ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ' ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 29 ΜΑΪΟΥ 23 - ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Πίνακας περιεχομένων Θέματα:... 2 Απαντήσεις:... 6
δ. Mg(g) Mg 2+ (g)+2e - Μονάδες 5 Θέ ματα: ΘΕΜΑ Α Για τις ερωτήσεις Α έως και Α4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. Α. Πολυμερισμό,4 δίνει η ένωση: α. CH2=CH-CH2-CH3 β. CH2=CH-CH2-CH=CH2 γ. CH2=C(CH3)-CH=CH2 δ. CH3-CH(CH3)-C CH Μονάδες 5 Α 2. H ένωση που δίνει την αλογονοφορμική αντίδραση, αλλά δεν ανάγει το αντιδραστήριο Tollens, είναι: α. CH3CH2CH(H)CH2CH3 β. CH3CH2CCH3 γ. CH3CH= δ. CH3CH2CCH2CH3 Μονάδες 5 Α3. Ποια από τις επόμενες δομές, στη θεμελιώδη κατάσταση, δεν είναι σωστή: α. 23V: s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 3 4s 2 β. 24Cr: s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s γ. 26Fe: s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 δ. 29Cu: s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 9 4s 2 Μονάδες 5 Α4. Ποια από τις επόμενες εξισώσεις παριστάνει την ενέργεια 2 ου ιοντισμού του μαγνησίου: α. Mg + (s) Mg 2+ (g)+e - β. Mg + (g) Mg 2+ (g)+e - γ. Mg(s) Mg 2+ (g)+2e - A5. Να αναφέρετε με βάση τους ορισμούς: α. τρεις διαφορές μεταξύ της βάσης κατά Arrhenius και της βάσης κατά Bronsted-Lowry. (μονάδες 3) β. δύο διαφορές μεταξύ της ηλεκτρολυτικής διάστασης και του ιοντισμού των ηλεκτρολυτών. (μονάδες 2) Μονάδες 5 2
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 καθαρό στους 8 ο C είναι όξινο. β. Το HS -, σε υδατικό διάλυμα, είναι αμφιπρωτική ουσία. γ. Σε υδατικό διάλυμα θερμοκρασίας 25 ο C, το συζυγές οξύ της ΝH 3 (K b = -5 ) είναι ισχυρό οξύ. δ. Το στοιχείο που έχει ημισυμπληρωμένη την 4p υποστιβάδα, ανήκει στη 5 η ομάδα. ε. Στην αντίδραση: CH3- C 2 H = C H2 + HCl CH3CH(Cl)CH3 o C οξειδώνεται, ενώ ο C 2 ανάγεται. (μονάδες 5) Να αιτιολογήσετε όλες τις απαντήσεις σας. (μονάδες ) Μονάδες 5 Β 2. α. Πόσα στοιχεία έχει η 2 η περίοδος του περιοδικού πίνακα; (μονάδα ) Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. (μονάδες 2) β. Σε ποιο τομέα, ποια περίοδο και ποια ομάδα ανήκει το στοιχείο με ατομικό αριθμό Ζ=27; (μονάδες 3) Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. (μονάδες 4) Μονάδες ΘEΜΑ Γ Γ. Σε πέντε γυάλινες φιάλες περιέχονται 5 άκυκλες οργανικές ενώσεις Α, Β, Γ, Δ, Ε, από τις οποίες