ΠΑΓΚΥΠΡΙΑ ΕΝΩΣΗ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΩΝ ΧΗΜΙΚΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΑ ΟΛΥΜΠΙΑΔΑ ΧΗΜΕΙΑΣ 2007 Για τη A τάξη Λυκείων ΥΠΟ ΤΗΝ ΑΙΓΙΔΑ ΤΟΥ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟΥ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΓΕΝΙΚΕΣ ΟΔΗΓΙΕΣ ΝΑ ΜΕΛΕΤΗΣΕΤΕ ΜΕ ΠΡΟΣΟΧΗ ΤΙΣ ΓΕΝΙΚΕΣ ΟΔΗΓΙΕΣ ΠΡΙΝ ΑΡΧΙΣΕΤΕ ΝΑ ΓΡΑΦΕΤΕ 1. Η εξέταση έχει διάρκεια τρεις (3) ώρες. Δεν επιτρέπεται να εγκαταλείψετε την αίθουσα εξέτασης πριν περάσει μισή ώρα από την ώρα έναρξης. 2. Να λύσετε ΟΛΕΣ τις ασκήσεις στο τετράδιο απαντήσεων που σας έχει δοθεί. Δεν υπάρχει επιλογή. 3. Για τις απαντήσεις σας να χρησιμοποιείτε πέννα με μπλε ή μαύρο μελάνι. Μπορείτε να χρησιμοποιείτε μολύβι μόνο για τις πρόχειρες σημειώσεις σας, οι οποίες δεν θα ληφθούν υπόψη. 4. Επιτρέπεται η χρήση μόνο μη προγραμματιζόμενων υπολογιστικών μηχανών. 5. Δεν επιτρέπεται η χρήση σημειώσεων σε οποιαδήποτε μορφή. 6. Μελετήστε με προσοχή την εκφώνηση των ασκήσεων και απαντήστε με σαφήνεια. ΔΕΝ ΘΑ ΔΟΘΟΥΝ ΣΥΜΠΛΗΡΩΜΑΤΙΚΕΣ ΟΔΗΓΙΕΣ Ή ΔΙΑΣΑΦΗΝΙΣΕΙΣ. 7. Γράφετε ΚΑΘΑΡΑ ΚΑΙ ΕΥΑΝΑΓΝΩΣΤΑ. 8. Πληροφορίες για τις ατομικές μάζες των στοιχείων και άλλα χρήσιμα δεδομένα δίνονται στις σελίδες 2 και 3. 9. Το εξεταστικό δοκίμιο αποτελείται από 8 (οκτώ) συνολικά σελίδες συμπεριλαμβανομένων των σελίδων με τις γενικές οδηγίες και τα χρήσιμα δεδομένα. 10. Να θυμάστε ότι << ο ΚΑΛΟΣ ΑΓΩΝΑΣ αξίζει περισσότερο από τη νίκη >>. ΚΑΛΗ ΕΠΙΤΥΧΙΑ 1
ΤΟ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΟ ΔΟΚΙΜΙΟ ΑΠΟΤΕΛΕΙΤΑΙ ΑΠΟ ΠΕΝΤΕ ΘΕΜΑΤΑ : Α,Β,Γ,Δ,Ε. ΝΑ ΛΥΣΕΤΕ ΟΛΕΣ ΤΙΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α (20 μονάδες) 1-2 Δίνονται τα μόρια: 1) 12 6C, 16 8O, 18 8O, 23 11Na, 24 12Mg, a) Ποια άτομα έχουν τον ίδιο αριθμό νετρονίων; 39 19K. b) Μπορούμε να συμπεράνουμε ότι τα δύο αυτά άτομα έχουν την ίδια μάζα; Δώστε απλή εξήγηση. 2) c) Ποια από τα πιο κάτω είναι ισότοπα; a) Ποιο από τα μέταλλα που δίνονται πιο πάνω έχει το μεγαλύτερο αριθμό ηλεκτρονίων στην εξωτερική στιβάδα; b) Δώστε το ιόν αυτού; c) Συγκρίνετε το μέγεθος του ατόμου και το μέγεθος του ιόντος αυτού του στοιχείου. 3-5 Δίνονται οι ομάδες στοιχείων Α. αλκάλια, Β. αλκαλογαιώδη, Γ. Αλογόνα, Δ. Ευγενή αέρια 3) a) Τα στοιχεία της ομάδας αυτής μπορούν να σχηματίσουν και ιοντικές και ομοιοπολικές ενώσεις. Ποια είναι η ομάδα; b) Με την βοήθεια του περιοδικού πίνακα δώστε το χημικό τύπο μιας ιοντικής ένωσης και ενός ομοιοπολικού μορίου. 