Κοπςθαίο Φπονηιζηήπιο Ημεπομηνία : 19/10/2014 Διάπκεια διαγωνίζμαηορ : 180' Eξεηαζόμενο μάθημα : Χημεία Θεηικήρ Καηεύθςνζηρ, 1ο Κεθάλαιο ΘΕΜΑ 1 ο 1.1. Τα θσηόληα: i) ζπκπεξηθέξνληαη: α. σο θύκα β. σο ζσκαηίδηα γ. άιινηε σο θύκα θαη άιινηε σο ζσκαηίδηα δ. νξηζκέλα απ απηά σο θύκα θαη ηα ππόινηπα σο ζσκαηίδηα. ii) έρνπλ δηαζηάζεηο: α. κάδαο β. ελέξγεηαο γ. άιινηε κάδαο θαη άιινηε ελέξγεηαο δ. κάδαο θαη ελέξγεηαο. (2 Μνλάδεο) 1.2. Καηά ηε κεηάπησζε ηνπ ειεθηξνλίνπ ζην άηνκν ηνπ πδξνγόλνπ από ηε ζηηβάδα Μ ζηε ζηηβάδα Κ εθπέκπεηαη αθηηλνβνιία ζπρλόηεηαο f 1, από ηελ Μ ζηελ L εθπέκπεηαη αθηηλνβνιία ζπρλόηεηαο f 2, ελώ από ηελ L ζηελ Κ εθπέκπεηαη αθηηλνβνιία ζπρλόηεηαο f 3. Μεηαμύ ησλ ηξηώλ απηώλ ζπρλνηήησλ ηζρύεη ε ζρέζε: α. f 1 = f 2 + f 3 γ. f 3 = f 1 + f 2 β. f 2 = f 1 + f 3 δ. f 1 < f 2 + f 3. 1.3. Αηνκηθό ηξνρηαθό είλαη: α. ε πηζαλόηεηα εύξεζεο ελόο ειεθηξνλίνπ ζε θάπνην ζεκείν β. ν ρώξνο ζηνλ νπνίν ππάξρεη ζεκαληηθή πηζαλόηεηα λα βξεζεί έλα ειεθηξόλην γ. ε ηξνρηά πνπ δηαγξάθεη έλα ειεθηξόλην θάπνηνπ αηόκνπ δ. κία από ηηο ειεθηξνληαθέο ζηηβάδεο θαηά Bohr. 1.4. Ζ πηζαλόηεηα ς 2 εύξεζεο ηνπ ειεθηξνλίνπ πνιύ θνληά ζε έλα ζεκείν Σ ζε ζπλάξηεζε κε ηελ απόζηαζε r απηνύ ηνπ ζεκείνπ από ηνλ ππξήλα ηνπ αηόκνπ ηνπ πδξνγόλνπ απνδίδεηαη κε ην δηάγξακκα: 1
1.5. Πνηα από ηηο επόκελεο ειεθηξνληαθέο δνκέο αληηζηνηρεί ζηε δνκή ηεο ζεκειηώδνπο θαηάζηαζεο ηνπ αηόκνπ ηνπ ζθαλδίνπ ( 21 Sc): α. 1s 2 2s 2 2p 6 2d 10 3s 1 β. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 3 γ. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 1 4s 2 δ. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 2 4s 1. 1.6. Από ηνπο αθόινπζνπο ζπκβνιηζκνύο (I) έσο (IV): παξηζηάλεη ηε δνκή ηεο εμσηεξηθήο ζηηβάδαο ηνπ αηόκνπ ηνπ θσζθόξνπ (Ε = 15) ζηε ζεκειηώδε θαηάζηαζε: α. ε (I) β. ε (II) γ. ε (III) δ. ε (IV) ε. θακία. 1.7. Έλα ζηνηρείν αλήθεη ζηελ 3ε πεξίνδν ηνπ Π.