ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΧΗΜΕΙΑ / Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 11/12/2016 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ 1 Ο 1. (β) 2. (α) 3. Α.(γ) Β.(δ) 4. (β) 5. α) Σ (σελ. 44 σχ. βιβλίο) β) Σ (σελ. 43 σχ. βιβλίο) γ) Λ (είναι καλύτερης ποιότητας, σελ. 43 σχ. βιβλίο) δ) Λ (το μεθάνιο, σελ. 45 σχ. βιβλίο) ε) Λ (η απλούστερη κετόνη είναι η προπανόνη διότι ο γενικός μοριακός τύπος της ομόλογης σειράς των κετονών είναι C v Η 2v O και ισχύει για v 3. Άρα η πρώτη κετόνη θα έχει v=3 και όχι v=2) ΘΕΜΑ 2 Ο 2.1 1. CH 2 CH 2 OH 2. CH 2 =CHCH=CH 2 3. CH C CH 4. CH 2 =CH CH=O 5. CH 2 =CH COOH 6. CH 2 C CH 2 OH Φροντιστήρια Εν-τάξη Σελίδα 1 από 7
7. CH 2 =CH CH COOH Cl 8. C C 9. HO CH 2 CH 2 CH 2 OH 10. HOOC COOH 2.2 1. 2-μέθυλο 1-βουτανόλη 2. 4-πεντεν-2-όνη 3. 3-αίθυλο 1-πεντεν-3-όλη 4. 1-εξεν-5-ίνιο 5. ισοπρόπυλο μεθυλαιθέρας 6. αιθανικός προπυλεστέρας (οξικός προπυλεστέρας) 7. 4-μέθυλο 1-πεντεν-3-όλη 8. 2-εξενάλη 9. 2-μέθυλο 3-πεντενικό οξύ 10. 4-πεντινικό οξύ 2.3 α) CH 4 + Cl 2 Cl + Cl 2 CH 2 Cl 2 + Cl 2 CHCl 3 + Cl 2 Cl + HCl CH 2 Cl 2 + HCl CHCl 3 + HCl CCl 4 + HCl τετραχλωράνθρακας β) Το φυσικό αέριο αποτελείται από μείγμα αέριων υδρογονανθράκων με κύριο συστατικό το μεθάνιο (CH 4 ) σε ποσοστό περίπου 90% (10% βουτάνιο, αιθάνιο, προπάνιο). Τα πλεονεκτήματά του έναντι του πετρελαίου είναι: Φροντιστήρια Εν-τάξη Σελίδα 2 από 7
1. Είναι καθαρό καύσιμο, καίγεται πλήρως και με ευκολία προς CO 2. 2. Δεν περιέχει S ή Ν 2, οπότε δε δίνει ρυπογόνα αέρια όπως CO, NO x και SO 2 3. Έχει μεγάλη θερμαντική ικανότητα (9000-12000 kcal για κάθε 1m 3 καυσίμου). (σελ. 45 σχ. βιβλίο) ΘΕΜΑ 3 Ο 3.1 A) Έστω άκυκλος υδρογονάνθρακας με μοριακό τύπο C x H y Για τον υδρογονάνθρακα ισχύουν τα εξής: Mr(CxHy)= Ar(C) x + Ar(H) y 54=12x+y (1) και = ή mc=mh 8 ή Ar(C) x=[ar(h) y] 8 ή 12x=8y ή y= (2) Τότε θα έχουμε (1) 54=12x + 54= 54 8=108x 432=108x x=432/108 x=4 (2) y= y= 6 Επομένως ο μοριακός τύπος της ένωσης Α είναι C 4 H 6. B) Η ένωση Α αντιστοιχεί στο γενικό μοριακό τύπο C v H 2v-2,όπου για v 2 έχουμε την ομόλογη σειρά των αλκινίων (ακόρεστοι υδρογονάνθρακες με 1 τ.δ) και για v 3 την ομόλογη σειρά των αλκαδιενίων (ακόρεστοι υδρογονάνθρακες με 2 δ.δ) Οι πιθανοί συντακτικοί τύποι της ένωσης Α είναι: Αλκίνια CH 2 C CH C C Φροντιστήρια Εν-τάξη Σελίδα 3 από 7
