ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΧΗΜΕΙΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΗ ΥΛΗ: EΦ ΟΛΗΣ ΤΗΣ ΥΛΗΣ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 06/04/04 ΘΕΜΑ Α A. α. A. δ. A3. β. A4. β. Α5. α.. Με ανάµειξη του (CH 3 CO) µε το (CH 3 COONa), οπότε σχηµατίζεται τελικό διάλυµα που περιέχει: CH 3 CO CH 3 COONa.. Με µερική εξουδετέρωση του CH 3 CO του από την ισχυρή βάση Na του 3, οπότε σχηµατίζεται τελικό διάλυµα περιέχει CH 3 CO CH 3 COONa. 3. Με ανάµειξη περίσσειας του (CH 3 COONa) µε το (HCl σε έλλειµµα). Κατά την ανάµειξη πραγµατοποιείται αντίδραση η οποία οδηγεί στο σχηµατισµό διαλύµατος που περιέχει : CH 3 COONa CH 3 CO. β. Τα υβριδικά τροχιακά διαφέρουν από τα συνδυαζόµενα ατοµικά τροχιακά ως προς:. την ενέργεια. τη µορφή 3. τον προσανατολισµό ΘΕΜΑ Β B. α. Η ηλεκτρονιακή κατανοµή του 0 Ca σε υποστιβάδες στη θεµελιώδη κατάσταση είναι: 0Ca: s s p 6 3s 3p 6 4s Από την παραπάνω ηλεκτρονιακή κατανοµή προκύπτει ότι το ασβέστιο ανήκει στην IIA (η οµάδα) του Π.Π. Η ενέργεια πρώτου ιοντισµού εξαρτάται από την ατοµική ακτίνα του στοιχείου (το µέγεθός του), το φορτίο του πυρήνα και τα ενδιάµεσα ηλεκτρόνια. Συγκεκριµένα όσο µικρότερη είναι η ατοµική ακτίνα Φροντιστήρια ΣΥΣΤΗΜΑ Σελίδα
ενός στοιχείου τόσο πιο ισχυρά έλκει τα εξωτερικά του ηλεκτρόνια, µε αποτέλεσµα να απαιτείται µεγαλύτερη ενέργεια για την αποµάκρυνση του πιο χαλαρά συγκρατούµενου ηλεκτρονίου. Σε µια οµάδα όσο ανεβαίνουµε προς τα πάνω, µειώνονται οι στιβάδες στις οποίες κατανέµονται τα ηλεκτρόνια του στοιχείου δηλαδή µειώνεται η ατοµική ακτίνα και άρα αυξάνει η πρώτη ενέργεια ιοντισµού. ηλαδή το στοιχείο της ΙΙΑ οµάδας µε τη µεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιοντισµού είναι το στοιχείο που ανήκει στη η περίοδο (η πρώτη περίοδος περιλαµβάνει µόνο στοιχεία της ης και 8ης οµάδας). Άρα το στοιχείο Α έχει ηλεκτρονική δοµή: s s, οπότε ο ατοµικός αριθµός του Α είναι Ζ = 4. β. Η: s 7N: s s p 3 8O: s s p 4 Ηλεκτρόνια σθένους : + 5 + 6 = 8 εσµικά ηλεκτρόνια: 6 Μη δεσµικά: HON O ii ii ii HONO ένα µη δεσµικό ζεύγος ηλεκτρονίων του Ο µετατρέπεται σε δεσµικό ζεύγος, οπότε ο ηλεκτρονιακός ii ii ii τύπος κατά Lewis της ένωσης είναι: HO N= O ii ii ii ii 8 δεσµικά και 0 µη δεσµικά