Ι Α Γ Ω Ν Ι Σ Μ Α ΧΗΜΕΙΑ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 04 Ιαν 2011 Επιµέλεια: Μπεντρός Χαλατζιάν Θ Ε Μ Α 1 Α. Για τις ερωτήσεις A1 A3 να γράψετε στην κόλλα σας τν αριθµό της ερώτησης και δίπλα τ γράµµα πυ αντιστιχεί στη σωστή απάντηση. Α1. Πια από τις παρακάτω πρτάσεις, πυ αναφέρνται στην πραγµατπίηση µιας χηµικής αντίδρασης, δεν είναι σωστή; α. Η ενθαλπία τυ συστήµατς µεταβλήθηκε κατά -120 kj β. Η ενθαλπία τυ συστήµατς µεταβλήθηκε από την αρχική τιµή των 500 kj στην τελική τιµή των 400 kj γ. Η ενθαλπία τυ συστήµατς αυξήθηκε δ. Η ενθαλπία των αντιδρώντων είναι µικρότερη από την ενθαλπία των πρϊόντων Α2. Μεταξύ των µεταβλών ενθαλπίας Η 1, Η 2 και Η 3 πυ φαίννται στν παρακάτω θερµχηµικό κύκλ, ισχύει η σχέση: Η 3 Α Η 1 Β Γ Η 2 α. Η 1 = Η 2 + Η 3 γ. Η 1 + Η 3 = Η 2 β. Η 1 + Η 2 + Η 3 = 0 δ. Η 1 + Η 2 - Η 3 = 0 Α3. Η πρότυπη ενθαλπία αντίδρασης είναι η µεταβλή της ενθαλπίας µιας αντίδρασης όταν: α. Η αντίδραση πραγµατπιείται σε πρότυπες συνθήκες β. Κατά τη διάρκεια της αντίδρασης η θερµκρασία δεν µεταβάλλεται γ. Ο υπλγισµός αναφέρεται σε πίεση 1 atm και στυς 25 o C δ. Ο υπλγισµός αναφέρεται σε πίεση 1 atm και στυς 0 C Β. ίνεται η θερµχηµική εξίσωση: 2 Η 2 ( g ) + O 2 ( g ) 2 Η 2O ( l ), Η = 572 kj Να χαρακτηρίσετε τις πρτάσεις πυ ακλυθύν γράφντας στην κόλλα σας δίπλα στ γράµµα πυ αντιστιχεί σε κάθε πρόταση, τη λέξη ΣΩΣΤΟ, αν η πρόταση είναι σωστή ή τη λέξη ΛΑΘΟΣ, αν η πρόταση είναι λανθασµένη. Σελίδα 1 από 5
α. Η πρότυπη ενθαλπία σχηµατισµύ τυ Η 2O ( l ) είναι -286 kj/mol β. Η ενθαλπία των πρϊόντων της αντίδρασης είναι µεγαλύτερη από την ενθαλπία των αντιδρώντων γ. Κατά την διάρκεια της αντίδρασης η θερµκρασία διατηρείται σταθερή και ίση µε 0 C δ. Για την διάσπαση 4 mol Η 2O ( l ) σε Η 2 ( g ) και O 2 ( g ) απαιτείται πσό θερµότητας 1.144 kj ε. Η πρότυπη ενθαλπία καύσης τυ Η 2 ( g ) είναι 286 kj/mol 1 = 5 Γ. Να αντιστιχίσετε τις θερµχηµικές εξισώσεις της στήλης Α µε τις ενθαλπίες αντίδρασης της στήλης Β, αν είναι γνωστό ότι ι ενθαλπίες σχηµατισµύ τυ CO και τυ CO 2 είναι 110 kj/mol και 393 kj/mol αντίστιχα. Στήλη Α Στήλη Β α. 2 C + Ο 2 2 CΟ 1. Η 1 = 566 kj β. CO + ½ Ο 2 CΟ 2 2. Η 2 = 393 kj γ. C + Ο 2 CΟ 2 3. Η 3 = 220 kj δ. 2 CΟ 2 2 CΟ + O 2 4. Η 4 = 283 kj Θ Ε Μ Α 2 A. Η µεταβλή της ενθαλπίας ( Η) µιας αντίδρασης είναι -10kJ και η ενέργεια ενεργπίησής της (Ε a) είναι 40 kj. A1. Η αντίδραση είναι ενδόθερµη ή εξώθερµη; Μνάδες 2 Α2. Πια από τις παρακάτω καµπύλες παριστάνει πώς µεταβάλλεται η ενέργεια τυ συστήµατς σε συνάρτηση µε την πρεία της αντίδρασης; Καµπύλη 1 Καµπύλη 2 Μνάδες 2 Σελίδα 2 από 5
A3. Με χρήση καταλύτη η ενέργεια ενεργπίησης µειώθηκε κατά 15 kj. α. Σχεδιάστε, στ ενεργεια κό διάγραµµα πυ επιλέξατε στ πρηγύµεν ερώτηµα, την καινύργια καµπύλη πυ παριστάνει τη µεταβλή της ενθαλπίας τυ συστήµατς σε συνάρτηση µε την πρεία της αντίδρασης µε τη χρήση τυ καταλύτη. Μνάδες 4 β. Η ενέργεια ενεργπίησης της αντίθετης αντίδρασης, παρυσία τυ καταλύτη είναι: i. 25 kj ii. 55 kj iii. 35 kj Επιλέξτε τη σωστή απάντηση. Μνάδες 2 Β. Σε ρισµένη θερµκρασία θ 1 C, βρέθηκαν τα παρακάτω πειραµατικά δεδµένα για την αντίδραση: Α ( g ) + 2 Β ( g ) πρϊόντα α/α [Α] (mol/l) [Β] (mol/l) υ (mol L - 1 s - 1 ) πειράµατς 1 0,05 0,05 3 10-3 2 0,05 0,10 6 10-3 3 0,10 0,10 1,2 10-2 4 0,20 0,10 2,4 10-2 Β1. Πις είναι νόµς της ταχύτητας; Μνάδες 3 Β2. Πια είναι η τάξη της αντίδρασης; Μνάδες 2 Β3. Υπλγίστε την τιµή της σταθεράς ταχύτητας της αντίδρασης. Μνάδες 3 Β4. Να παραστήσετε γραφικά, στ ίδι διάγραµµα C - t, πώς µεταβάλλεται η συγκέντρωση των αντιδρώντων σωµάτων σε συνάρτηση µε τ χρόν για δύ διαφρετικές θερµκρασίες θ 1 και θ 2>θ 1 (χρησιµπιήστε τα δεδµένα τυ 1 υ πειράµατς). Μνάδες 7 Σελίδα 3 από 5
Θ Ε Μ Α 3 Η κατ εξχήν χρησιµπιύµενη µρφή ενέργειας στη χηµική βιµηχανία είναι η θερµότητα και βασικότερς τρόπς παραγωγής της είναι από την καύση υγρών και αερίων καυσίµων. Η ανάκτηση και αξιπίηση της θερµότητας είναι σπυδαίας σηµασίας για την εξικνόµηση ενέργειας σε µια χηµική βιµηχανία. T µεθάνι (CH 4) είναι τ κύρι συστατικό τυ φυσικύ αερίυ, χρησιµπιείται ως καύσιµη ύλη και παρασκευάζεται, µεταξύ άλλων, µε θέρµανση υδραερίυ (µίγµα CO και Η 2) εµπλυτισµέν σε H 2 στυς 300 C, παρυσία Ni, σύµφωνα µε την αντίδραση: CO + 3 H 2 CH 4 + H 2O ( g ) 1. Υπλγίστε την πρότυπη ενθαλπία ( Η ) της παραπάνω αντίδρασης, καθώς επίσης και την πρότυπη ενθαλπία καύσης ( Η c) τυ µεθανίυ Μνάδες 2 5 = 10 2. Μίγµα µνξειδίυ τυ άνθρακα και υδργόνυ όγκυ 11, 2 L ( STP) χρησιµπιείται για τ σχηµατισµό µεθανίυ σύµφωνα µε την παραπάνω εξίσωση. Αν η % κ.ό. σύσταση τυ µίγµατς είναι 20% CO και 80% Η 2, να υπλγίσετε: α. Τη µάζα τυ µεθανίυ πυ σχηµατίστηκε. β. Τη θερµότητα πυ εκλύεται κατά την πλήρη καύση τυ CH 4 3. Για περιβαλλντικύς και ικνµικύς λόγυς εκµεταλλευόµαστε τ θερµικό περιεχόµεν των καυσαερίων κατά την καύση τυ CH 4 θερµαίνντας νερό από τυς 25 o C στυς 30 o C. ίννται Αr: C=12, H=1 Υπλγίστε την πσότητα, σε kg, τυ νερύ πυ απρρφά τ πι πάνω πσό θερµότητας και αυξάνει τη θερµκρασία τυ κατά 5 C Για τ νερό ισχύει c=1 cal g - 1 grad - 1 Ένωση Η 2Ο ( g ) CH 4 CO CO 2 Η f (kcal/mol) 58 20 26 94 Σελίδα 4 από 5
Θ Ε Μ Α 4 Σε κενό και κλειστό δχεί όγκυ 2 L εισάγνται 0,4 mol ΝΟ και 0,3 mol Η 2, πυ αντιδρύν µεταξύ τυς σε σταθερή θερµκρασία θ C, σύµφωνα µε την ακόλυθη χηµική εξίσωση: 2 ΝΟ ( g ) + 2 Η 2 ( g ) Ν 2 ( g ) + 2 Η 2Ο ( g ) Για την αντίδραση αυτή δίννται ι ακόλυθες πληρφρίες: α. Η µέση ταχύτητα της αντίδρασης για τα πρώτα 10s είναι 5 10-3 mol L - 1 s - 1 β. Η αντίδραση δεν είναι α πλή, αλλά πραγµατπιείται µε µηχανισµό πυ απτελείται από τα ακόλυθα δύ στάδια: Στάδι 1 : 2 ΝΟ ( g ) + H 2 ( g ) N 2 ( g ) + H 2O 2 ( g ) (βραδύτερ στάδι) Στάδι 2 : Η 2Ο 2 ( g ) + Η 2 ( g ) 2 H 2O ( g ) γ. Η σταθερά της ταχύτητας της αντίδρασης είναι k = 4 L 2 mol - 2 s - 1 Αξιπιώντας τις πι πάνω πληρφρίες, απαντήστε στα ερωτήµατα πυ ακλυθύν: 1. Υπλγίσετε τη συγκέντρωση κάθε αερίυ συστατικύ στ δχεί τη χρνική στιγµή t=10s. Μνάδες 8 2. Πις είναι νόµς της ταχύτητας της αντίδρασης; 3. Υπλγίσετε την ταχύτητα της αντίδρασης τις χρνικές στιγµές: α. t = 0 και β. t = 10s Μνάδες 7 Μνάδες 2 5 = 10 Να απαντήσετε σε όλα τα θέµατα. Κάθε λύση επιστηµνικά τεκµηριωµένη είναι απδεκτή. ιάρκεια εξέτασης: Τρεις (3) ώρες. Μια καινύργια χρνιά ξεκίνησε. Μην εύχεστε να είναι πι εύκλη. Να εύχεστε να γίνετε καλύτερι. Σελίδα 5 από 5