ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΧΗΜΕΙΑ A ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: 1 ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 14 12-2014 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: Μαρίνος Ιωάννου, Σταυρούλα Γκιτάκου ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α Για τις ερωτήσεις Α.1 έως Α.4 να γράψετε στην κόλλα σας το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση δίπλα στον αριθμό της ερώτησης. Α.1!" Ο αριθμός των πρωτονίων στο κατιόν!" Αl 3+ είναι: α. 13 β. 27 γ. 10 δ. 14 A.2 Η ταυτότητα ενός ατόμου είναι: α. ο αριθμός των νετρονίων του πυρήνα β. ο μαζικός αριθμός γ. η ατομικότητα δ. ο ατομικός αριθμός A.3 Ποιο από τα παρακάτω ισχύει στις ιοντικές ενώσεις: α. αναπτύσσονται δυνάμεις ηλεκτρομαγνητικής φύσης μεταξύ των ατόμων β. είναι είτε υγρά με χαμηλό σημείο βρασμού είτε αέρια γ. δημιουργείται μόριο δ. αναπτύσσονται δυνάμεις ηλεκτροστατικής φύσης μεταξύ των αντίθετα φορτισμένων ιόντων. Α.4 Ομοιοπολικό μη πολικό μόριο είναι: α. Cl 2 β. H 2 O γ. NH 3 δ. HCl A.5 Να γράψετε στην κόλλα σας τον αριθμό της πρώτης στήλης που αντιστοιχεί στο γράμμα της δεύτερης στήλης: 1. αλκάλια ΙΑ 2. αλκαλικές γαίες IIA 3. αλογόνα VIIA 4. ευγενή αέρια VIIIA Σελίδα 1 από 7
ΘΕΜΑ Β Β1. Να χαρακτηρίσετε στην κόλλα σας καθεμία από τις επόμενες προτάσεις ως ΣΩΣΤΗ ή ΛΑΘΟΣ. Να αιτιολογήσετε τις απαντήσεις σας. i. Τα χημικά στοιχεία μιας ομάδας του Περιοδικού Πίνακα έχουν τον ίδιο αριθμό στιβάδων. ΛΑΘΟΣ Τα χημικά στοιχεία μιας ομάδας του Περιοδικού Πίνακα έχουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων σθένους και παρόμοιες χημικές ιδιότητες. Τα χημικά στοιχεία μιας περιόδου του Περιοδικού Πίνακα έχουν τον ίδιο αριθμό στιβάδων. Τα χημικά στοιχεία 2 He και 18 Ar βρίσκονται στην ίδια ομάδα του Περιοδικού Πίνακα. ΣΩΣΤΗ 2He: K(2) και 18 Αr: K(2) L(8) M(8), έχουν πλήρως συμπληρωμένη την εξωτερική τους στιβάδα, άρα ανήκουν και τα δύο στη 18 η ομάδα (VIIIA, ευγενή αέρια). Το He έχει στιβάδα σθένους την Κ η οποία συμπληρώνεται με 2 ηλεκτρόνια. i Τα κατιόν 19 Κ + έχει τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων με το ανιόν 17 Cl -. ΣΩΣΤΗ 19K + : 19 πρωτόνια και 18 ηλεκτρόνια, αφού απέβαλλε 1 ηλεκτρόνιο. 17Cl - : 17 πρωτόνια και 18 ηλεκτρόνια, αφού προσέλαβε 1 ηλεκτρόνιο. Άρα τα δύο ιόντα είναι ισοηλεκτρονιακά.!"!" iv. Τα άτομα!! Χ και!" Ψ έχουν τον ίδιο αριθμό νετρονίων. ΣΩΣΤΗ 11Χ 23 : Ν = Α Ζ = 23 11 = 12 και 12 24 Ψ: Ν = Α Ζ = 24 12 = 12 v. Οι ιοντικές ενώσεις σε στερεά κατάσταση είναι αγωγοί του ηλεκτρικού ρεύματος. ΛΑΘΟΣ Οι ιοντικές ενώσεις σε στερεά κατάσταση είναι κακοί αγωγοί του ηλεκτρικού ρεύματος. Τα διαλύματα και τα τήγματα των ιοντικών ενώσεων είναι καλοί αγωγοί του ηλεκτρισμού. Β2. Ο παρακάτω πίνακας δίνει μερικές πληροφορίες για τα άτομα τριών στοιχείων Χ, Υ και Ζ. Στοιχείο Ατομικός αριθμός Μαζικός αριθμός Αριθμός ηλεκτρονίων Αριθμός πρωτονίων Αριθμός νετρονίων Χ 11 23 11 11 12 Υ 17 37 17 17 20 Ζ 17 35 17 17 18 i. Να συμπληρώσετε τα κενά του πίνακα, αφού τον μεταφέρετε στην κόλλα σας. Ποια από τα παραπάνω στοιχεία είναι ισότοπα; Ισότοπα είναι το Υ και το Ζ. Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Ισότοπα είναι τα άτομα που έχουν τον ίδιο ατομικό αριθμό αλλά διαφορετικό μαζικό. Άρα Υ και Ζ είναι ισότοπα γιατί έχουν και τα δύο Ζ = 17 αλλά το Υ έχει Α = 37 και το Ζ έχει Α = 35. Σελίδα 2 από 7
Β3. Να αναφέρετε τρεις διαφορές ανάμεσα στον ετεροπολικό και στον ομοιοπολικό δεσμό. i. Ο ετεροπολικός δεσμός δημιουργείται με αποβολή ηλεκτρονίων από το μέταλλο (ηλεκτροθετικό στοιχείο) και πρόσληψη ηλεκτρονίων από το αμέταλλο (ηλεκτραρνητικό στοιχείο). Αντίθετα, ο ομοιοπολικός δεσμός δημιουργείται με αμοιβαία συνεισφορά μονήρων ηλεκτρονίων μεταξύ αμετάλλων προς σχηματισμό κοινού ζεύγους ηλεκτρονίων. Στον ετεροπολικό δεσμό δημιουργείται ιοντικό κρυσταλλικό πλέγμα, ενώ στον ομοιοπολικό δημιουργείται μόριο. i Στον ετεροπολικό δεσμό αναπτύσσονται ισχυρές ηλεκτροστατικές δυνάμεις Coulomb ενώ στον ομοιοπολικό δυνάμεις ηλεκτρομαγνητικής φύσης. ΘΕΜΑ Γ Γ1. Να εξηγήσετε γιατί ισχύουν οι παρακάτω προτάσεις:!"!" i. Οι πυρήνες των ισότοπων του μαγνησίου!" Mg και!" Mg έχουν διαφορετική μάζα. Δείκτης μάζας ενός ατόμου είναι ο μαζικός του αριθμός. Όσο μεγαλύτερος είναι ο μαζικός αριθμός τόσο περισσότερα πρωτόνια και νετρόνια υπάρχουν στον πυρήνα του ατόμου, άρα και η μάζα του είναι μεγαλύτερη. Τα ισότοπα έχουν τον ίδιο ατομικό αριθμό, δηλαδή τον ίδιο αριθμό πρωτονίων αλλά διαφορετικό μαζικό αριθμό. Συνεπώς τα ισότοπα έχουν διαφορετικό αριθμό νετρονίων και διαφορετική μάζα. Στοιχείο που ανήκει στην ΙΑ ομάδα και την 3 η περίοδο έχει ατομικό αριθμό 11. Το στοιχείο βρίσκεται στην 3 η περίοδο άρα διαθέτει 3 στιβάδες Κ, L και Μ. Επειδή όμως ανήκει στην ΙΑ ομάδα διαθέτει 1 ηλεκτρόνιο στην εξωτερική του στιβάδα. Άρα: Κ(2) L(8) M(1), αθροίζοντας προκύπτει ότι το στοιχείο έχει 11 ηλεκτρόνια και αφού είναι ουδέτερο θα έχει και 11 πρωτόνια. i Το 11 Νa αποβάλλει ηλεκτρόνια δυσκολότερα από το 19 Κ. 11Νa: K(2) L(8) M(1) και 19 Κ: K(2) L(8) M(8) N(1). Παρατηρούμε από την ηλεκτρονιακή δόμηση ότι το Κ διαθέτει μια επιπλέον στιβάδα, άρα η ατομική του ακτίνα είναι μεγαλύτερη. Από τα δύο στοιχεία αποβάλλει ευκολότερα ηλεκτρόνιο (ηλεκτροθετικότερο) το Κ γιατί έχει μεγαλύτερη ατομική ακτίνα και ως εκ τούτου ασθενέστερη έλξη μεταξύ πυρήνα και ηλεκτρονίου σθένους. iv. Το 12 Μg εμφανίζεται στις ενώσεις με φορτίο +2. 