ηλεκτρόνια. Β. Να χαρακτηρίσετε τις παρακάτω προτάσεις ως σωστές ή λανθασµένες. α. ΣΩΣΤΟ Κ(η στιβάδα) Μ(3η στιβάδα) Ν (4η στιβάδα) E E E E 5E Ε 4 =hf => Ε 4 Ε =hf => = hf => = hf => = hf () 4 6 6 E E E E 8E Ε 3 =hf => Ε 3 Ε =hf => = hf => = hf => = hf () 3 9 9 Με διαίρεση κατά µέλη των () και () έχουµε: 5E 6 hf f 9 5 35 = => = = 8E hf f 6 8 8 9 Φροντιστήρια ΣΥΣΤΗΜΑ Σελίδα
β. ΛΑΘΟΣ NaHCO Na + HCO To ιόν + 3 3 διάλυµα (αµφιπρωτική ουσία) HCO µπορεί να δράσει και ως οξύ αλλά και ως βάση σε υδατικό 3 ράση ως οξύ: HCO + H O CO + H O + 3 3 3 [CO ][H O ] Ka = = Ka (HCO (H 3 ) CO 3 ) = 0 [HCO ] + 3 3 3 ράση ως βάση: HCO3 + HO HCO3+ 4 [H CO ][ ] Kw 0 Kb = Kb 0 7 [HCO ] => = Ka = 0 = 3 (HCO 3 ) (HCO 3 ) 3 (HCO 3 ) 7 Από τα παραπάνω προκύπτει ότι: Kb > Ka (HCO 3 ) (HCO 3 ) δηλαδή η δράση του HCO ως βάση είναι 3 ισχυρότερη από τη δράση ως οξύ. Άρα το υδατικό διάλυµα ΝαΗCO 3 είναι βασικό. γ. ΛΑΘΟΣ Η ηλεκτρονιακή δοµή του κατιόντος 6 Fe + στη θεµελιώδη κατάστασηείναι: s s p 6 3s 3p 6 3d 6 Άρα στη στιβάδα 3d υπάρχουν 6 ηλεκτρόνια. δ. ΣΩΣΤΟ CH 3 CH ONa + Η Ο CH 3 CH OΗ + ΝαΟΗ mol δίνει mol mol Η αλκοόλη δεν αντιδρά µε το Η Ο, ενώ το ΝαΟΗ διίσταται: c= = M ΝαΟΗ Να + + ΟΗ - Μ Μ => p = -log = 0 => ph = 4 Β3. Λαµβάνουµε µικρή ποσότητα από το δοχείο µε την άγνωστη ένωση και το τοποθετούµε σε δύο δοκιµαστικούς σωλήνες. Επιλέγουµε τα αντιδραστήρια CuSO 4 /Na (Fehling) και KMnO 4 /Η SO 4. εν µπορούµε να χρησιµοποιήσουµε Να γιατί το διάλυµα είναι υδατικό. Φροντιστήρια ΣΥΣΤΗΜΑ Σελίδα 3
Στον ο δοκιµαστικό σωλήνα προσθέτουµε CuSO 4 /Na (Fehling) και στο ο προσθέτουµε διάλυµα ΚΜnO 4 / Η SO 4. Η αντίδραση µε το Felhing δηλώνεται από σχηµατισµό καραµέρυθρου ιζήµατος Cu O H αντίδραση µε το KMnO 4 δηλώνεται από τον αποχρωµατισµό του διαλύµατος. Mε τη βοήθεια του παρακάτω πίνακα: CuSO 4 /Na ο KMnO 4 ο CH 3 CH - + CH 3 COCH 3 - - CH 3 CH=O + + Προκύπτει, πως: Αν στο ο σωλήνα δεν παρατηρηθεί κάποια αλλαγή ενώ στο ο έχουµε αποχρωµατισµό του διαλύµατος του ΜnO 4 τότε η ένωση του δοχείου είναι η αιθανόλη. Αν σε κανένα από τους δύο σωλήνες δεν παρατηρηθεί κάποια αλλαγή σηµαίνει πως η ένωση στο δοχείο είναι η προπανόνη. Αν στο ο σωλήνα σχηµατιστεί ίζηµα και στο ο υπάρξει αποχρωµατισµός τότε ή ένωση του δοχείου είναι η αιθανάλη. ΘΕΜΑ Γ Γ. A: CH CH B: CH 3 CH=O CH Γ. CH. CHCH 3 3 OMgCl CHCH 3 3 Ε. CH 3 COONa Θ: CH 3 CH OΗ Κ: CH 3 CH Cl Z: CuC CCu Φροντιστήρια ΣΥΣΤΗΜΑ Σελίδα 4