δύο είναι κορεσμένα μονοκαρβοξυλικά οξέα, δύο είναι κορεσμένες μονοσθενείς αλδεΰδες και μία είναι κορεσμένη μονοσθενής αλκοόλη. Για τις ενώσεις αυτές δίνονται οι εξής πληροφορίες: Η ένωση Α διασπά το ανθρακικό νάτριο και επίσης αποχρωματίζει διάλυμα KMn4/H2S4. Η ένωση Β ανάγει το αντιδραστήριο Fehling και δίνει οργανικό προϊόν, το οποίο αποχρωματίζει το διάλυμα KMn 4 / S 4. Η ένωση Γ αντιδρά με I 2 + NaH και δίνει ίζημα, ενώ όταν οξειδωθεί πλήρως με διάλυμα K2Cr27/H2S4 δίνει την ένωση Δ. Η ένωση Ε ανάγει το αντιδραστήριο Tollens, ενώ, όταν αντιδρά με I 2 + NaH, δίνει ίζημα. α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων Α, Β, Γ, Δ, Ε. (μονάδες 5) β. Να γράψετε τις χημικές εξισώσεις των εξής αντιδράσεων: i. της Β με το αντιδραστήριο Fehling ii. της Γ με I2+NaH iii. της Ε με το αντιδραστήριο Tollens iv. της Γ με K 2 Cr 2 7 / S 4 προς ένωση Δ. (μονάδες 8) Μονάδες 3 3
Γ2. Κορεσμένη οργανική ένωση Χ κατά την οξείδωσή της δίνει ένωση Ψ, η οποία με επίδραση Η CN δίνει ένωση Φ. Η ένωση Φ με υδρόλυση σε όξινο περιβάλλον δίνει την ένωση: H C C CH H ένωση Χ με SCI 2 δίνει οργανική ένωση Λ, η οποία, αντιδρώντας με Mg σε απόλυτο αιθέρα, δίνει ένωση Μ. H ένωση Μ, όταν αντιδράσει με την ένωση Ψ, δίνει ένωση Θ, η οποία με υδρόλυση δίνει οργανική ένωση Σ. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων Χ, Ψ, Φ, Λ, Μ, Θ, Σ. Μονάδες 7 Γ3. Υδατικό διάλυμα όγκου V που περιέχει (CK) 2 και CH, χωρίζεται σε δύο ίσα μέρη. Το ο μέρος απαιτεί για την πλήρη εξουδετέρωσή του ml διαλύματος KH,2 M. Το 2 ο μέρος απαιτεί για την πλήρη οξείδωσή του 2 ml διαλύματος KMn 4,2 M παρουσία S 4. Να βρεθούν οι ποσότητες (moi) των συστατικών του αρχικού διαλύματος. Μονάδες 5 ΘΕΜΑ Δ Διαθέτουμε τα υδατικά διαλύματα: Διάλυμα Α: CH3CH,2 M (Κ,= -5 ) Διάλυμα Β: NaH,2 M Διάλυμα Γ: HCl,2 M Δ. Nα υπολογιστεί το ph του διαλύματος, που προκύπτει με ανάμειξη 5 ml διαλύματος A με 5 ml διαλύματος Β. Μονάδες 4 Δ2. 5 ml διαλύματος Α αναμειγνύονται με ml διαλύματος B και το διάλυμα που προκύπτει αραιώνεται με Η2Ο μέχρι όγκου L, οπότε προκύπτει διάλυμα Δ. Να υπολογιστεί το ph του διαλύματος Δ. Μονάδες 5 Δ3. Προσθέτουμε,5 mol στερεού NaH σε διάλυμα, που προκύπτει με ανάμειξη 5 ml διαλύματος A με 5 ml διαλύματος Γ, οπότε προκύπτει διάλυμα Ε. Να υπολογιστεί το ph του διαλύματος Ε. Μονάδες 8 Δ4. Οι καμπύλες () και (2) παριστάνουν τις καμπύλες ογκομέτρησης ίσων όγκων διαλύματος A και ενός διαλύματος οξέος ΗΒ με πρότυπο διάλυμα NaH,2 Μ. 4
