Πανελλήνιες Εξετάσεις Χημεία Γ Λυκείου Θετικής Κατεύθυνσης Ημερήσιο: 01 Επαναληπτικές Θέμα ο Α1. Β Α. γ Α. β Α4. α Α5: α. Τα προκύπτοντα υβριδικά τροχιακά διαφέρουν από τα ατομικά τροχιακά από τα οποία προέρχονται στα εξής: i. To σχήμα τους είναι διαφορετικό και καθορίζεται από τη σχετική αναλογία τη συμμετοχής των αρχικών ειδών των ατομικών τροχιακών στο σχηματισμό των υβριδικών τροχιακών. ii. To μέγεθος των υβριδικών τροχιακών είναι μεγαλύτερο από το αντίστοιχο μέγεθος των αρχικών τροχιακών. iii. Είναι του ίδιου είδους σε αντίθεση με τα αρχικά ατομικά τροχιακά που πρέπει να είναι διαφορετικού τύπου. Για παράδειγμα τα sp υβριδικά τροχιακά είναι ίδιου τύπου, και προέρχονται από τα ς, px και pψ ατομικά τροχιακά. β. 1 η διαφορά: Η σταθερά ιοντισμού του ασθενούς ηλεκτρολύτη εξαρτάται από τη θερμοκρασία και όχι από τη συγκέντρωση του, ενώ η σταθερά ιοντισμού εξαρτάται τόσο από τη θερμοκρασία, όσο και από την συγκέντρωση του ασθενούς ηλεκτρολύτη. 1
η διαφορά Η σταθερά ιοντισμού του ασθενούς ηλεκτρολύτη παραμένει σταθερή και στην περίπτωση διαλύματος του όπου υπάρχει επίδραση κοινού ιόντος, ενώ ο βαθμός ιοντισμού του μεταβάλλεται. Θέμα B Β1. α. Λάθος. Για οποιαδήποτε αλκοόλη δεν περιλαμβάνει σε γειτονικό υδρογόνο στον άνθρακα του, δεν αφυδατώνεται σύμφωνα με τη θεωρία του βιβλίου. Για παράδειγμα η αλκοόλη: β. Σωστό. Η αντίδραση εστεροποίησης είναι η:! Η θεωρία αυτή καλύπτεται στο σχολικό βιβλίο, στις αντιδράσεις αντικατάστασης στην εστεροποίηση και προκύπτει από τα χρώματα των ομάδων στη δοθείσα γενική αντίδραση. γ. Λάθος. Η ηλεκτρονική δομή της στιβάδας σθένους των αλκαλικών γαιών είναι ns, όπου n κύριος κβαντικός αριθμός. Οι αλκαλικές γαίες αποβάλλουν τα δύο ηλεκτρόνια σθένους κατά το σχηματισμό του ιοντικού τους δεσμού με τον οξυγόνο (Ο) και ο «μοριακός τύπος» της ένωσης που σχηματίζεται, είναι ο ΑΟ. δ. Σωστό. Η διάσταση του άλατος στο νερό είναι η : mol Αρχικά Διίστανται N 4 F N + 4 + F - Παράγονται Τελικά 0 Από τα παραγόμενα ιόντα και τα δύο θα αντιδράσουν με το νερό, επηρεάζοντας το p του υδατικού διαλύματος. Συγκεκριμένα το ΝΗ 4 + είναι το συζυγές οξύ της ασθενούς βάσης ΝΗ ενώ το F - είναι η συζυγής
