ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΧΗΜΕΙΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: 1 ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 02 11-2014 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: Μαρίνος Ιωάννου, Γιώργος Καντώνης ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α A1. Tα τροχιακά 2p και 2p y ενός ατόμου διαφέρουν: α. Στο σχήμα. β. Στο μέγεθος. γ. Στον προσανατολισμό. δ. Στην ενέργεια. A2. Τα ευγενή αέρια είναι συνολικά: α. οκτώ β. έξι γ. πέντε δ. επτά. A3. Ποιο από τα παρακάτω στοιχεία είναι πιο ηλεκτροθετικό; α. 8 β. 3 Li γ. 1 K δ. 20 Ca A4. Ποια σχέση συνδέει τις διαδοχικές ενέργειες ιοντισμού Ε i(1), Ε i(2) και Ε i(3) του 37 Rb; α. Ε i(1) > Ε i(2) > Ε i(3) β. Ε i(1) < Ε i(2) << Ε i(3) γ. Ε i(1) = Ε i(2) = Ε i(3) δ. Ε i(1) << Ε i(2) < Ε i(3) A5. συνολικός αριθμός ηλεκτρονίων σθένους στo ιόν S 4 2- είναι: α. 26 β. 2 γ. 30 δ. 32 Δίνονται Z(S) = 16, Z() = 8 Σελίδα 1 από 6
ΘΕΜΑ Β Β1. Να χαρακτηρίσετε τις παρακάτω προτάσεις ως Σωστές ή Λανθασμένες και να αιτιολογήσετε τις απαντήσεις σας: i. Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που μπορει να τοποθετηθεί σε ένα f τροχιακό είναι 14, ενώ ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που μπορει να τοποθετηθεί σε ένα s τροχιακό είναι 2. Λανθασμένη: Σε κάθε τροχιακό μέχρι 2 ηλεκτρόνια από την απαγορευτική αρχή του Pauli. ii. iii. iv. Στο άτομο του υδρογόνου, η ενέργεια της υποστιβάδας 2p είναι μεγαλύτερη από την ενέργεια της υποστιβάδας 2s. Λανθασμένη: Λόγω της απουσίας διηλεκτρονιακών απώσεων Ε(2p) = E(2s) Μέταλλο Μ σχηματίζει το κατιόν M 3+ το οποίο έχει 13 ηλεκτρόνια στη στιβάδα Μ. Ο ατομικός αριθμός του Μ είναι 26. Σωστή: Για το κατιόν M 3+ με Ζ = 26 ισχύουν τα εξής: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2!3e 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 K:2, L:8, M:13 Ο τομέας s περιλαμβάνει 14 στοιχεία που ανήκουν στην 1 η και 2 η ομάδα του περιοδικού πίνακα. Λανθασμένη: Περιλαμβάνει τα 7 στοιχεία της 1 ης ομάδας του περιοδικού πίνακα, τα 6 στοιχεία της 2 ης και το e της 18 ης. v. Το χλωρίδιο της τρίτης περιόδου του περιοδικού πίνακα με το μεγαλύτερο σημείο βρασμού είναι το Na. Σωστή: Το Na παρουσιάζει το μεγαλύτερο σημείο βρασμού από όλα τα χλωρίδια της 3 ης ομάδας του περιοδικού πίνακα. Β2. Ποιος είναι ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που μπορούν να τοποθετηθούν: i. Στην υποστιβάδα 2f 0 γιατί δεν υπάρχει η υποστιβάδα 2f. ii. Στην στιβάδα n = 4 Η στιβάδα με n = 4 έχει τις υποστιβάδες 4s, 4p, 4d και 4f άρα μπορούν να τοποθετηθούν μέχρι 2 + 6 + 10 + 14 = 32 ηλεκτρόνια. iii. iv. Σε ένα τροχιακό της υποστιβάδας 2d 0 γιατί δεν υπάρχει η υποστιβάδα 2d. Στο τροχιακό με n = 4, l = 2, ml = - 3 0 γιατί δεν υπάρχει το τροχιακό με n = 4, l = 2, ml = - 3 v. Στην υποστιβάδα 3p 6 γιατί η υποστιβάδα 3p έχει 3 τροχιακά. Σελίδα 2 από 6