α. Ποια καμπύλη αντιστοιχεί στο CH και ποια στο ΗΒ; (μονάδες 2) β. Να υπολογιστεί η τιμή K a του οξέος ΗΒ. (μονάδες 3) γ. Να υπολογιστεί το ph στο Ισοδύναμο Σημείο κατά την ογκομέτρηση του ΗΒ. (μονάδες 3) Μονάδες 8 Δίνεται ότι: Όλα τα διαλύματα βρίσκονται σε θερμοκρασία θ=25 C Kw= -4 Κατά την προσθήκη στερεού σε διάλυμα, ο όγκος του διαλύματος δε μεταβάλλεται. Τα δεδομένα του προβλήματος επιτρέπουν τις γνωστές προσεγγίσεις. 5
Απαντή σέις: Θέμα Α: Α. γ, Α.2 β. Α.3 δ, Α.4 β Α5. α. κατά Brönsted Lowry. Η συμπεριφορά των βάσεων εκδηλώνεται σε οποιοδήποτε διαλύτη τους 2. Ο όξινος χαρακτήρας εκδηλώνεται μόνο παρουσία οξέος και αντίστροφα. κατά Αrrhenius. Η συμπεριφορά των βάσεων εκδηλώνεται μόνο σε υδατικά διαλύματα 2. Ο βασικός χαρακτήρας εκδηλώνεται χωρίς να απαιτείται η παρουσία οξέος και αντίστροφα. 3. Οι βάσεις μπορούν να είναι μόρια ή ιόντα. 3. Οι βάσεις μπορούν να είναι μόνο μόρια. β.. Η ηλεκτρολυτική διάσταση είναι μονόδρομη πορεία, ενώ ο ιοντισμός είναι μονόδρομη ή αμφίδρομη πορεία. 2. Η ηλεκτρολυτική διάσταση δεν είναι χημική αντίδραση, ενώ ο ιοντισμός είναι χημική αντίδραση. Θέμα Β Β. : α. Λάθος. Το καθαρό νερό είναι πάντα ουδέτερο επειδή ο ιοντισμός του παρέχει ίσες συγκεντρώσεις οξωνίων και υδροξειδίων: + H 3 + + H - β. Σωστό. Πράγματι τo ΗS - δρα ως πρωτονιοδότης ή ως πρωτονιοδέκτης κατά Bronsted και Lowry στο νερό: HS - + HS - + S 2- + H 3 + οξύ κατά Bronsted και Lowry S + H - βάση κατά Bronsted και Lowry γ. Λάθος. 4 Kw 9 Ka Kb Kw Ka Ka. 5 Kb Η μικρή τιμή του Kα δείχνει πως το συζυγές οξύ της ΝΗ 3 που είναι το ΝΗ + 4, έχει μικρή τιμή, άρα είναι ασθενής ηλεκτρολύτης. δ. Σωστό. Η κατανομή είναι η s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 4s 2 4p 3. To στοιχείο αυτό ανήκει στην 4 η περίοδο και στην 5 η ομάδα. 6
ε. Λάθος. Στην ένωση - 2 C H = C, ο C έχει αριθμό οξείδωσης -2 ενώ στην ένωση 2 C H(Cl) C H3 ο C έχει αριθμό οξείδωσης -3, άρα ανάγεται. Επίσης, στην ένωση - 2 C H = C ο 2 C έχει αριθμό οξείδωσης - ενώ στην ένωση 2 C H(Cl) C H3 ο 2 C έχει αριθμό οξείδωσης, άρα οξειδώνεται. B2. α. Η δεύτερη περίοδος περιλαμβάνει τις υποστιβάδες 2s με ένα ατομικό τροχιακό και την υποστιβάδα 2p με τρία ατομικά τροχιακά. Τα τέσσερα ατομικά τροχιακά που αποτελούν τη στιβάδα L χωρούν 8 ηλεκτρόνια