Επαναληπτικά Θέµατα ΟΕΦΕ 0 Β' ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΜΑ ο ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ α γ γ 4 β 5 α) Σ β) Λ γ) Σ δ) Λ ε) Λ ΘΕΜΑ ο α) Μετατόπιση αριστερά, µείωση της ποσότητας του Cl β) Μετατόπιση δεξιά, αύξηση της ποσότητας του Cl γ) Μετατόπιση δεξιά, συνολικά µείωση της ποσότητας του Cl δ) Μετατόπιση δεξιά, αύξηση της ποσότητας του Cl ε) Μετατόπιση δεξιά, αύξηση της ποσότητας του Cl στ) Καµία µεταβολή α) Οι γραφικές παραστάσεις που έχουν φθίνουσα καµπύλη συγκέντρωσης αναφέρονται σε αντιδρώντα, αφού η συγκέντρωση ελαττώνεται µε την πάροδο του χρόνου, ενώ αντίθετα οι γραφικές παραστάσεις που έχουν αύξουσα καµπύλη συγκέντρωσης αναφέρονται σε προϊόντα Για το στερεό B (s) δεν υπάρχει καµπύλη µεταβολής της συγκέντρωσης Λόγω των συντελεστών στη χηµική εξίσωση συµπεραίνουµε ότι η καµπύλη (Ι) αναφέρεται στο σώµα A ενώ η καµπύλη (ΙV) στο σώµα Y, αφού οι µεταβολές των συγκεντρώσεων είναι ανάλογες των συντελεστών H καµπύλη (ΙΙΙ) αντιστοιχεί στο σώµα X πάλι για τον ίδιο λόγο (αντιδρούν 0, M του αερίου A και σχηµατίζεται η µισή ποσότητα, 0,M του αερίουx ) β) Ο λεπτότερος διαµερισµός του στερεού B (s) θα αυξήσει την επιφάνεια επαφής του B και θα προκαλέσει αύξηση της ταχύτητας, καθώς µε (s) Όλα τα επαναληπτικά θέµατα είναι αποκλειστικά πνευµατική ιδιοκτησία της ΟΕΦΕ, βάσει του νόµου /99 και της ιεθνούς Σύµβασης της Βέρνης (που έχει κυρωθεί µε το νόµο 00/975) η οποία και µόνο θα καθορίζει ρητά και συγκεκριµένα κάθε φορά τον τρόπο, τον χρόνο
Επαναληπτικά Θέµατα ΟΕΦΕ 0 αυτό τον τρόπο µεγαλώνει ο αριθµός των ενεργών συγκρούσεων των αντιδρώντων γ) Από τα διαγράµµατα παρατηρούµε ότι στο τέλος του ου λεπτού η συγκέντρωση του αερίου A µηδενίζεται Άρα η αντίδραση ολοκληρώθηκε και η ταχύτητά της µηδενίζεται δ) Η ταχύτητα πολλών χηµικών αντιδράσεων αυξάνεται µε την προσθήκη καταλυτών Ο καταλύτης επεµβαίνει στο µηχανισµό της αντίδρασης, χωρίς να καταναλώνεται, προσφέροντας ένα ευκολότερο δρόµο για την αντίδραση Ο καταλύτης δηµιουργεί µια νέα πορεία για την πραγµατοποίηση της αντίδρασης, που έχει µικρότερη ενέργεια ενεργοποίησης Κατ αυτό τον τρόπο στις ίδιες συνθήκες περισσότερα µόρια µπορούν να ξεπεράσουν το φράγµα της ενέργειας ενεργοποίησης Έτσι, ο αριθµός των αποτελεσµατικών συγκρούσεων γίνεται µεγαλύτερος και συνεπώς η ταχύτητα αυξάνεται α) Θέλουµε να υπολογίσουµε την ενθαλπία της αντίδρασης H ( g) + O( g) H O( g ), Η 5 = ; C + O CO, H = 400 kj () ( s ) ( g ) ( g ) H ( g ) + O ( g ) H O ( l ), H = 90kJ () H O H O, H = + 