βάση του ασθενούς οξέος ΗF. N 4 + + Αρχικά 0 Αντιδρούν x N + + Παράγονται x x Ισορροπία -x x x Προσεγγίσεις x x Εύρεση K a του N 4 + : K 10 K K K K K 14 w a b w a a 5 a Kb 10 Εύρεση [Η Ο + ]: K 10 9 [ ] [N ] x 9 4, 5 10 [N 4 ] x 10 F - + F + - Αρχικά 0 Αντιδρούν x Παράγονται x x Ισορροπία -x x x Προσεγγίσεις x x Εύρεση K b του F - : K 10 14 w 10 Kb Kw Kb Kb K 4 b 10 10 Εύρεση [ - ]: [ ] [F] y K 10 [F ] 10 5 b y 10 Επειδή x y [ ] [ ] είναι προφανές πως το διάλυμα είναι όξινο. ε. Λάθος. Το ΝΗ + 4 δεν μπορεί να δράσει σαν βάση κατά Bronsted Lowry γιατί δεν έχει διαθέσιμα ηλεκτρόνια σθένους προκειμένου να σχηματίσει χημικό δεσμό με το Η +, όπως φαίνεται στη δομή Lewis: N +
Β Η κατανομή ηλεκτρονίων των ατόμων σε ατομικά τροχιακά είναι οι: 6: 1: 1s s px py 1s pz διαθέτει δύο μονήρη ηλεκτρόνια και θα μπορούσε να σχηματίσει δύο δεσμούς Η με δομή Lewis: Το πραγματικό μόριο είναι το μεθάνιο 4 με δομή Lewis: Ο πραγματικός τύπος του μεθανίου διαφέρει από αυτόν που θα προβλέπαμε με βάση την ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων, γιατί ο άνθρακας σχηματίζει τους σ δεσμούς του με υβριδικά τροχιακά. Στο πραγματικό μόριο του μεθανίου σχηματίζονται τέσσερις σ- δεσμούς με τη χρήση των sp υβριδικών τροχιακών του και όχι με τα μονήρη ηλεκτρόνια σθένους του που είναι δύο και καταλαμβάνουν ατομικά τροχιακά. Β Διάκριση ουσιών: Η οξειδώνεται προς με ΚMn 4 σε όξινο περιβάλλον. Η δίνει κίτρινο ίζημα κατά την επίδραση ιωδίου σε Na (ιωδοφορμική αντίδραση). Η ουσία που περισσεύει προφανώς θα είναι η. Αντιδράσεις διακρίσεων: 5 + 6KMn 4 + 9 S 4 + 6Na + 4I 5 + 6MnS 4 + K S 4 + 19 Na + I + 5NaI + 4
Θέμα Γ Γ1. α. Α. B. Na Γ. Δ. Η= Ε. Η() Z. β. i. + ΝαΟΗ Να + ΟΗ ii. 6Na + K r 7 + 11 S 4 6 + r (S 4 ) + K S 4 +NaS 4 + 14 iii. +N N N + +N iv. 5 + KMn 4 + S 4 5 + MnS 4 + K S 4 + 8 S 4 Γ. Έστω α τα mol της ουσίας Χ και α mol της ουσίας Υ στο αρχικό μείγμα. Βρίσκω τα mol Η που αντέδρασαν: V, 4 n n 0,1 mol., 4, 4 Από το μοριακό τύπο των ενώσεων Χ και Υ προκύπτει πως πρόκειται για δύο αλκοόλες ή ένα αιθέρα και μία αλκοόλη. Η περίπτωση να είναι και οι δύο αιθέρες δεν είναι πιθανή, αφού η μία τουλάχιστον αντιδρά με το Να. Έστω ότι και οι δύο ενώσεις Χ και Ψ είναι αλκοόλες. Θα αντιδράσουν και οι δύο με την ίδια γενική αντίδραση: R + Na RNa + 5
