ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ 2017 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ 14/06/2017 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΚΑΤΕΡΙΝΑ ΠΑΠΑΓΕΩΡΓΙΟΥ ΣΟΦΙΑ ΚΕΦΑΛΑ
ΘΕΜΑ Α Α1. δ Α2. γ Α3. α Α4. β Α5. δ ΘΕΜΑ Β Β1. α) F < Na < K διότι τον Κ έχει περισσότερες στιβάδες από το Νa και το F αφού βρίσκεται στην 4 η περίοδο και ανάμεσα στα στοιχεία Νa και F, το Νa έχει μεγαλύτερη ατομική ακτίνα από το F διότι έχει μικρότερο αριθμό e στην εξωτερική του στιβάδα από το F, άρα θα δέχεται μικρότερη έλξη από τον πυρήνα. β) Cr : 4 η περίοδο, 6 η ομάδα 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 Fe : 4 η περίοδο, 8 η ομάδα 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 5 4s 1 6 4s 2 Fe 2+ : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 γ) F και Cl δίοτι ανήκουν στην 17 η ομάδα ( VII A ) του Περιοδικού Πίνακα και έχουν 7e στην εξωτερική τους στιβάδα οπότε χρειάζεται να πάρουν 1e για να αποκτήσουν δομή ευγενούς αερίου. Β2. α) HCOOH + CH 3 NH 2 HCOONH 3 CH 3 n 1 n 1 n 1 [HCOONH 3 CH 3 ] = n 1 / V = C HCOONH 3 CH 3 HCOO - + + CH 3 NH 3 C C C K b(hcoo-) = K w / K a = 10-10 K a(ch3nh3+) = K w / K b = 10-10 Άρα επειδή K b(hcoo-) = K a(ch3nh3+) το διάλυμα που προκύπτει είναι ουδέτερο. β) HCOOH + ΝaΟΗ HCOONa n 1 n 1 n 1
[HCOONa] = n 1 / V = C HCOONa HCOO - + Na + C C C HCOO - + H 2 O HCOOH + OH - C-x x x H 2 O + H 2 O H 3 O + + OH - 10-7 10-7 [OH - ] = x + 10-7 Οπότε [ΟΗ - ] > [H 3 O + ] Άρα το διάλυμα είναι βασικό. Β3. Έστω το ασθενές οξύ ΗΑ που έχει συγκέντρωση C με α = x/c x= αc HA + H 2 O A - + H 3 O + Αρχικά C - - Αντιδρούν -x = -αc - - Παράγονται - +x +x I. Ι. C-x = C-αC x = αc x = αc Κa = α 2 C/ C- αc = α 2 C/ 1 α, θεωρώντας ότι ισχύουν οι γνωστές προσεγγίσεις προκύπτει ότι : Κa = α 2 C, οπότε C = Ka / α 2, η C είναι αντιστρόφως ανάλογη του τετραγώνου του βαθμού ιοντισμού άρα ισχύει το ( ii ) διάγραμμα. Β4. α) Η αντίδραση είναι εξώθερμη διότι Η προϊόντων < H αντιδρώντων β) i) ΔΗ = α-β = 209 348 = -139 kj ii) Η ενέργεια ενεργοποίησης της αντίδρασης Ν 2 Ο + ΝΟ Ν 2 + ΝΟ 2 είναι 209 kj iii) Η ενέργεια ενεργοποίησης της αντίδρασης Ν 2 + ΝΟ 2 Ν 2 Ο + ΝΟ είναι 348 kj ΘΕΜΑ Γ Γ1. C ν H 2ν Ο με Μr = 58 Οπότε: 12ν + 2ν + 16 = 58 ν = 3
