ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΗ ΧΗΜΕΙΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΘΕΜΑ Α Α. Γ Α. Β Α. Α Α4. Β Α5. Β ΘΕΜΑ Β Β. α-λ β-λ γ-σ δ-σ ε-σ Β. α.. Οι σ (σίγμα) δεσμοί προκύπτουν με επικάλυψη s-s, s-p και p-p ατομικών τροχιακών κατά τον άξονα που συνδέει τους πυρήνες των δύο συνδεόμενων ατόμων. Κατά αυτή τη διεύθυνση εξασφαλίζεται η μεγαλύτερη δυνατή επικάλυψη. Οι π (πι) δεσμοί προκύπτουν με πλευρικές επικαλύψεις (των οποίων οι άξονες είναι παράλληλοι) και είναι ασθενέστεροι των σ.. Το ηλεκτρονιακό νέφος στο σ δεσμό έχει κυλινδρική συμμετρία, είναι διευθετημένο κατά μήκος του άξονα που συνδέει τους δύο πυρήνες. Στο π δεσμό ο άξονας που συνδέει τους δύο πυρήνες των ατόμων, βρίσκεται σε επιφάνεια στην οποία δεν έχει πιθανότητα να υπάρχει το ηλεκτρονιακό νέφος (κομβική επιφάνεια). β. Από τις τιμές των τεσσάρων πρώτων ενεργειών ιοντισμού του στοιχείου, έστω Σ, παρατηρούμε ότι οι δύο πρώτοι ιοντισμοί πραγματοποιούνται εύκολα γιατί Ε i και Ε i έχουν μικρές τιμές. Ο τρίτος και ο τέταρτος ιοντισμός απαιτούν πολύ μεγάλες ενέργειες ( Ε i και Ε i 4 έχουν υψηλές τιμές).συμπεραίνουμε ότι το άτομο του στοιχείου Σ έχει e στην εξωτερική στοιβάδα, τα οποία απομακρύνονται σχετικά εύκολα. Το ιόν Σ προφανώς αποκτά σταθερή ηλεκτρονιακή δομή, δομή ευγενούς αερίου, γι αυτό και ο τρίτος ιοντισμός πραγματοποιείται δύσκολα. Το στοιχείο Σ εφόσον διαθέτει e στην εξωτερική στοιβάδα, ανήκει στην η ή ΙΙΑ ομάδα του περιοδικού πίνακα. γ. pk 5 logk 5 logk 5 aη aη aη Κ 0 αη 5 ph log[ HO ] log[ HO ] 0 [ HO ] 0 Η ΗΟ ΗΟ 5 [ ΗΟ ] [ ] [ ] Κα Η 0 [ ] αη 0 Η Η ΗΟ Η Κ [ ] [ ] [ ] 0 [ ] 00
Γνωρίζουμε ότι το χρώμα μιας μορφής του δείκτη επικρατεί όταν η συγκέντρωση της είναι 0 φορές μεγαλύτερη. Εδώ [ Η ] 00[ ], επομένως επικρατεί το χρώμα της όξινης μορφής του δείκτη ΗΔ, άρα το διάλυμα θα αποκτήσει κόκκινο χρώμα. ΝΗ Α ΝΗ Α 4 4 δ. Μ : c c c Το ΝΗ 4 είναι συζυγές οξύ της ασθενούς βάσης ΝΗ, οπότε αντιδρά με το νερό. ΝΗ ΗΟ ΝΗ ΗΟ 4 Μ : c- x x x Για το συζυγές ζεύγος NH ΝΗ 4 ισχύει ότι: 4 Kw 0 K K bnh K Κ 0 anh4 w ανη4 5 Κ 0 bnh To A είναι συζυγή βάση του ασθενούς οξέος ΗΑ οπότε αντιδρά με το νερό. 9 Α ΗΟ ΗΑ ΟΗ Μ: c - y y y Για το συζυγές