4) a) Ποιας ομάδας τα στοιχεία μπορούν να σχηματίσουν με το χλώριο ιοντική ένωση τύπου ΧCl 2 ; b) Γράψετε το χημικό τύπο και το όνομα μιας τέτοιας ένωσης. 5) a) Πόσα ηλεκτρόνια στην εξωτερική στιβάδα έχει / έχουν: i) Το ιόν του νατρίου; ii) Το ιόν του φθορίου; iii) Τα ευγενή στοιχεία; b) Αναφέρετε μια διαφορά ανάμεσα στα ιόντα νατρίου και φθορίου. 2
6) Δίνεται η αντίδραση που αναφέρεται στη δραστικότητα των μετάλλων: Fe + CuSO 4 Cu + FeSO 4 Ακλουθούν τέσσερεις προτάσεις. Δίπλα από κάθε πρόταση γράψετε το ΟΡΘΟ ή ΛΑΘΟΣ a) Τα ιόντα χαλκού παίρνουν ηλεκτρόνια και γίνονται άτομα χαλκού. b) Τα άτομα σιδήρου μετατρέπονται σε ιόντα σιδήρου. c) Ο χαλκός είναι πιο δραστικός από τον σίδηρο. d) Ο σίδηρος εκτοπίζει τον χαλκό από το άλας του. 7) Δίνεται το άλας Al 2 (SO 4 ) 3 a) Δώστε το όνομα του άλατος και αναφέρετε τον αριθμό οξείδωσης του θείου. b) Γράψετε τα ιόντα, από τα οποία αποτελείται η ένωση. 8) Δίνονται τα σώματα : NaCl, CaCO 3 και C 12 H 22 O 11 (ζάχαρη). Όλα είναι λευκά στερεά σώματα. Το CaCO 3 είναι δυσδιάλυτο στο νερό. Τα άλλα δύο διαλύονται στο νερό αλλά το ένα διίσταται σε ιόντα. a) Ποιο από τα τρία είναι ηλεκτρολύτης ; Γιατί το επιλέγετε; b) Αναφέρετε τα ιόντα που υπάρχουν στο διάλυμα του ηλεκτρολύτη που επιλέξατε. c) Να εισηγηθείτε ένα απλό πείραμα και να αναφέρετε τις παρατηρήσεις που σας επιτρέψουν να διακρίνετε τις δύο πρώτες ουσίες. 9) Σε δύο δοκιμαστικούς σωλήνες Α και Β που περιέχουν διάλυμα νιτρικού οξέος προσθέτουμε ξεχωριστά μικρό έλασμα χαλκού. Στην συνέχεια στο δοκιμαστικό σωλήνα Α προσθέτουμε μερικές σταγόνες διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου και στο δοκιμαστικό σωλήνα Β προσθέτουμε σιδερένια βελόνα. Σημειώστε στον πίνακα που ακολουθεί τις παρατηρήσεις που συνοδεύουν τις αντιδράσεις: Αντίδραση Παρατηρήσεις Cu με HNO 3 Διάλυμα Cu(NO 3 ) 2 με NaOH Διάλυμα Cu(NO 3 ) 2 με Fe 3
