Επανάληψη Γ Λυκειου

ΧΗΜΕΙΑ Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ Η επανάληψη Δημήτρης Μπαμπίλης

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 1

2

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ ΚΑΙ ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ

3

Α. Δυαδική φύση του φωτός

3

Β. Ατομικό πρότυπο του Bohr

7

Γ. Δυαδική φύση της ύλης

10

Δ. Κβαντομηχανική – Κβαντικοί αριθμοί

12

Ε. Αρχές ηλεκτρονιακής δόμησης

16

Ζ. Περιοδικός πίνακας

27

Η. Μεταβολές ιδιοτήτων στον Π.Π.

33

Θ. Ηλεκτρονιακοί τύποι

48

2. ΙΟΝΤΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ

58

Α. Διαλύματα οξέων – βάσεων

58

Β. Επίδραση κοινού ιόντος

81

Γ. Ρυθμιστικά διαλύματα

99

Δ. Ογκομέτρηση

111

Ε. Γενικές Ασκήσεις

129

3. ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

141

Α. Δεσμοί σ-π – Υβριδισμός

141

Β. Κατηγορίες οργανικών αντιδράσεων

147

Γ. Διακρίσεις – Ταυτοποιήσεις

167

Δ. Υπολογιστικές ασκήσεις

181

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

205

ΠΙΝΑΚΑΣ: λογάριθμοι με βάση το 10

210

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 3

4

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ

1. ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ ΚΑΙ ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ

Α. ΔΥΑΔΙΚΗ ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ Θεμελιώδης εξίσωση κυματικής: c = λ·v. c: η ταχύτητα του φωτός λ: το μήκος του κύματος ν: η συχνότητα της ακτινοβολίας Μικρό λ σημαίνει μεγάλο ν και αντίστροφα Άσκηση 1.a. Το μήκος κύματος για την περιοχή του ορατού φωτός είναι περίπου μεταξύ 400 και 700 nm. Σε ποια περιοχή συχνοτήτων βρίσκεται το ορατό φως; β. Το μήκος κύματος για ένα σταθμό στα ΑΜ είναι περίπου 250 m. Ποια η συχνότητα του σταθμού; γ. Το μήκος κύματος για τα μικροκύματα που χρησιμοποιούμε στα ραντάρ και στο φούρνο μικροκυμάτων είναι μεγαλύτερο από 3 mm. Ποια η συχνότητα των μικροκυμάτων; δ. Ο ραδιοφωνικός σταθμός MAD στα FM εκπέμπει στη συχνότητα 106,2 MHz, ποιο το μήκος κύματος της ακτινοβολίας; ε. Οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν κύματα 1420 MHz για να παρατηρήσουν τα διαστρικά νέφη ατόμων υδρογόνου. Ποιο το μήκος της ακτινοβολίας; Δίνεται: c=3·108 m/s

1Hz=1s-1 (Απ. α. 7,49·1014s-1 – 4,28·1014s-1 - β. 1,2·106s-1 - γ. - δ.)

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 5

Δυαδική φύση του φωτός. Το φως συμπεριφέρεται και σαν κύμα και σαν σωματίδιο Εξίσωση Planck: E = h·v. Η ακτινοβολία εκπέμπεται σε μικρά πακέτα (κβάντα) που λέγονται φωτόνια. h: σταθερά του Planck Ε: ενέργεια του φωτονίου ν: η συχνότητα της ακτινοβολίας Άσκηση: 1. Το φωτόνιο μιας ακτινοβολίας έχει ενέργεια 3·10-19 J. α. Ποιο είναι το μήκος κύματος της ακτινοβολίας αυτής; Η ακτινοβολία αυτή ανήκει στο ορατό φως; β. Είναι δυνατόν η ακτινοβολία αυτή να έχει ολική ενέργεια 5·10-10 J. Δίνεται: h=6.63·10-34 J·s, c=3·108 m/s

6

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Β. ΑΤΟΜΙΚΟ ΠΡΟΤΥΠΟ ΤΟΥ BOHR 1η Συνθήκη Bohr: Τα ηλεκτρόνια κινούνται σε ορισμένες κυκλικές τροχιές με καθορισμένη ενέργεια

En

2,18 10 n2

18

J

: Κβαντισμένο μέγεθος, n: κύριος κβαντικός αριθμός δείχνει τη στιβάδα.

Ισχύει για το άτομο του υδρογόνου και εκφράζει τη τιμή της ενέργειας 1 ηλεκτρονίου. Ελάχιστη τιμή: Για την στιβάδα Κ: n = 1 (Θεμελιώδης κατάσταση) Μέγιστη τιμή: Ε=0, όταν το ηλεκτρόνιο δεν έλκεται από τον πυρήνα. Προσοχή! Με βάση τη πρώτη συνθήκη του Bohr υπάρχει σύγκλιση των τιμών ενέργειας όσο μεγαλώνει ο κύριος κβαντικός αριθμός.

2η Συνθήκη Bohr: ΔΕ = Ef - Ei = hv . Το ηλεκτρόνιο εκπέμπει ή απορροφά ενέργεια υπό μορφή ακτινοβολίας όταν αλλάζει ενεργειακή στάθμη. Διέγερση ηλεκτρονίου: Γίνεται σε ένα βήμα – προϋπόθεση (κβαντισμένη)/κατάλληλη ΔΕ. τικός αριθμός δηλαδή η διαφορά ενέργειας μεταξύ των στιβάδων συνεχώς μικραίνει.

1η διεγερμένη κατάσταση για το υδρογόνο: Στιβάδα L Αποδιέγερση: Γίνεται σε ένα ή περισσότερα βήματα. Ιοντισμός: ΔΕ |Ε1| - η επιπλέον ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική. Προσοχή! Η ενέργεια της ακτινοβολίας (άρα και η συχνότητα) είναι μεγαλύτερη κατά την αποδιέργεση από την L στην Κ έναντι αυτής από την Μ στην L κ.ο.κ. ( Δείξτε το με βάση την 1η συνθήκη Bohr). Ερωτήσεις: 1. Ποια μετάπτωση του ηλεκτρονίου στο άτομο του υδρογόνου αποδίδει την περισσότερη ενέργεια; α. n=2

n=1 β. n=3

n=2 γ. n=4

n=3

δ. n=5

n=4

2. Σε δοχείο περιέχονται άτομα υδρογόνου στη θεμελιώδη κατάσταση. Θερμαίνοντας το δοχείο τα άτομα του υδρογόνου διεγείρονται και τα ηλεκτρόνιά τους μεταβαίνουν στη στιβάδα Ν (n=4). Κατά την αποδιέγερσή τους (δηλαδή την επιστροφή τους στη

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 7

θεμελιώδη

κατάσταση),

πόσα

είδη

φωτονίων

(διαφορετικών

συχνοτήτων)

εκπέμπονται; Ποια σχέση συνδέει τη συχνότητα του φωτονίου που εκπέμπεται από την n=3 n=2 με τη συχνότητα του φωτονίου που εκπέμπεται από n=2 συχνότητα του φωτονίου που εκπέμπεται από n=3

n=1 και τη

n=1 ;

3. Όταν το ηλεκτρόνιο στο άτομο του υδρογόνου βρίσκεται στις στιβάδες L και Μ έχει αντίστοιχα ενέργειες, κατά Bohr, Ε2 και Ε3. Ο λόγος Ε2/Ε3 είναι ίσος με: α. 1/4

β. 9/4

γ. 2/3

δ. 3/2

4. Εάν λ1, λ2 και λ3 είναι τα μήκη κύματος των φωτονίων που εκπέμπονται κατά τις αποδιεγέρσεις Ε2 Ε1, Ε3 Ε2 και Ε3 Ε1 στο άτομο του υδρογόνου, τότε ισχύει: α. λ1=λ2+λ3

β. λ3=λ1+λ2

γ.

2

1

3 2

δ.

2

1

3

1

2

1

5. α. Δίνεται το φάσμα εκπομπής του υδρογόνου στο ορατό φάσμα(4 φασματικές γραμμές)

ιώδες

ερυθρό

Αν γνωρίζετε ότι η μετάπτωση στην στιβάδα L από ψηλότερη ενεργειακή κατάσταση αντιστοιχεί στο ορατό φάσμα, μπορείτε να ερμηνεύσετε τη σύγκλιση των γραμμών προς το ιώδες με βάση την πρώτη συνθήκη του Bohr; Η σύγκλιση παρατηρείται προς τις υψηλότερες ή τις μικρότερες συχνότητες; Εξηγείστε το. β. Η μετάπτωση προς τη στιβάδα K ή L δίνει φωτόνια μεγαλύτερης ενέργειας; 6. Το άτομο του υδρογόνου βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση και η ενέργεια του ηλεκτρονίου του είναι Ε1 (Ε1 = -2,18●10-18 J). Η ενέργεια που πρέπει να απορροφήσει το άτομο αυτό για να μεταβεί το ηλεκτρόνιο του στη τροχιά με n = 3, σύμφωνα με τον Bohr, είναι: α. -15●Ε1/16

β. -8●Ε1/9

γ. -2●Ε1/3

δ. 15●Ε1/16

Ασκήσεις: 1.α. Ποιο το μήκος κύματος της ακτινοβολίας που εκπέμπεται κατά την μετάπτωση ενός ηλεκτρονίου του ατόμου του υδρογόνου από την n=6 στην n=2. β. Η ιώδης γραμμή στο φάσμα του υδρογόνου βρίσκεται στα 434 nm. Από ποια στιβάδα μεταπίπτει το ηλεκτρόνιο στην L για να δώσει φωτόνιο με αυτό το μήκος κύματος; Δίνεται h=6,63·10-34J·s c=3·108 m/s.

8

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

(Aπ. 410 nm) 2. Το άτομο του υδρογόνου βρίσκεται στη θεμελιώδη ενεργειακή κατάσταση. α. Ποια είναι η ελάχιστη ενέργεια που πρέπει να απορροφήσει το άτομο του υδρογόνου, ώστε να διεγερθεί; β. Πόση ενέργεια πρέπει να έχει ένα φωτόνιο που θα απορροφήσει το άτομο του υδρογόνου, ώστε: i. να μεταβεί στη 2η διεγερμένη κατάσταση; ii. να ιοντιστεί; 3. Ένα άτομο υδρογόνου, που βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση, απορροφά ένα φωτόνιο μήκους κύματος 97,2 nm. Σε ποιά στοιβάδα θα βρεθεί το ηλεκτρόνιό του μετά τη διέγερση; Δίνεται ότι h= 6,63 10-34 J s και c=3 108 m/s.

Μειονεκτήματα του ατομικού προτύπου Bohr Ερμηνεύει μόνο τα φάσματα εκπομπής του υδρογόνου και των υδρογονοειδών ατόμων. (Για την ερμηνεία φασμάτων εκπομπής πολυηλεκτρονιακών ατόμων απαιτείται ο δευτερεύων κβαντικός αριθμός – απώσεις ηλεκτρονίων) Δεν ερμηνεύει το χημικό δεσμό. ( Τον ερμηνεύει η Θεωρία δεσμού – σθένους ή η Θεωρία μοριακών τροχιακών) Εισάγει αυθαίρετα τον κύριο κβαντικό αριθμό. (Εισάγεται από την Εξίσωση Shröndinger) Θεωρεί το ηλεκτρόνιο σωματίδιο κινούμενο γύρω από τον πυρήνα σε καθορισμένη θέση και με συγκεκριμένη ενέργεια. (Αντίκειται στην Αρχή απροσδιοριστίας του Heisenberg)

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 9

Γ. ΔΥΑΔΙΚΗ ΦΥΣΗ ΤΗΣ ΥΛΗΣ Δυαδική φύση ύλης. Η ύλη συμπεριφέρεται και σαν σωματίδιο και σαν κύμα Εξίσωση de Broglie: λ =

h . m υ

λ: μήκος κύματος σωματιδίου κατά de Broglie. h: σταθερά του Planck m: η μάζα του σωματιδίου υ: η ταχύτητα του σωματιδίου Το φως όπως και κάθε κινούμενο μικρό σωματίδιο παρουσιάζει διττή φύση (σωματίδιο και κύμα). Μπορεί να ανιχνευθεί μήκος κύματος της τάξης του 10-10 m και όχι μικρότερο (όπως μιας μπάλας ποδοσφαίρου το οποίο είναι της τάξης του 10-34 m). Ερώτηση: 1. Ποιο από τα ακόλουθα σωματίδια έχει μεγαλύτερο μήκος κύματος De Broglie. α. πρωτόνιο κινούμενο με 1000 m/s γ. ηλεκτρόνιο κινούμενο με 1000 m/s

β. ηλεκτρόνιο κινούμενο με 10.000 m/s δ. πρωτόνιο κινούμενο με 10.000 m/s

(Δίνεται ότι mp=1800 me) Ασκήσεις: 1. Ποιό το μήκος κύματος: α. ενός ηλεκτρονίου και β. ενός πρωτονίου των οποίων η ταχύτητα είναι 1,5·108 m/s. Δίνεται me=9,1·10-28 mp=1,7·10-24g h=6,63·10-34 J·s (Απ. 4,9·10-12 m – 2,6·10-15 m) 2. Για την απόσπαση ενός ηλεκτρονίου από το άτομο του αργύρου απαιτείται ενέργεια 7,52·10-19 J. Ένα φύλλο αργύρου απορροφά ακτινοβολία συχνότητας 1,15·1015 Hz και εκπέμπει ηλεκτρόνια με ταχύτητα υ, τα οποία προσπίπτουν σε άτομα υδρογόνου που βρίσκονται στη θεμελιώδη κατάσταση.

10

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

α. Να υπολογίσετε την ταχύτητα με την οποία αποσπώνται τα ηλεκτρόνια από τα άτομα αργύρου. β. Να υπολογίσετε το μήκος κύματος κατά de Broglie των ηλεκτρονίων που εκπέμπονται από τον άργυρο. γ. Να εξετάσετε αν η πρόσπτωση των ηλεκτρονίων στα άτομα υδρογόνου προκαλεί τη διέγερσή τους. Δίνονται: h = 6,63·10-34 Js, Μάζα ηλεκτρονίου: 9,1·10-31 kg, c=3·108 m/s.

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 11

Δ. ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ – ΚΒΑΝΤΙΚΟΙ ΑΡΙΘΜΟΙ Αρχή απροσδιοριστίας του Heisenberg. Είναι αδύνατον να προσδιορίσουμε με ακρίβεια συγχρόνως τη θέση και την ορμή (p=m·υ) ενός μικρού σωματιδίου. Καταρρίπτει το ατομικό πρότυπο του Bohr (που έτσι και αλλιώς δεν μπορούσε να εξηγήσει τα φάσματα εκπομπής πολυπλοκότερων του υδρογόνου ατόμων και το χημικό δεσμό). Κυματική εξίσωση του Schrodinger. Ατομικό τροχιακό: Η κυματοσυνάρτηση ψ που περιγράφει την κατάσταση του ηλεκτρονίου με ορισμένη ενέργεια. Πυκνότητα ηλεκτρονιακού νέφους (ψ2): Η κατανομή του ηλεκτρονιακού νέφους στο χώρο γύρω από τον πυρήνα. Συνήθως τις έννοιες ατομικό τροχιακό και πυκνότητα ηλεκτρονιακού νέφους τις θεωρούμε ταυτόσημες. Το ψ αποτελεί μια ένδειξη της παρουσίας ή μη του ηλεκτρονίου Το ψ2: δείχνει τη πιθανότητα να βρεθεί το ηλεκτρόνιο σε συγκεκριμένη θέση. Αν ψ 0 τότε μπορεί να βρεθεί το ηλεκτρόνιο στη συγκεκριμένη θέση Αν ψΑ=0,1, ψΒ=-0,2 τότε

2 A

0,01,

2 B

0,04

Άρα το ηλεκτρόνιο έχει 4 φορές μεγαλύτερη πιθανότητα να βρεθεί στη θέση Β.

12

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Κβαντικοί αριθμοί. Οι τρείς πρώτοι προκύπτουν από τη λύση της εξίσωσης Schrodinger Κβαντικός αριθμός Κύριος

Σύμβολο

Καθορίζει

Τιμές

n

1,2,3...

Αζιμουθιακός

l

Μαγνητικός

mℓ

Του spin

ms

Το μέγεθος και την ενέργεια του τροχιακού Την ελκτική δύναμη πυρήναηλεκτρονίου Τη στιβάδα που ανήκει το τροχιακό Το σχήμα και την ενέργεια του τροχιακού Τις απωστικές δυνάμεις ηλεκτρονίου- ηλεκτρονίου Μαζί με τον n καθορίζει την υποστιβάδα που ανήκει το τροχιακό Τον προσανατολισμό του ηλεκτρονιακού νέφους στους άξονες χ,y, z. Μαζί με τον n και l καθορίζει το τροχιακό. Την ιδιοπεριστοφή του ηλεκτρονίου

0,1,2,...n-1 s l=0 p l=1 d l=2 f l=3

-l,…,0,…,+l px mℓ =+1 pz mℓ =0 py mℓ=-1 +1/2,-1/2

Τροχιακό: Καθορίζεται από τους τρεις πρώτους κβαντικούς αριθμούς. Υποστοιβάδα: Περιέχει (2 l + 1) τροχιακά (εξηγείστε το). Συγκρίνοντας τα s και p τροχιακά: 1. Το τροχιακό s είναι σφαιρικό ενώ το p αποτελείται από δύο λοβούς 2. Το τροχιακό s έχει πάντα στον ίδιο προσανατολισμό (mℓ=0) ενώ το p εμφανίζει τρεις προσανατολισμούς (mℓ= -1,0,+1) 3. Τα s τροχιακά μιας στοιβάδας έχουν μικρότερη ενέργεια από τα p τροχιακά της ίδιας στοιβάδας, στα πολυηλεκτρονικά άτομα. (Στο άτομο του υδρογόνου είναι ίδιας ενέργειας).

4. Στο τροχιακό s η πιθανότητα του ηλεκτρονίου να βρεθεί πολύ κοντά στον πυρήνα του ατόμου είναι μεγάλη, ενώ στο τροχιακό p είναι ελάχιστη.

5. Τα s τροχιακά διαφορετικών στιβάδων έχουν ίδιο σχήμα αλλά διαφέρουν στο μέγεθος και την ενέργεια τους.

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 13

6. Τα p τροχιακά διαφορετικών στιβάδων έχουν ίδιο σχήμα αλλά διαφέρουν στο μέγεθος, την ενέργειά και ίσως στον προσανατολισμό τους.

7. Τα p τροχιακά ίδιας υποστιβάδας έχουν ίδιο σχήμα και ενέργεια, αλλά διαφέρουν στον προσανατολισμό. Ερωτήσεις: 1. Ποιο από τα παρακάτω δεν ισχύει για τον κύριο κβαντικό αριθμό (n); α. καθορίζει το μέγεθος του τροχιακού β. είναι ενδεικτικός της έλξης πυρήνα – ηλεκτρονίου γ. είναι ενδεικτικός της άπωσης μεταξύ των ηλεκτρονίων δ. τροχιακά με τον ίδιο κύριο κβαντικό αριθμό συγκροτούν φλοιό.

2. Υποστιβάδα είναι το σύνολο: α. των τροχιακών με ίδιες τιμές n και l β. των ηλεκτρονίων με τις ίδιες τιμές n γ. των τροχιακών με τις ίδιες τιμές mℓ δ. των ηλεκτρονίων με τις ίδιες τιμές ms.

3. Ποιο από τα παρακάτω τροχιακά έχει mℓ =-1: α. το τροχιακό 2pz

β. το τροχιακό 1s

γ. το τροχιακό 3px

δ. το τροχιακό 4py

4. Για κάθε τιμή του κβαντικού αριθμού l, ο αριθμός των δυνατών τιμών του κβαντικού αριθμού mℓ είναι: α. 2 l

β.

n +1

γ. n2

δ.

2.l +1

ε. 2.n +1

5. Ποιο από τα παρακάτω σύνολα κβαντικών αριθμών ηλεκτρονίου είναι επιτρεπτό; α. n = 4 l = 3 mℓ = -3 ms = 0

β. n = 4 l = 0 mℓ = 0 ms = +½

γ. n = 4 l = 4 mℓ = -4 ms = -½

δ. n = 4 l = 0 mℓ = +2 ms = -½

ε. n = 4 l = 2 mℓ = +2 ms = 0 6. Ποια από τις παρακάτω τετράδες κβαντικών αριθμών είναι δυνατές για ένα ηλεκτρόνιο σε τροχιακό 4f ; 14

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

α. n = 4 l = 3 mℓ = -4 ms = +1/2

β. n = 4 l = 4 mℓ = +4 ms = +1/2

γ. n = 4 l = 3 mℓ = +1 ms = -1/2

δ. n = 4 l = 2 mℓ = -2 ms = +1/2

7. Από τις παρακάτω 4 τριάδες κβαντικών αριθμών αποδεκτή είναι η ….., η οποία αναφέρεται σε ηλεκτρόνιο της υποστιβάδας ….. και ειδικότερα του τροχιακού ….. α/α

n

l

mℓ

Α

3

3

-2

Β

2

1

2

Γ

2

1

-1

Δ

1

0

1

8. α. Τι εκφράζει το ψ και το ψ2 στην κυματοσυνάρτηση ψ του Shrondinger; β. Ποιοι κβαντικοί αριθμοί προκύπτουν από τη λύση της εξίσωσης του Shrondinger; Τι δείχνει ο καθένας από αυτούς τους κβαντικούς αριθμούς; γ. Υπάρχει άλλος κβαντικός αριθμός; Ποιος είναι; Τι δείχνει; Τι τιμές παίρνει; δ. Εξηγείστε (με βάση όσα αναφέρατε στην απάντηση του υποερωτήματος β.) γιατί στο υδρογόνο και στα υδρογονοειδή άτομα οι ενεργειακές στάθμες των υποστιβάδων της ίδιας στιβάδας ταυτίζονται; Ασκήσεις: 1. α. Πώς χαρακτηρίζεται η υποστοιβάδα με τους κβαντικούς αριθμούς n = 4, l = 2; β. Ποιοι είναι οι τρεις κβαντικοί αριθμοί που αντιστοιχούν στο τροχιακό 5px; γ. Πόσα τροχιακά έχουν τις τιμές n = 5 και l = 2; Ποιες τριάδες κβαντικών αριθμών τα περιγράφουν; 2. Ποιοι κβαντικοί αριθμοί περιγράφουν τα τροχιακά της στιβάδας Μ;

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 15

Ε. ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΗΣ ΔΟΜΗΣΗΣ Απαγορευτική αρχή του Pauli. Είναι αδύνατον να υπάρχουν στο ίδιο άτομο δύο ηλεκτρόνια με την ίδια τετράδα κβαντικών αριθμών. Συνέπεια: σε κάθε τροχιακό μπορούν να κινηθούν το πολύ 2 ηλεκτρόνια με παράλληλο spin, το ένα με spin +1/2 και το άλλο με spin -1/2. Αρχή ελάχιστης ενέργειας. Τα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν τροχιακά με τη μικρότερη ενέργεια, ώστε να αποκτήσουν τη μέγιστη σταθερότητα στη θεμελιώδη κατάσταση. Σε ένα πολυηλεκτρονιακό άτομο, πλην των ελκτικών δυνάμεων πυρήνα – ηλεκτρονίου (που καθορίζονται από τον κύριο κβαντικό αριθμό) ασκούνται απώσεις ηλεκτρονίου – ηλεκρονίου (που καθορίζονται από το δευτερεύοντα κβαντικό αριθμό). Οι δυνάμεις αυτές καθορίζουν την ενέργεια κάθε υποστιβάδας.Η ενεργειακή σειρά συμπλήρωσης των υποστιβάδων λοιπόν καθορίζεται από το άθροισμα n+l. Για ίδιο άθροισμα μικρότερη ενέργεια έχει η υποστιβάδα με το μικρότερο n. Ερώτηση: 1. Ποια είναι η σειρά αυξανόμενης ενέργειας των υποστοιβάδων σε μια στιβάδα: α. d<s<f<p

β. s<p<d<f

γ. p<s<f<d

δ. f<d<p<s

1s Σειρά

2s

2p

συμπλήρωσης

3s

3p

3d

ατομικών

4s

4p

4d

4f

τροχιακών

5s

5p

5d

5f

6s

6p

6d

7s

7p

Προσοχή. Στο υδρογόνο και στα υδρογονοειδή ιόντα οι ενεργειακές στάθμες των υποστιβάδων της ίδιας στιβάδας ταυτίζονται.

16

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Ερωτήσεις: 1. Δεν απαιτείται απορρόφηση φωτονίου για τη μετατόπιση του ηλεκτρονίου του ατόμου του υδρογόνου: α. από το 1s στο 2s τροχιακό

β. από το 2s στο 3s τροχιακό

γ. από το 2s στο 4s τροχιακό

δ. από το 2s στο 2p τροχιακό

2. Ποια από τις επόμενες προτάσεις είναι σωστή, αναφορικά με την ηλεκτρονιακή δόμηση πολυηλεκτρονικών ατόμων; α. Η πλήρωση της (n-1)d υποστοιβάδας προηγείται της ns υποστοιβάδας. β. Η πλήρωση της (n+1)d υποστοιβάδας προηγείται της nf υποστοιβάδας. γ. Η πλήρωση της nf υποστοιβάδας προηγείται της (n+2)s υποστοιβάδας. δ. Η πλήρωση της ns υποστοιβάδας προηγείται της (n-1)d υποστοιβάδας.

3. Σύμφωνα με την αρχή της ελάχιστης ενέργειας, όταν δύο υποστιβάδες έχουν το ίδιο άθροισμα n+l, τότε: α. έχουν την ίδια ενέργεια β. μεγαλύτερη ενέργεια έχει η υποστιβάδα με το μεγαλύτερο n γ. μικρότερη ενέργεια έχει η υποστιβάδα με το μεγαλύτερο n δ. μεγαλύτερη ενέργεια έχει η υποστίβαδα με το μεγαλύτερο l.

4. Δικαιολογήστε την επόμενη πρόταση αν είναι σωστή ή λανθασμένη: «Στο άτομο του υδρογόνου δεν υπάρχει τροχιακό 3p».

5. Αποδείξτε τη σχέση 2n2 που δείχνει το μέγιστο αριθμό ηλεκτρονίων που μπορεί να πάρει κάθε στιβάδα.

6. Με βάση τους κβαντικούς αριθμούς και την αντίστοιχη αρχή, εξηγείστε: α. Ποιος είναι ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που μπορεί να έχει κάθε τροχιακό; β. Σε κάθε υποστιβάδα πόσα τροχιακά υπάρχουν; γ. Ποιος ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που μπορεί να πάρει κάθε μία υποστιβάδα; Ποιος τύπος ισχύει; ε. Με βάση την αρχή ελάχιστης ενέργειας εξηγείστε:

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 17

i. γιατί η στιβάδα Ο ενώ μπορεί να πάρει μέχρι 50 ηλεκτρόνια σύμφωνα με την παραπάνω σχέση, για τα στοιχεία που υπάρχουν μέχρι σήμερα δέχεται μέχρι 32 ηλεκτρόνια. ii. τον αριθμό των στοιχείων που περιέχει κάθε περίοδος του Περιοδικού Πίνακα. Κανόνας του Hund. Στα τροχιακά της ίδιας ενέργειας (ίδιας υποστιβάδας) τα ηλεκτρόνια κατανέμονται κατ’ αρχήν σε διαφορετικά τροχιακά με παράλληλο spin. Μονήρη ηλεκτρόνια μπορούν να υπάρχουν σε s τροχιακά: 1, σε p τροχιακά: 1 έως 3 σε d τροχιακά: 1 έως 5 και σε f τροχιακά: 1 έως 7. Όταν γνωρίζουμε τον αριθμό των μονήρων ηλεκτρονίων διακρίνουμε δύο περιπτώσεις τα υπόλοιπα τροχιακά να είναι κενά ή τα υπόλοιπα τροχιακά να είναι συμπληρωμένα. Ερωτήσεις: 1. Ποιες από τις παρακάτω ηλεκτρονιακές δομές παραβιάζουν την απαγορευτική αρχή του Pauli και ποιες τον κανόνα του Hund; Κάθε τροχιακό παριστάνεται με τετράγωνο πλαίσιο.

2. Κατά τη δόμηση πολυηλεκτρονιακών ατόμων, η διευθέτηση των spin των ηλεκτρονίων που καταλαμβάνουν τροχιακά της ίδιας υποστιβάδας περιγράφεται από: α. τον κανόνα του Hund γ. την αρχή ελάχιστης ενέργειας

β. την απαγορευτική αρχή του Pauli δ. την αρχή της βεβαιότητας

Παραμαγνητικά άτομα: όσα περιέχουν μονήρη ηλεκτρόνια. Διαμαγνητικά άτομα: όσα περιέχουν ζεύγη ηλεκτρονίων.

18

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Αριθμός τροχιακών που αντιστοιχούν σε κάθε υποστιβάδα και στιβάδα. Σε κάθε υποστιβάδα αντιστοιχούν 2l + 1 τροχιακά γιατί ο mℓ παίρνει l θετικές, l αρνητικές τιμές και την τιμή 0. Επομένως σε κάθε υποστιβάδα αντιστοιχούν 2l+1 τροχιακά ή 2(n – 1) + 1 τροχιακά ή 2n – 1 τροχιακά. Σε κάθε στιβάδα αντιστοιχούν 1 + 3 + 5 + . . . . + 2n – 1 τροχιακά. Το παραπάνω άθροισμα είναι S

n (1 2n 1) n2 2

Άρα σε κάθε στιβάδα αντιστοιχούν n2 τροχιακά. Ερωτήσεις: 1. Πόσα τροχιακά υπάρχουν στην στοιβάδα με n=3; α. 3

β. 5

γ. 7

δ. 9

2. Ποιος ο μέγιστος αριθμός τροχιακών στην στιβάδα L. 3. Ο μέγιστος αριθμός ατομικών τροχιακών του φλοιού n = 4 είναι: α. 2

β. 8

γ. 10

δ. 16

ε. 32

4. Πόσα ηλεκτρόνια το πολύ μπορούν να υπάρχουν σε ένα άτομο που να έχουν: n =3, l =2, ms = -1/2 ; α. 5

β. 9

γ. 10

δ. 18

5. Να βρείτε το μέγιστο αριθμό ηλεκτρονίων, σε ένα πολυηλεκτρονιακό άτομο, τα οποία περιγράφονται από τους παρακάτω κβαντικούς αριθμούς. α. n=4

β. η=3, l=2

στ. n=2, l=2

γ. η=3, l=1, mℓ= -1

ζ. n=3, l=2, mℓ=2,

δ. n=3, mℓ=0 ε. n=2, ms= +1/2

η. n=3, l=1, mℓ=-1, ms=+1/2

6. Ποια από τις παρακάτω τετράδες κβαντικών αριθμών είναι επιτρεπτή για ένα ηλεκτρόνιο σε τροχιακό της στιβάδας 4f. α. (4, 3, -4, +1/2)

β. (4, 4, 4, +1/2)

γ. (4, 3, 1, -1/2)

δ. (4, 2, -2, +1/2)

7. Ποιες από τις ακόλουθες ηλεκτρονιακές διαμορφώσεις δεν αντιστοιχεί σε διεγερμένη κατάσταση για ένα άτομο; α. 1s22s12p3

β. 1s12s1

γ. 1s22s22p63s1

δ. [Ne]3s23p34s1

8. Τα τροχιακά που ανήκουν στις υποστιβάδες p και d μπορούν να περιέχουν αντίστοιχα:

α. 3 και 5 ηλεκτρόνια

β. 6 και 10 ηλεκτρόνια

γ. 2 και 2 ηλεκτρόνια

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 19

δ. δεν γνωρίζουμε γιατί δεν ξέρουμε τον κύριο κβαντικό αριθμό 9. Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που μπορεί να έχει η στιβάδα Μ σ’ ένα πολυηλεκτρονιακό άτομο, στην θεμελιώδη κατάσταση: α. προκύπτει από την αρχή της ελάχιστης ενέργειας β. είναι 8 σε κάθε περίπτωση γ. είναι 18 δ. δεν μπορεί να υπολογιστεί με βάση την απαγορευτική αρχή του Pauli 10. Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων με κβαντικούς αριθμούς n=2, l=1 είναι: α. 2

β. 6

γ. 10

δ. 14

Ημισυμπληρωμένη ή συμπληρωμένη d. Σταθερότερη ηλεκτρονιακή δομή, έχουμε αν η υποστοιβάδα d είναι συμπληρωμένη ή ημισυμπληρωμένη. Άρα η δομή [Ar]4s23d4 γίνεται [Ar]4s13d5 και η δομή [Ar]4s23d9 γίνεται [Ar]4s13d10 Ενέργεια συμπληρωμένων υποστιβάδων. (Διαφορά από τις προς συμπλήρωση υποστιβάδες). Η ενεργειακή σειρά συμπληρωμένων στοιβάδων καθορίζεται από τον κύριο κβαντικό αριθμό (n) και για τον ίδιο n από τον δευτερεύοντα κβαντικό αριθμό (l). (Προσοχή! Η ενέργειακή σειρά συμπλήρωσης υποστιβάδων όπως είδαμε εξαρτάται από το άθροισμα n+l και για το ίδιο άθροισμα από το n). · Η 3 d υποστοιβάδα αποκτά ηλεκτρόνια αφού συμπληρωθεί η 4s υποστοιβάδα, όταν όμως μπει έστω και ένα ηλεκτρόνιο στην 3 d αποκτά μικρότερη ενέργεια από την 4s. · Στο άτομο του Η όλα τα τροχιακά συγκεκριμένης στιβάδας έχουν ίδια ενέργεια. Ερωτήσεις: 1. Τέσσερα ηλεκτρόνια Α, Β, Γ και Δ ενός ατόμου έχουν την τετράδα των κβαντικών που δίνονται στα γράμματα που τα απεικονίζουν. Ποιο από αυτά τα ηλεκτρόνια έχει τη χαμηλότερη ενέργεια; α. n = 3, l = 0, mℓ= 0, ms = - ½

β. n = 3, l = 1, mℓ = -1, ms = - 1/2

γ. n = 3, l = 2, mℓ = 0, ms = + ½

δ. n = 4, l = 0, mℓ = 0, ms = + 1/2

20

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

2. Οι κβαντικοί αριθμοί τεσσάρων ηλεκτρονίων που ανήκουν στο ίδιο άτομο είναι: α. n=4,l=0, mℓ=0, ms=+1/2

β. n=3, l=2, mℓ=1, ms=+1/2

γ. n=3, l=2, mℓ= -2, ms=-1/2 δ. n=3, l=1, mℓ=1, ms=-1/2 Να διατάξετε τα ηλεκτρόνια κατά σειρά αυξανόμενης ενέργειας. Ηλεκτρονιακή δομή ιόντων. Για τα κατιόντα βρίσκουμε πρώτα την ηλεκτρονιακή δομή του αντίστοιχου ουδέτερου ατόμου, γιατί ενώ συμπληρώνεται πρώτα η 4s και ύστερα η 3d, ηλεκτρόνια θα αποσπαστούν πρώτα από την 4s. Οι κβαντικοί αριθμοί καθορίζουν Στιβάδα n Υποστιβάδα n, l Τροχιακό n, l, mℓ Μέγεθος τροχιακού/ηλεκτρονιακού n νέφους Σχήμα τροχιακού/ηλεκτρονιακού νέφους l Σφαιρικό σχήμα τροχιακού l=0 Ελλειπτικό σχήμα τροχιακού l 0 ή l=1,2,3 Τροχιακό s l=0 Τροχιακό p l=1 Τροχιακό d l=2 Τροχιακό f l=3 Προσανατολισμός τροχιακού mℓ Ιδιοπεριστροφή του ηλεκτρονίου ms Δευτερεύων κβαντικός ή αζιμουθιακός n (l=0,1,…n-1) αριθμός (l) Μαγνητικός κβαντικός αριθμός (ml) l (mℓ=-l,…,0,…,+l) Ενέργεια ηλεκτρονίων – Ενέργεια Μεγάλο το (n) μεγάλη Ε – αν το (n) ίδιο συμπληρωμένων τροχιακών ελέγχω το l Ενέργεια υποστιβάδων – τροχιακών προς Μικρότερο (n+l), μικρότερη n Ενέργεια, συμπλήρωση αν το n+l είναι ίδιο, το μικρότερο n. Αριθμός τροχιακών σε μια υποστιβάδα n2 Αριθμός ηλεκτρονίων σε μια υποστιβάδα 2n2 Αριθμός τροχιακών σε μια υποστιβάδα 2l+1 Αριθμός ηλεκτρονίων σε μια υποστιβάδα 2(2+1) Παράλληλο spin (κανόνας Hund) Σε τροχιακά με ίδιο n και l ηλεκτρόνια με το ίδιο ms (=

1 ) 2

Ερωτήσεις: 1. Ποιο από τα επόμενα δεν είναι απαραίτητο να λάβουμε υπόψη μας κατά τη διαδοχική συμπλήρωση των τροχιακών;

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 21

α. την αρχή ελάχιστης ενέργειας

β. την αρχή της αβεβαιότητας

γ. την απαγορευτική αρχή

δ. τον κανόνα του Hund

2. Ο συμβολισμός 4f6 δηλώνει υποστιβάδα που κατέχεται από 6 ηλεκτρόνια και περιγράφεται από τους κβαντικούς αριθμούς: α. n=4 και l=2 β. n=4 και l=3 γ. n=4 και l=4 δ. κανένα από τα προηγούμενα 3. Τα ιόντα που αντιστοιχούν σε ηλεκτρονιακή δομή 1s22s22p63s23p6 είναι τα α. Κ-1 και Cℓ-1 β. Κ+1 και Cℓ+1

γ. Κ+1 και Cℓ-1 δ. Cℓ+1 και Cℓ-1

(δίνεται: 19Κ και 17Cℓ) Ασκήσεις: 1. Ποια ηλεκτρονιακή δομή είναι σωστή για το ιόν α. [Ar] 4s1 3d5

[Ar] 4s2 3d3

β.

γ.

3+ 26Fe ;

[Ar] 4s1 3d4

δ.

[Ar] 3d5

2. Ποια η ηλεκτρονιακή δομή του 13Aℓ3+; α. 2,8

β. 2,3

γ. 2,8,3

δ. 2,8,8

3. Πόσα μονήρη ηλεκτρόνια υπάρχουν στο ιόν του α. 7

β. 5

γ. 3

27Co

2+

;

δ. 2

4. Ποια σωματίδια έχουν την ίδια ηλεκτρονιακή διαμόρφωση με το 20Ca2+; α. 13Al3+ β.

35Βr

-

γ. 18Ar

δ. 19Κ

5. Ποιο από τα παρακάτω άτομα ή ιόντα περιέχουν μόνο 2 μονήρη ηλεκτρόνια. α.

30Zn

β. 12Mg

γ.

22Τi

2+

δ.

2+ 26Fe

6. Να γραφεί η ηλεκτρονιακή δομή

3+ 26Fe , 34Se.

Για το σελήνιο να γίνει η κατανομή

ηλεκτρονίων στα τροχιακά των υποστιβάδων 4s, 3d, 4p.

7. Πόσα μονήρη ηλεκτρόνια υπάρχουν στο άτομο του 11Νa; α. 0

β. 1

γ. 2

δ. 3

8. Ποιο ιόν εμφανίζει την ηλεκτρονιακή δομή 1s22s22p63s23p63d10. a.

28Ni

2+

β. 29Cu+

γ. 29Cu2+

δ.

3+ 27Co

22

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

9. Ποια η ηλεκτρονιακή δομή των: 14Si

15P

3-

10. Να τοποθετηθούν σε υποστιβάδες, στιβάδες και τροχιακά τα ηλεκτρόνια των ατόμων 8Ο και

25Μn

στη θεμελιώδη κατάσταση.

11. Πόσα ηλεκτρόνια στο άτομο του 15Ρ, στη θεμελιώδη κατάσταση, έχουν μαγνητικό κβαντικό αριθμό mℓ= -1; 12. α. Γράψτε την ηλεκτρονιακή δομή για το άτομο του κασσίτερου

50Sn

β. Ποιος είναι ο αριθμός των ασύζευκτων ηλεκτρονίων στο ουδέτερο άτομο του Sn; γ. Γράψτε την

ηλεκτρονιακή δομή του ιόντος Sn+4 . Ποιος είναι ο

αριθμός των

ασύζευκτων ηλεκτρονίων στο ιόν Sn+4; δ. Το ιόν του ινδίου (49Ιnx+) είναι ισοηλεκτρονικό με το Sn+4. Να βρείτε το φορτίο του.

13. Ποιοι κβαντικοί αριθμοί περιγράφουν τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας του ατόμου του 7Ν στη θεμελιώδη κατάσταση; 14. Να εξηγήσετε γιατί οι παρακάτω ηλεκτρονιακές δομές ατόμων, στη θεμελιώδη κατάσταση, είναι λανθασμένες. a. 1s2 2s2 2ρ6 3s2 3ρ6 3d1

β. 1s2 2s3 2ρ2

15. Ποιες από τις παρακάτω ηλεκτρονιακές δομές ατόμων αντιστοιχούν σε διεγερμένη κατάσταση; α. 1s2 2s1 2ρ1

β. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2

16. Η εξωτερική στιβάδα για το άτομο ενός στοιχείου στη θεμελιώδη κατάσταση είναι η Ο και περιέχει τρία ηλεκτρόνια. Ποια είναι η ηλεκτρονιακή δομή του ατόμου και ποιος ο ατομικός αριθμός του στοιχείου; 17. Το άτομο ενός στοιχείου στη θεμελιώδη κατάσταση έχει 2 μονήρη ηλεκτρόνια στη στιβάδα L. Ποιος είναι ο ατομικός αριθμός του στοιχείου; 18. Ποιος είναι ο ελάχιστος ατομικός αριθμός στοιχείου, το άτομο του οποίου στη θεμελιώδη κατάσταση περιέχει: α. πέντε ηλεκτρόνια σε s τροχιακά, β. δύο ηλεκτρόνια σε d τροχιακά,

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 23

γ. ένα ζεύγος ηλεκτρονίων σε d υποστιβάδα.

19. Να γραφούν οι ηλεκτρονιακές δομές των ιόντων: 13Αl3+ , 16S2-, 22Τi2+ 20. Να γραφεί η ηλεκτρονιακή δομή σε υποστιβάδες των ιόντων Fe2+ και Fe3+. Ποιο από τα δύο κατιόντα είναι σταθερότερο; Δίνεται: ZFe =26.

21. Ποιες από τις παρακάτω ηλεκτρονιακές δομές αντιστοιχούν σε: α. θεμελιώδη κατάσταση ατόμου, β. διεγερμένη κατάσταση ατόμου, γ. δομή ιόντος; i. 17Cℓ: 1s22s22p63s23p4 4s1 ii. 9F: 1s22s22p6 iii. 28Νi: 1s22s22p63s23p63d84s2 iν. 21Sc: 1s22s22p63s23p6 22. Ποια η ηλεκτρονιακή δομή του

29Cu;

Με βάση την κατανομή αυτή να βρεθεί η

ηλεκτρονιακή δομή των ιόντων Cu+1 και Cu+2; 23. Ποιο από τα ιόντα δεν περιέχει ηλεκτρόνιο σε d τροχιακό; α.

28Ni

24. O

2+

β.

47Ag

2+ 26Fe

γ. 21Sc3+

δ. 24Cr3+

μπορεί να έχει στη θεμελιώδη κατάσταση άθροισμα κβαντικών αριθμών

spin (ms) ίσο με: α. 3

β. 3/2

γ. 1/2

δ. 2

25. Ποιο από τα επόμενα ιόντα στη θεμελιώδη ηλεκτρονιακή κατάσταση έχει μεγαλύτερο αριθμό ασύζευκτων ηλεκτρονίων; α.

3+ 25Mn

β.

3+ 26Fe

γ.

3+ 27Co

26. Πόσα ηλεκτρόνια στο άτομο

18Ar

δ.

28Ni

2+

στη θεμελιώδη ηλεκτρονιακή κατάσταση έχουν

mℓ = +1; α.

2

β.

4

γ. 6

δ. 12

24

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

27. Τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας του

20Ca,

στην θεμελιώδη κατάσταση,

περιγράφονται με τις εξής τετράδες κβαντικών αριθμών: α. (4, 1, 0, +1/2) και (4, 1, 0, -1/2)

β. (4, 0, 0, +1/2) και (4, 0, 0, -1/2)

γ. (4, 1, -1, +1/2) και (4, 1, 0, -1/2)

δ. ( 4, 0, 1, +1/2) και (4, 1, 1, -1/2)

28. Η ηλεκτρονιακή δομή του

24Cr

στην θεμελιώδη κατάσταση είναι

α. K(2) L(8) M(13) B(1)

β. 1s22s22p63s23p63d44s2

γ. K(2) L(8) M(8) N(6)

δ. 1s22s22p63s23p63d54s1

29. Ο αριθμός των ασύζευκτων ηλεκτρονίων στο μεμονωμένο άτομο του σεληνίου (Se, Z=34) είναι: α. 6

β. 2

γ. 3

δ. μηδέν

30. Να βρεθεί το πλήθος των χημικών στοιχείων που έχουν 6 ηλεκτρόνια σε s τροχιακά. α. 1

β. 6

γ. 7

δ. 8

31. Να βρεθεί το πλήθος των χημικών στοιχείων που έχουν 6 ζεύγη ηλεκτρονίων στα τροχιακά τους. α. 1

β. 2

γ. 4

δ. 5

32. Να βρεθεί το πλήθος των στοιχείων που έχουν 7 ζεύγη ηλεκτρονίων στα τροχιακά τους. α. 1

β. 2

γ. 4

δ. 5

33. Η ηλεκτρονιακή διαμόρφωση τις στιβάδας σθένους του ατόμου ενός χημικού στοιχείου είναι 5s2 5p3. Το χημικό στοιχείο είναι το: α.

49Ιn

34. Το α. 3

β. 51Sb 42Μο

γ. 14Si

δ. 40Zr

στη θεμελιώδη κατάσταση έχει άθροισμα κβαντικών αριθμών spin (ms):

β. 3/2

γ. ½

δ. 2

35. Από τις επόμενες ηλεκτρονιακές δομές, αντιστοιχούν στις δομές του ιόντος 12Mg

2+

και του ιόντος 9F- στη θεμελιώδη κατάσταση:

1s22s22p63s2

(I)

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 25

1s22s22p63s22p2 (II) 1s22s22p6

(III)

1s22s22p5

(IV)

1s22s22p4

(V)

a. οι (Ι) και (IV) β. η (ΙΙΙ) γ. οι (ΙΙ) και (V) δ. οι (ΙΙΙ) και (V) 36. Για ένα στοιχείο το οποίο έχει στη θεμελιώδη κατάσταση πέντε p ηλεκτρόνια στην εξωτερική στιβάδα, ο μικρότερος ατομικός αριθμός που μπορεί να έχει είναι: α. 9

β. 17

γ. 1

δ. 8

37. Από τα επόμενα άτομα και ιόντα, λιγότερα ασύζευκτα (μονήρη) ηλεκτρόνια έχει το: α.

25Mn

β.

24Cr

γ.

2+ 26Fe

δ. 26Fe3+

38. Στοιχείο Μ το οποίο ανήκει στην πρώτη σειρά στοιχχείων μετάπτωσης, σχηματίζει ιόν Μ3+, που έχι 3 ηλεκτρόνια στην υποστιβάδα 3 d. Το στοιχειο Μ είναι: α.

23V

β. 25Mn

γ. 24Cr

δ. 26Fe

39. Από τα ακόλουθα άτομα και ιόντα δεν είναι παραμαγνητικό: α. 21Sc

β.

29Cu

+

γ.

+ 25Mn

δ. 16S

Ζ. ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ Νόμος Moseley 26

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Οι χημικές ιδιότητες των στοιχείων είναι περιοδική συνάρτηση του ατομικού τους αριθμού.

