ΧΗΜΕΙΑ A ΛΥΚΕΙΟΥ ΑΣΚΗΣΗ 1 Ο παρακάτω πίνακας δίνει µερικές πληροφορίες που αφορούν την δοµή τεσσάρων ατόµων Q, X, Ψ, R: Ζ Α p + n Ηλεκτρονιακή διαµόρφωση κατά στιβάδες Q 19 39 X 20 10 Ψ 6 6 R 8 Κ(2) L(4) Α. Να συµπληρώσετε τα κενά. Β. Ποιο από τα στοιχεία είναι ευγενές αέριο; Γ. Ποια απ τα στοιχεία είναι ισότοπα;. Ποιο απ τα στοιχεία είναι µέταλλο; Α. Για να συµπληρώσουµε τις τέσσερις πρώτες στήλες αρκεί να σκεφτούµε ότι: Ζ = p + Α = Ζ + n ή Α = p + + n Για την τελευταία στήλη πρέπει να θυµηθούµε ότι για το άτοµο ισχύει p + = e ώστε να γίνει ηλεκτρονιακή κατανοµή. Έτσι συµπληρώνουµε τον πίνακα ως εξής: Ζ Α p + n Ηλεκτρονιακή διαµόρφωση κατά στιβάδες Q 19 39 19 20 Κ(2) L(8) M(8) N(1) X 10 20 10 10 K(2) L(8) Ψ 6 12 6 6 K(2) L(4) R 6 14 6 8 Κ(2) L(4) Β. Ευγενή αέρια είναι τα στοιχεία της V IIIA οµάδας του Περιοδικού Πίνακα, δηλαδή όταν το άτοµο έχει 8 e - στην εξωτερική του στιβάδα. Άρα το Χ. Γ. Ισότοπα χαρακτηρίζονται τα άτοµα (ίδιου χηµικού στοιχείου) που έχουν τον ίδιο αριθµό ρ. ηλαδή τα Ψ και R.. Μέταλλο χαρακτηρίζεται το στοιχείο, το άτοµο του οποίου έχει 1 e - σε εξωτερική στιβάδα εκτός της Κ δηλαδή το Χ. - 1 -
ΑΣΚΗΣΗ 2 Τα στοιχεία Α, Β και Γ έχουν αντίστοιχα ατοµικούς αριθµούς ν, ν + 1 και ν + 3. Αν το στοιχείο Β είναι ευγενές αέριο, σε ποιες οµάδες του Περιοδικού Πίνακα ανήκουν τα στοιχεία Α και Γ; Αφού το στοιχείο Β µε ατοµικό αριθµό ν + 1 είναι ευγενές αέριο, θα ανήκει στην VIIIA οµάδα του Περιοδικού Πίνακα. Οπότε το στοιχείο Α µε ατοµικό αριθµό ν θα έχει 1 e - λιγότερο από το Β, δηλαδή θα ανήκει στην ίδια περίοδο µε το Β και στην προηγούµενη οµάδα δηλαδή στην VIIA οµάδα του Περιοδικού Πίνακα. Τέλος το στοιχείο Γ µε ατοµικό αριθµό ν + 3 έχει 2 e - περισσότερα από το Β, συνεπώς θα ανήκει στην επόµενη περίοδο και στην ΙΙΑ οµάδα του Περιοδικού Πίνακα. - 2 -
ΑΣΚΗΣΗ 3 Σ ένα δοχείο στους 25 C περιέχεται υδατικό διάλυµα NaCl µαζί µε αδιάλυτη ποσότητα NaCl (ίζηµα) Α. Το διάλυµα είναι κορεσµένο ή ακόρεστο; Β. Θερµαίνουµε το διάλυµα στους 50 C. Πώς µεταβάλλεται η µάζα του διαλύ- µατος και η % w/w περιεκτικότητά του; Γ. Προσθέτουµε στο δοχείο νερό. Πώς µεταβάλλεται η µάζα του διαλύµατος και η % w/w περιεκτικότητά του; Α. Το διάλυµα χαρακτηρίζεται ως κορεσµένο παρ όλο που περιέχει και αδιάλυτο στερεό. Β. Όταν θερµάνουµε στους 50 C, αυξάνεται η διαλυτότητα του NaCl (στερεό). ηλαδή το NaCl που δεν ήταν διαλυµένο, τώρα πλέον θα διαλυθεί. Αυτό σηµαίνει ότι αυξάνεται η µάζα του διαλύµατος (m /τος = m /τη + m.ο. ) άρα και η % w/w περιεκτικότητά του. Γ. Όταν προσθέσουµε νερό το ίζηµα σιγά - σιγά αρχίζει να διαλύεται, οπότε αυξάνεται η µάζα του διαλύµατος. Όταν όµως διαλυθεί το ίζηµα και συνεχίσουµε να προσθέτουµε H 2 O τότε η % w/w θα ελαττωθεί. - 3 -
