ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ ΧΗΜΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΙΟΝΤΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΘΕΜΑ 1 ο 1) Β ) Γ ) Β 4) A 5) Α: οξύ: H O συζυγής βάση: ΟΗ - B: οξύ: H SO 4 συζυγής βάση: HSO 4 - Γ: οξύ: HΝO συζυγής βάση: ΝΟ - 1 6) Γ 7) α i β iii γ v δiv ε ii
ΘΕΜΑ ο 1) α) βάση: pk b =9,4 β) βάση: pk b =,8 b 1 =10-9,41 PH 1 b =10 -,8 PH γ) οξύ: pk α =4,85 δ) οξύ: pk α =,44 a 1 =10-4,85 PH a =10 -,44 PH 4 b 1 < b η C 6 H 5 NH είναι πιο ασθενής της CΗ NH Άρα 7 <PH 1 < PH α 1 < α το ΗC 6 H 4 O N είναι πιο ασθενές του ΗCaH 7 O 4 Άρα: 7 > PH >PH 4 Συνεπώς: PH 4 < PH <7 < <PH 1 < PH ) 1 HCl, Cl, 1 CH COOH k α =10-5, C PH= PH= Επειδή το CH COOH είναι ασθενέστερο του HCl (το οποίο είναι ισχυρό) άρα C > C 1 Επομένως: αλ β Σ (διότι ενώ εξουδετερώνονται πλήρως, στην 1 η εξουδετέρωση προκύπτει ΝαCl που είναι ουδέτερο, ενώ στη η εξουδετέρωση προκύπτει CH COOΝα που είναι βασικό) γ Σ ( διότι: H O Cl 1 1 H O CH COO και [Η Ο + ] 1 =[Η Ο + ] Ca Va 10 1 10 δσ με αραίωση: C τελ = 10 V 9 1 10 4 M
επίσης: HCl + H O H O + + Cl - 10-4 M 10-4 M 10-4 M Άρα: PH= -log HO = 4 ) α Σ διότι όταν αυξάνεται η OH τότε μειώνεται η HO το PH. άρα αυξάνεται β Λ κατά την αραίωση το διάλυμα τείνει να γίνει ουδέτερο δηλαδή μειώνεται το PH άρα αυξάνεται το POH. γ Σ Με προσθήκη μετάλλου στο νερό γίνεται η αντίδραση: Ca+H OCa(OH) +H άρα προκύπτει βασικό διάλυμα, άρα PH > POH δλ διότι η αντίδραση ιοντισμού είναι Η Ο Η Ο + +ΟΗ - ε Σ Το διάλυμα ΝΗ 4 Cl είναι όξινο άρα έχει PH<7 (5 o C) 4) Έστω: α 1 η σταθερά που αντιστοιχεί στην 1 η καμπύλη α η σταθερά που αντιστοιχεί στην η καμπύλη α η σταθερά που αντιστοιχεί στην η καμπύλη Οι τρεις ηλεκτρολύτες έχουν ίδια συγκέντρωση διότι έχουν πλήρως εξουδετερωθεί από 50 ml διαλύματος ΝαΟΗ. Επειδή όσο πιο ισχυρό είναι το οξύ τόσο μεγαλύτερο είναι το Κα και τόσο μικρότερο είναι το PH, άρα β<α<γ. (Κα 1 < Κα < Κα ). Επομένως: 1 η καμπύλη α=10-8 η καμπύλη α=10-6 η καμπύλη α=10-4
ΘΕΜΑ ο α. Αρχικό διάλυμα (Δ1) Ορίζουμε τις αρχικές συγκεντρώσεις του διαλύματος σε mol/l. CH COOH =0,1 M και H = c M (η οποία θεωρείται αμελητέα) Σημείωση: Εφόσον μας ενδιαφέρει μόνο το χρώμα του διαλύματος δε α ασχοληθούμε με την ισορροπία ιοντισμού του δείκτη ΗΔ και θα προσδιορίσουμε το χρώμα μέσω του ph του διαλύματος CH COOH και της περιοχής δράσης του δείκτη. Γράφουμε τις αντιδράσεις που πραγματοποιούνται στο διάλυμα. CH COOH+H O CH COO - +H O + Αντιδρούν/παράγονται -xm +xm +xm Βρίσκουμε τη σύσταση του μείγματος στη θέση ισορροπίας σε mol/l. CH COOH =0,1-x 4 CH COO =x HO =x Γράφουμε τα δεδομένα που αναφέρονται στο μείγμα της ισορροπίας. CHCOOH HO Για την ισορροπία ισχύει Κ a = CH COOH 5 x x ή 10 0,1 x Απλοποίηση Εφόσον a c 5 10 =10-4 <0,01, θεωρούμε 0,1-x 0,1. 0,1 Οπότε έχουμε 10-4 x = 0,1 ή x =10-6 ή x=10 -. Αρα είναι H O =10- Μ και ph=. Περιοχή δράσης του δείκτη : ph,5 6. Εφόσον ph=<,5, το χρώμα του διαλύματος θα είναι κόκκινο.