ζεύγος - HA- A ισχύει ότι: Kw 0 KaHA K K ba w Κ ba Κ Κ αηα 4 αηα 8 log[ ] 8 log 8 [ ] 0 8 ph HO HO HO M Για κάθε υδατικό διάλυμα στους 5 ο 4 4 0 6 C ισχύει ότι: [ ΗΟ ][ ΟΗ ] 0 ΟΗ [ ] 0 Μ 8 0 4 4 Επομένως [ ΗΟ ] < ΟΗ, οπότε 0 0 Κ <Κ, δηλαδή 0 < K 0 ανη4 ba aha < K 9 aha < K 0 9 5 aha ΘΕΜΑ Γ Γα. Στο δοχείο προσθέτουμε αμμωνιακό διάλυμα χλωριούχου χαλκού I ( / ) CuCl NH. Εάν σχηματιστεί καστανέρυθρο ίζημα, τότε η ένωση που περιέχεται στο δοχείο είναι -πεντίνιο C CuCl NH C CCu NH4Cl καστανέρυθρο Εάν δεν σχηματιστεί ίζημα τότε η ένωση στο δοχείο είναι το - πεντίνιο. β. Σε κάθε δοχείο προσθέτουμε νερό, οπότε πραγματοποιείται υδρόλυση κάθε εστέρα. HCOO HO HCO COO HO CO Στη συνέχεια, επιδρούμε με αλκαλικό διάλυμα I / K.Στο δοχείο που υπάρχει ο COO και με υδρόλυση έχει προκύψει CO και, θα αντιδράσει η και θα σχηματιστεί κίτρινο ίζημαi (ιωδοφορμική αντίδραση)
4I 6K HCOOK I 5KI 5HO Γ. Α : HC Β : Γ : Cl Δ : MgCl Ε : O Ζ : OMgCl Θ : Γ. Έστω ότι το αρχικό μείγμα περιέχει x mol v v (A) και y mol (B) k k x ψ Σε καθένα από τα τρία ίσα μέρη στα οποία χωρίζεται το μείγμα περιέχει mol v v και mol k k. o μέρος v v Na v v ONa H x x mol: 6 k k Na k k ONa H ψ ψ mol: 6 VH,4L(STP) VH x ψ,4l x ψ nh 0,mol x ψ 0,6mol () V 6 6 L m,4 6 mol o μέρος SOCl Cl SO HCl v v v v Cl Mg v απόλυτος v v v αιθέρας MgCl
SOCl Cl SO HCl v k k k Cl Mg k απόλυτος k k k αιθέρας MgCl MgCl HO Mg( ) Cl k k k k Το ν v και k k είναι το ίδιο προϊόν, επομένως v k. To αρχικό μίγμα των δύο ισομερών αλκοολών περιέχει x mol (Α) (Μr4ν8) και y mol v v (B) (Μr4ν8) Από την () έχουμε: ma mb ma mb na nb M M 4ν 8 4ν 8 ra rb ma mb 44,4 x ψ 0,6 4ν 8 4ν 8 44,4 4v 8 74 4v 56 v 4 0,6 v v o μέρος Οι δυνατοί Σ.Τ. είναι: - - CΗ - - C - Από τις παραπάνω μόνο η βουτανόλη δίνει ιωδοφορμική αντίδραση CΗ - 4 I 6 NαΟΗ COONa I 5 Nα I 5H O OΗ x x mol mol x 0,05 x 0,5 mol Επομένως ψ 0,6 0,5 0,45 mol
Επομένως το αρχικό μίγμα περιέχει 0,5 mol βουτανόλη, m0,5 74,g 0,45 mol βουτανόλη, m0,45 74,g ΘΕΜΑ Δ Δ. Δοχείο : Y Δοχείο : Y 5 Δοχείο : Y Δοχείο 4: Y Δοχείο 5: Y 4 Δ. α. - - CO Na - - COONa H O xmol xmol Για το Na ισχύει: mol 4 nna CV 0, 0,005 L x 50 mol L Για το γαλακτικό οξύ ισχύει: 4 n n 50 mol C γαλακ γαλακ Na 4 nγαλακ 50 mol 50 V 0,0 L M β. Η καρβοξυλομάδα ανιχνεύεται με ανθρακικό νάτριο - - CO Na CO - - COONa CO H O To αέριο διαβιβάζεται σε διαυγές διάλυμα Ca() και το θολώνει. CO Ca() CaCO H O λευκό Η δευτεροταγής υδροξυλομάδα αποχρωματίζει το ιώδες όξινο διάλυμα ΚΜnO 4