Περιοδικός πίνακας. Ο πίνακας που έχουν καταταγεί τα στοιχεία με βάση τον ατομικό αριθμό σε ομάδες στοιχείων με παρόμοιες χημικές ιδιότητες, για να μπορέσουμε να τα μελετήσουμε συστηματικά. Περίοδος Η οριζόντια γραμμή, δείχνει τον αριθμό της εξωτερικής στιβάδας. Υπάρχουν 7 περίοδοι στον Περιοδικό πίνακα που περιέχουν η 1η 2 στοιχεία, η 2η και η 3η 8 στοιχεία, η 4η και η 5η 18 στοιχεία, η 6η και η 7η 32 στοιχεία. (Μπορείτε να το ερμηνεύσεται με βάση την ηλεκτρονιακή δόμηση των στοιχείων). Ερώτηση:

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 27

1. Κάθε περίοδος του περιοδικού πίνακα περιέχει: i. Οπωσδήποτε μέταλλα, αμέταλλα και ένα ευγενές αέριο. ii. Στοιχεία που έχουν όλα τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων στην εξωτερική τους στιβάδα. iii. Στοιχεία που έχουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονιακών στιβάδων. Ορθές απαντήσεις είναι: α. i μόνο

β. iii μόνο

γ. i και ii μόνο

δ. ii και iii μόνο

ε. i και iii μόνο.

Ομάδα Η κάθετη στήλη, δείχνει τον αριθμό των ηλεκτρονίων της εξωτερικής στιβάδας. Υπάρχουν 18 ομάδες στον περιοδικό πίνακα. Τομέας Δείχνει σε ποια υποστιβάδα έχει τοποθετηθεί το τελευταίο ηλεκτρόνιο. Σημαντικές παρατηρήσεις: Το Η βρίσκεται στην 1η ομάδα δεν είναι αλκάλιο. Το He βρίσκεται στη 18η ομάδα, αλλά στο τομέα s. Στοιχεία μετάπτωσης Τα στοιχεία του τομέα d του περιοδικού πίνακα. Είναι μέταλλα, παραμαγνητικά έχουν μονήρη ηλεκτρόνια (εξαίρεση ο Zn) με πολλούς Α.Ο. (εξαίρεση το Sc και ο Zn) και καταλυτικές ιδιότητες, σχηματίζουν σύμπλοκα και έγχρωμες ενώσεις (εξαίρεση το Sc και ο Zn). Ερώτηση: 1. α.Ποιες ομάδες του Περιοδικού Πίνακα ανήκουν στον τομέα d; Ποιες είναι οι ιδιότητές των στοιχείων του τομέα d (στοιχεία μετάπτωσης); Σε ποια περίοδο εμφανίζονται τα στοιχεία μετάπτωσης; Eξηγείστε με βάση την ηλεκτρονιακή δομή. β. Εξηγείστε γιατί στο

26Fe

φεύγουν πρώτα τα ηλεκτρόνια της 4s και όχι της 3d

παρόλο που στην 3d κατανεμήθηκαν τα τελευταία ηλεκτρόνια. γ. Ποια η ηλεκτρονιακή δομή του

24Cr

και

29Cu;

δ. Μια ομάδα από τα στοιχεία μεταπτώσεως δεν εμφανίζει παραμαγνητικές ιδιότητες, ποια είναι; Εξηγείστε το. ε. Εξηγείστε γιατί ο

30Zn

εμφανίζει έναν αριθμό οξείδωσης.

28

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

ζ. Με βάση την ηλεκτρονιακή δομή τους να απαντήσετε ποια από τα επόμενα στοιχεία 17A, 24B, 35Γ, 56Δ

σχηματίζει έγχρωμες ενώσεις και ποια από τα 16Χ,

36Ψ, 41Ω, 53Τ

σχηματίζει σύμπλοκα ιόντα; Θέση στον Π.Π. από την ηλεκτρονιακή δομή και αντίστροφα. Συσχετίζουμε πρώτα τομέα με ηλεκτρονιακή δομή. Για τα στοιχεία των τομέων s και p (κύριες ομάδες) ο αριθμός ηλεκτρονίων της εξωτερικής στιβάδας συμπίπτει με την κλασική αρίθμηση – λατινική της ομάδας. Για τα στοιχεία του τομέα d το άθροισμα (n-1)d και ns ηλεκτρονίων όπου n η εξωτερική στοιβάδα, συμπίπτει με την αρίθμηση κατά IUPAC της ομάδας. Το 1ο Αλκάλιο, Αλκαλική γαία, Αλογόνο: στην 2η περίοδο. Το 1ο Στοιχείο μετάπτωσης – τομέας d στην 4η περίοδο. (Αφού συμπληρωθεί η 4s θα αρχίζουν να μπαίνουν ηλεκτρόνια στην 3d). Τα στοιχεία του τομέα f (λανθανίδες και ακτινίδες) βρίσκονται στην 3η ομάδα στην 6η και 7η περίοδο. Ερωτήσεις: 1. Από τα παρακάτω στοιχεία σύμπλοκα ιόντα σχηματίζει το: α.

37Rb

β. 13Aℓ

γ.

28Ni

δ. 15P

2. Ποια από τις επόμενες προτάσεις είναι σωστή: α. σε κάθε υποστιβάδα αντιστοιχούν 2(2ℓ+1) ηλεκτρόνια β. το χημικό στοιχείο

30Χ

ανήκει στον s τομέα του Π.Π.

γ. το χημικό στοιχείο Χ έχει στην θεμελιώδη κατάσταση 2 μονήρη ηλεκτρόνια στην υποστιβάδα 3d, οπότε ο μέγιστος δυνατός ατομικός αριθμός του Χ είναι 22. δ. το 2Ηe έχει 2 ηλεκτρόνια στην εξωτερική στιβάδα και ανήκει στην 2η ομάδα του Π.Π.

3. Στοιχείο βρίσκεται στην 14η ομάδα και στην 3η περίοδο του Π.Π. Πόσα ηλεκτρόνια έχει στην εξωτερική στιβάδα;

α. 3

β. 4

γ. 12

δ. 14

4. Δύο στοιχεία Σ1 και Σ2 των οποίων οι ατομικοί αριθμοί Z1 και Ζ2 (Ζ2 > Z1) διαφέρουν κατά 1 βρίσκονται σε διαφορετικές περιόδους του Π.Π. Να βρείτε τις ομάδες του Π.Π. στις οποίες ανήκουν τα στοιχεία Σ1 και Σ2.

5. Ποια από τις ακόλουθες προτάσεις είναι λάθος: α. οι τομείς s και p του Π.Π. περιέχουν 2 και 6 ομάδες χημικών στοιχείων

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 29

β. η 2η και η 3η περίοδος του Π.Π. περιέχουν αποκλειστικά και μόνο χημικά στοιχεία των s και p τομέων γ. η 4η, η 5η και η 6η περίοδος του Π.Π. περιέχουν αποκλειστικά και μόνο στοιχεία μετάπτωσης δ. τα στοιχεία 24Cr και

29Cu

ανήκουν στην 1η σειρά των στοιχείων μετάπτωσης

6. Το στοιχείο με ηλεκτρονιακή δομή [Ar] 3d84s2 ανήκει: α. στην 4η περίοδο και στην 2η ομάδα του Π.Π. β. στην 4η περίοδο και στην 10η ομάδα του Π.Π. γ. στην 3η περίοδο και στην 10η ομάδα του Π.Π. δ. στην 4η περίοδο και στην 8η ομάδα του Π.Π. Ασκήσεις: 1. Αν τα ιόντα Α+ και Β3- έχουν την ηλεκτρονιακή δομή του ευγενούς αερίου αργού (Ζ = 18), τότε αυτά ανήκουν: α. στην ίδια περίοδο και σε διαφορετική ομάδα β. στην ίδια ομάδα και διαφορετική περίοδο γ. σε διαφορετική ομάδα και διαφορετική περίοδο δ. στην ίδια ομάδα και στην ίδια περίοδο 2. Ο ατομικός αριθμός του 4ου μέλους της ομάδας των αλκαλίων είναι: α. 19

β. 27

γ.

37

δ. 55

3. Η ηλεκτρονιακή δομή στοιχείου που βρίσκεται στην 5η περίοδο και στην 15η ομάδα είναι: α. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 5p3 β. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p5 γ. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p3 δ. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 4p5 4. Ποια από τα παρακάτω στοιχεία ανήκει στα στοιχεία μετάπτωσης; α.

20Ca

β. 24Cr

γ.

32Ge

δ. 34Se

5. Για τα στοιχεία Α, Β, Γ, Δ και Ε δίνονται οι πιο κάτω πληροφορίες: 30

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

i. το Α ανήκει στη 2η περίοδο και VA ομάδα του περιοδικού πίνακα. ii. το Β ανήκει στη 4η περίοδο και ΙΙΑ ομάδα του περιοδικού πίνακα. iii. το Γ είναι το τρίτο στοιχείο των αλκαλίων. iv. το Δ είναι το δεύτερο στοιχείο των ευγενών αερίων. v. το Ε δίνει ιόν Ε2+ που έχει τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων με το ευγενές αέριο Δ. α. Να γράψετε την ηλεκτρονιακή δομή των στοιχείων Α, Β, Γ, Δ και Ε. β. Να βρείτε τον ατομικό τους αριθμό.

6. Να βρεθεί η θέση (περίοδος, τομέας, ομάδα) στον Π.Π. για τα στοιχεία

18Αr, 20Ca,

26Fe,35Βr, 63Ευ, 2Ηe.

7. Να βρεθεί η ηλεκτρονιακή δομή και ο ατομικός αριθμός: a. του στοιχείου που βρίσκεται στην 5η περίοδο και ΙΑ ομάδα β. του στοιχείου που βρίσκεται στη 2η περίοδο και VΙΑ ομάδα γ. του δεύτερου αλογόνου δ. του τέταρτου ευγενούς αερίου ε. του δεύτερου στοιχείου της 7ης ομάδας.

8. Να προσδιοριστεί ο ατομικός αριθμός και η ηλεκτρονιακή δομή (θεμελιώδης κατάσταση) του στοιχείου που βρίσκεται στον Π.Π. ακριβώς κάτω από το στοιχείο με ατομικό αριθμό Ζ=15.

9. Να βρεθεί η ομάδα του Π.Π. στην οποία μπορεί να ανήκει το στοιχείο Α, το άτομο του οποίου διαθέτει 3 μονήρη ηλεκτρόνια στη θεμελιώδη του κατάσταση και βρίσκεται στις πέντε πρώτες περιόδους του Π.Π.

10. Το κατιόν Α3+ έχει ηλεκτρονιακή δομή: 1s22s22p63s23p6. Να βρεθεί η θέση του στοιχείου Α στον Π.Π.

11. Από τα ακόλουθα στοιχεία μετάπτωσης δεν έχει περισσότερο από έναν αριθμό οξείδωσης(εκτός από μηδέν) το: α. 25Α

β.

40Β

γ. 26Γ

δ.

30Δ

12. Από τα ακόλουθα ελεύθερα άτομα και ιόντα είναι παραμαγνητικό το: α. 21Sc3+

β.

29Cu

+

γ. 30Zn

δ.

3+ 26Fe

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 31

13. Να βρεθούν οι θέσεις στον περιοδικό πίνακα των στοιχείων: α. Α με 5 ηλεκτρόνια σθένους στην 4η στιβάδα. β. Β που είναι το ηλεκτραρνητικότερο του τομέα p. γ. Αλκαλική γαία Γ με στιβάδα σθένους την Ο. δ. Στοιχείο Δ της 1ης ομάδας που δεν είναι μέταλλο. ε. Στοιχείο E του τομέα d με την μεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού.

14. Από τα επόμενα μόρια ή ιόντα είναι παραμαγνητικό: α. 9F1-

β. 12Mg

15. Το

36Κr

γ. 19K1+

δ. 11Na

είναι το ευγενές αέριο της 4ης περιόδου του Π.Π. Πόσα ηλεκτρόνια στο

άτομο του έχουν mℓ =-1 και ms =-1/2 α. 1

β. 8

γ. 3

δ. 4

16. Το αλκάλιο που βρίσκεται στην 4η περίοδο είναι το α. 19Κ

β. 11Νa

γ.

37Rb

δ. 20Ca

17. Το αργό Ar, ανήκει στα ευγενή αέρια και βρίσκεται στην τρίτη περίοδο του Π.Π. Τα ιόντα Α+ και Β3- έχουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων με το άτομο του αργού. Να βρείτε: α. του ατομικούς αριθμούς των στοιχείων Α και Β β. τη θέση των Α και Β στον περιοδικό πίνακα 18. Να γράψετε τον ατομικό αριθμό: α. του 1ου στοιχείου των αλογόνων

β. του 2ου στοιχείου των ευγενών αερίων

γ. του 3ου στοιχείου των αλκαλίων

δ. του 2ου στοιχείου των αλκαλικών γαίων

32

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Η. ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΣΤΟΝ Π.Π. Ατομική ακτίνα – Π.Π. Αυξάνεται από δεξιά προς τα αριστερά και από πάνω προς τα κάτω. Εξαρτάται από τις στιβάδες (σε μια ομάδα) και το δραστικό πυρηνικό φορτίο (σε μια περίοδο). Στα στοιχεία μετάπτωσης της ίδιας περιόδου η αύξηση του ατομικού αριθμού συνοδεύεται από μικρή ελάττωση της ατομικής ακτίνας γιατί τα επιπλέον ηλεκτρόνια που προστίθενται συμπληρώνουν εσωτερικές στιβάδες d (άρα το δραστικό πυρηνικό φορτίο παραμένει σταθερό). Ακτίνα ιόντων Τα κατιόντα είναι μικρότερα των αντίστοιχων ατόμων γιατί προέρχονται από τα άτομα με αποβολή ηλεκτρονίων. Τα ανιόντα είναι μεγαλύτερα των αντίστοιχων ατόμων γιατί προέρχονται από τα άτομα με πρόσληψη ηλεκτρονίων. Μεταξύ ισοηλεκτρονιακών ιόντων μεγαλύτερο μέγεθος έχει το ιόν με το μικρότερο αριθμό πρωτονίων, γιατί η έλξη του πυρήνα είναι μικρότερη. Ασκήσεις: 1. Ποιο από τα επόμενα ιόντα έχει τη μικρότερη ακτίνα: α.

20Ca

2+

β.

+ 19Κ

γ.

17Cℓ

δ.

16S

2-

2. Δίνονται τα στοιχεία 11Na, 17Cℓ, 19K. Για τις ατομικές ακτίνες ισχύει η σχέση: α. RK > RCl > RNa

β. RK > RNa > RCl

γ. RNa > RK > RCl

3. Ποια είναι η σωστή διάταξη αν κατατάξουμε τα

δ. RNa > RCl > RK

11Νa, 19Κ

και

12Μg

κατά σειρά

αυξανόμενης ατομικής ακτίνας με το μικρότερο πρώτο. α. Νa, Κ, Μg β. Νa, Μg, K γ. Κ, Mg, Na

δ. Mg, Na, K

4. Να εξηγήσετε ποιο στοιχείο σε καθένα από τα παρακάτω ζεύγη έχει μεγαλύτερη ατομική ακτίνα. α. 12Μg —

20Ca

β. 12Μg — 16S

γ.

20Ca

— 16S

5. Ποιο από τα παρακάτω σωματίδια έχει μεγαλύτερο μέγεθος και γιατί; a. 19Κ και 19Κ+

β. 17Cl και

17Cl

γ. 11Νa+ και 9F-

δ.

2+ 26Fe

και

3+ 26Fe

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 33

ε. 7Ν3- και 9F-

στ. 12Μg2+ και

2+

20Ca

6. Για τις ατομικές ακτίνες των στοιχείων: 9F, 12Mg, 16S, 19K ισχύει η σχέση: α. rK>rS>rMg>rF β. rF>rMg>rS>rK

γ. rK>rMg>rS>rF

δ. rMg>rK>rS>rF

7. Για το μέγεθος (ακτίνες) των ακόλουθων ατόμων και ιόντων ισχύει: α. 8O2->10Ne>13Al3+ β. 13Al3+>12Mg2+>11Na+

γ. 10Ne>9F->8O2-

δ. 8O2-<10Ne<13Al3+

8. Είναι σωστές ή λανθασμένες οι προτάσεις που ακολουθούν; α. Το ιόν 23Χ2+ έχει 2 ηλεκτρόνια σθένους. β. Ο ελάχιστος ατομικός αριθμός στοιχείου με 3 μονήρη ηλεκτρόνια είναι 7 γ. Το ιόν 23Α+ έχει μεγαλύτερη ατομική ακτίνα από το ιόν δ. Το στοιχείο

25Χ

2+ 23Α .

διαθέτει 2 ηλεκτρόνια με τριάδα κβαντικών αριθμών (3,2,2).

ε. Στο μονοξείδιο του άνθρακα (CO), υπάρχουν 2 π και ένας σ δεσμός.

9. Ποια σχέση ισχύει για το μέγεθος των ατόμων και των ιόντων; α. Cℓ->Cℓ

β. Η+>Η-

γ. Νa+>Νa

δ. Mg2+>Mg+

10. Ποιο ιόν έχει την μεγαλύτερη ακτίνα; α.

17Cℓ

β.

+ 19Κ

γ.

35Br

-

δ. 9F-

11. Από τα ιόντα: Α: 8Ο2-, Β: 11Νa+, Γ: 9F-, Δ:

12Mg

2+

, Ε:

3+ 13Al

τη μικρότερη και τη

μεγαλύτερη ακτίνα έχουν αντίστοιχα: α. Α, Ε

β. Γ, Δ

γ. Β, Δ

δ. Ε, Α

Ενέργεια ιοντισμού – Π.Π. Η ελάχιστη ενέργεια που απαιτείται για την πλήρη απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου από ελεύθερο άτομο που βρίσκεται στη θεμελιώδη του κατάσταση και σε αέρια φάση. Σ(g)

Σ+(g) + e-

Ei1=ΔΗ>0.

Εκφράζεται συνήθως σε kJ/mol. Η ενέργεια πρώτου ιοντισμού είναι μικρότερη από την ενέργεια δεύτερου ιοντισμού κ.ο.κ. Η ενέργεια ιοντισμού εξαρτάται από: 34

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

α. την ατομική ακτίνα β. το φορτίο του πυρήνα γ. τα ενδιάμεσα ηλεκτρόνια Ερώτηση: 1. Ποια εξίσωση αντιστοιχεί στην ενέργεια πρώτου ιοντισμού του Mg. α. Mg(s)

Mg+(s) + e-

β. Mg(g)

Mg2+(g) + 2e-

γ. Mg(g)

Mg+(g) + e-

δ. Mg(s)

Mg+(g) + e-

Αυξάνει από αριστερά προς τα δεξιά και από κάτω προς τα πάνω αντίθετα από την ατομική ακτίνα γιατί όσο πιο μικρή η ατομική ακτίνα τόσο πιο δύσκολα αποσπάται ένα ηλεκτρόνιο. Εξαρτάται από την ατομική ακτίνα, το φορτίο του πυρήνα και τα ενδιάμεσα ηλεκτρόνια στην πραγματικότητα από την ατομική ακτίνα και την υποστιβάδα που βρίσκεται το προς απόσπαση ηλεκτρόνιο. Ερώτηση: 1. Τα στοιχεία Α, Β, Γ έχουν διαδοχικούς ατομικούς αριθμούς και το Β έχει την μεγαλύτερη ενέργεια 1ου ιοντισμού από όλα τα στοιχεία της περιόδου του. Το στοιχείο Γ βρίσκεται στην: α. 2η ομάδα του Π.Π.

β. 18η ομάδα του Π.Π.

γ. 17η ομάδα του Π.Π.

δ. 1η ομάδα του Π.Π. Προσοχή! Η ενέργεια πρώτου ιοντισμού του υδρογόνου μπορεί να προσδιοριστεί από τις συνθήκες του Bohr, όμως πρέπει να λάβουμε υπόψη μας ότι η ενέργεια ιοντισμού εκφράζεται σε kJ/mol ενώ η 1η συνθήκη του Bohr μας δίνει τη τιμή ενέργειας σε μια στιβάδα ενός ηλεκτρονίου. Ερώτηση: 1.Η ενέργεια ιοντισμού του ατόμου του υδρογόνου σε kJ/mol είναι: a. -2,1810-21

β. 2,1810-21

γ. 1,31103

δ. -1,31103

Δίνεται ΝΑ=6,0231023 Άσκηση: 1. Η πρώτη ενέργεια ιοντισμού του Na(g) είναι ίση με 495,8 kJ/mol. Η μικρότερη δυνατή συχνότητα φωτός που μπορεί να προκαλέσει ιοντισμό σε ένα άτομο Νa είναι: α. 4,76●1014s-1

β. 7,50●1014s-1

γ. 1,24●1015s-1

δ. 3,15●1015s-1

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 35

Εξαιρέσεις για τα στοιχεία της 2ης και 3ης περιόδου: Τα στοιχεία της 13ης ομάδας έχουν μικρότερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού από τα στοιχεία της 2ης ομάδας της ίδιας περιόδου. Γιατί το ένα ηλεκτρόνιο φεύγει από το τροχιακό np και όχι από το συμπληρωμένο ns, όπως γνωρίζουμε τα np τροχιακά έχουν μεγαλύτερη ενέργεια από τα ns άρα απαιτείται μικρότερη ενέργεια για τον ιοντισμό τους. Τα στοιχεία της 16ης ομάδας έχουν μικρότερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού από τα στοιχεία της 15ης ομάδας γιατί το ηλεκτρόνιο αποσπάται από ένα τροχιακό np συμπληρωμένο και όχι από ένα ημισυμπληρωμένο αντίστοιχα np τροχιακό. Ερωτήσεις: 1. Ποιες από τις επόμενες προτάσεις σχετικά με την ενέργεια ιοντισμού ενός ατόμου δεν ισχύει: α. η ενέργεια ιοντισμού ενός ατόμου αυξάνεται από αριστερά προς τα δεξιά στον Π.Π. β. η ενέργεια ιοντισμού ενός ατόμου μειώνεται όσο αυξάνεται η ατομική του ακτίνα γ. η ενέργεια του 2ου ιοντισμού δεν διαφέρει σημαντικά από την ενέργεια 1ου ιοντισμού δ. η ενέργεια ιοντισμού είναι σε κάποιον βαθμό μέτρο της ηλεκτροαρνητικότητας ενός ατόμου 2. Με βάση την ηλεκτρονιακή διαμόρφωση των στοιχείων σε τροχιακά, μπορείτε να δώσετε μια εξήγηση για τις προτάσεις: α. Η ενέργεια πρώτου ιοντισμού του 13Αℓ είναι μικρότερη από του 12Mg. β. Η ενέργεια πρώτου ιοντισμού του 16S είναι μικρότερη από του 15P. 3. Τι λέγεται ενέργεια ιοντισμού; Πως μεταβάλλεται η ενέργεια ιοντισμού των αλκαλίων, εξηγείστε το. Εξηγείστε γιατί η ηλεκτραρνητικότητα του 15Ρ είναι μεγαλύτερη του 13Aℓ.

4. Δώστε τον ορισμό της ενέργειας πρώτου ιοντισμού και γράψτε μια εξίσωση που να την περιγράψει χρησιμοποιώντας το Mg ως παράδειγμα. Γιατί η ενέργεια πρώτου ιοντισμού του 13Aℓ είναι μικρότερη του 12Mg;

36

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Γιατί η ενέργεια τρίτου ιοντισμού του Mg είναι πολύ μεγαλύτερη από την ενέργεια πρώτου ιοντισμού του; Γράψτε την ηλεκτρονιακή διαμόρφωση του

27Co.

Από ποια υποστιβάδα απομακρύνεται το ηλεκτρόνιο κατά τη μέτρηση της ενέργειας πρώτου ιοντισμού; 5. Δίνονται τα στοιχεία 20Ca και 21Sc. α. Ποιες είναι οι ηλεκτρονιακές δομές των στοιχείων αυτών στη θεμελιώδη κατάσταση; β. Ποιο από τα δύο αυτά στοιχεία έχει τη μικρότερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. γ. Να γραφούν οι ηλεκτρονιακές δομές των ιόντων Ca2+ και Sc3+ . Ασκήσεις: 1. Ποιο από τα επόμενα στοιχεία έχει μεγαλύτερη 1η ενέργεια ιοντισμού; α. 11Na

β.

19K

γ.

2. Δίνονται τα στοιχεία

12Mg

δ.

20Ca

12Mg, 16S, 20Ca.

Για τις ενέργειες πρώτου ιοντισμού ισχύει η

σχέση: α. ECa < EMg < ES

β. ES < EMg < ECa

γ. EMg < ES

δ. ECa < ES

< ECa

3.α. Να κατατάξετε τα στοιχεία

< EMg

18Ar, 19K, 20Ca

και

29Cu

κατά αυξανόμενη ενέργεια

πρώτου ιοντισμού και ατομική ακτίνα. β. Nα συγκρίνετε τις ενέργειες δεύτερου ιοντισμού μεταξύ των στοιχείων 19K και

20Ca,

δικαιολογώντας την απάντησή σας.

4. Ποια η ενέργεια ιοντισμού του υδρογόνου σε kJ/mol. Γιατί η ενέργεια ιοντισμού του υδρογόνου είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή των άλλων στοιχείων της 1η ομάδας του περιοδικού πίνακα. Σε τι διαφέρει το υδρογόνο από τα άλλα στοιχεία της 1ης ομάδας του Π.Π. ως προς τον σχηματισμό ομοιοπολικών, ετεροπολικών δεσμών και ως προς τον χαρακτηρισμό μέταλλο ή αμέταλλο;Δίνεται ΝΑ=6,02·1023

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 37

5. α. Να συμπληρωθεί ο πίνακας: Στοιχείο

Ατομικός

Τομέας

Ομάδα

Περίοδος

αριθμός

Ηλεκτρόνια

Αριθμός

σθένους

μονήρων ηλεκτρονίων

Χ

21

Ψ

…

…

Ζ

..

…

…

…

…

S

…

…

…

4

η

…

5

4

η

…

0

β. Να διατάξετε τα στοιχεία Χ,Ψ και Ζ κατά σειράν αυξανόμενης ατομικής ακτίνας. γ. Να διατάξετε τα στοιχεία Χ,Ψ και Ζ κατά σειράν αυξανόμενης ενέργειας πρώτου ιοντισμού. δ. Να γράψετε την ηλεκτρονική δομή στοιχείου Α που ανήκει στην ίδια περίοδο με το Ζ και έχει την υψηλότερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού.

6. Η ενέργεια του πρώτου και δεύτερου ιοντισμού του Κ είναι 419 kJ/mol και 3052 kJ/mol ενώ του Ca είναι 590 kJ/mol και 1145 kJ/mol αντίστοιχα. Συγκρίνετε τις τιμές και σχολιάστε τις διαφορές.

7. Γράψτε την ηλεκτρονιακή δομή του 13Aℓ, 5B και 12Mg. Ποιο έχει μεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού το Aℓ ή το Β. Πώς μεταβάλλεται η ενέργεια ιοντισμού σε μια περίοδο του Π.Π.; Γιατί όμως η ενέργεια πρώτου ιοντισμού του Aℓ είναι μικρότερη από αυτή του Mg; 8. Δίνεται ο παρακάτω πίνακας για την τρίτη περίοδο του Π.Π.: Στοιχείο

Νa

Μg

Aℓ

Si

P

S

Cℓ

Ar

Ενέργεια πρώτου

494

736

577

786

1060 1000 1260 1520

ιοντισμού kJ/mol Δικαιολογείστε πως οι παραπάνω τιμές των ενεργειών ιοντισμού αποτελούν απόδειξη της ύπαρξης, υποστιβάδων και ότι δικαιολογούν τον κανόνα του Hund.

9. Μεταξύ των αλογόνων (53Ι,

17Cℓ, 35Br, 9F)

την έχει το:

γ.

α.

53Ι

β. 17Cℓ

35Br

την υψηλότερη ενέργεια 1ου ιοντισμού

δ. 9F

10. Από τα επόμενα άτομα έχει μεγαλύτερη ενέργεια 2ου ιοντισμού το άτομο του: α. 12Μg

β. 11Νa

γ. 13Αℓ

δ. 14Si

38

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

11. Ποιο από τα επόμενα στοιχεία έχει την μεγαλύτερη 2η ενέργεια ιοντισμού; α.

2He

β.

3Li

γ. 9F

δ.

53I

12. Η ενέργεια ιοντισμού τριών συνεχόμενων στοιχείων στον Π.Π. είναι 1680, 2080 και 494 kJ/mol αντίστοιχα. Ποια είναι τα στοιχεία: α. O, F, Ne

β. F, Ne, Na

13. Γιατί το

16S

γ. Ne, Na, Mg

γ. Na, Mg, Aℓ

έχει μικρότερη πρώτη ενέργεια ιοντισμού από το 8O και επίσης

μικρότερη από το 15Ρ.

14. Από τα παρακάτω χημικά στοιχεία μικρότερη ενέργεια 1ου ιοντισμού έχει α. 9Α

β. 19Β

γ.

26Γ

δ.

37Δ

15. Από τα ακόλουθα ζεύγη χημικών στοιχείων i)

11Νa

–

12Μg

ii)

20Ca

–

38Sr

μεγαλύτερη ενέργεια 2ου ιοντισμού έχουν αντίστοιχα τα: α. Νa και Sr

β. Mg και Sr

γ. Νa και Ca

δ. Mg και Ca

Διαδοχικές ενέργειες ιοντισμού Σ(g) +  Σ(g)2+ + e-, Ei2 = ΔΗ > 0 Για τις διαδοχικές ενέργειες ιοντισμού ισχύει: Ei1<Ei2<Ei3 κ.ο.κ. Γιατί ευκολότερα απομακρύνεται ένα ηλεκτρόνιο από ένα ουδέτερο άτομο παρά από ένα φορτισμένο θετικά ιόν. Η απότομη αύξηση της ενέργειας ιοντισμού σημαίνει ότι καταστράφηκε σταθερή ηλεκτρονιακή δομή – δομή ευγενούς αερίου, δηλαδή απομακρύνεται ηλεκτρόνιο από εσωτερική στιβάδα άρα ο αριθμός ηλεκτρονίων της εξωτερικής στοιβάδας είναι λιγότερος κατά ένα από τον αριθμό της ενέργειας ιοντισμού κατά την οποία παρατηρήθηκε απότομη αύξηση. Ερωτήσεις: 1. Η δεύτερη ενέργεια ιοντισμού του

12Mg

είναι 1450 kJ/mol. Η δεύτερη ενέργεια

ιοντιρμού του 11Na είναι: α. 1450 kJ/mol β. 650 kJ/mol

γ. 4562 kJ/mol

δ. 1250 kJ/mol

2.α. Από ποιους παράγοντες εξαρτάται η ενέργεια ιοντισμού; β. Πώς μεταβάλλεται η ενέργεια ιοντισμού σε μια περίοδο; Εξηγείστε με βάση την ηλεκτρονιακή δομή τους γιατί παρόλα αυτά το 5B έχει μικρότερη ενέργεια ιοντισμού από το 4Be και το 8Ο μικρότερη από το 7N.

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 39

γ. Με βάση τους παράγοντες που αναφέρατε στο ερώτημα α μπορείτε να εξηγήσετε τις τιμές των ενεργειών ιοντισμού σε kJ/mol των: Κ: 419

Ca: 590

Sc: 633,

δηλαδή έχουμε μεγάλη μεταβολή της ενέργειας ιοντισμού από το K στο Ca ενώ από το Ca στο Sc η μεταβολή είναι πολύ μικρότερη. Δίνονται ατομικοί αριθμοί K:19, Ca:20,Sc:21. δ. Γιατί η δεύτερη ενέργεια ιονισμού του Li (Ζ=3) είναι πολύ μεγαλύτερη της αντίστοιχης του Be (Ζ=4); ε. Δίνονται τα διαγράμματα ιοντισμού των 20 πρώτων στοιχείων του Π.Π.

και οι διαδοχικές ενέργειες ιοντισμού του 19Κ.

Εξηγείστε γιατί αυτά τα διαγράμματα δικαιολογούν την ύπαρξη στιβάδων (K, L, M), υποστιβάδων (s, p) καθώς και τον κανόνα του Hund. Ασκήσεις: 1. Οι διαδοχικές ενέργειες ιοντισμού από Εi1 έως Εi5 του βόριου είναι 801, 2430, 3670, 25.000 και 32.800 kJ/mol. α. Γιατί οι ενέργειες ιοντισμού αυξάνονται από τον πρώτο ιοντισμό προς τον πέμπτο.

40

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

β. Γιατί παρατηρείται τόσο μεγάλη μεταβολή μεταξύ της τρίτης και τέταρτης ενέργειας ιοντισμού. γ. Γιατί οι αντίστοιχες ενέργειες ιοντισμού του Al είναι μικρότερες. Δίνεται ZAl=13 ZΒ=5.

2. Το στοιχείο Α βρίσκεται σε μία από τις κύριες ομάδες του Περιοδικού Πίνακα και οι ενέργειες ιοντισμού του είναι: Ε1=496 kJ/mol, E2=4562 kJ/mol, E3=6912 kJ/mol, E4=9453 kJ/mol για τον 1ο, 2ο, 3ο και 4ο ιοντισμό αντίστοιχα. Το στοιχείο Α έχει: α. 1 μονήρες e σε s τροχιακό

β. 2 μονήρη e σε s τροχιακό

γ. 1 ζεύγος e σε s τροχιακό

δ. 1 μονήρες e σε p τροχιακό

3. Οι πρώτες ενέργειες ιοντισμού πέντε στοιχείων με διαδοχικούς ατομικούς αριθμούς είναι:

kJ/mol

Α

Β

Γ

Δ

Ε

1000

1251

1521

496

738

Ο χημικός τύπος της ένωσης μεταξύ των Α και Δ είναι: α. ΔΑ2

β. ΔΑ

γ. Δ2Α

δ. Δ2Α3

Ηλεκτροθετικότητα. Αυξάνει από δεξιά προς τα αριστερά και από πάνω προς τα κάτω όπως και η ατομική ακτίνα. Μέταλλα. Τα ηλεκτροθετικά στοιχεία που βρίσκονται αριστερά και κάτω στον Π.Π., έχουν μικρές ενέργειες ιοντισμού. Ηλεκτραρνητικότητα. Η τάση που έχουν τα στοιχεία να έλκουν τα κοινά ζεύγη των ηλεκτρονιών του ομοιοπολικού δεσμού. Αυξάνεται από αριστερά προς τα δεξιά και από κάτω προς τα πάνω στο Π.Π. όπως και η ενέργεια ιοντισμού. (Τα ευγενή αέρια δεν έχουν τιμή ηλεκτραρνητικότητας).

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 41

Ερωτήσεις: 1. Πώς μεταβάλλεται η ηλεκτραρνητικότητα στον Π.Π. α. Αυξάνεται από αριστερά προς τα δεξιά και από πάνω προς τα κάτω. β. Αυξάνεται από αριστερά προς τα δεξιά και μειώνεται από πάνω προς τα κάτω. γ. Μειώνεται από αριστερά προς τα δεξιά και αυξάνεται από πάνω προς τα κάτω. δ. Μειώνεται από αριστερά προς τα δεξιά και από πάνω προς τα κάτω.

2. Μέσα στην ίδια ομάδα του περιοδικού πίνακα η ηλεκτραρνητικότητα: α. αυξάνεται από κάτω προς τα πάνω β. αυξάνεται από πάνω προς τα κάτω γ. από κάτω προς τα πάνω αυξάνεται στα μέταλλα και ελαττώνεται στα αμέταλλα δ. μεταβάλλεται κατά τρόπο που εξαρτάται από την εκάστοτε ομάδα Αμέταλλα Τα ηλεκτραρνητικά στοιχεία που βρίσκονται δεξιά και πάνω στον Π.Π. Προσοχή! Για τα στοιχεία της 13ης ομάδας μόνο το Β είναι αμέταλλο ενώ το Aℓ και τα υπόλοιπα μέταλλα (όμως το AℓCℓ3 είναι ομοιοπολική ένωση ενώ το AℓN και κατά συνέπεια τα Aℓ2O3 και AℓF3 ετεροπολικες ενώσεις). Ερωτήση: 1.Για το στοιχείο Χ δίνονται οι παρακάτω πληροφορίες: Η εξωτερική στοιβάδα είναι η Μ, είναι το προτελευταίο στοιχείο της περιόδου στην οποία ανήκει. Να γράψετε την ηλεκτρονιακή του διαμόρφωση και να αναφέρεται αν είναι μέταλλο ή αμέταλλο. Ιοντικός δεσμός Μεταξύ Me ή του NH 4 και Ame ή πολυατομικού ανιόντος. Προσοχή! Τα αμμωνιακά άλατα των αμινών RNH3Cℓ και τα αντιδραστήρια Grignard είναι ετεροπολικές ενώσεις. Ομοιοπολικός δεσμός Μεταξύ αμετάλλων Προσοχή! Το Η (1η ομάδα) και το Β (3η ομάδα) είναι αμέταλλα, επίσης το Be σχηματίζει ομοιοπολικές ενώσεις.

42

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Οι ετεροπολικές ενώσεις είναι στερεά ενώ οι ομοιοπολικές συνήθως είναι υγρά ή αέρια. Ημιπολικός δεσμός Όταν το κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων το δίνει ένα από τα δύο στοιχεία. Ερωτήσεις: 1. Ποια από τις επόμενες προτάσεις είναι λανθασμένη: α. υπάρχει ιοντική ένωση που δεν περιέχει μέταλλο β. η ένωση μεταξύ νατρίου και υδρογόνου είναι ιοντική γ. τα αλογόνα μπορούν να σχηματίσουν ομοιοπολικούς και ιοντικούς δεσμούς δ. οι ιοντικές ενώσεις είναι αγωγοί του ηλεκτρικού ρεύματος 2. Ποια από τις επόμενες ενώσεις είναι στερεή σε συνηθισμένες συνθήκες. α. Br2

β. Na2O

γ. HBr

δ. C6H14

Δίνονται ZBr = 35, ΖNa = 11, ZO = 8, ZH = 1, ZC = 6 3.a. Δίνονται τα πιο κάτω: i. Br2

ii. H2SO4

iii. CHCℓ3

iv. NH4+

v. CaCℓ2

vi. Cℓ-

Ποιο/ποια από αυτά είναι: Μοριακή/ές ένωση/εις Μόριο/α χημικού στοιχείο Ιόν/ντα Ιοντική/ες ένωση/ες β. Να καθορίσετε το είδος του δεσμού στο CHCℓ3 και στο CaCℓ2 δικαιολογώντας την απάντησή σας. Μεταβολή των χημικών ιδιοτήτων κατά μήκος μιας περιόδου. Κατά μήκος μιας περιόδου από αριστερά προς τα δεξιά ελαττώνεται ο μεταλλικός χαρακτήρας των στοιχείων. Έτσι από ετεροπολικά χλωρίδια ή οξείδια μεταβαίνουμε σε ομοιοπολικές ενώσεις κατά συνέπεια από στερεές σε υγρές και στη συνέχεια σε αέριες ενώσεις. Ειδικά για τα οξείδια, από βασικό χαρακτήρα μεταβαίνουμε σε επαμφοτερίζοντα και στη συνέχεια σε όξινο χαρακτήρα.

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 43

Προσοχή! Στην 2η περίοδο επαμφοτερίζον οξείδιο είναι το BeO (2η ομάδα) ενώ στην 3η το Aℓ2O3 (13η ομάδα). Ερωτήσεις: 1. H σειρά με την οποία αυξάνεται ο βασικός χαρακτήρας των επόμενων οξειδίων είναι: α. Na2O < Aℓ2O3 < MgO < SiO2

β.

Na2O < MgO < Aℓ2O3 < SiO2

γ. SiO2 < Aℓ2O3 < MgO < Na2O

δ.

SiO2 < MgO < Aℓ2O3< Na2O

2. Ποια ιδιότητα ελαττώνεται από πάνω προς τα κάτω στην 1η ομάδα του Π.Π. Ι: Ατομική ακτίνα ΙΙ: Ενέργεια ιοντισμού ΙΙΙ: Ηλεκτραρνητικότητα α. Ι και ΙΙ μόνο β. Ι και ΙΙΙ μόνο γ. ΙΙ και ΙΙΙ μόνο δ. Ι, ΙΙ και ΙΙΙ.

3. Μεταβαίνοντας από αριστερά προς τα δεξιά στην 3η περίοδο του Π.Π.: α. Ο όξινος χαρακτήρας των οξειδίων μειώνεται. β. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα των στοιχείων αυξάνεται. γ. Ο χαρακτήρας των χλωριδίων αλλάζει από ιοντικός σε ομοιοπολικός. δ. Η ηλεκτραρνητικότητα μειώνεται.

4. Δύο χημικά στοιχεία Α και Β έχουν ηλεκτρονιακή δομή εξωτερικής στιβάδας ...... Α: 4s24p5 και Β: 2s22p5 και σχηματίζουν μεταξύ τους ένωση τύπου ΑΒ. Ποιο είναι το είδος του μεταξύ τους χημικού δεσμού; α. ιοντικός δεσμός

β. μη πολικός ομοιοπολικός δεσμός

γ. πολικός ομοιοπολικός δεσμός

δ. μεταλλικός δεσμός

5. Εξηγείστε τις παρακάτω προτάσεις: α. Η ηλεκτραρνητικότητα αυξάνει κατά μήκος μιας περιόδου από αριστερά προς τα δεξιά. β. Τα ευγενή αέρια δεν έχουν τιμές ηλεκτραρνητικότητας. γ. Το ιόν του Νa είναι μικρότερο από το άτομο του Νa. δ. Το 15Ρ3- έχει μεγαλύτερη ακτίνα από το 14Si4+.

6. Ποιες προτάσεις είναι σωστές. Δικαιολογήστε την απάντηση σας. α. Τα στοιχεία 12Mg, 20Ca και

38Sr

έχουν παρόμοιες χημικές ιδιότητες.

44

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

β. Τα στοιχεία της ίδιας περιόδου έχουν την ίδια εξωτερική στοιβάδα. γ. Τα οξείδια των 11Νa, 12Mg, 15P είναι όλα βασικά.

7. Τα στοιχεία:

16S, 20Ca, 17Cℓ

σχηματίζουν τα οξείδια SO3, CaO, Cℓ2O7. Ισομοριακές

ποσότητες των τριών οξειδίων διαλύονται σε Η2Ο και σχηματίζονται τα διαλύματα Δ1, Δ2, Δ3 αντίστοιχα, τα οποία έχουν όλα τον ίδιο όγκο. Η διάταξη των διαλυμάτων κατά αυξανόμενη τιμή pH είναι: α. Δ2<Δ1<Δ3 β. Δ3<Δ1<Δ2

γ. Δ3=Δ1<Δ2

8. Η ενέργεια ιοντισμού και η ηλεκτραρνητικότητα

δ. Δ1<Δ3<Δ2

είναι δύο έννοιες που

μεταβάλλονται παρόμοια στον Π.Π. α. Πώς μεταβάλλονται; β. Η μία αναφέρεται σε άτομο ενωμένο με άλλο άτομο στο μόριο μιας ένωσης και η άλλη σε ελεύθερα άτομα. Ποια είναι η αντιστοίχηση; γ. Γιατί δεν ορίζεται η ηλεκτραρνητικότητα για τα ευγενή αέρια; δ. Τα μέταλλα έχουν μικρές ή μεγάλες ενέργειες ιοντισμού; Πώς μεταβάλλεται ο μεταλλικός χαρακτήρας στον Π. Π. ; ε. Εξηγείστε γιατί το Β2Ο3 είναι όξινο ενώ το Aℓ2O3 επαμφοτερίζον. Σύμφωνα με την εξήγηση που δώσατε μπορείτε να ερμηνεύσετε όμοια γιατί το BeO είναι επαμφοτερίζον ενώ το οξείδιο του MgΟ βασικό.Γιατί το BeF2 είναι ομοιοπολική ένωση;Άρα το BF3 και το BeH2 είναι ομοιοπολικές ή ετεροπολικές ενώσεις; Σε ποιες από τις παραπάνω ενώσεις δεν ισχύει ο κανόνας της οκτάδας; Δίνονται οι ατομικοί αριθμοί :5B, 13Aℓ, 4Be, 12Mg, 1Η, 8Ο, 9F. ζ. Στον Π.Π. κατά μήκος της διαγωνίου από αριστερά πάνω προς τα δεξιά κάτω εμφανίζονται στοιχεία με παρόμοιες ιδιότητες (ένα τέτοιο παράδειγμα είναι η διαγώνιος των μεταλλοειδών που χωρίζει τα μέταλλα από τα αμέταλλα). Μπορείτε με βάση την απάντηση στο ερώτημα α. να εξηγήσετε το παραπάνω συμπέρασμα.

9. Ο ιοντικός χαρακτήρας των χλωριδίων: LiCℓ, BeCℓ2, CCℓ4, BCℓ3 ελαττώνεται κατά τη σειρά: α. LiCℓ > BeCℓ2 > CCℓ4 > BCℓ3 γ. BeCℓ2 > LiCℓ > CCℓ4 > BCℓ3

β. LiCℓ > BeCℓ2 > BCℓ3 > CCℓ4 δ. BCℓ3 > BeCℓ2 > CCℓ4 > LiCℓ

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 45

Ασκήσεις 1. Από τα οξείδια των στοιχείων της 3ης περιόδου επαμφοτερίζον είναι το: α. MgO

β. Αℓ2Ο3

γ. SiO2

δ. P2O5

Δίνονται οι ατομικοί αριθμοί: Mg: 12, Aℓ: 13, Si:14, P: 15, O: 8 2. Ποια οξείδια είναι όξινα: α. P4O10

β. MgO

γ. SO3

Δίνονται ατομικοί αριθμοί: Ρ: 15, Mg: 12, S: 16, O: 8 3. Να βρείτε τη θέση καθενός στοιχείου: α. Α: το μικρότερο μονοατομικό άτομο. β. Β: στοιχείο που ανήκει στη 2η περίοδο και σχηματίζει με το υδρογόνο την ένωση ΒΗ4. γ. Γ: σχηματίζει το ιόν Γ3+, με ηλεκτρονιακή δομή 2,8. δ. Δ: αλογόνο που το ιόν του έχει την ίδια ηλεκτρονιακή δομή με το ιόν Γ3+. ε. Ε: στοιχείο που με το χλώριο 17Cℓ σχηματίζει στερεή κρυσταλλική ένωση του τύπου ECℓ2 και ανήκει στην ίδια περίοδο με αυτό. στ. Ζ: στοιχείο που ανήκει στην 3η περίοδο και έχει 6 ηλεκτρόνια στην εξωτερική στιβάδα.

4. Δίνονται τα στοιχεία 6Α και 9Β. α. Να βρεθεί η θέση των στοιχείων στον Π.Π. β. Ποιο από τα δύο στοιχεία έχει μεγαλύτερη ατομική ακτίνα; γ. Ποιο από τα δύο στοιχεία έχει μεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού; δ. Ποιο από τα δύο στοιχεία είναι πιο ηλεκτροθετικό; ε. Ποιο από τα δύο στοιχεία είναι πιο ηλεκτραρνητικό; στ. Ποιο από τα δύο στοιχεία σχηματίζει οξείδιο με πιο έντονο όξινο χαρακτήρα; Να εξηγήσετε αναλυτικά τις απαντήσεις σας.

5. Στοιχείο Χ σχηματίζει ένωση με το οξυγόνο στην οποία έχει αριθμό οξείδωσης +2. Η ανάλυση της ένωσης ΧΟ έδωσε τη στοιχειακή σύσταση 60% w/w X και 40% w/w O. Ποια είναι η ηλεκτρονιακή δομή του ατόμου και ποια του ιόντος του Χ; Δίνεται ότι σε 46

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

κάθε άτομο στοιχείου ισχύει ότι: αριθμός πρωτονίων

αριθμός νετρονίων

1,6 ·

αριθμός πρωτονίων.