Β3. Να υπολογιστεί ο μικρότερος δυνατός ατομικός αριθμός του στοιχείου που έχει: i. Επτά ηλεκτρόνια σε τροχιακά s. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 Ζ = 1 ii. Συμπληρωμένη τη στιβάδα L. Κ:2, L:8 Ζ = 10 iii. iv. Ίσο αριθμό συμπληρωμένων s και p τροχιακών. 1s 2 2s 2 2p 5 Ζ = Έξι μονήρη ηλεκτρόνια. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 4 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 Ζ = 24 v. Συμπληρωμένη πλήρως μια d υποστιβάδα. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 Ζ = 2 Β4. Δίνονται τα στοιχεία Χ, Υ και Ζ με ατομικούς αριθμούς, +1 και +2 αντίστοιχα. Αν το Υ είναι ευγενές αέριο να βρείτε ποιο από τα Χ, Υ και Ζ έχει την μεγαλύτερη ενέργεια ιοντισμού. Αν το Υ είναι οποιοδήποτε ευγενές αέριο εκτός από το e το Χ ανήκει στην 17 η ομάδα του Περιοδικού Πίνακα και το Ζ στην 1 η. Αν το Υ είναι το e τα Χ και Ζ ανήκουν στην 1 η ομάδα του Περιοδικού Πίνακα. Σε κάθε περίπτωση μεγαλύτερη ενέργεια ιοντισμού έχει το Υ που βρίσκεται πιο δεξιά και πιο πάνω από τα Χ και Ζ στον περιοδικό πίνακα. Μάλιστα το e έχει τη μεγαλύτερη E i(1) από όλα τα στοιχεία στον περιοδικό πίνακα. ΘΕΜΑ Γ Γ1. Το άθροισμα όλων των κβαντικών αριθμών spin στο άτομο X είναι +2. Στο άτομο αυτό, επίσης, το άθροισμα όλων των αζιμουθιακών αριθμών l των κατειλημμένων υποστιβάδων είναι 4. i. Ποια είναι η ηλεκτρονιακή δομή του στοιχείου Χ σε υποστιβάδες; Αφού το άθροισμα όλων των κβαντικών αριθμών spin στο άτομο X είναι +2 έχει 4 μονήρη ηλεκτρόνια. Επειδή το άθροισμα όλων των αζιμουθιακών αριθμών l των κατειλημμένων υποστιβάδων είναι 4 η σειρά πλήρωσης του Χ θα ολοκληρώνεται στην υποστιβάδα 3d οπότε η ηλεκτρονιακή δομή του στοιχείου Χ σε υποστιβάδες είναι η εξής: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 Ζ = 26 και όχι 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 4 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 Ζ = 24 με 6 μονήρη ηλεκτρόνια. ii. Σε ποια ομάδα, σε ποια περίοδο και σε ποιο τομέα του Περιδικού Πίνακα βρίσκεται το στοιχείο Χ; Το στοιχείο Χ ανήκει στην 4 η περίοδο, στην 8 η ομάδα και στον τομέα d του Περιδικού Πίνακα. Γ2. Το ιόν Χ - έχει ηλεκτρονιακή δομή Κ(2), L(8), M(18), N(8). i. Ποιος είναι ο ατομικός αριθμός του στοιχείου Χ; Αφού το ιόν Χ - έχει ηλεκτρονιακή δομή Κ(2), L(8), M(18), N(8) το στοιχείο Χ έχει ηλεκτρονιακή δομή Κ(2), L(8), M(18), N(7) και ατομικό αριθμό 35. ii. Ποιος είναι ο ατομικός αριθμός του στοιχείου Y που βρίσκεται στην ίδια ομάδα του περιοδικού πίνακα με το Χ και έχει την μικρότερη ατομική ακτίνα από όλα τα στοιχεία της ομάδας αυτής; Η ηλεκτρονιακή δομή του στοιχείου Χ σε υποστιβάδες είναι η εξής: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 5 και βρίσκεται στην 4 η Σελίδα 3 από 6