Π. όηαλ: α. ν αηνκηθόο ηνπ αξηζκόο είλαη κεγαιύηεξνο από 10 β. δηαζέηεη ηξία ειεθηξόληα ζηελ εμσηεξηθή ηνπ ζηηβάδα γ. είλαη ζπκπιεξσκέλε ε ηξίηε ειεθηξνληαθή ηνπ ζηηβάδα δ. ε εμσηεξηθή ηνπ ζηηβάδα είλαη ε Μ. 1.8. Τα ζηνηρεία κε δνκή εμσηεξηθήο ζηηβάδαο ns 2, np 6 i) αλήθνπλ ζηελ νκάδα: α. ησλ αιθαιίσλ (1ε) γ. ησλ επγελώλ αεξίσλ (18ε) β. ησλ αιθαιηθώλ γαηώλ (2ε) δ. ηνπ νμπγόλνπ (16ε) ii) θαη είλαη ζπλνιηθά: α. νθηώ β. έμη γ. πέληε δ. επηά. (2 Μνλάδεο) 1.9. Ο ειεθηξνληαθόο ηύπνο ηνπ SO 3 είλαη: 1.10. Ζ αηηία ηεο δεκηνπξγίαο ησλ ρεκηθώλ δεζκώλ είλαη: α. ε ηάζε ησλ ζηνηρείσλ λα κεηαπίπηνπλ ζε ζηαζεξόηεξε θαηάζηαζε κε ιηγόηεξε ελέξγεηα β. ε ηάζε ησλ ζηνηρείσλ λα ζρεκαηίδνπλ ρεκηθέο ελώζεηο γ. ε αζηάζεηα θάζε ζπζηήκαηνο πνπ απνηειείηαη από κεκνλσκέλα άηνκα δ. ε ηάζε ησλ ζηνηρείσλ λα ζπκπιεξώλνπλ όια ηα ηξνρηαθά ηεο εμσηεξηθήο ηνπο ζηηβάδαο. 2
1.11 Πνηα από ηηο παξαθάησ ηεηξάδεο θβαληηθώλ αξηζκώλ είλαη δπλαηέο γηα έλα ειεθηξόληνν ζε ηξνρηαθό 4f. α. n = 4 l = 3 m l = -4 m s = +1/2 β. n = 4 l = 4 m l = +4 m s = +1/2 γ. n = 4 l = 3 m l = +1 m s = -1/2 δ. n = 4 l = 2 m l = -2 m s = +1/2 1.12 Γίλνληαη ηα ζηνηρεία 11 Na, 17 Cl, 19 K. Γηα ηηο αηνκηθέο αθηίλεο ηζρύεη ε ζρέζε: α. R K > R Cl > R Na β. R K > R Na > R Cl γ. R Cl > R Na > R K δ. R Na > R Cl > R K 1.13 Γίλνληαη ηα ζηνηρεία 12 Mg, 16 S, 20 Ca. Γηα ηηο ελέξγεηεο πξώηνπ ηνληηζκνύ ηζρύεη ε ζρέζε: α. E Ca < E Mg < E S β. E S < E Mg < E Ca γ. E Mg < E S < E Ca δ. E Ca < E S < E Mg 1.14 Ζ κάδα ηνπ πξσηνλίνπ (m p ) είλαη 1836 θνξέο κεγαιύηεξε από ηε κάδα ηνπ ειεθηξνλίνπ (m e ). Αλ ηα δύν απηά ζσκαηίδηα θηλνύληαη κε ηελ ίδηα ηαρύηεηα, πνηα είλαη ε ζρέζε ησλ αληηζηνίρσλ κεθώλ θύκαηνο ι p θαη ι e, ζύκθσλα κε ηελ θπκαηηθή ζεσξία ηεο ύιεο ηνπ de Broglie; α. ι e = 1836 ιp p β. e 1836 γ. ι e = ι p 1836 δ. e p 1.15 Σην ηόλ 26 Fe 2+ ν αξηζκόο ησλ ειεθηξνλίσλ ζηελ ππνζηηβάδα 3d θαη ζηε ζεκειηώδε θαηάζηαζε είλαη: α. 2 β. 5 γ. 3 δ. 6 1.16 Πνηα από ηηο παξαθάησ ηεηξάδεο θβαληηθώλ αξηζκώλ (n, l, m l, m s ) δεν είλαη επηηξεπηή γηα έλα ειεθηξόλην ζε έλα άηνκν ; α. (4, 2, 2, +1/2) β. (4, 1, 0, -1/2) γ. (4, 2, 3, +1/2) δ. (4, 3, 2, -1/2) 3
ΘΕΜΑ 2 ο 2.1. Αληηζηνηρήζηε ην θάζε αηνκηθό ηξνρηαθό ηεο ζηήιεο (II) κε κία από ηηο ηηκέο ηνπ αδηκνπζηαθνύ θβαληηθνύ αξηζκνύ ηεο ζηήιεο (I), θαζώο θαη κε κία από ηηο ηηκέο ηνπ θύξηνπ θβαληηθνύ αξηζκνύ ηεο ζηήιεο (III). (I) (II) (III) 2.2. Τν ζύλνιν ησλ ηεζζάξσλ αξηζκώλ ηεο ζηήιεο (I) απνηειεί κία ηεηξάδα ηηκώλ ησλ θβαληηθώλ αξηζκώλ ελόο ειεθηξνλίνπ. Αληηζηνηρήζηε ηνλ θάζε θβαληηθό