ΑΣΚΗΣΗ 4 Σε 180 gr Η 2 Ο διαλύονται 20 gr ΝaOH, οπότε σχηµατίζεται ένα διάλυµα ( ) µε πυκνότητα d = 1,25 g/ml. Α. Ποια είναι η % w/w και ποια η % w/v περιεκτικότητα του διαλύµατος ( ). Β. Ποια είναι η συγκέντρωση του διαλύµατος ( ); Γ. Πόσα ml νερού πρέπει να προσθέσουµε στο διάλυµα ( ) για να προκύψει διάλυµα συγκέντρωσης 0,5 M.. Το διάλυµα ( ) αναµιγνύεται µε 500 ml διαλύµατος Η 2 SO 4 ώστε να εξουδετερωθεί πλήρως το NaOH. Ποια είναι η συγκέντρωση του διαλύµατος H 2 SO 4 και ποια η συγκέντρωση του άλατος που σχηµατίζεται τελικά; ίνονται οι Ar : Νa = 23, O = 16, H = 1. Α. Το διάλυµα ( ) έχει συνολική µάζα: m /τος = m /τη + m.ο. m /τος = 180 + 20 m /τος = 200 gr Ζητάµε την % w/w περιεκτικότητα του διαλύµατος: ηλαδή: Σε 100 gr διαλύµατος περιέχονται gr NaOH Σε 200 gr διαλύµατος περιέχονται 20 gr NaOH. = 10 gr NaOH Άρα το διάλυµα έχει περιεκτικότητα 10% w/w. Το διάλυµα καταλαµβάνει όγκο V που υπολογίζεται εύκολα απ την πυκνότητα. ηλαδή: m m 200 d = V = V = V = 160ml διαλύµατος. V d 1,25 Έτσι: Σε 100 ml διαλύµατος περιέχονται gr NaOH Σε 160 ml διαλύµατος περιέχονται 20 gr ΝaOH = 12,5 gr NaOH Άρα το διάλυµα έχει περιεκτικότητα 12,5% w/v. Β. Για να υπολογίσουµε τη συγκέντρωση του διαλύµατος ( ) θα χρησιµοποιήσουµε n την σχέση C= (1) v Υπολογίζουµε τα mol της διαλυµένης ουσίας (NaOH): Mr(NaOH) = 40 m 20 Άρα n = n = n = 0,5mol NaOH Mr 40 Άρα από τη σχέση (1) έχουµε: n 0,5 mol C = 3,125M. V 0,16 lt Γ. Προσθέτοντας H 2 O στο διάλυµα, αυτό αραιώνεται. Οπότε θα ισχύει: n 1 = n 2 C 1 V 1 = C 2 V 2-4 -
3,125 0,16 = 0,5 V 2 0,5 = 0,5 V 2 V 2 = 1 lt θα είναι ο όγκος του αραιωµένου διαλύµατος ηλαδή ο όγκος του νερού που προσθέσαµε θα είναι: V = V V = 1 0,16 H2O 2 1 V O H2 = 0,84 lt ή 840 ml Η 2 Ο.. Η χηµική εξίσωση της αντίδρασης εξουδετέρωσης είναι: 2NaOH + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + 2H 2 O 2 mol NaOH εξουδετερώνονται µε 1 mol Η 2 SO 4 0,5 mol NaOH εξουδετερώνονται µε ; mol H 2 SO 4 = 0,25 mol Η 2 SO 4. Ο όγκος του διαλύµατος είναι 500 ml ή 0,5 lt και περιέχονται 0,25 mol H 2 SO 4. n 0,25 Άρα H 2 SO 4 : C= 0,5M. V 0,5 2 mol ΝaOH σχηµατίζουν 1mol άλατος Νa 2 SO 4 0,5mol NaOH σχηµατίζουν ;mol = 0,25mol Na 2 SO 4. Ο όγκος του τελικού διαλύµατος είναι 660 ml ή 0,66 lt και περιέχονται 0,25mol Na 2 SO 4. Άρα Na 2 SO 4 : n 0,25 C = V 0,66 0,4M - 5 -
