ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2014 ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 6/6/2014 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ Θετικής Κατεύθυνσης ΘΕΜΑ Α Α1. γ Α2. β Α3. α Α4. β Α5. β ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Β Β1. α. ΛΑΘΟΣ β. ΛΑΘΟΣ γ. ΣΩΣΤΟ δ. ΣΩΣΤΟ ε. ΣΩΣΤΟ Β2. α. Ο σ δεσμός δημιουργείται με επικάλυψη των ατομικών τροχιακών s-s, s-p και p- p κατά τον άξονα που συνδέει τους πυρήνες των δύο ατόμων, ενώ ο π με πλευρική επικάλυψη των ατομικών τροχιακών. Επιπλέον ο σ δεσμός είναι ισχυρότερος από τον π δεσμό, γιατί πραγματοποιείται με μεγαλύτερη επικάλυψη ατομικών τροχιακών. β. Το στοιχείο ανήκει στην 2 n (A) ομάδα του Περιοδικού Πίνακα. Η ενέργεια Ε i3 είναι πολύ μεγαλύτερη από την ενέργεια E i2, άρα κατά τον 3 ο ιοντισμό καταστρέφεται η ηλεκτρονιακή δομή ευγενούς αερίου, οπότε το στοιχείο ανήκει στην 2 η ομάδα. Πύργος, 6/6/2014 Σελίδα 1
γ. Η περιοχή αλλαγής χρώματος του δείκτη παρατηρείται σε τιμές ρη από pk a -1 έως pk a 1, δηλαδή από τιμές ph = 4 έως ph = 6. Άρα ο χυμός μύλου που έχει ph = 3 θα χρωματιστεί κόκκινος. Για τον δείκτη ΗΔ ισχύει: ΗΔ Η 2 Ο Δ - Η 3 Ο ph = 3 [Η Ο ] = 10 Μ K () = [ Δ ][Η Ο ] [HΔ] δ. Από τη διάσταση του άλατος έχουμε: ΝΗ 4 Α ΝΗ 4 K [Η Ο ] = [ Δ ] [HΔ] [ Δ ] [HΔ] = 10 10 [ Δ ] [HΔ] = 10 [Δ ] [HΔ] = 1 100 Α - Tα ιόντα που προκύπτουν έχουν ίσες συγκεντρώσεις και αντιδρούν και τα δύο με το νερό: ΝΗ 4 Η 2 Ο ΝΗ 3 Η 3 Ο Α - Η 2 Ο ΗΑ ΟΗ - Επειδή ph=8>7 [H 3 O ] < [ - ] K ( ) < K ( ) K () < K K ( ) a(ha) < 10-5 ΘΕΜΑ Γ Γ1. α. Θα προσθέσουμε μεταλλικό νάτριο και στα δύο δοχεία. Σε αυτό που θα εκλυθούν φυσαλίδες βρίσκεται το 1-πεντίνιο. CH 3 -CH 2 -CH 2 -C CH Na CH 3 -CH 2 -CH 2 -C CNa H 2 Το 2-πεντίνιο δεν αντιδρά με μεταλλικό νάτριο. β. Θα κάνουμε υδρόλυση στους δυο εστέρες: ΕΣΤΕΡΑΣ Α HCOOCH 3 H 2 O HCO CH 3 ΕΣΤΕΡΑΣ Β CH 3 COOCH 2 CH 3 H 2 O CH 3 COCH 3 CH 2 Κάνοντας οξείδωση με περίσσεια διαλύματος KMnO 4 οξειδώνονται οι ενώσεις HCO και CH 3, και παράγονται φυσαλίδες που οφείλονται στο CO 2. Πύργος, 6/6/2014 Σελίδα 2
