ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 27/05/2015 ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α Α1. γ A2. β A3. γ A4. α A5. β ΘΕΜΑ Β Β1. Α. Λάθος Αιτιολόγηση: Η προσθήκη υδατικού διαλύµατος ισχυρής βάσης σε υδατικό διάλυµα ΝaF δεν προκαλεί σε κάθε περίπτωση αύξηση ph. Στην διαµόρφωση της τιµής του ph παίζει ρόλο η ική συγκέντρωση των [ - ], η οποία εξαρτάται από τον ικό όγκο του διαλύµατος. Συνεπώς αν το διάλυµα της ισχυρής βάσης έχει πολύ µικρή συγκέντρωση και επιπλέον ο όγκος του ικού διαλύµατος αυξηθεί σε σηµαντικό βαθµό ώστε να µειωθεί η συγκέντρωση των [ΟΗ - ] το ph θα µειωθεί. Β. Σωστό Τα ισοµερή βουτίνια: CH 3 CH 2 C CH και CH 3 C C CH 3 Το 1 βουτίνιο έχει όξινο χαρακτήρα και αντιδρά µε το διάλυµα CuCl/NH 3 δίνοντας ίζηµα, ενώ το 2 βουτίνιο δεν αντιδρά. Η δηµιουργία του ιζήµατος διακρίνει την ένωση CH 3 CH 2 C CH. Η αντίδραση που πραγµατοποιείται είναι: CH 3 CH 2 C CH + CuCl + NH 3 CH 3 CH 2 C CCu + NH 4 Cl Γ. Σωστό To διάλυµα περιέχει το συζυγιακό σύστηµα CH 3 CO CH 3 COONa σε σχετικά µεγάλες και ίσες συγκεντρώσεις (0,1Μ), δηλαδή πληρούνται οι προϋποθέσεις ύπαρξης ρυθµιστικού διαλύµατος. Το NaCl κατά τη διάλυσή του στο νερό παράγει τα ιόντα Na + και Cl - τα οποία δεν αντιδρούν µε το νερό και δεν επηρεάζουν το ph του διαλύµατος. Φροντιστήρια ΣΥΣΤΗΜΑ Σελίδα 1
. Λάθος Το 2 He ανήκει στα ευγενή αέρια µε ηλεκτρονική διαµόρφωση 1s 2 Ε. Λάθος Η αιθανόλη είναι ασθενέστερο οξύ σε σχέση µε το νερό και για το λόγο αυτό πρακτικά δεν ιοντίζεται. Σηµείωση: Στην πραγµατικότητα η αιθανόλη ιοντίζεται ελάχιστα στο νερό. Β2. α. 7Χ: 1s 2 2s 2 2p 3 VA ή 15η οµάδα 2η περίοδος 12Ψ: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 ΙΙΑ ή 2η οµάδα 3η περίοδος β. Η ενέργεια πρώτου ιοντισµού του στοιχείου Χ είναι µεγαλύτερη από την ενέργεια πρώτου ιοντισµού του στοιχείου Ψ. Εi(1)X > Ei(1)Ψ αιτιολόγηση: Το στοιχείο Χ κατανέµει τα ηλεκτρόνια σε λιγότερες στοιβάδες, έχει δηλαδή µικρότερο κύριο κβαντικό αριθµό, σε σχέση µε το στοιχείο Ψ. Επίσης το δραστικό πυρηνικό φορτίο του στοιχείου Χ είναι µεγαλύτερο σε σχέση µε το στοιχείο Ψ. Άρα τα e - του Χ δέχονται µεγαλύτερη έλξη από τον πυρήνα σε σχέση µε το στοιχείο Ψ, µε αποτέλεσµα να απαιτείται µεγαλύτερη ενέργεια για την αποµάκρυνση του πιο χαλαρά συγκρατούµενου ηλεκτρονίου. γ. ΗΧΟ 3 O X O H O ΨΟ ii Ψ 2+ ii 2 Ο ii ii Φροντιστήρια ΣΥΣΤΗΜΑ Σελίδα 2
ΘΕΜΑ Γ Γ1. A: CH CH B: CH 3 CH=O Γ: CH 3 CO : CH 3 COONa Ε: CH 3 CH 2 Z: CH 3 CH 2 Cl Θ: CH 3 CH 2 MgCl K: Λ: Μ: CH3CHCH2CH3 OMgCl CH3CHCH2CH3 CH COOCHCH CH 3 2 3 CH 3 Γ2. α. Το βουτένιο κατά την προσθήκη νερού παράγει κύριο και δευτερεύον προϊόν. Άρα το αλκένιο πρέπει να είναι µη συµµετρικό. Εποµένως ο συντακτικός τύπος του βουτενίου είναι: Α: CH 3 CH 2 CH=CH 2 Οι συντακτικοί τύποι των προϊόντων είναι: CH CH CH= CH + H O CH CH CH CH 3 2 2 2 3 2 3 (Β) CH CH CH= CH + H O CH CH CH CH 3 2 2 2 3 2 2 2 β. 1o Μέρος: n H2 =1,12/22,4 = 0,05 (Γ) CH CH CH CH + Na CH CH CH CH + 1 H 2 3 2 3 3 2 3 2 ONa x x 3 6 Φροντιστήρια ΣΥΣΤΗΜΑ Σελίδα 3
