ΕΝΩΣΗ ΕΛΛΗΝΩΝ ΧΗΜΙΚΩΝ

1 ΕΝΩΣΗ ΕΛΛΗΝΩΝ ΧΗΜΙΚΩΝ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΧΗΜΕΙΑΣ ΘΕΤΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2011 ΘΕΜΑ A 1 Α1 Α2 Α3 Α4 Α5 β α δ β Σ-Σ-Λ-Λ-Σ ΘΕΜΑ B Β1: α. 12Mg 2+ : 1s 2 2s 2 2p 6 15 P: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 19 K: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 26 Fe 2+ : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 β. 15 P :3 19 K :1 26 Fe 2+ :4

2 Β2: α. Σο 17 Cl: [Ne]3s 2 3p 5 βρίςκεται ςτθν 3 θ περίοδο και 17 θ ομάδα του Π.Π. και το 16 S: [Ne]3s 2 3p 4 βρίςκεται ςτθν 3 θ περίοδο και 16 θ ομάδα του Π.Π.. Η ενζργεια 1 ου ιοντιςμοφ ςε μία περίοδο του Π.Π. αυξάνεται από τθν 1 θ προσ τθν 18 θ ομάδα, διότι ελαττώνεται θ ατομικι ακτίνα. Επομζνωσ, μεγαλφτερθ ενζργεια 1 ου ιοντιςμοφ ζχει το 17 Cl, γιατί ζχει μικρότερθ ατομικι ακτίνα από το 16 S. 2 β. Οι πρωτολυτικζσ αντιδράςεισ είναι μετατοπιςμζνεσ προσ τθν παραγωγι του αςκενζςτερου θλεκτρολφτθ. Η αντίδραςθ είναι μετατοπιςμζνθ προσ τα δεξιά, γιατί το HF είναι αςκενζσ οξφ, ενώ το ΗΝΟ 3 είναι ιςχυρό και προφανώσ το ΝΟ 3 - είναι αςκενζςτερθ βάςθ από το F -. γ. τα ρυκμιςτικά διαλφματα το ph προςδιορίηεται από τθν εξίςωςθ Henderson-Hasselbalch:pH=pK a +log, δθλαδι εξαρτάται από το λόγο των ςυγκεντρώςεων των ςυηυγών μορφών, ο οποίοσ διατθρείται ςτακερόσ κατά τθν αραίωςθ. Εφόςον κατά τθν αραίωςθ το διάλυμα παραμζνει ρυκμιςτικό, το ph διατθρείται ςτακερό.

3 3 δ. Κατά τθν ογκομζτρθςθ διαλφματοσ τθσ αςκενοφσ βάςθσ ΝΗ 3 με διάλυμα ΗCl, πραγματοποιείται θ αντίδραςθ: NH 3 + HCl NH + 4 + Cl - το ιςοδφναμο ςθμείο ζχει πραγματοποιθκεί πλιρθσ + εξουδετζρωςθ και ςτο διάλυμα υπάρχουν ιόντα ΝΗ 4 και Cl -. Σα ιόντα Cl - προζρχονται από το ιςχυρό HCl και δεν αντιδροφν με το Η 2 Ο. Σο ΝΗ + 4 είναι θ ςυηυγισ βάςθ τθσ ΝΗ 3 και αντιδρά με το νερό με Κ a =K w /K b ςφμφωνα με τθν εξίςωςθ: ΝΗ + 4 + Η 2 Ο ΝΗ 3 + Η 3 Ο + Επομζνωσ, το διάλυμα είναι όξινο και εφόςον θ κερμοκραςία είναι 25 ο C το ph<7. ε. R 1 COR 1 + HCN (R 1 ) 2 C(OH)CN (R 1 ) 2 C(OH)CN +2H 2 O (R 1 ) 2 C(OH)COOH+NH 3 Β3. Παίρνουμε μικρι ποςότθτα δείγματοσ από κάκε διάλυμα και καταρχιν επιδροφμε με το αλκαλικό διάλυμα I 2. ε όποιο δείγμα ςχθματιςτεί κίτρινο ί- ηθμα CΗΙ 3, βρίςκεται θ CH 3 CHO. CH 3 CHO+3Ι 2 +4ΝαΟΗ HCOONa +CHI 3 +3NaI+ 3H 2 O