12Μg: Κ(2) L(8) M(2). To μαγνήσιο είναι μέταλλο με δύο ηλεκτρόνια σθένους. Σύμφωνα με τον κανόνα της οκτάδας τα άτομα των στοιχείων έχουν την τάση να αποκτήσουν δομή ευγενούς αερίου και για το λόγο αυτό κάνουν χημικές ενώσεις. Το μαγνήσιο ως ηλεκτροθετικό στοιχείο αποκτά δομή ευγενούς αερίου αποβάλλοντας 2 ηλεκτρόνια και αποκτώντας φορτίο 2+. v. Τα ισότοπα είναι άτομα που ανήκουν στο ίδιο στοιχείο. Τα ισότοπα είναι άτομα που έχουν τον ίδιο ατομικό αριθμό. Ο ατομικός αριθμός όμως αποτελεί την ταυτότητα του κάθε στοιχείου. Άρα τα ισότοπα αφού έχουν την «ίδια ταυτότητα» είναι άτομα του ίδιου στοιχείου. Σελίδα 3 από 7
vi. Τα αλογόνα συμμετέχουν τόσο στο σχηματισμό ιοντικών όσο και ομοιοπολικών ενώσεων. Οι ιοντικές ενώσεις σχηματίζονται μεταξύ μετάλλου και αμετάλλου, ενώ οι ομοιοπολικές σχηματίζονται μεταξύ αμετάλλων. Τα αλογόνα είναι τα στοιχεία της VIIA ομάδας του Περιοδικού Πίνακα, άρα είναι αμέταλλα με 7 ηλεκτρόνια σθένους. Τα αμέταλλα αυτά, συνεπώς κάνουν τόσο ιοντικούς όσο και ομοιοπολικούς δεσμούς. v Το 9 F μπορεί να προσλάβει ηλεκτρόνια ευκολότερα από το 17 Cl. 9F: K(2) L(7) και 17 Cl: K(2) L(8) M(7): αμέταλλα με 7 ηλεκτρόνια σθένους. Το χλώριο έχει μια επιπλέον στιβάδα σε σχέση με το φθόριο. Άρα το φθόριο έχει μικρότερη ατομική ακτίνα. Όσο όμως, πιο μικρή είναι η ατομική ακτίνα του ατόμου τόσο πιο ισχυρή είναι η έλξη που ασκεί ο πυρήνας του στα ηλεκτρόνια σθένους, άρα τόσο πιο εύκολα μπορεί να προσλάβει επιπλέον ηλεκτρόνιο. Συνεπώς το φθόριο είναι πιο ηλεκτραρνητικό από το Cl. vi Το 11 Na έχει μεγαλύτερη ατομική ακτίνα από το 11 Νa +. 11Na: Κ(2) L(8) M(1) 11Na + : K(2) L(8) Tο Νa + έχει μια στιβάδα λιγότερη από το Νa άρα το Νa έχει μεγαλύτερη ατομική ακτίνα. Γ2. Ο παρακάτω πίνακας δίνει ορισμένες πληροφορίες για τα στοιχεία Α, Β και Γ. Αφού τον αντιγράψετε στην κόλλα σας, να συμπληρώσετε τις κενές στήλες με τους αντίστοιχους αριθμούς. Στοιχείο Ατομικός Κ L M N αριθμός A 11 2 8 1 - B 9 2 7 - - Γ 19 2 8 8 1 i. Σε ποια ομάδα και περίοδο του Περιοδικού Πίνακα ανήκει κάθε ένα από τα παραπάνω χημικά στοιχεία. Α: 3 η περίοδος και ΙΑ ομάδα, Β: 2 η περίοδος και VIIA ομάδα, Γ: 4 η περίοδος και ΙΑ ομάδα. i iv. Ποια από τα στοιχεία αυτά είναι μέταλλα και ποια αμέταλλα; Αιτιολογήστε την απάντησή σας. Μέταλλα είναι τα στοιχεία με 1 έως 3 ηλεκτρόνια σθένους και αμέταλλα είναι τα στοιχεία με 4 έως 7 ηλεκτρόνια σθένους και το υδρογόνο. Άρα Α και Γ μέταλλα και Β αμέταλλο. Έχουν κάποια από τα στοιχεία αυτά παρόμοιες (ανάλογες) χημικές ιδιότητες και γιατί; Παρόμοιες χημικές ιδιότητες έχουν τα στοιχεία που βρίσκονται στην ίδια ομάδα γιατί έχουν τα ίδια ηλεκτρόνια σθένους. Άρα το Α με το Γ που ανήκουν και τα δύο στην ΙΑ ομάδα. Τι είδους χημικός δεσμός αναπτύσσεται μεταξύ του Α και του Β; Να περιγράψετε τον τρόπο σχηματισμό του δεσμού αυτού. Μεταξύ μετάλλου και αμετάλλου αναπτύσσεται ιοντικός δεσμός. Το Α αποβάλλει το ηλεκτρόνιο της εξωτερικής του στιβάδας, φορτίζεται θετικά και αποκτά δομή ευγενούς αερίου. Το Β προσλαμβάνει το ηλεκτρόνιο αυτό, φορτίζεται αρνητικά και αποκτά δομή ευγενούς αερίου. Α + : K(2) L(8) και Β - : Κ(2) L(8) Σελίδα 4 από 7