Από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης προκύπτει: Τα mol αλκοόλης παράγουν 1 mol Η Τα α mol αλκοόλης παράγουν 0,1 mol Η 01, 0, α=0,1 mol 1 Υποθέτω ν ν+ της ένωσης Χ και μ μ+ της ένωσης Υ και προσδιορίζω τη μάζα της καθεμιάς ουσίας: Γενικά ισχύει: m n m n M M r r Για την X: m1 0, 1( 1 16) 1, 4 1, 8 Για την Υ: m 0, 1( 1 16) 1, 4 1, 8 Από την εκφώνηση: 18, 4, 6 m1 m 18, 4 1, 4 1, 8 1, 4 1, 8 18, 4 10, 57 14, Το άθροισμα δύο φυσικών αριθμών πρέπει να είναι θετικός αριθμός. Έτσι η υπόθεση ότι και οι δύο ενώσεις Χ και Υ ήταν αλκοόλες δεν ήταν σωστή. Έστω ότι η μία από τις δύο ενώσεις Χ και Υ είναι αλκοόλη. Με βάση την αντίδραση της R με το Να προκύπτει: Τα mol αλκοόλης παράγουν 1 mol Η Τα α mol αλκοόλης παράγουν 0,1 mol Η 01, 0, α=0, mol 1 Άρα στο μίγμα υπάρχουν 0, mol X και 0, mol Y Για την X: m1 0, ( 1 16), 8, 6 Για την Υ: m 0, ( 1 16), 8, 6 Από την εκφώνηση: 18, 4 7, m1 m 18, 4, 8, 6, 8, 6 18, 4 4 8, Η λύση αυτή είναι αποδεκτή. Επειδή οι δύο ενώσεις έχουν διαφορετικό αριθμό σύμφωνα με την εκφώνηση και ο αιθέρας θα πρέπει να έχει τουλάχιστον δύο άτομα στο μόριό του, προκύπτει εύλογα πως ο αιθέρας είναι ο Η και η αλκοόλη είναι η. 6
Θέμα Δ Δ1. Στο ισοδύναμο σημείο: Βρίσκω τα mol των ουσιών πριν την αντίδραση στα αρχικά τους διαλύματα: Α: no V no 10 V mol ΝαΟΗ: n V n 10 V mol Na Εξουδετέρωση και υπολογισμός των mol του άλατος: mol ΗΑ + ΝαΟΗ Αρχικά 0,0V 0,0V ΝαΑ(aq) + Η Ο Αντιδρούν 0,0V 0,0V Παράγονται 0,0V Τελικά 0 0 0,0V Οι όγκοι των διαλυμάτων είναι ίσοι γιατί οι συγκεντρώσεις και τα χρησιμοποιούμενα mol οξέος βάσης, όπως προκύπτει από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης, είναι ίσα μεταξύ τους. Στο τελικό διάλυμα περιέχεται το άλας Na που φέρει τη συζυγή του βάση. Συγκέντρωση του άλατος ΝαΑ στο διάλυμα: 0.0 V Na N a 0,01 10 V Διάσταση του άλατος: mol Na Na + (aq) + - (aq) Αρχικά 0,01 Διίστανται 0,01 Παράγονται 0,01 0,01 Τελικά 0 0,01 0,01 Με το Η Ο αντιδρά μόνο το Α - το οποίο είναι η συζυγής βάση του ασθενούς οξέος ΗΑ: 7
Ο ιοντισμός της βάσης Α - είναι η: /M - + + - Αρχικά 0,01 0 Αντιδρούν x Παράγονται x x Ισορροπία 0,01-x x x Προσεγγίσεις 0,01 x x Εύρεση συγκέντρωσης Η Ο + από ρη Συγκέντρωση : p 8 [ 10 8 ] M Εύρεση p: 6 p 14 p p 14 8 6 [ ] 10 M Εφαρμογή της Κ b στην ισορροπία: 6 6 [ ] [] x x 10 10 Kb Kb Kb Kb 10 [ ] 10 10 Εύρεση K a του : K 10 14 w 4 Kb Kw K 10 a 10 Kb 10 4 Δ. Επειδή δεν αναφέρεται αν το οξύ ΗΒ είναι ισχυρό, υποθέτουμε ότι είναι: mol B + + (aq) + B - (aq) Αρχικά Ιοντίζονται Παράγονται Τελικά 0 Σύμφωνα με το νόμο αραίωσης θα ισχύει: 8