Θέμα Β [μονάδες 15] 1) Με τη βοήθεια του περιοδικού πίνακα επιλέξετε στοιχεία της τρίτης περιόδου και απαντήστε στα πιο κάτω. a) Επιλέξετε ένα μέταλλο και γράψετε το χημικό του σύμβολο, τον ατομικό και τον μαζικό του αριθμό b) Γράψετε την κατανομή των ηλεκτρονίων του σε στιβάδες. c) Αναφέρετε τα σωματίδια του πυρήνα, τον αριθμό αυτών καθώς και το φορτίο του πυρήνα. d) Δώστε το χημικό τύπο της ένωσης αυτού του στοιχείου με το οξυγόνο. Αναφέρετε το είδος του δεσμού. Δείξετε το σχηματισμό του δεσμού. 2) a) Τι κοινό έχουν τα στοιχεία της τρίτης περιόδου του περιοδικού πίνακα; b) Tα στοιχεία αυτά έχουν παρόμοιες χημικές ιδιότητες; Εξηγήστε. 3) a) Δώστε την ηλεκτρονική δομή του ιόντος του μαγνησίου και του ιόντος του θείου. b) Πόσα πρωτόνια έχει το κάθε ιόν; c) Δώστε το χημικό τύπο και το όνομα της ένωσης που προκύπτει από τα δύο ιόντα. 4) Το χλώριο βρίσκεται στη φύση με τη μορφή δύο ισοτόπων: 35 17Cl 37 17Cl a) Σε τι μοιάζουν και σε τι διαφέρουν τα δύο άτομα ως προς τη δομή του ατόμου; b) Tα άτομα θα έχουν διαφορετικές χημικές ιδιότητες; Εξηγήστε; c) Πόσα είδη μορίων Cl 2 μπορεί να υπάρχουν με συνδυασμό των δύο ισοτόπων; Θέμα Γ [μονάδες 15] 1) Δίνεται η ηλεκτρονική δομή τριών στοιχείων. Α. 2/8/8/2 Β. 2/8/7 Γ. 2/8/8 a) Σε ποια ομάδα και σε ποια περίοδο βρίσκεται το στοιχείο Α; b) Γράψετε το φορτίο του ιόντος του Α και του ιόντος του Β. c) Αναφέρετε μια ομοιότητα και μια διαφορά των ιόντων του Α και Β με το στοιχείο Γ. 2) Ένα στοιχείο Δ βρίσκεται στην τρίτη περίοδο του περιοδικού πίνακα και έχει ιόν Δ 2+. a) Πόσα ηλεκτρόνια έχει το άτομο του Δ; b) Σε ποια ομάδα βρίσκεται; 4
3) Βρείτε τους ατομικούς αριθμούς των στοιχείων Χ και Ψ από τα δεδομένα: a) Το στοιχείο Χ βρίσκεται στην τέταρτη περίοδο και πρώτη ομάδα του περιοδικού πίνακα. b) Το στοιχείο Ψ έχει ιόν Ψ 2-. Το ιόν Ψ 2- έχει την ίδια ηλεκτρονική δομή με το 10 Ne c) Κατατάξετε τα στοιχεία Χ και Ψ σε μέταλλα και αμέταλλα. 4) ΣΤΟ μέλλον πιθανό να ανακαλυφθούν νέα στοιχεία. Tα νέα αυτά στοιχεία θα τοποθετηθούν σε νέες ομάδες ή σε νέες περιόδους στον περιοδικό πίνακα; Εξηγήστε την άποψη σας. Θέμα Δ [μονάδες 25] 1) Εξηγήσετε τον τρόπο σχηματισμού των ενώσεων που σχηματίζονται μεταξύ των στοιχείων: a) Κάλιο και οξυγόνο b) Υδρογόνο και οξυγόνο c) Ονομάστε τις ενώσεις που σχηματίζονται και αναφέρετε το είδος του δεσμού σε κάθε ένωση. d) Αναφέρετε μια διαφορά στις φυσικές ιδιότητες των δύο ενώσεων. e) Nα υποδείξετε τους αριθμούς οξείδωσης των στοιχείων σε κάθε ένωση. 2) a) Εξηγήστε το σχηματισμό του δεσμού στα μόρια Ν 2 και ΝΗ 3. b) Αναφέρετε πόσοι και ποιοι δεσμοί υπάρχουν στο μόριο της ΝΗ 3 και του Ν 2. 3) Ένα στοιχείο Χ σχηματίζει διατομικό μόριο με ένα διπλό ομοιοπολικό δεσμό..... :Χ::Χ: a) Πόσα ηλεκτρόνια σθένους έχει το στοιχείο Χ; b) Σε ποια ομάδα του περιοδικού πίνακα βρίσκεται; 5
