ΕΝΩΣΗ ΕΛΛΗΝΩΝ ΧΗΜΙΚΩΝ ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 30-5-2016 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ Φιλλένια Σιδέρη Γιάννης Αδάμ Μάνος Βαρβαρίγος Νίκος Ζήκος Τάκης Θεοδωρόπουλος Γιάννης Καλαμαράς Λεωνίδας Κωστόπουλος Γιώργος Μούσδης Γιώργος Σωτηράκης Αντώνης Χρονάκης 1
ΘΕΜΑ Α Α1: γ Α2: δ Α3:γ Α4:α Α5: α. Σωστό β. Λάθος Γ. Λάθος Δ. Λάθος Ε. Σωστό ΘΕΜΑ Β Β1 α. 2ΝΗ 3 + 3CuO N 2 + 3Cu + 3H 2 O β. 5 CH 3 CH(OH)CH 3 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 5 CH 3 COCH 3 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O Β2 N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) ΔΗ<0 Σύμφωνα με την αρχή Le Chatelier: 2
α. Με την αύξηση της θερμοκρασίας η ισορροπία θα μετατοπιστεί προς την ενδόθερμη κατεύθυνση, δηλαδή προς τα αριστερά, με αποτέλεσμα η σταθερά ισορροπίας K c να ελαττωθεί και η ποσότητα της NH 3 να ελαττωθεί επίσης. β. Με την αύξηση του όγκου του δοχείου, η πίεση θα ελαττωθεί και η ισορροπία θα μετατοπιστεί προς τα περισσότερα mol αερίων, δηλαδή προς τα αριστερά. Η ποσότητα της ΝΗ 3 θα ελαττωθεί, αλλά η σταθερά ισορροπίας K c θα παραμείνει σταθερή γιατί εξαρτάται μόνο από τη θερμοκρασία. Β3 Το χρώμα της όξινης μορφής του δείκτη επικρατεί όταν ph < pk a 1. Οπότε το διάλυμα αποκτά κόκκινο χρώμα σε διαλύματα με ph<4. Το χρώμα της βασικής μορφής του δείκτη επικρατεί 3
όταν ph > pk a + 1. Οπότε το διάλυμα αποκτά κίτρινο χρώμα σε διαλύματα με ph>6. α. Μ HCl + H 2 O Cl + Η 3 O + α/π -0,1 0, 1 0,1 [Η 3 O + ]=0,1Μ. Οπότε ph=1. Το διάλυμα θα αποκτήσει κόκκινο χρώμα διότι ph<4. β. Με την προσθήκη του υδατικού διαλύματος NaOH έχουμε αύξηση του ph. Το διάλυμα HCl έχει αρχικά κόκκινο χρώμα. Όταν το ph είναι μεταξύ 4 και 6 αποκτά το ενδιάμεσο χρώμα δηλαδή πορτοκαλί. Όταν το διάλυμα αποκτήσει ph μεγαλύτερο από 6 τότε το χρώμα του διαλύματος θα σταθεροποιηθεί στο κίτρινο. Β4. α. 11 Na: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3 η περίοδος, s τομέας, ΙΑ ή 1 η ομάδα 4
17Cl: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 3 η περίοδος, p τομέας, VIΙΑ ή 17 η ομάδα 19K: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 4 η περίοδος, s τομέας, ΙΑ ή 1 η ομάδα β. Η ατομική ακτίνα κατά μήκος μίας περιόδου ελαττώνεται από την 1 η προς την 18 η ομάδα, γιατί αυξάνεται το δραστικό πυρηνικό φορτίο, οπότε αυξάνεται η έλξη του πυρήνα στα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας. Το Na και το Cl βρίσκονται στην ίδια περίοδο, αλλά το χλώριο βρίσκεται στην 17 η ομάδα, ενώ το νάτριο στην 1 η, οπότε r(na)>r(cl). Η ατομική ακτίνα κατά μήκος μίας ομάδας αυξάνεται από την 1 η προς την 7 η περίοδο, γιατί αυξάνεται o αριθμός των ηλεκτρονικών στιβάδων, οπότε ελαττώνεται η έλξη του πυρήνα στα 5
ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας. Το Νa και το K ανήκουν στην ίδια ομάδα, αλλά το Νa βρίσκεται στην 3 η περίοδο, ενώ το K στην 4 η, επομένως έχει μεγαλύτερη ατομική ακτίνα. Τα τρία αυτά στοιχεία ταξινομούνται κατά αύξουσα ατομική ακτίνα ως εξής. r(cl)< r(na)<r(k) 6