Μόνο οι αλδεύδες αντιδρούν με διάλυμα ΑgNO 3 / NH 3 Άρα : CH 3 CH 2 CHO + 2AgNO 3 + 3NH 3 + H 2 O CH 3 CH 2 COONH 4 + Ag + 2NH 4 NO 3 Γ2. Α: CH 2 = CHCH 3 Γ: CH 3 COCH 3 Β: CH 3 CH(OH)CH 3 Δ: CH 3 C(OH)(CH 3 )CN E: CH 2 = C(CH 3 )COOCH H 3 Γ3. α,β) CH 2 = CHCH 3 + H 2 O CH 3 CH(OH)CH 3 x mol x mol CH 2 = CHCH 3 + H 2 O CH 3 CH 2 CH 2 OH y mol y mol CH 3 CH(OH)CH 3 + 4I 2 + 6NaOH CH 3 COONa + CHI 3 + 5NaI + 5H 2 O 1 mol x/2 mol 1 mol x/2 mol Άρα: n= m/ Mr x/2 = 19,7/394 x = 0,1 mol 2-προπανόλης Για το KMnO 4 : C = n/v n = CV = 0,028 mol 5CH 3 CH(OH)CH 3 + 2ΚMnΟ 4 + 3H 2 SO 4 5CH 3 COCH 3 + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 8H 2 O 5 mol 2 mol x/2 mol x/5 Οπότε: x/5 = 0,1/5 = 0,02 mol ΚMnΟ 4 καταναλώθηκαν Άρα περισσεύουν 0,028-0,02 = 0,008 mol ΚMnΟ 4 για να αντιδράσουν με την 1-προπανόλη. 5CH 3 CH 2 CH 2 ΟΗ + 4ΚMnΟ 4 +6H 2 SO 4 5CH 3 COCH 3 + 2K 2 SO 4 + 4MnSO 4 + 11H 2 O 5 mol 4 mol y/2 mol 0,008 mol Άρα: y = 0,02 mol 1- προπανόλης γ) 0,1 + 0,02 = 0,12 mol προιόντων συνολικά Τα mol του προπενίου είναι: n = m/mr n = 6,3/42 = 0,15 Το ποσοστό του προπενίου που μετατράπηκε σε προιόντα είναι:
0,12/0,15 = 0,8 Άρα 80%. ΘΕΜΑ Δ Δ1. α) Η 2 Ο 2 + 2ΗΙ Ι 2 + 2Η 2 Ο β) Οξειδωτικό σώμα: Η 2 2Ο 2 Αναγωγικό σώμα: ΗΙ γ) Για να βρούμε τα mol του Η 2 Ο 2 χρησιμοποιούμε την περιεκτικότητα του διαλύματος: Σε 100ml διαλύματος Η 2 Ο 2 περιέχονται 17g Η 2 Ο 2 Σε 400ml xg x = 68 g Η 2 Ο 2, άρα = = = 2 mol Aπό την στοιχειομετρία της αντίδρασης προκύπτει ότι: Η 2 Ο 2 + 2ΗΙ Ι 2 + 2Η 2 Ο 1mol 1mol 2mol n = 2 mol Δ2. Κάνοντας την αντίδραση που καταλήγει σε χημική ισορροπία προκύπτει ότι: Η 2(g) + I 2(g) 2ΗΙ (g) Αρχικά 0,5 0,5 Αντ./ παρ. y -y 2y Χ.Ι. 0,5-y 0,5-y 2y Χρησιμοποιώντας την Κc βρίσκω το y. Κc = 64 =,, y = 0,4 mol Άρα στη χημική ισορροπία έχουμε: 0,1mol H 2, 0,1mol I 2 και 0,8mol HI. Δ3. Με την αφαίρεση μικρής ποσότητας ΝΗ 4 Ι που είναι σε στερεά φάση, η χημική ισορροπία δεν μετατοπίζεται διότι η συγκέντρωση του ΝΗ 4 Ι διατηρείται πρακτικά σταθερή αφού είναι στερεό σώμα καθώς είναι ανάλογη της πυκνότητας του που διατηρείται σταθερή σε όλη τη διάρκεια της αντίδρασης και ο όγκος παραμένει επίσης σταθερός. C = = = = = σταθερό
