ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΧΗΜΕΙΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΟΜΟΓΕΝΩΝ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ 2018 ΘΕΜΑ Α Α1, α Α2, γ Α3, α Α4, β Α5, β ΘΕΜΑ Β Β1. Στις πρωτολυτικές αντιδράσεις, η ισορροπία είναι μετατοπισμένη από τους ισχυρότερους προς τους ασθενέστερους ηλεκτρολύτες. Η ισορροπία (1) είναι μετατοπισμένη προς τα δεξιά (θ=25 ο C), άρα το CH3COOH είναι ασθενέστερο οξύ από το HF. Η ισορροπία (2) είναι μετατοπισμένη προς τα αριστερά (θ=25 ο C), άρα το HCN είναι ασθενέστερο οξύ από το CH3COOH. Τελικά, η κατάταξη των παραπάνω οξέων κατά αύξουσα ισχύ είναι η εξής: HCN < CH3COOH < HF Β2. S (s) + O 2(g) SO 2(g), ΔΗ = - 297 kj α. ΔΗ = - 297 kj, δηλ. ΔΗ < 0 άρα η προς τα δεξιά αντίδραση είναι εξώθερμη. Για να αυξηθεί η απόδοση της αντίδρασης, θα πρέπει η χημική ισορροπία να μετατοπιστεί προς τα δεξιά, δηλαδή να ευνοηθεί η εξώθερμη αντίδραση, οπότε με βάση την αρχή Le Chatellier, θα πρέπει να μειωθεί η θερμοκρασία. Άρα η αντίδραση θα έχει τη μεγαλύτερη απόδοση στην μικρότερη θερμοκρασία, δηλαδή στους θ1 = 25 ο C.
β. Η κατάλυση είναι ετερογενής, επειδή ο καταλύτης V 2 O 5 είναι στερεός και τα αντιδρώντα SO 2(g) και O 2(g) είναι αέρια, άρα είναι σε διαφορετική φάση. γ. Ο καταλύτης δεν επηρεάζει τη θέση της χημικής ισορροπίας σε μια αμφίδρομη αντίδραση, επειδή αυξάνει στον ίδιο βαθμό τις ταχύτητες και των δυο αντίθετων αντιδράσεων. Ο καταλύτης μόνο ελαττώνει το χρόνο αποκατάστασης της χημικής ισορροπίας. Β3. 1Η : 1s 1, Ανήκει σε 1 η περίοδο, ΙΑ ομάδα, αμέταλλο 3Li : 1s 2 2s 1, Ανήκει σε 2 η περίοδο, ΙΑ ομάδα, μέταλλο 6C : 1s 2 2s 2 2p 2, Ανήκει σε 2 η περίοδο, ΙVΑ ομάδα, αμέταλλο α. Τα στοιχεία Η και Li ανήκουν στην ίδια ομάδα (ΙΑ ομάδα) του Π.Π. και η ηλεκτραρνητικότητα αυξάνεται από κάτω προς τα πάνω, άρα το Η είναι πιο ηλεκτραρνητικό από το Li. Τα στοιχεία Li και C ανήκουν στην ίδια περίοδο (2η περίοδο) του Π.Π και η ηλεκτραρνητικότητα αυξάνεται από αριστερά προς τα δεξιά, άρα ο C είναι πιο ηλεκτραρνητικός από το Li. Άρα, το στοιχείο με την μικρότερη ηλεκτραρνητικότητα είναι το Li. β. LiH: έστω x ο αριθμός οξείδωσης του H, οπότε ισχύει: 1 (+1) + 1 x = 0 x = - 1. Η ένωση LiH αποτελεί υδρίδιο μετάλλου, δηλαδή ένωση του Η με ηλεκτροθετικότερο μέταλλο, οπότε το Η έχει Α.Ο.: - 1. γ. Το ιόν Li 2+ προέκυψε με αποβολή 2 ηλεκτρονίων από το ουδέτερο άτομο Li. Επομένως έχει 1 ηλεκτρόνιο και άρα έχει τη δομή 1s 1, δηλαδή είναι ένα υδρογονοειδές ιόν. Στο υδρογόνο και στα υδρογονοειδή ιόντα, που δεν υπάρχουν απώσεις μεταξύ ηλεκτρονίων, τα τροχιακά που ανήκουν στην ίδια στιβάδα, έχουν την ίδια ενέργεια (είναι ενεργειακά εκφυλισμένα). Άρα τα τροχιακά 2s και 2p έχουν την ίδια ενέργεια. ΘΕΜΑ Γ Γ1. Α: CH 3 COCOOH B: CH 3 COCOONa