συνολικά. Έτσι η δεύτερη περίοδος που περιλαμβάνει τα στοιχεία που κατανέμουν τα ηλεκτρόνιά τους στη θεμελιώδη κατάσταση σε δύο στιβάδες, την Κ και την L, θα είναι οκτώ. β. Η κατανομή ηλεκτρονίων αυτού του στοιχείου στη θεμελιώδη του κατάσταση είναι η : s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 7 4s 2. To αυτό θα ανήκει στην 4 η περίοδο αφού στην κατανομή των ηλεκτρονίων του χρησιμοποιούνται τέσσερις στιβάδες και στην ένατη ομάδα, γιατί είναι στοιχείο μετάπτωσης και περιλαμβάνει επτά ηλεκτρόνια στην υποστιβάδα 3d. Θέμα Γ Γ. α. Η Α είναι κορεσμένο μονοκαρβοξυλικό οξύ που οξειδώνεται. Άρα πρόκειται για το μεθανικό οξύ: HCH. Η B είναι κορεσμένη μονοσθενής αλδεΰδη που οξειδώνεται και παράγει αμμωνιακό άλας οξέος που επίσης οξειδώνεται. Άρα πρόκειται για τη φορμαλδεϋδη: HCΗ=Ο. Η Γ είναι κορεσμένη μονοσθενής αλκοόλη που δίνει την αλογονοφορμική αντίδραση. Όταν οξειδώνεται παράγει κορεσμένο μονοκαρβοξυλικό οξύ Δ, άρα είναι πρωτοταγής αλκοόλη. Η μόνη τέτοια πρωτοταγής κορεσμένη μονοσθενής αλκοόλη είναι η αιθανόλη: C ΟΗ. Συνεπώς το οξύ Δ είναι το CΟΟΗ. Η B είναι κορεσμένη μονοσθενής αλδεΰδη που δίνει την αλογονοφορμική αντίδραση. Η μόνη τέτοια κορεσμένη μονοσθενής αλδεΰδη είναι η αιθανάλη: CΗ=Ο. β. i HCH= + 2 CuS 4 + 5 ΝαΟΗ HCCNa + Cu 2 + 2 NaS 4 + 3 ii C H + 4I 2 + 6 NaH HCNa + CHI 3 + 5NaI + 5 iii CH= + 2 AgN 3 + 3NH 3 + CNa + 2 Ag + 2 NH 4 N 3 iv 3 C H + 2 K 2 Cr 2 7 + 8 S 4 3 CH + 2K 2 S 4 + 2 Cr 2 (S 4 ) 3 + 7
Γ2 C CH X C CH Λ H Cl C C ψ C CH M ΜgCl C C CN Φ Η C CH C C Θ ΜgCl C CH C C Σ H Γ3. Διαχωρισμός αρχικού διαλύματος σε δύο ίσα μέρη: Αρχικό διάλυμα α mol (CK) 2 και β mol CH ο μέρος α/2 mol (CK) 2 και β/2 mol CH 2 ο μέρος α/2 mol (CK) 2 και β/2 mol CH Στοιχειομετρικοί υπολογισμοί στα διαλύματα: ο μέρος: mol CH + KH CK + β/2 β/2 τελικά β/2 To (CK) 2 δεν αντιδρά με το ΚΟΗ. 8
Από την εκφώνηση: C 2 KH, 2 2,, 4mol V 2 ο μέρος: mol CH + KH β/2 β/2 τελικά CK + β/2 5 CΚ CΚ + 2KMn 4 + 8 S 4 C 2 + 2MnS 4 + K 2 S 4 + 5 KS 4 + 8 Το CH δεν αντιδρά με το KMn 4. Τα mol του KMn 4 που αντέδρασαν: n CKMn 4 n,2,2,4mol V Από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης: Τα 5 mol (CK) 2 αντιδρούν με 2 mol KMn 4 Τα α/2 mol (CK) 2 αντιδρούν με,4 mol KMn 4,4 5, 2mol 2 2 Άρα στο αρχικό μείγμα υπήρχαν α=,2 mol (CK) 2 και β=,4mol CH. Θέμα Δ Δ. Μετά την ανάμειξη τα συστατικά των διαλυμάτων θα αντιδράσουν. Βρίσκω τις ποσότητες στα τους διαλύματα: Α: na CA VA na,2,5,mol CH B: nb CB VB nb,2,5,mol NαΟΗ Στο διάλυμα ΑΒ που προκύπτει από την ανάμειξη των Α και Β έχουμε : mol CH + NαH,, τελικά CNa +, Βρίσκω τη συγκέντρωση του άλατος που σχηματίζεται:, CCH3CNa,M, Το άλας στο νερό διίσταται: 9