περίοδο και στην 17 η ομάδα του Περιδικού Πίνακα. Με δεδομένο ότι σε μία ομάδα του περιοδικού πίνακα η ατομική ακτίνα μειώνεται από κάτω προς τα πάνω, λόγω μείωσης του αριθμού των στιβάδων, το Υ βρίσκεται στην 2 η περίοδο και στην 17 η ομάδα του περιοδικού Ππίνακα. Η ηλεκτρονιακή δομή του στοιχείου Υ σε υποστιβάδες είναι η εξής: 1s 2 2s 2 2p 5 και ο ατομικός του αριθμός είναι. Γ3. Για το στοιχείο Σ υπάρχουν τα εξής δεδομένα: Ανήκει στην τρίτη περίοδο του περιοδικού πίνακα. Σχηματίζει χλωρίδιο του τύπου Σ 2 το οποίο είναι ομοιοπολική ένωση. i. Ποιος είναι ο ατομικός αριθμός του στοιχείου Σ; Ποια είναι η ηλεκτρονική του δομή; Αφού το στοιχείο Σ ανήκει στην τρίτη περίοδο του περιοδικού πίνακα και σχηματίζει χλωρίδιο του τύπου Σ 2 το οποίο είναι ομοιοπολική ένωση η ηλεκτρονιακή δομή του στοιχείου Χ σε υποστιβάδες είναι η εξής: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 και ο ατομικός του αριθμός είναι 16. ii. Ποιος είναι ο ατομικός αριθμός του στοιχείου Υ που ανήκει στην ίδια περίοδο με το Σ και έχει την μεγαλύτερη ενέργεια ιοντισμού από όλα τα στοιχεία της περιόδου αυτής; Με δεδομένο ότι σε μία περίοδο του περιοδικού πίνακα η ενέργεια ιοντισμού αυξάνεται από αριστερά προς τα δεξιά, λόγω αύξησης του δραστικού πυρηνικού φορτίου, η ηλεκτρονιακή δομή του στοιχείου Υ σε υποστιβάδες είναι η εξής: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 και ο ατομικός του αριθμός είναι 18. iii. Αν το οξείδιο του έχει την μορφή ΣΟ 3 να γραφούν οι αντιδράσεις με Η 2 Ο και ΝaΟΗ. ΣΟ 3 + Η 2 Ο Η 2 ΣΟ 4 ΣΟ 3 + 2ΝaΟΗ Νa 2 ΣΟ 4 + 2 Γ4. Να γραφούν οι ηλεκτρονιακοί τύποι κατά Lewis των παρακάτω μορίων: i. Η 3 P 4 P ii. K 2 C 3 + K + K C 2' Σελίδα 4 από 6
iii. I 7 iv. ΝΗ 3 I N v. C 2 C Z(S) = 16, Z() = 8, Z(Η) = 1, Z(C) = 6, Z(K) = 1, Z(N) = 7, Z() = 17, Z(I) = 53 ΘΕΜΑ Δ Ένα άτομο υδρογόνου βρίσκεται στη θεμελιώδη ενεργειακή κατάσταση, οπότε απορροφά ένα φωτόνιο με μήκος κύματος λ 1 και μεταπίπτει σε μια διεγερμένη κατάσταση στην οποία έχει ενέργεια Εn = E 1 / J. Δ1. Ποιος είναι ο κύριος κβαντικός αριθμός της στιβάδας στην οποία έχει διεγερθεί το ηλεκτρόνιο; Εn$= %2,18$10%18 = %2,18$10 %18 η-$n 2 $=$$η-$n$=$3 n 2 Δ2. Να υπολογίσετε το λόγο των μηκών κύματος λ 2 προς λ 1, όπου λ 2 το μήκος κύματος του φωτονίου κατά την μετάπτωση του ηλεκτρονίου από την θεμελιώδη ενεργειακή κατάσταση στην ενεργειακή κατάσταση με n = 4. Δ $=$I$Ε 3 $($ $I$η*$Δ $= ( 1 η*$δ $= (8 (1) ΔΕ 2 $=$I$Ε 4 $($ $I$η*$ΔΕ 2 $= ( 16 1 η*$δε 2 $= (15 16 (2) Από τις σχέσεις 1 και 2 διαιρώντας κατά μέλη βρίσκουμε: Δ 128 = η* ΔΕ 2 135 h,c λ 1 h,c λ 2 128 = η* 135 λ 2 128 = λ 1 135 Σελίδα 5 από 6
Δ3. Το άτομο αποδιεγείρεται από την διεγερμένη κατάσταση με n = 4 επιστρέφοντας στη θεμελιώδη κατάσταση. Πόσα διαφορετικά φωτόνια εκπέμπονται κατά την αποδιέγερση του ηλεκτρονίου προς τη θεμελιώδη κατάσταση; Τα πιθανά μήκη κύματος που μπορεί να παρατηρηθούν κατά την αποδιέγερση ενός ηλεκτρονίου από την στιβάδα με n = 4 στο άτομο του υδρογόνου είναι έξι σύμφωνα με το παρακάτω σχήμα:! E 1 2 4 5 n#=4 n#=#3 n#=#2 3 6 n#=#1 Δ4. Να υπολογιστεί η ενέργεια που απαιτείται για τον ιοντισμό του ατόμου από την στιβάδα με n = 3; ΔΕ#=#IE f# (#E i I#η+#ΔΕ#=#E f# (#E i #η+#δε#=#0#( ( 2,18#10 (18 η+#δε#=#0,242#10 (18 #J Δίνεται = - 2,18 10-18 J Σελίδα 6 από 6