6. Δίνεται ο παρακάτω υποθετικός Περιοδικός Πίνακας Α Λ

Β

Μ Δ

Ε

Ζ

Η Θ

Γ

Κ

α. Ποιο από όλα τα στοιχεία έχει μεγαλύτερη ενέργεια ιοντισμού και ποιο τη μικρότερη; β. Το οξείδιο του Λ είναι όξινο ή βασικό; γ. Ποιο στοιχείο έχει μεγαλύτερη ακτίνα το Ε ή το Ζ και γιατί; δ. Ποιο στοιχείο έχει μεγαλύτερη ατομική ακτίνα το Δ ή το Μ και γιατί; ε. Ποιο στοιχείο έχει μεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού το Ε ή το Ζ και γιατί; στ. Ποιο στοιχείο έχει μεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού το Γ ή το Δ και γιατί; 7. Τα οξείδια των στοιχείων της 3ης περιόδου μεταβαίνοντας από το

11Να

στο

17Cℓ

γίνονται περισσότερο Ι και κατά την διάλυσή τους στο νερό παράγουν περισσότερο ΙΙ διαλύματα. Ι

ΙΙ

Α

Ιοντικά

όξινα

Β

Ιοντικά

αλκαλικά

Γ

Ομοιοπολικά

όξινα

Δ

Ομοιοπολικά

βασικά

8. Το οξείδιο του στοιχείου α. όξινα

β. ουδέτερα

56Χ

κατά τη διάλυσή του στο νερό σχηματίζει διαλύματα:

γ. αλκαλικά

δ. όξινα ή αλκαλικά

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 47

Θ. ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΟΙ ΤΥΠΟΙ Ηλεκτρονιακή θεωρία του σθένους - Στους δεσμούς συμμετέχουν μόνο τα ηλεκτρόνια σθένους. Κανόνας οκτάδας: Αποβάλλουν – προσλαμβάνουν: Ετεροπολικός Αμοιβαία συνεισφέρουν: Ομοιοπολικός Δεσμοί Ομοιοπολικός μεταξύ Ame – Ame Ετεροπολικός μεταξύ Me – Ame Μέταλλα – Αμέταλλα 1η – 13η ομάδα είναι Μέταλλα Εξαιρέσεις: Η (1η) Β (13η) αμέταλλα Προσοχή! Το Be: σχηματίζει ομοιοπολικές ενώσεις Το Al σχηματίζει με Cℓ, Br ομοιοπολικές ενώσεις ενώ με τα F,O,N ετεροπολικές Στη 14η ομάδα τα C, Si αμέταλλα, τα υπόλοιπα μέταλλα Στις 15η – 18η ομάδα αμέταλλα, εξαιρέσεις κάποια στοιχεία των κάτω περιόδων της 15ης , 16ης ομάδας Εύρεση ηλεκτρονιακού τύπου - Διαθέτουμε (ηλεκτρόνια) - Τοποθετούμε - Υπόλοιπο - Τα περιφερειακά άτομα αποκτούν σταθερή ηλεκτρονιακή δομή - Τα υπόλοιπα ηλεκτρόνια στο κεντρικό - Τρέπουμε τυχόν μη δεσμικά από τα περιφερειακά σε δεσμικά Από τον ηλεκτρονιακό τύπο και την προέλευση των ηλεκτρονίων μπορούμε να βρούμε αν υπάρχει ημιπολικός δεσμός.

48

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Εξαιρέσεις από τον κανόνα της οκτάδας Ομοιοπολικές ενώσεις: BeH2 BeF2 BeCℓ2

BH3 PCℓ5 BF3 AℓCℓ3 BCℓ3 B2O3 (O = B – O – B = O)

SF6 SCℓ6 SBr6

Ασκήσεις: 1. Στο μεθανικό μεθυλεστέρα πόσα δεσμικά και πόσα μη δεσμικά ζεύγη ηλεκτρονίων υπάρχουν; Δεσμικά

Μη δεσμικά

α

8

4

β

7

5

γ

7

4

δ

5

5

2. Να γραφεί ο ηλεκτρονιακός τύπος κατά Lewis των CO2, HCN, ΗΝΟ3, CℓO3-, ΝΗ4+, Κ2Ο, COCℓ2, (ΝΗ4)2SO4. Δίνονται οι ατομικοί αριθμοί του C: 6 , O: 8, H: 1, N: 7, Cℓ: 17, Κ: 19 3. Ποιος είναι ο τύπος ιοντικής ένωσης μεταξύ ενός στοιχείου Χ της 2ης ομάδας και ενός στοιχείου της 16ης ομάδας. α. ΧΥ

β. Χ2Υ

γ. ΧΥ2

δ. Χ2Υ6

4. Ποιες είναι οι δομές Lewis για τα δυο ισομερή με Μ.Τ.: C2H4O2.

5. α. Γιατί τα ευγενή αέρια έχουν την μεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού κατά μήκος μιας περιόδου του Π.Π. β. Γιατί το 17Cℓ έχει μικρότερη ατομική ακτίνα από το 11Νa. γ. Γιατί το 16S2- είναι μεγαλύτερο από το 17Cℓ-. δ. Γράψτε τους τύπους κατά Lewis των CO, CO2, CH3OH. 6. Ποια η δομή κατά Lewis του χλωροαιθενίου.

7. Για τα στοιχεία Α, Β, Γ, Δ, Ε και Ζ δίνονται οι πιο κάτω πληροφορίες:

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 49

α. Το Α έχει εξωτερική στιβάδα την Μ. β. Το Β έχει συμπληρωμένη την εξωτερική του στιβάδα. γ. Το Γ ανήκει στην ίδια ομάδα με το 8Ο. δ. Τα ηλεκτρόνια του Δ έχουν όλα την ίδια ενέργεια. ε. Το Ε προσλαμβάνει τρία ηλεκτρόνια για να συμπληρώσει την εξωτερική του στιβάδα. στ. Το Ζ σχηματίζει διατομικό αέριο Ζ2 με ένα απλό ομοιοπολικό δεσμό. Με βάση τις πληροφορίες αυτές να συμπληρώσετε τα κενά του πιο κάτω πίνακα: Στοιχείο Ατομικός αριθμός

Δ 18

9

17

16

15

8. Τα στοιχεία Α, Β, Γ έχουν ατομικούς αριθμούς v, v + 1, v + 2 αντίστοιχα. Αv τo Β είναι ευγενές αέριο, τι δεσμός σχηματίζεται στηv ένωση ΑΓ; 9. α.Ποιες οι βασικές απόψεις της ηλεκτρονιακής θεωρίας του σθένους; β. Το MgCl2 είναι ετεροπολική ένωση ενώ το AℓCl3 ομοιοπολική και το AℓN ετεροπολική. Να γραφούν οι ηλεκτρονιακοί τύποι κατά Lewis. Να δώσετε εξηγήσεις για τη φύση των δεσμών. γ. Με βάση τα σύμβολα Lewis να προβλέψετε τα προϊόντα των αντιδράσεων: 1. Mg + N

2. Aℓ + Br

3. Na +S

4. I + Cℓ

δ. Να γραφούν οι ηλεκτρονιακοί τύποι των Cℓ2O, Cℓ2O3, Cℓ2O5, Cℓ2O7, N2O4, SO2, SO3 , CO2. Tα οξείδια αυτά είναι όξινα ή βασικά; ε. Να γραφούν δύο πιθανές δομές για το N2O γνωρίζοντας ότι τα δύο άτομα Ν συνδέονται μεταξύ τους. ζ. Να γραφούν οι ηλεκτρονιακοί τύποι: MgCl2, PCℓ3, PCℓ5, SBr6, AℓBr3, Νa2O. Δίνονται οι ατομικοί αριθμοί : Mg:12, Cl:17, Aℓ:13, N:15, Br:35, Na:1, S:16, I:53, O:8, P:15.

10. Για τα στοιχεία Χ, Α και Β δίνονται οι ακόλουθες πληροφορίες: i. Το στοιχείο Χ ανήκει στην 1η περίοδο του περιοδικού πίνακα, ενώ τα στοιχεία Α και Β στην 3η περίοδο.

50

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

ii. Τα στοιχεία Χ και Α σχηματίζουν την ιοντική ένωση ΑΧ2, ενώ τα στοιχεία Χ και Β την ομοιοπολική ένωση Χ2Β. α. Να γράψετε σε ποια ομάδα του περιοδικού πίνακα, ανήκουν τα στοιχεία Α και Β. β. Να βρείτε τους ατομικούς αριθμούς των στοιχείων Χ, Α και Β. γ. Χρησιμοποιώντας τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας (σύμβολα Lewis) να δείξετε τον τρόπο σχηματισμού της ένωσης μεταξύ των στοιχείων Α και Β.

11. Για τα στοιχεία Α, Β, Γ και Δ δίνονται οι πιο κάτω πληροφορίες: i. Οι ατομικοί αριθμοί τους είναι διαδοχικοί ακέραιοι αριθμοί. ii. Το άτομο του στοιχείου Β έχει στην εξωτερική του στιβάδα οκτώ ηλεκτρόνια. iii. Το Δ ανήκει στην 4η περίοδο. α. Να βρείτε σε ποια ομάδα του περιοδικού πίνακα ανήκουν τα στοιχεία Α, Β, Γ και Δ. β. Ποιο/α από τα στοιχεία αυτά είναι μέταλλο/α; γ. Χρησιμοποιώντας τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας (σύμβολα Lewis) να δείξετε τον τρόπο σχηματισμού της ένωσης των στοιχείων Α και Δ.

12. Να γράψετε τους ηλεκτρονιακούς τύπους των πιο κάτω ενώσεων: α. PCℓ3

β. CHCℓ3

γ. CHCH

Δίνονται οι ατομικοί αριθμοί των στοιχείων: 1Η, 6C, 15P και 17Cℓ.

13. Να γραφεί ο ηλεκτρονιακός τύπος κατά Lewis των BF3, PCℓ5, AlCℓ3, Al2Cℓ6. Δίνονται οι ατομικοί αριθμοί του Cℓ: 17, P: 15, 13Aℓ, Β: 5 , F: 9.

14. Ποιοί είναι οι ηλεκτρονιακοί τύποι των παρακάτω οργανικών ενώσεων: CH2O, CH4O, και CH2O2 Δίνονται οι ατομικοί αριθμοί του H: 1, 15. Τα στοιχεία Α, Β και Γ

C: 6 , O: 8.

με ατομικούς αριθμούς 1, 8 και 12 αντίστοιχα

σχηματίζουν: α. μη ιοντική ένωση του τύπου ΓΒΑ β. ιοντική ένωση του τύπου Γ2+(ΒΑ)2γ. ιοντική ένωση του τύπου Α2+(ΒΓ)2δ. ιοντική ένωση του τύπου Γ2+(ΒΑ)216. Το θειικό άλας του στοιχείου 19Χ έχει τύπο:

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 51

α. XSO4

β. X2SO4

γ. X(SO4)2

δ. X2(SO4)3

17. Πόσα δεσμικά ζεύγη ηλεκτρονίων και πόσα μη δεσμικά ζεύγη ηλεκτρονίων υπάρχουν στον τύπο Lewis του μεθανικού μεθυλεστέρα; 1Η, 6C, 8O a. 8 δεσμικά και 5 μη δεσμικά

β. 8 δεσμικά και 4 μη δεσμικά

γ. 7 δεσμικά και 2 μη δεσμικά

δ. 8 δεσμικά και 6 μη δεσμικά

18. Από τις ακόλουθες χημικές ενώσεις και ιόντα το κεντρικό αμέταλλο δεν υπακούει στον κανόνα της οκτάδας στην: α. SF4

γ. NH4+

β. CO2

δ. PO43-

19. Δίνονται οι παρακάτω πληροφορίες για το κάθε στοιχείο. Χ: έχει ατομικό αριθμό 29 Ψ: βρίσκεται στην 4η περίοδο και την 16η ομάδα του Π.Π. Ζ: βρίσκεται στην 4η περίοδο και έχει 5 μονήρη ηλεκτρόνια στη θεμελιώδη κατάσταση Ω: η κατανομή των ηλεκτρονίων του σε υποστιβάδες είναι: 1s22s22p63s23p4 Μ: έχει μικρότερη ατομική ακτίνα από το στοιχείο Ψ, αλλά μεγαλύτερη από το στοιχείο με ατομικό αριθμό 36 Τ: βρίσκεται στον p τομέα της 3ης περιόδου του Π.Π. και έχει στη θεμελιώδη κατάσταση 3 μονήρη e Ξ: έχει τη μικρότερη ενέργεια 1ου ιοντισμού από όλα τα στοιχεία της 4ης περιόδου Σ: 2

η 2

κατανομή 6

2

6

10

των 2

6

ηλεκτρονίων 5

1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 5s

του

σε

υποστιβάδες

είναι:

1

Φ: βρίσκεται στην 3η περίοδο του Π.Π. και οι ενέργειες ιοντισμού του είναι: Εi,1=738 kJ/mol Ei,2=1451 kJ/mol Ei,3=7.733 kJ/mol Ei,4=10.540 kJ/mol Να συμπληρώσετε τις απαντήσεις στις ερωτήσεις που ακολουθούν. α. Το στοιχείο Χ βρίσκεται στον Π.Π. στην ............... περίοδο και την ............ ομάδα. β. Το στοιχείο Σ βρίσκεται στον Π.Π. στην ....... περίοδο και την ........... ομάδα. γ. Μονήρη ηλεκτρόνια στη θεμελιώδη κατάσταση έχουν τα στοιχεία: ............... δ. Έχουν 1 μονήρες ηλεκτρόνιο σε s τροχιακό στη θεμελιώδη κατάσταση τα στοιχεία: ...........

52

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

ε. Σχηματίζουν έγχρωμες ενώσεις και σύμπλοκα ιόντα τα στοιχεία: ................. στ. Σχηματίζουν διατομικά μόρια με 1σ και 1π δεσμό τα στοιχεία: .................. ζ. Μεταξύ των στοιχείων Ω και Τ τη μεγαλύτερη ενέργεια 1ου ιοντισμού την έχει το στοιχείο:....................... η. Σχηματίζουν οξείδια τα οποία κατά τη διάλυσή τους σε νερό σχηματίζουν διαλύματα με pH<7 στους 25ο C τα στοιχεία: ................... θ. Το στοιχείο Φ βρίσκεται στην ........... ομάδα του Π.Π. ι. Μεταξύ των στοιχείων Ψ και Ω την μεγαλύτερη ενέργεια 1ου ιοντισμού έχει το στοιχείο ........................ ια. Ατομικό αριθμό 25 έχει το στοιχείο: .................. ιβ. Το ιόν του στοιχείου Ξ έχει αριθμό οξείδωσης .................

20. Το στοιχείο Χ ανήκει στην 15η ομάδα του περιοδικού πίνακα και έχει τη μεγαλύτερη τιμή ενέργειας πρώτου ιοντισμού απ’ όλα τα στοιχεία της ομάδας του. α. Να εξηγήσετε σε ποιο τομέα και σε ποια περίοδο ανήκει το στοιχείο Χ. β. Να εξετάσετε αν τα άτομα του στοιχείου Χ είναι παραμαγνητικά ή διαμαγνητικά. γ. Η στιβάδα Μ ενός στοιχείου Ψ περιέχει 4 λιγότερα ηλεκτρόνια από τον μέγιστο αριθμό. Να

διατάξετε τα στοιχεία Κ, Ψ, Χ κατά σειρά αυξανόμενης ηλεκτροθετι-

κότητας, αιτιολογώντας την απάντησή σας. Δίνεται ο ατομικός αριθμός του Kαλίου 19. δ. Να εξηγήσετε ποιο από τα οξείδια Li2O, XO, OF2, CO έχει περισσότερο όξινο χαρακτήρα. Δίνονται οι ατομικοί αριθμοί Li:3, C:6, F:9. ε. Να γράψετε τον ηλεκτρονιακό τύπο κατά Lewis της ένωσης Mg(CX)2.Δίνονται οι ατομικοί αριθμοί C:6, Mg:12.

21. Στοιχείο Χ έχει σε θεμελιώδη κατάσταση 5 ηλεκτρόνια σθένους, ένα από τα οποία έχει τετράδα κβαντικών αριθμών (3,1,0,+1/2). Ζητούνται: α. Η ηλεκτρονιακή δομή του Χ. β. Ο αριθμός των μονήρων ηλεκτρονίων του ατόμου του Χ. γ. Ο ηλεκτρονιακός τύπος κατά Lewis του Η3ΧΟ3 .

22. Στοιχείο Χ ανήκει στην 4η περίοδο του Π.Π. δεν είναι στοιχείο των τομέων d ή p και το άθροισμα των κβαντικών αριθμών του spin όλων των ηλεκτρονίων του είναι μηδέν. Ζητούνται:

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 53

α. Η ηλεκτρονιακή του δομή. β. Ο ηλεκτρονικός τύπος της ένωσης του Χ με οξυγόνο. γ. Υδατικό διάλυμα οξειδίου του Χ θα εμφανίζει όξινο, ή βασικό χαρακτήρα; Δικαιολογείστε την απάντησή σας.

23. Στοιχείο Χ του τομέα p έχει σε θεμελιώδη κατάσταση δύο μονήρη ηλεκτρόνια με κύριο κβαντικό αριθμό n=3. Στοιχείο Ψ έχει ατομικό αριθμό 16. α. Να γίνουν οι ηλεκτρονιακές δομές για το άτομο του Χ και το ιόν Ψ2-. β. Να γραφεί η τετράδα κβαντικών αριθμών για ένα από τα ηλεκτρόνια της υποστιβάδας 3p του Ψ. γ. Να γραφεί ο ηλεκτρονικός τύπος Lewis της ένωσης ΧΨ2.

24. Στοιχείο Χ έχει στιβάδα σθένους την Ο και έχει μικρότερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού από όλα τα στοιχεία της περιόδου του. α. Να βρεθεί ο ατομικός του αριθμός. β. Να γραφεί η ηλεκτρονιακή δομή ενός στοιχείου Ψ της ίδιας ομάδας με το Χ που να έχει μεγαλύτερη ενέργεια ιοντισμού. γ. Να γραφεί ο μοριακός τύπος του οξειδίου του Χ. δ. Το οξείδιο του Χ ή του Ψ έχει μεγαλύτερο σημείο βρασμού και γιατί; 25. Το στοιχείο Α είναι στοιχείο του τομέα d της 4ης περιόδου και δεν διαθέτει μονήρη ηλεκτρόνια. Το στοιχείο Β είναι το τρίτο στοιχείο της 17ης ομάδας του περιοδικού πίνακα. α. Να υπολογισθούν οι ατομικοί αριθμοί των στοιχείων Α και Β. β. Να συγκριθούν οι ενέργειες πρώτου ιοντισμού των Α και Β. γ. Να βρεθεί ο μοριακός τύπος της ένωσης που σχηματίζουν μεταξύ τους τα στοιχεία Α και Β και ο ηλεκτρονιακός τύπος Lewis της ίδιας ένωσης. δ. Να γραφεί η ηλεκτρονιακή δομή του ιόντος Γ+, αν ο ατομικός αριθμός του στοιχείου Γ είναι κατά 1 μικρότερος από τον ατομικό αριθμό του στοιχείου Α.

26. Ποιο από τα παρακάτω μόρια έχει μόνο ένα αδέσμευτο ζεύγος ηλεκτρονίων; (Δίνονται οι ατομικοί αριθμοί (Ζ): 1Η, 8Ο, 7Ν, 6C) 54

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

α. Η2Ο

β. ΝΗ3

γ. CH4

δ. CO2

27. Ποιο από τα παρακάτω μόρια ή ιόντα έχει τα περισσότερα αδεσμικά ζεύγη ηλεκτρονίων. (Δίνονται οι ατομικοί αριθμοί (Ζ): 1Η, 8Ο, 7Ν, 6C, 16S). a. HCO31-

β. H2SO3

γ. ΝΗ41+

δ. ΗΝΟ3

28. Τα χημικά στοιχεία Α, Β και Γ σχηματίζουν με το υδρογόνο τις χημικές ενώσεις των οποίων οι ηλεκτρονιακοί τύποι κατά Lewis είναι οι πιο κάτω αντίστοιχα: H

H:A:H H:B:H

H:

:H

H

α. Να αντιστοιχίσετε κάθε χημικό στοιχείο της στήλης (Ι) με έναν από τους ατομικούς αριθμούς της στήλης (ΙΙ). (Ι) Χημικό στοιχείο

(ΙΙ) Ατομικός αριθμός Απάντηση α. 16 1. Α β. 17 2. Β γ. 6 3. Γ δ. 7 ε. 5 β. Να γράψετε τον ηλεκτρονιακό τύπο του μορίου του χημικού στοιχείου Γ, καθώς και της χημικής ένωσης την οποία σχηματίζουν μεταξύ τους τα στοιχεία Α και Β.

29. Δίνονται οι πιο κάτω πληροφορίες που αφορούν τα άτομα των στοιχείων Α, Β, Γ. Στο άτομο του Α δεν υπάρχουν ηλεκτρόνια με διαφορετική ενέργεια Το άτομο του Β έχει δύο ζεύγη ηλεκτρονίων στη στιβάδα L ενώ το άτομο του Γ έχει τρία ζεύγη ηλεκτρονίων στη στιβάδα Μ, που είναι οι εξωτερικές τους στιβάδες. Τα Α και Γ σχηματίζουν τη χημική ένωση με μοριακό τύπο ΑΓ. α. Να βρείτε τους ατομικούς αριθμούς των στοιχείων Α, Β και Γ β. Να γράψετε τον ηλεκτρονιακό τύπο της ένωσης που έχει μοριακό τύπο ΑΓΒ γ. Να βρείτε τον ατομικό αριθμό του στοιχείο Δ που βρίσκεται στην ίδια περίοδο του περιοδικού πίνακα με το Γ και σχηματίζει με αυτό τη χημική ένωση με μοριακό τύπο ΔΓ4.

30. Το στοιχείο Σ έχει ατομικό αριθμό Ζ και ανήκει στην IVA και την τρίτη περίοδο του περιοδικού πίνακα. α. Ποιος είναι ο ατομικός αριθμός του στοιχείο Σ;

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 55

β. Σε ποια ομάδα και σε ποια περίοδο του περιοδικού πίνακα ανήκουν τα στοιχεία Σ1, Σ2, Σ3 και Σ4 με ατομικούς αριθμούς Ζ1 = Ζ – 2, Ζ2 = Ζ – 5,Ζ3 = Ζ + 1, Ζ4 = Ζ + 3 αντίστοιχα; γ. Χρησιμοποιώντας τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας να δείξετε τον σχηματισμό της ένωσης μεταξύ των Σ1 και Σ2 και της ένωσης μεταξύ των Σ3 και Σ4. δ. Για ποιο λόγο τα άτομα των στοιχείων Σ1 και Σ2 και τα άτομα των στοιχείων Σ3 και Σ4 σχηματίζουν δεσμό μεταξύ τους; 31. Δίνονται πιο κάτω οι ηλεκτρονιακές δομές μερικών στοιχείων: Α: 2,3 Β: 2,4

Γ: 2,5

Δ: 2,7

Ε: 2,8,8

Ζ: 2,8,8,2

Θ: 2,8,6 Λ: 2,8,8,1

α. Να επιλέξετε το στοιχείο που ταιριάζει σε κάθε μια από τις περιγραφές που ακολουθούν: i. Αντιδρά με το υδρογόνο και σχηματίζει την ομοιοπολική ένωση ΧΗ3 ii. Το μόριο είναι διατομικό με ένα ομοιοπολικό δεσμό iii. Σχηματίζει με το οξυγόνο ιοντική ένωση με χημικό τύπο Χ2Ο iv. Είναι χημικά αδρανές v. Σχηματίζει ιοντικές ενώσεις που περιέχουν ιόντα του τύπου Χ2+ β. i. Ποια από τα πιο πάνω στοιχεία ανήκουν στην ίδια περίοδο του περιοδικού πίνακα; ii. Να ανεφέρετε την περίοδο στην οποία ανήκουν δικαιολογώντας την απάντησή σας.

32. Τα στοχεία Α, Β, Γ και Δ έχουν ατομικούς αριθμούς 9, 11, 16 και 20 αντίστοιχα. α. Τι είδους δεσμός σχηματίζεται μεταξύ των ατόμων των στοιχείων: i. A και Β

ii. Β και Γ

iii. Α και Δ

iv. Γ και Δ

β. Να δείξετε τον σχηματισμό των δεσμών μεταξύ των πιο πάνω ατόμων, χρησιμοποιώντας τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας. γ. Να γράψετε τους χημικούς τύπους των ενώσεων που σχηματίζονται.

33. Να τοποθετήσετε τα στοιχεία Α, Β, Γ, Δ, Ε, Ζ, Λ, Θ και Κ στον πιο κάτω περιοδικό πίνακα, σύμφωνα με τις πληροφορίες που σας δίνονται. Τα γράμματα δεν είναι τα πραγματικά σύμβολα των στοιχείων.

56

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

ΙΑ

ΙΙΑ

ΙΙΙΑ

ΙVA

VA

VIA

VIIA

VIIIA

α. Τα ιόντα Α- και Β2+ έχουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων με το Γ, που είναι στοιχείο της 2ης περιόδου. β. Το Δ βρίσκεται στην 3η περίοδο, είναι αμέταλλο και μπορεί να σχηματίσει δύο ομοιοπολικούς δεσμούς. γ. Το Ε έχει μια στιβάδα περισσότερη από το Β, ενώνεται με ιοντικό δεσμό με το Α και σχηματίζεται η ιοντική ένωση ΕΑ2 δ. Το Ζ είναι το δέκατο τέταρτο στοιχείο του περιοδικού πίνακα ε. Το Λ+ έχει τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων με το Θ. Το Θ είναι το πρώτο ευγενές αέριο στ. Το Κ έχει για εξωτερική στιβάδα την L και παρόμοιες χημικές ιδιότητες με το Ζ.

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 57

2. ΙΟΝΤΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ Α. ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ ΟΞΕΩΝ - ΒΑΣΕΩΝ Διάσταση Η

απελευθέρωση στο νερό των ιόντων του

κρυσταλλικού πλέγματος των

ετεροπολικών ενώσεων, κατά την διάλυσή τους στο νερό. Ιοντισμός Η αντίδραση των μορίων ομοιοπολικής ένωσης με τα μόρια του διαλύτη (Η2Ο) προς σχηματισμό ιόντων. Θεωρίες Οξέων – Βάσεων

Οξέα

Arhenius Brönsted - Lowry είναι οι υδρογονούχες ενώσεις είναι οι ουσίες που μπορούν που όταν διαλυθούν στο νερό να δώσουν ένα ή περισσότερα πρωτόνια. δίνουν λόγω ιοντισμού H 3O Π.χ. HF

H 2O

H 3O

F

είναι οι ενώσεις που όταν είναι οι ουσίες που μπορούν Βάσεις διαλυθούν στο νερό δίνουν λόγω να δεχθούν ένα ή διάστασης OH - . περισσότερα πρωτόνια. Π.χ. NaOH Π.χ.

Na OH NH3 + H2O NH4+ +OHΒάση Οξύ Οξύ Βάση CH3COOH+H2O Οξύ Βάση CH3COO +H3O+ Βάση Οξύ Σχόλια Δρουν χωρίς την ύπαρξη βάσης Απαιτούν την παρουσία ή οξέος βάσης ή οξέος

Συζυγές ζεύγος οξέος – βάσης Το ζεύγος ΗΑ/Α- ή το ζεύγος ΗΒ+/Β.

B H2 O

BH

OH

. NH3 H2 O

NH4

OH , RNH 2 H 2O

RNH3

OH

Ερωτήσεις: 1. Το συζυγές οξύ της ασθενούς βάσης ΝΗ2- είναι: α. ΝΗ4+

β. ΝΗ2-

γ. ΝΗ3

δ. ΝΗ3+

58

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

2. Στη χημική εξίσωση: Αℓ(H2O)63++H2O

Aℓ(H2O)5(OH)2++H3O+:

a. Το Aℓ (H2O)63+ συμπεριφέρεται ως οξύ β.To Aℓ(H2O)63+ συμπεριφέρεται ως βάση γ. Το Aℓ (H2O)5(ΟΗ)2+ συμπεριφέρεται ως οξύ δ. Το Η2Ο συμπεριφέρεται ως οξύ 3. Η συζυγής βάση του HCO3- είναι: β. CO32-

α. Η2CO3

δ. H3O+

γ. CO2

4. Ποια η συζυγής βάση του HSO4-(aq); β. SO42-(aq)

α. H2SO4(aq)

δ. H3O+(aq)

γ. H2O(l)

5. Στις παρακάτω ισορροπίες ποια σωματίδια δρουν σαν βάσεις κατά Bronsted Lowry.

CH3 NH 2 NH 2

H2O

CH3 NH3

H2O

NH3

OH

OH

Ι. CH3NH2 II. CH3NH3+ III. NH2α. Ι και ΙΙ μόνο

β. Ι και ΙΙΙ μόνο

γ. ΙΙ και ΙΙΙ μόνο

δ. Ι, ΙΙ και ΙΙΙ.

6. Ποιο από τα παρακάτω είναι ζεύγη συζυγούς οξέος – βάσης. Ι. H2O(l)/OH-(aq) II. NH4+(aq)/NH3(aq) III. HCℓ(aq)/NaOH(aq) a. I και ΙΙ μόνο

β. Ι και ΙΙΙ μόνο

γ. ΙΙ και ΙΙΙ μόνο δ. Ι, ΙΙ και ΙΙΙ

7. Ποια η συζυγής βάση του ΗΡΟ42-; α. Η2ΡΟ4-

β. Η3ΡΟ4

γ. ΗΡΟ4-

δ. ΡΟ43-

8. Ποια αντιδρούν σαν οξέα κατά Bronsted – Lowry στην παρακάτω ισορροπία: H 2 PO 4

(aq)

CN

HCN (aq)

(aq)

-

α. HCN και CN

β. HCN και

HPO 4 2

(aq)

HPO42-

γ. H2PO4- και HPO42- δ. HCN και H2PO4-

9. Ποια η συζυγής βάση κατά Bronsted – Lowry του Η2CO3. α. CO32-

β. HCO3-

γ. H2CO3-

δ. CO2

10. Στις αντιδράσεις που ακολουθούν οξέα κατά Bronsted – Lowry είναι αντίστοιχα: (i) HC2O4

C2O42

HS

H2S

(ii) H2S CO32

HCO3

HS

a. (i) HC2O-4, H2S και (ii) H2S, HCO3- β. (i) H2S, HS- και (ii) Η2S, HCO3-

11.

Στην

αντίδραση:

δ. (i) HC2O4-, H2S και (ii) H2S, CO32-

H2SO 4 + HNO 3

HSO -4 + NO +2 + H2O ,

→

γ. (i) C2O42-, H2S και (ii) H2S, HCO-

το

ΗΝΟ3

συμπεριφέρεται ως: α. οξύ

β. διαλύτης

γ. βάση

δ. καταλύτης

Αμφιπρωτικές ουσίες ή αμφολύτες Οι ουσίες που μπορούν να δράσουν και σαν οξέα και σαν βάσεις.

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 59

Ερωτήσεις: 1. Στην χημική εξίσωση: CH3COOH+HCℓ CH3COOH2++Cℓ-, το CH3COOH συμπεριφέρεται: α. σαν οξύ κατά Bronsted – Lowry

β. Σαν βάση κατά Bronsted – Lowry

γ. αμφιπρωτικά

δ. σαν οξειδωτικό Η3Ο+ + ΟΗ-, το Η2Ο συμπεριφέρεται κατά Brönsted

2. Στην αντίδραση: 2Η2Ο – Lowry: α. ως οξύ

β. ως βάση.

γ. ως αμφιπρωτική ουσία

δ. ως οξειδωτικό

3. Δίνονται οι παρακάτω εξισώσεις των αντιδράσεων ισορροπίας που λαμβάνουν χώρα σε υδατικά διαλύματα: α. H2SO4 + H2O ⇄ HSO4-+ H3O+

β. H2O + CH3NH2 ⇄ CH3NH3+ + OH-

γ. HCO3- + H2O ⇄ CO3= + H3O+

δ. H2S + H2O ⇄ HS- + H3O+

ε. HS- + H2O ⇄ S= + H3O+ i) Εξηγείστε τον όρο οξύ και βάση κατά Bronsted και Lowry χρησιμοποιώντας οποιαδήποτε από τις παραπάνω αντιδράσεις ισορροπίας. ii) Αντιγράψτε κάθε μία από τις παραπάνω αντιδράσεις ισορροπίας και αναγνωρίστε με σαφήνεια όλα τα οξέα και όλες τις βάσεις κατά Bronsted και Lowry. iii) Αναγνωρίστε ένα χημικό σωματίδιο, το οποίο παρουσιάζει αμφολυτικές ιδιότητες και εξηγείστε γιατί επιλέξατε αυτό.

4. Ποια από τα παρακάτω σώματα είναι αμφιπρωτικά; α) Η2Ο

β) CN-

γ) ΗCΟ3-

δ) ΗΡΟ42-

ε) HSO4-

5. Υδατικό διάλυμα ΝaΝΟ3 θερμαίνεται από τους 25οC στους 50οC. Το pH του διαλύματος: α. παραμένει αμετάβλητο γ. μειώνεται

β. αυξάνεται δ. δεν μπορεί να προβλεφθεί

60

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Ισχύς οξέων – βάσεων Ισχυρά οξέα

HCℓ, HBr, HI, HNO3, HCℓO4, H2SO4 (στον πρώτο ιοντισμό).

Ισχυρές

KOH, NaOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2

βάσεις Ερωτήσεις: 1. Ποιο οξύ είναι ισχυρό;Ι. HCl(aq) α. Ι και ΙΙ μόνο

II. HNO3(aq)

β. Ι και ΙΙΙ μόνο

III. H2SO4(aq)

γ. ΙΙ και ΙΙΙ μόνο

δ. Ι, ΙΙ, ΙΙΙ

2. Ποια από τα ακόλουθα είναι ασθενή οξέα σε υδατικό διάλυμα. α. CH3COOH β. H2CO3

γ. HCℓ Διάσταση – Ιοντισμός Ισχυροί – Ασθενείς Ηλεκτρολύτες πλήρης

Άλατα

Ετερoπoλικές

Βάσεις

NaCl NaOH

Na+ + Cl-

διάσταση

Na+ + OH-

πλήρης

μετάλλωv

Ετερoπoλικές

NaOH, KOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2

Ομoιoπoλικές

Ομoιoπoλικές

NH3+H2O

Βάσεις

Οξέα

NH4++OH-

RNH2+H2O

Ομoιoπoλικές

RNH3++OH-

ισχυρές

διάσταση

μερικός ιοντισμός

HCl+H2O H3O++Cl-

πλήρης

HCl, HBr, HI, HClO4, HNO3,

ιοντισμός

ασθενείς ισχυρά

H2SO4 (10) μερικός CH3COOH+H2O

ασθενή

CH3COO- + ιοντισμός

H3O+

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 61

Βαθμός ιοντισμού Το πηλίκο του αριθμού των mol που ιοντίζονται προς τα συνολικά mol του ηλεκτρολύτη. Είναι μέτρο ισχύος, για ισχυρούς ηλεκτρολύτες α=1. Δείχνει την απόδοση της αντίδρασης ιοντισμού. Εξαρτάται από τη θερμοκρασία, φύση ηλεκτρολύτη και διαλύτη, συγκέντρωση ηλεκτρολύτη, επίδραση κοινού ιόντος. Σταθερά ιοντισμού Η σταθερά που προκύπτει αν εφαρμόσουμε το νόμο ΧΙ για την ισορροπία ιοντισμού οξέος (Κα) ή βάσης (Κb), θεωρώντας την [Η2Ο]=55,56 Μ= σταθ. Είναι μέτρο ισχύος. Εξαρτάται από θερμοκρασία, φύση ηλεκτρολύτη και διαλύτη. Με αύξηση της θερμοκρασίας εννοείται ο ιοντισμός γιατί είναι ενδόθερμη διεργασία έτσι η Κα ή (Κb) αυξάνεται. Ερώτηση: 1. Μια ουσία Β δρα στο νερό ως ασθενή βάση κατά Bronsted – Lowry. Η έκφραση της σταθεράς ιοντισμού του Β είναι: α. kb=[HB][OH-]/[B-]

β. kb=[Β+][ΟΗ-]/[ΒΟΗ]

γ. kb=[ΗΒ+][ΟΗ-]/[Β]

δ. kb=[ΗΒ+][ΟΗ-]/[Β][Η2Ο]

2. Η σταθερά ιοντισμού Κα του CH3COOH στους 25ο C είναι ίση με 1,8●10-5. Για την ka του CH3COOH στους 40ο ισχύει: α. Κα = 1,8●10-5

β. Κα > 1,8●10-5

γ. Κα < 1,8●10-5

δ. Κα

1,8●10-5

Νόμος αραίωσης του Ostwald Ka(Kb)

a 2C ή Ka(Kb) 1 a

a 2 C όταν Ka(Kb) 10 2 .

C

Απόδειξη:

HA H2O C – aC

Ka

aC aC c(1 a)

H3O aC

Ka

A

aC

a 2C 1 a

Ισχύει μόνο για διαλύματα που υπάρχει μόνο ασθενές μονοβασικό οξύ ή ασθενής μονόξινη βάση ( δεν έχουμε Ε.Κ.Ι).

62

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Από την παραπάνω απλοποιημένη σχέση προκύπτει a

H3O

aC

Ka C ή

[OH ] aC

Ka και C

Kb C

Προσοχή! Η απλοποιημένη έκφραση του νόμου Ostwald ισχύει όταν

Ka 10 2 .

C

Ερωτήσεις: 1. Το κοινό ξίδι περιέχει 1 mol οξικού οξέος ανά λίτρο. Μέτρηση δείχνει ότι στη συγκέντρωση αυτή το οξικό οξύ ιοντίζεται κατά 0,42%. Η συγκέντρωση των υδρογονοϊόντων είναι επομένως: α. 4,2·10-3 M

β. 0,42 Μ

γ. 0,58 Μ

δ. 1 Μ

2. Ποιος είναι ο βαθμός ιοντισμού διαλύματος οξέος ΗΑ 10-4 Μ με σταθερά Ka=10 α. 1

β. 0,62

γ. 10-4

-4

δ. Μικρότερος από 0,1

3. Δίνονται δύο διαλύματα Δ1: HCOOH με συγκέντρωση 0,5 Μ και βαθμός ιοντισμού 0,02, Δ2: CH3COOH με συγκέντρωση 0,1 Μ και βαθμό ιοντισμού 0,01. Ποιο είναι πιο ισχυρό οξύ; Μπορείτε να δικαιολογήσετε την απάντησή σας χωρίς να υπολογίσετε τις σταθερές ιοντισμού των οξέων; 4. Το πρώτο από τα ακόλουθα σχήματα αναπαριστά το πλήθος των Η3Ο+ που υπάρχουν σε ένα υδατικό διάλυμα οξικού οξέος. Αν διπλασιάσουμε τη συγκέντρωση του οξέος, το σχήμα που αναπαριστά πιο πιστά το νέο διάλυμα είναι:

Μεταβολή της συγκέντρωσης ηλεκτρολύτη Αραίωση: nτελ=nαρχ C’V’=CV C’(V+VπροσH2O)=CV Συμπύκνωση: nτελ=nαρχ C’V’=CV C’(V-VΕξατμH2O)=CV Ανάμειξη διαλυμάτων ίδιας διαλυμένης ουσίας nτελ=n1+n2 C’(V1+V2)=C1V1+C2V2

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 63

Ερώτηση: 1. Σωστό – Λάθος.Να αιτιολογήσετε όλες τις απαντήσεις σας. α.Το pΗ διαλύματος που παρασκευάζεται από ανάμιξη ίσων όγκων δύο διαλυμάτων HCI με pH = 2 και pΗ = 3 αντίστοιχα, είναι 2,5. β. Αν αναμείξουμε ίσους όγκους διαλυμάτων NaOH με pH=10 και pH=12 αντίστοιχα, προκύπτει διάλυμα με pH=11. Αραίωση διαλύματος ΗΑ Ισχυρό οξύ

Ασθενές οξύ (α<0,1)

CHA

C2

C1 x

C2

C1 x

a

a=1=στ

a2

a1 x

[H3O+]

[H3O ]2

nH3O+

[H3O ]1 x

σταθερά

[H3O ]1

[H3O ]2

nH O 3

(2)

x

nH O 3

(1)

x

Αποδεικνύουμε τις σχέσεις που ισχύουν στην περίπτωση του ασθενούς οξέος χρησιμοποιώντας την απλοποιημένη μορφή του νόμου του Ostwald. Προσοχή! Σε διαλύματα ασθενούς οξέος που δεν ισχύει η απλοποιημένη έκφραση του νόμου του Ostwald η συγκέντρωση των [Η3Ο+] δεν υπο -

x - πολλαπλασιάζεται.

Ερώτηση: 1. Σε αραιό υδατικό διάλυμα ΝΗ3 όγκου V1 με βαθμό ιοντισμού α1 (α1 <0,1) προσθέτουμε νερό σε σταθερή θερμοκρασία, μέχρι ο τελικός όγκος του διαλύματος να γίνει 4V1. Ο βαθμός ιοντισμού α2 της ΝΗ3 στο αραιωμένο διάλυμα είναι: α. α2= 2α1

β. α2= 4α1

γ. α2=α1

δ. α2= 1/2α1

2. Σε V L υδατικού διαλύματος του ασθενούς μονοπρωτικού οξέος ΗΑ συγκέντρωσης C M που βρίσκεται σε σταθερή θερμοκρασία 250C προσθέτουμε νερό μέχρι ο τελικός όγκος του διαλύματος να γίνει 50 ● V, οποότε ο βαθμός ιοντισμού του ασθενούς οξέος

64

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

πενταπλασιάζεται. Να αποδείξετε ότι για τη σταθερά ιοντισμού Κa του οξέος ΗΑ ισχύει Ka

C .

72

Δίνεται ότι και στα δύο διαλύματα η ποσότητα Η3Ο+ υπολογίζεται αποκλειστικά και μόνο από τον ιοντισμό του ΗΑ.

Ασκήσεις: 1. 1,12 L αέριας μεθυλαμίνης (CH3NH2), μετρημένα σε συνθήκες STP, διαλύονται στο νερό, οπότε προκύπτει διάλυμα όγκου 200 mL στο οποίο βρέθηκε [ΟΗ-]=10-2 Μ. α. Να υπολογίσετε τον βαθμό ιοντισμού της μεθυλαμίνης στο διάλυμα αυτό. β. Η ΝΗ3 σε ένα υδατικό της διάλυμα συγκέντρωσης 0,2 Μ έχει βαθμό ιοντισμού 0,01. Ποια είναι ισχυρότερη βάση, η ΝΗ3 ή η CH3NH2; Δίνεται ότι όλα τα διαλύματα έχουν θερμοκρασία 25οC. 2. 0,5 mol μονοπρωτικού οξέος ΗΑ διαλύονται στο νερό, οπότε προκύπτει διάλυμα Δ1 όγκου 5 L στο οποίο βρέθηκε [Η3Ο+]=10-3 Μ. α. Να εξετάσετε αν το οξύ ΗΑ είναι ισχυρό ή ασθενές; β. Ποιος είναι ο βαθμός ιοντισμού του ΗΑ σε υδατικό διάλυμα Δ2 συγκέντρωσης 0,4 Μ; γ. Το ΗΝΟ2 σε υδατικό διάλυμα συγκέντρωσης 0,2 Μ ιοντίζεται σε ποσοστό 5%. Ποιο είναι ισχυρότερο οξύ, το ΗΑ ή το ΗΝΟ2; Δίνεται ότι όλα τα διαλύματα έχουν θερμοκρασία 25οC. 3. 2.24 L αέριας ΝΗ3, μετρημένα σε συνθήκες STP, διαλύονται στο νερό, οπότε προκύπτει διάλυμα Δ1 όγκου 500 mL. Στο διάλυμα Δ1 προσθέτουμε 1,5 L νερού, οπότε προκύπτει διάλυμα Δ2. Να υπολογίσετε τον βαθμό ιοντισμού της ΝΗ3 και τη συγκέντρωση των ιόντων ΟΗ-: α. στο διάλυμα Δ1. β. στο αραιωμένο διάλυμα Δ2. Δίνονται: όλα τα διαλύματα έχουν θερμοκρασία 25οC, για την ΝΗ3: Κb=2·10-3.

4. Το ασθενές οξύ ΗΑ σε ένα υδατικό διάλυμα Δ1 συγκέντρωσης 0,1 Μ έχει βαθμό ιοντισμού 10-3.

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 65

α. Ποια είναι η τιμή της σταθεράς Κa του μονοπρωτικού οξέος ΗΑ; β. Να υπολογίσετε τον βαθμό ιοντισμού του ΗΑ στο διάλυμα που προκύπτει όταν σε 2 L του διαλύματος Δ1 προσθέσουμε: i. 6 L νερό

ii. 0,6 mol οξέος ΗΑ χωρίς μεταβολή όγκου.

Δίνεται ότι όλα τα διαλύματα έχουν την ίδια θερμοκρασία.

5. Διαθέτουμε δύο υδατικά διαλύματα ΝΗ3, Δ1 και Δ2, με συγκεντρώσεις 0,5 Μ και 0,1 Μ αντίστοιχα. Με ανάμειξη των δύο διαλυμάτων προκύπτει διάλυμα Δ3. α. Να συγκρίνετε τον βαθμό ιοντισμού της ΝΗ3 στα τρία διαλύματα. β. Με ποια αναλογία όγκων πρέπει να αναμείξουμε τα διαλύματα Δ1 και Δ2, ώστε στο διάλυμα Δ3 η ΝΗ3 να ιοντίζεται σε ποσοστό 1%; Δίνονται: όλα τα διαλύματα έχουν την ίδια θερμοκρασία, για την ΝΗ3: Kb=2·10-5.

6. Υδατικό διάλυμα Δ1 περιέχει CH3COOH με περιεκτικότητα 0,6% w/v. α. Ποιος είναι ο βαθμός ιοντισμού του CH3COOH στο διάλυμα Δ1; β. Σε 500 mL του διαλύματος Δ1 διαλύεται καθαρό CH3COOH, χωρίς μεταβολή του όγκου του διαλύματος, οπότε ο βαθμός ιοντισμού του CH3COOH μεταβάλλεται κατά 50%. Πόσα g CH3COOH διαλύθηκαν στο διάλυμα Δ1; γ. Ποιος όγκος νερού πρέπει να προστεθεί σε 500 mL του διαλύματος Δ1 ώστε να τριπλασιαστεί ο βαθμός ιοντισμού του CH3COOH; Δίνονται: όλα τα διαλύματα έχουν την ίδια θερμοκρασία, για το CH3COOH: Κa=10-5.

7. Υδατικό διάλυμα ΗΝΟ3 με συγκέντρωση 0,01Μ (Δ1) έχει όγκο 20 mL, ενώ ένα άλλο υδατικό διάλυμα CH3COOH έχει συγκέντρωση 0,2 Μ (Δ2). α. Αν γνωρίζουμε ότι τα διαλύματα Δ1 και Δ2 περιέχουν ίδιο αριθμό mol ιόντων Η3Ο+, να υπολογίσετε τον όγκο του διαλύματος Δ2. β. Καθένα από τα διαλύματα Δ1 και Δ2 αραιώνεται με νερό σε διπλάσιο όγκο και σε σταθερή θερμοκρασία. Να εξετάσετε αν τα αραιωμένα διαλύματα περιέχουν τον ίδιο αριθμό moles ιόντων Η3Ο+. Δίνεται για το CH3COOH: Κa=2·10-5.

66

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Ιοντισμός του νερού – pH

H 2O H 2O KW

H 3O

H 3O OH

10

OH 14

pH=-log H 3O

H 3O

10

pH

pOH=- log OH

OH

10

pOH

στους 25ο C Στο καθαρό νερό στους 25ο C

10 7 M .

