Ακαδημαϊκό έτος 03-04 7.06.04 ΜΕΡΟΣ Α : ΘΕΩΡΙΑ/ΕΡΩΤΗΜΑΤΑ Τελική Εξέταση ΦΥΕ ΒΑΡΥΤΗΤΑ: 30% ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΘΕΜΑΤΑ ΤΕΛΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ - ΘΕΩΡΙΑ ΔΙΑΡΚΕΙΑ: ώρα (4:00-5:00) Α. Χημική Θερμοδυναμική Η εξέταση της ισορροπίας ανάμεσα σε ένα διάλυμα δύο συστατικών (Α και Β) και των ατμών του στους 30 ο C και πίεση atm, έδειξε ότι x =0.0 και y =0.34. Υπολογίστε τους συντελεστές ενεργότητας των δύο συστατικών (γ Α και γ ) με βάση το Νόμο του Raoult. Οι τάσεις ατμών των καθαρών συστατικών στους 30 ο C είναι * 73.0 kpa και * 9. kpa. (Σημ.: x και y είναι τα γραμμομοριακά κλάσματα της ουσίας Α στο διάλυμα και τους ατμούς, αντίστοιχα) Λύση Οι συντελεστές ενεργότητας θα υπολογιστούν με τη βοήθεια της Εξ. (370): x * Για το Α, υπολογίζουμε τη μερική πίεση: y ( 035 Pa) (0.34) 386 Pa, ενώ για τη μερική πίεση του Β: 035 Pa 386 Pa 69509 Pa Άρα, 386 Pa 73000 Pa (0.0) * x.98(αδιάστατος αριθμός) 69509 Pa 900 Pa (0.780) * x 0.968
Ακαδημαϊκό έτος 03-04 7.06.04 ΜΕΡΟΣ Α : ΘΕΩΡΙΑ/ΕΡΩΤΗΜΑΤΑ Τελική Εξέταση ΦΥΕ ΒΑΡΥΤΗΤΑ: 30% Β. Στατιστική Θερμοδυναμική Να υπολογίσετε το συντελεστή ιξώδους αερίου βενζολίου (C 6 H 6 ) σε θερμοκρασία (α) 73 Κ, και (β) 000 Κ. Δίνονται: α) η διάμετρος σύγκρουσης: d = 0.53 nm και β) τα ατομικά βάρη: C =, H = Λύση: O συντελεστής ιξώδους είναι (Εξ. 7.6) : 3 d mk T = Το μοριακό βάρος του βενζολίου είναι 78. Για Τ = 73 Κ 3 (0.530 9 m) (78.6607 0 7 kg mol ) (.380 3 J K ) (73 K) / 9.40 6 kg m s Για Τ = 000 Κ.800 5 kg m s Σημ.: J = kg m s - Σχόλιο: Δεκτή και η λύση με αφετηρία την Εξ. 7.6
Ακαδημαϊκό έτος 03-04 7.06.04 ΜΕΡΟΣ Α : ΘΕΩΡΙΑ/ΕΡΩΤΗΜΑΤΑ Τελική Εξέταση ΦΥΕ ΒΑΡΥΤΗΤΑ: 30% Γ. Φασματοσκοπία α) O μοριακός συντελεστής απορρόφησης μιας διαλυμένης ουσίας στα 440 nm είναι 33 dm 3 mol cm. Όταν ακτινοβολία με μήκος κύματος 440 nm περνάει μέσα από κυψελίδα πλάτους 7.50 mm που περιέχει διάλυμα της συγκεκριμένης ουσίας, παρατηρείται απορρόφηση του φωτός κατά 5.3%. Υπολογίστε τη συγκέντρωση του διαλύματος β) Ποια ή ποιες από τις παρακάτω ηλεκτρονιακές μεταπτώσεις είναι επιτρεπτές για το Ο ; Μετάπτωση Επιτρεπτή Μη επιτρεπτή Σύντομο σχόλιο g g 3 Χ ΔΣ 0, gg 3 Χ ΔΣ 0, gg g g g 3 u 3 Χ ΔΩ = 3 3 Χ g u 3 3 g Χ u Λύση α) Ο Νόμος των eer Lambert (σχ. 5.9) δίνει log I I 0 C l Η διαπερατότητα ( Ι/Ι 0 ) είναι: 0.53= 0.477. 3 Άρα C log( 0.477).330 mol dm 3 (33 dm mol cm ) (0.750 cm) -3