Αλκαδιένια CH 2 =CHCH=CH 2 CH=C=CH 2 Γ) Η χημική εξίσωση τέλειας καύσης του υδρογονάνθρακα παρουσιάζεται ως εξής: Τα mol του C 4 H 6 + 11/2 O 2 4 CO 2 + 3 H 2 O υδρογονάνθρακα σε stp 1mol 4mol 3mol συνθήκες υπολογίζονται από τον τύπο: 0,5mol z=; ω=; z=4 0,5=2mol CO 2 και ω=3 0,5=1,5mol H 2 O 1/2 0,5mol C 4 H 6 Για τη μάζα του Η 2 Ο έχουμε : ή m=n Mr ή m=1,5 18 =27g (Mr H2O =2+16=18) Για τον όγκο σε stp του CO 2 έχουμε : ή V=n Vm ή V=2 22,4=44,8L 3.2 α) Η οργανική ένωση έχει στο μόριο της τόσα άτομα άνθρακα όσα το δεύτερο μέλος της ομόλογης σειράς των αλκαδιενίων από αυτό προκύπτει ότι: Η ομόλογη σειρά των αλκαδιενίων έχει γενικό μοριακό τύπο C v H 2v-2 με v 3. Το 2 ο μέλος της σειράς αυτής έχει v=4 και μοριακό τύπο C 4 H 6 Άρα το πλήθος των ανθράκων στην κορεσμένη οργανική ένωση που ψάχνουμε αντιστοιχεί στον αριθμό 4. Επιπλέον, γνωρίζουμε ότι το πλήθος τον υδρογόνων της άγνωστης οργανικής ένωσης είναι ίσο με το πλήθος των υδρογόνων στο 4 ο μέλος της ομόλογης σειράς των αλκενίων άρα: Η ομόλογη σειρά των αλκενίων έχει γενικό μοριακό τύπο C v H 2v με v 2. Το 4 ο μέλος της σειράς αυτής έχει v=5, τα υδρογόνα του είναι 2v=2 5=10 και ο μοριακός τύπος του C 5 H 10. Επομένως το πλήθος των υδρογόνων στην οργανική ένωση είναι 10. Από την άσκηση γνωρίζουμε ακόμα ότι περιέχεται στο μόριο αυτής της ένωσης και 1 οξυγόνο. Ο μοριακός τύπος της ένωσης που ψάχνουμε είναι ο : C 4 H 10 O Φροντιστήρια Εν-τάξη Σελίδα 4από 7
β) Ο μοριακός τύπος της ένωσης C 4 H 10 O, αντιστοιχεί στον γενικό μοριακό τύπο με C v H 2v+2 O, όπου με v 1 έχουμε την ομόλογη σειρά των κορεσμένων μονοσθενών αλκοολών και με v 2 την ομόλογη σειρά των κορεσμένων μονοαιθέρων. Άρα τα πιθανά συντακτικά ισομερή είναι: Αλκοόλες CH 2 CH 2 CH 2 OH 1-βουτανόλη CH 2 CH 2-βουτανόλη OH CHCH 2 OH μέθυλο 1-προπανόλη OH C μέθυλο 2-προπανόλη Αιθέρες OCH 2 CH 2 μέθυλο προπυλ(ο)αιθέρας CH 2 OCH 2 διαιθυλ(ο)αιθέρας OCH ισοπρόπυλο μέθυλ(ο)αιθέρας Φροντιστήρια Εν-τάξη Σελίδα 5από 7