10 [ ] 10 [ ] 10 B VB B VB B VB B 10 VB log 1 1 1 log[ ] 1 log[ ] p+1=p B log B [ ] [ ] Επειδή το p του νέου διαλύματος αυξήθηκε κατά μία μονάδα σύμφωνα με την εκφώνηση, η αρχική μου υπόθεση πως το οξύ ΗΒ είναι ισχυρό ήταν σωστή. Προσδιορίζω το νέο p: - p +1=p p 1 [ ]=10 M Ιοντισμός οξέος ΗΒ στο Η Ο: /M B + Αρχικά 0 Αντιδρούν x + (aq) + B - (aq) Παράγονται x x Ισορροπία -x x x Προσεγγίσεις x x = 10 - Εφαρμογή της Κ a στην ισορροπία και εύρεση της : [ ] [B ] 10 10 [B] 10 4 10 10 4 M Δ. Σύμφωνα με το νόμο αραιώσεως του stwald έχουμε: K a( ) a 1 a Επειδή ισχύουν οι προσεγγίσεις θα χρησιμοποιήσουμε την προσεγγιστική σχέση: ( ) a ( ) 10 10 10 1 K a Συγκρίνοντας τις Κ α των οξέων προκύπτει η αύξουσα σειρά κατάταξης ισχύος τους: ΗΓ<ΗΑ<ΗΒ Δ4. Έστω V o απαιτούμενος όγκος του νερού: Από το νόμο αραίωσης βρίσκω τη νέα συγκέντρωση του ΗΑ: -5 9
V V V V Σύμφωνα με το νόμο αραιώσεως του stwald έχουμε: K a( ) a Πριν την αραίωση: K a( ) a Μετά την αραίωση: a a K ( ) Από τις παραπάνω σχέσεις προκύπτει: a a a a a 4 a ΗΑ 4 Ο νέος όγκος του διαλύματος θα είναι: 1 10 10 V V V 0, 4L 400mL 10 4 Ο όγκος του νερού που προστέθηκε είναι: V V V V 400 100 00mL Η Ο Δ5. Βρίσκω τις νέες συγκεντρώσεις των οξέων στο τελικό διάλυμα 10 610 V V V 1 10 610 410 1 ( ) 1 1 10 410 V V V 4 10 610 410 1 1 ( ) 1 1 Γράφω τους ιοντισμούς των οξέων ΗΑ και ΗΓ στο νερό, λαμβάνοντας υπόψη την επίδραση του κοινού ιόντος (Η Ο + ) 10
Ιοντισμός οξέος ΗΑ στο Η Ο: /M + + (aq) + - (aq) Αρχικά 0,01 0 ψ Αντιδρούν x Παράγονται x x Ισορροπία 0,01-x x x+ ψ Προσεγγίσεις 0,01 x x+ ψ [ ] [ ] 4 x (x ) ( ) 10 [ ] 110 Ιοντισμός ασθενούς οξέος ΗΓ στο Η Ο: (Δ5-1) /M Γ + + (aq) + Γ - (aq) Αρχικά 0,04 0 x Αντιδρούν ψ Παράγονται ψ ψ Ισορροπία 0,04-ψ ψ x+ ψ Προσεγγίσεις 0,04 ψ x+ ψ [ ] [ ] 5 (x ) ( ) 10 [ ] 410 (Δ5 -) Από (Δ5-1) και (Δ5 -) με διαίρεση κατά μέλη έχουμε: [ ] [ ] x (x ) 4 ( ) [ ] 10 110 x 1 ( ) [ ] [ ] 5 10 (x ) x [ ] 410 (Δ5 -) Από (Δ5-1) και (Δ5 -) προσδιορίζω το ψ: [ ] [ ] 4 ( ) 4 1 7,5 ( ) 10 10 10 10 [ ] 110 110 (Δ5-4) Από (Δ5 -) και (Δ5-4) προσδιορίζω το x: 5 x 10, M (Δ5-5) Από (Δ5-4) και (Δ5-5) προσδιορίζω τη [Η Ο + ]: [ ] x [ ] 10 10 410, 5, 5, 5 11