Γ3. Το άτομο του χημικού στοιχείου Σ έχει ατομικό αριθμό 35. Να βρείτε το μαζικό αριθμό εκείνου του ισοτόπου του Χ, στον πυρήνα του οποίου βρίσκονται 4 νετρόνια περισσότερα από τα πρωτόνια. Z = 35 άρα 35 πρωτόνια. n = p + 4 = 35 + 4 = 39. Α = n + p = 35 + 39 = 74 ΘΕΜΑ Δ Δ1. Να περιγράψετε το δεσμό μεταξύ των 3 Χ και 9 Ψ και να γράψετε το χημικό τύπο της μεταξύ τους ένωσης. Τι δείχνει ο χημικός τύπος της ένωσης; 3 Χ:$K(2)$L(1) με-ταλλο 9 Ψ:$Κ(2)$L(7)$$$$$$$$$$$αμε-ταλλο σχηματι-ζεται$ιοντικο-ς$δεσμο-ς Το Χ αποβάλλει 1 ηλεκτρόνιο και φορτίζεται θετικά αποκτώντας δομή ευγενούς αερίου: 3Χ + : Κ(2) Το Ψ προσλαμβάνει 1 ηλεκτρόνιο και φορτίζεται αρνητικά αποκτώντας δομή ευγενούς αερίου: 9Ψ - : Κ(2) L(8) Άρα Χ + Ψ - και ο χημικός τύπος της ένωσης είναι ΧΨ. Ο χημικός τύπος κάθε ιοντικής ένωσης δείχνει την απλούστερη ακέραια αναλογία ιόντων στον κρύσταλλο. Άρα στη συγκεκριμένη ένωση για κάθε ένα κατιόν Χ + αντιστοιχεί ένα ανιόν Ψ -. Δ2. i. Στα κενά του παρακάτω πίνακα να συμπληρώσετε: Το γράμμα Ο, αν η ένωση που σχηματίζουν τα αντίστοιχα στοιχεία είναι ομοιοπολική. Το γράμμα Ε, αν η αντίστοιχη ένωση είναι ετεροπολική και Το γράμμα Χ, αν τα αντίστοιχα στοιχεία δε σχηματίζουν ομοιοπολική ή ετεροπολική ένωση. Σε κάθε ετεροπολική ή ομοιοπολική ένωση που προκύπτει εξηγήστε τον τρόπο δημιουργίας της και γράψτε τον ηλεκτρονιακό και το χημικό τύπο της. 11Na: K(2) L(8) M(1), μέταλλο Οπότε σχηματίζεται ιοντική ένωση με μοριακό τύπο NaCl. 1H: K(1), αμέταλλο Οπότε σχηματίζεται μοριακή ένωση με μοριακό τύπο ΗCl. 20Ca: K(2) L(8) M(8) N(2), μέταλλο Οπότε σχηματίζεται ιοντική ένωση με μοριακό τύπο CaCl 2. 10Ne: K(2) L(8), ευγενές αέριο Σελίδα 5 από 7
11Na: K(2) L(8) M(1), μέταλλο Οπότε σχηματίζεται ιοντική ένωση με μοριακό τύπο Na 2 S. 1H: K(1), αμέταλλο Οπότε σχηματίζεται μοριακή ένωση με μοριακό τύπο Η 2 S. 20Ca: K(2) L(8) M(8) N(2), μέταλλο Οπότε σχηματίζεται ιοντική ένωση με μοριακό τύπο CaS. 10Ne: K(2) L(8), ευγενές αέριο 11Na: K(2) L(8) M(1), μέταλλο 1H: K(1), αμέταλλο Οπότε σχηματίζεται ιοντική ένωση με μοριακό τύπο KH (υδρίδιο). 20Ca: K(2) L(8) M(8) N(2), μέταλλο 10Ne: K(2) L(8), ευγενές αέριο Τα παραπάνω αναγράφονται στον παρακάτω πίνακα: 11Na 1H 20Ca 10Ne 17Cl NaCl (Ε) HCl (Ο) CaCl 2 (Ε) Χ 16S Na 2 S (Ε) H 2 S (Ο) CaS (Ε) Χ 19K Χ KH (Ε) Χ Χ Σελίδα 6 από 7
Οι ηλεκτρονιακοί τύποι των ενώσεων αυτών είναι οι εξής: Na +1 Cl '1 H Cl Ca +2 Cl Cl &1 &1 NaCl HCl CaCl 2 Na +1 +2 &2 S Na +1 H S H Ca S &2 K Na 2 S H 2 S CaS +1 H %1 KH Σελίδα 7 από 7