H 3O

OH

H 3O

10 7 M

OH

10 7 M .

H 3O

10 7 M

OH

10 7 M .

έχουμε: Σε ένα υδατικό διάλυμα οξέος – όξινο διάλυμα στους 25ο C: Σε ένα υδατικό διάλυμα βάσης – βασικό διάλυμα στους 25ο C:

Προσοχή! Ο ιοντισμός του Η2Ο είναι ενδόθερμη αντίδραση (όπως όλοι οι ιοντισμοί). Ερωτήσεις: 1. Σωστό- Λάθος Ένα διάλυμα με pH=7 στους 600C χαρακτηρίζεται ουδέτερο. Δίνεται για το Η2Ο: Κw=10-13 στους 600C 2. Μεταξύ δύο όξινων διαλυμάτων περισσότερο όξινο είναι εκείνο που: α. Έχει το μεγαλύτερο pH β. Έχει pH>7 γ. Έχει pH<7 δ. Έχει το μικρότερο pH 3. Υδατικό διάλυμα ΚΟΗ με pH=12 αραιώνεται με νερό ίδιας θερμοκρασίας (θ=25οC) σε 10πλάσιο όγκο. Το pH του αραιωμένου διαλύματος είναι ίσο με: α. 7

β. 11

γ. 10

δ. 13

4. Να αιτιολογήσετε την πρόταση: Το pH του καθαρού νερού στους 800C είναι μικρότερο του 7.

5. Βρέθηκε πειραματικά ότι ένα διάλυμα έχει pH=10. Για να εξουδετερώσουμε το διάλυμα πρέπει να προσθέσουμε σε αυτό: α. Διάλυμα αμμωνίας γ. Διάλυμα χλωριούχου νατρίου

β. Διάλυμα θειικού οξύ δ. Αποσταγμένο νερό

6. Υδατικό διάλυμα Ca(OH)2 έχει pH<11 σε θερμοκρασία 25ο C, εφόσον η συγκέντρωση του διαλύματος είναι:

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 67

α. 3·10-3

β. 4·10-4 Μ

γ. 2·10-2 Μ

δ. 5·10-4 Μ

7. Το pH ενός διαλύματος αλλάζει από pH=1 σε pH=3, τι συμβαίνει στη [Η3Ο+] κατά τη διάρκεια αυτής της αλλαγής; α. Αυξάνεται κατά 100

β. Μειώνεται κατά 100 γ. Αυξάνεται κατά 1000

δ. Μειώνεται κατά 1000 8. Αύξηση του pH διαλύματος από το 3 στο 6 σημαίνει: α. Διπλασιασμός της [Η3Ο+]

β. Υποδιαπλασιασμός της [ΟΗ-]

γ. Μείωση της [Η3Ο+] κατά 1000 φορές

δ. Μείωση της [ΟΗ-] κατά 1000 φορές

9. Στους 250C τα μόρια του νερού που ιοντίζονται είναι: α. ένα μόριο στα εκατό mol νερού. β. 36 μόρια στα 10 δισεκατομμύρια μόρια νερού γ. 18 μόρια στα εκατό εκατομμύρια μόρια νερού δ. ένα μόριο στο ένα δισεκατομμύριο μόρια νερού 10. Η Κw για το Η2Ο στους 45οC είναι 4·10-14. Τι ισχύει για το Η2Ο στους 45οC; α. pH=7

β. [Η3Ο+]=[ΟΗ-]

γ. [ΟΗ-]>[Η3Ο+]

δ. [Η3Ο+]>[ΟΗ-]

11. Η Kw του Η2Ο στους 37ο C είναι 2,4·10-14 άρα: α. το pH του Η2Ο μειώνεται με αύξηση της θερμοκρασίας. β. η ΔΗ του ιοντισμού του νερού είναι αρνητική. γ. η [ΟΗ-]

ο

37 C

< [OH-]25oC

δ. η αγωγιμότητα του Η2Ο είναι μικρότερη στους 37ο C από τους 25ο C. 12. Ποια είναι η σωστή διάταξη κατά τιμή αυξανόμενου pH υδατικών διαλυμάτων 0,1 Μ. α. CH3COOH<HNO3<CH3CH2NH2<KOH

β. HNO3<CH3COOH<CH3CH2NH2<KOH

γ. CH3CH2NH2<HNO3<CH3COOH<KOH

δ. KOH<CH3CH2NH2<CH3COOH<HNO3

13. Ποιο το κατά προσέγγιση pH υδατικού διαλύματος ΝΗ3 0,01 Μ. a. 2

β. 2<pH<7

γ. 7<pH<12

δ. 12

14. Για την ίδια συγκέντρωση υδατικών διαλυμάτων οξέων, ποιο έχει το μικρότερο pH; 68

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

α. HNO2 Ka=5,6·10-4 γ. C6H5COOH

Ka=6,3·10-5

β. HF δ. HCN

Ka=6,8·10-4 Ka=4,9·10-10

15. Ποια πρόταση είναι σωστή για το υδατικό διάλυμα HClO4: α. Το HCℓO4 ιοντίζεται πλήρως στο διάλυμα. β. Το HCℓO4 βρίσκεται υπό τη μορφή μορίων στο διάλυμα. γ. Το διάλυμα αντιδρά μόνο με ισχυρές βάσεις. δ. Το pH του διαλύματος είναι μεγαλύτερο του 7.

16. Η pKw στους 10ο C είναι 14,54. Ποιο το pH του καθαρού νερού στους 10ο C. α. 6,73

β. 7,00 γ. 7,27 δ. 7,54

17. Ποια είναι η έκφραση της Κw; Εξηγείστε γιατί ακόμα και σε ένα πολύ όξινο υδατικό διάλυμα υπάρχουν ΟΗ-. Γνωρίζοντας ότι ο ιοντισμός του Η2Ο είναι ενδόθερμη διεργασία, εξηγείστε πώς επηρεάζεται η τιμή της Κw με αύξηση της θερμοκρασίας. Πως επηρεάζεται το pH του καθαρού νερού με αύξηση της θερμοκρασίας; 18. Τα αεριούχα ποτά σε κλειστό τενεκεδάκι περιέχουν διοξείδιο του άνθρακα, CO2, διαλυμένο υπό πίεση. Στο κλειστό τενεκεδάκι αποκαθίσταται η χημική ισορροπία: C

2

(g) 2H 2 O(l)

HCO3 (aq) H 3O (aq)

Θα παρατηρηθεί αύξηση, μείωση ή καμία μεταβολή στο pH του αεριούχου ποτού όταν το τενεκεδάκι ανοιχτεί και ελευθερωθεί το CO2; Να εξηγήσετε την απάντησή σας.

19. Η προσθήκη οξέος σε υδατικό διάλυμα με pH=10 στους 25ο C. έχει ως αποτέλεσμα: Ι. Μείωση του pH του διαλύματος. ΙΙ. Οπωσδήποτε τελική τιμή του pH κάτω από 7. ΙΙΙ. Μείωση της περιεκτικότητας σε ανιόντα υδροξειδίου. Ορθές απαντήσεις είναι: α. Ι μόνο β. Ι και ΙΙ μόνο

γ. Ι και ΙΙΙ μόνο

δ. ΙΙ και ΙΙΙ μόνο

ε. Ι, ΙΙ, ΙΙΙ

20. Οι ακόλουθες πρότασεις αφορούν διάλυμα 0,01 Μ ασθενούς οξέος ΗΑ. Ποια από τις προτάσεις είναι σωστή και ποια λάθος, δικαιολογήστε την απάντησή σας. α. Η [ΗΑ] είναι πολύ μεγαλύτερη από την [Α-]. β. Η [ΟΗ-] είναι ίση με την [Η3Ο+].

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 69

γ. Το pH του διαλύματος είναι 2. δ. Η [Η3Ο+] είναι ίση με την [Α-].

21. Σε τέσσερα δοχεία περιέχονται ίσοι όγκοι: α. Η2Ο β. διάλυμα Νa2CO3 0,25 M γ. διάλυμα HCℓ 0,5 M δ. διάλυμα NaOH 0,5 M Στο κάθε δοχείο προστίθεται ίσος όγκος διαλύματος ΝaΟΗ 0,25 Μ; Σε ποιο θα παρατηρηθεί ελάττωση του pH; Αραίωση διαλύματος: το pH μετατοπίζεται προς το 7. Αραιώνοντας το διάλυμα οξέος το pH αυξάνεται προς το 7. Αραιώνοντας το διάλυμα βάσης το pH μειώνεται προς το 7. Μεταβολή του pH κατά 1 μονάδα κατά την αραίωση μονοβασικού οξέος ή μονόξινης βάσης. · Αν το οξύ ή βάση είναι ισχυρά σημαίνει 10πλασιασμός του όγκου (με απόδειξη). · Αν το οξύ ή βάση είναι ασθενή σημαίνει 100πλασιασμός του όγκου (με απόδειξη). Ερωτήσεις: 1. Κατά την αραίωση υδατικού διαλύματος CH3CH2NH3Cℓ με νερό ελαττώνεται: α. ο αριθμός mol των ιόντων ΟΗ-

β. η [Η3Ο+]

γ. το pH του διαλύματος

δ. η [CH3NH2]

2. Υδατικό διάλυμα Δ1 ΗΝΟ3 έχει pH=χ. Αν αναμείξουμε το διάλυμα Δ1 με υδατικό διάλυμα ΚΝΟ3 προκύπτει διάλυμα Δ3 με pH=ψ. Για τους αριθμούς χ,ψ ισχύει: α. x=y

β. x<y

γ. x>y

δ. οποιαδήποτε από τις προηγούμενες σχέσεις.

3. Υδατικό διάλυμα ασθενούς οξέος ΗΑ όγκου V , αραιώνεται με νερό σε δεκαπλάσιο όγκο (10V ). Αν ka/C < 10-3 και η θερμοκρασία είναι σταθερή , πόσες μονάδες μεταβλήθηκε το pΗ του αρχικού διαλύματος; Ποια θα ήταν η μεταβολή του pΗ αν το οξύ ΗΑ ήταν ισχυρό; 4. Να δηλώσετε αν η πιο κάτω πρόταση είναι ορθή ή λανθασμένη και να δικαιολογήσετε την απάντησή σας.

70

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Σε 1 mL διαλύματος HCl με pH = 5 προσθέτουμε νερό ώστε να προκύψει διάλυμα όγκου 1000 mL με pH = 8. Ασκήσεις: 1. Η διαλυτότητα του Ca(OH)2 είναι 0,08 g στα 100 mL νερού. Με την ισχυρή βάση αυτή είναι δυνατόν να δημιουργήσουμε διάλυμα με μέγιστη τιμή pH: α. 12,32

β. 13,50

γ. 13, 21

δ. 14,00

2. Διάλυμα HCℓ με συγκέντρωση 0,1 Μ τι pH έχει; Το διάλυμα αραιώνεται σε εκατονταπλάσιο όγκο. Ποιο το pH του αραιωμένου διαλύματος; Ποιο το pH διαλύματος CH3COOH 0,1 Μ. Δίνεται KaCH3COOH=10-5. Γιατί το pH του διαλύματος CH3COOH είναι ίδιο με το pH του αραιωμένου διαλύματος HCℓ; 3. Ασθενές μονοπρωτικό οξύ ιοντίζεται κατά 10% σε διάλυμα 0,01 Μ. Ποιο το pH του διαλύματος; α. 0,1

β. 1

γ. 2

δ. 3

4. 0,02 mol προπανικού οξέος, CH3CH2COOH, διαλύονται σε νερό ώστε να σχηματισθεί διάλυμα 200 mL. Το pH του διαλύματος που σχηματίζεται είναι 2,94. Ποια η σταθερά ιονισμού Κa του προπανικού οξέος; α. 1,3·10-6

β. 1,3·10-5

γ. 1,4·10-4

δ. 1,1·10-3

5.Κορεσμένο διάλυμα Mg(OH)2 έχει pH = 10,5 στους 25ο C. Η διαλυτότητα του Mg(OH)2 σε mol/L στην ίδια θερμοκρασία είναι: α. 1,5●10-4

β. 3,0●10-4

γ. 1,0●10-3,5

δ. 1,0●10-10,5

6.Σε ένα εργαστήριο υπάρχει μόνο πυκνό διάλυμα HCl (Δ1), το οποίο έχει, στους 25ο C, pH = 0. Για να παρασκευαστούν 50,0 mL διαλύματος HCℓ το οποίο να έχει, στους 25ο C, pH = 2 πρέπει να χρησιμοποιηθούν: α. 0,5 mL Δ1 και 45,0 mL H2O

β. 10,0 mL Δ1 και 40,0 mL Η2Ο

γ. 5,0 mL Δ1 και 45,0 mL Η2Ο

δ. 0,5 mL Δ1 και 49,5 mL Η2Ο

Σημαντικά τα Η3Ο+ ή τα ΟΗ- από τον ιοντισμό του Η2Ο

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 71

Όταν τα Η3Ο+ σε διάλυμα που περιέχει μόνο οξύ (όχι και τη συζυγή του βάση – ρυθμιστικό) ή τα ΟΗ- σε διάλυμα που περιέχει μόνο βάση (όχι και το συζυγές το οξύ – ρυθμιστικό) είναι λιγότερα από 10-6 Μ. Ερωτήσεις: 1. Το pH υδατικού διαλύματος HCℓ 10-8 Μ είναι: α. 7

β. 8

γ. μικρότερο του 7

δ. μεγαλύτερο του 7

2. Υδατικό διάλυμα ΗΝΟ3 10-7 Μ χαρακτηρίζεται ως: α. όξινο

β. ουδέτερο

γ. βασικό

δ. όξινο, βασικό ή ουδέτερο, ανάλογα με την

θερμοκρασία. Ασκήσεις: 1. Ποιο είναι το pH διαλύματος HCℓ 10-7 Μ. Δίνεται log 1,62=0,2 2. Ποια είναι η συγκέντρωση Η3Ο+ διαλύματος HCl 10-6 Μ.

3. Ποιο είναι το pH διαλύματος ΗΑ 10-3 Μ στους 250C. Δίνεται ΚaΗΑ=10-12

Σχέση Κα-Κb συζυγούς οξέος – βάσης Ka

Kw Kb

Απόδειξη:

HA H2O

H 3O

A

HA OH

H 2O

A

Ka Kb

A

H3O

1

HA

HA OH

2

A

Πολλαπλασιάζοντας την (1), (2) έχουμε:

Ka Kb

H 3O

OH

Ka Kb Kw

Ka

Kw Kb

Όσο πιο ασθενές το οξύ τόσο πιο ισχυρή η συζυγής βάση. Στα ισχυρά οξέα αντιστοιχούν ασθενέστατες βάσεις (πρακτικά δεν δρουν σαν βάσεις). Αντίστοιχα στις ισχυρές βάσεις αντιστοιχούν ασθενέστατα οξέα (πρακτικά δεν δρουν σαν οξέα).

72

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Ερωτήσεις: 1. Η σταθερά Kb (HS-) είναι η σταθερά ισορροπίας της αντίδρασης: α. HS

H2 O

H2S OH

β. HS

H2 O

γ. HS

OH

S2

δ. HS

H3O

H2 O

S2

H3O

H2S H 2O

2. Η Κb του Η2PO4- είναι σταθερά ισορροπίας της : α. H 2 PO 4

H 2O

HPO 4 2

H 3O

γ. H 2 PO 4

OH

HPO 4 2

H 2O

β. H 2 PO 4 δ. H 2 PO 4

H2O H 3O

H 3 PO 4

OH

H 3 PO 4

H 2O

3. Δύο αραιά διαλύματα Δ1 και Δ2, ίδιας συγκέντρωσης και θερμοκρασίας, περιέχουν αντίστοιχα τα ασθενή οξέα ΗΑ και ΗΒ. Το Δ1 έχει pH=4 και το Δ2 έχει pH=3. Ποια από τις παρακάτω σχέσεις ισχύει: α. ΚΗΑ>ΚΗΒ

β. ΚΑ->ΚΒ-

γ. ΚΗΑ·ΚΒ-=ΚW

δ. ΚΑ-<ΚΒ-

4. Δίνονται:Δ1: διάλυμα ασθενούς οξέος ΗΑ με C1 και α1. Δ2: διάλυμα ασθενούς οξέος ΗΒ με C2 και α2. Όπου C1>C2 και α1=α2. Ποια από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή: α. μεγαλύτερη τιμή pH έχει το διάλυμα Δ2

β. Κa1<Κa2

γ. Κa1=Κa2·C2/C1

δ. το ιόν Α- είναι ισχυρότερη βάση από το ιόν Β5. Από τα παρακάτω ανιόντα, ισχυρότερη βάση κατά Bronsted και Lowry είναι: α. HCOO-

β. ΝΟ3-

γ. Cℓ-

δ. ClO4-

6. Το pH ενός υδατικού διαλύματος άλατος CH3COONa 0,1 Μ είναι μεγαλύτερο από το pH υδατικού διαλύματος άλατος HCOONa 0,1 Μ. Με βάση το παραπάνω δεδομένο να αιτιολογήσετε την πρόταση: «το HCOOH είναι ισχυρότερο οξύ από το CH3COOH».

7. Ποιο από τα επόμενα ανιόντα είναι η ασθενέστερη βάση κατά Bronsted – Lowry; α. F-

β. Cℓ-

γ. HCO3-

Η ισορροπία οξύ + βάση

δ. CH3COOσυζυγής βάση + συζυγές οξύ:

Είναι μετατοπισμένη προς το ασθενέστερο οξύ (ασθενέστερη βάση).

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 73

Άρα ουσίες με σταθερά Κα ή Κb μικρότερη του Κw δεν αντιδρούν με το νερό, δεν ιοντίζονται – δεν συμπεριφέρονται σαν οξέα ή βάσεις σε υδατικό διάλυμα. (Σωστότερα αν το KaC << Kw ο ιοντισμός τους είναι αμελητέος και δεν λαμβάνεται υπόψη). Ερωτήσεις: 1. Δίνονται οι ισορροπίες: (Α) NH3(aq) H 2 O(l)

NH 4

(aq)

OH

(aq)

(Β) NH 2

NH3(aq)

OH

(aq)

(aq)

H 2 O(l)

Η (Α) ισορροπία είναι μετατοπισμένη προς τα αριστερά ενώ η (Β) προς τα δεξιά. α. Καθορίστε στις δύο ισορροπίες αν το Η2Ο δρα σαν οξύ ή βάση κατά Bronsted Lowry. β. Ποιο είναι το πιο ισχυρό οξύ και ποια η πιο ισχυρή βάση σε κάθε μία ισορροπία.

2. Δίνεται η ισορροπία: CH3COOH +

CN-

CH3CΟΟ - +

ΗCΝ .

α. Ποια από τα μόρια και ιόντα που συμμετέχουν στην ισορροπία αυτή συμπεριφέρονται ως οξέα και ποια ως βάσεις κατά Bronsted και Lowry. β. Να προβλέψετε προς ποια κατεύθυνση ευνοείται η παραπάνω ισορροπία, αν η σταθερά ιοντισμού του CH3COOH είναι 10-5 και η σταθερά ιοντισμού του HCN είναι 10-10. Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας. Οι σταθερές ιοντισμού αναφέρονται στην ίδια θερμοκρασία και σε υδατικά διαλύματα.

3. Το pH διαλύματος CH3OH 1 Μ έχει pH: a. μικρότερο του 7

β. 7

γ. μεγαλύτερο του 7

Δίνεται για την CH3OH Ka = 3,2 ●10-16.

4. Κατά τη διάλυση 0,1 mol CH3OK σε Η2Ο και αραίωση μέχρις όγκου 1L στους 25οC, προκύπτει διάλυμα με pH: α.7

β.13

γ. 1

δ. 11

5. Ποια η Kc της ισορροπίας CH3COOH SO42

CH3COO

HSO4 . Δίνεται

Κα HSO4- = 10-2, Ka CH3COOH = 10-5. Προς τα πού είναι μετατοπισμένη η ισορροπία; 6. Οι ισορρροπίες:

OH- + HCℓO

Η2Ο + Cℓ-

ΗΝΟ2 + Cℓ-

ΝO2- + HCℓO

είναι και οι δύο μετατοπισμένες προς τα δεξιά. Η ισχύς των οξέων ελαττώνεται κατά τη σειρά: 74

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

α. HCℓO > ΗΝO2 > Η2O

β. Η2O > HCℓO > ΗΝO2

γ. Η2O > ΗΝO2 > HCℓO

δ. ΗΝO2 > HCℓO > Η2O

Διαλύματα αλάτων · Άλας προερχόμενο από ισχυρό οξύ - ισχυρή βάση κατά Arrhenious π.χ. ΝαCl. Κανένα από τα ιόντα του άλατος δεν ιοντίζεται (δεν δρα σαν οξύ ή σαν βάση κατά Bronsted Lowry γιατί είναι ασθενέστατα), το pH: ουδέτερο. · Άλας προερχόμενο από ισχυρό οξύ – ασθενή βάση κατά Arrhenious π.χ. NH4Cl. Ιοντίζεται μόνο το κατιόν που δρα σαν οξύ κατά Bronsted Lowry, το pH: όξινο. · Άλας προερχόμενο από ασθενές οξύ – ισχυρή βάση κατά Arrhenious π.χ.

CH3COONa. Ιοντίζεται μόνο το ανιόν που δρα σαν βάση κατά Bronsted Lowry, το pH: βασικό. · Άλας προερχόμενο από ασθενές οξύ – ασθενή βάση κατά Arrhenious π.χ.

CH3COONH4. Ιοντίζεται και το κατιόν και το ανιόν που δρουν σαν οξέα – βάσεις κατά Bronsted Lowry, γράφουμε και τον ιοντισμό του Η2Ο, θεωρούμε προσέγγιση x y ω και καταλήγουμε [H3 O ]

Kw

Ka (απόδειξη).

Kb

Απόδειξη:

BHA

BH

A

c

c

c

BH

H 2O

B H 3O

C x

x

2H 2 O

H 3O x

K 'a

Kw Kb

x

A

H 2O

C y

HA OH y

y

OH y

x x C x

1

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 75

K 'b

y y C y

Kw Kb

2

Προσέγγιση : x=y=ω Οπότε

1 2

Ka Kb

H 3O OH

H 3O Kw H 3O

Ka Kb

KaKw Kb

H 3O

Διάλυμα που περιέχει μόνο έναν ηλεκτρολύτη Όξινο

· Ισχυρό οξύ · Ασθενές οξύ · Άλας του οποίου υδρολύεται μόνο το κατιόν π.χ. NH4Cl · Άλας του οποίου το κατιόν υδρολύεται ισχυρότερα από το ανιόν.

Βασικό

· Ισχυρή βάση · Ασθενές βάση · Άλας του οποίου υδρολύεται μόνο το ανιόν π.χ. CH3COONa · Άλας του οποίου το ανιόν υδρολύεται ισχυρότερα από το κατιόν

Ουδέτερο

·Άλας του οποίου κανένα ιόν δεν υδρολύεται π.χ. ΝaCl · Άλας του οποίου το ανιόν και το κατιόν υδρολύονται στον ίδιο βαθμό

Ερωτήσεις: 1. Το διάλυμα NH4CN Ο,1 Μ έχει pH = 9,2. Μεταξύ των σταθερών ιοντισμού Kb της ΝΗ3 και του Κα του HCΝ, ισχύει: α. Κb = Κa

β. Kb < Ka

γ. Kb > Ka

δ. Kb << Ka

2. Διάλυμα χλωριούχου καλίου (KCℓ) είναι ουδέτερο. Αυτό συμβαίνει γιατί: α. Έχει την ίδια συγκέντρωση ιόντων Η3Ο+(aq) και ιόντων ΟΗ-(aq) β. Δεν υπάρχουν ιόντα Η3Ο+(aq) και ιόντα ΟΗ-(aq) στο διάλυμα. γ. Το χλωριούχο κάλιο είναι αλάτι. δ. Έχει την ίδια συγκέντρωση ιόντων Κ+(aq) και ιόντων Cℓ-(aq).

3. Κατά την διάλυση του άλατος NH4F στο νερό προκύπτει τελικά όξινο διάλυμα. Με βάση το παραπάνω δεδομένο, ποια από τις επόμενες προτάσεις είναι σωστή: α. τα ιόντα F- ιοντίζονται σε μεγαλύτερο ποσοστό -

γ. τα ιόντα F και

ΝΗ4+

έχουν τον ίδιο βαθμό ιοντισμού

β. KHF>KNH3 δ. KF->KNH4+

4. Υδατικό διάλυμα ενός οξέος ΗΑ συγκέντρωσης 0,01 Μ έχει pH=2. Ένα υδατικό διάλυμα του άλατος ΝΗ4Α είναι: α. όξινο

β. βασικό

γ. ουδέτερο

δ. δεν μπορεί να γίνει σχετική πρόβλεψη

5. Οι φυσιολογικές τιμές pH του αίματος είναι 7,35 – 7,45.

76

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Αν σε ένα ασθενή το pH αίματος είναι 7,1 τι συμπλήρωμα θα πρέπει να δοθεί στον ασθενή αυτό; α. H2CO3 ανθρακικό οξύ

β. NaHCO3 όξινο ανθρακικό νατρίο

γ. CO2 διοξείδιο του άνθρακα

δ. KCℓ χλωριούχο νάτριο

6. Το pH ενός διαλύματος CvH2v+1COONH4 1 M μπορεί να είναι: α. 7 β. μικρότερο, μεγαλύτερο ή ίσο με 7 γ. μικρότερο του 7 δ. μεγαλύτερο του 7 7. Ποια από τις παρακάτω ουσίες όταν διαλύεται στο νερό δίνει όξινο διάλυμα; α. Διοξείδιο του θείου

β. Οξείδιο του καλίου

γ. Οξείδιο του νατρίου

δ. Βρομιούχο νάτριο

8. Ποια από τις παρακάτω ουσίες όταν διαλύεται στο νερό δίνει όξινο διάλυμα; α. Οξείδιο του ασβεστίου

β. Διοξείδιο του αζώτου

γ. Διοξείδιο του άνθρακα

δ. Χλωριούχο κάλιο

9. Από τα ακόλουθα διαλύματα που έχουν όλα την ίδια συγκέντρωση να επιλέξετε αυτό που έχει τη μικρότερη και αυτό που έχει τη μεγαλύτερη τιμή pH. Δ1: ΝaF, Δ2: NaBr, Δ3: CaCℓ2, Δ4: CH3COONH4

Δ5: CH3NH3Cℓ

α. Δ1 – Δ3 β. Δ5 – Δ3 γ. Δ5 – Δ1 δ. Δ4 – Δ2 10. Ποια από τις επόμενες ουσίες όταν διαλυθεί στο νερό θα δώσει την υψηλότερη τιμή pH; α. NH4Cℓ

β.

KBr

γ.

KI

δ.

KF

11. Υδατικό διάλυμα ενός μονοπρωτικού οξέος ΗΑ 0,01 Μ έχει pH=2. Ένα υδατικό διάλυμα του άλατος ΝΗ4Α είναι: α. όξινο

β. βασικό

γ. ουδέτερο

δ. δεν μπορεί να γίνει σχετική πρόβλεψη.

12. Ποιο από τα παρακάτω δίνουν βασικό διάλυμα κατά τη διάλυσή τους σε Η2Ο. α. ΝαCℓ

β. NH4Cℓ

γ. CH3COONa

δ. CH3COONH4

13. Ποιο από τα πιο κάτω διαλύματα έχει μεγαλύτερη συγκέντρωση ιόντων υδροξειδίου και γιατί; α. KBr 1M

β. HBr 1M

γ. NH4Cℓ 1M

14. Διάλυμα εναμμώνιου θειικού νατρίου (NaNH4SO4) έχει σε 25 oC, pH: α. Μικρότερο του 7, β. μεγαλύτερο του 7,

γ. ίσο με 7,

δ. Είναι ανεπαρκή τα δεδομένα για απάντηση. Δίνονται οι σταθερές ιοντισμού της ΝΗ3 και ΗSO4- αντίστοιχα ίσες με Kb=10-5, και Ka=10-2 .

15. To pH διαλύματος που θα προκύψει από την πλήρη εξουδετέρωση διαλύματος οξέος ΗΑ 1Μ από διάλυμα ΝαΟΗ 0,5Μ σε 25 οC, θα είναι: α. οπωσδήποτε μεγαλύτερο του 7,

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 77

β. οπωσδήποτε μικρότερο του 7, γ. οπωσδήποτε ίσο με 7, δ. αν το οξύ είναι ισχυρό θα είναι 7 και αν είναι ασθενές μεγαλύτερο του 7.

16. Το pH υδατικού διαλύματος 1M ασθενούς βάσης RNH2 με σταθερά ιοντισμού Kb =10-5 είναι: α. 2

β. 2,5

γ. 12

δ. 11,5

ε. 10

17. Έχουμε υδατικό διάλυμα 0,10 M HCOONH4. To pH του διαλύματος αυτού, αν οι σταθερές ιοντισμού του μυρμηκικού και της αμμωνίας είναι αντίστοιχα: K α = 1,8 10-4 και K b = 1,8 10-5 είναι: α. 1,0

β. 6,5

γ. 6,0

δ. 7,5

18. Διάλυμα ΝΗ4F στους 250C έχει pΗ<7 Κa(HF)=7.10-4 ΚbΝΗ3=2.10-5 19. Κατά την διάλυση ενός ηλεκτρολύτη στο νερό, σχηματίστηκε διάλυμα που περιέχει: ιόντα Κ+, ιόντα Η3Ο-, ιόντα ΗCΟΟ-, ιόντα ΟΗ- και μόρια ΗCOOH. α. Eξηγήστε ποιος είναι ο ηλεκτρολύτης που διαλύθηκε στο νερό. β. Γράψτε τις χημικές ενώσεις όλων των αντιδράσεων που πραγματοποιούνται στο διάλυμα 20. Όταν αραιώνεται σε σταθερή θερμοκρασία ένα υδατικό διάλυμα KF το pΗ του α. ελαττώνεται

β. μένει σταθερό

γ. αυξάνεται

21. Το pH υδατικού διαλύματος (NH4)2CO3 1,0 Μ είναι μικρότερο από το pΗ διαλύματος Na2CO3 1,0 Μ.

Ασκήσεις: 1. Σε θερμοκρασία 25ο C η διαλυτότητα του Ca(OH)2 είναι ίση με 0,148 g ανά 100 g Η2Ο. α. Αν θεωρήσουμε ότι ο όγκος του κορεσμένου διαλύματος Ca(OH)2 που περιέχει 0,148 g σε 100 g Η2Ο, είναι 100 mL να υπολογιστεί η τιμή του pH του. β. Αν σε 500 g Η2Ο προστεθούν 0,800 g Ca(OH)2 και σχηματιστούν 500 mL διαλύματος ποιο θα είναι το pH και ποια η μάζα του; γ. Αν σε άλλα 500 g Η2Ο προστεθούν 0,555 g Ca(OH)2 και σχηματιστούν 500 mL διαλύματος ποιο θα είναι το pH του;

78

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

2. Δίνεται η χημική εξίσωση ιοντισμού της μεθυλαμίνης, CH3NH2, στο νερό και η σταθερά ιοντισμού, Κb.

CH3 NH 2

H2O

CH3 NH3

OH

Kb

4, 4 10

4

Ποια η [Η3Ο+] σε υδατικό διάλυμα της μεθυλαμίνης με συγκέντρωση 0,25 Μ; α. 9,5·10-13 β. 1,1·10-2 γ. 9,5·10-11

δ. 1,1·10-4

3. Δίνεται 0,1 L διαλύματος CH3COOH 10-1 M, με pΗ= 3. Πόσο θα γίνει τo pH, αv στo διάλυμα αυτό προσθέσουμε 0,54 g CH3COOH χωρίς μεταβολή του όγκου; 4. Διάλυμα HCℓ έχει pH=3. Διάλυμα CH3COOH που έχει ίδιο όγκο με το διάλυμα του HCℓ έχει επίσης

pH=3. Ποια σχέση έχουν οι όγκοι διαλύματος NaOH που

απαιτούνται για εξουδετέρωση των διαλυμάτων των οξέων; Δίνεται: kaCH3COOH = 10 -5.

5. Σε 400 mL νερού διαλύονται 6,5 g KCN. Να υπολογιστεί η συγκέντρωση των ιόντων Η3Ο+ στο διάλυμα που σχηματίζεται. Δίνονται για το ΗCΝ: ka=4 10-10, kw=10-14, Μr KCN =65.

6. Ο βαθμός ιοντισμού του A- είναι 0,2% σε διάλυμα όγκου 200 mL και συγκέντρωσης 0,2 M σε ΝaΑ. Να βρεθεί πόσα mol NaA πρέπει να προστεθούν στο παραπάνω διάλυμα, ώστε ο βαθμός ιοντισμού να γίνει ο μισός. Ποια θα είναι η [OH -] στο αρχικό και τελικό διάλυμα; Δίνεται ότι με την προσθήκη του NaA ο όγκος του διαλύματος παραμένει σταθερός.

7. Με ποια αναλογία όγκων πρέπει να αναμείξουμε διάλυμα NH4Cℓ 0,16 M με διάλυμα NH4Cℓ 0,06 Μ, για να προκύψει διάλυμα που να έχει pH= 5; Δίνεται: kbNH3 = 10 - 5.

8. Ποιο είναι το pH διαλύματος που προκύπτει αν αναμείξουμε 100 mL διαλύματος ΝΗ3 0,02 Μ με 100 mL διαλύματος HCℓ 0,02 Μ; Δίνονται: kbΝΗ3 = 10-5 , kw = 10-14.

9. Διάλυμα ασθενούς μονοβασικού οξέος 0,1 Μ έχει pH=3 και αναμειγνύεται με ίσο όγκο διαλύματος NaOH που έχει pH=13. Να βρείτε το pH του διαλύματος που σχηματίζεται.

10. Να βρείτε το pH διαλύματος άλατος CH3NH3Α συγκέντρωσης C=1 M αν Κa ΗΑ= 10-6 και kb CH3NH2=10-4.

11. Να βρεθεί το pH διαλύματος Na2SO4 10-4 M. Δίνεται Κ2 Η2SO4 = 10-2 M, Kw = 10-14. Σχολιάστε το αποτέλεσμα, συγκρίνοντας το Kb • C με το Kw. 12. α. Υδατικό διάλυµα ∆1 θερµοκρασίας θ1 0C περιέχει το ασθενές οξύ ΗΑ συγκέντρωσης 0,1Μ και έχει pH=3.

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 79

Υδατικό διάλυµα ∆2 θερµοκρασίας θ1 0C περιέχει ΝαΑ (άλας του ασθενούς οξέος ΗΑ) συγκέντρωσης 0,01Μ και pH=8. Υδατικό διάλυµα ∆3 θερµοκρασίας θ2=25 0C περιέχει το ασθενές οξύ ΗΒ συγκέντρωσης 0,01Μ και pH=3,5. i. Να εξηγήσετε αν η θερµοκρασία θ1 είναι µικρότερη, µεγαλύτερη ή ίση από τη θερµοκρασία θ2. ii. Να εξηγήσετε ποιο από τα οξέα ΗΑ και ΗΒ είναι ισχυρότερο, σε υδατικό τους διάλυµα στους 25 0C ∆ίνεται Κw=10-14 στους 25 0C. Να χρησιµοποιήσετε τις προσεγγίσεις που επιτρέπονται από το σχολικό βιβλίο

Β. ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΚΟΙΝΟΥ ΙΟΝΤΟΣ Επίδραση κοινού ιόντος Όταν σε διάλυμα ασθενούς ηλεκτρολύτη προσθέσουμε έναν άλλο ηλεκτρολύτη που έχει κοινό ιόν με τον αρχικό τότε η ισορροπία ιοντισμού του αρχικού ηλεκτρολύτη μετατοπίζεται προς τα αριστερά (αρχή Le Chatelier) ο βαθμός ιοντισμού μειώνεται. Η 80

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

συγκέντρωση του άλλου ιόντος μειώνεται. Η συγκέντρωση του κοινού ιόντος είναι μεγαλύτερη από την αρχική (τείνει να αναιρεθεί η μεταβολή, αλλά δεν αναιρείται – αρχή Le Chatelier). Ερώτηση: 1. Από τα διαλύματα: Δ1: CH3NH2 0,1 Μ σε θερμοκρασία 25οC, Δ2: CH3NH3Cℓ 0,1 σε θερμοκρασία 25οC, Δ3: CH3NH2 0,1 Μ – CH3NH3Cℓ 0,1 M σε θερμοκρασία 25οC, Δ4: CH3NH2 0,31% w/v σε θερμοκρασία 35οC, εμφανίζει τη μεγαλύτερη συγκέντρωση ανιόντων υδροξειδίου το: α. Δ1

β. Δ2

γ. Δ3

δ. Δ4

Παράγοντες που επηρεάζουν τα μέτρα ισχύος Οξέων – Βάσεων Βαθμός (α)

Σταθερά (Κa)

✓

✓

✓

✓

θα

θΚa

Φύση ηλεκτρολύτη Φύση διαλύτη Θερμοκρασία (ο ιοντισμός: ενδόθερμη διεργασία) Συγκέντρωση ηλεκτρολύτη Επίδραση κοινού ιόντος

Cα (v.Ostwald) Cα

-

Ερωτήσεις: 1. Ποια από τις επόμενες προτάσεις είναι σωστή; α. Το pH του καθαρού νερού στους 80°C είναι μικρότερο του 7. β. Το pH διαλύματος NaΟΗ 10-8 Μ είναι 6. γ. Το καθαρό νερό στους 80°C είναι όξινο. δ. Η Κa του οξικού οξέος αυξάνεται αν προσθέσουμε σε διάλυμά του οξικό νάτριο.

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 81

2. Δίνονται διαλύματα οξέων με σταθερές στους 25οC. ΗΑ: Κa=1,74·10-5

ΗΒ: Κa=1,38·10-3

ΗΓ: Κa=1,78·10-5

Κατατάξτε τα οξέα με σειρά αυξανόμενης ισχύος.

3. Διάλυμα οξέος ΗΑ έχει pH=1 ενώ διάλυμα οξέος ΗΒ έχει pH=2. Ποια πρόταση είναι σωστή; α. Το ΗΑ είναι ισχυρότερο από το ΗΒ. β. Η [ΗΑ] είναι μεγαλύτερη της [ΗΒ]. γ. Η [Η3Ο+] στο διάλυμα ΗΑ είναι μεγαλύτερη του διαλύματος ΗΒ. δ. Η [Η3Ο+] στο διάλυμα ΗΑ είναι διπλάσια από την συγκέντρωση την [Η3Ο+] στο διάλυμα ΗΒ.

4. Δικαιολογήστε την επόμενη πρόταση αν είναι σωστή ή λανθασμένη. «Το οξικό οξύ συμπεριφέρεται σε κάθε διάλυμα ως ασθενές οξύ».

5. Κατά την προσθήκη διαλύματος NaCℓ σε διάλυμα HCℓ (διάλυμα Δ1), η [Cℓ-] του τελικού διαλύματος σε σχέση με την συγκέντρωση του στο διάλυμα Δ1, είναι: α. μεγαλύτερη

β. μικρότερη

γ. ίση

δ. δεν επαρκούν τα δεδομένα για να απαντήσουμε

‘Ασκηση: 1. α. Να υπολογίσετε το βαθμό ιοντισμού και το pH του οξικού οξέος σε διάλυμα 0,1 Μ στους 25ο C. Η Κα του οξικού οξέος σε αυτή τη θερμοκρασία είναι 10-5. β. Να προσδιορίσετε το pH του διαλύματος που θα προκύψει αν σε ένα λίτρο του πιο πάνω διαλύματος προσθέσουμε 4,1 g στερεού CH3COONa (μεταβολή όγκου αμελητέα). Μεταβολές που επηρεάζουν την ισορροπία: HA H 2 O

H3O

A

ΔΗ>0

(ενδόθερμη) Μεταβολή Προσθήκη ΝaΑ(s) με V=σταθερό

Εξήγηση ΝaΑ Νa++ΑΕ.Κ.Ι. η ισορροπία μετατοπίζεται αριστερά (αρχή Le Chatelier)

α ↓

[Η3Ο+] ↓

pH ↑

[A-] ↑ τείνει να αναιρεθεί η μεταβολή αλλά δεν αναιρείται (αρχή Le

82

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

+

Προσθήκη ΗCℓ(g) με V=σταθερό

HCℓ+H2O H3O +Cℓ

↓

Προσθήκη Η2Ο ή προσθήκη διαλύματος ΝaCl ή ΚΝΟ3 Προσθήκη ΗΑ με V=σταθερό

Αραίωση του διαλύματος Νόμος Ostwald

↑

Προσθήκη ΝaCl(s) ή ΚΝΟ3(s) με V=σταθερό Αύξηση της θ (μεταβάλλετα ι και η Κa)

↑ τείνει να αναιρεθεί η μεταβολή αλλά δεν αναιρείται (αρχή Le Chatelier) ↓

Ε.Κ.Ι. η ισορροπία μετατοπίζεται αριστερά (αρχή Le Chatelier)

Αύξηση της συγκέντρωσης του ΗΑ Νόμος Ostwald Καμία επίδραση

Αρχή Le Chatelier ευνοούνται οι ενδόθερμες, άρα ο ιοντισμός, επομένως η ισορροπία μετατοπίζεται προς τα δεξιά

a

Ka C

[H3 O ]

Ka C

[H3O ] aC

↓ a

aC

Σταθ.

↑

↑

↓

↓

↑

Ka C

Σταθ.

↑

Chatelier) ↓

KaC

↑

Σταθ.

↓

Σταθ.

↓

↑

Σχόλιο: Αρχή Le Chatelier και νόμος του Ostwald Κατά την αραίωση ή συμπύκνωση του διαλύματος ασθενούς οξέος, χρησιμοποιούμε τον νόμο του Ostwald, για να διαπιστώσουμε τις μεταβολές που συμβαίνουν στις συγκεντρώσεις στα mole και στο βαθμό ιοντισμού. Αν χρησιμοποιήσουμε την αρχή Le Chatelier η αντιμετώπιση γίνεται πιο πολύπλοκη.

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 83

Συγκεκριμένα HA H 2 O

με H3O

μείωση A

της

C

(αραίωση

του

διαλύματος)

η

ισορροπία

μετατοπίζεται προς τα εκεί που έχουμε αύξηση της συγκέντρωσης

των διαλυμένων σωματιδίων, δηλαδή προς τα δεξιά (από 1 μόριο ΗΑ παράγονται 2 ιόντα Η3Ο +, Α- το νερό θεωρούμε ότι δεν μετέχει στη ισορροπία, η [Η2Ο]=σταθερή). Άρα ο βαθμός ιοντισμού του ΗΑ αυξάνεται. Αυξάνονται και τα mole των Η3Ο+ και Α- αλλά δεν γνωρίζουμε πως μεταβλήθηκαν οι συγκεντρώσεις τους. Ενώ με προσθήκη ΗΑ, η ισορροπία μετατοπίζεται προς τα δεξιά, άρα οι συγκεντρώσεις των Η 3Ο

+

και Α- αυξάνονται (ο όγκος παραμένει σταθερός), αλλά

δεν γνωρίζουμε πως

μεταβλήθηκε ο βαθμός ιοντισμού.

Ερωτήσεις: 1. Σωστό – Λάθος α. Σε διάλυμα ΝΗ3 ρίχνουμε διάλυμα ΝαΒr, άρα ο βαθμός ιοντισμού της ΝΗ3 αυξάνεται. β. Κατά τη διάλυση ΚΟΗ σε διάλυμα ΝΗ3, χωρίς να μεταβληθεί ο όγκος του διαλύματος η [ΟΗ-] αυξάνεται ενώ η

NH 4

μειώνεται.

γ. Σε διάλυμα ΗΒr προσθέτουμε διάλυμα ΚΒr, το ρΗ του διαλύματος ΗΒr αυξάνεται. δ. Όταν σε υδατικό διάλυμα CH3COOH προστίθεται υδατικό διάλυμα NaCℓ, το pH αυξάνεται. ε. Κατά την προσθήκη ΝαF σε διάλυμα HF το pH του διαλύματος παραμένει σταθερό.

2. Σε υδατικό διάλυμα ΝΗ3 0,1Μ προστίθεται ποσότητα ΚΟΗ χωρίς μεταβολή του όγκου του διαλύματος. α. Ο βαθμός ιοντισμού της ΝΗ3 και το ρΗ του διαλύματος αυξάνονται. β. Ο βαθμός ιοντισμού της ΝΗ3 και το ρΗ του διαλύματος ελαττώνεται. γ. Ο βαθμός ιοντισμού της ΝΗ3 αυξάνεται και το ρΗ του διαλύματος μειώνεται. δ. Ο βαθμός ιοντισμού της ΝΗ3 μειώνεται και το ρΗ του διαλύματος αυξάνενται.

3. Να καταταγούν κατά σειρά αυξανόμενου ρΗ τα παρακάτω υδατικά διαλύματα συγκέντρωσης 1Μ. Θερμοκρασία διαλυμάτων 25οC α. Διάλυμα HCOONa ε. Διάλυμα NH4Br

β. Διάλυμα KCℓ

γ. Διάλυμα HNO3

δ. Διάλυμα KOH

στ. Διάλυμα Ca(OH)2

84

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

4. Σε υδατικό διάλυμα HCOOH προστίθεται μικρή ποσότητα HCOONa(s), χωρίς μεταβολή του όγκου του διαλύματος. Ποιο από τα παρακάτω μεγέθη αυξάνεται: α. ο βαθμός ιοντισμού του ΗCOOH γ. η [ΟΗ-]

β. η [Η3Ο+] δ. το pOH του διαλύματος

5. Τι θα συμβεί όταν διάλυμα ασθενούς οξέος ΗΑ 0,1 Μ αραιωθεί σε 0,01 Μ, υπό σταθερή θερμοκρασία; α. Η [Η3Ο+] θα γίνει 0,01 Μ γ. ο βαθμός ιοντισμού θα αυξηθεί

β. το pH θα ελαττωθεί δ. η Κa θα αυξηθεί

6. Αν σε διάλυμα ασθενούς οξέος ΗΑ προσθέσουμε νερό τότε η Κa του οξέος αυξάνεται.

7. Με προσθήκη νερού δεν μεταβάλλεται το pH υδατικού διαλύματος: α. CH3COOH 8.

β. NH4Cℓ

γ. NaCℓ

δ. CH3COONa

Ορισμένος όγκος διαλύματος HCOOH θερμοκρασίας 250C αραιώνεται με

προσθήκη ίσου όγκου ζεστού νερού, οπότε προκύπτει διάλυμα θερμοκρασίας 400C. Ποια από τις ακόλουθες προτάσεις είναι σωστή; α. O βαθμός ιοντισμού και η σταθερά ιοντισμού του HCOOH αυξάνονται. β. O βαθμός ιοντισμού του HCOOH αυξάνεται ενώ η σταθερά ιοντισμού του παραμένει σταθερή. γ. O βαθμός ιοντισμού του HCOOH μειώνεται ενώ η σταθερά ιοντισμού του παραμένει σταθερή. δ. O βαθμός ιοντισμού του HCOOH μειώνεται ενώ η σταθερά ιοντισμού του αυξάνεται.

9. Διαθέτουμε υδατικό διάλυμα NH4Cℓ. a. Το διάλυμα αυτό είναι όξινο, βασικό ή ουδέτερο; Δικαιολογήστε την απάντησή σας. β. Στο διάλυμα αυτό προσθέτουμε στέρεο ΝaCℓ, χωρίς μεταβολή του όγκου του διαλύματος και της θερμοκρασίας. Το pH του διαλύματος θα αυξηθεί, θα μειωθεί ή θα παραμείνει σταθερό; Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας.