ΑΣΚΗΣΗ 5 ίνονται τα στοιχεία Α και Β. Το στοιχείο Α ανήκει στην V A οµάδα και στην 3 η περίοδο, ενώ το Β ανήκει στην VΙΙ A οµάδα και στην 4 η περίοδο του Περιοδικού Πίνακα. Να υπολογίσετε: Α. τους ατοµικούς αριθµούς των Α και Β Β. το είδος του χηµικού δεσµού που σχηµατίζουν αυτά Γ. το µοριακό τύπο της ένωσης που σχηµατίζουν το Α µε το Β. Α. Το στοιχείο Α ανήκει στην 3 η περίοδο άρα έχει κατανεµηµένα τα e - του σε 3 στιβάδες, µε τις 2 πρώτες στιβάδες να είναι πλήρως συµπληρωµένες, δηλαδή: Κ(2) L(8) M( ) Το Α ανήκει στην V A οµάδα, δηλαδή έχει στην εξωτερική του στιβάδα 5e -. Άρα η ηλεκτρονιακή δοµή του στοιχείου Α είναι: Κ(2) L(8) M(5) ηλαδή έχει συνολικά 15 e - και 15 p +. Άρα Ζ = 15 Οµοίως για το στοιχείο Β που ανήκει στην 4 η περίοδο και στην VΙΙ A οµάδα του Περιοδικού Πίνακα βρίσκουµε ότι η ηλεκτρονιακή του δοµή είναι: Κ(2) L(8) M(18) Ν(7). ηλαδή το στοιχείο Β έχει συνολικά 35 e - και 35 p +. Άρα Ζ = 35. Β. Το στοιχείο Α διαθέτει 5 e - σθένους, οπότε είναι αµέταλλο στοιχείο όπως και το Β που διαθέτει 7 e - σθένους. Συνεπώς θα σχηµατίσουν οµοιοπολικό δεσµό. ηλαδή: Β Α Β Γ. Οπότε ο µοριακός τύπος της ένωσης µεταξύ του Α και του Β είναι: ΑΒ 3 Β - 6 -
ΑΣΚΗΣΗ 6 Στους θ C διαλύονται πλήρως 67,2 L αερίου HCl (σε stp) σε 4 L νερού. Α. Να υπολογιστεί η συγκέντρωση του διαλύµατος. Β. Πώς απ το παραπάνω διάλυµα µπορούµε να παρασκευάσουµε διάλυµα HCl 1 Μ; Γ. Αν προσθέσουµε στο διάλυµα που φτιάξαµε (ερωτ. Α) 40 gr NaOH, ποια θα είναι η συγκέντρωση του τελικού διαλύµατος; Με την προσθήκη του στερεού ή αερίου δεν µεταβάλλεται ο όγκος του διαλύµατος. V 67,2 Α. Υπολογίζουµε τα mol του HCl ως εξής: n = n = n= 3 mol HCl. Vm 22,4 n 3mol Άρα η συγκέντρωση του διαλύµατος είναι: C = 0,75M. V 4L Β. Για να παρασκευάσουµε διάλυµα HCl 1 Μ θα πρέπει: α) είτε να συµπυκνώσουµε το διάλυµα µε εξάτµιση νερού, οπότε έχουµε: mol mol nαρχ = nτελ Cαρχ Vαρχ = Cτελ Vτελ 0,75 4L= 1 Vτελ Vτελ = 3 L L L ηλαδή να εξατµίσουµε 1 L νερού απ το διάλυµα, β) είτε να προσθέσουµε ποσότητα HCl (χωρίς µεταβολή στον όγκο), οπότε έ- χουµε: n + n = n C V + n = C V αρχ προσ τελ αρχ προσ mol mol 0,75 4L+ nπροσ = 1 4L nπροσ = 0,25 mol L L ηλαδή να προσθέσουµε επιπλέον 0,25 mol HCl. αρχ Γ. Υπολογίζουµε τα mol του NaOH ως εξής: m 40 n = n = n = 1 mol NaOH Mr 40 HCl + NaOH NaCl + H 2 O Απ την στοιχειοµετρία της αντίδρασης έχουµε ότι: 1 mol HCl αντιδρά πλήρως µε 1 mol NaOH. Οπότε το ΗCl βρίσκεται σε περίσσεια. (διαθέτουµε 3 mol HCl και 1 mol NaOH). Έτσι: HCl + NaOH NaCl + H 2 O αρχ. 3 mol 1 mol αντ. -1 mol -1 mol παραγ. 1 mol τελ. 2 mol 0 1 mol Άρα στο τελικό διάλυµα (όγκου 4 L) περιέχονται: n 2mol 2 mol HCl οπότε C HCl = 0,5M και V 4L n 1mol 1 mol NaCl οπότε C NaCl = 0,25M V 4L ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΘΕΜΑΤΩΝ: ΚΥΡΙΤΣΗ ΑΘΑΝΑΣΙΑ τελ τελ - 7 -