ΘΕΜΑ Α ΠΑΝΕΛΛΑ ΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 7 ΜΑΪΟΥ 015 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Α.1 γ Α.. β Α. γ Α.4 α Α.5 β ΘΕΜΑ Β Β.1 αλ, βσ, γσ, δλ, ελ Αιτιολογήσεις: α. Μπορεί το υδατικό διάλυμα της ισχυρής βάσης, να έχει πολύ μικρή συγκέντρωση, με αποτέλεσμα, παρά την Ε.Κ.Ι. η τελική συγκέντρωση των ιόντων ΟΗ - να είναι μικρότερη της αρχικής και το ph να ελαττώνεται. β. Από τα δύο ισομερή βουτίνια H H H και H H, μόνο το πρώτο σχηματίζει κεραμέρυθρο ίζημα χαλκοκαρβιδίου, αφού διαθέτει ακραίο τριπλό δεσμό, σύμφωνα με την εξίσωση. H H H ul NH HH u NH4l γ. Το Nal είναι ουδέτερο άλας και δεν επηρεάζει το ph, μιας και προέρχεται από εξουδετέρωση ισχυρού οξέος από ισχυρή βάση. Τα H O και H OONa όμως, αποτελούν ζεύγος συζυγών ηλεκτρολυτών, με αποτέλεσμα συνολικά το διάλυμα να είναι ρυθμιστικό. δ. Εξαιρείται το Ηe, με δομή 1s ε. Η H δεν αντιδρά με το νερό, μιας και έχει σταθερά ιοντισμού της τάξης του 10-16 < Κw. Έτσι η ισορροπία H HO HO HO είναι μετατοπισμένη προς τ αριστερά (σχολικό σελίδα 11) Β. α. Οι ηλεκτρικές δομές είναι: i. 7X 1s s p 15 η ομάδα, η περίοδος ii. 1 Ψ 1s s p 6 s η ομάδα, η περίοδος iii. 8 O 1s s p 4 16 η ομάδα, η περίοδος iv. 1 H 1s 1 1 η ομάδα, 1 η περίοδος β. Το στοιχείο Χ έχει μεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού, αφού έχει μικρότερη ατομική ακτίνα από το Ψ. (βρίσκεται πιο πάνω και πιο δεξιά από το Ψ) [1]
γ. Το οξύ ΗΧΟ είναι ομοιοπολική ένωση με ηλεκτρονικό τύπο H O X O O Η ένωση ΨΟ είναι ετεροπολική (οξείδιο μετάλλου) με τύπο ΘΕΜΑ Γ Ψ +, O - Γ.1 Α: H H Β: H H O Γ: H - O : H OONa Ε: H H Ζ: H H l Θ: H H Mgl Κ: Λ: Μ: H H H H OMgl H H H H H OO H H H Γ. Το Α είναι το 1-βουτένιο H HH H, αφού με προσθήκη Η Ο δίνει δύο προϊόντα (κύριο και παραπροϊόν) Έστω ότι x Α αντιδρούν προς H H H H (B) και y του Α προς H H H H (Γ), σύμφωνα με τις εξισώσεις: H H H H HO HSO 4 H H H H x (A) x (B) H H H H HO HSO 4 H H H H x (A) x (Γ) []
1 ο x y μέρος B, Γ Και οι δύο αλκοόλες αντιδρούν με Νa, εκλύοντας Η. n H V 1,1 0,05 V,4 m H H H H H H H H + Νa ONa 1 H x x 6 H H H H H H H H + Νa ONa 1 H y y 6 ο x y μέρος B, Γ Μόνο η Β δίνει την αλογονοφορμική αντίδραση, ως δευτεροταγής μεθυλο αλκοόλη. H H H H 4I 6Na HI HHOONa 5NaI 5HO x Όμως nhl 0,08 0,08 x 0,4 Έτσι από τη σχέση (1), έχουμε y=0,06 ο x y μέρος =0,08 B, =0,0 Γ Και οι δύο αλκοόλες οξειδώνονται από το όξινο διάλυμα ΚΜnO 4, η Β προς κετόνη, ενώ η Γ προς οξύ, σύμφωνα με τις εξισώσεις: 5 H H H H KMnO4 HSO 4 5 H H H KSO4 MnSO 4 8HO O 5 0,08 0,16 ; 5 []