Γ. Κατά την οξείδωση της ένωσης Β σχηµατίζεται η ένωση Α, άρα οι ενώσεις Α και Β έχουν τον ίδιο αριθµό C. Η ένωση Α είναι αλδεΰδη καθώς από τις καρβονυλικές ενώσεις µόνο οι αλδεύδες αντιδρούν µε το φελίγγειο υγρό. Επιπλέον η ένωση Β είναι ο ταγής αλκοόλη καθώς κατά την οξείδωση της µας δίνει την αλδεύδη Α. Στο αρχικό µείγµα: x mol της Α: C v H v O y mol της Β: C v H v+ για τη µάζα του µείγµατος ισχύει: m A + m B = 35,6g => xmr A + ymr B = 35,6 => x(4v+6) + y(4v+8) = 35,6 () o Μέρος: Το πρώτο µέρος περιέχει: x/ mol της Α και y/ mol της Β. Το αντιδραστήριο Fehling αντιδρά µόνο µε την αλδεΰδη Α. Πραγµατοποιείται η αντίδραση: R - CH=O + CuSO 4 + 5Na R - COONa + Cu O + Na SO 4 + 3H O x/ mol δίνουν x/ mol Μr(Cu O) = 43 Cu O: n = 4,3/43 = 0, mol => x/ = 0, mol => x = 0, mol o Μέρος: Το δεύτερο µέρος περιέχει: x/ mol της Α και y/ mol της Β. Με το Na αντιδρά µόνο η αλκοόλη Β. Άρα: R - CH OΗ + Na R - CH ONa + ½ Η y/ mol y/4 mol Η : n =,4/,4 = 0, mol => y/4 = 0, => y = 0,4 mol Από τη σχέση (): x(4v+6) + y(4ν+8) = 35,6 () => 0,(4v+6) + 0,4(4ν+8) = 35,6 => ν = 3 Άρα: A: 0, mol CH 3 CH CH=O B: 0,4 mol CH 3 CH CH OΗ Ni CH3CCH CH3+ H CH3CHCH CH3 Γ3. ος τρόπος: O υδατικό διάλυμα CH3CHCH CH3+ Na CH3CHCH CH3+ ΝαCl ος τρόπος: Cl Φροντιστήρια ΣΥΣΤΗΜΑ Σελίδα 5
3ος τρόπος: CH CH CH= O+ CH MgCl CH CH CHCH CH CH CH CH + Mg()Cl απ.αιθέρας + ΗΟ 3 3 3 3 3 3 OMgCl ΘΕΜΑ CH NH + H O CH NH + +. 3 3 3 ι.ι.(μ) x x x Kb x x = c x c Άρα p = και ph = x 0,0 a = = =0,0 c (), οι προσεγγίσεις ισχύουν άρα στην () x Kb= = 0 => x= 0 4 CH CO+ H O CH COO + H O +. 3 3 3 ι.ι.(μ) 0, x x x x x a = = =0,0 => x = 0,00M.. ph = 3 c 0, Και 0 Ka 0 0, 6 5 = = (οι προσεγγίσεις ισχύουν) 3. Υ : CH 3 CO n = 0,V mol Y : Na n = 0, V mol Y 4 : Κατά την ανάµειξη των διαλυµάτων πραγµατοποιείται η αντίδραση: CH 3 CO + Na CH 3 COONa + H O Tο ph του τελικού διαλύµατος είναι 5. Επειδή δεν γνωρίζουµε τις ποσότητες των αντιδρώντων απαιτείται διερεύνηση: i. Έστω ότι τα αντιδρώντα σώµατα βρίσκονται σε στοιχειοµετρική αναλογία, δηλαδή: n = n. Στη περίπτωση αυτή παράγεται το προϊόν CH 3 COONa το οποίο διίσταται: CH 3 COONa CH 3 COO - + Na + το CH 3 COO - αντιδρά µε τοη Ο CH 3 COO - + Η Ο CH 3 COΟΗ+ ΟΗ - Φροντιστήρια ΣΥΣΤΗΜΑ Σελίδα 6