Ακαδημαϊκό έτος 03-04 7.06.04 ΜΕΡΟΣ Α : ΘΕΩΡΙΑ/ΕΡΩΤΗΜΑΤΑ Τελική Εξέταση ΦΥΕ ΒΑΡΥΤΗΤΑ: 30% Δ. Χημική Κινητική α) Έστω δύο αντιδράσεις: k () και k E (). Οι αντιδράσεις είναι πρώτης τάξης ως προς το αντιδρών Α, αλλά με k k. Ποια(ποιες) από τις παρακάτω γραφικές παραστάσεις α,β,γ,δ είναι σωστή ή λάθος και γιατί ; k > k k < k k > k k < k Απάντηση ) Ισχύουν οι σχέσεις: ln[ ] ln[] 0 -k t όσο μεγαλύτερο το k, τόσο περισσότερο μειώνεται το ln[] Απάντηση: k t [ ] [ ] e όσο μεγαλύτερο το k, τόσο περισσότερο μικραίνει το [] 0 Τα α και γ λάθος Τα β και δ σωστά (μεγαλύτερη κλίση καθώς μεγαλώνει το k, σύμφωνα με τα παραπάνω)
Ακαδημαϊκό έτος 03-04 7.06.04 ΜΕΡΟΣ Α : ΘΕΩΡΙΑ/ΕΡΩΤΗΜΑΤΑ Τελική Εξέταση ΦΥΕ ΒΑΡΥΤΗΤΑ: 30% β) Οι παρακάτω γραφικές παραστάσεις (α, β) αντιστοιχούν σε αντιδράσεις Α = Β Εάν γνωρίζατε ότι επρόκειτο για αντιδράσεις μηδενικής, πρώτης ή δεύτερης τάξης, μπορείτε με βάση τα διαγράμματα να βρείτε τη τάξη; Εάν όχι, είναι δυνατό να αποκλειστεί κάποια από τις τρεις αναφερθείσες τάξεις; Εξηγείστε τις απαντήσεις σας; (Επεξήγηση: στον κάθετο άξονα η συγκέντρωση του Α δίνεται σε mol/l). α β Απάντηση Αν η αντίδραση ήταν μηδενικής τάξης, η μεταβολή του [] με το χρόνο θα οδηγούσε σε μια ευθεία γραμμή. Τα δύο διαγράμματα α,β μπορούν να αντιστοιχούν σε αντιδράσεις πρώτης είτε δεύτερης τάξης.
Ακαδημαϊκό έτος 03-04 7.06.04 ΜΕΡΟΣ Α : ΘΕΩΡΙΑ/ΕΡΩΤΗΜΑΤΑ Τελική Εξέταση ΦΥΕ ΒΑΡΥΤΗΤΑ: 30% Ε. Ηλεκτροχημεία α) Η ιοντική ισχύς ενός αραιού διαλύματος Fe (CO 3 ) 3 συγκέντρωσης 0.00 mol/l είναι: Α. 0.5 Β. 0.30 Γ. 0.30 Δ. 0.40 Αιτιολογήστε την απάντησή σας, δείχνοντας τις πράξεις που κάνατε. β) Με συνδυασμό των ηλεκτροδίων ΖnZn + και CuCu + (σε πρότυπη κατάσταση αμφότερα) θα λάβει χώρα αυθόρμητα η αντίδραση: Α. Ζn + + Cu Ζn + Cu +. Cu + + Zn Cu + Zn + Αιτιολογήστε. Λύση α) Η ιοντική ισχύς, Ι, δίνεται από τη (.0) Η διάσταση του άλατος δίνει: Fe (CO 3 ) 3 Fe 3+ - + 3CO 3 c I z Αρα: c 0.003 3 0.00 0. 30 0 β) Το Β: Cu + + Zn Cu + Zn + Ζn + + e - Ζn, Cu + + e - Cu, E 0 = - 0.763 V E 0 = 0.340 V O συνδυασμός που οδηγεί σε θετική τιμή Ε = Ε ΔΗ Ε H μπορεί να έχει μόνο το CuCu + ως ΔΗ (κάθοδος, αναγωγή). Κατά συνέπεια θα ανάγεται ο Cu +.