CH CH CH CH + Na CH CH CH CH + 1 H 2 3 2 2 2 3 2 2 2 2 ONa y y 3 6 Άρα: x + y = 0,05 (1) 6 6 2ο Μέρος: Από της δύο ενώσεις µόνο 2 βουτανόλη δίνει την αλογονοφορµική: CH 3 CH 2 CH()CH 3 + 4I 2 + 6Na CH 3 CH 2 COONa + CHI 3 + 5NaI + 5H 2 O x 0,08 3 = 0,08 Από τη σχέση (1) y/3 = 0,02 3ο Μέρος: 5CH 3 CH 2 CH()CH 3 + 2KMnO 4 + 3 5CH 3 CH 2 COCH 3 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O 0,08 φ = 0,032 5CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 ΟΗ + 4KMnO 4 + 6 5CH 3 CH 2 CH 2 COΟΗ + 4MnSO 4 + 2K 2 SO 4 + 11H 2 O 0,02 µ = 0,016 KMnO 4 : 0,032 + 0,016 = 0,048 n 0,048 = V= =0,48L KMnO V 0,1 4 ΘΕΜΑ 1. Υ 1 : n 1 = 0,1 1 = 0,1 Y 2 : n 2 = 0,1 V Υ : Φροντιστήρια ΣΥΣΤΗΜΑ Σελίδα 4
Κατά την ανάµειξη των δύο διαλυµάτων πραγµατοποιείται η αντίδραση: HCOONa + Na HCOONa + H 2 O Επειδή δεν γνωρίζουµε την ποσότητα του ΝαΟΗ απαιτείται διερεύνηση. i. Έστω ότι έχουµε πλήρη εξουδετέρωση. Στο ικό διάλυµα θα έχουµε HCOONa. Κατά τη διάσταση του HCOONa, προκύπτουν ιόντα HCOO - τα οποία παράγουν -, δηλαδή ph > 7 (25 o C) H περίπτωση αυτή απορρίπτεται, διότι το ικό διάλυµα πρέπει να έχει ph = 4. ii. Έστω ότι περισσεύει ΝαΟΗ. Στο ικό διάλυµα θα έχουµε HCOONa και Na, δηλαδή ph > 7 (25 o C), άρα απορρίπτεται και αυτή η περίπτωση. iii. Άρα το ΝαΟΗ είναι σε έλλειµµα. HCO + Na HCOONa + H 2 O αρχ 0,1 0,1V α/π -0,1V -0,1V 0,1V 0,1 0,1V - 0,1V Στο ικό διάλυµα έχουµε: 0,1 0,1V 0,1V HCO = Μ, HCOONa= Μ V V Το διάλυµα που προκύπτει είναι ρυθµιστικό. Οι προσεγγίσεις ισχύουν, άρα και οι προϋποθέσεις για την εφαρµογή της σχέσης των Henderson Hasselbalh HCOONa ph pka log, 4 = 4 + log, 0,1V = 0,1-0,1V, V = 0,5L Na = + HCO 0,1V V 0,1 0,1V V Σηµείωση: Φροντιστήρια ΣΥΣΤΗΜΑ Σελίδα 5
Εναλλακτικά µπορούµε να λύσουµε το ερώτηµα και µε διαστάσεις ιοντισµούς (Ε.Κ.Ι.) και χρήση της σχέσης: + [HCOO ][H3O ] Ka= [HCO] 2. Υπολογίζουµε τις αρχικές ποσότητες των σωµάτων: Υ 1 : n 1 = 0,1 1 = 0,1 Y 2 : n 2 = 0,1 V Υ 4 : υπολογίζουµε τις νέες συγκεντρώσεις: 0,05 0,5 HCO = = 0,05 Μ, CH3CO= = 0,5 Μ 1 1 Πραγµατοποιούνται οι ιοντισµοί: Μ HCO + Η 2 Ο HCOO - + H 3 O + ι.ι. 0,05 -x x x + y Μ CH 3 CO + Η 2 Ο CH 3 COO - + H 3 O + ι.ι. 0,5 -x y x + y Για το HCO: x(x+ x(x+ Ka HCO=, (οι προσεγγίσεις ισχύουν) 0,05 x 0,05 x(x+ = 0,05 4 10 (1) Για το CH 3 CO y(x+ y(x+ Ka CH3CO=, (οι προσεγγίσεις ισχύουν) 0,5 y 0,5 y(x+ 0,5 5 10 = (2) Με πρόσθεση κατά µέλη των (1) και (2) έχουµε: (x + 2 = 10-5 x + y = 10-2,5 ph = - log [H 3 O + ] = - log 10-2,5 = 2,5 Φροντιστήρια ΣΥΣΤΗΜΑ Σελίδα 6
3. Y4: 2HCO + Μg (HCOO) 2 Mg + H 2 αρχ 0,05 0,025 2CH 3 CO + Mg (CH 3 COO) 2 Mg + H 2 αρχ 0,5 0,25 Η 2 : 0,275 V = 0,275 x 22,4 = 6,16 H 2 STP 4. Κατά την ογκοµέτρηση του HCO µε KMnO 4 / πραγµατοποιείται η αντίδραση: 5HCOΟΗ + 2KMnO 4 + 3 5CO 2 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O Είναι δυνατόν να προσδιοριστεί η συγκέντρωση του διαλύµατος HCO διότι το ισοδύναµο σηµείο µπορεί να γίνει αντιληπτό όταν σταµατήσει ο αποχρωµατισµός του διαλύµατος KMnO 4, καθώς επίσης και όταν σταµατήσει η έκλυση φυσαλίδων CO 2. εν απαιτείται δείκτης σε αυτή την περίπτωση. ΤΙΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΕΠΙΜΕΛΗΘΗΚΑΝ ΟΙ ΚΑΘΗΓΗΤΕΣ: ΓΑΚΗ ΒΙΚΥ ΣΙΑΠΚΑΣ ΗΜΗΤΡΗΣ Φροντιστήρια ΣΥΣΤΗΜΑ Σελίδα 7