Δ4. Με την προσθήκη ΗΙ σε διάλυμα ΝΗ 3 το ph του διαλύματος θα μειωθεί κατά δύο μονάδες διότι αυξάνεται η συγκέντρωση των Η 3 Ο + στο διάλυμα. Άρα το νέο διάλυμα θα έχει ph = 9. Από το διάλυμα Υ3 προκύπτει ότι: ph = 11 άρα poh = 3 [OH - ] = 10-3 M οπότε Κb = 10-5 Οι δύο ουσίες αντιδρούν μεταξύ τους οπότε υπολογίζω τα mol κάθε ουσίας: ω mol = 0,1 0,1 = 0,01 mol Κάνω διερεύνηση: 1 η περίπτωση: ω = 0,01 mol HI + NH 3 NH 4 I Αρχικά 0,01 0,01 Αντ./Παρ. -0,01-0,01 0,01 Τελικά - - 0,01 Τελικό διάλυμα: ΝΗ 4 Ι: C = = 0,1M NH 4 I NH 4 + + I - 0,1M 0,1M 0,1M To NH + 4 ιοντίζεται στο νερό διότι προέρχεται από ασθενής βάση ιοντίζεται διότι προέρχεται από το ισχυρό οξύ ΗΙ. ΝΗ + 4 + Η 2 Ο ΝΗ 3 + Η 3 Ο + Αρχικά 0,1 Αντ./ ιοντ. z Ι.Ισ. 0,1 z z z z z ενώ το Ι - δεν Ka Kb = Kw Ka = 10-9 =, 10-9 z = 10-5 M άρα ph = 5, άτοποο Οπότε επειδή θέλω να προκύψει διάλυμα με ph > 5 σε περίσσεια θα βρίσκεται η ΝΗ 3. 2 η περίπτωση: ω < 0,01 mol HI + NH 3 NH 4 I Αρχικά ω 0,01 Αντ./Παρ. -ω -ω ω Τελικά - 0,01- ω ω Τελικό διάλυμα: ΝΗ 3 : C 1 = =, Μ, ΝΗ 4 Ι: C 2 = =, Μ NH 4 I NH 4 + + I - C 2 C 2 C 2
ΝΗ 3 + Η 2 Ο ΝΗ + 4 + OH - Αρχικά C 1 Αντ./ ιοντ. k Ι.Ισ. C 1 k k k k k Έχουμε Ε.Κ.Ι. στο ιόν ΝΗ + 4. ph = 9 άρα poh = 5 k = 10-5 M Οπότε Κb = C 1 = C 2 ω = 0,005mol 3 η περίπτωση: ω < 0,01 mol άτοπο διότι το ph του διαλύματος που θα προέκυπτε θα ήταν μικρότερο από 5. Δ5. α) [ΝΗ 4 Ι] = =,, = 0,1M NH 4 I NH + 4 + I - 0,1M 0,1M 0,1M To NH + 4 ιοντίζεται στο νερό διότι προέρχεται από ασθενής βάση ιοντίζεται διότι προέρχεται από το ισχυρό οξύ ΗΙ. ΝΗ + 4 + Η 2 Ο ΝΗ 3 + Η 3 Ο + Αρχικά 0,1 Αντ./ ιοντ. λ Ι.Ισ. 0,1 λ λ λ λ λ ενώ το Ι - δεν Ka = 10-9 =, 10-9 λ = 10-5 M άρα ph = 5 β) Οι δύο ουσίες αντιδρούν μεταξύ τους οπότε υπολογίζω τα mol κάθε ουσίας: μ mol = 0,1 0,1 = 0,01 mol Κάνω διερεύνηση: 1 η περίπτωση: μ = 0,01 mol ΝH 4 I + NαΟΗ ΝαI + ΝΗ 3 + Η 2 Ο Αρχικά 0,01 0,01 Αντ./Παρ. -0,01-0,01 0,01 0,01 Τελικά - - 0,01 0,01 Τελικό διάλυμα: ΝαΙ: ουδέτερο άλας, δεν καθορίζει το ph NH 3 : C = = 0,1M Αρχικά 0,1 Αντ./ ιοντ. w Ι.Ισ. 0,1 w ΝΗ 3 + Η 2 Ο ΝΗ + 4 + OH - w w w w
Kb = w =, 10-3 M, poh = 3 άρα ph = 11 άτοπο. Θέλω το διάλυμα να έχει ph < 11 άρα σε περίσσεια το ΝΗ 4 Ι. 2 η περίπτωση: μ < 0,01 mol ΝH 4 I + NαΟΗ ΝαI + ΝΗ 3 + Η 2 Ο Αρχικά 0,01 μ Αντ./Παρ. -μ -μ μ μ Τελικά 0,01 - μ - μ μ Τελικό διάλυμα: ΝαΙ: ουδέτερο άλας, δεν καθορίζει το ph NH 3 : C 3 = = Μ, ΝΗ 4 Ι: C 4 =, Μ, NH 4 I NH + 4 + I - C 4 C 4 C 4 ΝΗ 3 + Η 2 Ο ΝΗ + 4 + OH - Αρχικά C 3 Αντ./ ιοντ. ν Ι.Ισ. C 3 ν ν ν ν ν ph = 9 άρα poh = 5 ν = 10-5 Μ Οπότε Κb = C 4 = C 3 μ = 0,005mol 3 η περίπτωση: μ > 0,01 mol άτοπο διότι το διάλυμα που θα προέκυπτε θα είχε ph > 11.