αξηζκό ηεο ζηήιεο (II) κε κία από ηηο ηηκέο πνπ κπνξεί λα πάξεη (ζηήιε I), θαζώο θαη κε ηελ πιεξνθνξία πνπ καο παξέρεη θαη ε νπνία αλαθέξεηαη ζηε ζηήιε (III). (4 Μνλάδεο) 2.3. Αληηζηνηρήζηε ηελ θάζε ζηηβάδα ή ππνζηηβάδα ηεο ζηήιεο (II) κε ην κέγηζην αξηζκό κνλήξσλ ειεθηξνλίσλ πνπ είλαη δπλαηό λα πεξηέρνληαη ζ απηή (ζηήιε I), θαζώο θαη κε ην κέγηζην αξηζκό ησλ ειεθηξνληαθώλ δεπγώλ πνπ κπνξεί απηή λα πεξηιακβάλεη (ζηήιε III) ζηε ζεκειηώδε θαηάζηαζε ηνπ αηόκνπ. 4
2.4 Να αληηζηνηρήζεηε ην θάζε ζηνηρείν ηεο ζηήιεο (I) γηα ην νπνίν δίλεηαη κέζα ζηελ παξέλζεζε κία πιεξνθνξία, κε κία από ηηο ειεθηξνληαθέο δνκέο ηεο ζηήιεο (II). 2.5. Σην παξαθάησ ζρήκα απεηθνλίδνληαη νη ζέζεηο νξηζκέλσλ ζηνηρείσλ ζηνλ Π.Π. Αληηζηνηρήζηε ην θάζε ζύκβνιν ηνπ ζηνηρείνπ ηεο ζηήιεο (I) κε κία από ηηο ειεθηξνληαθέο δνκέο ηεο ζηήιεο (II). (3 Μνλάδεο) 2.6. Να αληηζηνηρήζεηε ζε θάζε ειεθηξνληαθή δνκή ηεο Σηήιεο Η ην ζσζηό ζώκα (ζηνηρείν ζε ζεκειηώδε ή δηεγεξκέλε θαηάζηαζε, ηόλ) ηεο Σηήιεο ΗΗ. Σηήλη Ι Σηήλη ΙΙ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3Li 1s 2 2p 1 7N + 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 14Si 1s 2 2s 2 2p 2 17Cl - 16S (3 Μνλάδεο) ΘΕΜΑ 3 ο 3.1 Δμεγήζηε αλ ηζρύνπλ νη πξνηάζεηο πνπ αθνινπζνύλ ηνπνζεηώληαο ην γξάκκα Σ αλ ε πξόηαζε είλαη ζσζηή ή ην γξάκκα Λ, αλ ε πξόηαζε είλαη ιαλζεζκέλε ζην 5
θνπηάθη δίπια από θάζε πξόηαζε. Να αλαθέξεηε έλα ζρεηηθό παξάδεηγκα, όπνπ ην θξίλεηε ζθόπηκν. 1. Σύκθσλα κε ην αηνκηθό πξόηππν ηνπ Bohr ην ειεθηξόλην δηαγξάθεη θπθιηθέο ή θαη ειιεηπηηθέο ηξνρηέο. 2. Καηά ηε κεηάπησζε ηνπ ειεθηξνλίνπ ζην άηνκν ηνπ πδξνγόλνπ από ηε ζηηβάδα Μ ζηε ζηηβάδα L εθπέκπεηαη ειεθηξνκαγλεηηθή αθηηλνβνιία νξηζκέλεο ζπρλόηεηαο. 3. Ζ αξρή ηεο αβεβαηόηεηαο ακθηζβεηεί ηνλ θπκαηνζσκαηηδηαθό δπηζκό ηνπ ειεθηξνλίνπ. 4. Σην άηνκν ηνπ αδώηνπ (Ε = 7) πεξηέρνληαη ζηε ζεκειηώδε ηνπ θαηάζηαζε ηξία αζύδεπθηα ειεθηξόληα. 5. Ζ ειεθηξνληαθή δνκή γηα ην άηνκν ηνπ Βεξπιιίνπ (Ε = 4) ζηε ζεκειηώδε ηνπ θαηάζηαζε, ζύκθσλα κε ηνλ θαλόλα ηνπ Hund, είλαη: 6. Ο ζίδεξνο (Ε = 26) αλήθεη ζηνλ ηνκέα d ηνπ Π.Π. 7. Έλα ρεκηθό ζηνηρείν αλήθεη ζηνλ ηνκέα s ηνπ Π.Π. όηαλ είλαη ζπκπιεξσκέλεο όιεο νη s ππνζηηβάδεο ηνπ. 8. Οη ππνζηηβάδεο 3p θαη 4s είλαη ελεξγεηαθά ηζνδύλακεο. 