10. Σε διάλυμα ΝΗ3 προστίθεται: α. καθαρό νερό

β. αέρια ΝΗ3

γ. στερεό ΝΗ4Cℓ

δ. στέρεο NaOH

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 85

Η προσθήκη στερεού ή αερίου δεν μεταβάλλει τον όγκο του διαλύματος. Ποια μεταβολή θα συμβεί στην τιμή του pH για την κάθε μια από τις πιο πάνω περιπτώσεις; Δικαιολογήστε την απάντηση σας.

11. Για να περιοριστεί ο βαθμός ιοντισμού του HCOOH και ταυτόχρονα να αυξηθεί το pH του διαλύματος πρέπει να προσθέσουμε: α. Η2Ο

β. HCℓ

γ. ΗCOOH δ. (HCOO)2Ca

12. Υδατικό διάλυμα NaNO3 θερμαίνεται από τους 25οC στους 50οC. Το pH του διαλύματος: α. παραμένει αμετάβλητο γ. μειώνεται

β. αυξάνεται δ. δεν μπορεί να προβλεφθεί

13. Η προσθήκη υδατικού διαλύματος ισχυρού οξέος σε υδατικό διάλυμα CH3COOH ελαττώνει πάντα την τιμή του pH του τελικού διαλύματος. ‘Ασκηση: 1. Διάλυμα ΝΗ3 0,18 Μ έχει όγκο 20 mL και ο βαθμός ιοντισμού της αμμωνίας είναι 0,01. α. Να βρεθεί η τιμή της σταθεράς Kb για την ΝΗ3 στη θερμοκρασία αυτή. β. Το διάλυμα αραιώνεται με προσθήκη 160 mL νερού. Να βρείτε: i. Το βαθμό ιοντισμού της αμμωνίας στο αραιωμένο διάλυμα. ii. To λόγο των συγκεντρώσεων των ΟΗ- πριν και μετά την αραίωση. Τι παρατηρείτε; (Απ. α. 1,8 10-5 β. 0,03(> 0,01), 3:1)

Ιοντισμός διπρωτικού οξέος Τα διπρωτικά οξέα (Η2Α) ιοντίζονται μερικώς σε δύο στάδια, οπότε γράφουμε τους μερικούς ιοντισμούς ξεχωριστά, λαμβάνοντας υπόψη ότι τα Η3Ο+ και τα ΗΑσυμμετέχουν και στις δύο ισορροπίες υπολογίζουμε τις τελικές τους συγκεντρώσεις. Συνηθισμένη προσέγγιση επειδή Κ1>>Κ2 είναι x>>y.

86

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Προσοχή! το Η2SO4 είναι ισχυρό οξύ στο πρώτο στάδιο ιοντισμού και ιοντίζεται πλήρως ενώ στο δεύτερο στάδιο ιοντισμού μερικά. Ερωτήσεις: 1. Ποιο από τα παρακάτω σωματίδια έχει μεγαλύτερη συγκέντρωση σε Kένα υδατικό διάλυμα Η2SΟ4; α. Η2SΟ4

β. ΗSO4-

γ. Η3Ο+

δ. SΟ42-

2. Οι τιμές των pΚa των τριών διαδοχικών ιοντισμών του φωσφορικού οξέος στους 25οC είναι pΚa1=2,12 , pΚa2=7,21 , pΚa3=12,32. Το pΚb της συζυγούς βάσης ΗPO42του δισόξινου φωσφορικού οξέος H2PO4-1 είναι: α. 1,94

β. 6,79

γ. 9,33

δ. 12,32

Ασκήσεις: 1. Ποιες οι συγκεντρώσεις των ιόντων σε διάλυμα Η2Α 0,1 M; Δίνεται: Κ1 = 10-7, Κ2 = 10-11.

(Aπ. 10-4-10-11) 2. Σε διάλυμα H2S 0,1 M πoια είvαι η [S2-]; Αv στo διάλυμα πρoσθέσoυμε ΗCl, ώστε η συγκέvτρωση τoυ HCl vα είvαι 0,0001 Μ πoια η [S2-]; Πoιo τo pH στις δύo περιπτώσεις; Δίvεται: Κ1 = 10-7, Κ2 = 10-13. (Απ. 10-13-0,38.10-13-4-3,79) 3. Υδατικό διάλυμα διπρωτικού οξέος Η2Α έχει συγκέντρωση 0,1 Μ. Να υπολογίσετε: α. το pH του διαλύματος. β. τους βαθμούς ιοντισμού α1 και α2 του οξέος. Δίνονται για το Η2Α: Κa1=10-3 και Κa2=10-7. (Απ. 2-0,1-10-5) 4. Υδατικό διάλυμα Η3PO4 έχει συγκέντρωση 0,5 Μ. Να υπολογίσετε τις συγκεντρώσεις όλων των ιόντων που περιέχονται στο διάλυμα. Δίνονται: για το Η3PO4: Κa1=5·10-3, Κa2=6·10-8 και Κa3=10-12, για το Η2Ο: Kw=10-14. (Απ. 0,05 Μ-6·10-8 Μ-1,2·10-18 Μ) Διάλυμα περιέχει 2 ασθενή οξέα ή 2 ασθενείς βάσεις Γράφουμε τους μερικούς ιοντισμούς και θα έχουμε επίδραση κοινού ιόντος Η3Ο+ ή ΟΗ- από τον έναν ηλεκτρολύτη στον άλλο και αντίστροφα.

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 87

Αν Κ1>>Κ2 τότε θεωρούμε x>>y. Αν Κ1 ίδιας τάξης με το Κ2 λύνουμε ως προς x(x+y) και y(x+y) αντίστοιχα και προσθέτουμε κατά μέλη. Ερώτηση: 1. Υδατικό διάλυμα Δ περιέχει τα ασθενή μονοπρωτικά οξέα ΗΑ και ΗΒ με συγκεντρώσεις c1 M και c2 M αντίστοιχα. Να αποδείξετε ότι η συγκέντρωση των ιόντων Η3Ο+ του διαλύματος δίνεται από τη σχέση [H3O ] Δίνεται ότι για τα οξέα ΗΑ και ΗΒ είναι

Ka c1

10

2

και

K 'a c2

K a c1 K 'a c 2 .

10 2 , οπότε επιτρέπονται οι

γνωστές προσεγγίσεις. Ασκήσεις: 1. Υδατικό διάλυμα Δ περιέχει τα ασθενή μονοπρωτικά οξέα ΗΑ και ΗΒ με συγκέντρωση 0,2 Μ και 0,1 Μ αντίστοιχα. Να υπολογίσετε το pH του διαλύματος και το βαθμό ιοντισμού του κάθε οξέος στο διάλυμα Δ. Δίνονται: όλα τα διαλύματα έχουν θερμοκρασία 25οC, για το ΗΑ: Κa=10-6, για το ΗΒ: Κa=8·10-6.

2. Διάλυμα περιέχει δύο ασθενή οξέα ΗΑ και ΗΒ με συγκεντρώσεις 0,02 και 0,01 Μ αντίστοιχα. Υπολογίστε το pH του διαλύματος. Δίνονται οι σταθερές ιοντισμού των οξέων ΗΑ και ΗΒ 10-4 και 10-7 αντίστοιχα. (Απ. 2,85) 3. Υδατικό διάλυμα όγκoυ 1 L σε θερμoκρασία 250C περιέχει 0,1 mol oξέoς ΗΑ και 0,1 mol oξέoς ΗΒ (όπoυ Α- και Β- μovoσθεvή αvιόvτα). Το pH του διαλύματος είναι ίσo με 1. Και τα δύο οξέα, ΗΑ και ΗΒ, ιοντίζεται μερικά και η σταθερά ιοντισμού του ΗΑ στους 250C είναι ίση με 0,2. Ζητούνται: α. η συγκέντρωση των ιόντων [Α-] και η συγκέντρωση των αδιάστατωv μορίων [ΗΑ] στο διάλυμα, β. η συγκέvτρωση τωv ιόvτωv [Β-] και η συγκέvτρωση τωv αδιάστατωv μoρίωv [ΗΒ] στo διάλυμα.

88

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

γ. Να απoδειχθεί ότι τo ΗΑ είvαι ισχυρότερo oξύ από τo ΗΒ στoυς 250C. (Εξετάσεις 1989)

(Απ. 0,067 M-0,033 M)

4. 10 mL διαλύματος CH3COONa 0,1 Μ αναμειγνύονται με 40 mL διαλύματος NaF 1 M. Ποιο το pH του διαλύματος που προκύπτει; Δίνονται: θ=250C. Κw=10-14, Κa(CH3COOH)=10-5, Κa(HF)=10-4. (Απ. 9) Αντιδράσεις σε υδατικά διαλύματα Οι αντιδράσεις που μπορούν να πραγματοποιηθούν είναι οι ακόλουθες: α. Αντίδραση εξουδετέρωσης (οξύ + βάση) Όταν έχουμε ανάμειξη οξέος με βάση θα γράφουμε την αντίδραση εξουδετέρωσης που είναι μονόδρομη π.χ.

CH3COOH + NaOH  CH3COONa + H2O NH3 + HCℓ  NH4Cℓ RNH2 + HCℓ  RNH3Cℓ β. Αντίδραση διπλής αντικατάστασης Στην κατηγορία περιλαμβάνονται οι αντιδράσεις μεταξύ άλατος ασθενούς οξέος (CH3COONa) με ισχυρό oξύ (HCℓ) CH3COONa + HCℓ  CH3COOH + NaCℓ ή άλατος ασθενούς βάσης (ΝΗ4Cℓ, RNH3Cℓ) με ισχυρή βάση (ΝaΟΗ) ΝΗ4Cℓ + ΝaΟΗ ΝaCℓ + ΝΗ3 +Η2Ο RNH3Cℓ + ΝaΟΗ ΝaCℓ +RΝΗ2 +Η2Ο γ. Αντίδραση απλής αντικατάστασης Τα πολύ δραστικά μέταλλα Κ, Βa, Ca, Na όταν αντιδρούν με το νερό παράγουν βάση + Η2 2Κ + 2Η2Ο  2ΚΟΗ + Η2 2Νa + 2Η2Ο  2 ΝaΟΗ + Η2 Ca + 2H2O  Ca(OH)2 + H2 Ba + 2H2O  Ba(OH)2 + H2 Τα μέταλλα , τα ηλεκτροθετικότερα του υδρογόνου, αντιδρούν με μη οξειδωτικά οξέα και δίνουν άλας και Η2. Σχηματίζεται το άλας με μικρότερο Α.Ο.

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 89

Zn + 2HCl

ZnCl2 + H 2

Fe + H 2SO 4(a)

FeSO 4 + H 2

2RCOOH 2Na

2RCOONa H2

2RCOOH Ca

RCOO 2 Ca H2

δ. Αvυδρίτης (οξείδιο) + νερό  οξύ ή βάση Κ2Ο + Η2Ο  2ΚΟΗ (οξείδια μετάλλων δίνουν βάση). Ν2Ο5 + Η2Ο  2ΗΝΟ3 (οξείδια αμετάλλων δίνουν οξέα) Προσοχή! Κατά την πλήρη εξουδετέρωση η ποσότητα της βάσης (ή του οξέος ) που απαιτείται για εξοθδετέρωση εξαρτάται από τη στοιχειομετρία και όχι από την ισχύ του οξέος(ή της βάσης)

BA H 2O ισχύει λόγω στοιχειομετρίας n HA

HA BOH

ενώ κατά τις εξουδετερώσεις: H 2 A 2BOH

2HA B(OH) 2

BA 2 2H 2O ισχύει n HA

n BOH

B2 A 2H 2O ισχύει: n BOH

2n H2 A

2n B(OH)2 .

Ερωτήσεις: 1. Οι σχέσεις των όγκων V1 και V2 ενός διαλύματος ΚΟΗ οι οποίοι απαιτούνται για την πλήρη εξουδετέρωση ίσων όγκων διαλυμάτων HBr και CH3COOH που έχουν ίδια συγκέντρωση είναι: α. V1>V2

β. V1=V2

γ. V1<V2

δ. V1=2V2

2. Για την πλήρη εξουδετέρωση 1 L διαλύματος CH3COOH 0,1 M απαιτούνται χ L διαλύματος ΝaΟΗ 0,1 Μ. Για το χ ισχύει: α. χ=0,1

β. χ>0,1

γ. χ<0,1

δ. δεν μπορούμε να ξέρουμε.

3. Ποιο από τα ακόλουθα διαλύματα απαιτεί μεγαλύτερο όγκο διαλύματος HCl 1Μ για την πλήρη εξουδετέρωση του; Δ1: 1 L διαλύματος NH3 με pH=11 και Κb=10-5 Δ2: 1 L διαλύματος ΝaΟΗ με pH=11 Δ3: 1 L διαλύματος CH3NH2 με pH=11 και Kb=10-4 Δ4: 1 L διαλύματος Ca(OH)2 με pH=11 α. Το Δ1

β. Το Δ2

γ. Το Δ3

δ. Το Δ4

90

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

4. Σε ένα διάλυμα βάσης υπολογίσαμε ότι περιέχονται 0,01 mol ιόντων ΟΗ−. Αν στο διάλυμα αυτό προσθέσουμε 0,01 mol HCl θα προκύψει διάλυμα: α. ουδέτερο

β. βασικό

γ. όξινο

δ. ουδέτερο ή βασικό

5. Να εξηγήσετε τις ακόλουθες προτάσεις: α. Απαιτούνται περισσότερα mole HCl για την εξουδετέρωση διαλύματος αμμωνίας με pH=12 παρά για την εξουδετέρωση διαλύματος NaOH με το ίδιο pH. β. Όταν σε αποσταγμένο νερό προσθέσουμε στερεό οξικό αμμώνιο, CH3COONH4, το pH δεν μεταβάλλεται ενώ όταν προσθέσουμε στερεό CH3COONa το pH αυξάνεται.

6. Κατά την ανάμειξη 20 mL διαλύματος Ca(OH)2 0,02 Μ με 80 mL διαλύματος ΗΝΟ3 0,01 Μ, προκύπτει διάλυμα με pH: α. 12

β. 2

γ. 7

δ. 9

7. Λαμβάνεται διάλυμα με μεγαλύτερο pH από την ανάμιξη ίσων όγκων: α. HCl 0,2 Μ με ΝΗ3 0,2 Μ

β. CH3COOH 0,2 M με ΚΟΗ 0,2 Μ

γ. HCl 0,1 M με ΝΗ3 0,2 Μ

δ. HCl 0,1 M με NaOH 0,2 M

8. Πόσα mL διαλύματος ΚΟΗ(aq) 1 Μ πρέπει να προσθέσω σε 100 mL διαλύματος HCOOH(aq) 0,1 M, για να προκύψει το διάλυμα που έχει [ΗCOO-] = 3[HCOOH] α. 5 mL

β. 7,5 mL

γ. 25 mL

δ. 75 mL

Άσκηση: 1. Δίνονται τρία δοχεία Α, Β και Γ. Το Α περιέχει 1 L αποσταγμένου νερού. Το Β περιέχει 1 L υδατικού διαλύματος HCℓ 0,2 M. Το Γ περιέχει 1 L υδατικού διαλύματος CH3COOH 0,2 M. Σε κάθε δοχείο διαλύεται από 0,1 mol NaOH χωρίς αλλαγή όγκου. Να υπολογίσετε μετά τη προσθήκη του NaOH: α. Το pH του διαλύματος στο δοχείο Α β. Το pH του διαλύματος στο δοχείο Β γ. Το pH του διαλύματος στο δοχείο Γ Δίνεται η σταθερά διάστασης του CH3COOH, Ka = 1,8 • 10-5.

2. Διαθέτουμε τα παρακάτω υδατικά διαλύματα: • Διάλυμα Δ3 : H2B 0,1 Μ (Το H2B είναι ισχυρό στον πρώτο ιοντισμό του και ασθενές στον δεύτερο με Ka = 10 −4 ) • Διάλυμα Δ4 : ΝαΟH 0,2 Μ

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 91

Να υπολογίσετε το pΗ του διαλύματος Δ3.

50 mL του διαλύματος Δ3 εξουδετερώνονται πλήρως από το διάλυμα Δ4 και το διάλυμα που προκύπτει αραιώνεται μέχρι τελικού όγκου 500 mL (διάλυμα Δ5). α. Να υπολογίσετε τον όγκο του διαλύματος Δ4 που απαιτήθηκε για την εξουδετέρωση του διαλύματος Δ3. β. Να υπολογίσετε το pH του διαλύματος Δ5 σε θερμοκρασία 250 C. Τι περισσεύει; Σε ορισμένες ασκήσεις δεν γνωρίζουμε τα αρχικά mol ή τις αρχικές συγκεντρώσεις αλλά γνωρίζουμε το pΗ του τελικού διαλύματος. Σε αυτές τις περιπτώσεις υποθέτουμε ότι έχουμε πλήρη αντίδραση και υπολογίζουμε το pHπλήρους

αντίδρασης.

Έτσι

αν : pHπλήρους αντίδρασης = pΗτελικού διαλύματος: τότε γίνεται πλήρης αντίδραση, κανένα σώμα δεν περισσεύει pΗτελικού διαλύματος > pHπλήρους αντίδρασης: τότε περισσεύει βάση pΗτελικού διαλύματος

pHπλήρουςαντίδρασης : τότε περισσεύει οξύ

Προσοχή: πλήρης εξουδετέρωση δεν σημαίνει κατά ανάγκη το pH ουδέτερο.

Ασκήσεις: 1. Πόσα mL υδατικού διαλύματος Ca(OH)2 που έχει pH=12 πρέπει να προσθέσουμε σε 10 mL υδατικού διαλύματος υδροχλωρικού οξέος 1,8325M, ώστε να προκύψει διάλυμα με pH=3 ; 2. Σε υδατικό διάλυμα Δ1 200 mL ΝΗ3 0,1 Μ με pΗ=11, προσθέτουμε αέριο HCℓ οπότε προκύπτει ένα νέο διάλυμα στο οποίο παρατηρείται μεταβολή του pΗ του διαλύματος Δ1 κατά 2 μονάδες. Να υπολογίσετε την ποσότητα του αερίου που προσθέσαμε. Με τη προσθήκη του HCℓ δεν παρατηρείται μεταβολή του όγκου του διαλύματος. (Απ. 0,01 mol) 3. Δίvεται 1 L διαλύματoς CH3COOH με pH=3. Θέλoυμε vα επιτύχoυμε διάλυμα με pH=5. Πόσα g NaOH πρέπει vα πρoσθέσoυμε; Δίvεται: ka = 10-5, Μr NaOH=40 (Aπ. 2 g)

92

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

4. Πόσα mol στερεού NaOH πρέπει να προσθέσουμε σε 1 L διαλύματος CΗ3CΟΟΗ 1 Μ, ώστε νa γίνει το pH = 7; Δίνεται: ka = 1,8 10-5 (Απ. 0,994 mol) 5. Αναμειγνύουμε 4 mL διαλύματος NaCN 0,1 Μ με 2 mL διαλύματος HCℓ και 4 mL νερό, οπότε έχουμε [Η3O+]= 10-3 Μ. Ποια είναι η συγκέντρωση του υδροχλωρικού οξέος; Δίνεται: Κa HCN= 4 10-10. (Απ. 0,205 Μ) 6. Σε νερό διαλύονται χ L αερίου HCℓ και ψ L αέριας ΝΗ3 μετρημένα σε stp. Στο διάλυμα προστίθεται νερό μέχρις να γίνει ο όγκος του 10 L. Αν το pH του τελικού διαλύματος είναι ίσο με 9 , να υπολογισθεί η αναλογία χ:ψ. Δίνονται: Για την ΝΗ 3 Kb=10-5 και για το νερό Kw=10-14. (Για την απλούστευση των πράξεων μπορούν να γίνουν οι προβλεπόμενες προσεγγίσεις) (Απ. 1:2) 7. Διαθέτουμε δύο υδατικά διαλύματα Δ1 και Δ2. Το διάλυμα Δ1 όγκου 0,8 L περιέχει KOH συγκέντρωσης 0,25 Μ. Το διάλυμα Δ2 όγκου 0,2 L περιέχει το ασθενές οξύ ΗΑ συγκέντρωσης 1 Μ. Τα δύο διαλύματα αναμειγνύονται, οπότε προκύπτει διάλυμα Δ3 όγκου 1 L με pH = 9. α. Να υπολογίσετε τη σταθερά ιοντισμού ka του οξέος ΗΑ. β. Στο 1 L του διαλύματος Δ3 διαλύουμε αέριο HCℓ, χωρίς μεταβολή του όγκου του διαλύματος, οπότε προκύπτει διάλυμα Δ4 που έχει συγκέντρωση ιόντων H3O+ ίση με 5⋅10–6 Μ. Να υπολογίσετε τον αριθμό mol του HCℓ που διαλύθηκαν στο διάλυμα Δ3. Όλα τα διαλύματα βρίσκονται σε θερμοκρασία 250C , όπου kw = 10–14. Τα αριθμητικά δεδομένα του προβλήματος επιτρέπουν τις γνωστές προσεγγίσεις.

Πειραματικός έλεγχος αν το μονοβασικό οξύ ή μονόξινη βάση είναι ισχυρή ή ασθενής Μέτρηση του pH: α. κατά την αραίωση Αραιώνοντας ένα διάλυμα οξέος κατά 10 φορές το pH του θα αυξηθεί: i. κατά 1 αν είναι ισχυρό.

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 93

ii. κατά 0,5 αν είναι ασθενές (απόδειξη). Όμοια αραιώνοντας ένα διάλυμα βάσης κατά 100 φορές το pH του θα μειωθεί: i. κατά 2 αν είναι ισχυρή ii. κατά 1 αν είναι ασθενής (απόδειξη). β. κατά την προσθήκη άλατος με κοινό ιόν Προσθέτοντας στο διάλυμα ΗΑ άλας ΝαΑ (ή ΚΑ) ή στο διάλυμα της βάσης Β, άλας BHCl χωρίς μεταβολή του όγκου αν: i. το pH παραμένει σταθερό τότε το οξύ ή βάση είναι ισχυρά – δεν επηρεάζεται η ισορροπία, δεν έχουμε επίδραση κοινού ιόντος. ii. το pH αυξηθεί ή ελαττωθεί αντίστοιχα τότε το οξύ ή βάση είναι ασθενή έχουμε επίδραση κοινού ιόντος, γι’ αυτό μεταβάλλεται η [Η3Ο+] ή [ΟΗ-] αντίστοιχα. γ. κατά την πλήρη εξουδετέρωση Εξουδετερώνοντας πλήρως το οξύ ή την βάση με ισχυρή βάση ή ισχυρό οξύ αντίστοιχα, αν προκύψει διάλυμα ουδέτερο το οξύ ή βάση είναι ισχυρά, αν όμως το διάλυμα είναι βασικό ή όξινο αντίστοιχα το οξύ ή βάση είναι ασθενή. δ. του αρχικού διαλύματος και του όγκου οξέος ή βάσης που χρειάζεται για πλήρη εξουδετέρωση. Αν έχουμε διαλύματα οξέων με το ίδιο pH. Θα είναι πιο ισχυρό αυτό που χρειάζεται την μικρότερη ποσότητα βάσης για πλήρη εξουδετέρωση (για τον ίδιο όγκο διαλύματος οξέος). Αν έχουμε διαλύματα οξέων που χρειάζονται την ίδια ποσότητα βάσης για τον ίδιο όγκο διαλύματος (έχουν δηλαδή ίδια αρχική c), θα είναι πιο ισχυρό αυτό με το μικρότερο pH.

Ερωτήσεις: 1. Αραιώσαμε ένα υδατικό διάλυμα Δ και δεν διαπιστώσαμε καμία μεταβολή στο pH αυτού. Το διάλυμα Δ είναι δυνατό να περιείχε: α. NH4Cℓ

β. CH3COONa

γ. CH3COONH4

δ. οποιαδήποτε από τις τρεις αυτές χημικές ουσίες. Δίνονται ΚaCH3COOH = KbNH3 94

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

2. Για τα οξέα ΗΑ, ΗΒ, ΗΓ υπάρχουν τα εξής πειραματικά δεδομένα: α. Κατά την πλήρη εξουδετέρωση ορισμένης ποσότητας του οξέος ΗΑ από διάλυμα ΝaΟΗ προκύπτει διάλυμα με pH=7. β. Κατά την πλήρη εξουδετέρωση ορισμένης ποσότητας του οξέος ΗΒ από διάλυμα ΝaΟΗ προκύπτει διάλυμα με pH>7. γ. Σε υδατικό διάλυμα οξέος ΗΓ διαλύουμε ποσότητα άλατος ΝaΓ χωρίς να μεταβληθεί ο όγκος του διαλύματος. Παρατηρούμε ότι το pH του διαλύματος παραμένει σταθερό. Να κατατάξετε στα οξέα με σειρά αυξανόμενης ισχύος. Να δικαιολογηθεί η απάντηση σας. Τα διαλύματα βρίσκονται σε θερμοκρασία 250C.

3. Τα υδατικά διαλύματα τριών μονοπρωτικών οξέων ΗΑ, ΗΒ, ΗΓ έχουν τιμές pH 4, 3 και 3 αντίστοιχα. Ο όγκος διαλύματος NaOH που απιατείται για την πλήρη εξουδετέρωση 10 mL από το καθένα από τα παραπάνω διαλύματα είναι αντίστοιχα. 1 mL, 12 mL και 1 mL. Για την ισχύ των παραπάνω οξέων θα ισχύει: α. ΗΓ > ΗΒ > ΗΑ

β. ΗΓ > ΗΑ > ΗΒ

γ. ΗΒ > ΗΑ > ΗΓ

δ. ΗΑ > ΗΓ > ΗΒ

4. Δυο υδατικά διαλύματα (Δ1) και (Δ2) περιέχουν αντίστοιχα το ασθενές οξύ ΗΑ και το ασθενές οξύ ΗΒ. Τα διαλύματα έχουν την ίδια συγκέντρωση, τον ίδιο όγκο και την ίδια θερμοκρασία. Αν το διάλυμα (Δ1) έχει μικρότερη τιμή ρΗ από το διάλυμα (Δ2), να εξηγήσετε ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές και ποιες λανθασμένες. α. η σταθερά ιοντισμού του ΗΒ είναι μεγαλύτερη από την σταθερά ιοντισμού του ΗΑ β. ο βαθμός ιοντισμού του ΗΑ είναι μεγαλύτερη από τον βαθμό ιοντισμού του ΗΒ γ. το διάλυμα (Δ1) απαιτεί περισσότερα mol ΚΟΗ για πλήρη εξουδετέρωση

5. Για τα οξέα ΗΑ, ΗΒ, ΗΓ υπάρχουν τα εξής πειραματικά δεδομένα: α. Κατά την πλήρη εξουδετέρωση ορισμένης ποσότητας του οξέος ΗΑ από διάλυμα ΝαΟΗ προκύπτει διάλυμα με pH=7.

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 95

β. Κατά την πλήρη εξουδετέρωση ορισμένης ποσότητας του οξέος ΗΒ από διάλυμα ΝαΟΗ προκύπτει διάλυμα με pH>7. γ. Σε υδατικό διάλυμα οξέος ΗΓ διαλύουμε ποσότητα άλατος ΝαΓ χωρίς να μεταβληθεί ο όγκος του διαλύματος. Παρατηρούμε ότι το pH του διαλύματος παραμένει σταθερό. Να κατατάξετε στα οξέα με σειρά αυξανόμενης ισχύος. Να δικαιολογηθεί η απάντηση σας. Τα διαλύματα βρίσκονται σε θερμοκρασία 250C.

6. Διαθέτουμε 4 διαλύματα οξέων (HCℓ, ΗΝΟ3, HCOOH με pKa = 4 και CH3COOH με pKa

5) ίδιου όγκου (100 mL) και ίδιου pH . Μεγαλύτερη ποσότητα στερεού NaOH

απαιτείται για την εξουδετέρωση του διαλύματος: α. HCℓ

β. ΗΝΟ3

γ. HCOOH

δ. CH3COOH

Ασκήσεις: 1. Υδατικό διάλυμα ΗΑ με pΗ = 2 και όγκο V αραιώνεται προς όγκο 100V , οπότε αποκτά pΗ = 3. Να εξετάσεις αν το οξύ είναι ισχυρό ή ασθενές.

2. Μετράμε τo pH τωv διαλυμάτωv τριώv μovoβασικώv oξέωv ΗΑ, ΗΒ και ΗΓ: διάλυμα pH

ΗΑ 4

ΗΒ 3

ΗΓ 3

Μετράμε επίσης τov όγκο τoυ διαλύματoς NaOH πoυ απαιτείται για τηv εξoυδετέρωση 10 mL καθεvός από τα τρία διαλύματα: διάλυμα ΗΑ HB HΓ V(NaOH) 5 mL 5 mL 20 mL α. Με βάση τα παραπάvω στoιχεία, vα βρείτε πoιo από τα τρία oξέα είvαι ισχυρότερo, αιτιoλoγώvτας τηv απάvτησή σας. β. 10 mL καθεvός από τα τρία διαλύματα τωv oξέωv αραιώvovται με vερό μέχρι όγκoυ 1000 mL. Μετράμε τo pH τωv αραιωμέvωv διαλυμάτωv:

ΗΑ

HB HΓ

96

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

pH 5 5 4 Να δειχθεί ότι τo έvα από τα τρία oξέα είvαι ισχυρό. γ. Να υπoλoγιστoύv oι βαθμoί ιοντισμού τωv ασθεvώv oξέωv στα αρχικά διαλύματα. (Απ. α)HB γ)0,1-1-0,25) 3.Για τα μονοπρωτικά οξέα ΗΑ, ΗΒ, ΗΓ και ΗΔ υπάρχουν τα ακόλουθα πειραματικά αποτελέσματα. i. Υδατικό διάλυμα του άλατος NaA έχει pH = 7 στους 25ο C. ii. Υδατικό διάλυμα του ΗΒ έχει pH = 3 και όγκο 10 mL. Αν το διάλυμα αυτό αραιωθεί σε όγκο 100 mL, το αριαωμένο διάλυμα έχει pH = 3,5. iii. Υδατικό διάλυμα του οξέος ΗΓ έχει pH = 4. Αν προστεθεί σ’ αυτό ποσότητα από το άλας NaΓ, χωρίς να μεταβληθεί ο όγκος, το διάλυμα που θα προκύψει έχει pH = 4. iv. 50 mL υδατικού διαλύματος ΗΔ 1 Μ απαιτούν για πλήρη εξουδετέρωσή τους 25 mL υδατικού διαλύματος ΚΟΗ συγκέντρωσης 2 Μ. Να κατατάξετε τα πιο πάνω οξέα (ΗΑ, ΗΒ, ΗΓ και ΗΔ) σε ισχυρά και ασθενή οξέα. Σε περίπτωση που δεν δίνονται επαρκή δεδομένα για τη κατάταξη, να το δηλώσετε.

4. Διαθέτουμε τρία διαλύματα Δ1, Δ2 και Δ3 των μονόξινων βάσεων Α, Β και Γ αντίστοιχα. Σε κάθε ένα από τα διαλύματα πραγματοποιήθηκαν: i. μέτρηση pH του αρχικού διαλύματος ii. ογκομέτρηση δείγματος 10 mL με πρότυπο διάλυμα HCℓ Τα αποτελέσματα των μετρήσεων φαίνονται στον παρακάτω πίνακα: Μετρήσεις

Α

Β

Γ

i

pH αρχικού διαλύματος

11

10

11

ii

Όγκος πρότυπου δ/τος HCℓ (mL)

5

5

50

α. Να εξηγήσετε ποια από τις βάσεις είναι ισχυρότερη. β. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε μέτρηση pH του διαλύματος που προκύπτει μετά από αραίωση δείγματος όγκου 10 mL με νερό στον εκατονταπλάσιο όγκο. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων φαίνονται στον παρακάτω πίνακα:

Μετρήσεις

Α

Β

Γ

i

11

10

11

pH αρχικού διαλύματος

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 97

ii

pH αραιωμένου διαλύματος

9

9

10

Να εξηγήσετε γιατί μια από τις βάσεις είναι ισχυρή. γ. Ποιος από τους δείκτες που ακολουθούν είναι κατάλληλος για την ογκομέτρηση κάθε διαλύματος βάσης; i. 2,4 – δινιτροφαινόλη (ka = 10-3) ii. Κυανό της βρωμοθυμόλης (ka = 10-7) iii. Φαινολοφθαλεϊνη (ka = 10-9)

Γ. ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ Ρυθμιστικά διαλύματα Τα διαλύματα που περιέχουν ασθενές οξύ και τη συζυγή του βάση (υπό τη μορφή άλατος) ή ασθενή βάση και το συζυγές της οξύ (υπό μορφή άλατος). Διατηρούν το pH του διαλύματος σταθερό αν προσθέσουμε μικρή αλλά υπολογίσιμη ποσότητα οξέος ή βάσης. Με αραίωση σε ορισμένα όρια το pH παραμένει σταθερό.

98

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Προσοχή: Αν αραιώσουμε σε άπειρη ποσότητα νερού το pH του ρυθμιστικού θα τείνει στο 7. Με αραίωση το pH παραμένει σταθερό ο βαθμός ιοντισμού όμως αυξάνεται. Ερωτήσεις: 1. Ένα διάλυμα C6H5COOH/C6H5COONa έχει pH=5,5 στους 25ο C και αραιώνεται άπειρα με νερό. Το pH του αραιωμένου διαλύματος είναι: α. περίπου 5,5

β. περίπου 6,0

γ. περίπου 7,0

δ. ακριβώς 5,5

2. Ρυθμιστικό διάλυμα ΝΗ3 0,1 Μ και NH4Cℓ 0,1 Μ αραιώνεται με διπλάσια ποσότητα νερού. Συνεπώς το pH του διαλύματος και ο βαθμός ιοντισμού (α) της ΝΗ3 παραμένουν σταθερά (θερμοκρασία σταθερή). Παρασκευές ρυθμιστικών διαλυμάτων · Ανάμειξη ασθενούς οξέος (ΗΑ) με το άλας του με ισχυρή βάση ΝaΑ (συζυγή βάση Α-). · Μερική εξουδετέρωση ασθενούς οξέος (ΗΑ) με ισχυρή βάση (ΝaΟΗ). · Μερική αντίδραση άλατος ασθενούς οξέος με ισχυρή βάση (ΝaΑ) με ισχυρό οξύ (HCℓ). ή · Ανάμειξη ασθενούς βάσης (Β) με το άλας της με ισχυρό οξύ (ΒΗCℓ). · Μερική εξουδετέρωση ασθενούς βάσης (Β) με ισχυρό οξύ (HCℓ). · Μερική αντίδραση άλατος ασθενούς βάσης με ισχυρό οξύ (ΒΗCℓ) με ισχυρή βάση (ΝaΟΗ).

Ερωτήσεις: 1. Ποιες από τις παρακάτω αναμείξεις θα δημιουργήσει ρυθμιστικό διάλυμα: i. 20 mL διαλύματος CH3COOH 0,1 M με 20 mL διαλύματος CH3COONa 0,10 M ii. 20 mL διαλύματος CH3COOH 0,1 M με 20 mL διαλύματος ΝaΟΗ 0,05 Μ iii. 20 mL διαλύματος CH3COOH 0,1 M με 20 mL διαλύματος ΝaΟΗ 0,20 M α. Mόνο η i

β. Η i και η ii

γ. H i, η ii και η iii

δ. Η ii και η iii

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 99

2. Ποιο από τα επόμενα θα σχηματίσει ρυθμιστικό διάλυμα όταν διαλυθεί στο νερό; α. 0,2 mol HΝΟ3 + 0,1 mol NaOH γ. 0,4 mol ΚNO2 + 0,2 mol HCℓ

β. 0,2 mol KCℓ

+ 0,1 mol HCℓ

δ. 0,5 mol NH3

+ 0,5 mol HCℓ

3. Για την παρασκευή ρυθμιστικού διαλύματος θα χρησιμοποιήσουμε: α. CH3COOH και HCℓ β. HCℓ και ΝaΟΗ γ. HCℓ και ΝΗ4Cl δ. HCOOH και NaOH 4. Ποιο ζεύγος μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για την παρασκευή ρυθμιστικού διαλύματος: α. CH3COONa(aq) – NaOH(aq) γ. NH4Cℓ(aq) – HCℓ(aq)

β. NH3(aq) – NH4NO3(aq)

δ. HNO3(aq) – NaNO3(aq)

5. Ποιο από τα παρακάτω αν προστεθούν σε διάλυμα CH3COOH προκύπτει ρυθμιστικό διάλυμα; α. ΝaΟΗ

β. HCℓ

γ. NaCℓ

δ. CH3COOH

6. Πότε προκύπτει ρυθμιστικό διάλυμα; Με ανάμειξη. α. 100 mL 0,1 M CH3COOH με 100 mL 0,1 M CH3COONa β. 100 mL 0,1 M CH3COOH με 50 mL 0,1 M NaOH γ. 100 mL 0,1 M CH3COOΗ με 100 mL 0,5 NaOH 7. Ποιο μείγμα μπορεί να δράσει σαν ρυθμιστικό. Ι. ΝαΟΗ(aq) και HCℓ(aq) ΙΙ. NaOH(aq) και CH3COOH(aq) III. HCℓ(aq) και CH3COONa(aq) α. Μόνο τα Ι και ΙΙ

β. Μόνο τα ΙΙ και ΙΙΙ

γ. Μόνο το Ι και ΙΙΙ

δ. Ι, ΙΙ, ΙΙΙ

Εξίσωση Henderson – Hasselbalch. Ισχύει για τα ρυθμιστικά διαλύματα [H3O ] K a

C C

ή [OH ] K b

C C

pH

pK a

pOH

log

pK b

C C

log

C C

Ισχύουν αν σε θέση ΧΙ: Cοξ [ΗΑ]αρχ ή αντίστοιχα Cβασ [Β]αρχ

Cβ [Α-]αρχ

Cοξ [ΒΗ+]αρχ

100

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Ερωτήσεις: 1. Σωστό – Λάθος Η εξίσωση Henderson, που επιτρέπει τον υπολογισμό του pΗ σε ρυθμιστικά διαλύματα ισχύει για οποιαδήποτε συγκέντρωση των συστατικών του.

2. Από τα παρακάτω ρυθμιστικά διαλύματα (CH3COONa/CH3COOH) το περισσότερο όξινο είναι αυτό με μοριακές συγκεντρώσεις αντίστοιχα: α. 1 Μ/1 Μ

β. 0,1 Μ/1 Μ

δ. 10-20 Μ/ 10-10Μ

ε. 0,2 Μ/0,1 Μ

γ. 10-12 Μ/ 10-9 Μ

3. 41 g οξικού νατρίου (Μr=82) διαλύονται σε 1 L διαλύματος 0,5 Μ σε οξικό οξύ (pKa=4,75). Το λαμβανόμενο διάλυμα (αγνοώντας τυχόν μεταβολή του όγκου): α. είναι ρυθμιστικό με pH=9,25 β. έχει pH περίπου 4,75

γ. είναι βασικό

δ. είναι ουδέτερο 4. Ποια πρέπει να είναι η αναλογία των συγκεντρώσεων δύο διαλυμάτων, ενός διαλύματος άλατος CH3COONa και ενός διαλύματος οξέος CH3COOH, έτσι ώστε αν αναμειχθούν ίσοι όγκοι τους να προκύψει διάλυμα με pH = 6; Δίνεται Ka = 1,8·10-5 . α. 18/ 1

β. 2/1

γ. 9/2

δ. 9/1

ε. 1/1

5. Το pH του φλεβικού αίματος είναι 7,4. Η αιμοσφαιρίνη (ΗΑ) είναι ασθενές οξύ με pKa=7,9. Ο λόγος [ΗΑ]/[Α-1] είναι επομένως: α. 10-0,5

β. 10-7,9

γ. 10-7,4

δ. 100,5

6. Ποιο από τα διαλύματα, που περιέχουν ένα ασθενές μονοπρωτικό οξύ ΗΑ και το άλας του ΝaΑ στις παρακάτω συγκεντρώσεις, θα έχει pH=5; Δίνονται η σταθερά ιοντισμού του οξέος Κa=4·10-5. α. [ΗΑ]=0,25 mol/L και [ΝaΑ]=0,10 mol/L. β. [ΗΑ]=0,40 mol/L και [ΝaΑ]=0,10 mol/L. γ. [ΗΑ]=0,10 mol/L και [ΝaΑ]=0,40 mol/L. δ. [ΗΑ]=0,10 mol/L και [ΝaΑ]=0,25 mol/L. Ασκήσεις:

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 101

1. Ποια η [Η3Ο+] σε ρυθμιστικό διάλυμα CH3COOH 2 M CH3COONa 1M. Δίνεται ΚaCH3COOH=1,8·10-5. a. 6·10-3

β. 3,6·10-5 γ. 1,8·10-5

δ. 9,1·10-6

2. Ποιο το pH διαλύματος 0,2 Μ αιθανικού οξέος pKa=4,76. Ποιο το pH διαλύματος που προκύπτει με ανάμειξη 50 mL διαλύματος 1 Μ σε αιθανικό οξύ με 50 mL διαλύματος ΝaΟΗ 0,6 Μ. Είναι το διάλυμα που προκύπτει ρυθμιστικό; 3. Πόσα mol υδροφθορικού οξέος, HF πρέπει να προστεθούν σε 500 mL διαλύματος NaF 0,3 Μ για να προκύψει ρυθμιστικό διάλυμα με pH=3,5. Θεωρούμε ότι ο όγκος του διαλύματος μετά την προσθήκη του οξέος δεν μεταβάλλεται. Δίνεται ΚaHF=10-3.

4. Tα ρυθμιστικά διαλύματα (Δ1) ΝΗ3 0,1Μ – ΝΗ4Cℓ C1 M και (Δ2) ΝΗ3 C2 Μ – ΝΗ4Cℓ 0,1 M έχουν pH 9 και 10 αντίστοιχα. Αν αναμείξουμε τα Δ1 και Δ2 με αναλογία όγκων 1:1 να υπολογισθεί η [ΟΗ-] στο διάλυμα που θα παραχθεί. Δίνονται: Για την ΝΗ3 Κb=10-5, για το νερό Κw=10-14 . (Απ. 5,5.10-5) 5. Διάλυμα ΝΗ3 έχει pH=11. Πόσα mol HCℓ πρέπει να προστεθούν σε 500 mL του διαλύματος της ΝΗ3 για να σχηματισθεί ρυθμιστικό διάλυμα με pH=9; Να θεωρηθεί ότι κατά την προσθήκη του οξέος ο όγκος του διαλύματος δεν μεταβλήθηκε. Δίνονται: Για την ΝΗ3 Kb=10-5, και για το νερό Kw=10-14.

6. Σε 2 L διαλύματος CH3COONa (A) συγκέντρωσης 0,1Μ, προσθέτουμε χ mol HCl οπότε παράγεται ρυθμιστικό διάλυμα με pH=a. Αν το pH του αρχικού διαλύματος (Α) διέφερε κατά 6 μονάδες από το pH του ρυθμιστικού διαλύματος να υπολογισθούν οι τιμές του a και του χ. Να θεωρηθεί ότι κατά την προσθήκη του οξέος ο όγκος του διαλύματος δεν μεταβλήθηκε. Δίνονται: Για το CH3COOH Ka=10-5, και για το νερό Kw=10-14.

7. Διάλυμα οξέος ΗΑ 0,1Μ (Δ1) έχει pH=2,5, ενώ διάλυμα Ca(OH)2 (Δ2) έχει pH=13. α. Να υπολογισθεί η σταθερά ιοντισμού του οξέος ΗΑ. β. Να υπολογισθεί η συγκέντρωση του Ca(OH)2 στο διάλυμα Δ2.

102

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

γ. Πόσα λίτρα από κάθε ένα από τα διαλύματα Δ1 και Δ2 πρέπει να αναμειχθούν για να παρασκευασθεί ρυθμιστικό διάλυμα όγκου 2 λίτρων που να έχει pH=4; Δίνεται για το νερό Kw=10-14. Θεωρείστε ότι ισχύουν όλες οι μαθηματικές προσεγγίσεις και οι σχέσεις που προκύπτουν από αυτές. (Απ. 10-4, 0,05M, 1,33L-0,66L) 8. Ένα λίτρο διαλύματος ΝΗ3 1Μ χωρίζεται σε δύο ίσα μέρη. Το πρώτο αραιώνεται με νερό οπότε σχηματίζεται διάλυμα (Δ1) όγκου 5 L. Στο δεύτερο προσθέτουμε 0,5 mol HI, δίχως να μεταβληθεί ο όγκος του , οπότε σχηματίζεται διάλυμα (Δ2) α. Να υπολογισθούν τα pH των διαλυμάτων (Δ1) και (Δ2). β. Να υπολογισθεί το pH του διαλύματος (Δ3) που θα προκύψει από την ανάμειξη των διαλυμάτων (Δ1) και (Δ2). Δίνονται: Για την ΝΗ3 Κb=10-5, για το νερό Κw=10-14 . (Απ. 11- 4,5 -9) 9. Διαθέτουμε τα ρυθμιστικά διαλύματα: (Α) ΝΗ3 – ΝΗ4Cℓ συγκεντρώσεων C και C/10 αντίστοιχα, και (Β) ΝΗ3 – ΝΗ4Cℓ C/10 και C αντίστοιχα. α. Να υπολογισθούν τα pH των διαλυμάτων (Α) και (Β). β. Αν αναμειχθούν τα διαλύματα (Α) και (Β) με αναλογία όγκων 10:1 αντίστοιχα, να υπολογισθεί το pH του διαλύματος (Γ) που θα παραχθεί. Δίνονται: για την ΝΗ3 Kb=10-5, και για το νερό Kw=10-14. Εξήγηση δράσης ρυθμιστικών διαλυμάτων – Τι σημαίνει προσθήκη μικρής αλλά υπολογίσιμης ποσότητας οξέος ή βάσης; Αν προσθέσουμε μικρή ποσότητα οξέος θα εξουδετερωθεί πλήρως από τη βάση. Αν προσθέσουμε μικρή ποσότητα βάσης θα εξουδετερωθεί πλήρως από το οξύ. Ο λόγος

C C

θα παραμείνει περίπου ίδιος.

Όμοια αν προσθέσουμε λίγη ποσότητα Η2Ο ο λόγος μεγάλη ποσότητα να προσθέσουμε ο λόγος

C C

C C

παραμένει σταθερός (και

παραμένει σταθερός αλλά στην

περίπτωση αυτή το pH τείνει στο 7).

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 103

· Άρα προσθήκη μικρής αλλά υπολογίσιμης ποσότητας οξέος ή βάσης στο ρυθμιστικό σημαίνει ότι προσθέτουμε μικρή ποσότητα οξέος ή βάσης σε σχέση με τις ποσότητες των συστατικών του ρυθμιστικού διαλύματος όμως η ποσότητα αυτή θα προκαλούσε σημαντική μεταβολή στο pH του καθαρού νερού ή σε οποιοδήποτε άλλο διάλυμα π.χ. δεν προσθέτουμε 10-8 mol HCl/NaOH σε 1 L διαλύματος γιατί η ποσότητα αυτή είναι ασήμαντη έτσι και αλλιώς. Ερώτηση: 1. Ρυθμιστικό διάλυμα παρασκευάζεται με διάλυση στο νερό ΝαΗ2ΡΟ4 και Να2ΗΡΟ4. Το Η2ΡΟ4- δραν σαν οξύ και το ΗΡΟ42- σαν βάση κατά Bronsted Lowry. Γράψτε την ισορροπία που δείχνει τη δράση του ρυθμιστικού διαλύματος. Περιγράψτε πως η προσθήκη μικρής ποσότητας ισχυρής βάσης ή ισχυρού οξέος δεν αλλάζει το pH του διαλύματος.

