Επιµέλεια: Οµάδα Χηµικών της Ώθησης ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

Επιµέλεια: Οµάδα Χηµικών της Ώθησης ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 04 Παρασκευή, 6 Ιουνίου 04 Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΜΑ A Για τις προτάσεις Α έως και Α5 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της πρότασης και, δίπλα, το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή επιλογή. Α. Από τις παρακάτω αλκοόλες δεν αφυδατώνεται προς αλκένιο η α. CHCH CH β. CH-C - CH-CH CH CH γ. CH-C-CH-ΟΗ CH δ. CH-CΗ-CH ΟΗ Απάντηση: γ Α. Με προσθήκη νερού σε αλκίνιο, παρουσία Hg, HgSO4 και HSO4, μπορεί να παραχθεί α. μόνο κετόνη β. καρβονυλική ένωση γ. κυανιδρίνη δ. αλκοόλη. Απάντηση: β Α. Από όλα τα στοιχεία της ης περιόδου του περιοδικού πίνακα τη χαμηλότερη τιμή ενέργειας ου ιοντισμού (Εi) έχει α. το αλκάλιο β. η αλκαλική γαία γ. το αλογόνο δ. το ευγενές αέριο. Απάντηση: α

ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 04 Α4. Το χημικό στοιχείο Χ με ηλεκτρονιακή δομή [Αr]d 0 4s 4p 5 ανήκει στην α. 4 η περίοδο και στην 7 η ομάδα του περιοδικού πίνακα β. 4 η περίοδο και στην 7 η ομάδα του περιοδικού πίνακα γ. 5 η περίοδο και στην 4 η ομάδα του περιοδικού πίνακα δ. 4 η περίοδο και στην 5 η ομάδα του περιοδικού πίνακα. Απάντηση: β A5. Όξινο διάλυμα είναι το διάλυμα του α. CHCOONa 0, M β. CHNHCl 0, M γ. KCN 0, M δ. NaCl 0, M Απάντηση: β ΘΕΜΑ Β Β. Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις που ακολουθούν, γράφοντας στο τετράδιό σας δίπλα στο γράμμα που αντιστοιχεί σε κάθε πρόταση, τη λέξη Σωστό, αν η πρόταση είναι σωστή, ή Λάθος, αν η πρόταση είναι λανθασμένη. α. Το 7Cl σχηματίζει ενώσεις με ένα μόνο ομοιοπολικό δεσμό. β. Διάλυμα NaHSO4 0,M έχει ph > 7 στους 5 ο C. γ. Διάλυμα NaHCO M και NaCO M είναι ρυθμιστικό διάλυμα. δ. Στην ένωση CH=CH CH=CH όλα τα άτομα του άνθρακα έχουν sp υβριδικά τροχιακά. ε. Η προσθήκη HCN σε καρβονυλική ένωση είναι αντίδραση ανοικοδόμησης. Μονάδες 0 Απάντηση: α) Λάθος β) Λάθος γ) Σωστό δ) Σωστό ε) Σωστό Β. α. Να αναφέρετε δύο διαφορές μεταξύ του σ και του π δεσμού. (μονάδες 4) β. Οι τέσσερις πρώτες ενέργειες ιοντισμού ενός στοιχείου είναι αντίστοιχα Εi = 78 kj/mol Εi = 450 kj/mol Εi = 7,7 0 kj/mol Εi4 =, 0 4 kj/mol Σε ποια ομάδα του περιοδικού πίνακα ανήκει το στοιχείο αυτό και γιατί; (μονάδες 4)

ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 04 γ. Δίνεται πρωτολυτικός δείκτης ΗΔ με pκa = 5. Αν ο δείκτης προστεθεί σε ένα διάλυμα χυμού μήλου, που έχει pη =, τι τιμή θα έχει ο λόγος [Δ ] / [ΗΔ]; Με δεδομένο ότι η όξινη μορφή του δείκτη έχει χρώμα κόκκινο και η βασική κίτρινο, τι χρώμα θα αποκτήσει το διάλυμα; (μονάδες ) δ. Διάλυμα άλατος ΝΗ4Α έχει ph = 8. Με δεδομένο ότι η Κb της ΝΗ είναι 0 να εξετάσετε αν η τιμή Κa του ΗΑ είναι μεγαλύτερη, μικρότερη ή ίση του 0. Δίνεται Κw = 0 4 Απάντηση: α) Ορισμένες από τις διαφορές του σ και του π δεσμού είναι οι παρακάτω: (μονάδες 4) σ δεσμός Δημιουργείται όταν οι άξονες συμμετρίας των ατομικών τροχιακών που επικαλύπτονται συμπίπτουν. Είναι ισχυρότερος δεσμός γιατί υπάρχει μεγαλύτερη επικάλυψη των ατομικών τροχιακών. Η πυκνότητα του ηλεκτρονιακού νέφους είναι μέγιστη στο χώρο μεταξύ των πυρήνων. Είναι ο πρώτος δεσμός που δημιουργείται μεταξύ δύο ατόμων και είναι δυνατό να είναι ο μοναδικός. π δεσμός Δημιουργείται όταν οι άξονες συμμετρίας των ατομικών τροχιακών που επικαλύπτονται είναι παράλληλοι. Είναι ασθενέστερος δεσμός γιατί υπάρχει μικρότερη επικάλυψη των ατομικών τροχιακών. Η πυκνότητα του ηλεκτρονιακού νέφους είναι μέγιστη εκατέρωθεν του άξονα που συνδέει τους πυρήνες. Δημιουργείται μόνο εφόσον έχει προηγηθεί σχηματισμός ενός σ δεσμού. β) Για τις ενέργειες ιοντισμού ενός στοιχείου Α ισχύει: E i < E i << E i < E i4 Η αύξηση της ενέργειας ιοντισμού, κατά την παραπάνω σειρά, οφείλεται στο ότι η δυσκολία απόσπασης ενός ηλεκτρονίου είναι τόσο μεγαλύτερη όσο μεγαλύτερο είναι το θετικό φορτίο του σωματιδίου από το οποίο αποσπάται το ηλεκτρόνιο. Όμως η απότομη αύξηση της ενέργειας τρίτου ιοντισμού πρέπει να οφείλεται και σε έναν ακόμα παράγοντα: την απώλεια της δομής ευγενούς αερίου που έχει το ιόν Α. Α (g) Α (g) e -, E i (ns,np 6 ) (ns,np 5 ) Αφού το ιόν Α έχει δομή ευγενούς αερίου, συμπεραίνουμε ότι το ουδέτερο άτομο Α (το οποίο έχει δύο ηλεκτρόνια περισσότερα) θα έχει δομή εξωτερικής στιβάδας (n)s. Συνεπώς το στοιχείο Α ανήκει στη η ομάδα (ΙΙΑ) του Π.Π. 4

ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 04 γ) ΗΔ ΗΟ ΗΟ Δ - Η σταθερά ιοντισμού Κα του δείκτη δίνεται από την εξίσωση: [H [Δ ] K O ][Δ ] α(ηδ) Kα ( ΗΔ) = = () [HΔ] [HΔ] [H O ] ph= ισχύει: [H O pκα=5 ισχύει: () Δ ] 0 = [HΔ] 0 K α (ΗΔ) [ = 0 ] = 0 M. = 0 M [Δ ] [HΔ] = 00 Αφού ο δείκτης έχει pkα = 5 ισχύει: pkα(ηδ) = 4 pkα(ηδ) = 6 Συνεπώς η περιοχή ph αλλαγής χρώματος του δείκτη είναι: χρώμα όξινης μορφής κόκκινο περιοχή ph αλλαγής χρώματος χρώμα βασικής μορφής κίτρινο 4 6 Αφού το ph του διαλύματος είναι το διάλυμα θα αποκτήσει κόκκινο χρώμα. δ) ΝΗ4Α ΝΗ4 Α - ΝΗ4 ΗΟ ΝΗ ΗΟ ph Α - ΗΟ ΗΑ ΟΗ- 7 [HO ] < [ ] K < Κ K > Kα (ΗΑ) Kα(ΗΑ) < 0 > α (ΝΗ4 ) b(a ) b(nh) ΘΕΜΑ Γ Γ. α. Σε ένα δοχείο περιέχεται -πεντίνιο ή -πεντίνιο. Πώς θα διαπιστώσετε ποια από τις ουσίες περιέχεται στο δοχείο; (μονάδες ) β. Σε δύο δοχεία περιέχονται μεθανικός μεθυλεστέρας (ΗCΟΟCΗ) και αιθανικός αιθυλεστέρας (CΗCOOCHCH). Δεν ξέρουμε όμως σε ποιο δοχείο περιέχεται η κάθε ουσία. Πώς θα διαπιστώσετε σε ποιο δοχείο περιέχεται η καθεμία; (μονάδες 4) (Και στα δύο παραπάνω ερωτήματα να γράψετε τις χημικές εξισώσεις που τεκμηριώνουν την απάντησή σας). Μονάδες 6 5

ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 04 Γ. Δίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών διεργασιών. Με δεδομένο ότι η ένωση Θ αλλάζει το χρώμα όξινου διαλύματος ΚCrO7 από πορτοκαλί σε πράσινο, να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων Α, Β, Γ, Δ, Ε, Ζ και Θ. Μονάδες 7 Γ. Oμογενές μίγμα δύο κορεσμένων μονοσθενών αλκοολών (Α) και (Β) μάζας 44,4g χωρίζεται σε τρία ίσα μέρη. Στο ο μέρος προσθέτουμε περίσσεια Na, οπότε ελευθερώνονται,4l αερίου σε πρότυπες συνθήκες (stp). Στο ο μέρος προσθέτουμε περίσσεια SOCl και στα οργανικά προϊόντα που προκύπτουν επιδρούμε με Μg σε απόλυτο αιθέρα. Στη συνέχεια προσθέτουμε νερό, οπότε προκύπτει ένα () μόνο οργανικό προϊόν. Στο ο μέρος προσθέτουμε διάλυμα Ι/Na, οπότε καταβυθίζονται 0,05mol κίτρινου ιζήματος. Να προσδιορίσετε το συντακτικό τύπο και την ποσότητα σε mol της κάθε αλκοόλης στο αρχικό μίγμα. Δίνονται: Αr(Η) =, Αr(C) =, Αr(O) = 6 Μονάδες Λύση Γ. α) Σε δοχείο που περιέχει την οργανική ένωση προσθέτουμε ποσότητα CuCl/NH. αν σχηματιστεί κεραμέρυθρο ίζημα τότε η ένωση είναι το - πεντίνιο. CHCHCHC CH CuCl NH CHCHCHC CCu NH4Cl κεραμέρυθρο Αν δε σχηματιστεί ίζημα τότε η ένωση είναι το -πεντίνιο. β) Σε δοχείο που περιέχει την οργανική ένωση προσθέτουμε θερμό διάλυμα Na. Έπειτα προσθέτουμε διάλυμα I και Νa. Αν σχηματιστεί κίτρινο ίζημα τότε η ένωση είναι ο CHCΟΟCHCH. CHCΟΟCHCH Na CHCΟΟNa CHCH CHCH 4I 6Na HCOONa CHI 5NaI 5HO κίτρινο 6

ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 04 Αν δε σχηματιστεί κίτρινο ίζημα τότε η ένωση είναι ο HCΟΟCH. HCΟΟCH Na HCΟΟNa CH Γ. Α: HC CH B: CH=CH Γ: CHCHCl Δ: CHCHMgCl E: CHCH=O Z: CH-CΗ-CHCH ΟMgCl Θ: CH-CΗ-CHCH ΟΗ Γ. Έστω x mol CνHν και y mol CκHκ. m m = m x (4 8) y (4k 8) C H C H ί ν = ν ν κ κ µ γµατος ο μέρος CνHν Na CνHνONa H x x mol mol 6 CκHκ Na CκHκONa H y y mol mol 6 44,4 () x y,4=,4 x y= 0,6 () 6 6 ο μέρος CνHν SOCl CνHνCl SO HCl CκHκ SOCl CκHκCl SO HCl CνHνCl Mg CνHνMgCl CκHκCl Mg CκHκMgCl CνHνMgCl HO CνHν Mg(ΟΗ)Cl CκHκMgCl HO CκHκ Mg(ΟΗ)Cl Επειδή προκύπτει ένα μόνο προϊόν ν=κ () 7

ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 04 ο μέρος Έστω ότι και οι δύο αλκοόλες αντιδρούν με διάλυμα Ι/ΝαΟΗ. CλHλCHCH 4I 6Na CλHλCOONa CHI 5NaI 5HO κίτρινο ίζημα ΟΗ x y x mol mol y x y = 0,05 x y= 0,5 (απορρίπτεται) Άρα μόνο η μία αλκοόλη αντιδρά με διάλυμα Ι/ΝαΟΗ. Έστω η αλκοόλη Α x ( ) αντιδρά. Τότε = 0,05 x= 0,5 y= 0, 45 Άρα από την () ν=κ=4 Οι πιθανές ισομερείς αλκοόλες είναι CHCHCHCH CHCHCHCH CHCHCH CH CHCCH CH Για να μπορούν να δώσουν το ίδιο αλκάνιο και η μία να δίνει την αλογονοφορμική αντίδραση οι αλκοόλες είναι: Α: CHCHCHCH B: CHCHCHCH Άρα το μίγμα αποτελείται από 0,5mol CHCHCHCH και 0,45mol CHCHCHCH. 8

ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 04 ΘΕΜΑ Δ Σε πέντε δοχεία περιέχονται τα επόμενα διαλύματα: διάλυμα ΝaΝΟ 0, M (Y) διάλυμα ΝΗ 0, M (Y) διάλυμα ΗCl 0, M (Y) διάλυμα ΝaΟΗ 0, M (Y4) διάλυμα ΝΗ4Cl 0, M (Y5) Δ. Nα βρείτε ποιο διάλυμα περιέχεται σε κάθε δοχείο με βάση τα δεδομένα του παρακάτω πίνακα Δοχείο 4 5 ph 5 7 Δ. Το κυριότερο όξινο συστατικό του ξινισμένου γάλακτος είναι το γαλακτικό οξύ CH-CH-CΟOΗ α. Για την ογκομέτρηση 0mL του ξινισμένου γάλακτος απαιτούνται 5mL διαλύματος ΝaΟΗ 0,Μ. Να υπολογίσετε τη συγκέντρωση του γαλακτικού οξέος στο ξινισμένο γάλα (κανένα άλλο συστατικό του γάλακτος δεν αντιδρά με ΝaΟΗ). (μονάδες ) β. Να προτείνετε από μία εργαστηριακή δοκιμασία για την ανίχνευση της καρβοξυλομάδας και της υδροξυλομάδας του γαλακτικού οξέος. (Να γράψετε τις σχετικές χημικές εξισώσεις). (μονάδες ) Δ. Με ποια αναλογία όγκων πρέπει να αναμείξουμε το διάλυμα Υ4 (Νa) με το διάλυμα Υ5 (ΝΗ4Cl), ώστε να προκύψει ρυθμιστικό διάλυμα (Υ6) με ph = 9. Μονάδες 9 Δ4. Σε ίσους όγκους V των διαλυμάτων Υ (ΝΗ 0, Μ) Υ4 (ΝaΟΗ 0, Μ) Υ6 (ΝΗ / ΝΗ4Cl) προστίθεται νερό όγκου x L, y L, ω L αντίστοιχα, ώστε να μεταβληθεί το ph τους κατά μία μονάδα. Να διατάξετε κατά αύξουσα σειρά τις τιμές x, y, ω και να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Μονάδες 6 Τα δεδομένα του προβλήματος επιτρέπουν τις γνωστές προσεγγίσεις. Δίνονται Κw = 0 4 και θ = 5 ο C. 9

ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 04 Λύση Δ. Δοχείο : Y Δοχείο : Y5 Δοχείο : Y Δοχείο 4: Y Δοχείο 5: Y4 Δ. α) Κατά την ογκομέτρηση πραγματοποιείται η αντίδραση: CH-CH-CΟOΗ Na CH-CH-CΟONa HO n = nνa Cοξ. Vοξ. = CNa VNa Cοξ. oξέος 0, 0,005 = 0,0 C οξ. =0,05M β) Η ανίχνευση της καρβοξυλομάδας γίνεται με επίδραση NaCO. CH-CH-CΟOΗ NaCO CH-CH-CΟONa CO HO Η ανίχνευση της υδροξυλομάδας γίνεται με επίδραση όξινου διαλύματος KMnO4. 5CH-CH-CΟOΗ KMnO4 HSO4 5CH-C-CΟOΗ MnSO4 KSO4 8HO O Δ. Διάλυμα Υ5 (M) NH4Cl NH4 Cl - τελικά 0, 0, 0, Tο ιόν Cl - δεν αντιδρά με μόρια ΗΟ, διότι προέρχεται από ισχυρό ηλεκτρολύτη. (M) NH4 ΗΟ NH ΗΟ αρχικά 0, ιοντίζονται x παράγονται - x x ισορροπία 0,-x x x ph= 5 [H O ] = 0 M x= 0 x K = α(νη4 ) 0, x K x 4 α= = 0 < 0, 0, x 0, 0, 4 Kw 0 Kb(NH ) = = = 0 9 K 0 α(νη 4 ) α(νη4 ) x = = 0 0, 9 0

ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 04 (Οι μαθητές μπορούν να υπολογίσουν την K (NH ) και από το διάλυμα Υ) b Έστω V L ο όγκος του διαλύματος του Na και V L ο όγκος του διαλύματος του NH4Cl. Οι διαλυμένες ουσίες αντιδρούν μεταξύ τους. n = C V n = 0, V mol n Na NH Cl 4 Na NH Cl Na NH Cl Na = C V n = 0, V mol 4 4 NH Cl 4 Επειδή το τελικό διάλυμα είναι ρυθμιστικό, η ποσότητα του Na πρέπει να αντιδράσει πλήρως, ώστε στο τελικό διάλυμα να περιέχονται η βάση NH και το το συζυγές οξύ της NH4 (από το άλας NH4Cl). (mol) NH4Cl Na NaCl NH HO αρχικά 0,V 0,V αντιδρούν 0,V 0,V παράγονται - - 0,V 0,V τελικά 0,V-0,V - 0,V 0,V V τελ. = V V 0,V 0,V CNH 4 Cl( τελ ) = = C M V V 0,V CNH ( τελ ) = = C M= C V V NaCl( τελ) (M) NaCl Na Cl - τελικά C C C (M) NH4Cl NH4 Cl - τελικά C C C Tα ιόντα Νa, Cl - δεν αντιδρούν με μόρια ΗΟ, διότι προέρχονται από ισχυρούς ηλεκτρολύτες. (M) NH ΗΟ NH4 - αρχικά C ιοντίζονται y παράγονται - y y ισορροπία C-y yc y ph= 9 ph p= 4 p= 5 [ ] = 0 M x= 0 M

ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 04 (y C)y K b(νη = ) C y C y C 0 Έστω ότι C y C Kb = 0 = C C C y C 0,(V V ) 0,V = V V = V V = V V V V V C V V = = C 0,(V V ) 0, C = = M V V 0,V 0, C = = M V V Kb(NH) Επειδή < 0 και C>>y ισχύουν οι προσεγγίσεις. C Δ4. Yπολογίζουμε τον όγκο του νερού που προσθέτουμε στο Υ (x L) για να μεταβληθεί το ph του κατά μονάδα. Η μεταβολή θα είναι μείωση γιατί γίνεται λιγότερο βασικό. Άρα ph =0. Κατά την αραίωση ισχύει: V= C (x V) () Στο αραιωμένο διάλυμα ισχύει: C (M) NH ΗΟ NH4 - ισορροπία C -ω ω ω ph = 0 Κ b (NH ) = 0 ph p= 4 p = 4 [ ω = 0 C ω -4 (0 ) = C (αφού είναι δεκτές οι προσεγγίσεις) () 0,V = 0 (x V) x= 99V ] = 0 4 M ω= 0 C = 0 - Μ 4 Yπολογίζουμε τον όγκο του νερού που προσθέτουμε στο Υ4 (y L) για να μεταβληθεί το ph του κατά μονάδα. Η μεταβολή θα είναι μείωση γιατί γίνεται λιγότερο βασικό. Άρα ph4 =. Κατά την αραίωση ισχύει: V= C (y V) () Στο αραιωμένο διάλυμα ισχύει: C4 4 (M) Na Na - τελικά C4 C4 C4 ph p= 4 ph = p = [ ] = 0 M C4 = 0,0Μ () 0,V = 0,0(y V) y= 9V

ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 04 Το διάλυμα Υ6 είναι ρυθμιστικό. Γνωρίζουμε ότι κατά την αραίωση σε ορισμένα όρια το ph του παραμένει σταθερό. Συνεπώς για να μεταβληθεί το ph του κατά μία μονάδα πρέπει η αραίωση να είναι εκτός ορίων, άρα ο όγκος του νερού πολύ μεγάλος, δηλαδή ω >> x > y. ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Τα φετινά θέματα καλύπτουν μεγάλο μέρος της ύλης, χαρακτηρίζονται από σαφήνεια και απευθύνονται σε πολύ καλά προετοιμασμένους υποψηφίους.