c/m CNa CH3 C - + Na +,, τελικά, Από τα παραγόμενα ιόντα μόνο τα C - αντιδρούν με το νερό, γιατί είναι συζυγής βάσης του ασθενούς οξέος CΗ. Σύμφωνα με την αντίδραση: C/M C - + CH + Η - :, αντιδρούν: x - - - παράγονται - x x ισορροπία:,-x x x προσεγγίσεις:, x x Βρίσκω την Κ b : CH3C 4 Kw Kb Kb 5 K a 9 Εφαρμογής της σταθεράς ιοντισμού Κ b στην ιοντική ισορροπία: [CH3CH] [H ] 9 x x 5 Kb x M [H ] ph 5 [CH3C ] Άρα: ph 4 ph ph 4 5 9 Δ2. Μετά την ανάμειξη τα συστατικά των δύο διαλυμάτων αντιδρούν. Βρίσκω τα mol των αντιδρώντων στα τους διαλύματα: Α: na CA VA na,2,5,mol CH B: nb CB VB nb,2,,2 mol NαΟΗ Στο διάλυμα Δ που προκύπτει από την ανάμειξη των Α και Β έχουμε : mol CH + NαH CNa +,,2 τελικά,, Βρίσκω τις συγκεντρώσεις των CNα και ΝαΟΗ:, CCH3CNa,M, C NaH,M
Το ΝαΟΗ διίσταται στο νερό: c/m NaH Na + + H -, τελικά,, Το CNα διίσταται στο νερό: c/m CNa CH3 C - + Na +, τελικά,, Από τα παραγόμενα ιόντα μόνο τα C - αντιδρούν με το νερό, γιατί είναι συζυγής βάσης του ασθενούς οξέος CΗ. Σύμφωνα με την αντίδραση: c/m C - + CH + Η - :,, αντιδρούν: κ - - - παράγονται - κ x ισορροπία:,-κ κ,+κ προσεγγίσεις:, κ, ph= - log -2 =2 Άρα: ph ph 4 2 2 Δ3. Βρίσκω τα mol των αντιδρώντων στα τους διαλύματα: Α: na CA VA na,2,5,mol CH NaH:,5mol NαΟΗ Γ: n C V n,2,5,mol HCl Εξουδετέρωση του ΝαΟΗ με το HCl mol HCl + NαH NaCl +,,5 τελικά,5,, πρέπει να γράφουμε πρώτα τις αντιδράσεις των ισχυρών ηλεκτρολυτών και ύστερα των ασθενών
Το ΝαΟΗ που θα περισσέψει, θα αντιδράσει με το CH: mol CH + NαH CNa +,,5 τελικά,5,5 Τελικά στο διάλυμα Ε υπάρχουν τα CH και CΝα, που συνιστούν ρυθμιστικό διάλυμα. Βρίσκω τις συγκεντρώσεις τους στο διάλυμα Ε:,5 CCH3CH,5M,5 CCH3CNa,5M Το άλας στο νερό διίσταται: c/m CNa CH3 C - + Na +,5,5 τελικά,5 Από τα παραγόμενα ιόντα μόνο τα C - αντιδρούν με το νερό, γιατί είναι συζυγής βάσης του ασθενούς οξέος CΗ. Σύμφωνα με την αντίδραση: mol C - + CH + Η - :,5,5 αντιδρούν: ψ - - - παράγονται - ψ ψ ισορροπία:,5-ψ,5+ψ ψ προσεγγίσεις:,5,5 ψ Σύμφωνα με την εξίσωση των Henderson Hasselbalch: 5 K [CH3CH],5 3 3 3 [CH3C ],5 [H ] [H ] [H ] 5 M ph 5 Δ4. α) Βρίσκω το ph του διαλύματος του CH στο σημείο της ογκομέτρησης όπου έχουν προστεθεί ml διαλύματος ΝαΟΗ: Tα mol του CH και του ΝαΟΗ: n C V n,2,2,4 mol CH3CH CH3CH CH3CH CH3CH n C V n,2,,2 mol NaH NaH NaH NaH Γράφω την αντίδραση εξουδετέρωσης: 2