5CH 3 6KMnO 4 9H 2 SO 4 5CO 2 6MnSO 4 3K 2 SO 4 19H 2 O 5HCO 2KMnO 4 3H 2 SO 4 CO 2 2MnSO 4 Κ 2 SO 4 8H 2 O Με επίδραση Ι 2 /Na η μοναδική ένωση που δίνει κίτρινο ίζημα είναι η αιθανόλη οπότε η καταβύθιση του ιζήματος δηλώνει την ύπαρξη της αιθανόλης. CH 3 CH 2 4 2 6Na CH 3 HCOONa 5Na 5H 2 O Γ2. Οι συντακτικοί των οργανικών ενώσεων είναι: Α: CH CH Β: CH = CH Γ: CH CH Cl Δ: CH CH Μ Cl Ε: CH CΗ = Ο Ζ: CH 3 -CH-CH 2 -CH 3 OMgCl Θ: CH 3 -CH-CH 2 -CH 3 Γ3. Έστω ότι η αλκοόλη Α έχει n 1 mol και η αλκοόλη Β έχει n 2 mol Επειδή το μίγμα χωρίζεται σε τρία ίσα μέρη, κάθε μέρος θα περιέχει αλκοόλης Α και mol της αλκοόλης Β. 1 ο μέρος : mol της R Na RONa H 2 R Na R ONa H 2 Πύργος, 6/6/2014 Σελίδα 3
n = V = 2,24 = 0,1 mol V 22,4 n 6 n 6 = 0,1 n n = 0,6 (1) 2 ο μέρος: Πραγματοποιούνται οι αντιδράσεις: C V H 2V1 SOCl 2 C V H 2V1 Cl SO 2 HCl C V H 2V1 Cl Mg C V H 2V1 MgCl C V H 2V1 MgCl H 2 O C V H 2V2 Mg()Cl Επειδή προκύπτει 1 μόνο προϊόν, οι δύο αλκοόλες Α και Β έχουν ίδιο αριθμό ατόμων άνθρακα και την ίδια μορφή αλυσίδας. Η Α και η Β έχουν μοριακό τύπο C ν Η 2ν1 ΟΗ. m m = 44,4g n (14ν 18) n (14ν 18) = 44,8 n n = 44,8 () ν = 4 14ν 18 Οι πιθανές αλκοόλες που έχουν μοριακό τύπο C 4 H 9 είναι : CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 - CH 3 -CH 2 -CH-CH 3 CH 3 -CH-CH 2 - CH 3 CH 3 -C-CH 3 CH 3 3 ο μέρος: Η αλκοόλη A που αντιδρά με 2 /Na είναι η: CH 3 -CH 2 -CH-CH 3 Πύργος, 6/6/2014 Σελίδα 4
CH 3 CH 2 CHCH 3 4 2 6Na CH 3 CH 3 CH 2 COONa 5Na 5H 2 O 1 mol 1 mol 0,05 mol Οπότε, n 1 =0,15 mol Επειδή οι δύο αλκοόλες Α και Β έχουν ίδιο αριθμό ατόμων άνθρακα και την ίδια μορφή αλυσίδας η αλκοόλη Β είναι η: CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 - (1) n 2 =0,45 mol Έτσι η αλκοόλη Α είναι: CH 3 -CH 2 -CH-CH 3 n 1 =0,15 mol και η αλκοόλη Β είναι: CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 - n 2 =0,45 mol ΘΕΜΑ Δ Δ1. Δοχείο 1: Διάλυμα HCl 0,1M (Y3) Δοχείο 2: Διάλυμα NH 4 Cl 0,1M (Y5) Δοχείο 3: Διάλυμα NaNO 3 0,1M (Y1) Δοχείο 4: Διάλυμα NH 3 0,1M (Y2) Δοχείο 5: Διάλυμα Na 0,1M (Y4) Δ2. α. Κατά την ογκομέτρηση του γαλακτικού οξέος πραγματοποιείται η αντίδραση: CH 3 -CH-CO Na CH 3 -CH-COONa H 2 O Πύργος, 6/6/2014 Σελίδα 5