50 kj () ( l ) ( g ) C + H C H, H = 60 kj (4) ( s ) ( g ) 6( g ) 4 Αν προσθέσουµε τις αντιδράσεις () και () κατά µέλη προκύπτει η ενθαλπία της ζητούµενης αντίδρασης H5= H + H = 90 + 50 = 40 kj H ( H O ) = 40kJ / mol Άρα f ( g ) β) Θέλουµε να υπολογίσουµε την ενθαλπία της αντίδρασης 7 CH6( g ) + O( g ) CO( g ) + H O( g ), Η 6 = ; Θα χρησιµοποιήσουµε όλες τις δεδοµένες αντιδράσεις Η χηµική εξίσωση () πολλαπλασιασµός µε : C( s ) + O( g ) CO( g ), Η = Η = 800 kj Η χηµική εξίσωση () πολλαπλασιασµός µε : H ( g ) + O( g ) H O( l ), Η = Η = 870 kj Όλα τα επαναληπτικά θέµατα είναι αποκλειστικά πνευµατική ιδιοκτησία της ΟΕΦΕ, βάσει του νόµου /99 και της ιεθνούς Σύµβασης της Βέρνης (που έχει κυρωθεί µε το νόµο 00/975) η οποία και µόνο θα καθορίζει ρητά και συγκεκριµένα κάθε φορά τον τρόπο, τον χρόνο
Επαναληπτικά Θέµατα ΟΕΦΕ 0 Η χηµική εξίσωση () πολλαπλασιασµός µε H O( l ) H O( g ), Η = Η = + 50 kj Η χηµική εξίσωση (4) αντιστρέφεται: C H C + H, Η 4 =+ 60 kj 6( g ) ( s ) ( g ) ΘΕΜΑ ο Αν προσθέσουµε τις τροποποιηµένες αντιδράσεις κατά µέλη προκύπτει η ενθαλπία της ζητούµενης αντίδρασης Η = Η + Η + Η + Η = 800 870+ 50+ 60= 90 kj 6 4 x y α) Έστω ότι ο νόµος ταχύτητας : u = k[a] [B] Εφαρµόζοντας τον παραπάνω νόµο στα πειράµατα (), () έχουµε: Πείραµα : Πείραµα : 5 0 k[0,] [0,] x y = (),5 0 k[0,] [0,] x y = () ιαιρώντας τις δύο σχέσεις κατά µέλη προκύπτει ότι y = y = Εφαρµόζοντας τον παραπάνω νόµο στα πειράµατα (), () έχουµε: Πείραµα : Πείραµα : x y 5 0 = k[0,] [0,] () x y 0 0 = k[0,] [0,] () ιαιρώντας τις δύο σχέσεις κατά µέλη προκύπτει ότι = x = Μονάδες 6 Άρα ο νόµος της ταχύτητας για την παραπάνω αντίδραση θα είναι: u = k[a][b] και η αντίδραση είναι: ης τάξης Μονάδες β) Αντικαθιστώντας τις τιµές ενός πειράµατος στο νόµο της ταχύτητας µπορούµε να υπολογίσουµε την τιµή της σταθεράς κ Πείραµα : u = k[a][b] M 5 0 M sec 5 0 = k 0, M 0, M k = k = 0,5 M sec sec 0 M Μονάδες + γ) Επειδή οι εκθέτες στο νόµο της ταχύτητας είναι διαφορετικοί από τους συντελεστές στην χηµική εξίσωση σηµαίνει ότι η αντίδραση πραγµατοποιείται µε πολύπλοκο µηχανισµό Προτείνουµε ενδιάµεσες στοιχειώδεις αντιδράσεις, Όλα τα επαναληπτικά θέµατα είναι αποκλειστικά πνευµατική ιδιοκτησία της ΟΕΦΕ, βάσει του νόµου /99 και της ιεθνούς Σύµβασης της Βέρνης (που έχει κυρωθεί µε το νόµο 00/975) η οποία και µόνο θα καθορίζει ρητά και συγκεκριµένα κάθε φορά τον τρόπο, τον χρόνο x