β. Τελικό διάλυμα (Δ) Ορίζουμε τις αρχικές συγκεντρώσεις του διαλύματος σε mol/l. Έστω ότι προσθέτουμε ω mol NaOH, ώστε το χρώμα του διαλύματος να γίνει κίτρινο. Η σύσταση του τελικού διαλύματος θα προσδιοριστεί από την αντίδραση που πραγματοποιείται κατά την προσθήκη του ΝaOH. H αντίδραση που πραγματοποιείται είναι: CH COOH+NaOH CH COOHNa+H O Υπολογίζουμε τα mol του CH COOH στο 1 L διαλύματος του: CH COOH:n=c 1 V 1 ή n=0,1 mol Υπολογίζουμε τα mol του NaΟΗ που προσθέτουμε: NaΟΗ:n=ω mol Έλεγχος περίσσειας Οι ποσότητες των αντιδρώντων δεν είναι συγκρίσιμες μεταξύ τους. Για τον έλεγχο της περίσσειας θα στηριχθούμε στο δεδομένο της εκφώνησης ότι το ph του τελικού διαλύματος θέλουμε να είναι ίσο με 5 (οριακά γίνεται η αλλαγή του χρώματος σε κίτρινο). 5 Εργαζόμαστε ως εξής: Aν είχαμε στοιχειομετρικές ποσότητες, θα προέκυπτε διάλυμα ασθενούς μονοπρωτικής βάσης (CH COOHNa), δηλαδή διάλυμα με ph>7 (αντιδρούν μόνο τα ανιόντα με το νερό). Θέλουμε στο τελικό διάλυμα να είναι ph =5, άρα δεν έχουμε στοιχειομετρικές ποσότητες. Θα πρέπει λοιπόν να υπάρχει περίσσεια οξέος, ώστε να προκύψει διάλυμα με ph=5. Στοιχειομετρικός υπολογισμός: 1 mol CH COOH αντιδρά με 1 mol NaOH και παράγεται 1 mol CH COONa φ 1= ω mol ω mol φ = ω mol Aπό τον παραπάνω στοιχειομετρικό υπολογισμό προκύπτει ότι το τελικό διάλυμα περιέχει (0,1-ω) mol CH COOH, που περίσσεψαν και ω mol CH COONa, που παράχθηκαν. Άρα στο τελικό διάλυμα έχουμε: CHCOOH = n v =0,1-ω mol CH COON =ω mol L L και
Αρα, έχουμε ρυθμιστικό διάλυμα ασθενούς οξέος (CH COONa) και της συζυγούς βάσης (CH COO - ), από την πλήρη διάσταση του CH COONa: CH COONa CH COO - + Na + Αντιδρούν/παράγονται -ω Μ +ω Μ +ω Μ Άρα : c οξύ =(0,1-ω) Μ και c βάση =ω Μ Εφαρμόζουμε την εξίσωση των ρυθμιστικών διαλυμάτων. c o ύ HO a ή 10-5 =10 05. 0,1 c ά Έλεγχος ή 0,1-ω=ω ή 0,1=ω ή ω=0,05 a Co ύ 5 10 =10-4 <0,01 και 0,1 c b ά w 14 10 5 a 10 = 10-8 <0,01 c 0,05 ά Άρα πρέπει να προστεθούν 0,05 mol NaOH. 6
ΘΕΜΑ 4 ο α) Δ1: OH + +OH - 1M 1M 1M POH= - log OH =0 PH =14 Δ: RNH Cl RNH + + Cl - 1M 1M 1M RNH + +H O RNH + H O + αρχ 1Μ - - x 5 ιοντ-παρ -x x x Κα= x 10 M PH 5 1 10 τελικά 1-x 1M x x 7 β) HO 50ml1 00 ml H O 100ml 4800 ml Δ5,1000 ml PH= ; 150 : C 0,5 M 00 1100 4 : C4 0,15 M 800 0, 50, OH : Cs 1 0,05M 1 0,150,8 RNH Cl : Cs 0,1M 1 ΚΟΗ+RNH Cl RNH +Η Ο+ Cl αρχ. 0,05 M 0,1 M - - αντ.-παρ - 0,05 0,05 M 0,05 M 0,05 M τελικά 0 0,05 Μ 0,05 Μ 0,05 Μ
RNH Cl RNH +Cl - 0,05M 0,05M 0,05M RNH +H 0 RNH + + OH - y 0,05 10 4 b y OH M 0,05 αρχ. 0,05M 0,05M - POH=h PH=10 αντ.-παρ -y y y τελικά 0,05M-y 0,05M-y y 0,05 M 0,05 M Λόγω ΕΚΙ: Δ6: RNH : 0,05 M OH: C αρχ = n nα=0,05 mol v ντ=0,05+0,15=0, molcτ = 0, M 8 RNH Cl+OH RNH +H O+Cl OH + +OH - αρχ. 0,1M 0,M - - 0,1 M 0,1 M 0,1M αντ-παρ-0,1m -0,1M 0,1 Μ 0,1M RNH +H O NH + +OH - τελικά 0 0,1M 0,1M 0,1 Μ αρχ. 0,1 Μ - 0,1 Μ αντ-παρ -z z z τελ. 0,1-z 0,1M z 0,1-z 0,1M 0,1 z 4 b = z 10 M 0,1 POH log 0,1 1 PH 1