5 H H H H 4 KMnO4 6 HSO4 5 HHHO KSO4 4 MnSO4 11 HO 5 4 0,0 0,08 ; 5 Συνολικά καταναλώθηκαν 0,4 0,048 5 KMnO 4, οπότε n n 0,048 V 0,48L διαλύματος ΚΜnΟ 4 V 0,1 ΘΕΜΑ.1 Έστω V ο όγκος σε L του διαλύματος Y, που πρέπει να προσθέσουμε. nho 0,11 0,1 και nna 0,1 V Το οξύ με τη βάση αντιδρούν, σύμφωνα με την εξίσωση HO Na HOONa HO ιερεύνηση: i) Αν n HO = n Na (πλήρης εξουδετέρωση). Τότε στο ισοδύναμο σημείο, στο διάλυμα θα υπήρχε μόνο το άλας HOONa, το οποίο είναι βάση κατά Brοnsted-Lawry (αντιδρά με Η Ο μόνο το ΗOO - ) και θα έδινε διάλυμα με ph>7, άτοπο. ii) Αν n HO < n Na, (περίσσεια βάσης), τότε το διάλυμα θα ήταν ακόμα πιο βασικό σε σχέση με πριν, άτοπο. iii) Άρα n HO > n Na, δηλαδή περισσεύει HO και σχηματίζεται ρυθμιστικό διάλυμα με ph=4 HO Na HOONa HO αρχ. 0,1 0,1V - - αντιδ. 0,1 V 0,1V - - παραγ. - - 0,1V τελικά 0,1-0,1V - 0,1V Τα παραπάνω βρίσκονται σε όγκο (1+V) L [4]
Έτσι οι συγκεντρώσεις των ουσιών στο διάλυμα είναι HO: HOONa : οξ β 0,1 0,1V M 1 V 0,1V M 1 V και Αφού οι προσεγγίσεις είναι επιτρεπτές: ph4 β β ph pka log log 0 β οξ οξ οξ 0,10,1V 0,1V V 0,5 L ή 500mL. Τα ΗO και H O δεν αντιδρούν. Υπολογίζουμε λοιπόν τις νέες συγκεντρώσεις τους μετά την ανάμειξη:: Για το HO: 0,10,5 1 0,05M 1 Για το H O: 10,5 0,5M 1 HO H O HOO H O H O H O H OO H O αρχ. 1 - - - - Ιοντ. x - - y - - Παρ. - x x - y y Ισορρ. 1 -x x x+y -y y x+y x (xy) Ka K x (x y) K (1) x1 (HO) 1 1 1 1 x y(x y) Ka K y (x y) K () y (HO) y Προσθέτοντας κατά μέλη τις (1) και (), έχουμε: xy K11K xy HO K11K 4 5 5,5 10 0,05 10 0,5 10 10 M. Άρα ph =,5. Το διάλυμα Υ 4 περιέχει n1 V 0,10,5 0,05 ΗO και n 10,5 0,5 HO αντίστοιχα. Και τα δύο οξέα αντιδρούν με Mg, εκλύοντας αέριο Η, σύμφωνα με τις εξισώσεις: [5]
HO Mg (HOO) Mg H 0,05 0,05 H O Mg (H OO) Mg H 0,5 0,5 Συνολικά εκλύθηκαν 0,75 Η, που καταλαμβάνουν όγκο V 0,75,4 6,16 L σε STP.4 Μπορεί να γίνει η ογκομέτρηση, αφού το H οξειδώνεται από το διάλυμα ΚΜnO 4 /H SO 4 προς O, σύμφωνα με την εξίσωση: 5HO KMnO 4 HSO 4 5O K SO4 MnSO4 8HO Μάλιστα, δεν απαιτείται δείκτης, αφού έχουμε δύο παράγοντες που καταδεικνύουν ότι πραγματοποιείται η αντίδραση: Τον αποχρωματισμό του διαλύματος του KMnO 4 και την έκλυση φυσαλίδων O. Έτσι η ογκομέτρηση μπορεί να σταματήσει, όταν πάψει το διάλυμα ν αποχρωματίζεται, ή όταν αντίστοιχα σταματήσει η έκλυση O. [6]