5 - - CO KMn O 4 H S O 4 5 - C - CO MnSO 4 K SO 4 O 8H O Δ. Έστω V L διαλύματος ΝaΟΗ 0,M αναμειγνύονται με V L διαλύματος ΝΗ 4 Cl 0,M n 0,V mol Na n 0,V mol NH4Cl Για να προκύψει ρυθμιστικό διάλυμα πρέπει να αντιδράσει πλήρες το Na. ΝΗ Cl ΝΟΗ a Ν acl ΝΗ ΗΟ 4 Αρχ. mol: 0, V 0, V Αν. / Σχ. 0, V 0, V 0, V 0, V Τελικά 0,(V -V ) - 0, V 0, V C NH4Cl 0,( V V) V V Μ 0,V CNH Μ V V To NaCl δεν επηρεάζει το ph του διαλύματος γιατί κατά τη διάστασή του προκύπτουν τα ιόντα Νa και Cl - που δεν αντιδρούν με το νερό. Από το αρχικό διάλυμα Y έχουμε: ΝΗ ΗΟ ΝΗ ΟΗ 4 Μ: 0,ω ω ω ph άρα p 4- και ΝΗ ΟΗ Κ bνη ΝΗ 0, 0, 0 ΟΗ 0 M ω 4 ω ω 0 0 0 [ ] 5 0 ω Για το ρυθμιστικό Y 6 ισχύει ph 9 άρα p 4-9 5 και ΟΗ 0 5 Μ: ΝΗ Cl ΝΗ 4 4 ( V V ) ( V V ) ( V V ) 0, 0, 0, Cl V V V V V V
ΝΗ ΗΟ ΝΗ ΟΗ 4 ( V V ) 0, V 0, Μ V V V V 5 5 5 : 0 0 0 0 5 0, V ( V V ) V 0,V V V 0 5 0 5 0 0 0 5 V V V V V V V Δ4. Y : από ph σε ph 0 άρα pοh 4 και ΟΗ 0 ΝΗ ΗΟ ΝΗ ΟΗ 4 Μ:.. ΙΙ C ' 0 0 0 4 4 4 4 0 5 8 0 C ' 0 4 C' 0 Μ 0, V CV C' V ' V ' 00V 0 V 00V V 99V HO Επομένως x99v Y 4 : από ph σε ph άρα pοh και ΝΟΗ a Ν a ΟΗ Μ: 0 0 ΟΗ 0 0, V CV C' V' V ' 0V 0,0 V 0V V 9V HO Επομένως y9v Υ 6 : NH 0, M NH 4 Cl 0, M Από ph 9 σε ph 8 άρα [Η Ο ] 0-8 Μ [ ΟΗ - ] 0-6 Μ Έστω c η νέα συγκέντρωση
NH4Cl NH4 Cl M: c' c' c' ΝΗ ΗΟ ΝΗ ΟΗ 4 M : c'-0 c' 0 0 0 c 5-6 -6-6 ( c ) 6 ' 0 0 6 6 c ' 0 c 6 6 ' 0 0,( ' 0 ) c' 0, c' 0 0 c 6 7 6 '( 0,) 0 ( 0,) c' 0 0 0 6 6 9 9 0 - CV C V V 0, V CV / ' ' ' ' c 6 0 9 / 6 ' 0, 0 V 0 5 V V 5 VHO 0 V V ω y < x<<< ω Δηλαδή απαιτείται τεράστια ποσότητα νερού Κατά την αραίωση, επειδή το ρυθμιστικό διάλυμα χάνει τη ρυθμιστική του ικανότητα, συμπεραίνουμε ότι σίγουρα η ποσότητα νερού που προστίθεται είναι πολύ μεγαλύτερη από εκείνη που προσθέτουμε στα δύο άλλα διαλύματα. Αραίωση σε δεκαπλάσιο ή εκατονταπλάσιο τελικό όγκο (όπως έχουμε στα δύο άλλα διαλύματα) δε μεταβάλλει το ph ρυθμιστικού του διαλύματος. Επιμέλεια: Α. Σαλίκα