ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 29 ΜΑΪΟΥ 2013 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΘΕΜΑ Α Για τις ερωτήσεις Α1 έως και Α4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. Α1. Πολυμερισμό 1,4 δίνει η ένωση: α. CH = CH CH CH β. CH = CH CH CH= CH 2 2 3 2 2 2 γ. CH = C(CH ) CH= CH δ. CH CH(CH ) C CH 2 3 2 3 3 Α2. H ένωση που δίνει την αλογονοφορμική αντίδραση, αλλά δεν ανάγει το αντιδραστήριο Tollens, είναι: α. CH CH CH(OH)CH CH β. CH CH COCH 3 2 2 3 3 2 3 γ. CH CH= O δ. CH CH COCH CH 3 3 2 2 3 Α3. Ποια από τις επόμενες δομές, στη θεμελιώδη κατάσταση, δεν είναι σωστή: 2 2 6 2 6 3 2 α. V:1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s β. 2 2 6 2 6 5 1 Cr:1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 23 24 2 2 6 2 6 6 2 γ. Fe:1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s δ. Cu:1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 9 4s 2 26 29 Α4. Ποια από τις επόμενες εξισώσεις παριστάνει την ενέργεια δεύτερου ιοντισμού του μαγνησίου: + 2+ + 2+ α. Mg (s) Mg (g) + e β. Mg (g) Mg (g) + e 2+ 2 γ. Mg(s) Mg (g) + 2e δ. Mg(g) Mg (g) + 2e + Α1. γ, Α2. β, Α3. δ, Α4. β A5. Να αναφέρετε με βάση τους ορισμούς: α. τρεις διαφορές μεταξύ της βάσης κατά Arrhenius και της βάσης κατά Brönsted-Lowry. β. δύο διαφορές μεταξύ της ηλεκτρολυτικής διάστασης και του ιοντισμού των ηλεκτρολυτών. (μονάδες 2) α. η θεωρία Arrhenius απαιτεί υδατικό διάλυμα, β. η βάση κατά Arrhenius έχει τη μορφή Μ(ΟΗ) Χ και στο υδατικό διάλυμα παρέχει OH, κατά τη θεωρία Brönsted-Lowry η βάση προσλαμβάνει πρωτόνιο, η εξουδετέρωση κατά Arrhenius είναι Η + + ΟΗ - Η 2 Ο όταν η βάση κατά Brönsted-Lowry αποδώσει το πρωτόνιό της μετατρέπεται σε συζυγές οξύ. διάσταση συμβαίνει στις ιοντικές ενώσεις, ενώ ιοντισμός στις ομοιοπολικές. διάσταση είναι η απομάκρυνση των ιόντων από το κρυσταλλικό πλέγμα, ιοντισμός είναι η αντίδραση της ομοιοπολικής ένωσης (οξέος ή βάσης) με τα μόρια του διαλύτη προς δημιουργία ιόντων. η διάσταση είναι πλήρης, ενώ ο ιοντισμός μπορεί να είναι και μερικός. ΘΕΜΑ Β Β1. 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 πρότα-ση είναι λανθασμένη. α. Το καθαρό H 2 Oστους80 Cείναι όξινο. β. ΤοHS, σε υδατικό διάλυμα, είναι αμφιπρωτική ουσία. 5 γ. Σε υδατικό διάλυμα θερμοκρασίας 25 C, το συζυγές οξύ τηςnh (K = 10 ) είναι ισχυρό οξύ. 3 b