4 τθ ςυνζχεια επιδροφμε με αντιδραςτιριο Fehling. ε όποιο δείγμα ςχθματιςτεί κεραμζρυκρο ίηθμα Cu 2 O, βρίςκεται θ ΗCHO. HCHO+2CuSO 4 +5ΝαΟΗ HCOONa +Cu 2 O+2Na 2 SO 4 + 3H 2 O 4 τθ ςυνζχεια επιδροφμε με μικρι ποςότθτα όξινου διαλφματοσ KMnO 4. ε όποιο δείγμα κα παρατθρθκεί αποχρωματιςμόσ του ιώδουσ διαλφματοσ του KMnO 4, βρίςκεται το HCOOH. Επίςθσ μποροφμε να αναφζρουμε ότι παράγεται αζριο CO 2, το οποίο κολώνει το διαυγζσ αςβεςτόνερο. 5HCOOH+2KMnO 4 +3H 2 SO 4 5CO 2 +K 2 SO 4 +2MnSO 4 + 8H 2 O

5 Θζμα Γ Γ1: Α: CH 3 CH(OH)CH 3 Β: CH 3 COCH 3 Γ: CH 3 CH=CH 2 Δ: CH 3 CH(I)CH 3 Ε: CH 3 CH(MgI)CH 3 Ζ: (CH 3 ) 2 C(OMgI)CH(CH 3 ) 2 Θ: (CH 3 ) 2 C(OH)CH(CH 3 ) 2 5 Γ2: Ζςτω ότι ςε κάκε μζροσ του μείγματοσ υπάρχουν n 1 mol CH 3 CH 2 CH 2 OH και n 2 mol CH 3 CH(ΟΗ)CH 3. 1 ο μζρος: Με αλκαλικό διάλυμα Ι 2 αντιδρά μόνο θ 2-προπανόλθ: mol CH 3 CH(OH)CH 3 +4Ι 2 +6ΝαΟΗ CH 3 COONa+CHI 3 +5NaI+ 5H 2 O n 2 n 2 n CHI3 =78,8/394, δθλαδι n 2 =0,2 mol(1).

6 2 ο μζρος: Με διάλυμα KMnO 4 αντιδρoφν και οι δφο. mol 5CH 3 CH(OH)CH 3 +2KMnO 4 +3H 2 SO 4 5CH 3 COCH 3 +K 2 SO 4 +2MnSO 4 +8H 2 O n 2 2n 2 /5 mol 5CH 3 CH 2 CH 2 OH+4KMnO 4 +6H 2 SO 4 5CH 3 CH 2 COOH+2K 2 SO 4 +4MnSO 4 +11H 2 O n 1 4 n 1 /5 n KMnO4 =4n 1 +2n 2 /5=c V και 4n 1 +2n 2 =1,6 mol (2). Από (1) και (2): n 1 =0,3 mol και n 2 =0,2 mol. 6 Επομζνωσ ςτο αρχικό μείγμα υπιρχαν: 0,6 mol CH 3 CH 2 CH 2 OH και 0,4 mol CH 3 CH(ΟΗ)CH 3

7 Θζμα Δ Δ1:το διάλυμα Α : Σο CH 3 COONa είναι άλασ και διίςταται πλιρωσ ςε CH 3 COO - και Na +. Σο Na + δεν αντιδρά με το νερό, ενώ το CH 3 COO - είναι θ ςυηυγισ βάςθ του CH 3 COOΗ και αντιδρά με το Η 2 Ο με K b =K w /K a = 10-9 7 Μ CH 3 COO - + Η 2 Ο CH 3 COOH +ΟΗ - αρχ 0,1 ----- ------ ιοντ/ςχθμ -x x x Ιςορροπία 0,1 x x x Με εφαρμογι τθσ ςτακεράσ ιςορροπίασ: Κ b = και x = 10-5 Μ. Επομζνωσ: *ΟΗ - ]=10-5 Μ και *Η 3 Ο + ]=10-9 Μ ph 1 =9 Δ2: Επειδι το διάλυμα αραιώνεται και θ ςυγκζντρωςθ του CH 3 COO - ελαττώνεται, το ph 2 =ph 1 -ΔpH=9-1=8

