22,4 η-''='n(h 2 O)'Mr'η-''='0,8'18'η-''='14,4'g Σελίδα 3 από 5
Γ2. Η ενθαλπία της αντίδρασης καύσης. Η χημική εξίσωση της αντίδρασης καύσης του προπανίου είναι: C 3 H 8 + 5Ο 2 3CO 2 + 4Η 2 Ο Οι χημικές εξισώσεις των δεδομένων της άσκησης είναι: C(s) + O 2 (g) CO 2 (g) ΔΗ o f = - 393 kj (1) H 2 (g) + 1/2O 2 (g) H 2 O(g) ΔΗ o f = - 286 kj (2) 3C(s) + 4H 2 (g) C 3 H 8 (g) ΔΗ o f = - 103 kj (3) Πολλαπλασιάζοντας την 1 επί 3, την 2 επί 4, αντιστρέφοντας την 3 και προσθέτοντας κατά μέλη έχουμε: C 3 H 8 + 5Ο 2 3CO 2 + 4Η 2 Ο ΔΗc = - 2220 kj Γ3. Το ποσό θερμότητας που ελευθερώνεται. Κατά την καύση 1 ol C 3 H 8 εκλύονται 2220 kj Κατά την καύση 0,2 ol C 3 H 8 εκλύονται Q kj Από την παραπάνω αναλογία βρίσκουμε Q = 444 kj. Δίνονται ΔΗ f (CΟ 2 ) = - 393 kj/ol, ΔΗ f (H 2 Ο) = - 286 kj/ol, ΔΗ f (C 3 H 8 ) = - 103 kj/ol, ΘΕΜΑ Δ Δίνεται η αντίδραση: 2SO 2 (g) + O 2 (g) 2SO 3 (g) Δ1. Να υπολογίσετε την πρότυπη ενθαλπία της αντίδρασης αυτής εάν ΔΗ f (SO 2(g) ) = - 296 kj/ol και ΔΗ f (SO 3(g) ) = - 396 kj/ol Οι χημικές εξισώσεις των δεδομένων της άσκησης είναι: S(s) + O 2 (g) S(s) + 3/2O 2 (g) SO 2 (g) ΔΗ o f = - 296 kj (1) SO 3 (g) ΔΗ o f = - 396 kj (2) Αντιστρέφοντας και πολλαπλασιάζοντας την 1 επί 2, πολλαπλασιάζοντας την 2 επί 2 και προσθέτοντας κατά μέλη έχουμε: 2SO 2 (g) + O 2 (g) 2SO 3 (g) ΔΗ ο = - 200 kj Στο δοχείο της αντίδρασης ενός θερμιδόμετρου εισάγονται 48 g ισομοριακού μίγματος SO 2 και O 2, τα οποία αντιδρούν και σχηματίζουν SO 3, σε πρότυπες συνθήκες. Το θερμιδόμετρο αυτό περιέχει 2 kg H 2 O θερμοκρασίας 18 ο C. Να υπολογιστούν: Δ2. Το ποσό θερμότητας που εκλύεται από την αντίδραση. Έστω x ol SO 2 και x ol O 2. Προφανώς 64x + 32x = 48 ή 96x = 48 ή x = 0,5 ol. Κάνουμε πινακάκι έλλειψης περίσσειας: Σελίδα 4 από 5
ol 2SO 2 (g) + O 2 (g) 2SO 3 (g) Αρχικά 0,5 0,5 - Αντιδρούν 2x x - Παράγονται - 2x Τελικά 0,5-2x 0,5 - x 2x Προφανώς 0,5 2x = 0 ή x = 0,25 ol. Κατά την σύνθεση 2 ol SO 3 εκλύονται 200 kj Κατά την σύνθεση 0,5 ol SO 3 εκλύονται Q kj Από την παραπάνω αναλογία βρίσκουμε Q = 50 kj. Δ3. Η τελική θερμοκρασία που θα αποκτήσει το νερό στο θερμιδόμετρο. Q = (C + c) ΔΘ ή 50.000 J = (1600 J grad - 1 + 4,2 j g - 1 grad - 1 2000 g) ΔΘ ή ΔΘ = 5 ο C οπότε Θ ΤΕΛΙΚΗ = 18 + 5 = 23 ο C. Δίνονται c(h 2 O) = 4,2 J g - 1 grad - 1, C=1,6 kj grad - 1, Ar(S) = 32, Ar(O) = 16 Σελίδα 5 από 5