δ. Το στοιχείο που έχει ημισυμπληρωμένη την 4p υποστιβάδα ανήκει στη 15 η ομάδα. 2 1 ε. Στην αντίδραση: CH CH= CH + HCI CH CH(CI)CH o C οξειδώνεται, ενώ ο C 2 ανάγεται. 3 2 3 3 Να αιτιολογήσετε όλες τις απαντήσεις σας. α. Λ, επειδή είναι ουδέτερο το διάλυμα του νερού σε κάθε θερμοκρασία. β. Σ, επειδή μπορεί να συμπεριφερθεί ως οξύ: HS + H 2 O S 2 + H 3 O + και ως βάση: HS + H 2 O Η 2 S + HO γ. Λ, επειδή το ΝΗ 4 + είναι συζυγές οξύ της ΝΗ 3 και ασθενές οξύ, αφού η ΝΗ 3 είναι ασθενής βάση. δ. Σ, επειδή θα έχει κατανομή: [1s 2 ] [2s 2 2p 6 ] [3s 2 3p 6 3d 10 ] [4s 2 4p 3 ] (πρόκειται για το 33 As) (μονάδες 5) (μονάδες 10) Μονάδες 15 ε. Λ, επειδή ο άνθρακας 1 ανάγεται, αφού δημιουργεί δεσμό με το Η, ενώ ο άνθρακας 2 οξειδώνεται, επειδή δημιουργεί δεσμό με το χλώριο (Cl). Β2.α. Πόσα στοιχεία έχει η 2 η περίοδος του περιοδικού πίνακα; (μονάδα 1) Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. (μονάδες 2) β. Σε ποιον τομέα, ποια περίοδο και ποια ομάδα ανήκει το στοιχείο με ατομικό αριθμόζ = 27; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. (μονάδες 4) Μονάδες 10 α. Η δεύτερη περίοδος περιλαμβάνει 8 στοιχεία: 3 Li, 4 Be, 5 B, 6 C, 7 N, 8 O, 9 F, 10 Ne. Δύο στον s τομέα και 6 στον p τομέα. β. Το στοιχείο 27 έχει κατανομή ηλεκτρονίων: [1s 2 ][2s 2 2p 6 ][3s 2 3p 6 3d 7 ][4s 2 ]. Επομένως ανήκει στον d τομέα, στην 4 η περίοδο και στην 9 η ομάδα του περιοδικού πίνακα (πρόκειται για το 27 Co). ΘEΜΑ Γ Γ1. Σε πέντε γυάλινες φιάλες περιέχονται 5 άκυκλες οργανικές ενώσεις Α, Β, Γ, Δ και 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 πλη-ροφορίες: Η ένωση Α διασπά το ανθρακικό νάτριο και επίσης αποχρωματίζει διάλυμα ΚΜnO /H SO. 4 2 4 Η ένωση Β ανάγει το αντιδραστήριο Fehling και δίνει οργανικό προϊόν, το οποίο αποχρωματίζει το διάλυμα ΚΜnO /H SO. 4 2 4 Η ένωση Γ αντιδρά μεi 2 + NaOHκαι δίνει ίζημα, ενώ, όταν οξειδωθεί πλήρως με διάλυμα K CrO /H SO,δίνει την ένωση Δ. 2 2 7 2 4 Η ένωση Ε ανάγει το αντιδραστήριο Tollens, ενώ, όταν αντιδρά μεi 2 + NaOH, δίνει ίζημα. α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων Α, Β, Γ, Δ και Ε. (μονάδες 5) β. Να γράψετε τις χημικές εξισώσεις των εξής αντιδράσεων: i. της Β με το αντιδραστήριο Fehling ii. της Γ μεi 2 + NaOH iii. της Ε με το αντιδραστήριο Tollens iv. της Γ μεk 2 CrO 2 7 /H 2 SO 4 προς ένωση Δ. (μονάδες 8) Μονάδες 13
α. Η ένωση Α, αφού διασπά το ανθρακικό νάτριο και οξειδώνεται από το ΚMnO 4 /Η 2 SO 4 είναι οξύ και μάλιστα το HCOOH. Η ένωση Β είναι αλδεΰδη, αφού ανάγει το Fehling και, επειδή το προϊόν της οξείδωσής της αποχρωματίζει το ΚMnO 4 /Η 2 SO 4, είναι η HCHO. Η ένωση Γ είναι αλκοόλη, επειδή δίνει την αλογονοφορμική, αλλά και οξειδούμενη δίνει τη Δ, που μπορεί να είναι ή η αιθανάλη ή το αιθανικό οξύ. Επομένως η Γ είναι η αιθανόλη: CH 3 CH 2 OΗ. Η ένωση Ε, επειδή ανάγει το Tollens αλλά και δίνει ίζημα με Ι 2 + ΝαΟΗ, είναι η αιθανάλη: CH 3 CHO. Επομένως η Δ θα είναι το αιθανικό οξύ: CH 3 COOH. Τελικά: Α: HCOOH, Β: HCHO, Γ: CH 3 CH 2 OΗ, Δ: CH 3 COOH, Ε: CH 3 CHO β. i. HCHO + 2 CuSO 4 + 5 NaOH HCOONa + Cu 2 O + 2 Na 2 SO 4 + 3 H 2 O ii. CH 3 CH 2 OΗ + 4 I 2 + 6 NaOH CHI 3 + HCOONa + 5 NaI + 5 H 2 O iii. CH 3 CHO + 2 AgNO 3 + 3 NH 3 + H 2 O CH 3 COONH 4 + 2 Ag + 2 NH 4 NO 3 iv. 3 CH 3 CH 2 OΗ + 2 K 2 Cr 2 O 7 + 8 H 2 SO 4 3 CH 3 COOH + 2 K 2 SO 4 + 2 Cr 2 (SO 4 ) 3 + 11 H 2 O Γ2. Κορεσμένη οργανική ένωση Χ κατά την οξείδωσή της δίνει ένωση Ψ, η οποία με επίδραση ΗCN δίνει ένωση Φ. Η ένωση Φ με υδρόλυση σε όξινο περιβάλλον δίνει την ένωση: H ένωση Χ μεsoci δίνει οργανική ένωση Λ, η οποία, αντιδρώντας με Mg σε απόλυτο αιθέρα, δί-νει 2 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 και Σ. Μονάδες 7 H X είναι η 2-βουτανόλη: CH 3 CH 2 CH (OH) CH 3 Ψ είναι η βουτανόνη: CH 3 CH 2 CΟCH 3 ΟΗ Φ είναι κυανυδρίνη: CH 3 CH 2 C-CH 3 CN ΟΗ CH CH C COOH 3 2 CΗ 3 H X με SOCl 2 δίνει την Λ: CH 3 CH 2 CH (Cl) CH 3 που μετατρέπεται σε Μ: CH 3 CH 2 CH (MgCl) CH 3 Αυτή αντιδρώντας με την Ψ δίνει τη Θ η οποία με υδρόλυση δίνει τη Σ: H ΟΗ Σ: CH 3 CH 2 C C-CH 2 CH 3 CΗ 3 CΗ 3 Γ3. Υδατικό διάλυμα όγκου V που περιέχει (COOK) καιch COOH,χωρίζεται σε δύο ίσα μέρη. Το πρώτο 2 3 μέρος απαιτεί για την πλήρη εξουδετέρωσή του 100 ml διαλύματοςκοη 0,2Μ.Το δεύτε-ρο μέρος απαιτεί για την πλήρη οξείδωσή του 200 ml διαλύματος ΚΜnΟ 0, 2Μ παρουσία H SO.Να βρεθούν 4 2 4 οι ποσότητες (mol) των συστατικών του αρχικού διαλύματος. Εξουδετερώνεται από το ΚΟΗ μόνο το CH 3 CΟΟΗ: CH 3 CΟΟΗ + ΚΟΗ CH 3 CΟΟΚ + Η 2 Ο mol KOH = 0,02 = mol CH 3 CΟΟΗ. Άρα στο αρχικό διάλυμα υπάρχουν 0,04 mol CH 3 CΟΟΗ. Το (COOK) 2 υπολογίζεται από την οξείδωση: 5 (COOK) 2 + 2 KMnO 4 + 8 H 2 SO 4 10 CO 2 + 2 MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8 H 2 O mol KMnO 4 = 0,04. Επομένως mol (COOK) 2 = 0,1. Άρα στο αρχικό διάλυμα υπάρχουν 0,2 mol (COOK) 2.
ΘΕΜΑ Δ Διαθέτουμε τα υδατικά διαλύματα: 5 Διάλυμα A:CH COOH 0,2M (K = 10 ) 3 a ΔιάλυμαB:NaOH 0,2M ΔιάλυμαΓ:HCI 0,2M Δ1. Nα υπολογιστεί το ph του διαλύματος που προκύπτει με ανάμειξη 50 ml διαλύματος A με 50 ml διαλύματος Β. Μονάδες 4 Θα γίνει η αντίδραση: (mol) CH 3 CΟΟΗ + ΝαΟΗ CH 3 CΟΟΝα + Η 2 Ο 0,01 0,01 τελικά -- -- 0,01 Η συγκέντρωση του CH 3 CΟΟΝα στο διάλυμα που προέκυψε είναι 0,01 mol / 0,1 L = 0,1 M. CH 3 CΟΟΝα CH 3 CΟΟ + Να+ (Μ) CH 3 CΟΟ + Η 2 Ο CH 3 CΟΟΗ + ΟΗ 0,1 Ι.Ι. 0,1 - x x x -14 2 2 10 x x K b = = x=10-5 10 0,1-x 0,1-5 άρα poh = 5 και, επειδή K w = 10-14 ph = 9 Δ2. 