Επαναληπτικά Θέµατα ΟΕΦΕ 0 4 δηλαδή προτείνουµε µηχανισµό αντιδράσεων που να είναι συµβατός µε το νόµο της ταχύτητας που προσδιορίσαµε Η στοιχειώδης αντίδραση που έχει τη µικρότερη ταχύτητα, καθορίζει το νόµο της ταχύτητας Μονάδες Ένας πιθανός µηχανισµός είναι A + B (αργό στάδιο) (g) (g) (g) A + Γ (g) (g) (s) (γρήγορο στάδιο) Μονάδες δ) Η αρχική ταχύτητα της αντίδρασης προκύπτει να στο νόµο της ταχύτητας αντικαταστήσουµε τις αρχικές ποσότητες των αντιδρώντων 6 4 υαρχ = k[ A][ B ] = 0,5M sec M M = 0,4 M sec 5 5 Μονάδες Για να βρούµε την ταχύτητα της αντίδρασης µετά το τέλος του ου λεπτού πρέπει να βρούµε τις ποσότητες των αντιδρώντων εκείνη τη χρονική στιγµή mol A( g ) + B( g ) Γ( s ) Αρχικά 6 4 Μεταβολές ω ω + ω Τέλος ου λεπτού ( 6 ω ) ( 4 ω ) ω Από τα δεδοµένα της άσκησης προκύπτει ότι ω = ω = mol Άρα µετά το τέλος του ου λεπτού θα έχουµε 4 mol A, mol B, mol Γ 4 υmin = k[ A][ B ] = 0,5M sec M M = 0 M sec 5 5 Μονάδες 6 ΘΕΜΑ 4 ο α) Υπολογίζοντας τα mol του αερίου B, στη θέση ισορροπίας έχουµε: nb [ B ] = n B = [ B ] V = 0,5M L = mol V Όλα τα επαναληπτικά θέµατα είναι αποκλειστικά πνευµατική ιδιοκτησία της ΟΕΦΕ, βάσει του νόµου /99 και της ιεθνούς Σύµβασης της Βέρνης (που έχει κυρωθεί µε το νόµο 00/975) η οποία και µόνο θα καθορίζει ρητά και συγκεκριµένα κάθε φορά τον τρόπο, τον χρόνο
Επαναληπτικά Θέµατα ΟΕΦΕ 0 5 mol A( g ) + B( g ) AB( g ) Χ Ισορροπία Υπολογίζουµε την σταθερά χηµικής ισορροπίας στους T = 500 K : [ AB ] Kc = = = 4 [ A ][ B ] Μονάδες Αφού στην ισορροπία προστέθηκε AB, η αντίδραση σύµφωνα µε την αρχή Le Chatelier θα προχωρήσει προς τα αριστερά, οπότε η ποσότητα του AB ελαττώνεται Μονάδες Σχηµατίζουµε τον παρακάτω πίνακα: mol A( g ) + B( g ) AB( g ) Χ Ισορροπία Αλλαγή + mol Μεταβολές + x + x x Νέα Χηµ Ισορ ( + x ) ( + x ) ( 4 x ) Αντικαθιστούµε στην σταθερά χηµικής ισορροπίας η οποία δεν µεταβλήθηκε λόγω σταθερής θερµοκρασίας Όλα τα επαναληπτικά θέµατα είναι αποκλειστικά πνευµατική ιδιοκτησία της ΟΕΦΕ, βάσει του νόµου /99 και της ιεθνούς Σύµβασης της Βέρνης (που έχει κυρωθεί µε το νόµο 00/975) η οποία και µόνο θα καθορίζει ρητά και συγκεκριµένα κάθε φορά τον τρόπο, τον χρόνο 4 x [ AB ] Kc = 4 = x = 0,5 mol [ A x x ][ B ] + + Μονάδες Άρα στην νέα θέση χηµικής ισορροπίας έχουµε τις παρακάτω συγκεντρώσεις:
Επαναληπτικά Θέµατα ΟΕΦΕ 0 6 AB [ AB ],5 M A [ A ] 0,75 M B [ B ] 0,75 M n mol V L n,5mol V L n V,5mol L β) Στη θέση ισορροπίας έχουµε: mol A( g ) + B( g ) AB( g ) Χ Ισορροπία V = L Μονάδες Η µείωση του όγκου του δοχείου αυξάνει την πίεση του µίγµατος Σύµφωνα µε την αρχή Le Chatelier, η θέση της ισορροπίας µετατοπίζεται προς εκείνη την κατεύθυνση που τείνει να αναιρέσει τη µεταβολή