c) Το άτομο Χ ή το μόριο Χ 2 είναι πιο σταθερό; Εξηγήστε. d) Το Χ 2 είναι αέριο, αναγκαίο στην διατήρηση της ζωής. Ονομάστε το στοιχείο Χ 4) Ένας κρύσταλλος μιας ουσίας τοποθετήθηκε σε δοκιμαστικό σωλήνα με 2-3 ml νερού. Παρατηρήσαμε ότι δε διαλύθηκε. Ο ίδιος κρύσταλλος διαλύθηκε σε άλλο δοκιμαστικό σωλήνα με 2-3 ml πετρελαίου. a) Το σημείο τήξεως αυτής της ουσίας μπορεί να είναι: Α. 300 C Β. 80 C Γ. 850 C Δ. 10 C b) Αιτιολογήστε την επιλογή της απάντησης σας. c) Δώστε επαρκή εξήγηση για τη διαλυτότητα της ουσίας στο νερό και στο πετρέλαιο. Θέμα Ε [μονάδες 25] 1) Tα μέταλλα μαγνήσιο και άργυρος είναι αργυρόχρωμα στερεά. a) Ονομάστε ένα αντιδραστήριο που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για να τα διακρίνουμε, καθώς και την παρατήρηση που συνοδεύει το πείραμα. b) Ο άργυρος χρησιμοποιείται στην κατασκευή κοσμημάτων, όχι όμως το μαγνήσιο. Δώστε εξήγηση. c) Αναφέρετε ένα μέταλλο που μπορεί να εκτοπίσει το μαγνήσιο από τα άλατα του 2) Αναφέρετε ένα προϊόν καθημερινής χρήσης που περιέχει ένα από τα πιο κάτω αλογόνα : a) Χλώριο b) Φθόριο 3) Δίνονται οι αντιδράσεις: Μέταλλο, Μ + Οξυγόνο στερεό σώμα Α Αμέταλλο, Χ + Οξυγόνο αέριο σώμα Β a) Ονομάστε ένα πιθανό μέταλλο Μ b) Γράψετε το χημικό τύπο και το όνομα του Α. c) Ονομάστε ένα πιθανό στοιχείο Χ. d) Γράψετε το χημικό τύπο και το όνομα του Β. 4) Τρία διαλύματα των ουσιών Α, Β και Γ ελέγχονται για ηλεκτρική αγωγιμότητα. Ως ένδειξη για την αγωγιμότητα χρησιμοποιείται η φωτοβολία μιας μικρής λάμπας. Καταγράφηκαν οι εξής παρατηρήσεις: Διάλυμα ουσίας Φωτοβολία λάμπας Α μικρή Β καμία Γ έντονη 6
a) Ποια ουσία δεν είναι ηλεκτρολύτης; b) Ποια ουσία όταν διαλυθεί στο νερό δίνει τα περισσότερα ιόντα; c) Το σώμα Γ είναι λευκό στερεό σώμα. Σε στερεή μορφή το σώμα είναι ή όχι καλός αγωγός του ηλεκτρισμού; Εξηγήστε. d) Δίνονται τα σώματα: Cu, Ca(NO 3 ) 2, ΝΗ 3, CH 3 COOH, C 6 Η 12 Ο 6 (γλυκόζη) Από αυτά επιλέξετε ένα που μπορεί να είναι η ουσία: i) Α ii) Β iii) Γ 5) Το καθαρό νερό (αποσταγμένο νερό) είναι μη ηλεκτρολύτης. Γιατί συχνά μας δίνεται η οδηγία να μη χειριζόμαστε ηλεκτρικές συσκευές με βρεγμένα χέρια; 