ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ 1 Ο Α1 γ Α2 δ Α3 γ Α4 α Α5 Σ, Λ, Λ, Λ, Σ ΣXOΛΙΟ Οι μαθητές που τέλειωσαν τη Β Θετικής το 2014, άνετα θα απαντούσαν το θέμα, εκτός από το Α3 και το Α5 δ,ε. ΘΕΜΑ 2 Ο Β1 2 ΝΗ 3 + 3CuO N 2 + 3 Cu + 3 H 2O 5 CH 3CHCΗ 3 2ΚMnO 4 3H 2SO 4 5CH 3-C-CH 3 2 MnSO 4 K 2SO 4 8 H 2O ΟΗ O Β2 α. Αν αυξηθεί η θερμοκρασία, η ισορροπία θα μετατοπισθεί προς τα αριστερά, δηλαδή προς την κατεύθυνση απορρόφησης θερμότητας, λόγω της αρχής Le Chatelier. Αυτό σημαίνει, ότι θα μειωθεί η συγκέντρωση της ΝΗ 3 αλλά και η σταθερά ισορροπίας K C η οποία ισούται με K C = [ΝΗ 3] 2 / [Ν 2] [Η 2] 3 β. Η αύξηση του όγκου του δοχείου, υπό σταθερή θερμοκρασία, μειώνει την πίεση. Η σταθερά ισορροπίας K C δεν μεταβάλλεται, όμως η θέση ισορροπίας μετατοπίζεται προς την πλευρά των αντιδρώντων ώστε να αναιρεθεί σε ένα βαθμό η μείωση της πίεσης πράγμα που σημαίνει μείωση της ποσότητας της αέριας ΝΗ 3.
Β3 α. Το διάλυμα του HCl έχει ph=1. Για κάθε τιμή του ph που είναι μικρότερη του pk a 1, δηλαδή μικρότερη του 4, επικρατεί το όξινο χρώμα το δείκτη. Επομένως το διάλυμα του HCl θα είναι κόκκινο. β. Προσθέτοντας στο διάλυμα του HCl το διάλυμα NaOH, το HCl ξεκινά να εξουδετερώνεται και το ph γίνεται λιγότερο όξινο. Όταν φθάσει στη τιμή ph=4, το διάλυμα αρχίζει να αποκτά το ενδιάμεσο χρώμα δηλαδή θα αρχίσει να γίνεται πορτοκαλί έως την τιμή 6, οπότε γίνεται κίτρινο. Β4. α. Na 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 1 η ομάδα 3 η περίοδος s τομέας Cl 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 7 η ομάδα 3 η περίοδος p τομέας K 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 1 η ομάδα 4 η περίοδος s τομέας β. Μικρότερη ατομική ακτίνα έχει το Cl, ακολουθεί το Na, ενώ τη μεγαλύτερη έχει το Κ. Το Cl, έχει μικρότερη ατομική ακτίνα από το Na επειδή, αν και έχουν τον ίδιο αριθμό στιβάδων, έχει περισσότερα πρωτόνια στον πυρήνα που ασκούν μεγαλύτερη έλξη στα ηλεκτρόνια σθένους. Το Κ έχει μεγαλύτερη ατομική ακτίνα από το Na επειδή, ενώ έχουν ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων σθένους, έχει μια στιβάδα περισσότερο από το Na. Σχόλιο Ερωτήματα χωρίς ιδιαίτερες απαιτήσεις. Οι εξεταστές είχαν να επιλέξουν μια από τις τρεις διδαχθείσες αντιδράσεις του πρώτου κεφαλαίου και προτίμησαν την πιο εύκολη καθώς και την συνηθέστερη περίπτωση οξείδωσης αλκοόλης.θα μπορούσε κάποιος να σκεφτεί ευκολότερη εφαρμογή στη χημική ισορροπία της αρχής Le Chatelier ; Μεταξύ ατομικής ακτίνας και ενέργειας ιοντισμού, προτιμήθηκε η πρώτη. ΘΕΜΑ 3 Ο Γ1. Α : CH 3CH 2OH Β : CH 3CH 2COOΝa Γ : CH 2 = CH 2 Δ: Cl-CH 2-CH 2 - Cl Ε : HC CH Ζ : CH 3CHO Η : CH 3COONH 4 Θ : CH 3CH 2Cl Ι : CH 3CH 2CN Κ : CH 3CH 2COOH Λ : CH 3CH 2CH 2NH 2 Μ : CH 3CH 2COOΝH 3CH 2CH 2CH 3 Εστέρας:CH 3CH 2COOCH 2CH 3 Γ2. α. ν CH2 = CH - CH = CH2 ( - CH2-CH = CH-CH2- ) ν β. ν CH 2 = CH ( - CH 2 CH - ) ν CN CN Γ3. n H 2 = V / Vmol = 6,72 / 22,4 = 0,3 mol n CH 3C CH = m / Mr = 8 / 40 = 0,2 mol CH 3C CH + H 2 CH 3CH = CH 2 Αρχικά 0,2 0,3 Αντιδρούν 0,2 0,2 Παράγονται - - 0,2 mol Τελικά - 0,1 0,2