Γ: CH 3 CΗ(ONa)CH 2 ONa Δ: CH 3 CΗ(OCH 3 )CH 2 OCH 3 Ε: CH 3 CH(Cl)CH 2 Cl ] Ζ: CH 3 C CH Π: CH 3 COCH 3 Θ: (CH 3 ) 2 C(OMgCl)CH 3 Ξ: (CH 3 ) 2 C(OH)CH 3 Κ: (CH 3 ) 2 C(OH)CN Λ: CH 3 C(OH)(CH 3 )COOH Μ: (CH 3 ) 2 C(OH)COOK Ν: (CH 3 ) 2 C(OH)CH 2 NH 2 Γ2. α. Έστω x mol της CH 3 CH 2 OH (ένωση Α) και έστω y mol της C v H 2v+1 OH (ένωση Φ), στο αρχικό μίγμα. Τότε m A =n A Mr A = x 46 = 46x g και m Φ = n Φ Mr Φ = y (14v + 18) g, όπου MrA = 46 και Mr Φ = 14v+18. Για το μίγμα, θα ισχύει: mολ = ma + mφ 12 = 46x + y (14v + 18) (1) CH 3 CH 2 OH + Na CH 3 CH 2 ONa + ½ H 2 1mol xmol 0,5mol ;0,5xmol C v H2 v+1 OH + Na C v H 2v+1 ONa + ½ H 2 1mol ymol 0,5mol ;0,5ymol Το παραγόμενο H 2 είναι: Vολ = 2,24L nολ Vm = 2,24 (0,5x + 0,5y) 22,4 = 2,24 x + y = 0,2 (2)
3CH 3 CH 2 OH+2K 2 Cr 2 O 7 +8H 2 SO 4 3CH 3 COOH+2Cr 2 (SO 4 ) 3 +2K 2 SO 4 +11H 2 O χmol ;χmol CH 3 COOH: Mr = 60 και m = n Mr 6 = x 60 x = 0,1mol. Από (2) y = 0,1mol και από (1) v = 4. i. Σύσταση αρχικού μίγματος αλκοολών: 0,1 mol CH 3 CH 2 OH και 0,1 mol Φ. ii. Επειδή η αλκοόλη Φ δεν οξειδώνεται θα είναι τριτοταγής αλκοόλη, οπότε θα έχει συντακτικό τύπο: Φ: (CH 3 ) 3 C-OH. β. i. Η αλκοόλη CH 3 CH 2 C(CH 3 )(OH)CH 3 είναι μια τριτοταγής αλκοόλη με 5C, οπότε πρέπει να χρησιμοποιήσουμε κετόνη και αντιδραστήριο Grignard. Άρα θα χρησιμοποιήσουμε το ζεύγος (V). ii. CH 3 CH 2 COCH 3 + CH 3 MgCl CH 3 CH 2 C(OMgCl)(CH 3 )CH 3 +H 2 O CH 3 CH 2 C(CH 3 )(OH)CH 3 + Mg(OH)Cl ΘΕΜΑ Δ Δ1. Στην έκφραση της Kc συμμετέχουν μόνο αέρια, οπότε: Kc = [CO 2 ] / [CO] Δ2. FeO (s) + CO (g) Fe (l) + CO 2(g) αρχικά (mol) x - - αντιδρούν (mol) 10x/11 - - παράγονται (mol) 10x/11 τελικά (XI) (mol) x/11 10x/11 Kc = [CO 2 ] / [CO] Kc = (10x:11V)/(x:11V) Kc = 10. Δ3. Διάλυμα Y1 Μ CH 3 COOH + H 2 Ο CH 3 COO + H 3 Ο + Αρχικά (M) 0,1 Ιοντίζονται(M) x
Παράγονται(M) x x τελικά (ΧΙ)(M) (0,1 x) x x pka = 5 -logka = 5 Ka = 10-5. Κα = [CH 3 COO ][H 3 Ο + ] [CH 3 COOH] x 2 / 0,1 x = 10 5 x 2 10-6 x = 10 3 M, άρα pη 1 = - log[h 3 O + ] = -logx = - log10-3 pη 1 =3. Δ4. Διάλυμα Υ 1 : n 1 = C 1 V 1 = 0,1 0,2 mol n 1 = 0,02 mol CH 3 COOH και για τοfe: n = m/ar = 0,28/56 mol n Fe = 0,005 mol α. 2CH 3 COOH + Fe (CH 3 COO) 2 Fe + H 2 β. 2CH 3 COOH + Fe (CH 3 COO) 2 Fe + H 2 αρχικά(mol) 0,02 0,005 - - αντιδρούν(mol) 0,01 0,005 - - παράγονται(mol) - - 0,005 0,005 τελικά(mol) 0,01 0,005 0,005 H 2 : V = nολ Vm = 0,005 22,4 L V = 0,112 L γ. Διάλυμα Υ2: CH 3 COOH: C οξ. = n οξ / V 1 = 0,01 / 0,2 Μ C οξ. = 0,05 Μ (CH 3 COO) 2 Fe: C β = n β / V 1 = 0,005 / 0,2 Μ C β = 0,025 Μ. Το διάλυμα Υ2 είναι ρυθμιστικό διάλυμα επειδή περιέχει το συζυγές ζεύγος: CH 3 COOH - CH 3 COO - και επιπλέον ισχύει: 1/10 < C οξ. /2C β < 10 1/10 < 0,05 /2 0,025 < 10 1/10 < 1 < 10 Εξίσωση Henderson Hasselbalch: ph 2 = pka + log(2c β / C οξ ) = 5 + log1 ph 2 = 5 δ. Από τα συστατικά του ρυθμιστικού διαλύματος Υ2, μόνο το (CH 3 COO) 2 Fe αντιδρά με το HCl, με βάση την αντίδραση: (CH 3 COO) 2 Fe + 2HCl 2CH 3 COOH + FeCl 2 1mol 2mol 0,005mol ;0,01mol HCl: n 3 = C 3 V 3 V 3 = 0,01 / 0,5 L V 3 = 0,2 L Δ5. Fe + 4 HNO 3 Fe(NO 3 ) 3 + NO + 2 H 2 O
Fe + 6 HNO 3 Fe(NO 3 ) 3 + 3 NO 2 + 3 H 2 O ΟΜΑΔΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΟΥ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥ ΑΝΕΛΙΞΗ