2. Σε ίσους όγκους V των διαλυμάτων Υ1 (ΝΗ3 0,1 Μ) Υ2 (ΝaΟΗ 0,1 Μ) Υ3 (ΝΗ3 / ΝΗ4Cℓ) προστίθεται νερό όγκου x L, y L, ω L αντίστοιχα, ώστε να μεταβληθεί το pH τους κατά μία μονάδα. Να διατάξετε κατά αύξουσα σειρά τις τιμές x, y, ω και να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Ασκήσεις: 1. Σε 450 L διαλύματος ΝΗ3, 0,5 Μ προστίθενται 50 L διαλύματος HCℓ 1,0 Μ. α. Να υπολογίσετε το pH του ρυθμιστικού διαλύματος που σχηματίζεται. Δίνεται: Κ(ΝΗ3)=1,810-5. β. Σε ένα λίτρο του πιο πάνω ρυθμιστικού διαλύματος προστίθενται 0,025 mol ΝaΟΗ χωρίς να μεταβάλλεται ο όγκος του διαλύματος. Να υπολογίσετε το pH του διαλύματος που προκύπτει.

2. Δίνεται ρυθμιστικό διάλυμα το οποίο αποτελείται από το άλας ΝΗ4Cl 0,6 Μ και από τη βάση ΝΗ3 0,3 Μ. Σε 500 mL του διαλύματος προστίθενται 0,01 mol HCl. Θεωρώντας ότι ο όγκος του διαλύματος μετά την προσθήκη του οξέος παραμένει ο ίδιος να βρείτε την μεταβολή του pH. Δίνονται: ΚbNH3=10-5

Kw=10-4

104

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

3. Στο σχολικό εργαστήριο διαθέτουμε: • Ξύδι του εμπορίου το οποίο είναι υδατικό διάλυμα αιθανικού οξέος 6% w/v (Διάλυμα Y1) • Διάλυμα CΗ3COONa 0,5 M (Διάλυμα Y2) Δ1. Να υπολογίσετε το pH του ξυδιού του εμπορίου (Υ1). Δ2. Σε 400 mL ξυδιού (Υ1) προσθέτουμε 4,8 g σκόνης Mg χωρίς να μεταβληθεί ο όγκος του διαλύματος. Να υπολογίσετε το pH του διαλύματος που προκύπτει. Δ3. Ποιος είναι ο μέγιστος όγκος ρυθμιστικού διαλύματος με pH = 5 που μπορούμε να παρασκευάσουμε, αν στο εργαστήριο διαθέτουμε 1 L από το διάλυμα Υ1 και 1 L από το διάλυμα Υ2; Δ4. Αναμιγνύουμε ίσους όγκους υδατικού διαλύματος CΗ3COOΗ 1 Μ και υδατικού διαλύματος HCOOH. Στο τελικό διάλυμα που προκύπτει, έχουμε [Η3Ο+] = 5·10−3 Μ. Να υπολογίσετε την αρχική συγκέντρωση του υδατικού διαλύματος ΗCOOH. Για όλα τα ερωτήματα δίνονται: • Για το CΗ3COOΗ: Κa = 10−5 και για το ΗCOOH: Κa = 2·10−4 • Κw = 10-14 και θ = 250C • Σχετικές ατομικές μάζες: C : 12, O : 16, H : 1, Mg : 24 Ρυθμιστική ικανότητα Η αντοχή στις μεταβολές του pH που προκαλούνται λόγω προσθήκης οξέος, βάσης ή νερού. Μεγάλες συγκεντρώσεις οξέος – βάσης μεγάλη ρυθμιστική ικανότητα. Η ρυθµιστική ικανότητα ενός ρυθµιστικού διαλύµατος, ελαττώνεται µε την αραίωση του διαλύµατος σε σταθερή θερµοκρασία.(γιατί;)

Ερωτήσεις: 1. Αναμιγνύονται ίσοι όγκοι διαλυμάτων Α και Β. Προκύπτει διάλυμα με μεγαλύτερη ρυθμιστική ικανότητα εάν: α. το Α είναι ΝaΟΗ 0,5 Μ και το Β είναι CH3COOH 1 Μ. β. το Α είναι ΝaΟΗ 1 Μ και το Β είναι HCℓ 0,5 Μ. γ. το Α είναι ΝaΟΗ 1 Μ και το Β είναι CH3COOH 0,5 Μ. δ. το Α είναι ΝΗ3 1 Μ και το Β είναι CH3COOH 0,5 Μ.

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 105

2. Διαθέτουμε δύο ρυθμιστικά διαλύματα ασθενούς οξέος ΗΑ με το άλας του ΝaΑ: Δ1: ΗΑ 0,1Μ – ΝaΑ 0,1 Μ και Δ2: ΗΑ 1 Μ – ΝaΑ 1 Μ. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση: α. Το Δ1 έχει μεγαλύτερη ρυθμιστική ικανότητα από το Δ2. β. Το Δ2 έχει μεγαλύτερη ρυθμιστική ικανότητα από το Δ1. γ. Έχουν την ίδια ρυθμιστική ικανότητα. δ. Δεν μπορούμε να ξέρουμε.

3. Σε 100 mL καθενός από τα διαλύματα: Δ1: NH3 0,1 Μ – ΝΗ3Cℓ 0,1 Μ, Δ2: NH3 1M – NH4Cℓ 1M, Δ3: ΝΗ4Cℓ 0,1M, Δ4: NH3 0,1Μ προστίθενται 5·10-3 mol KOH, χωρίς μεταβολή του όγκου του διαλύματος. Μικρότερη μεταβολή pH θα έχει το διάλυμα: α. Δ1

β. Δ2

γ. Δ3

δ. Δ4

4. Σε 1 L καθενός από τα ακόλουθα υδατικά διαλύματα προστίθεται 0,01 mol HCl. Πού θα παρατηρηθεί η μικρότερη μεταβολή του pH; α. NaOH 10-2 M

β. HCℓ 10-2 M

δ. ΗF 0,01M και NaF 0,01 M

γ. HF 1 M και NaF 1 M ε. ΗF 0,1M και NaF 0,01 M

5. Σε 1 L καθενός από τα επόμενα διαλύματα προστίθεται 0,1 mol NaOH. Μικρότερη μεταβολή pH θα παρατηρηθεί στο διάλυμα: α. HCℓ 0.1 M

β. NaOH 0,1 M

γ. NH3 0,1 M – NH4Cℓ 0,1 M

δ. ΝΗ3 1,0 Μ – ΝΗ4Cℓ 1,0 Μ

Το pH διαλύματος ασθενούς οξέος ΗΑ και άλατός του με ισχυρή βάση ΝaΑ, είναι όξινο βασικό ή ουδέτερο; Το διάλυμα που περιέχει ΗΑ – ΝaΑ μπορεί να είναι όξινο, βασικό ή ουδέτερο εξαρτάται από την σταθερά Κa του ΗΑ και τις συγκεντρώσεις HA και NaA στο διάλυμα. Θα γράψουμε τον ιοντισμό του ΗΑ και θα έχουμε ΕΚΙ από τη διάσταση του ΝaΑ. Αν το διάλυμα προκύψει βασικό θα υπερισχύει ο ιοντισμός του Α- και θα έχουμε: NaA

Na

A

Ca

Ca

Ca

A

H2O

Ca x

Kb

Kw Ka

HA

OH

Co x

x

(Co x)x Ca x

Kw Ka

Co x Ca

106

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Αν το διάλυμα προκύψει ουδέτερο, τα Η3Ο+ και ΟΗ- θα προέρχονται από τον ιοντισμό του Η2Ο.

NaA

Na

A

Ca

Ca

Ca

2H 2 O

H 3O 10

HA H 2 O

10 H 3O

Co

Ka

OH

7

10

Ca 10 Co

7

7

A Ca

7

Προσοχή! Πάντα γράφουμε μία από τις δύο ισορροπίες ιοντισμού του ΗΑ ή του Αγιατί περιγράφουν το ίδιο φαινόμενο, την ισορροπία μεταξύ ΗΑ και Α- (δεν είναι ανεξάρτητες μεταξύ τους καθώς συνδέονται με τη σχέση K b

Kw Ka

).

Λαμβάνουμε υπόψη του Η3Ο+ ή τα ΟΗ- από τον ιοντισμό του νερού. · Αν μέσα στο διάλυμα υπάρχει μόνο οξύ ή μόνο βάση και η [Η3Ο+] ή [ΟΗ-] αντίστοιχα είναι μικρότερη από 10-6. · Αν μέσα στο διάλυμα υπάρχει οξύ (ΗΑ) και το άλας του με ισχυρή βάση (ΝaΑ) ή αν στο διάλυμα υπάρχει βάση (Β) και το άλας της με ισχυρό οξύ (ΒΗCℓ) εφαρμόζουμε την εξίσωση Henderson Hasselbalch και αποδεχόμαστε οποιαδήποτε τιμή pH προκύψει. Αν ζητηθεί δικαιολογούμε γιατί το διάλυμα είναι ουδέτερο, βασικό ή όξινο αντίστοιχα.

Ερωτήσεις: 1. Σωστό-Λάθος α. Το διάλυμα που περιέχει το ασθενές οξύ HA σε συγκέντρωση C(M), και το άλας του ασθενούς οξέος NaA με την ίδια συγκέντρωση C(M), είναι αδύνατο να έχει pH=8 στους 250C. β.

Σε ρυθμιστικό διάλυμα ΗΑ C Μ και ΝαΑ C Μ το ρΗ στους 250C θα είναι

οπωσδήποτε μικρότερο του 7.

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 107

2. Υδατικό διάλυμα περιέχει 0,01 Μ HCℓΟ και 0,32 ΝaCℓΟ. Εάν η σταθερά ιοντισμού του υποχλωριούδους οξέος είναι Κa=3,2·10-8, το pH του διαλύματος στους 25οC, θα είναι: α. ίσο με 7

β. μικρότερο του 7

γ. μεγαλύτερο του 7

δ. ίσο με 14

Ασκήσεις: 1. Έχουμε ένα υδατικό διάλυμα 0,1 Μ HCN και 0,1 Μ NaCN. Υπολογίστε τη συγκέντρωση των ιόντων οξωνίου και υδροξειδίου, αν η σταθερά ιοντισμού του HCN είναι 7,2 · 10-10.

2. Υδατικό διάλυμα ασθενούς οξέος ΗΑ(Δ1) έχει συγκέντρωση C1=0,1Μ και pΗ=3. α. Να υπολογίσετε τη σταθερά Κα του οξέος ΗΑ και το βαθμό ιοντισμού του στο διάλυμα Δ1 β. Σε 50mL του διαλύματος Δ1 προστίθεται νερό μέχρι να προκύψει διάλυμα Δ2 όγκου 300mL.Στο διάλυμα Δ2 προστίθεται 200mL υδατικού διαλύματος ισχυρής βάσης Ca(ΟΗ)2 συγκέντρωσης 510-3Μ. Προκύπτει τελικά διάλυμα Δ3 όγκου 500mL. Να υπολογίσετε την συγκέντρωση οξωνίων (Η3Ο+) και το βαθμό ιοντισμού του οξέος στο διάλυμα Δ3. γ. Με ποια αναλογία όγκων πρέπει να αναμίξουμε το διάλυμα Δ1 και το διάλυμα ΝαΟΗ 0,1Μ ώστε να προκύψει ουδέτερο διάλυμα; Δίνονται: Όλα τα παρακάτω διαλύματα βρίσκονται σε θερμοκρασία 250C, Κw=10-14 Oι γνωστές προσεγγίσεις επιτρέπονται από τα δεδομένα του προβλήματος. Διαλύματα όξινων αλάτων Ι. Τα διαλύματα όξινων αλάτων μπορεί να δίνουν διάλυμα όξινο, βασικό ή ουδέτερο. Στα διαλύματα όξινων αλάτων (ΝαΗΑ) το όξινο ιόν (ΗΑ-) μπορεί να δράσει είτε ως οξύ: HA

H2O

είτε ως βάση: HA

A2

H2O

H 3O

(K a

K2 )

H 2 A OH (K b

Kw ) K1

Συγκρίνοντας τις σταθερές ισορροπίας έχουμε: αν K 2

Kw : το διάλυμα που προκύπτει είναι όξινο K1

αν K 2

Kw : το διάλυμα που προκύπτει είναι ουδέτερο K1

αν K 2

Kw : το διάλυμα που προκύπτει είναι βασικό K1

Για τον ακριβή υπολογισμό του pH θα έχουμε: 108

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

HA

A2

H2O

C x

y

HA

x H2O

C x

H 2 A OH

y

2H 2 O

y H3O

OH

x

y-ω

K2

x(x ) (1) C x y

Kb

Kw K1

H 3O x

y

y(y ) (2) C x y

Διαιρώντας την (1), (2) κατά μέλη και με προσέγγιση x y ω έχουμε: K1 K 2 Kw

H3 O OH

K1K 2

H3 O

2

H3O

K1K 2

(Παρόμοια αντιμετώπιση με το διάλυμα άλατος, του οποίου και τα δύο ιόντα δρουν σαν ασθενή οξέα – βάση κατά Bronsted – Lowry). Προσοχή! Tο ΝαΗSO4 δρα μόνο σαν οξύ. ΙΙ. Τα διαλύματα που περιέχουν όξινο άλας και το διβασικό οξύ ή το ουδέτερο άλας δρουν ρυθμιστικά. Δηλαδή ρυθμιστικά διαλύματα είναι και τα διαλύματα που περιέχουν: α. διβασικό οξύ (Η2Α) και το όξινο άλας του με ισχυρή βάση (ΝaΗΑ) β. όξινο άλας με ισχυρή βάση (ΝaΗΑ) και το ουδέτερο άλας του (Νa2Α) Όμοια και για τριβασικό οξύ Προσοχή: το H2SO4/ NaHSO4 δεν είναι ρυθμιστικό διάλυμα γιατί το H2SO4 είναι ισχυρό οξύ ενώ το NaHSO4/Na2SO4 είναι ρυθμιστικό διάλυμα γιατί το HSO4- είναι ασθενές οξύ. Όταν αναμειγνύουμε διβασικό οξύ και το ουδέτερο άλας για να διαπιστώσουμε αν προκύπτει ρυθμιστικό διάλυμα γράφουμε την αντίδραση σχηματισμού του όξινου άλατος και υπολογίζουμε τι περίσσεψε και τι σχηματίστηκε. Ερωτήσεις: 1. Ποιο από τα παρακάτω ιόντα μπορεί να θεωρηθεί τόσο οξύ όσο και βάση κατά Bronsted – Lowry. α. SO42-

β. NH4+

γ. HCO3-

δ. Η3Ο+

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 109

2. Έχουμε διάλυμα όξινου ανθρακικού νατρίου (NaHCO3) 0,1 Μ. Δίνονται οι σταθερές ιοντισμού του ανθρακικού οξέος: Κ1 = 4,4 10-7 mol L-1 και Κ2 = 4,7 10-11 mol L-1. Το διάλυμα αυτό είναι: α. ουδέτερο

β. βασικό

γ. όξινο

3. Τα υδατικά διαλύματα των

δ. οξειδωτικό

αλάτων, α. NaHSO4 και β. ΚΗS, εμφανίζουν όξινο,

βασικό ή ουδέτερο χαρακτήρα; Δικαιολογείστε την απάντησή σας. Δίνονται: Ka(HSO4-)=10-2, Ka(H2S)=10-6, Ka(HS-)=10-13.

4. Δίνεται ότι: για το Η2SO4: K2=1,2·10-2, για το Η2CO3: K1=4,3·10-7, K2=4,8·10-11. Το διάλυμα Δ1 περιέχει ΝaΗSO4 0,1 Μ. Το διάλυμα Δ2 περιέχει NaHCO3 0,1 Μ. Αλκαλικό είναι το διάλυμα: α. Δ1

β. Δ2

γ. Δ1 και Δ2

δ. κανένα από τα 2.

5. Η υδραζίνη (ΝΗ2ΝΗ2) είναι ασθένης διπρωτική βάση με Κb1=10-7 και Κb2=10-16. α. Να γραφεί ο ηλεκτρονιακός τύπος κατά Lewis της υδραζίνης. (7Ν, 1Η). β. Να γραφούν οι χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων ιοντισμού της υδραζίνης σε υδατικό διάλυμα. γ. Να εξηγηθεί γιατί Kb1>Κb2; δ. Δίνεται υδατικό διάλυμα ΝΗ2ΝΗ3+Cℓ-. Να εξηγηθεί αν το διάλυμα αυτό είναι όξινο, βασικό ή ουδέτερο.

6. Ποια από τα παρακάτω διαλύματα δρουν σαν ρυθμιστικά: α. H2SO4 (0,1 M) – Na2SO4 (0,1 M)

β. H2SO4 (0,1 M) – Na2SO4 (0,2 M)

γ. H2SO4 (0,2 M) – Na2SO4 (0,1 M)

δ. H2S (0,2 M) – Na2S (0,1 M)

7. Διάλυμα όξινου άλατος με νάτριο του προπανοδιοϊκού οξέος (διπρωτικό οξύ με pka1 = 2,8 και pka2 = 5,7) είναι: α. όξινο

β. αλκαλικό

γ. ουδέτερο

δ. δεν μπορεί να προβλεφθεί

Δ. ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ Δείκτες Ασθενή οξέα ή βάσεις των οποίων τα μόρια έχουν διαφορετικό χρώμα από τις συζυγείς τους βάσεις ή οξέα.

H3O

2

Ka

[H 3 O ][ [ ]

]

Ka [H 3 O ]

[ [

] . ]

110

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Αν [Η3Ο+]>10 Κa(pH<pKa-1) τότε υπερισχύει το χρώμα του ΗΔ. Αν [Η3Ο+]<10 Κa(pH>pKa+1) τότε υπερισχύει το χρώμα του Δ-. Ενδιάμεσο χρώμα (περιοχή pH αλλαγής του χρώματος του δείκτη): pKa-1 pH pKa+1. Ερωτήσεις: 1. Όξινος δείκτης ΗΔ έχει σταθερά ιοντισμού 10-5. Σε pH<4 το χρώμα είναι ερυθρό, ενώ σε pH>6 το χρώμα του είναι κίτρινο. Επομένως ο δείκτης: α. είναι ερυθρός όταν [ΗΔ]/[Δ-]=1/10 β. έχει pH=4 όταν [ΗΔ]/[Δ-]=10/1 γ. είναι κίτρινος όταν [ΗΔ]/[Δ-]=10/1 δ. δεν ισχύει τίποτε από τα παραπάνω 2. Δείκτης ΗΔ έχει κόκκινο χρώμα όταν [ΗΔ]/[Δ-]>5 και κίτρινο χρώμα όταν [Δ-]/[ΗΔ]>8 με pKΗΔ=6. Ένα διάλυμα με pH=7 στο οποίο έχουν προστεθεί σταγόνες του δείκτη έχει: α. κόκκινο χρώμα

β. κίτρινο χρώμα

γ. πορτοκαλί χρώμα

δ. δεν μπορούμε να ξέρουμε

3. Οι pKΗΔ για τους δείκτες κυανούν της βρωμοφαινόλης, πορφυρό της βρωμοκρεσόλης, κυανούν της βρωμοθυμόλης και φαινολοφθαλεϊνη είναι αντίστοιχα 4,2 – 6,4 – 7,3 – 9,5 και θεωρούμε ότι όλοι μεταβάλλουν το χρώμα τους σε μια περιοχή pH δύο μονάδων. Ο πλέον κατάλληλος δείκτης για τον προσδιορισμό του ισοδύναμου σημείου μιας ογκομέτρησης διαλύματος HCOOH με πρότυπο διάλυμα ΚΟΗ είναι: α. το κυανούν της βρωμοφαινόλης

β. το πορφυρό της βρωμοκρεσόλης

γ. το κυανούν της βρωμοθυμόλης

δ. η φαινολοφθαλεϊνη

4. Ποιον από τους παρακάτω δείκτες θα χρησιμοποιούσατε για την πιστοποίηση της εξουδετέρωσης υδατικού διαλύματος μυρμηκικού οξέος (Κa=1,8·10-4 mol·L-1) από υδατικό διάλυμα αμμωνίας (Κb =1,8·10-5 mol·L-1); α. ερυθρό του κογκό (3,0-5,2)

β. μπλε της βρωμοθυμόλης (6,0-7,2)

γ. μπλε του μεθυλίου (9,4-14,0) δ. φαινολοφθαλεΐνη (9,3-9,8) 5. Δείκτης έχει pKa=4. Σε ποιο pH αλλάζει χρώμα ο δείκτης; α. 2

β. 4

γ. 8

δ. 12

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 111

6. Δίνεται η ισορροπία ιοντισμού του δείκτη ΗΔ.

H

H 2 O (l)

(aq)

H3O

(aq)

χρώμα Α

(aq)

χρώμα Β

Ποια πρόταση είναι σωστή; α. Σε ισχυρά βασικό διάλυμα υπερισχύει το χρώμα Β. β. Σε ισχυρά όξινα διάλυμα υπερισχύει το χρώμα Β. γ. Στο ισοδύναμο σημείο, [Δ-]>[ΗΔ]. δ. Σε ασθενές όξινο διάλυμα υπερισχύει το χρώμα Β.

7. Δίνεται η ισορροπία ιοντισμού του δείκτη: H

(aq)

+H 2 O

(aq)

+H 3O +

Ποια η επίδραση στην ισορροπία αν προσθέσουμε ΝaΟΗ: α. μετατοπίζεται δεξιά και εμφανίζεται περισσότερο το χρώμα του Δ-. β. μετατοπίζεται αριστερά και εμφανίζεται περισσότερο το χρώμα του Δ-. γ. μετατοπίζεται δεξιά και εμφανίζεται περισσότερο το χρώμα του ΗΔ. δ. μετατοπίζεται αριστερά και εμφανίζεται περισσότερο το χρώμα του ΗΔ.

8. Διάλυμα Δ1 περιέχει άλας ΝαΑ. Διάλυμα Δ2 περιέχει άλας ΝαΒ. Τα δύο διαλύματα έχουν ίσες συγκεντρώσεις και βρίσκονται στην ίδια θερμοκρασία 250C. Τα ΗΑ και ΗΒ είναι ασθενή μονοπρωτικά οξέα. Να χαρακτηρίσετε της παρακάτω προτάσεις σωστές ή λανθασμένες και να δικαιολογήσετε την απάντηση. α. Και τα δύο διαλύματα έχουν pΗ>7. β. Αν pΗ(Δ1) > pΗ(Δ2) το οξύ ΗΑ είναι ισχυρότερο από το οξύ ΗΒ. γ. Προσθέτω στο Δ1 σταγόνες δείκτη ΗΔ (Κα(ΗΔ)=10-5) και το χρώμα του διαλύματος γίνετε κόκκινο. Δίνεται ότι η όξινη μορφή του δείκτη είναι κόκκινη ενώ η βασική μορφή μπλε.

9. Διαθέτουμε 4 διαλύματα οξέων (HCℓ, ΗΝΟ3 , HCOOH με pKa με pKa

4 και CH3COOH

5) ίδιου όγκου (100 mL) και ίδιας συγκέντρωσης (0,1 Μ). Σε καθένα

από τα διαλύματα αυτά προστίθενται μερικές σταγόνες φαινολοφθαλεΐνης και στη συνέχεια βαθμιαία διάλυμα ΝαΟΗ 0,5 Μ μέχρι να γίνει το κάθε διάλυμα

112

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

ρόζ.

Για

τους

όγκους

των

διαλυμάτων

που

προσθέσαμε

α. VHCℓ= V HNO3= VHCOOH =VCH3COOH

β.VHCℓ=VHNO3>VHCOOH>VCH3COO

γ. VHCℓ=V HNO3 <VHCOOH <VCH3COOH

δ.VHCℓ> VHNO3>VHCOOH > VCH3COOH

ισχύει

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης 113

ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ Πρότυπο διάλυμα Ισοδύναμο σημείο Τελικό σημείο Επιλογή κατάλληλου δείκτη Οξυμετρία

Αλκαλιμετρία

Καμπύλη ογκομέτρησης Ισχυρού οξέος με ισχυρή βάση

Καμπύλη ογκομέτρησης Ισχυρής βάσης με ισχυρό οξύ

Το διάλυμα γνωστής συγκέντρωσης Το σημείο που έχει γίνει πλήρης αντίδραση/εξουδετέρωση Το σημείο που παρατηρείται χρωματική αλλαγή Το τελικό σημείο όσο πιο κοντά στο ισοδύναμο Ο προσδιορισμός συγκεντρώσεων βάσεων με πρότυπο διάλυμα οξέος (το pH μειώνεται) Ο προσδιορισμός συγκεντρώσεων οξέων με πρότυπο διάλυμα βάσης (το pH αυξάνεται) Αρχικά το pΗ όξινο Στο ισοδύναμο σημείο: pΗ=7 η καμπύλη αυξάνει απότομα Τελικά το pΗ βασικό Κατάλληλοι δείκτες: φαινολοφθαλεϊνη – πράσινο βρωμοκρεζόλης

Αρχικά το pΗ βασικό Στο ισοδύναμο σημείο: pΗ =7 η καμπύλη μειώνεται απότομα Τελικά το pΗ όξινο Κατάλληλοι δείκτες: φαινολοφθαλεϊνη πράσινο βρωμοκρεμόζης

120

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Καμπύλη ογκομέτρησης

Αρχικά το pΗ όξινο

Ασθενούς οξέος με ισχυρή βάση

Στο ισοδύναμο σημείο pΗ>7 η καμπύλη αυξάνεται λιγότερο έντονα Τελικά το pΗ βασικό Κατάλληλος δείκτης : φαινολοφθαλεϊνη

Καμπύλη ογκομέτρησης

Αρχικά το pΗ βασικό

Ασθενούς βάσης με ισχυρό οξύ

Στο ισοδύναμο σημείο pΗ<7 η καμπύλη μειώνεται λιγότερο έντονα Τελικά το pΗ όξινο Κατάλληλος δείκτης : κόκκινο του μεθυλίου

Όταν ογκομετρούμε ασθενές οξύ

Το διάλυμα είναι ρυθμιστικό και ισχύει

ή βάση και έχουμε προσθέσει το

τότε: pH=pKa ή pOH=pKb αντίστοιχα.

μισό όγκο διαλύματος ισχυρής βάσης ή ισχυρού οξέος σε σχέση με αυτόν που απαιτείται για πλήρη εξουδετέρωση.

Παρατηρήσεις στις καμπύλες ογκομέτρησης · Στην γύρω από το ισοδύναμο σημείο περιοχή παρατηρείται απότομη μεταβολή του pH. Το κατακόρυφο τμήμα της καμπύλης ογκομέτρησης έχει μεγαλύτερο εύρος κατά

121

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

την ογκομέτρηση ισχυρού οξέος (ή βάσης) με ισχυρή βάση (ή οξύ) και μικρότερο κατά την ογκομέτρηση ασθενούς οξέος (ή βάσης) με ισχυρή βάση (ή οξύ). · Στην αρχή της ογκομέτρησης ασθενούς οξέος (ή βάσης) με ισχυρή βάση (ή οξύ) παρατηρείται σημαντική αύξηση του pH. Ενώ αντίστοιχα είναι πιο ομαλή η αύξηση κατά την ογκομέτρηση ισχυρού οξέος (ή βάση) με ισχυρή βάση (ή οξύ). Στη συνέχεια όμως και μέχρι την απότομη μεταβολή που παρατηρείται κοντά στο ισοδύναμο σημείο στην περίπτωση της ογκομέτρησης ασθενούς οξέος (ή βάση) με ισχυρή βάση (ή οξύ) εμφανίζεται ένα σχεδόν οριζόντιο τμήμα στην καμπύλη ογκομέτρησης που αντιστοιχεί

στο

μεγάλης

ρυθμιστικής

ικανότητας

ρυθμιστικό

διάλυμα

που

δημιουργείται. · Μετά το ισοδύναμο σημείο οι καμπύλες ογκομέτρησης έχουν ίδια μορφή. Ερωτήσεις: 1. Ίσοι όγκοι διαλυμάτων HCℓ και CH3COOH ίδιας συγκέντρωσης ογκομετρούνται με διάλυμα ΝaΟΗ συγκεκριμένης συγκέντρωσης. Ποια πρόταση είναι σωστή: α. Το αρχικό pH των οξέων είναι ίδιο. β. Στο ισοδύναμο σημείο και για τις δύο ογκομετρήσεις το pH=7. γ. Ίδιος όγκος διαλύματος ΝaΟΗ απαιτείται για το ισοδύναμο σημείο. δ. Οι γραφικές παραστάσεις της τιμής του pH σε συνάρτηση με τον όγκο του ΝaΟΗ που προστίθεται για τις δύο ογκομετρήσεις ταυτίζονται.

2. Το μπλε της βρωμοφαινόλης, δείκτης ΗΔ, αλλάζει χρώμα από κίτρινο σε μπλε μεταξύ pH 3 και 4,6. Ποια πρόταση είναι σωστή: α. Το χρώμα του ΗΔ είναι μπλε. β. Σε pH<3 στο διάλυμα υπάρχουν περισσότερα ιόντα Δ- από μόρια ΗΔ. γ. Το pKa του δείκτη είναι μεταξύ 3 και 4,6. δ. Το μπλε της βρωμοφαινόλης είναι κατάλληλος δείκτης για την ογκομέτρηση διαλύματος CH3COOH από διάλυμα ΝaΟΗ.

3. Παρασκευάστηκαν ίσοι όγκοι δύο διαλυμάτων, ενός ισχυρού μονοπρωτικού οξέος και ενός ασθενούς μονοπρωτικού οξέος, με ίσες συγκεντρώσεις και καθένα από αυτά τιτλοδοτήθηκε με διάλυμα ΝaΟΗ. Ποια ή ποιες από τις παρακάτω παραμέτρους είναι ίδιες και στις δύο τιτλοδοτήσεις;

122

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

i. Το αρχικό pH των δύο διαλυμάτων. ii. Το pH των δύο διαλυμάτων στο ισοδύναμο σημείο. iii. Ο όγκος του διαλύματος ΝaΟΗ που απαιτήθηκε για να τιτλοδοτηθεί κάθε διάλυμα.

4. Διάλυμα ΝΗ4ΝΟ3 ογκομετρείται με πρότυπο διάλυμα ΝαΟΗ. Η καμπύλη ογκομέτρησης έχει τη μορφή:

α. α

β. β

γ. γ

δ. δ

Ασκήσεις: 1. Υδατικό αραιό διάλυμα ΗΝΟ3 όγκου 500 mL και άγνωστης περιεκτικότητας ογκομετρείται με πρότυπο διάλυμα NaOH 0,2 M. Με τη βοήθεια πεχαμέτρου και με συγκεκριμένους όγκους του διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου χαράσσουμε

την

παρακάτω

καμπύλη

ογκομέτρησης, όπου η τιμή του pH = 7 αντιστοιχεί σε προσθήκη 10 mL διαλύματος NaOH. Η συγκέντρωση του διαλύματος των 500 mL του ΗΝΟ3 είναι: α. 0,1 Μ

β. 0,02 Μ

γ. 0,002 Μ

δ. 0,004 Μ

ε. 0,04 Μ

2. Σε 100 mL διαλύματος ασθενούς μονόξινης βάσης Β προσθέτουμε σταδιακά διάλυμα υδροχλωρικού οξέος. Όταν έχουμε προσθέσει 25 mL σχηματίσθηκε ρυθμιστικό διάλυμα με pH=9, ενώ πλήρης εξουδετέρωση έγινε όταν προστέθηκαν 50 mL διαλύματος οξέος. Να υπολογισθεί η σταθερά ιοντισμού της βάσης. (Απ. 10-5)

123

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

3. 500 mL διαλύματος ασθενούς οξέος ΗΑ εξουδετερώνονται πλήρως από 0,05 mol ΚΟΗ. Σε 100 mL διαλύματος ΗΑ προσθέτουμε 50 mL διαλύματος ΚΟΗ 0,1Μ. Να υπολογισθεί το pH του διαλύματος που θα παραχθεί. Δίνεται η σταθερά ιοντισμού του οξέος Ka=10-5 .

4. Δίνεται η καμπύλη εξουδετέρωσης 10 mL διαλύματος ασθενούς μονοπρωτικού οξέος ΗΑ, από διάλυμα ΝaΟΗ 0,1 Μ.

α. Να υπολογίσετε: i. τη συγκέντρωση του διαλύματος του οξέος ΗΑ. ii. τη σταθερά ιοντισμού του οξέος ΗΑ. β. Αφού μελετήσετε την καμπύλη εξουδετέρωσης να αναφέρετε δύο λόγους που να αποδεικνύουν ότι το οξύ ΗΑ είναι ασθενές οξύ. γ. Σε ποιο ή ποια από τα σημεία Α-Ε που βρίσκονται πάνω στην καμπύλη. i. υπάρχει στην κωνική φιάλη μόνο άλας και νερό; ii. υπάρχει στην κωνική φιάλη μια βάση και το άλας της; iii. το pH του διαλύματος στην κωνική φιάλη είναι ίσο με το pK του οξέος; δ. Στο τέλος της ογκομέτρησης η καμπύλη τείνει ασυμπτωτικά προς μια τιμή pH. Ποια είναι αυτή η τιμή pH και γιατί η καμπύλη δεν μπορεί να φτάσει ή να ξεπεράσει την τιμή αυτή; 124

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

ε. Δύο δείκτες Δ1 και Δ2 έχουν σταθερές ιοντισμού, ΚΔ1=10-4 και ΚΔ2=10-9. i. Ποιος από τους δύο δείκτες είναι καταλληλότερος για την πιο πάνω ογκομέτρηση και γιατί; ii. Να εξηγήσετε ποιο αποτέλεσμα θα είχε στους υπολογισμούς της συγκέντρωσης του αγνώστου διαλύματος, η λανθασμένη επιλογή του δείκτη. iii. Ο δείκτης Δ1 είναι ένα ασθενές οξύ του οποίου το χρώμα των μορίων είναι κίτρινο ενώ το χρώμα των ανιόντων του είναι μπλε. Ποιο χρώμα θα έχει ο δείκτης στο διάλυμα του οξέος ΗΑ; 5. 0,2140 g ασθενούς μονοπρωτικού οξέος ΗΧ διαλύονται σε 25 mL νερού. Το διάλυμα ογκομετρείται με ΝaΟΗ 0,0950 Μ. Για την εξουδετέρωση του οξέος καταναλώθηκαν 27,4 mL του διαλύματος ΝaΟΗ. α. Ποια η Μr του οξέος. β. i. Να υπολογίσετε την Κa εάν είναι γνωστόν ότι μετά την προσθήκη 15 mL του διαλύματος βάσης στο διάλυμα του οξέος το pH βρέθηκε να είναι 4,9. ii. Πώς ονομάζεται το διάλυμα που προκύπτει μετά την προσθήκη 15 mL του διαλύματος ΝaΟΗ στο οξύ; Ποια η ιδιότητα του διαλύματος; γ. Αν έχουμε διάλυμα ίδιας συγκέντρωσης σε ασθενές οξύ ΗΥ, το pH μετά την προσθήκη 15 mL διαλύματος βάσης είναι μικρότερο του 4,9. Είναι το ΗΥ ισχυρότερο ή ασθενέστερο του ΗΧ; Δικαιολογήστε την απάντησή σας.

6. 0,9954 γραμμάρια ασθενούς μονοπρωτικού οξέος διαλύονται σε αποσταγμένο νερό μέχρι τελικού όγκου 350 mL και το διάλυμα έχει pH=3,52. Ακολούθως χωρίστηκε σε δύο ίσα μέρη τα Α και Β. Το διάλυμα Α εξουδετερώθηκε με ακρίβεια χρησιμοποιώντας διάλυμα ΝaΟΗ και δείκτη φαινολοφθαλεϊνη. Το διάλυμα Β προστέθηκε στο διάλυμα Α που έχει εξουδετερωθεί. Το τελικό διάλυμα είχε pH=5,29. Να υπολογίσετε τη σχετική μοριακή μάζα του ασθενούς οξέος.

7. Υδατικό διάλυμα Δ1 έχει όγκο 200 mL και περιέχει 7,4 g κορεσμένου μονοκαρβοξυλικού οξέος Α. Στο διάλυμα Δ1 προσθέτουμε 50 mL υδατικού διαλύματος ΝaΟΗ 1 Μ οπότε προκύπτει ρυθμιστικό διάλυμα Δ2 με pH=5. α. Ποιος είναι ο συντακτικός τύπος του οξέος Α; 125

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

β. Στο διάλυμα Δ2 προσθέτουμε 4 g ΝaΟΗ και αραιώνουμε σε τελικό όγκο 500 mL. Να υπολογίσετε το pH του διαλύματος Δ3 που προκύπτει. Όλα τα διαλύματα έχουν θερμοκρασία 25οC και η σταθερά ιοντισμού του οξέος Α είναι Κa=10-5.

8. Δίνονται τα παρακάτω διαλύματα: Διάλυμα Δ1: διαιθυλαμίνης (CH3CH2-NH-CH2CH3) με pH = 12 και βαθμό ιοντισμού α1 = 5●10-2. Διάλυμα Δ2: χλωριούχου αμμωνίου (NH4Cℓ) με συγκέντρωση 0,2 Μ και αμμωνίας με συγκέντρωση 0,1 Μ όπου η αμμωνία έχει βαθμό ιοντισμού και α2 = 5●10-5. α. Ποια από τις δύο βάσεις είναι ισχυρότερη; Να δικαιολογηθεί η απάντησή σας. β. Ορισμένος όγκος από το διάλυμα Δ1 αραιώνεται με νερό και προκύπτουν 100 mL διαλύματος Δ3 που ογκομετρούνται με διάλυμα HCℓ συγκέντρωσης 0,25 Μ. Με βοήθεια κατάλληλης πειραματικής διάταξης για τη μέτρηση του pH κατά τη διάρκεια της

ογκομέτρησης,

προκύπτει

η

παρακάτω

καμπύλη

ογκομέτρησης.

Στο

ογκομετρούμενο διάλυμα έχει προστεθεί επιπλέον ηλεκτρολυτικός δείκτης, ασθενές οργανικό οξύ ΗΔ, με pKδ = 7,5.

i. Να υπολογιστεί ο αρχικός όγκος του διαλύματος Δ1 που αραιώθηκε ώστε να προκύψει το διάλυμα Δ3. ii. Να υπολογιστεί ο λόγος

στο ογκομετρούμενο διάλυμα, όταν κατά την

διάρκεια της ογκομέτρησης αποκτήσει pH = 7,5 .

126

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

iii. Να υπολογιστεί το pH στο ισοδύναμο σημείο και να δικαιολογηθεί το χρώμα που θα αποκτήσει το διάλυμα στο ισοδύναμο σημείο. γ. Πόσα mol NaOH πρέπει να προσθέσουμε σε 100 mL του διαλύματος Δ2, χωρίς αλλαγή του όγκου του, ώστε να προκύψει διάλυμα όπου η συγκέντρωση οξωνίων (Η3Ο+) να είναι ίση με

3 10 3

11

Μ.

Δίνονται: Όλα τα διαλύματα βρίσκονται σε θερμοκρασία 25ο C, Kw = 10-14. Τα δεδομένα του προβλήματος επιτρέπουν τις γνωστές προσεγγίσεις. Η όξινη μορφή του δείκτη ΗΔ έχει κόκκινο χρώμα ενώ η βασική του μορφή Δ- μπλε χρώμα.

9.Το ερυθρό του μεθυλίου είναι ένα ασθενές μονοπρωτικό οξύ με σταθερά ιοντισμού Κa=10-5 και χρησιμοποιείται ως δείκτης. Το χρώμα της μορφής ΗΔ είναι κόκκινο και της μορφής Δ- είναι κίτρινο. α. Να υπολογίσετε τις τιμές του pH στις οποίες ο δείκτης αλλάζει χρώμα. β. Να προβλέψετε το χρώμα που θα πάρουν 100mL διαλύματος HCℓ 0,1Μ αν προστεθούν σε αυτά λίγες σταγόνες του δείκτη. γ. Σε ποια από τις παρακάτω εξουδετερώσεις: i) HCℓ + NaOH, ii) CH3COOH + NaOH, iii) HCℓ+ NH3 θα επιλέγατε ως δείκτη ερυθρό του μεθυλίου και για ποιο λόγο; Δίνονται οι Κa CH3COOH =10-5 , Κb NH3 =10-5 και ότι όλες οι διαδικασίες γίνονται σε σταθερή θ=25ο C. δ. Διάλυμα (Δ) 2 ασθενών βάσεων Β 0,1Μ και Β΄ 0,1Μ έχει pH=13. Η Κb της Β είναι 0,2. Ζητούνται: i. Η Κb της Β΄. ii. Ο βαθμός ιοντισμού κάθε βάσης στο Δ. iii. Ποιά από τις δύο βάσεις είναι ισχυρότερη και γιατί;

10.Διαθέτουμε τα υδατικά διαλύματα: • Διάλυμα Α: CH3COOH 0,2 M (Κa=10-5) • Διάλυμα Β: NaOH 0,2 M 127

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

• Διάλυμα Γ: HCℓ 0,2 M α. Nα υπολογιστεί το pH του διαλύματος, που προκύπτει με ανάμειξη 50 mL διαλύματος A με 50 mL διαλύματος Β. β. 50 mL διαλύματος Α αναμειγνύονται με 100 mL διαλύματος B και το διάλυμα που προκύπτει αραιώνεται με Η2Ο μέχρι όγκου 1 L, οπότε προκύπτει διάλυμα Δ. Να υπολογιστεί το pH του διαλύματος Δ. γ. Προσθέτουμε 0,15 mol στερεού NaOH σε διάλυμα, που προκύπτει με ανάμειξη 500 mL διαλύματος A με 500 mL διαλύματος Γ, οπότε προκύπτει διάλυμα Ε. Να υπολογιστεί το pH του διαλύματος Ε.

δ. Οι καμπύλες (1) και (2) παριστάνουν τις καμπύλες ογκομέτρησης ίσων όγκων διαλύματος A και ενός διαλύματος οξέος ΗΒ με πρότυπο διάλυμα NaOH 0,2 Μ. α. Ποια καμπύλη αντιστοιχεί στο CH3COOH και ποια στο ΗΒ; β. Να υπολογιστεί η τιμή Κa του οξέος ΗΒ. γ. Να υπολογιστεί το pH στο Ισοδύναμο Σημείο κατά την ογκομέτρηση του ΗΒ. Δίνεται ότι: Όλα τα διαλύματα βρίσκονται σε θερμοκρασία θ=25 °C, Kw=10−14 Κατά την προσθήκη στερεού σε διάλυμα, ο όγκος του διαλύματος δε μεταβάλλεται. Τα δεδομένα του προβλήματος επιτρέπουν τις γνωστές προσεγγίσεις

128

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Ε. ΓΕΝΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΠΩΣ ΛΥΝΟΥΜΕ ΤΙΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΙΟΝΤΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ

1 βήμα

Βρίσκω τα mol καθενός σώματος και τον όγκο του διαλύματος ώστε να υπολογίσω τις συγκεντρώσεις των ηλεκτρολυτών

2 βήμα

Γράφω την αντίδραση αν γίνεται – Δουλεύω με mol

3 βήμα 4 βήμα

Υπολογίζω τις συγκεντρώσεις των σωμάτων μετά την αντίδραση Γράφω τις πλήρεις διαστάσεις των αλάτων

5 βήμα

Γράφω τους πλήρεις ιοντισμούς των ισχυρών οξέων – βάσεων

6 βήμα

Γράφω τους μερικούς ιοντισμούς των ασθενών οξέων – βάσεων. Προσοχή γράφω τον ιοντισμό ενός από τα ζεύγη συζυγούς οξέος – βάσης

7 βήμα

Λαμβάνω υπόψη τυχόν επιδράσεις κοινού ιόντος

8 βήμα

·Γράφω τον ιοντισμού του νερού (όχι πάντα). ·Θεωρώ σημαντικά τα Η3Ο+ ή τα ΟΗ- από τον ιοντισμό του Η2Ο αν τα Η3Ο+ σε διάλυμα μόνο οξέος ή τα ΟΗ- σε διάλυμα μόνο βάσης είναι λιγότερα από 10-6. · Αν σε διάλυμα ΗΑ/ΝαΑ ή Β-/ΒΗCl η [Η3Ο+] ή [ΟΗ-] είναι ης τάξης του 10-7. · Σε διάλυμα άλατος που υδρολύονται και τα δύο ιόντα. · Σε διάλυμα όξινου άλατος (ΝαΗΑ) εκτός ΝαΗSO4. Εφαρμόζω τις σταθερές

9 βήμα

10 βήμα Κάνω τυχόν προσεγγίσεις · αν Κ1>>Κ2 x>>y · αν Κ1 Κ2 προσθέτω κατά μέλη. Αν σε διάλυμα άλατος που υδρολύονται και τα δύο ή σε διάλυμα όξινου άλατος (εκτός ΝαΗSO4) x y ω.

11 βήμα Αν προσθέσω διαλύτη, διάλυμα ή διαλυμένη ουσία ξεκινώ από την αρχή

129

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Σχέσεις που ισχύουν σε διαλύματα ηλεκτρολυτών Για διάλυμα Ν. Ostwald a 2C Ka ασθενούς 1 a ηλεκτρολύτη Ka Αν α 0,1 ή

C 2 τότε K a a C .

Για τις σταθερές ασθενούς οξέος και της συζυγούς ασθενούς βάσης Για ρυθμιστικό διάλυμα

K a Kb

Εξίσωση Henderson Hasselbalch

pH pOH

Για δείκτες

0,01

Kw

pK a log

C C

pK b log

C C

Δείκτης ΗΔ

H 2O

H 3O

χρώμα 1 χρώμα 2 Αν pH < pKaΗΔ – 1, τότε επικρατεί το χρώμα του ΗΔ. Αν pH > pKaΗΔ + 1, τότε επικρατεί το χρώμα του Δ-.

130

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

1. Διάλυμα οξέος ΗΑ (Δ1) έχει συγκέντρωση 0,1 Μ. Διάλυμα HCℓ (Δ2) έχει συγκέντρωση 10-3 Μ. Ποιο το pH: α. Του διαλύματος Δ1. β. Του διαλύματος Δ2. γ. Του διαλύματος Δ3 που προκύπτει αν αναμείξουμε ίσους όγκους των διαλυμάτων Δ1 και Δ2. δ. Του διαλύματος Δ4 που προκύπτει αν αναμείξουμε 10 mL από το Δ1 με 100 mL από το Δ2. ε. Του διαλύματος Δ5 που προκύπτει αν αναμείξουμε 100 mL από το Δ1 με 10 mL από το Δ2. Δίνεται Ka(HA)=10-5, Kw=10-14 .

2. Διάλυμα (Δ1) ασθενούς οξέος ΗΑ συγκέντρωσης 0,1Μ, έχει pH=3 και όγκο 5L. α. Να υπολογισθεί η σταθερά ιοντισμού Ka του οξέος HA. β. Πόσα mol ΚΟΗ πρέπει να προστεθούν στο διάλυμα (Δ1) , για να παραχθεί διάλυμα (Δ2) του οποίου το pH θα διαφέρει κατά μία μονάδα από το pH του διαλύματος (Δ1); γ. Αν στο διάλυμα (Δ2) προστεθούν σταγόνες δείκτη ΗΔ με Ka=10-6 τι χρώμα θα πάρει το διάλυμα; Δίνεται ότι το χρώμα του ΗΔ είναι κόκκινο ενώ του Δ- μπλε . δ. Πόσα mol Ca(OH)2

πρέπει να προστεθούν στο διάλυμα (Δ2) για την πλήρη

εξουδετέρωση του οξέος ΗΑ; Ποια θα είναι η [Η3Ο+] στο διάλυμα (Δ3) που σχηματίσθηκε; Θεωρείστε ότι οι προσθήκες των στερεών υδροξειδίων δεν επηρεάζουν τον όγκο των διαλυμάτων.