CH 3C = CH 2 + H 2 CH 3CH 2CH 3 Αρχικά 0,2 0,1 Αντιδρούν 0,1 0,1 Παράγονται - - 0,1 Τελικά 0,1-0,1 Προϊόντα : 0,1mol CH 3CH = CH 2, 0,1mol CH 3CH 2CH 3 Σχόλιο Απολύτως συνηθισμένο θέμα. Το ερώτημα Γ3 απαιτούσε από τους υποψηφίους γνώση της διαίρεσης και της αφαίρεσης. ΘΕΜΑ 4 Ο Δ1. α) ph = 11 poh = 14 11 = 3 [OH ] = 10 3 M [OH ] = αc α = [OH ] / C = 10 3 / 10 1 = 10 2 β) Μ ΝΗ 3 + Η 2Ο ΝΗ + 4 + ΟΗ I.I C αc αc αc Κb(NH 3 ) = αc αc C(1 α) = α 2 C / 1 α Ισχύουν οι γνωστές προσεγγίσεις: Κ b(nh 3 ) = α 2 C Κ b(nh 3 ) = ( 10 2 ) 2 0,1 = 10 4 10 1 = 10 5 CH 3ΝΗ 2 + Η 2Ο CH 3ΝΗ + 3 + ΟΗ I.I. C αc αc αc Κb(CH 3NH 2 ) = α 2 C / C(1 α) Ισχύουν οι γνωστές προσεγγίσεις: Κb(CH 3NH 2 ) = α 2 C Κb(CH 3NH 2 ) = (2 10 2 ) 2 1 = 4 10 4 γ) Στην ίδια θερµοκρασία ισχυρότερη βάση είναι αυτή µε τη μεγαλύτερη Kb. Kb(NH 3 ) = 10 5 Κb(CH 3NH 2 ) = 4 10 4 Kb(NH 3 ) < Kb(CH 3NH 2 ) Άρα η CH 3NH 2 ισχυρότερη βάση. Δ2. n NH 3 = C V = 0,1 0,2 = 0,02 mol n HCl = C V = 0,05 0,2 = 5 10 2 2 10 1 = 10 2 mol ΝΗ 3 + HCl NH 4Cl Αρχικά 0,02 0,01 - Αντιδρούν 0,01 0,01 Παράγονται - - 0,01 Τελικά 0,01-0,01 C NH 3 = n / V = 0,01 / 1 = 0,01 M = C βάσης C NH 4Cl = n / V = 0,01 / 1 = 0,01 M = C οξέος K α (NH + 4 ) = 10-14 / 10-5 = 10-9 Έχουμε ρυθμιστικό διάλυμα NH 3 NH 4Cl ph = pk a + log C βάσης / C οξέος = 9 Δ3. n CH 3NH 2 = C V = 1 10 10 3 = 10 2 mol nhcl = C V = 0,05 0,2 = 5 10 2 2 10 1 = 10 2 mol mol CH 3ΝΗ 2 + HCl CH 3NH 3Cl Αρχικά 10 2 10 2 - Τελικά - - 10 2 C (CH 3NH 3Cl ) = 10 2 / 0,25 = 4 10 2 M M CH 3ΝΗ 3Cl CH 3NH 3 + + Cl Τελικά - 4 10 2 4 10 2 Μ CH 3ΝΗ + 3 + Η 2Ο CH 3ΝΗ 2 + H 3O + I.I 4 10 2 x x x
Kα(CH 3NH 3 + ) = Kw / Kb(CH 3NH 2 ) Kα(CH 3NH 3+ ) = 10 14 / 4 10 4 = 10 10 / 4 Kα(CH 3NH 3 + ) = x 2 / 4 10 2 x = 10 6 M ph = 6 Δ4. n NH3 = C V = 0,1 0,1 = 0,01mol n HCOOH = C V = 0,1 0,1 = 0,01mol mol NH 3 + HCOOH HCOONH 4 Αρχικά 0,01 0,01 - Αντιδρούν 0,01 0,01 - Παράγονται - - 0,01 Τελικά - - 0,01 C( HCOONH 4 ) = 0,01 / 0,2 = 0,05 M Μ HCOONH 4 ΗCOO + NH 4 + Τελικά - 0,05 Μ 0,05 Μ HCOO + Η 2Ο ΗCOOH + OH- Η σταθερά ιοντισμού k b (HCOO ) = 10-14 / 10-4 = 10-10 NH 4 + + Η 2Ο NH3 + H3O+ Η σταθερά ιοντισμού k a (NH 4 + ) = 10-14 / 10-5 = 10-9 Τα δύο ιόντα, ΗCOO και NH 4 +, έχουν την ίδια συγκέντρωση, όμως το δεύτερο έχει μεγαλύτερη σταθερά ιοντισμού, πράγμα που σημαίνει ότι ιοντίζεται περισσότερο στο νερό επομένως : [H 3O + ] > [ ΟΗ - ] επομένως το διάλυμα θα είναι όξινο Σχόλιο Για κάποιον μαθητή θετικής κατεύθυνσης του παρελθόντος το θέμα θα χαρακτηριζόταν απλό. Όμως οι υποψήφιοι της Ο.Π. Θετικών Σπουδών, αποτελούν ένα πολύ ευρύτερο σύνολο που περιλαμβάνει διάφορες υποομάδες διαφορετικών δυνατοτήτων. Ο Ιούνιος θα δείξει