που επιφέραµε Στην συγκεκριµένη περίπτωση όµως δεν έχουµε µεταβολή των συνολικών mol των αερίων του συστήµατος, οπότε δεν θα έχουµε µετατόπιση της ισορροπίας: Μονάδες mol A( g ) + B( g ) AB( g ) Χ Ισορροπία V Νέα Χηµ Ισορ V = L = L Άρα στην νέα θέση χηµικής ισορροπίας έχουµε τις παρακάτω συγκεντρώσεις: nab mol [ AB ] M V L A [ A ] M [ B ] M n mol V L nb mol V L Μονάδες Όλα τα επαναληπτικά θέµατα είναι αποκλειστικά πνευµατική ιδιοκτησία της ΟΕΦΕ, βάσει του νόµου /99 και της ιεθνούς Σύµβασης της Βέρνης (που έχει κυρωθεί µε το νόµο 00/975) η οποία και µόνο θα καθορίζει ρητά και συγκεκριµένα κάθε φορά τον τρόπο, τον χρόνο
Επαναληπτικά Θέµατα ΟΕΦΕ 0 7 γ) Στη θέση ισορροπίας έχουµε: mol A( g ) + B( g ) AB( g ) Χ Ισορ V = L, T = 500 K Υπολογίζοντας τα mol του αερίου AB, στη νέα θέση ισορροπίας T= 800 K : nab [ AB ] = n AB = [ AB ] V =,5M L = mol V Μονάδες Με την αύξηση της θερµοκρασίας η ισορροπία µετατοπίζεται προς τα δεξιά, όπως φαίνεται από την εκφώνηση (αύξηση του αερίου AB ), άρα σύµφωνα µε την αρχή Le Chatelier η αντίδραση σχηµατισµού του AB είναι ενδόθερµη Μονάδες mol A( g ) + B( g ) AB( g ) Χ Ισορ V Μεταβολές y y + y V Νέα Χηµ Ισορ y y + y V n = 4 mol + y = y = 0,5 mol AB = L, T= 500 K = L, T= 800 K = L, T= 800 K Άρα στην νέα θέση χηµικής ισορροπίας έχουµε τις παρακάτω συγκεντρώσεις: nab mol [ AB ],5 M V L A [ A ] 0,5M [ B ] 0,5M n V 0,5mol L nb 0,5mol V L Μονάδες Όλα τα επαναληπτικά θέµατα είναι αποκλειστικά πνευµατική ιδιοκτησία της ΟΕΦΕ, βάσει του νόµου /99 και της ιεθνούς Σύµβασης της Βέρνης (που έχει κυρωθεί µε το νόµο 00/975) η οποία και µόνο θα καθορίζει ρητά και συγκεκριµένα κάθε φορά τον τρόπο, τον χρόνο
Επαναληπτικά Θέµατα ΟΕΦΕ 0 8 δ) Στο δοχείο όγκου V τοποθετούνται: A( g ) + B( g ) AB( g ) Έλεγχος ΧΙ 4 V, T = 500 K Υπολογίζουµε την τιµή του κλάσµατος Q c [ A ][ B ] [ AB ] = στην αρχική κατάσταση, ώστε να διερευνήσουµε αν το σύστηµα βρίσκεται σε κατάσταση χηµικής ισορροπίας ή προς ποια κατεύθυνση οδεύει η αντίδραση: [ AB ] 4 V Qc = = = 4 = Kc [ A ][ B ] V V Άρα το σύστηµα βρίσκεται σε χηµική ισορροπία Μονάδες Υπολογίζουµε τις µερικές πιέσεις στην κατάσταση χηµικής ισορροπίας: na mol PA = P B = P ολ = 5atm =,5 atm n 8mol ολ P + P + P = P P = P ( P + P ) =,5 atm A B AB ολ AB ολ A B Μονάδες 4 Όλα τα επαναληπτικά θέµατα είναι αποκλειστικά πνευµατική ιδιοκτησία της ΟΕΦΕ, βάσει του νόµου /99 και της ιεθνούς Σύµβασης της Βέρνης (που έχει κυρωθεί µε το νόµο 00/975) η οποία και µόνο θα καθορίζει ρητά και συγκεκριµένα κάθε φορά τον τρόπο, τον χρόνο