ΘΕΜΑ 4 Ο 4.1 Ο αέριος υδρογονάνθρακας με έναν διπλό δεσμό που καίγεται πλήρως είναι αλκένιο και έχει γενικό μοριακό τύπο C v H 2v με ν 2 Η χημική εξίσωση καύσης που αντιστοιχεί στην τέλεια καύση του αλκενίου δίνεται ως εξής: C v H 2v + 3v/2 O 2 v CO 2 + v H 2 O Η μεταβολή στον όγκο των καυσαερίων 1 ml v ml αντιστοιχεί στο CO 2, διότι αυτό είναι που 50 ml 300 ml δεσμεύεται από το διάλυμα βάσης. Το CO 2 είναι οξείδιο αμέταλλου δηλαδή όξινο οξείδιο και δίνει 50v=300 ή ν=6 αντίδραση εξουδετέρωσης με το διάλυμα της βάσης. Επομένως, V CO2 =300mL Ο μοριακός τύπος του αλκενίου είναι: C 6 H 12 Β) Η χημική εξίσωση καύσης γράφεται ως εξής: ml C 6 H 12 + 9 O 2 6 CO 2 + 6 H 2 O αρχικά 50 2400 - - αντιδρούν x 9 x - - παράγονται - - 6x 6x τελικά 50-x 2400-9x 6x 6x Ο όγκος του ατμοσφαιρικού αέρα ήταν συνολικά 12L ή 12000mL. Σε αυτό τον όγκο ατμοσφαιρικού αέρα περιέχονται: Σε 100mL ατ. αέρα περιέχονται 20 ml O 2 και 80mL N 2 Σε 12000mL ατ. αέρα περιέχονται z=; O 2 και ψ=; N 2 z=2400ml O 2 και ψ=9600ml N 2 Από το προηγούμενο ερώτημα γνωρίζουμε ότι η ποσότητα του CO 2 που παράχθηκε ήταν 300mL. Άρα από το πινακάκι προκύπτει ότι: 6x=300 ή x=50ml Η αρχική ποσότητα του οξυγόνου που είχαμε διαθέσιμη ήταν 2400mL από αυτή τη ποσότητα αντέδρασαν τελικά τα 9 x = 450 ml και περίσσεψαν Φροντιστήρια Εν-τάξη Σελίδα 6από 7
2400 9x =2400-450=1950mL O 2 Επιπλέον η ποσότητα των υδρατμών που παράχθηκε ήταν 6x=300mL Άρα συνολικά τα καυσαέρια που πήραμε από την καύση: V O2(περίσσεια) =1950mL ή 1,95L V CO2 =300mL V H2O =300mL V N2 =9600mL ή 9,6L 4.2 Η χημική εξίσωση καύσης του υδρογονάνθρακα παρουσιάζεται ως εξής: C 2 H 6 + 7/2 O 2 2 CO 2 + 3 H 2 O Τα mol του υδρογονάνθρακα σε 1mol 7/2mol 3mol stp συνθήκες 2mol x=; ψ=; υπολογίζονται από _ τον τύπο: x=7/2 2 ψ=3 2 x=7mol Ο 2 ψ=6mol Η 2 Ο 2mol C 2 H 6 A) Για το H 2 O προκύπτει ότι: ή m=n Mr ή m=6 18 =108g (Mr H2O =2+16=18) B) Για τον όγκο σε stp του Ο 2 έχουμε: ή V=n Vm ή V=7 22,4=156,8L Είναι γνωστό ότι η σύσταση του ατμοσφαιρικού αέρα σε οξυγόνο είναι 20%v/v. Από αυτό έχουμε ότι : Σε 100L ατ. αέρα περιέχονται 20L O 2 Σε q=; ατ. αέρα περιέχονται 156,8L O 2 20q=100 156,8 q=784l ατ. Αέρ Επομένως η ποσότητα του ατμοσφαιρικού αέρα που χρησιμοποιήθηκε για την καύση ήταν: V ατ.αέρα =784L Φροντιστήρια Εν-τάξη Σελίδα 7από 7