ΘΕΜΑ Γ Γ1.α. Α: CH 3 CH 2 OH B: CH 3 CH 2 COONa, Γ: CH 2 =CH 2 Δ: ClCH 2 CH 2 Cl E: CH CH, Z: CH 3 CHO H: CH 3 COONH 4 Θ: CH 3 CH 2 Cl I: CH 3 CH 2 CN K: CH 3 CH 2 COOH Λ: CH 3 CH 2 CH 2 NH 2 M: CH 3 CH 2 COO - NH 3 + CH 2 CH 2 CH 3 C ν Η 2ν Ο 2 : CH 3 CH 2 COOCH 2 CH 3 Γ2.α. ν CH 2 =CH-CH=CH 2 (-CH 2 -CH=CH-CH 2 -)ν β. ν CH 2 =CHCN (-CH 2 -CH-) ν CN Γ3. α. Ni CH 3 C CH + H 2 CH 3 CH=CH 2 7
Ni CH 3 CH=CH 2 + H 2 CH 3 CH 2 CH 3 Τα προϊόντα της αντίδρασης από την υδρογόνωση του προπινίου είναι: CH 3 CH=CH 2 και CH 3 CH 2 CH 3 β. n H2 = V/Vm = 6,72/22,4 = 0,3 mol mol Ni CH 3 C CH + H 2 CH 3 CH=CH 2 αρχ 0,2 0,3 α/π -0,2-0,2 +0,2 Τ - 0,1 0,2 mol Ni CH 3 CH=CH 2 + H 2 CH 3 CH 2 CH 3 αρχ 0,2 0,1 α/π -0,1-0,1 +0,1 T 0,1 -.. 0,1 Μετά το τέλος της υδρογόνωσης η σύσταση των προϊόντων είναι: 0,1 mol CH 2 =CHCH 3 και 0,1 mol CH 3 CH 2 CH 3 8
ΘΕΜΑ Δ Δ1. + Μ ΝΗ 3 +Η 2 Ο ΝΗ 4 + OH - Ισορ 0,1 -χ χ χ Υ1: ph=11, επομένως [OH - ]=χ=10-3 Μ α. α=χ/0,1=10-2 β. Κ b1 =[NH 4 + ][OH - ]/[NH 3 ]=x 2 /0,1=10-5 Υ2: Για την CH 3 NH 2 : Κ b2 =[CH 3 NH 3 + ][OH - ]/[ CH 3 NH 2 ] = a 2 c = 0,02 2 1 = 4 10-4 Επειδή επιτρέπονται οι προσεγγίσεις γ. Μέτρο της ισχύος του ηλεκτρολύτη είναι η τιμή της σταθεράς ιοντισμού, επομένως ισχυρότερη βάση είναι η CH 3 NH 2. 9
Δ2. n ΝH3 = c V=0,02 mol n ΗCl = c V=0,01 mol V= 1 L mol NH 3 + + HCl NH 4 + Cl - αρχ 0,02 0,01 α/π -0,01-0,01 0,01 τελικά 0,01.. 0,01 Μετά την αντίδραση: [NH 4 + ]=[ NH 3 ]=0,01/1 = 0,01 Μ Έχουμε συζυγές ζεύγος, δηλαδή ρυθμιστικό διάλυμα. Μπορούμε να αποδείξουμε ή να χρησιμοποιήσουμε απευθείας την εξίσωση Henderson-Hasselbalch: ph=pk a + log c βάσης /c οξέος = pk a = 9 όπου Κ a =K w /K b = 10-9 10
Δ3. n CH3NH2 = c V=0,01 mol n ΗCl V= 0,25 L =c V=0,01 mol mol CH 3 NH 2 + + HCl CH 3 NH 3 + Cl - αρχ 0,01 0,01 α/π -0,01-0,01 0,01 0,01 τελικά.. 0,01 0,01 Μετά την αντίδραση: [CH 3 NH 3 + ]=[ Cl - ]=0,01/0,25 = 0,04 Μ To Cl - δεν αντιδρά με το Η 2 Ο, γιατί προέρχεται από ισχυρό οξύ. Το ιόν CH 3 NH 3 + αντιδρά με το Η 2 Ο με Κ a =K w /K b = 10-10 /4, γιατί προέρχεται από την ασθενή CΗ 3 NH 2. M CH 3 NH 3 + +Η 2 Ο CH 3 NH 2 + H 3 O + ισορ 0,04-χ χ χ Κ a =χ 2 /0,04 και 10-10 /4=χ 2 /0,04 χ=10-6 Μ ph=6 11
Δ4. n ΝH3 = c V=0,01 mol n ΗCΟΟΗ =c V=0,01 mol V= 0,2 L mol NH 3 + + HCΟΟΗ NH 4 + ΗCOO - αρχ 0,01 0,01 α/π -0,01-0,01 0,01 0,01 τελικά.. 0,01 0,01 Μετά την αντίδραση: [NH 4 + ]=[ HCOO - ]=0,01/0,2 = 0,05 Μ To HCOO - αντιδρά με το Η 2 Ο με Κ b =K w /K a =10-10, γιατί προέρχεται από ασθενές οξύ. Το ιόν NH 4 + αντιδρά με το Η 2 Ο με Κ a =K w /K b = 10-9, γιατί προέρχεται από την ασθενή ΝΗ 3. NH 4 + +Η 2 Ο NH 3 + H 3 O + HCOO - + H 2 O HCOOH+OH - H 3 O + + OH - Η 2 Ο + Η 2 Ο Επειδή η Κ a,nh4+ > Κ b,hcoo-, η [Η 3 Ο + ]>[ΟΗ - ] και το διάλυμα είναι όξινο. 12