50 ml διαλύματος Α αναμειγνύονται με 100 ml διαλύματος B και το διάλυμα που προκύπτει α- ραιώνεται μεh 2 Oμέχρι όγκου1l,οπότε προκύπτει διάλυμα Δ. Να υπολογιστεί το ph του διαλύματος Δ. Θα γίνει η αντίδραση: (mol) CH 3 CΟΟΗ + ΝαΟΗ CH 3 CΟΟΝα + Η 2 Ο 0,01 0,02 τελικά -- 0,01 0,01 Το διάλυμα Δ περιέχει CH 3 CΟΟΝα και ΝαOH. Η συγκέντρωση του CH 3 CΟΟΝα στο διάλυμα Δ είναι 0,01 mol / 1 L = 0,01 M. Η συγκέντρωση του ΝαOH στο διάλυμα Δ είναι 0,01 mol / 1 L = 0,01 M. Το ΝαOH διίσταται πλήρως: ΝαΟΗ Να + + ΟΗ 0,01 Μ ; = 0,01 Μ CH 3 CΟΟΝα CH 3 CΟΟ + Να+ (Μ) CH 3 CΟΟ + Η 2 Ο CH 3 CΟΟΗ + ΟΗ 0,01 0,01 Ι.Ι. 0,01 - ω ω 0,01 + ω -14 10 ω(ω+0,01) ω.0,01 K b = = ω=10-5 10 0,01-ω 0,01-9 άρα poh = - log (0,01 + 10-9 ) 2 και επειδή K w = 10-14 ph = 12 Δ3. Προσθέτουμε0,15molστερεού NaOH σε διάλυμα που προκύπτει με ανάμειξη500mlδιαλύματος A με500mlδιαλύματος Γ, οπότε προκύπτει διάλυμα Ε. Να υπολογιστεί το ph του διαλύματος Ε. Μονάδες 8 Το διάλυμα Ε περιέχει 0,1 mol CH 3 CΟΟΗ και 0,1 mol ΗCl. Όταν προστεθεί το ΝαΟΗ, γίνονται οι εξουδετερώσεις: (mol) HCl + ΝαΟΗ NαCl + Η 2 Ο 0,1 0,15 τελικά -- 0,05 0,1 0,1
(mol) CH 3 CΟΟΗ + ΝαΟΗ CH 3 CΟΟΝα + Η 2 Ο 0,1 0,05 τελικά 0,05 -- 0,05 Τελικά στο διάλυμα Ε θα είναι [CH 3 CΟΟΗ] = 0,05 Μ και [ΝαΟΗ] = 0,05 Μ. Αποτελούν ρυθμιστικό διάλυμα, οπότε ph = pka + log 1 = 5 Παρατήρηση Εάν γραφεί πρώτα η εξουδετέρωση του CH 3 CΟΟΗ και μετά η εξουδετέρωση του ΗCl θα καταλήξει, τελικά, στο ίδιο α- ποτέλεσμα: να υπάρχει στο τελικό διάλυμα [CH 3 CΟΟΗ] = 0,05 Μ και [ΝαΟΗ] = 0,05 Μ. Δ4. Οι καμπύλες (1) και (2) παριστάνουν τις καμπύλες ογκομέτρησης ίσων όγκων διαλύματος A και ενός διαλύματος οξέος ΗΒ με πρότυπο διάλυμα NaOH 0,2M. α. Ποια καμπύλη αντιστοιχεί στοch COOHκαι ποια στο ΗΒ; 3 (μονάδες 2) Η καμπύλη 1 αντιστοιχεί στο ΗΒ και η καμπύλη 2 στο CH 3 CΟΟΗ. β. Να υπολογιστεί η τιμή Ka του οξέος ΗΒ. Όταν έχουν προστεθεί 10 ml ΝαOH στο διάλυμα του ΗΒ, έχει εξουδετερωθεί η μισή ποσότητα του ΗΒ. Επομένως έχει δημιουργηθεί ρυθμιστικό διάλυμα με [ΗΒ] = [ΝαΒ], οπότε ph = pka + log 1 = 4, όπως φαίνεται στην καμπύλη. Επομένως Κ ΗΒ = 10 4. γ. Να υπολογιστεί το ph στο Ισοδύναμο Σημείο κατά την ογκομέτρηση του ΗΒ. Δίνεται ότι: Όλα τα διαλύματα βρίσκονται σε θερμοκρασίαθ = 25 C 14 K = 10 w Κατά την προσθήκη στερεού σε διάλυμα, ο όγκος του διαλύματος δεν μεταβάλλεται. Τα δεδομένα του προβλήματος επιτρέπουν τις γνωστές προσεγγίσεις. Στο ισοδύναμο σημείο της ογκομέτρησης θα υπάρχει μόνο το NαΒ που θα έχει συγκέντρωση: [ΝαΒ] = 4.10-3 mol / (20+20).10-3 L = 0,1 M. (Μ) B + Η 2 Ο ΗB + ΟΗ 0,1 Ι.Ι. 0,1 - z z z K B = K w / K HB = z 2 / 0,1 z 2 = 10-11 z = 10-5,5 poh = 5,5 ph = 8,5 Μονάδες 8
Φροντιστήριο Θετικής, Θεωρητικής και Τεχνολογικής Κατεύθυνσης ήµητρος 8, Μαρούσι 15124 τηλ. & fax 2106141011 www.alki.edu.gr Επιμέλεια: Γιώργος Ρούσσος