9. Γελ είλαη πνηέ δπλαηό ην κνλαδηθό ειεθηξόλην ηνπ αηόκνπ ηνπ πδξνγόλνπ λα βξεζεί ζηελ ππνζηηβάδα 2s ή 2p. 10. Σε θάζε ηηκή ηνπ καγλεηηθνύ θβαληηθνύ αξηζκνύ αληηζηνηρεί έλα κόλν αηνκηθό ηξνρηαθό. 11. Ο θβαληηθόο αξηζκόο ηνπ spin (m s ) ζπκκεηέρεη ζηε δηακόξθσζε ηεο ηηκήο ηεο ελέξγεηαο ηνπ ειεθηξνλίνπ. 12. Γηα ην άηνκν ηνπ νμπγόλνπ ( 8 Ο), ζηε ζεκειηώδε θαηάζηαζε, ε θαηαλνκή ησλ ειεθηξνλίσλ είλαη: 1s 2 2s 2 2 2 2p 2py x. 13. Σηνηρεία κεηάπησζεο είλαη ηα ζηνηρεία πνπ θαηαιακβάλνπλ ηνλ ηνκέα d ηνπ πεξηνδηθνύ πίλαθα. 3.2. Σπκπιεξώζηε ηα δηάζηηθηα ζηνλ παξαθάησ πίλαθα: (6,5 Μνλάδεο) (4,5 Μνλάδεο) 6
3.3 Κξηηήξην γηα ηε ζύγθξηζε ησλ ελεξγεηώλ δύν ππνζηηβάδσλ είλαη ε ηηκή ηνπ αζξνίζκαηνο... ησλ... θβαληηθώλ αξηζκώλ. Αλ γηα δύν ππνζηηβάδεο, όπσο π.ρ. γηα ηελ... θαη ηελ..., ην άζξνηζκα απηό έρεη ηελ ίδηα ηηκή, ηόηε από ηε κηθξόηεξε ελέξγεηα ραξαθηεξίδεηαη ε ππνζηηβάδα εθείλε κε ηε... ηηκή ηνπ.... (3 Μνλάδεο) 3.4. Γξάςηε ηνπο ειεθηξνληαθνύο ηύπνπο ησλ παξαθάησ ελώζεσλ. α) Υπνρισξηώδεο νμύ (HClO) β) Θεηηθό νμύ (H 2 SO 4 ) γ) Οξζνππξηηηθό νμύ (H 4 SiO 4 ) δ) Φσζθνξηθό νμύ (H 3 PO 4 ) Γίλνληαη νη αηνκηθνί αξηζκνί ησλ ζηνηρείσλ: H: 1, Cl: 17, O: 8, S: 16, Si: 14, P: 15. (6 Μνλάδεο) 3.5 Γίλεηαη ν παξαθάησ πίλαθαο: Ενέργειες ιονηιζμού (MJ/mol) Li (g) Li + (g) + e E i1 = 0,52 Li + (g) Li2+ (g) + e E i2 = 7,30 Li 2+ (g) Li3+ (g) + e E i3 = 11,81 α. Να εμεγήζεηε γηαηί ηζρύεη ε δηάηαμε E i1 < E i2 < E i3 γηα ηηο ελέξγεηεο ηνληηζκνύ. β. Να εμεγήζεηε γηαηί ε ελέξγεηα πξώηνπ ηνληηζκνύ ηνπ 3 Li είλαη κεγαιύηεξε από ηελ ελέξγεηα πξώηνπ ηνληηζκνύ ηνπ 11 Νa. ΘΕΜΑ 4 ο 4.1 Υπνινγίζηε ηελ ελέξγεηα ελόο θσηνλίνπ ηεο ππέξπζξεο αθηηλνβνιίαο ζπρλόηεηαο 1,2.10 8 khz, θαζώο θαη ηελ ελέξγεηα ελόο θσηνλίνπ ηεο ππεξηώδνπο αθηηλνβνιίαο κήθνπο θύκαηνο 4.10-2 κm. Γίλνληαη ε ηαρύηεηα ηνπ θσηόο c = 3.10 8 m/s θαη ε ζηαζεξά ηνπ Planck h = 6,6.10-34 J.s. (10 Μνλάδεο) 4.2. Γξάςηε όιεο ηηο δπλαηέο ηεηξάδεο ηηκώλ ησλ ηεζζάξσλ θβαληηθώλ αξηζκώλ γηα ηα ειεθηξόληα ηεο ζηηβάδαο L. Σε πνηα ππνζηηβάδα αληηζηνηρεί θάζε κία από απηέο ηηο ηεηξάδεο ηηκώλ; (10 Μνλάδεο) 4.3 Να γξαθνύλ νη ειεθηξνληαθέο δνκέο ησλ ηόλησλ 20 Ca 2+, 21 Sc 3+ θαη 25 Mn 2+. ΚΑΛΖ ΔΠΗΤΥΦΗΑ 7