3. Σε 100 mL διαλύματος οξέος ΗΑ με pH=3 (Δ1) προσθέτουμε 0,01 mol άλατος ΝaΑ και παίρνουμε 100 mL διαλύματος Δ2 με pH=3. Σε 100 mL διαλύματος οξέος ΗΒ με pH=3 (Δ3) προσθέτουμε 0,01 mol άλατος ΝaΒ και παίρνουμε 100 mL διαλύματος Δ4 με pH=5. α. Να συγκριθεί η ισχύς των οξέων ΗΑ και ΗΒ. β. 50 mL του Δ3 απαιτούν για την πλήρη εξουδετέρωσή τους 25 mL διαλύματος ΝaΟΗ 0,2 Μ (Δ5). Να υπολογιστεί η συγκέντρωση του Δ3 και η Κa του ΗΒ.

131

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

γ. Πόσα mL διαλύματος Δ5 πρέπει να προσθέσουμε σε 100 mL Δ3 για να μεταβληθεί το pH του Δ3 κατά 2 μονάδες; 4. Το διάλυμα Δ1 σχηματίζεται με διάλυση στο νερό 0,6 mol ΗΑ και 0,6 mol ΝaΒ και αραίωση μέχρι όγκου 500 mL. α. Μεταξύ των ΗΑ και Β- αποκαθίσταται η ισορροπία: ΗΑ+Β-

Α-+ΗΒ

Να βρεθεί η τιμή της Κc: β. Να εξηγηθεί προς ποια κατεύθυνση είναι μετατοπισμένη η ισορροπία. γ. Να βρεθούν οι συγκεντρώσεις των σωματιδίων του διαλύματος. δ. Να βρεθεί η τιμή του pH του διαλύματος. Δίνονται οι σταθερές ιοντισμού: Για το ΗΑ: Κα1=1,8·10-4 και για το ΗΒ: Κα2=2·10-5 5. α. Να υπολογίσετε τη συγκέντρωση των ακόλουθων διαλυμάτων: Δ1. Διάλυμα HCℓ με pH=4,00 Δ2. Διάλυμα οξικού οξέος (CH3COOH) με pH=4,00 Δ3. Διάλυμα H2SO4 με pH=4,00 β. Να υπολογίσετε την τιμή του pH των διαλυμάτων που προκύπτουν από την ανάμειξη: i. ίσων όγκων διαλύματος Δ1 και διαλύματος ΝαΟΗ με pH=10 ii. ίσων όγκων διαλυμάτων Δ2 και διαλύματος ΝαΟΗ με pH=10 iii. ίσων όγκων διαλύματος Δ3 και διαλύματος ΝαΟΗ με pH=10 iv. ίσων όγκων διαλύματος Δ1 και Δ2. Για το οξικό οξύ: pKa=5,0

Για το θειικό οξύ: pKa2=2,0

6. Σε ορισμένη ποσότητα νερού διαλύονται 0,1 mol Ca(OH)2 και 0,5 mol NH3 και το διάλυμα αραιώνεται σε όγκο 500 mL (Δ1). α. Να υπολογιστεί η τιμή του pH του διαλύματος Δ1 στους 25ο C. β. Στο διάλυμα διαβιβάζονται 0,45 mol αερίου HCℓ χωρίς να μεταβληθεί ο όγκος του διαλύματος (Δ2). Να υπολογιστεί η τιμή του pH του διαλύματος Δ2 στους 25ο C. γ. Το διάλυμα Δ2 εξουδετερώνεται με πρότυπο διάλυμα HCℓ 0,5 Μ. Ποιος από τους ακόλουθους δείκτες θα αλλάξει χρώμα πιο κοντά στο σημείο της πλήρους 132

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

εξουδετέρωσης; Να θεωρήσετε ότι όλοι οι δείκτες αλλάζουν χρώμα σε μία περιοχή 2 μονάδων. Δίνεται: pKb, NH3=5. i. pK

φαινολοφθαλείνης=9,5

ii. pK

ερυθρού της κρεσόλης=

8,4

iii. pK

ερυθρού του μεθύλου=

5,0

7. Στους 25ο C: KbΝΗ3=10-5 και Kb(CH3)3Ν=10-3, Kw=10-14. α. Να γράψετε τις εξισώσεις ιοντισμού της ΝΗ3 και της (CH3)3N. β. Να γράψετε τις αντιδράσεις της ΝΗ3 και της (CH3)3N με διάλυμα HCℓ. γ. Προς ποια κατεύθυνση είναι μετατοπισμένη η ισορροπία: NH3+(CH3)3NH+

(CH3)3N+NH4+ (1)

δ. Ποια είναι η Kc; ε. Σε 250 mL διαλύματος (CH3)3N 0,22 Μ, προσθέτουμε 250 mL διαλύματος ΝΗ4Cℓ 0,22 Μ και παίρνουμε 500 mL διαλύματος Δ3. Να υπολογιστεί η συγκέντρωση της ΝΗ3 στην ισορροπία στο Δ3.

8. 50,0 mL διαλύματος (HCOO)2Ca (Δ1) στο οποίο έχουν προστεθεί σταγόνες κατάλληλου δείκτη ογκομετρούνται με πρότυπο διάλυμα HCℓ 0,1 Μ. Τη στιγμή της αλλαγής του χρώματος του δείκτη έχουν προστεθεί 25,0 mL πρότυπου διαλύματος. α. Πόσα g (HCOO)2Ca περιέχονται σε 800 mL του Δ1; β. Όταν στο Δ1 έχουν προστεθεί 12,5 mL από το πρότυπο διάλυμα το pH του μετρείται με πεχάμετρο και βρίσκεται ίσο με 4. Να υπολογίσετε την τιμή του pH του διαλύματος, όταν στο Δ1 έχουν προστεθεί: i. 0,0 mL από το πρότυπο διάλυμα.

ii. 24,0 mL από το πρότυπο διάλυμα.

iii. 25,0 mL από το πρότυπο διάλυμα. iv. 26,0 mL από το πρότυπο διάλυμα και να κατασκευάσετε την καμπύλη ογκομέτρησης. γ. Σε ποια περιοχή pH πρέπει να αλλάζει χρώμα ένας δείκτης για να είναι κατάλληλος για την ογκομέτρηση του Δ1; 9. Τα διαλύματα Δ1, Δ2, Δ3 περιέχουν τα μονοπρωτικά οξέα ΗΑ, ΗΒ, ΗΓ αντίστοιχα και έχουν όλα τον ίδιο αρχικό όγκο 10,0 mL. Τα διαλύματα ογκομετρούνται με το ίδιο πρότυπο διάλυμα ΚΟΗ, παρουσία κατάλληλου δείκτη. Τη στιγμή της αλλαγής του χρώματος του δείκτη είχε χρησιμοποιηθεί ο όγκος του πρότυπου διαλύματος που

133

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

δίνεται στη δεύτερη γραμμή και το pH του διαλύματος είχε την τιμή που δίνεται στην τρίτη γραμμή του ακόλουθου πίνακα. Δ1

Δ2

Δ3

VKOH (mL)

20,0

10,0

5,0

pH

9

9

7

a. Για τις συγκεντρώσεις των διαλυμάτων ισχύει: i. c1<c2<c3

ii. c2<c3<c1

iii. c3<c2<c1

iv. c3<c1<c2

Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. β. Για την ισχύ των οξέων ισχύει: i. HB<HA<HΓ

ii. ΗΑ<ΗΓ<ΗΒ

iii. ΗΓ<ΗΑ<ΗΒ

iv. ΗΑ<ΗΒ<ΗΓ

Να αιτιολογηθεί πλήρως η απάντησή σας. γ. Η συγκέντρωση του πρότυπου διαλύματος του ΚΟΗ προσδιορίζεται ίση με 0,2 Μ. Σε ογκομετρική φιάλη των 100,0 mL προστίθενται 40,0 mL του διαλύματος Δ2 και 20,0 mL διαλύματος ΚΟΗ 0,2 Μ και το διάλυμα αραιώνεται με αποσταγμένο νερό μέχρι τη χαραγή. Πόσα mol HCl πρέπει να προστεθούν στο αραιωμένο διάλυμα, χωρίς να μεταβληθεί ο όγκος του διαλύματος, για να μεταβληθεί το pH του κατά 3 μονάδες; Η θερμοκρασία είναι 25οC. 10. Διαθέτουμε διάλυμα οξικού οξέος 1,5% w/v. α. Να υπολογίσετε το pH του διαλύματος. β. Σε 1L του πιο πάνω διαλύματος προστίθενται ξεχωριστά τα πιο κάτω και προκύπτουν τα διαλύματα Α-Δ. Να υπολογίσετε τη τιμή του pH των διαλυμάτων ΑΔ. i. 8,2 g CH3COONa (μεταβολή όγκου αμελητέα) ii. 1 L διαλύματος ΝaΟΗ 1 Μ

(διάλυμα Β)

iii. 0,1 mol στερεό ΝaCℓ (μεταβολή όγκου αμελητέα) iv. 250 mL αποσταγμένου νερού

(διάλυμα Α)

(διάλυμα Γ) (διάλυμα Δ)

134

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

γ. Σε ποιο από τα πιο πάνω τέσσερα διαλύματα (Α-Δ) όταν προσθέσουμε 5 mL διαλύματος HCℓ 0.1 M θα έχουμε τη μικρότερη μεταβολή στο pH; Να υπολογίσετε το pH του διαλύματος που προκύπτει.

11. Διάλυμα αμμωνίας 0,1 Μ ογκομετρείται από διάλυμα HCℓ 0,1 Μ. α. Εξηγείστε γιατί το διάλυμα ΝΗ3 έχει pH μικρότερο του 13. β. Το διάλυμα στο ισοδύναμο σημείο θα είναι όξινο, βασικό ή ουδέτερο; γ. Γράψτε την ισορροπία ιοντισμού της ΝΗ3 και την έκφραση της Κb. δ. Όταν είχαμε προσθέσει τη μισή ποσότητα ΗCℓ για πλήρη εξουδετέρωση του pH του διαλύματος ήταν 9,25. Υπολογίστε τη σχέση μεταξύ [ΝΗ3] και [ΝΗ4+] στο σημείο αυτό. Το διάλυμα είναι ρυθμιστικό; Ποια η ρυθμιστική του ικανότητα σε σχέση με όλα τα άλλα πιθανά ρυθμιστικά διαλύματα που θα προκύψουν κατά την ογκομέτρηση. ε. Υπολογίστε την pKb της ΝΗ3.

12. Ένα διάλυμα (Δ) περιέχει HCℓ 0,1Μ και μονοπρωτικό οξύ ΗΑ 0,1Μ (Κa=10-5). α. Ποιο είναι το pH του διαλύματος Δ και ο βαθμός ιοντισμού του ΗΑ; β. Σε 1L του Δ προσθέτουμε 0,15 mol KOH, χωρίς μεταβολή όγκου, οπότε προκύπτει διάλυμα Δ1. Ποιο είναι το pH του διαλύματος Δ1; γ. Σε 1L του Δ προσθέτουμε 0,2 mol KOH, χωρίς μεταβολή όγκου, οπότε προκύπτει διάλυμα Δ2. Ποιο είναι το pH του διαλύματος Δ2; δ. Σε 1L του Δ προσθέτουμε 0,3 mol KOH, χωρίς μεταβολή όγκου, οπότε προκύπτει διάλυμα Δ3. Ποιο είναι το pH του διαλύματος Δ3; 13. Έχουμε ένα αραιό υδατικό διάλυμα αμμωνίας με pH = 11 (Δίνεται για την ΝΗ3 Κb=10-5). Από το διάλυμα αυτό λαμβάνουμε: α. 100 mL και προσθέτουμε 50 mL υδατικού διαλύματος HCℓ με pH=1. Ποιο είναι το pH του προκύπτοντος διαλύματος; β. 100 mL και προσθέτουμε 100 mL υδατικού διαλύματος 0,1 M HCOOH με pH = 2,5. Ποιο είναι το pH του προκύπτοντος διαλύματος; γ. 100 mL, τα αραιώνουμε με νερό μέχρι όγκου 1000 mL και από το τελικό αραιωμένο αυτό διάλυμα λαμβάνουμε 200 mL, προσθέτουμε σε αυτά 200 mL 135

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

διαλύματος αμίνης RNH2 0,2 M (Δίνεται για την RNH2 Κb =5.10-6 ). Ποιο είναι το pH του προκύπτοντος διαλύματος; 14. Σε 300 mL διαλύματος αμμωνίας, ΝΗ3, συγκέντρωσης 2/15 Μ διαβιβάζονται 336 cm3 σε πρότυπες συνθήκες (STP) αερίου χλωρίου, τα οποία ανάγονται πλήρως, σύμφωνα με την αντίδραση: 8NH3 3Cl2

6NH4 Cl . Υπολογίστε:

N2

α. Τον όγκο του αερίου που εκλύεται. β. Το pH του διαλύματος που σχηματίστηκε μετά τη διαβίβαση του χλωρίου (υποθέτουμε ότι αυτό υπέστη μηδαμινή μεταβολή του όγκου). γ. Στα 300 mL του τελευταίου διαλύματος, πόσα mL υδατικού διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου, NaOH, με pH = 13 πρέπει να προσθέσουμε ώστε το προκύπτον διάλυμα να είναι ρυθμιστικό με pH = 9. Δίνεται: Κb = 10-5 της αμμωνίας.

15. Η Kc της αντίδρασης: ΗΑ(aq) + B-(aq)

HB(aq) + A-(aq)

Είναι ίση με 3. Αν η Κa, HA = 3 10-5, να βρεθεί: α. το pH υδατικού διαλύματος του οξέος ΗΒ συγκέντρωσης 0,1 Μ. β. τα mol HCl που πρέπει να προσθέσουμε σε 1 L διαλύματος ΝaB 0,1 Μ, για να προκύψει διάλυμα με pH = 5; 16. Δύο χημικά στοιχεία Α και Β ανήκουν στην πρώτη ομάδα του Περιοδικού Πίνακα και έχουν ατομικούς αριθμούς Ζ και Ζ+10. α. Να βρείτε την τιμή του Ζ. β. Να γράψετε τους ηλεκτρονικούς τύπους των ενώσεων Ε1 και Ε2 αντίστοιχα των στοιχείων Α και Β με το φθόριο (Ζ=9)) γ. Να εξετάσετε αν τα υδατικά διαλύματα των ενώσεων Ε1 και Ε2 είναι ηλεκτρικά αγώγιμα. δ. Υδατικό διάλυμα Δ1 της ένωσης Ε1 συγκέντρωσης c1=0,2 M έχεi pH=2. Να βρείτε το pH ενός διαλύματος Δ2 της ένωσης Ε2 που έχει συγκέντρωση c2=0,5 M ε. Με ποια αναλογία όγκων πρέπει να αναμείξουμε τα δύο διαλύματα Δ1 και Δ2, ώστε να προκύψει ουδέτερο διάλυμα.

136

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

17. α. Να υπολογισθεί το pH υδατικού διαλύματος ΝΗ3 συγκέντρωσης 0,1Μ (Διάλυμα Δ1). β. Πόσα

mol HCℓ

πρέπει να προστεθούν σε 500 mL

του διαλύματος Δ1,

προκειμένου να σχηματισθεί διάλυμα Δ2 του οποίου το pH να διαφέρει κατά μία μονάδα από το pH του διαλύματος Δ1; γ. Πόσα mol ΗΙ πρέπει να προστεθούν στο Δ2, ώστε να εξουδετερωθεί πλήρως η αμμωνία και ποιο θα είναι το pH

του διαλύματος την στιγμή της πλήρους

εξουδετέρωσης; Δίνονται: Για την ΝΗ3 Kb=10-5 και για το νερό Kw=10-14. Να θεωρηθεί ότι κατά τις προσθήκες αερίου ΗCℓ και στερεού HI στα διαλύματα ο όγκος πρακτικά δεν μεταβάλλεται. Θεωρείστε επίσης, ότι ισχύουν όλες οι μαθηματικές προσεγγίσεις και οι σχέσεις που προκύπτουν από αυτές. (Απ. 11, 4,5.10-3 , 0,0455mol , 5) 18. Διάλυμα Δ1 όγκου 200 mL περιέχει 9g της αμίνης CvH2v+1NH2 και έχει pH=11. α. Να προσδιορισθεί ο συντακτικός τύπος της αμίνης. β. Στο διάλυμα Δ1 προστίθενται 0,1mol HCℓ δίχως να μεταβληθεί ουσιαστικά ο όγκος του διαλύματος, οπότε σχηματίζεται διάλυμα Δ2. Να υπολογισθεί το pH του διαλύματος Δ2. γ. Πόσα mol HCℓ πρέπει να προστεθούν στο Δ2, προκειμένου να προκαλέσουν πλήρη εξουδετέρωση της αμίνης; Ποιο θα είναι το pH του διαλύματος τη στιγμή της πλήρους εξουδετέρωσης; Δίνονται η σταθερά ιοντισμού αμίνης Κb=10-6, και το γινόμενο ιόντων του νερού Kw=10-14. Θεωρείστε ότι ισχύουν όλες οι μαθηματικές προσεγγίσεις και οι σχέσεις που προκύπτουν από αυτές.

19. Διάλυμα CH3COOH (Δ1) έχει pH=3. α. Να υπολογισθεί η συγκέντρωση του CH3COOH στο διάλυμα Δ1. β. Πόσα γραμμάρια NaOH πρέπει να διαλυθούν σε 500 mL του διαλύματος Δ1 για πλήρη εξουδετέρωση του οξέος; γ. Αν κατά την προσθήκη του NaOH

στο Δ1 δεν μεταβλήθηκε ο όγκος του να

υπολογισθεί το pH του διαλύματος (Δ2) που προήλθε από την προσθήκη αυτή.

137

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

δ. Πόσα mol HCℓ

πρέπει να προστεθούν στο διάλυμα (Δ2), προκειμένου να

μεταβληθεί το pH του κατά 9 μονάδες; (Κατά την προσθήκη του HCℓ να θεωρηθεί ότι δεν υπήρξε μεταβολή όγκου του διαλύματος). Δίνονται: Για το οξικό οξύ Κa=10-5, για το νερό Κw=10-14 . Για την απλούστευση των υπολογισμών να γίνουν οι προβλεπόμενες προσεγγίσεις.

20. Διάλυμα (Α) περιέχει 1,2 γραμμάρια κορεσμένου μονοκαρβοξυλικού οξέος και έχει όγκο 2 L. Διάλυμα (Β) περιέχει ΝΗ4Cℓ συγκέντρωσης 0,1 Μ και έχει όγκο επίσης 2 L και pH κατά μία μονάδα μεγαλύτερο από το pH του διαλύματος (Α). Αν δίνονται η σταθερά ιοντισμού του οξέος Ka=10-6, η σταθερά ιοντισμού της αμμωνίας Kb=10-5 και το γινόμενο ιόντων του νερού Kw=10-14, ζητούνται: α. Η συγκέντρωση του οξέος στο διάλυμα (Α) και ο συντακτικός του τύπος. β. Πόσα γραμμάρια ΝΗ3 πρέπει να προστεθούν στο διάλυμα (Β) , δίχως μεταβολή του όγκου του διαλύματος, για να παραχθεί ρυθμιστικό διάλυμα με pH=9; γ. Πόσα λίτρα νερού πρέπει να προστεθούν στο διάλυμα (Α) για να γίνει το pH του ίσο με το pH του διαλύματος (Β); Μπορούν να γίνουν οι σχετικές προσεγγίσεις για την απλούστευση των μαθηματικών πράξεων.

21. Διάλυμα οξέος ΗΑ (Δ1) συγκέντρωσης 0,1Μ έχει pH=3 και όγκο 5 L. α. Να υπολογισθεί η σταθερά ιοντισμού του οξέος. β. Πόσα mol ΚΟΗ πρέπει να προστεθούν στο (Δ1) για να παραχθεί διάλυμα (Δ2) του οποίου το pH να διαφέρει κατά μία μονάδα; γ. Αν στο (Δ2) προστεθούν σταγόνες δείκτη ΗΔ που έχει σταθερά ιοντισμού Ka=10-6 , με χρώμα ΗΔ κόκκινο και χρώμα Δ- κυανό, τι χρώμα θα πάρει το διάλυμα (Δ2); δ. Πόσα mol Ca(OH)2 πρέπει να προστεθούν στο (Δ2) για πλήρη εξουδετέρωση του οξέος ΗΑ; Ποια θα είναι η [Η3Ο+] του διαλύματος (Δ3) που θα σχηματισθεί; Θεωρείστε ότι οι προσθήκες των ουσιών δεν επηρεάζουν τον όγκο των διαλυμάτων. Δίνεται Kw=10-14.

22. α. Να υπολογισθεί το pH ρυθμιστικού διαλύματος HCOOH - HCOONa συγκεντρώσεων C και 2C αντίστοιχα.

138

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

β. Αν η μέγιστη μάζα NaOH που μπορεί να εξουδετερωθεί από 50 mL ρυθμιστικού διαλύματος είναι ίση με 0,2 g να υπολογισθούν οι συγκεντρώσεις των συστατικών του ρυθμιστικού διαλύματος. γ. Αν σε

50 mL

του ρυθμιστικού διαλύματος προσθέσουμε 50 mL διαλύματος

KMnO4 0,1M oξινισμένου με H2SO4, θα αποχρωματισθεί το διάλυμα του KMnO4; Δίνονται η σταθερά ιοντισμού του οξέος Ka=2.10-4 και το γινόμενο ιόντων του νερού Kw=10-14 . Μπορούν να γίνουν οι σχετικές προσεγγίσεις για την απλούστευση των μαθηματικών πράξεων.

23. α. Να γράψετε την ηλεκτρονιακή δομή των στοιχείων με την εξής θέση στον Π.Π.: Α: 3η περίοδος 2η ομάδα

Β: 2η περίοδος 16η ομάδα

Γ: 4η περίοδος 6η ομάδα

β. Να βρείτε τον αριθμό των ημισυμπληρωμένων ατομικών τροχιακών που διαθέτουν τα στοιχεία Α, Β και Γ σε θεμελιώδη κατάσταση. γ. Να γράψετε τους ηλεκτρονικούς τύπους κατά Lewis: ι) Του οξειδίου του Α και ιι) του στοιχείου Β2. δ. Να υπολογίσετε το pH του διαλύματος που θα παραχθεί (θερμοκρασία 25 οC), αν διαλύσουμε 0,05 mol

υδροξειδίου του Α σε νερό και αραιώσουμε μέχρι όγκου

100mL. 24. Ο σιδηροπυρίτης, γνωστός και ως «χρυσός του τρελού», είναι ένα ορυκτό του FeS2, το οποίο, παρότι περιέχει σημαντική ποσότητα σιδήρου, χρησιμοποιείται κυρίως στην βιομηχανία παρασκευής του θειικού οξέος, αλλά και για την παρασκευή θειικών αλάτων του σιδήρου, τα οποία έχουν ευρύτατη εφαρμογή στην παρασκευή μελανιών, χρωμάτων και βαφών συντήρησης καθώς και απολυμαντικών. Μάζα 25,50 g σιδηροπυρίτη, ύστερα από μηχανικό καθαρισμό, θερμαίνεται με Ο2, οπότε παράγεται οξείδιο του Fe3+ και διοξείδιο του θείου. Το παραγόμενο διοξείδιο του θείου υφίσταται καταλυτική οξείδωση σε τριοξείδιο του θείου το οποίο διαλύεται σε νερό και το διάλυμα αραιώνεται μέχρις όγκου 600 mL (διάλυμα Δ1). Το pH του Δ1 προσδιορίστηκε με πεχάμετρο και βρέθηκε ίσο με 0,28 στους 25° C. α. Να γραφούν οι χημικές εξισώσεις όλων των αντιδράσεων 139

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

β. Να βρεθεί η περιεκτικότητα του σιδηροπυρίτη σε FeS2. γ. Σε 100 mL του διαλύματος Δ1 προστίθενται 2,08g στερεού NaOH, και προκύπτουν 100 mL διαλύματος Δ2. Να υπολογιστεί το pΗ του διαλύματος Δ2. Δίνεται ότι οι προσμείξεις του ορυκτού δεν παράγουν διοξείδιο του θείου. Για το θειικό οξύ: Κ2=1,2·10-2.

140

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

2. ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ Α. ΔΕΣΜΟΙ σ – π – ΥΒΡΙΔΙΣΜΟΣ Θεωρία δεσμού σθένους ● Ομοιοπολικός δεσμός δημιουργείται με επικάλυωψη τροχιακών της στιβάδας σθένους. ● Επικαλύπτονται τροχιακά με μονήρη ηλεκτρόνια ●Ηλεκτρόνια με αντιπαράλληλο spin δημιουργούν ζεύγη ηλεκτρονίων που ανήκουν και στα δύο άτομα. ●Η ανάπτυξη του δεσμού οφείλεται στην έλξη του ζεύγους ηλεκτρονίων από τους πυρήνες. ●Όσο μεγαλύτερος ο βαθμός επικάλυψης των τροχιακών τόσο μεγαλύτερη η ισχύς του δεσμού. Θεωρία μοριακών τροχιακών ●Μοριακά τροχιακά σχηματίζονται με συνδυασμό ατομικών τροχιακών (ίδιος αριθμός). ●Μοριακά τροχιακά (μόρια). Ατομικά τροχιακά (άτομα). ●Έχουν ορισμένο σχήμα μέγεθος, ενεργειακό επίπεδο ●Δεσμικά (χαμηλή ενέργεια) αντιδεσμικά (μεγάλη ενέργεια)

141

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Σύγκρση δεσμών σ – π Σ Κατά τον άξονα που συνδέει τους πυρήνες των δύο ατόμων s-s,s-p, p-p (και Υβριδικών)

π Με πλευρική επικάλυψη

Η πυκνότητα η ηλεκτρονιακού νέφους είναι μέγιστη Επικάλυψη τροχιακών Ισχύς Δημιουργείται

Μεταξύ των 2 πυρήνων

Εκατέρωθεν του άξονα που συνδέει τους δύο πυρήνες

Μεγαλύτερη

Μικρότερη

Ισχυρότερος Πρώτα

Μεταξύ 2 ατόμων που συνδέονται Περιστροφή γύρω από τον άξονα του δεσμού

Υπάρχει πάντα ένας

Ασθενέστερος Εφόσον έχει δημιουργηθεί ο σ Μπορεί να υπάρχουν ένας ή δύο Όχι

Δημιουργείται με επικάλυψη ατομικών τροχιακών

Ναι

p-p

Σχόλιο: Από τον αριθμό των π δεσμών μπορούμε να καθορίσουμε τον αριθμό διπλών ή τριπλών δεσμών που περιέχει ένας υδρογονάνθρακας. Ερωτήσεις: 1. Ποια από τις ακόλουθες προτάσεις περιγράφει τη δημιουργία π δεσμού. α. Σχηματίζεται με πλευρική επικάλυψη παράλληλων τροχιακών. β. Σχηματίζεται με αξονική επικάλυψη τροχιακών. γ. Σχηματίζεται με πλευρική επικάλυψη ενός s και ενός p τροχιακού. δ. Σχηματίζεται με αξονική επικάλυψη είτε s είτε p τροχιακών.

2. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή: α. Οι σ δεσμοί είναι αποτέλεσμα της επικάλυψης κατά άξονα ατομικών τροχιακών. β. Οι σ δεσμοί σχηματίζονται μόνο με επικάλυψη s τροχιακών. γ. Οι π δεσμοί σχηματίζονται με πλευρική επικάλυψη παράλληλων p τροχιακών.

142

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

3. Περιέχει μόνο σ δεσμούς το μόριο: α. του προπανικού οξέος

β. της προπανάλης

γ. του προπανονιτριλίου

δ. της 2-προπανόλης

4. Υδρογονάνθρκας έχει εννέα σ και δύο π δεσμούς. Ποιος ο Μ.Τ. του; Υβριδισμός Ο γραμμικός συνδυασμός ατομικών τροχιακών προς δημιουργία νέων ισότιμων ατομικών τροχιακών, ο υβριδισμός οδηγεί σε ισχυρότερους δεσμούς γιατί ο ένας από τους δύο λόβους του υβριδικού τροχιακού είναι πολύ μεγαλύτερος από τον άλλο και ο βαθμός επικάλυψης είναι μεγαλύτερος. Τύπος

Πλήθος υβριδικών

υβριδισμού

τροχιακών

sp3

4

Γεωμετρική διάταξη

Άτομα

τετραεδρική

C

| |

(s+p+p+p) sp2

3

επίπεδη τριγωνική

2

ευθύγραμμη

\ /

|

C ,

B

(s+p+p) sp (s+p)

C , C , Be

(γραμμική)

Προσοχή! Τα υβριδικά τροχιακά διαφέρουν από το αρχικό ως προς την ενέργεια (ενδιάμεση), τη μορφή (άνισοι λοβοί) και τον προσανατολισμό. Τα ηλεκτρόνια που υπάρχουν στα ατομικά τροχιακά κατανέμονται σε ισάριθμα υβριδικά τροχιακά σύμφωνα με τις αρχές της ηλεκτρονιακής δόμησης. Με το τρόπο αυτό, ο C αποκτά 4 μονήρη ηλεκτρόνια και σχηματίζει 4 ομοιοπολικούς δεσμούς ενώ αν δεν λαμβάναμε υπόψιη το υβριδισμό ο C θα είχε 2 μονήρη ηλεκτρόνια και κατά συνέπεια έπρεπε να σχηματίζει 2 ομοιοπολικούς δεσμούς. Ερωτήσεις: 1. Ποια από τις επόμενες ενώσεις έχει δεσμούς που σχηματίζονται με επικάλυψη sp (υβριδικών) και p (ατομικών) τροχιακών; α. BF3

β. BeCℓ2

γ. NH3

δ. H2O 143

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

2. Τα πέντε ηλεκτρόνια του αζώτου στο μόριο της αμμωνίας κατανέμονται σε α. 4 sp3 υβριδικά τροχιακά

β. 3 sp2 υβριδικά τροχιακά

γ. 2 sp υβριδικά τροχιακά

δ. 4 sp3d υβριδικά τροχιακά

3. Ο μοριακός τύπος του υδρογονάνθρακα, στο μόριο του οποίου περιέχονται οχτώ σ χημικοί δεσμοί είναι: α. CH3CH=CH2

β. CH3CH2CH3

γ. CH3C≡CH

δ. CH3CH(CH3)2

4. Η περιγραφή των δεσμών στο μόριο του προπίνιου γίνεται, θεωρώντας ότι τα υβριδικά τροχιακά των ατόμων του άνθρακα σε αυτό είναι: α. μόνο sp3

β. sp3 και sp2

γ. sp3, sp2 και sp

δ. sp3 και sp

5. Ποιο μόριο περιέχει άτομα C με sp2 και sp3 υβριδισμένα τροχιακά; 1. CH2

CH COOH

2. CH2

CH C

N

3. CH2

CH Cl

4. CH2

CH CH3

6. Δίνονται οι χημικές ενώσεις:

Α: CH2=CH-CH=CH2

Γ: CH3CHO

B:

Δ:

α. Να βρείτε τον υβριδισμό των ανθράκων σε καθεμία από τις ενώσεις Α, Β, Γ, και Δ.

7. Στο μόριο του BF3 (5B, 9F) υπάρχουν 3σ δεσμοί που προκύπτουν από επικάλυψη τροχιακών: α. sp-2p

β. sp2-2p

γ. sp3-2p

δ. sp2-2s

8. Ποια η δομή Lewis του χλωροαιθενίου. Καθορίστε τους σ και π δεσμούς και τον υβριδισμό των ατόμων άνθρακα.

144

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

9. Καθορίστε τον υβριδισμό κάθε ατόμου άνθρακα για το μόριο του 2 βουτενικού οξέος.

10. Ποιος ο υβριδισμός για το άτομο C και ο αριθμός σ και π δεσμών στην μεθανάλη. Υβριδισμός

σ δεσμοί

π δεσμοί

α

sp2

3

1

β

sp3

3

1

γ

sp3

4

0

δ

sp2

4

0

11. Γράψτε τη δομή κατά Lewis του HCONH2. Πόσοι σ και π δεσμοί δημιουργούνται; Ποιος ο υβριδισμός των ατόμων C και Ν στο μόριο HCONH2; 12. Πόσοι σ δεσμοί υπάρχουν στο (CH3)2C=CCℓCH2CH3; α. 1

β. 4

γ. 16

δ. 17

13. Οι υβριδισμοί του ατόμου του βορίου στην αντίδραση BF3 + F- → [BF4]

-

μεταβάλλονται: α.από sp2 σε sp3 β. από sp3 σε sp2 γ. από sp2 σε sp δ. από sp3σε sp ε. από sp σε sp3 14. Το κεντρικό άτομο άνθρακα του προπαδιενίου:

έχει υβριδισμό: α. sp

β. sp2

γ. sp3

δ. sp3d

15. Ο υβριδισμός των τροχιακών των ανθράκων στο μόριο του προπαδιένιου είναι: α. sp3 για όλους

β. sp2 για τους ακραίους και sp για τον κεντρικό

γ. sp2 για όλους

δ. sp για όλους 145

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

16. Στο ανθρακικό ιόν CO32-, τα υβριδικά τροχιακά του άνθρακα είναι: α. sp

β. sp3

γ. sp2 και sp3

δ. sp2

17. Από τα ακόλουθα μόρια επίπεδο είναι το: α. CH3COOH

β. CH3COCH3

γ. HCHO

δ. CH3C CH

18. Κατά την προσθήκη HCℓ σε προπένιο παρατηρείται: α. μεταβολή του υβριδισμού των ανθράκων 1-2 από sp3 σε sp2 και ταυτόχρονα οξείδωση του άνθρακα 2 και αναγωγή του άνθρακα 1. β. μεταβολή του υβριδισμού των ανθράκων 1-2 από sp2 σε sp3 και ταυτόχρονα οξείδωση του άνθρακα 2 και αναγωγή του άνθρακα 1. γ. μεταβολή του υβριδισμού των ανθράκων 1-2 από sp7 σε sp3 και ταυτόχρονα οξείδωση του άνθρακα 1 και αναγωγή του άνθρακα 2. δ. μεταβολή του υβριδισμού των ανθράκων 1-2 από sp2 σε sp3 και οι αριθμοί οξείδωσης των ανθράκων δεν μεταβάλλονται.

19. Σωστό – Λάθος Στο 2 – βουτίνιο, CH3

C C CH3 , και τα τέσσερα άτομα άνθρακα είναι

συνευθειακά.

20. Δίνονται οι ατομικοί αριθμοί των στοιχείων: 6C, 8O. Εξηγήστε το είδος του υβριδισμού του ατόμου του άνθρακα στο CO2 και με βάση αυτό να προβλέψετε το σχήμα του μορίου του.

146

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Β. ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΩΝ Αντιδράσεις προσθήκης

1. Προσθήκη στο διπλό δεσμό \/ C = C /\

i. Μόρια στοιχείων Α – Α i. Μόρια χημικών ενώσεων Αδ+ - Βδ(π.χ. Η – Η/Ni, Pt, Pd, Cℓ – Cℓ, (π.χ. Hδ+ - Cℓδ-, Hδ+ - Brδ-, Hδ+ - Iδ-, Br – Br) Hδ+ - ΟΗδ-/H2SO4), Κανόνας Markovnikov

RCH

CH 2

A -A RCH

CH 2 A

B

R C H - C H2 | | A A

RC H C H 2 | | B A

Σχόλια Οι αντιδράσεις προσθήκης είναι γενικά εξώθερμες. Κατά την προσθήκη Η2Ο σε αλκένια σχηματίζονται δευτεροταγείς ή τριτοταγείς αλκοόλες. Η μοναδική πρωτοταγής αλκοόλη που σχηματίζεται είναι η αιθανόλη με προσθήκη νερού στο αιθένιο. Για τον πλήρη κορεσμό ποσότητας αλκενίου απαιτούνται ίσα mol αντιδραστηρίων προσθήκης Η2, Χ2, ΗΧ, Η2Ο δηλαδή: n

αντιδραστηρίων προσθήκης

= nCvH2v

Κατά την αντίδραση προσθήκης ΗΧ και Η2Ο σε αλκένιο αν δεν αναφέρετε κάτι άλλο στην εκγωνησή της άσκησης θεωρούμε ότι σχηματίζεται μόνο το προϊόν κατά Markonikov. α. Αν αναφέρεται ότι σχηματίζεται μείγμα προϊόντων γράφουμε και τα δύο προϊόντα (διαφορετικές αντιδράσεις). β. Αν αναφέρεται ότι σχηματίζεται ένα μόνο προϊόν, τότε το αλκένιο ή το αλκίνιο είναι συμμετρικό.

γ. Αν αναφέρεται ότι σχηματίζεται μείγμα προϊόντων με αναλογία 50% - 50% σημαίνει ότι ο διπλός δεσμός βρίσκεται μεταξύ 2 δευτεροταγών ή τριτοταγών ατόμων άνθρακα.

147

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Ερώτηση: 1. Η προσθήκη HCℓ σε ένωση με Μοριακό Τύπο C5H10 οδηγεί στις συνηθισμένες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας σε μείγμα δύο συντακτικά ισομερών ενώσεων σε ίσα περίπου ποσοστά (50%-50%). Η ένωση C5H10 είναι η: α. (CH 3 ) 2 C HCH CH 2

β. CH 3CH 2 C(CH 3 ) CH 2

γ. (CH3 ) 2 C CHCH3

δ. CH3CH CHCH2CH3

Άσκηση 1. Αέριο μείγμα που αποτελείται από 7 g αλκενίου Α και 0,4 g Η2 θερμαίνεται παρουσία Ni. Το αέριο που προκύπτει μπορεί να αποχρωματίσει 200 mL διαλύματος Br2 σε CCl4 συγκέντρωσης 0,25 Μ. Ποιος είναι ο συντακτικός τύπος του αλκενίου Α; (Απ. αιθένιο) 2. Προσθήκη i. Μόρια στοιχείων Α – Α (π.χ. Η – Η/Ni, Pt, Pd, Cℓ – Cℓ, Br – Br)

R C

CH

H

H

Pt , Pd , Ni

RCH

H2 Ni , Pt , Pd

RCH 2 CH 3

CH 2

στον τριπλό δεσμό – C C – ii. Μόρια χημικών ενώσεων Αδ+ - Βδ(π.χ. Hδ+ - Cℓδ-, Hδ+ - Brδ-, Hδ+ - Iδ-, Hδ+ - ΟΗδ-), Κανόνας Markovnιkov

RC

CH

H

Cl

RC H |

CH 2

HCl

Cl

RCCl2 CH 3

RC RC ΟΗ

CH CH 2

H OH

H 2 SO 4, Hg , HgSO 4

RC CH 3 O

Σχόλια · Με προσθήκη Η2Ο σε αλκίνια σχηματίζονται κετόνες, η μοναδική αλδεϋδη που μπορεί να σχηματιστεί είναι η αιθανάλη με προσθήκη Η2Ο σε αιθίνιο. · Αποχρωματισμός διαλύματος βρωμίου σημαίνει ότι η ένωση είναι ακόρεστη. · Το διάλυμα αποχρωματίζεται αν το Br2 δεν βρίσκεται σε περίσσεια.

148

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Ερωτήσεις: 1. Η αντίδραση προσθήκης HBr στο CH3C≡CH οδηγεί στην κορεσμένη τελική ένωση α. CH3CHBrCH2Br

β. CH3CH2CHBr2

δ. CH2BrCH2CH3

ε. CH3CBr2CH3 .

γ. CH2BrCH2CH2Br

2. Το κύριο προϊόν της αντίδρασης που γίνεται σε όξινο περιβάλλον, παρουσία HgSO4:

H-C≡C-CH2-CH=CH2 + H2O → ..., είναι:

α. H-C≡C-CH2-CH2-CH2OH

β. H2C=C(ΟΗ)-CH2-CH(ΟΗ)-CH3

γ. H3C-CΟ-CH2-CH(ΟΗ)-CH3

δ. Ο=CΗ-CH2-CH2-CΗ=CH2

3. Διατίθενται ίσες μάζες των ουσιών CH2=CH2, CH3CH=CH2, CHCH, CH3CCH. Η χημική ουσία που μπορεί να απορροφήσει τη μεγαλύτερη ποσότητα βρωμίου σε διάλυμα με διαλύτη CCl4 είναι η: α. CH2=CH2

β. CH3CH=CH2

γ. CHCH

δ. CH3CCH

4. Κατά την προσθήκη νερού στο ακετυλένιο παράγεται τελικά σταθερή χημική ένωση στην οποία τα άτομα του άνθρακα χρησιμοποιούν υβριδικά τροχιακά: α. sp και sp

β. sp και sp2

γ. sp3 και sp2

δ. sp και sp3

Σχόλιο Για

τον

πλήρη

κορεσμό

ποσότητας

αλκινίου

απαιτούνται

διπλάσια

αντιδραστηρίων προσθήκης Η2, Χ2, ΗΧ, δηλαδή n αντιδραστηρίων προσθήκης = 2 n Όταν όμως προστίθεται Η2Ο ισχύει: nH2O = n

mol

αλκινίου.

αλκινίου

Ασκήσεις: 1. Να γραφούν οι συντακτικοί τύποι των επόμενων υδρογονανθράκων: α. 8,4 g ενός αλκενίου Α μπορούν να αποχρωματιστούν 400 mL διαλύματος Br2 σε CCℓ4 περιεκτικότητας 8% w/v. β. 4 g ενός αλκινίου Β μπορούν να αποχρωματίσουν 500 mL διαλύματος Br2 σε CCℓ4 συγκέντρωσης 0,4 Μ. (Απ. προπένιο – προπίνιο) 2. 12 g ενός αλκινίου Α θερμαίνονται με 1 g Η2 παρουσία Ni. Το αέριο που παράγεται

μπορεί

να

αποχρωματίσει

200

mL

διαλύματος

Br2

σε

CCl4

περιεκτικότητας 8% w/v. Να βρεθούν:

149

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

α. ο συντακτικός τύπος του αλκινίου Α. β. η σύσταση του προϊόντος της υδρογόνωσης. (Απ. προπίνιο – 0,1 mol – 0,2 mol) 3. Ποσότητα 8,6 g αερίου μίγματος αλκινίου και Η2, με αναλογία moℓ 2:3 αντίστοιχα, διαβιβάζεται πάνω από θερμαινόμενο Ni. Τα αέρια προϊόντα μπορούν να αποχρωματίσουν μέχρι και 200 mL διαλύματος Br2 σε CCℓ4 8% w/v. Να υπολογίσετε την ποσοτική σύσταση του αρχικού μίγματος σε moℓ καθώς και τον συντακτικό τύπο του αλκινίου. Σχετικές ατομικές μάζες: C : 12, Br : 80, H : 1

3. Προσθήκη στο -CN RC R C

N 2H2 N 2H2 O

RCH2 NH2 RCOOH NH3

Ερωτήσεις: 1. Ποιο το προϊόν της αντίδρασης: CH3CH2 CH2 CN 2H2

α. CH3CH2CH2NH2

Ni

β. CH3CH2CH2CH2NH2

γ. CH3CH2NH2

δ. CH3CH2CH2CH3 3

2

1

2. Κατά την προσθήκη υδρογόνου σε περίσσεια καταλυτικά στο CH3 CH2 CN , ο σ δεσμός μεταξύ των ανθράκων 1 και 2 μετατρέπεται από: α. sp-sp3 σε sp3-sp3 β. sp2-sp2 σε sp3-sp3 γ. sp3-sp3 σε sp-sp δ. sp-sp σε sp3-sp3

150

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

4. Προσθήκη στο καρβονύλιο ( C=O) αλδεϋδών και κετονών.

\ C =O + H – H /

| C H – OH (αλκοόλη) |

Ni, Pt, Pd

Σχηματίζονται μόνο πρωτοταγείς και δευτεροταγείς αλκοόλες.

C=O + Hδ+ – CNδ-

|

2 H 2O

C OH | CN

(κυανυδρίνη)

C=O + R

δ-

- MgX

(α-υδροξυοξύ)

| R – C – OMgX |

δ+

C COOH NH 3 | OH

H 2O

| R – C - OH+Mg(OH)X |

(αλκοόλη) Με επίδραση HCHO σχηματίζονται πρωτοταγείς αλκοόλες, εκτός της μεθανόλης. Με επίδραση οποιασδήποτε άλλης αλδεϋδης σχηματίζονται δευτεροταγείς αλκοόλες. Με επίδραση κετόνης σχηματίζονται τριτοταγείς αλκοόλες. Η μοναδική αλκοόλη που δεν μπορεί να παρασκευαστεί με τη μέθοδο αυτή είναι η μεθανόλη.

Σχόλιο · Η σειρά δραστικότητας των καρβονυλικών ενώσεων κατά τις αντιδράσεις προσθήκης είναι: H\ C H/

O

R\ C H/

O

R\ C R/

O

Ph \ C H/

O

Ph \ C R/

O

Ph \ C Ph /

O

Αντιδράσεις ανοικοδόμησης: στις αντιδράσεις αυτές αυξάνεται η ανθρακική αλυσίδα. Ερωτήσεις: 1. Ποια από τα επόμενα αντιδραστήρια θα οδηγήσουν, μετά από υδρόλυση του προϊόντος τους, σε παρασκευή της 2-πεντανόλης; α. προπανόνη και μεθυλομαγνησιοχλωρίδιο. β. ακεταλδεϋδη και βουτυλομαγνησιοχλωρίδιο. γ. βουτανόνη και μεθυλομαγνησιοχλωρίδιο. δ. βουτανάλη και μεθυλομαγνησιοχλωρίδιο.

151

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

2. Από τις ακόλουθες ενώσεις, με αντίδραση με C2H5MgBr σε αιθέρα και στη συνέχεια υδρόλυση του προϊόντος, δίνει 3-πεντανόλη η: α. αιθανάλη

β. προπανάλη

γ. προπανόνη

δ. μεθανικός αιθυλεστέρας

3. Από τις ακόλουθες καρβονυλικές ενώσεις είναι πιο δραστική σε αντιδράσεις προσθήκης στο καρβονύλιο η: α. προπανάλη

β. φαινυλο-μεθυλοκετόνη

γ. προπανόνη

δ. μεθανάλη

4. Γράψτε όλες τις αντιδράσεις με τις οποίες παρασκευάζεται 3-μέθυλο, 3-εξανόλη από καρβονυλική ένωση με επίδραση αντιδραστηρίου Grignard.

5. Ποια από τις παρακάτω καρβονυλικές ενώσεις είναι πιο δραστική σε αντιδράσεις προσθήκης; α. CH3CH=O

β.C6H5COCH3

γ.CH3COCH2CH3

δ. HCH=O

Αντιδράσεις απόσπασης - Κανόνας Saytseff 1.Αφυδραλογόνωση αλκυλαλογονιδίων

RCH CH CH 3

2.Αφυδραλογόνωση ν, ν ή ν, ν+1 διαλογονοπαραγώγων.

R CH 2 CHCl 2

3.Αφυδάτωση κορεσμένων μονοσθενών αλκοολών

RCH CH CH 3 NaCl H 2 O

Η Cl

R CHCl CH 2 Cl

CH 3 CH CH R ΟΗ

2

R C CH 2NaCl 2H 2 O 2

, και

R C CH 2NaCl 2H 2 O 170 OC , H 2 SO 4

CH3 CH

CH R H2O

Η

Σχόλια · Η μεθανόλη δεν αφυδατώνεται σε αλκένιο. · Το χλωρομεθάνιο δεν αφυδραλογονώνεται. · Δεν δίνουν αντιδράσεις απόσπασης και οι ενώσεις που το γειτονικό άτομο άνθρακα από το άνθρακα που περιέχει αλογόνο ή –ΟΗ. είναι τεταρτογενές.