mol CH + NαH CNa +,4,2 τελικά,2,2 Τελικά στο διάλυμα Ε υπάρχουν τα CH και CΝα, που συνιστούν ρυθμιστικό διάλυμα. Βρίσκω τις συγκεντρώσεις τους στο διάλυμα Ε:, 2 C CH3CH M,3 5,2 C CH3CNa M.3 5 Το άλας στο νερό διίσταται: c/m CNa CH3 C - + Na + /5 τελικά /5 /5 Από τα παραγόμενα ιόντα μόνο τα C - αντιδρούν με το νερό, γιατί είναι συζυγής βάσης του ασθενούς οξέος CΗ. Σύμφωνα με την αντίδραση: c/m C - + CH + Η - : /5 /5 αντιδρούν: x - - - παράγονται - x x ισορροπία: /5-x /5+x x προσεγγίσεις: /5 /5 x Σύμφωνα με την εξίσωση των Henderson Hasselbalch: 5 K [CH CH] [H ] [H ] 5 [H ] 3 3 3 3 [CH 3C ] 5 Άρα στο CH αντιστοιχεί η καμπύλη 2 5 M ph 5 β) Προσδιορίζω την K b του Β - : Tα mol του ΗB: nhb CHB VHB nhb,2,2,4 mol nnah CNaH VNaH nnah,2,,2 mol Γράφω την αντίδραση εξουδετέρωσης: 3
mol HB + NαH NaB +,4,2 τελικά,2,2 Τελικά στο διάλυμα υπάρχουν τα ΗΒ και ΝαΒ, που συνιστούν ρυθμιστικό διάλυμα. Βρίσκω τις συγκεντρώσεις τους στο διάλυμα: C C HB NaB, 2 M,3 5,2 M.3 5 Το άλας στο νερό διίσταται: c/m NaB Na + + B - /5 τελικά /5 /5 Από το ρη του διαλύματος τη στιγμή που προστέθηκαν τα ml του NaH, βρίσκω τη συγκέντρωση των ΟΗ - : ροη = 4 ρη ροη = 4 4 = [H - ] = - M Από τα παραγόμενα ιόντα μόνο τα Β - αντιδρούν με το νερό, γιατί είναι συζυγής βάσης του ασθενούς οξέος ΗΒ. Σύμφωνα με την αντίδραση: c/m B - + H HB + Η - 2 : /5 /5 - αντιδρούν: θ - - - παράγονται - θ θ ισορροπία: /5-θ /5+θ θ+ - προσεγγίσεις: /5 /5 - [B ] [H ] K 5 b Kb [HB] 5 K b 4
Βρίσκω την Κ α : K K K K K 4 4 4 a b a a 4 a Kb γ. Tα mol του ΗΒ: nhb CHB VHB nhb,2,2,4 mol nnah CNaH VNaH nnah,2,2,4 mol 4 Γράφω την αντίδραση εξουδετέρωσης: mol HB + NαH NaB +,4,4 τελικά,4 Τελικά στο διάλυμα υπάρχει το άλας ΝαΒ. Βρίσκω τη συγκέντρωσή του στο διάλυμα:,4 CNaB,M,4 Το άλας στο νερό διίσταται: c/m NaB Na + + B -, τελικά,, Από τα παραγόμενα ιόντα μόνο τα Β - αντιδρά με το νερό, γιατί είναι συζυγής βάσης του ασθενούς οξέος ΗΒ, σύμφωνα με την αντίδραση: c/m B - + HB + Η - :, αντιδρούν: λ - - - παράγονται - λ λ ισορροπία:,-λ λ λ προσεγγίσεις:, λ λ 5
[B ] [H ] x K x x [H ] [HB] 2 5,5 b M Άρα: 5,5 ph log ph 5,5 ph 4 ph ph 4 5,5 8,5 6