8 Μ CH 3 COO - + Η 2 Ο CH 3 COOH+ΟΗ - αρχ c 2 ----- ------ αντ/ςχθμ -y y y Ιςορροπία c 2 y y y Με εφαρμογι τθσ ςτακεράσ ιςορροπίασ: Κ b = και c 2 = 10-3 Μ. Από τον τφπο τθσ αραίωςθσ: c 1 V 1 =c 2 V 2 και V 2 =10-1 10-2 /10-3 =1 L V 2 = V 1 +V H2O και V H2O = 0,99 L ή 990 ml 8 Δ3: n HCl = 0,01 V 3 n CH3COONa =n CH3COO- = 10-3 mol Επειδι προκφπτει με βάςθ τθν εκφώνθςθ τθσ άςκθςθσ ρυκμιςτικό διάλυμα, αντιδρά πλιρωσ το HCl. mol CH 3 COO - + HCl CH 3 COOH + Cl - αρχ 10-3 n ----- α-π -n -n n n τελικά 10-3 -n ----- n n Μετά τθν αντίδραςθ: [CH 3 COOH]= n/(0,01+v 3 ) = c οξζοσ [CH 3 COO - ]= 10-3 - n/(0,01+v 3 )= c βάςθσ

9 τα ρυκμιςτικά διαλφματα το ph προςδιορίηεται από τθν εξίςωςθ Henderson-Hasselbalch:pH=pK a +log, δθλαδι: 5=5+log, και c βάςθσ = c οξζοσ, άρα: n/(0,01+v 3 )=10-3 - n/(0,01+v 3 ) Επομζνωσ: V 3 = 0,05 L ή 50 ml 9 Δ4: n CH3COONa =n CH3COO- = 10-3 mol n NaF =n F- = 4 10-2 mol V τελ = 50 ml ι 5 10-2 L Μετά τθν ανάμειξθ: [CH 3 COO - += 2 10-2 Μ [F - ]= 8 10-1 Μ Ζχουμε επίδραςθ κοινοφ ιόντοσ μεταξφ αςκενών βάςεων. Η K b,f- = K w /K a = 10-10 Μ CH 3 COO - + Η 2 Ο CH 3 COOH+ΟΗ - αρχ 2 10-2 ----- ------ αντ/ςχθμ -χ χ χ Μ F - + Η 2 Ο HF + ΟΗ - αρχ 8 10-1 ----- ------ αντ/ςχθμ -y y y τθν ιςορροπία:

10 [CH 3 COO - += 2 10-2 -χ 2 10-2 Μ [CH 3 COOΗ]= χ *ΟΗ - +=χ+y [F - ]= 8 10-1 -y 8 10-1 Μ [HF]= y τθν ιςορροπία αντικακιςτοφμε ςτισ ςτακερζσ ιςορροπίασ: K b,f- = = 10-10 και y(x+y)=8 10-11 (1) K b,ch3coo- = =10-9 και x(x+y)=2 10-11 (2) 10 Με πρόςκεςθ κατά μζλθ: (x+y) 2 =10-10 και χ+y=10-5 M Επομζνωσ: *ΟΗ - ]= 10-5 M και *Η 3 Ο + ]= 10-9 M Άρα: ph Γ = 9 Επιμζλεια ΙΔΕΡΗ ΦΙΛΛΕΝΙΑ ΒΡΑΧΝΟΤ ΕΤΗ ΘΕΟΔΩΡΟΠΟΤΛΟ ΣΑΚΗ ΒΑΡΕΛΑ ΓΙΩΡΓΟ