οπότε το τελικό διάλυµα είναι βασικό, ph > 7 στους 5 ο C, άρα από τα δεδοµένα του προβλήµατος απορρίπτεται ii. Έστω ότι το ΝαΟΗ είναι σε περίσσεια. Στο τελικό διάλυµα θα έχουµε ΝαΟΗ και CH 3 COONa, δηλαδή και σε αυτή την περίπτωση ph>7 στους 5 ο C, άρα απορρίπτεται. iii. Άρα το CH 3 CO βρίσκεται σε έλλειµµα: mol CH 3 CO + Na CH 3 COONa + H O αρχ.: 0,V 0,V α/π.: -0,V -0,V +0,V τελ.: 0,V -0,V - +0,V στο τελικό διάλυµα: [CH 3 CO] = (0,V -0,V )/V 4 M = c [CH 3 COONa]= 0,V /V 4 M =c ph = 5 => [H 3 O + ] = 0-5 M CH 3 COONa CH 3 COO - + Na + c M c M c M CH 3 CO+ Η Ο CH 3 COΟ - + Η 3 O + ι.ι.(μ): c x x + c x (c' + x)x c' x Ka= () οι προσεγγίσεις ισχύουν, άρα στην (): (c' x) c' (0,V 0,V )0 V 0 0,V =0,V -0,V => 0,V =0,V => = 0,V V 5 5 = => 4. Τα 300 ml του διαλύµατος Y 4 προέκυψαν από την ανάµειξη των διαλυµάτων Υ και Υ µε αναλογία: V =V. Μπορούµε εποµένως να υπολογίσουµε τον όγκο των διαλυµάτων V και V και κατ επέκταση τα mol τωv CH 3 CO και CH 3 COONa στο διάλυµα Υ4. V + V = 0,3 L => 3V = 0,3 L => V = 0,L και V = 0, L Άρα: Υ 4 : CH 3 CO n = 0,V -0,V = 0,0, 0,0, = 0,0 mol CH 3 COONa n = 0,V = 0,0, = 0,0 mol Φροντιστήρια ΣΥΣΤΗΜΑ Σελίδα 7
Κατά την προσθήκη 0,05mol Ca() στο διάλυµα Υ 4 πραγµατοποιείται η ποσοτική αντίδραση: CH 3 CO + Ca() (CH 3 COO) Ca + H O Ενώ το άλας ασθενούς οξέος CH 3 COONa δεν αντιδρά. mol CH 3 CO + Ca() (CH 3 COO) Ca + H O αρχ.: 0,0 0,005 α/π.: -0,0-0,005 +0,005 τελ.: - - +0,005 το διάλυµα που προκύπτει αραιώνεται σε τελικό όγκο L οπότε στο τελικό διάλυµα Υ 5 έχουµε: [(CH 3 COO) Ca] = 0,005/ Μ [CH 3 COOΝa] = 0,0/ Μ (CH 3 COO) Ca CH 3 COO - + Ca + (0,005/)M 0,005M (0,005/)M CH 3 COONa CH 3 COO - + Na + (0,0/)Μ (0,0/)Μ για το [CH 3 CO]: 0,005 + (0,0/) = 0,0Μ CH 3 COO - + Η Ο CH 3 COΟΗ + OΗ - ι.ι.(μ) 0,0Μ x x x Kb = CH3COO x x (οι προσεγγίσεις ισχύουν) άρα: (0,0 x) 0,0 Kw x = => Ka 0,0 (CH3CO) 9 x -5,5 0 = => x = 0 => p = 5,5 και ph = 8,5 0,0 ΤΙΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΤΟΥ ΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ ΕΠΙΜΕΛΗΘΗΚΕ Ο ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΣΙΑΠΚΑΣ ΗΜΗΤΡΗΣ Φροντιστήρια ΣΥΣΤΗΜΑ Σελίδα 8