6) a) Διάλυμα υδροξειδίου του ασβεστίου, Ca(OH) 2 (ασβεστόνερο) έχει μεγάλη ηλεκτρική αγωγιμότητα (η λάμπα φωτοβολεί έντονα). Ποια ιόντα υπάρχουν στο διάλυμα; b) Όταν σ' αυτό φυσήξουμε αέρα εκπνοής, με ένα καλαμάκι, βλέπουμε ότι η φωτοβολία της λάμπας σταδιακά μειώνεται και τελικά σβήνει. Δώστε απλή εξήγηση για το τι πιθανό να συμβαίνει. ΤΕΛΟΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ 7
1 2 3 4 5 6 7 1 ΙA 1 Η 1.00794 3 Li 6.941 11 Na 22.9898 19 K 39.0983 37 Rb 85.4678 55 Cs 132.905 87 Fr (223) 2 ΙIA 4 Be 9.01218 12 Mg 24.3050 20 Ca 40.078 38 Sr 87.62 56 Ba 137.327 88 Ra 226.025 3 ΙIIB 21 Sc 44.9559 39 Y 88.9059 57 *La 138.906 89 ^Ac 47.88 4 ΙVB 22 Ti 47.88 40 Zr 91.224 72 Hf 178.49 104 Rf (261) 5 VB 23 V 50.9415 41 Nb 92.9064 73 Ta 180.948 105 Db (262) Π ε ρ ι ο δ ι κ ό ς Π ί ν α κ α ς τ ω ν σ τ ο ι χ ε ί ω ν 6 7 8 9 10 11 12 13 VIB VIIB VIIIB VIIIB VIIIB IB IIB IIIA 24 Cr 51.9961 42 Mo 95.94 74 W 183.85 106 Sg (263) 25 Mn 54.9381 43 Tc (98) 75 Re 186.207 107 Bh (264) 26 Fe 55.847 44 Ru 101.07 76 Os 190.23 108 Hs (265) 27 Co 58.9332 45 Rh 102.906 77 Ir 192.22 109 Mt (266) 28 Ni 58.69 46 Pd 106.42 78 Pt 195.08 110 Ds (269) 29 Cu 63.546 47 Ag 107.868 79 Au 196.967 111 Rg (272) 30 Zn 65.39 48 Cd 112.411 80 Hg 200.59 112 Uub (285) 5 B 10.811 13 Al 26.9815 31 Ga 69.723 49 In 114.818 81 Tl 204.383 113 Uut (284) 14 IVA 6 C 12.011 14 Si 28.0855 32 Ge 72.61 50 Sn 118.710 82 Pb 207.2 114 Uuq (289) 15 VA 7 N 14.0067 15 P 30.9738 33 As 74.9216 51 Sb 121.75 83 Bi 208.980 115 Uup (288) 16 VIA 8 O 15.9994 16 S 32.066 34 Se 78.96 52 Te 127.60 84 Po (209) 116 Uuh (292) 17 VIIA 9 F 18.9984 17 Cl 35.4527 35 Br 79.904 53 I 126.904 85 At (210) 117 Uus (.) 18 VIIIA 2 He 4.00260 10 Ne 20.1797 18 Ar 39.948 36 Kr 83.80 54 Xe 131.29 86 Rn (222) 118 Uuo (294) Λανθανίδες:* Ακτινίδες:^ Σειρά δραστικότητας: 58 Ce 140.115 90 Th 232.038 59 Pr 140.908 91 Pa 231.036 60 Nd 144.24 92 U 238.029 61 Pm (145) 93 Np 237.048 62 Sm 150.36 94 Pu (244) 63 Eu 151.965 95 Am (243) 64 Gd 157.25 96 Cm (247) 65 Tb 158.925 97 Bk (247) 66 Dy 162.50 98 Cf (251) 67 Ho 164.930 99 Es (252) 68 Er 167.26 100 Fm (257) 69 Tm 168.934 101 Md (258) 70 Yb 173.04 102 No (259) 71 Lu 174.967 103 Lr (260) K, Na, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Pb, H, Cu, Ag, Hg, P, I, S, Br, Cl, O, F. 8