Στο ισοδύναμο σημείο ισχύει: n οξ = n β c oξ V oξ = c β V β c oξ 0,01 = 0,1 0,005 c oξ = 0,05 M β. Η ανίχνευση της καρβοξυλομάδας γίνεται με προσθήκη NaHCO 3. To CO 2 που παράγεται επιβεβαιώνει την ύπαρξη της καρβοξυλομάδας: CH 3 -CH-CO NαΗCO 3 CH 3 -CH-COONa CO 2 H 2 O Η ανίχνευση της υδροξυλομάδας γίνεται με οξείδωση. Αποχρωματισμός όξινου διαλύματος ΚΜnO 4 επιβεβαιώνει την ύπαρξη της υδροξυλομάδας: 5CH 3 -CH-CO 2ΚΜnO 4 3H 2 SO 4 5CH 3 -C-CO 2MnSO 4 K 2 SO 4 8H 2 O O Δ3. Έστω ότι αναμιγνύονται V 1 L διαλύματος Na 0,1M και V 2 L διαλύματος ΝΗ 4 Cl 0,1 M. Ta mol της κάθε ουσίας είναι: n Na = 0,1 V 1 και n = 0,1 V 2 To διάλυμα που προκύπτει είναι ρυθμιστικό, άρα το NΗ 4 Cl βρίσκεται σε περίσσεια. Πραγματοποιείται η αντίδραση: (mol) Νa NH 4 Cl NaCl NH 3 Η 2 Ο Αρχ. 0,1 V 1 0,1 V 2 Αντιδρ. 0,1 V 1 0,1 V 1 Παράγ. 0,1 V 1 0,1 V 1 Τελικά - 0,1 V 2-0,1 V 1 0,1 V 1 0,1 V 1 Έτσι στο ρυθμιστικό διάλυμα ΝΗ 3 -ΝΗ 4 Cl όγκου V 1 V 2 που προκύπτει οι συγκεντρώσεις των συστατικών είναι: ΝΗ 4 Cl: c =,, NH 3 : c =, Το ΝΗ 4 Cl διίσταται πλήρως: (M) ΝΗ 4 Cl NH 4 c οξ c οξ Cl - Πύργος, 6/6/2014 Σελίδα 6
Η ΝΗ 3 ιοντίζεται μερικώς: (Μ) NH 3 Η 2 Ο NH 4 - Αρχ. c β c οξ Ιοντίζ. x Παράγ. x x Ι.Ι. c β - x c οξ x x Το ph του διαλύματος που προκύπτει είναι: ph=9 p = 5 [ - ] = 10-5 K b = [ ] [ ] K b = ( ) ( ) K b = K b = (1) H K b της ΝΗ 3 προκύπτει από το ph του διαλύματος Υ 2 : ph=11 p = 3 [ - ] = 10-3 M y= 10-3 M Η ΝΗ 3 ιοντίζεται μερικώς: (Μ) NH 3 Η 2 Ο NH 4 - Αρχ. 0,1 Ιοντίζ. y Παράγ. y y Ι.Ι. 0,1-y y y K b = [ ] [ ] Από τη σχέση (1): K b =, K b = 10-5 c οξ = c β,, =, 0,1V 0,1V = 0,1V V 2 = 2V 1 V 1 V 2 = 1 2 Δ4. Το διάλυμα Υ2 (NH 3, 0,1M) περιέχει ασθενή βάση με ph=11. Με αραίωση το τελικό διάλυμα που προκύπτει έχει ph =10. Άρα ισχύει: ' C n n C' V ' 100V 10 100 V ' 100 V Έτσι x= V - V = 99V Πύργος, 6/6/2014 Σελίδα 7
Το διάλυμα Υ4 (ΝαΟΗ, 0,1 Μ) περιέχει ισχυρή βάση. Εδώ έχουμε πλήρη διάσταση (α=1), οπότε [ΟΗ - ]= c, έτσι πρέπει να υποδεκαπλασιαστεί η συγκέντρωση του διαλύματος Nα C C = V ' ' 10 V y V V 9 V 10. Έτσι y = 9V To διάλυμα Υ6 (NH 3 /NH 4 Cl) είναι ρυθμιστικό, οπότε η αραίωση σε λογικά πλαίσια δε μεταβάλλει πρακτικά το ph. Έτσι αν θέλουμε να μεταβληθεί κατά μια μονάδα, θα πρέπει να χάσει τη ρυθμιστική του ικανότητα, δηλαδή με άπειρη αραίωση. Έτσι ω. Ισχύει λοιπόν: y < x < ω. Επιμέλεια Απαντήσεων: Δεββές Γιώργος Χημικός Πύργος, 6/6/2014 Σελίδα 8