152

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

· Αν κατά την αφυδάτωση ή αφυδραλογόνωση αναφέρεται ότι σχηματίζεται ένα μόνο προϊόν τότε η αλκοόλη ή το αλκυλαλογονίδιο έχουν την Χ.Ο. σε θέση 1 ή είναι συμμετρικά. Ερώτηση: 1. Το κύριο προϊόν της επίδρασης αλκοολικού διαλύματος ΚΟΗ στην οργανική ένωση: 2,3 –διμέθυλο, 3-χλωρο πεντάνιο είναι: α. 2,3 -διμέθυλο 2-πεντένιο

β. 3,4 -διμέθυλο 2-πεντένιο

γ. 2,3 -διμέθυλο 3-πεντένιο

δ. 2,3 -διμέθυλο 2-πεντίνιο

2. Με προσθήκη νερού σε αλκίνιο, παρουσία Hg, HgSO4 και H2SO4, μπορεί να παραχθεί α. μόνο κετόνη β. καρβονυλική ένωση γ. κυανιδρίνη δ. αλκοόλη. Αντιδράσεις υποκατάστασης

1. Αλκυλαλογονιδίων

i. RX NaOH ROH ii. RX + NaCN RCN + NaX

Σειρά δραστικότητας RJ>RBr>RCl>RF

RCN+ 2H2O RCOOH+ NH3 iii.RX + R1ONa ROR1 + NaX iv. RX + NH3 RNH2 + HX v. RX + R’COONa R’COOR + NaX vi. RX + R’C CNa R’C CR + NaX vii. RX + Mg RMgX

2. Αλκοολών

ROH + SOCl2

3. Οξέων

R’COOH + R’OH

4. Εστέρων

R’COOR + H2O R’COOH + ROH RCOOR’ + NaOH RCOONa + R’OH CH4 + Cℓ2 CH3Cℓ + HCℓ CH3Cℓ + Cℓ2 CH2Cℓ2 + HCℓ CH2Cℓ2 + Cℓ2 CHCℓ3 + HCℓ CH3Cℓ + Cℓ2 CCℓ4 + HCℓ RMgX +H-OH RH + Mg(OH)X

5. Aλκανίων

6. Girignard

NaX

H ή

RCl + SO2+ HCl RCOOR’ + H2O

Σχόλια Η δραστικότητα των αλκυλαγονιδίων ακολουθεί τη σειρά RI > RBr > RCℓ > RF Επίδραση ΝαΟΗ σε αλκυλαλογονίδιο δίνει αντίδραση αφυδραλογόνωσης σε αλκοολικό περιβάλλον, ενώ δίνει αντίδραση υποκατάστασης σε υδατικό περιβάλλον.

153

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Κατά την επίδραση αμμωνίας σε αλκυλαλογονίδιο σχηματίζεται αμμωνιακό άλας, από το οποίο με επίδραση βάσης παίρνουμε την αμμίνη: RX + NH3 RNH3X + NaOH

RNH3X

RNH2 + NaX + H2O

Στην αντίδραση εστεροποίησης κατά τον συνήθη μηχανισμό ενώνεται το ΟΗ του οξέος και το Η του ΟΗ της αλκοόλης. Ερωτήσεις: 1. Κατά τη χλωρίωση προπανίου σχηματίζεται μείγμα χλωροπαραγώγων. Πόσα είναι τα δυνατά τριχλωροπαράγωγα (συντακτικά ισομερή); α. 3

β. 2

γ. 5

δ. 6

2. Να προσδιορισθούν οι συντακτικοί τύποι των οργανικών ενώσεων που μετέχουν στο παρακάτω διάγραμμα οργανικών αντιδράσεων τα αντιδραστήρια και οι συνθήκες (i) και (ii).

A

HI

A

HI

B

(i)

B

(ii)

(

) H2 O

E

C7 H14O2 (Z)

3. Στις αντιδράσεις υποκατάστασης, το πιο δραστικό αλκυλαλογονίδιο από τα παρακάτω, είναι το: α. CH3CH2Cℓ

β. CH3CH2F

γ. CH3CH2I

δ. CH3CH2Br

4. Η οργανική ένωση Α σχηματίζει μόνο ένα μονοχλωροπαράγωγο. Τότε η ένωση Α μπορεί να είναι: α. πεντάνιο β. 2-μέθυλο-βουτάνιο γ. διμέθυλο-προπάνιο δ. πεντένιο Άσκηση: 1. Ένα κορεσμένο μονοκαρβοξυλικό οξύ Α και μία κορεσμένη μονοσθενής αλκοόλη Β αντιδρούν σε όξινο περιβάλλον και σχηματίζουν μία οργανική ένωση Γ, η οποία έχει σχετική μοριακή μάζα 74. Η Γ μπορεί να είναι: α. ο μεθανικός μεθυλεστέρας

β. η 1-βουτανόλη

γ. το προπανικό οξύ

δ. ο αιθανικός μεθυλεστέρας

154

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Αντιδράσεις Πολυμερισμού 1. Πολυμερισμός ενώσεων που έχουν τη ρίζα βινύλιο, CH2 = CH-

Α

Μονομερές

Πολυμερές

Χρήση

Η-

CH2=CH2 αιθυλένιο

πολυαιθυλένιο (-CH2-CH2-)ν

Πλαστικές σακκούλες, πλαστικά παιχνίδια

CH3-

CH3CH=CH2 προπένιο

Πολυπροπένιο (-CH2-CH-)V

Πλαστικά σχοινιά

CH3 Cℓ-

CH2=CH-Cℓ βινυλοχλωρίδιο

Πολυβινυλοχλωρίδιο (-CH2-CHCℓ-) ν

Δίσκοι, πλαστικά χρώματα

φαινύλιο

Στυρόλιο CH2=CH C6H5

Πολυστυρόλιο (-CH2CH-)V C6H5

Πλαστικά δάπεδα

κυάνιο

ακρυλονιτρίλιο

Πολυακρυλονιτρίλιο

CN-

CH2=CH-CN

(-CH2-CH-)V CN

Συνθετική υφάνσιμη ύλη (orlon)

155

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

2. Πολυμερισμός των συζυγών αλκαδιένιων (προσθήκη 1,4) Α

Μονομερές

CH3-

2-μεθυλο-1,3βουταδιένιο ισοπρένιο CH2=CCH=CH2

ή

Πολυμερές

Χρήση

(-CH2-C=CH-CH2-)V

φυσικό καουτσούκ και συνθετικό καουτσούκ, γουταπέρκα.

CH3

CH3 Cℓ-

2-χλωρο-1,3βουταδιένιο CH2=CCH=CH2

(-CH2-C=CH-CH2-)V

Τεχνητό καουτσούκ.

Cℓ νεοπρένιο

Cℓ H-

1,3-βουταδιένιο

(-CH2-CΗ=CH-CH2-)ν

CH2=CΗ-CH=CH2

Buna

Τεχνητό καουτσούκ.

3. Συμπολυμερισμός Ο πολυμερισμός που γίνεται με δύο ή περισσότερα είδη μονομερούς. Μονομερή

Συμπολυμερές

1,3 βουταδιένιο +

Buna S: από τα αρχικά Bu για το

στυρόλιο

βουταδιένιο na για το Na παρουσία

Χρήση τεχνητό καουτσούκ

του οποίου γίνεται ο συμπολυμερισμός και S για το στυρόλιο.

1,3 βουταδιένιο +

Buna N: από τα αρχικά Bu για το

ακρυλονιτρίλιο

βουταδιένιο na για το Na παρουσία

τεχνητό καουτσούκ

του οποίου γίνεται ο συμπολυμερισμός και Ν για το ακρυλονιτρίλιο

156

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Ερωτήσεις: 1. Το αιθένιο ποιες αντιδράσεις δίνει; Ι. Προσθήκης α. Ι και ΙΙ μόνο

ΙΙ. Εστεροποίησης

ΙΙΙ. Πολυμερισμού

β. Ι και ΙΙΙ μόνο

γ. ΙΙ και ΙΙΙ μόνο

δ. Ι, ΙΙ, ΙΙΙ

2. Το τμήμα ενός πολυμερούς φαίνεται παρακάτω: H Cl H Cl | | | | C C C C | | | | H H H H

Από ποιο μονομερές προήλθε; 3. Ποια δομή αντιπροσωπεύει το πολυμερές που σχηματίζεται από το προπένιο: α. ( CH 2 CH ) v | CH 3

β. ( CH2 CH2 CH2 )v

γ. ( CH CH ) v | CH 3

| CH 3

δ. ( CH2 CH2 )v

4. Εξηγείστε το σχηματισμό π δεσμού στο 2-βουτένιο. Καθορίστε τον υβριδισμό καθενός ατόμου άνθρακα στο μόριο του 2-βουτένιου. Ποιο το προϊόν πολυμερισμού του;

Κατά τον πολυμερισμό ισχύουν τα εξής: Μrπολυμερούς = v Μr μονομερούς Το πολυμερές έχει την ίδια % w/w σύσταση με το μονομερές. Άσκηση: 1. 5,6 L αερίου αλκενίου, μετρημένα σε STP, έχουν μάζα 7 g. α. Να βρεθεί ο συντακτικός τύπος του αλκενίου. β. Ποσότητα του αλκενίου ίση με 1,4 kg πολυμερίζεται στις κατάλληλες συνθήκες. Ποια η μάζα του πολυμερούς που παράγεται; γ. Αν η σχετική μοριακή μάζα του πολυμερούς είναι 56.000, να βρεθεί ο αριθμός των μορίων του μονομερούς που σχηματίζουν ένα μόριο πολυμερούς και να γραφεί η χημική εξίσωση της αντίδρασης του πολυμερισμού.

157

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Αντιδράσεις Οξείδωσης 1. Οξείδωση Αλδεϋδών

O

R – CH=O

KMnO4/H2SO4 K2Cr2O7/H2SO4 CuSO4/NaOH AgNO3/NH3 K2Cr2O7/H2SO4 Cu/Θ

R – COOH

Αύξηση Α.Ο κατά 2 2. Οξείδωση πρωτοταγών αλκοολών

1ο Στάδιο

O

R – CH2OH

RCHO

H 2O

Αύξηση Α.Ο κατά 2 2Ο Στάδιο

K2Cr2O7/H2SO4 KMnO4/H2SO4

O

R – CH=O R – COOH Αύξηση του Α.Ο κατά 2 Συνολικά

2O

RCH 2OH

KMnO4/H2SO4

RCOOH

H 2O

Αύξηση του Α.Ο κατά 4 3. Οξείδωση δευτεροταγών αλκολών 4. Οξείδωση HCOOH, HOOC-COOH και των αλάτων τους

R1 CH OH R2

O H 2O

R1 C O R2

Αύξηση του Α.Ο κατά 2 HCOOH CO2 HCOONa Αύξηση τουΑ.Ο κατά 2 COOH COONa CO2

COOH Αύξηση τουΑ.Ο

CO2

KMnO4/H2SO4 K2Cr2O7/H2SO4 Cu/Θ KMnO4/H2SO4 K2Cr2O7/H2SO4

CO2

COONa Από +3 σε +4

Σχόλιο Η μεθανόλη και η μεθανάλη οξειδώνονται πλήρως σε CO2. Άρα όταν αλκοόλη οξειδώνεται πλήρως πρέπει να διακρίνουμε τρεις περιπτώσεις: α. CH3OH β. οποιαδήποτε άλλη πρωτοταγής γ. δευτεροταγής Αν κατά την οξείδωση κορεσμένης μονοσθενούς αλκοόλης παράγεται μείγμα 2 οργανικών προϊόντων η αλκοόλη είναι πρωτοταγής. Η οξείδωση των αλκοολών μπορεί να γίνει με CuO ή με θέρμανση παρουσία Cu (καταλυτική αφυδρογόνωση).

158

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Ερωτήσεις: 1. Από τις χημικές ενώσεις: Α:CH3CHO, Β:CH3CH(OH)CH3, Γ:CH3COCH3, ∆:CH3CH2CH2CH2OH, Ε:CH3CH=CH2, οξειδώνονται προς οξύ οι: α. Α και Β β. A και ∆

γ. Α, Β και Γ

δ. Β και Γ

2. Η οξείδωση της 2-μεθυλο-1-βουτανόλης με περίσσεια όξινου διαλύματος KMnO4(aq) δίνει: α. 2-μεθυλοβουτανάλη

β. 2-μεθυλοβουτανικό οξύ

γ. 2-μεθυλοβουτανάλη και 2-μεθυλοβουτανικό οξύ

δ. 2-πεντανόνη

3. Η οξείδωση της 2-βουτανόλης οδηγεί σε ένα προϊόν, στο οποίον αν προστεθεί υδροκυάνιο και το νέο προϊόν υδρολυθεί σχηματίζει:

α.

β.

γ.

δ.

ε.

4. Ποιο είναι το προϊόν της παρακάτω αντίδρασης: CH3CH(OH)CH3

α. CH3COOH

CrO72 H

β. CH3COCH3

γ. CH3CH2COOH

δ. CH3CH2CH3

5. Να γραφούν οι αντιδράσεις: α. Του χλωροαιθενίου με Br2. Τι αλλαγή χρώματος παρατηρείται; β. Του πολυμερισμού του χλωροαιθενίου γ. Της μετατροπής του 1 βρωμοπροπανίου σε 1 βουτυλαμίνη (σε δύο στάδια). δ. Της αφυδραλογόνωσης του βρωμοαιθανίου ε. Της μετατροπής του 2-βουτενίου σε βουτανόνη (σε δύο στάδια).

6. Γράψτε δύο ισομερείς αλκοόλες με τύπο C3H8O.

159

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Ονομάστε κάθε ένα ισομερές και καθορίστε ποια είναι πρωτοταγής και ποια δευτεροταγής; Ποια τα προϊόντα οξείδωσης των δύο αλκοολών; 7. Αιθένιο αντιδρά με υδρατμούς προς σχηματισμό ένωσης Χ. Η Χ αντιδρά με όξινο διάλυμα KMnO4 προς σχηματισμό ένωσης Υ με Μ.Τ. C2H4O2. Η Υ αντιδρά με την Χ προς σχηματισμό ένωσης Ζ. Γράψτε τις αντιδράσεις και προσδιορίστε τα Χ, Υ, Ζ.

8. Από τις επόμενες οργανικές ενώσεις δεν αντιδρά με το ΚΟΗ: α. CH3CH2COOH

β. CH3CH2CH2OH

γ. C6HsOH

δ. CH3CHCH2COOH OH

Αντιδράσεις αναγωγής i. Προσθήκη Η2 σε αλκένια RCH=CΗ2 + H2 και σε αλκίνια RC CΗ+ 2H2 ii. Προσθήκη Η2 σε αλδεΰδες και σε κετόνες

R1 C O H 2 R2

iii. Προσθήκη Η2 σε νιτρίλια

RC Ν+ 2H2

Ni , Pt , Pd Ni , Pt , Pd

Ni

RCH2 – CΗ3 RCH2 – CΗ3

R1 CH OH R2

RCΗ2ΝΗ2

Σχόλιο Με αναγωγή καρβονυλικών ενώσεων δεν είναι δυνατόν να σχηματιστούν τριτοταγείς αλκοόλες. Ερώτηση 1. Κατά την αναγωγή της προπανόνης με Η2, ο σ δεσμός μεταξύ C και Ο μετατρέπεται από: α. sp2 – p σε sp3 – p

β. sp2 – s σε sp3 – s γ. sp – p σε sp2 – p δ. sp – p σε sp3 - p

160

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Αντιδράσεις οξέων Σειρά ισχύος: RCOOH > C6Η5ΟH > ROH > RC CH. i. Αντιδράσεις RCOOH + NaOH RCOONa + H2O RCOOH 2RCOOH + Na2CO3 2RCOONa + CO2 + H2O RCOOH + Na RCOONa + 1/2H2 RCOOH + NH3 RCOONH4 ii. Αντιδράσεις C6Η5ΟH

RCOOH+H2O RCOO- +H3O+ C6Η5ΟH + NaOH C6Η5ΟNa + H2O C6Η5ΟH + Na C6Η5ΟNa + 1/2H2

iii. Αντιδράσεις ROH iv. Αντιδράσεις RC CH

C6 H5OH+H2O C6 H5O- +H3O+ ROH + Na RONa + 1/2H2 RC CH + Na RC CNa + 1/2H2 RC CH + CuCℓ + NH3 RC CCu + NH4Cℓ

CH

CH 2CuCl 2NH 3

CuC

CCu

2NH 4Cl

Σχόλιο Η ισχύς των οξέων ακολουθεί το σχήμα RCOOH > C6H5OH > ROH > RC CH. Οξέα στο

ΝaΟΗ,

Νa, Κ

Η2Ο

ΝΗ3

ΚΟΗ

Ανθρακικά

CuCℓ,

άλατα

NH3

RCOOH

+

+

+

+

+

-

C6H5OH ROH RCCH

+ -

+ + +

+ -

-

-

+

Σχόλιο Η CH3OH έχει Κα = 3,2●10-16 άρα σε υδατικό διάλυμα δεν δρα σαν οξύ. Ερωτήσεις: 1. Στα κελιά του ακόλουθου πλέγματος αναγράφονται οι ονομασίες μιας σειράς από οργανικές ενώσεις: Α: μεθανόλη

Β: προπανάλη

Γ: αιθανόλη

Δ: προπανόνη

Ε: αιθανάλη

Ζ: αιθανικό οξύ

Θ: μεθανικό οξύ

Λ: 1-βουτίνιο

Από τις παραπάνω ενώσεις αντιδρούν με διάλυμα ΚΟΗ: α. Α, Γ

β. Β, Ε

γ. Ζ, Θ

δ. Ζ, Θ, Λ

161

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

2. Ποια από τις επόμενες ενώσεις αντιδρά με NaHCO3 και ελευθερώνει αέριο; α. HCOOH

β. CH3CHO

γ. CH3OH

δ. HC CH

3. Ποια από τις επόμενες ενώσεις δεν αντιδρά με νάτριο; α. αιθανόλη

β. οξικό οξύ

γ. φαινόλη

δ. 2-βουτίνιο

4. Η φαινόλη με χαρακτηριστικές ιδιότητες οξέος δεν αντιδρά με α. Κ

β. ΚΟΗ

γ. Na2CO3 δ. Na

ε. CH3COOH

5. Μείγμα των παρακάτω οργανικών ενώσεων A, B και C το επεξεργαζόμαστε με περίσσεια πυκνού διαλύματος NaOH.

HO

COOH

HOOC

CH3CH2CH2OH

COOH

Το τελικό αποτέλεσμα είναι διάλυμα που περιέχει HO

COONa

NaOOC

CH3CH2CH2OH

COONa

Α.

Β.

HO

COONa

NaO

COONa

Γ.

Δ.

NaO

COONa

HOOC

CH3CH2CH2OH

NaOOC

CH3CH2CH2ONa

CH3CH2CH2OH

COONa

COONa

NaOOC

COONa

6. Ποια από τις επόμενες ενώσεις αντιδρά με NaHCO3 και ελευθερώνει αέριο; α. HCOOH

β.

C6H5OH

γ.

CH3OH

δ.

HC CH

7. Το προπίνιο όταν διαβιβαστεί α. σε υδατικό διάλυμα ΚΟΗ σχηματίζει άλας CH3C CK β. σε αμμωνιακό υδατικό διάλυμα CuCℓ σχηματίζει άλας CH3C CCu γ. σε υδατικό διάλυμα θειικού οξέος σχηματίζει προπανάλη δ. σε HBr σχηματίζει CH3CH2CHBr2 162

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

8.Aπό τις επόμενες οργανικές ενώσεις δεν αντιδρά με το KΟΗ: α. CH3CH2COOH

β. CH3CH2CH2OH

γ. C6H5OH

δ.CH3CH(OH)CH2COOH

Αντιδράσεις βάσεων Σαν βάσεις συμπεριφέρονται οι RNH2 + ΗCℓ RNH 3 Cℓενώσεις: RCOONa + ΗCℓ RCOOΗ + NaCℓ RNH2, RCOO-, RC C-,R-, C6Η5Ο- , RONa + H2O ROΗ + NaOΗ RO-

Σχόλιο Η ισχύς των βάσεων ακολουθεί το σχήμα RC

C

RO

C6 H 5O

RCOO

Ερωτήσεις: 1. Δεν είναι αλκαλικό το υδατικό διάλυμα της ουσίας: α. CH3-CH2-COONa

β. C6H5-OH

γ. CH3-C C-Na

δ. CH3-CH2-ONa

2. Το ανιόν CH3CH2O- είναι ισχυρότερη βάση από ανιόν CH3COO-. Άσκηση 1. Ποιο το pH του διαλύματος μεθοξειδίου του νατρίου CH3ONa 0,1 Μ σε θερμοκρασία 25ο C. Δίνεται: Kw = 10-14, Ka CH3OH = 3,2●10-16

163

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Αλογονοφορμική αντίδραση 1. Οξείδωση της αλκοόλης από Χ2

R – C H – CH3 + Χ2 | OH

2. Υποκατάσταση των τριών R – C – CH3 + 3Χ2 || υδρογόνων του CH3– O από αλογόνο

R – C – CH3 + 2HX || O R – C – CΧ3 + 3HX || O

3. Υποκατάσταση των R – C – CΧ3 + ΟΗ|| αλογόνων από – Ο- σε O αλκαλικό περιβάλλον Για αλκοόλες του τύπου R CH CH 3 , έχουμε

RCOO- + CHX3

R- C H-CH 3 + 4Χ2 + 6NaOH |

OH

| OH συνολικά Για καρβονυλικές ενώσεις του τύπου R-C-CH3, έχουμε || Ο συνολικά:

CHX3 + RCOONa + 5ΝaX + 5H2O

R-C -CH 3 + 3Χ2 + 4NaOH ||

O

CHX3 + RCOONa + 3NaX + 3H2O

Προσοχή! το R μπορεί να είναι και Η. Η μόνη πρωτοταγής αλκοόλη που δίνει την ιωδοφορμική είναι η αιθανόλη. Η μόνη αλδεϋδη που δίνει την ιωδοφορμική είναι η αιθανάλη. Ερωτήσεις: 1. Πόσα από τα συντακτικά ισομερή των άκυκλων κορεσμένων πεντανολών δίνουν την αλοφορμική αντίδραση; α. 2

β. 3

γ. 4

δ. 5

2. Με επίδραση αιθυλομαγνήσιοχλωριδίου σε κορεσμένη οργανική ένωση Α και υδρόλυση του προϊόντος παρασκευάζεται οργανική ένωση Β η οποία όταν αντιδρά με Ι2/ΝaΟΗ σχηματίζεται κίτρινο ίζημα. Η ένωση Α είναι: α. HCHO

β. CH3COCH3

γ. CH3CHO

δ. CH3CH2OH

164

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

3. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των οργανικών ενώσεων (Α) – (Κ) που μετέχουν στις χημικές αντιδράσεις που ακολουθούν: α. Α + Β + Η2Ο → CH3CH(CH3)CH(OH)CH3 + Mg(OH)Cℓ β. Γ + 2 CuSO4 + 5 NaOH → CH3COONa + Cu2O + 2 Na2SO4 + 3 H2O γ. Δ + Η2Ο (παρουσία H2SO4 , HgSO4) → CH3CH2COCH3 δ. CH3CH(OH)CH(CH3)2 + 6 NaOH + 4 I2 → E + CHI3 + 5NaI + 5 H2O ε. H + CuCℓ + NH3 → C4H5Cu + NH4Cℓ στ. Θ + K2Cr2O7 + H2SO4 → CH3CH2COOH + ……… ζ. I + H2O → C2H6O + CH2O2 η. K + 2 H2 → CH3CH(CH3)CH2NH2 4. Να χαρακτηρίσετε τις ακόλουθες προτάσεις που αφορούν την αιθανάλη ως σωστές ή λανθασμένες. α. Το μόριό της έχει 6σ και 1π δεσμούς. β. Ο υβριδισμός των τροχιακών στα άτομα του άνθρακα στο μόριο της αιθανάλης είναι sp3. γ. Αντιδρά με αμμωνιακό διάλυμα νιτρικού αργύρου. δ. Μπορεί να παρασκευαστεί από την αιθανόλη με ισχυρή θέρμανση σε χάλκινο δοχείο. ε. Με επίδραση αλκαλικού διαλύματος Ι2 αντιδρά προς 2 οργανικές ενώσεις από τις οποίες η μία αποχρωματίζει το ιώδες όξινο διάλυμα του υπερμαγγανικού καλίου.

5. Δίνονται οι χημικές εξισώσεις που περιγράφουν ορισμένες αντιδράσεις. Να παρατηρήσετε τις χημικές εξισώσεις και να επιλέξετε τη σωστή απάντηση στην ερώτηση που ακολουθεί: Α. CH CH CuCl NH3

Β. CH3COCH3

Δ. CH3CH(OH)CH3

H2SO4

K 2Cr2O7

ΣΤ. CH3CH2CN H2

H2

Γ. CH CH H 2

Ε. CH3CH(OH)CH3 Cl2

Ζ. CH3COOH CH3OH

Η. CH3 MgCl H2O

α. Είναι αντιδράσεις προσθήκης: i. Β, Γ, Ε ii. B, Γ, ΣΤ

iii. Β, Γ, Ζ

iv. Β, Γ, Η

β. Είναι αντιδράσεις όξινου χαρακτήρα: i. Α, Ε, ΣΤ

ii. Α

iii. Β, Γ, Ε

iv. Β, Γ, ΣΤ 165

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

γ. Είναι αντιδράσεις οξείδωσης του άνθρακα: i. Β, Γ, Δ

ii. Δ, Ε

iii. Β, Γ, Ε

iv. Β, Γ, Η

δ. Το οργανικό προϊόν της αντίδρασης είναι η προπανόνη: i. Δ, Ε

ii. Β, Γ, ΣΤ, Ζ

iii. Δ, Γ, Ε

iv. Β, Γ, Η

ε. Το οργανικό προϊόν της αντίδρασης μπορεί να είναι αλκάνιο: i. Β, Γ, Ε

ii. Β, Γ, ΣΤ, Ζ

iii. Α, Β, ΣΤ

iv. Γ, Η

ζ. Το οργανικό προϊόν της αντίδρασης μπορεί να είναι κορεσμένη μονοσθενής αλκοόλη: i. B

ii. Β, Ζ, Η

iii. Β, Γ, Ζ

iv. Β, Γ, Ε

Εμπειρικές ονομασίες CH : ακετυλένιο

CH

HCHO: φορμαλδεϋδη

CH3CH 2 CH 2CH 2OH : κανονική βουτανόλη

CH 3CHO : ακεταλδεϋδη

CH3CH 2 C HCH3 :

HCOOH : μυρμηγκικό οξύ

δευτεροταγής βουτανόλη

CH3 C CH3 : ακετόνη

CH3 C H CH 2 OH : ισοβουτανόλη

||

O

CH3COOH : οξικό οξύ

|

OH

|

CH 3 CH3 |

CH3 C CH3 : CH3CH 2CH 2OH : κανονική προπανόλη

|

OH

τριτοταγής βουτανόλη

CH3 CH CH3 : ισοπροπανόλη ||

OH

166

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Γ. ΔΙΑΚΡΙΣΕΙΣ – ΤΑΥΤΟΠΟΙΗΣΕΙΣ Οργανική Ένωση Ακόρεστες Ενώσεις

Αντιδραστήριο Διάλυμα Br2/CCℓ4

1-Αλκίνια 1-Αλκίνια, Αλκοόλες, Φαινόλη, Οξέα Αλκοόλες πρωτοταγείς ή δευτερογενείς Αλδεϋδες Μυρμηκικό - Οξαλικό

CuCℓ -NH3 Na

Παρατηρήσιμο αποτέλεσμα Αποχρωματισμός διαλύματος Κεραμερυθρό ίζημα RC CCu Έκλυση αερίου H2

KMnO4/H2SO4

Αποχρωματισμός διαλύματος

K2Cr2O7/H2SO4

Το πορτοκάλι διάλυμα K2Cr2O7 σε πράσινο Cr3+

I2-NaOH

Κίτρινο ίζημα CHI3

CuSO4-NaOH AgNO3-NH3

Κεραμέρυθρο ίζυμα Cu2O Κάτοπτρο Ag

Na2CO3 ή NaHCO3

Αέριο CO2

Βάμμα ηλιοτροπίου

Από κυανό – κόκκινο

Φαινόλη, Οξέα

Αντιδρούν με NaOH

Η αντίδραση εξουδετέρωσης διαπιστώνεται με χρήση κατάλληλου δείκτη

Αμίνες

Αντιδρούν με HCℓ

Η αντίδραση εξουδετέρωσης διαπιστώνεται με χρήση κατάλληλου δείκτη

Μεθυλο2-αλκοόλες Αιθανόλη Μεθυλο2-κετόνες Ακεταλδεϋδη Αλδεϋδες Οξέα

Εστέρες

Με σαπωνοποίηση ή υδρόλυση  Οξύ + Αλκοόλη

168

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

1. Αντίδραση που δίνει μόνο μία ομόλογη σειρά οργανικών ενώσεων. α. Τα 1- αλκίνια

αντιδρούν με αμμωνιακό διάλυμα CuCℓ και δίνουν χαλκοκαρβίδια, που είναι κεραμέρυθρα ιζήματα.

RC≡CH + CuCℓ + NH3 → RC≡CCu↓ + NH4Cℓ

β. Τα οξέα

διασπούν τα ανθρακικά άλατα και εκλύουν CO2, που θολώνει το διάλυμα του Ca(OH)2.

RCOOH + NaHCO3 → RCOONa + CO2↑ + H2O CO2 + Ca(OH)2→ CaCO3↓ + H2O

γ. Οι αλδεΰδες

ανάγουν το φελίγγειο υγρό ή το αμμωνιακό διάλυμα AgNO3 και δίνουν κεραμέρυθρο ίζημα Cu2O ή κάτοπτρο Ag αντίστοιχα.

RCHO + 2CuSO4 + 5NaOH → RCOOΝa + Cu2O↓+2Na2SO4+3H2O RCHO + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O → RCOONH4 + 2Ag↓+2NH4NO3

γ. Οι αμίνες

εμφανίζουν βασικές ιδιότητες (αλλάζουν το χρώμα των δεικτών).

RNH2 + HCℓ → RNH3Cℓ

2. Αντιδράσεις που δίνουν περισσότερες από μία ομόλογες σειρές οργανικών ενώσεων. α. Οι ακόρεστες ενώσεις

αποχρωματίζουν διάλυμα Br2.

CvH2v + Br2 → CvH2vBr2 CvH2v-2 + 2Br2→ CvH2v-2Br4.

β. Τα 1αλκίνια, οι αλκοόλες, τα οξέα και οι φαινόλες

αντιδρούν με Νa και εκλύουν Η2.

RC≡CH + Na → RC≡CNa +1/2 H2↑ ROH + Na → RONa + 1/2 H2↑ RCOOH + Na → RCOONa + 1/2 H2↑ C6H5OH + Na→ C6H5ONa +1/2 H2

γ. Οι δευτεροταγείς 2 αλκοόλες, η αιθανόλη, οι 2 κετόνες, η αιθανάλη

αντιδρούν με διάλυμα I2 σε ΝaΟΗ και δίνουν κίτρινο ίζημα ιωδοφορμίου (ιωδοφορμική αντίδραση).

RCHCH3 + 6NaOH + 4I2→ CHI3↓ + RCOONa + 5NaI + 5H2O

δ. Οι πρωτοταγείς και δευτεροταγείς αλκοόλες, οι αλδεΰδες,

οξειδώνονται και αποχρωματίζουν διάλυμα KMnO4 ή μεταβάλλουν το πορτοκαλί χρώμα του K2Cr2O7 σε πράσινο.

5RCH2OH+4KMnO4+6H2SO4→5RCOOH+4MnSO4+2K2SO4+11H2O Το προϊόν οξείδωσης πρωτοταγούς αλκοόλης είναι οξύ που διασπά τα ανθρακικά άλατα και εκλύει CO2, που θολώνει το διάλυμα του Ca(OH)2.

ΟΗ CH3CH2OH + 6NaOH + 4I2 → CHI3↓+HCOONa+ 5NaI + 5H2O RCCH3 + 4NaOH + 3I2 → CHI3↓ + RCOONa + 3NaI + 3H2O ∥ O CH3CHO + 4NaOH + 3I2 → CHI3↓ + HCOONa + 3NaI + 3H2O

169

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

το μεθανικό 5RCHR'+2KMnO4+3H2SO4→5RCR'+2MnSO4+K2SO4+8H2O ∥ (ή OH Ο μυρμηγκικό) Το προϊόν οξείδωσης δευτεροταγούς αλκοόλης είναι κετόνη που δεν και το δίνει τη χαρακτηριστική αντίδραση των οξέων. αιθανοδιικό (ή οξαλικό) οξύ 5RCHO+2KMnO +3H SO →5RCOOH+K SO +2MnSO +3H O 4 2 4 2 4 4 2 5HCOOH+2KMnO4+3H2SO4→5CO2+K2SO4+2MnSO4+8H2O 5(COOH)2+2KMnO4+3H2SO4→10CO2+K2SO4+2MnSO4+8H2O ή 3RCH2OH+2K2Cr2O7+8H2SO4→3RCOOH+2K2SO4+2Cr2(SO4)3+11H2O 3RCHR'+K2Cr2O7+4H2SO4→3R-C-R'+K2SO4+Cr2(SO4)3+7H2O ∥ ΟΗ Ο 3RCHO+K2Cr2O7+4H2SO4→3RCOOH+K2SO4+Cr2(SO4)3+4H2O 3HCOOH+K2Cr2O7+4H2SO4→3CO2+K2SO4+Cr2(SO4)3+7H2O 3(COOH)2+K2Cr2O7+4H2SO4→6CO2+K2SO4+Cr2(SO4)3+7H2O ε. Το με οξείδωση δίνουν CO2 που θολώνει το διάλυμα Ba(OH)2 ή Ca(OH)2. μυρμηκικό CH3OH → HCHO → HCOOH → CO2 οξύ, το (COOH)2 → CO2 οξαλικό οξύ και οι ενώσεις που με οξείδωση δίνουν τα παραπάνω.

3. Αντίδραση που δίνει μόνο ένα μέλος μιας ομόλογης σειράς οργανικών ενώσεων Μόνο η αιθανάλη από τις αλδεΰδες

αντιδρά με διάλυμα I2 σε ΝaΟΗ και δίνει κίτρινο ίζημα ιωδοφορμίου CH3CHO + 4NaOH + 3I2 → CHI3↓ + HCOONa + 3NaI + 3H2O Αν μία ένωση ανάγει το φελίγγειο υγρό ή το αμμωνιακό διάλυμα AgNO3 (οπότε είναι αλδεΰδη) και ταυτόχρονα αντιδρά με διάλυμα I2 σε ΝaΟΗ τότε είναι η αιθανάλη.

Μόνο η αιθανόλη από τις πρωτοταγείς αλκοόλες

αντιδρά με διάλυμα I2 σε ΝaΟΗ και δίνει κίτρινο ίζημα ιωδοφορμίου.

CH3CH2OH + 6NaOH + 4I2 → CHI3↓+HCOONa+ 5NaI + 5H2O Αν μία ένωση προκύπτει με προσθήκη HCHO σε οργανομαγνησιακή (οπότε είναι πρωτοταγής αλκοόλη) και ταυτόχρονα αντιδρά με διάλυμα I2 σε ΝaΟΗ τότε είναι η αιθαινόλη.

Μόνο το μυρμηκικό οξύ από τα μονοκαρβοξυλικά οξέα

με οξείδωση δίνει CO2 που θολώνει το διάλυμα Ba(OH)2 ή Ca(OH)2.

HCOOH + Ο → CO2 + Η2Ο

170

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Μόνο η μεθανάλη από τις αλδεΰδες

με οξείδωση δίνει CO2 που θολώνει το διάλυμα Ba(OH)2 ή Ca(OH)2 HCHO +2 Ο → CO2 + Η2Ο

Μόνο η μεθανόλη από τις αλκοόλες

με οξείδωση δίνει CO2 που θολώνει το διάλυμα Ba(OH)2 ή Ca(OH)2 5CΗ3ΟΗ + 6KMnO4 + 9H2SO4 —> 5CO2 + 6MnSO4 + 3Κ2SO4 + 19H2O

Μόνο το αιθίνιο από τα αλκίνια

με προσθήκη νερού δίνει αλδεΰδη (αιθαινάλη).

CH CH + Η2Ο→ CH3CHO . Η αιθανάλη ανάγει το φελίγγειο υγρό ή το αμμωνιακό διάλυμα AgNO3. Τα υπόλοιπα αλκίνια με προσθήκη νερού δίνουν κετόνες που δεν ανάγουν το φελίγγειο υγρό ή το αμμωνιακό διάλυμα AgNO3.

Μόνο το αιθένιο από τα αλκένια

με προσθήκη νερού δίνει πρωτοταγή αλκοόλη (αιθανόλη). Τα υπόλοιπα αλκένια με προσθήκη νερού δίνουν δευτεροταγείς αλκοόλες εξαιτίας του κανόνα Markovnikov.

Ερωτήσεις: 1. Η οργανική ένωση Α θερμαίνεται με πυκνό διάλυμα ΚΟΗ και παράγονται δύο οργανικές ενώσεις Β και Γ. Η ένωση Β οξειδώνεται με όξινο διάλυμα ΚMnO4 ενώ η ένωση Γ δίνει την αλογονοφορμική αντίδραση. Η Α είναι: α. μεθανικός μεθυλεστέρας

β. αιθανικός μεθυλεστέρας

γ. μεθανικός προπυλεστέρας

δ. μεθανικός ισοπροπυλεστέρας

2. Με προσθήκη νερού στο ακετυλένιο παρουσία καταλυτών παρασκευάζεται μία οργανική ένωση Α, η οποία: α. Αντιδρά με μεταλλικό νάτριο με ταυτόχρονη έκλυση αέριου Η2. β. Αποχρωματίζει το καστανέθρο διάλυμα Br2/CCℓ4. γ. Αντιδρά με αμμωνιακό διάλυμα AgNO3 και σχηματίζεται κάτοπτρο αργύρου. δ. Αντιδρά με αμμωνιακό διάλυμα χλωριούχου υποχαλκού και σχηματίζεται ίζημα.

3.

Από

τις

χημικές

ενώσεις:

Α:CH2=CH2,

Β:CH≡CH,

Γ:CH3CH2OH,

∆:CH2=CHCOOH, Ε:CH3CHO, αντιδρούν με μεταλλικό νάτριο και ταυτόχρονα μπορούν να αποχρωματίσουν το καστανέρυθρο διάλυμα του Br2 σε CCℓ4 οι α. Α και Β

β. Β και ∆

γ. Α, Β και Γ

δ. Β και Γ

171

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

4. Ένωση Χ (C5H12Ο) οξειδώνεται σε ένωση Ψ (C5H10Ο). Η ένωση Ψ δεν ανάγει το αντιδραστήριο Fehling ούτε δίνει την αλογονοφορμική αντίδραση. Η ένωση Χ είναι: α. CH3CH2CΗ(ΟΗ)CH2CH3

β. CH3CH2CΗ2CH2CΗ2ΟΗ

γ. CH3CH2CH2CΗ(ΟΗ)CH3

δ. CH3CH2CΗ2ΟCΗ2CH3

5. Μια ένωση Χ (C4H8Ο2) κατά την υδρόλυσή της σε όξινο περιβάλλον δίνει δύο ενώσεις που αποχρωματίζουν όξινο διάλυμα KMnO4 και η μια από αυτές δίνει την αλογονοφορμική αντίδραση. Ο συντακτικός τύπος της ένωσης Χ είναι: α. μεθανικός προπυλεστέρας

β. αιθανικός αιθυλεστέρας

γ. μεθανικός ισοπροπυλεστέρας δ. προπανικός μεθυλεστέρας 6. 5 δοχεία περιέχουν το καθένα από μία από τις παρακάτω οργανικές ενώσεις: 1βουτανόλη , 2-βουτανόλη , προπανικό οξύ , προπανάλη και βουτανόνη. Σε μια σειρά αντιδράσεων για την εξακρίβωση του περιεχομένου κάθε δοχείου, διαπιστώθηκαν τα εξής αποτελέσματα που εμφανίζονται στον πίνακα που ακολουθεί. Αντίδραση διάκρισης

Ένωση Ένωση δοχείου 1 δοχείου 2 Με Νa ελευθέρωσε ΟΧΙ ΟΧΙ αέριο Με KOH-I2 έδωσε ΟΧΙ ΝΑΙ κίτρινο στερεό Αποχρωμάτισε όξινο ΝΑΙ ΟΧΙ διάλυμα KMnO4 Ποια ένωση περιέχεται σε κάθε δοχείο;

Ένωση δοχείου 3 ΝΑΙ

Ένωση δοχείου 4 ΝΑΙ

Ένωση δοχείου 5 ΝΑΙ

ΝΑΙ

ΟΧΙ

ΟΧΙ

ΝΑΙ

ΝΑΙ

ΟΧΙ

7.α.Να αντιστοιχήσετε τις καρβονυλικές ενώσεις της στήλης Α με το κατάλληλο αντιδραστήριο Grignard της στήλης Β και τις αλκοόλες που προκύπτουν της στήλης Γ. Α

Β

Γ

1. Προπανόνη

1.Ισοπροπυλο-μαγνησιοχλωρίδιο

1. 2-Βουτανόλη

2. Αιθανάλη

2. Μεθυλο-μαγνησιοχλωρίδιο

2. 2-Μεθυλο-2-βουτανόλη

3. Προπανάλη

3. Αιθυλο-μαγνησιοχλωρίδιο

3. 3-Μεθυλο-2-βουτανόλη

4. Μεθανάλη

4. Προπυλο-μαγνησιοχλωρίδιο

4.1-Βουτανόλη

β. Από τις ενώσεις της στήλης Γ ποιες αντιδρούν με αλκαλικό διάλυμα χλωρίου; 172

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

γ. Ποιες τις ενώσεις της στήλης Γ οξειδώνονται σε ένωση που δεν έχει όξινο χαρακτήρα; δ. Από τις ενώσεις της στήλης Α ποιες μπορούν να σχηματισθούν από επίδραση νερού σε αλκίνιο (σαν κύριο προϊόν); 8. Να προσδιορισθούν οι συντακτικοί τύποι των οργανικών ενώσεων με τα εξής χαρακτηριστικά: α. Ένωση (Α) με μοριακό τύπο C5H10O, η οποία δίνει αντίδραση αλογονοφορμίου, αλλά δεν αντιδρά με αμμωνιακό διάλυμα νιτρικού αργύρου. β. Ένωση (Β) με μοριακό τύπο C5H12O, η οποία δίνει αντίδραση αλογονοφορμίου, και οξειδώνεται από περίσσεια όξινου διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου σε C5H10O. γ. Ένωση (Γ) με μοριακό τύπο C4H6, η οποία δεν αντιδρά με αμμωνιακό διάλυμα χλωριούχου υποχαλκού . δ. Ένωση (Δ) με μοριακό τύπο C5H10O2, η οποία δεν αντιδρά με νάτριο και όταν υδρολύεται σε όξινο περιβάλλον δίνει τις οργανικές ενώσεις C4H10O και CH2O2 εκ των οποίων η μία μόνο αποχρωματίζει όξινο διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου. ε. Ένωση (Ε) με μοριακό τύπο C6H12O, η οποία δεν δίνει αντίδραση αλογονοφορμίου και δεν αντιδρά με αμμωνιακό διάλυμα νιτρικού αργύρου.

9. Αντιστοιχείστε τις οργανικές ενώσεις της πρώτης στήλης με τα αντιδραστήρια της δεύτερης στήλης και το οργανικό προϊόν της τρίτης στήλης (π.χ. Α-β-1). Στη συνέχεια να γράψετε τους δυνατούς συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων της πρώτης στήλης. Οργανικό αντιδρών

Αντιδραστήριο που

Οργανικό προϊόν

χρησιμοποιείται Α. C3H8O

α. (AgNO3 + NH3)

1. C4H8O

Β. C4H8O

β. (Cr2O72- + H3O+) περ.

2. C3H7ONa

Γ. C4H10O

γ. Νa

3. C3H7COONH4

Δ. C3H6O

δ. (ΝaΟΗ + Ι2)

4. C2H3Ο2Na

173

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

10. Η οργανική ένωση Α έχει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά: α. Δεν αποχρωματίζει διάλυμα Br2 σε CCℓ4. β. Ανάγεται από το Η2 προς ένωση Β και οξειδώνεται εύκολα από το KMnO4 προς ένωση Γ που και οι δύο αντιδρούν με μεταλλικό Νa. γ. Αντιδρά με αλκαλικό διάλυμα Ι2 με καταβυθιση κίτρινου ιζήματος. δ. Στο μόριο της Α υπάρχουν: i. 7σ δεσμοί

ii. 6σ και 1π δεσμοί

iii. 5σ και 2π δεσμοί

iv. 6σ δεσμοί

ε. Για τη διάκριση της Α από τη Β μπορεί να χρησιμοποιηθεί: i. αλκαλικό διάλυμα CuSO4 iii. Διάλυμα KMnO4

ii. Αλκαλικό διάλυμα Ι2

iv. KHCO3

11. Δίνονται οι συντακτικοί τύποι ορισμένων οργανικών ενώσεων. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση στην ερώτηση που ακολουθεί: Α. CH2 (NH2 )COOH

Β. CH CH

Γ. CH3CH2CHO

Δ. CH3CH(OH)CH3

Ε. CH3OCH 2CH3

ΣΤ. HCOOH

Ζ. CH3CH(OH)COOH

Η. CH3CH2OCH2CH3

Θ. HOOC COOH

α. Αντιδρούν με μεταλλικό νάτριο και αποχρωματίζουν το όξινο διάλυμα KMnO4 οι ενώσεις: i. A, B, Δ, ΣΤ

ii. Δ, ΣΤ, Ζ, Θ

iii. Β, Δ, Ζ

iv. Β, Γ, Η, Θ

β. Προκύπτουν από την αντίδραση ενός αλκυλαλογονιδίου με αιθανολικό νάτριο οι ενώσεις: i. Β, Γ, Ε

ii. Β, Γ, ΣΤ, Ζ

iii. Β, Γ, Ε

iv. Ε, Η

γ. Αντιδρούν με υδροκυάνιο και το προϊόν τους, όταν υδρολύεται σε όξινο περιβάλλον παράγει οργανική ένωση που αντιδρά με ανθρακικά άλατα οι ενώσεις: i. Γ

ii. Β, Γ

iii. Α, Β

iv. Γ, Δ

δ. Έχουν και όξινες και βασικές ιδιότητες οι ενώσεις: i. A

ii. Γ

iii. Θ

iv. A, Γ

12. Σε ένα δοχείο περιέχεται μία οργανική ένωση που μπορεί να είναι CH3COOH, CH3CH2CH2C CH, CH3CH2CH2CH2OH. Για να ταυτοποιήσουμε την ένωση κάνουμε απλές χημικές δοκιμές. Τα αντιδραστήρια που θα χρησιμοποιήσουμε είναι: 174

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

α. Νa και στη συνέχεια KHCO3

β. KHCO3 και στη συνέχεια Νa

γ. KHCO3 και στη συνέχεια CuCℓ/NH3

δ. CuCℓ/NH3 και στη συνέχεια Ι2/ΝaΟΗ

13. Σε ένα δοχείο περιέχεται μία οργανική ένωση που μπορεί να είναι CH3CHO, CH3CH2CH2C CH, CH3CH(OH)CH3. Για να ταυτοποιήσουμε την ένωση κάνουμε απλές χημικές δοκιμές. Τα αντιδραστήρια που θα χρησιμοποιήσουμε είναι: α. Ι2/ΝaΟΗ και στη συνέχεια KMnO4 β. AgNO3/NH3 και στη συνέχεια Ι2/ΝaΟΗ γ. AgNO3/NH3 και στη συνέχεια Νa

δ. CuCℓ/NH3 και στη συνέχεια Ι2/ΝaΟΗ

14. Η οργανική ένωση Α ανάγεται από το Η2 καταλυτικά προς ένωση Β και οξειδώνεται σε όξινο περιβάλλον προς ένωση Γ. Οι ενώσεις Β και Γ αποχρωματίζουν το ιώδες όξινο διάλυμα του KMnO4. Η ένωση Α είναι: α. HCHO

β. CH3CN

γ. CH3CH2OH

δ. CH3CHO

15. Η διάκριση του 1-βουτίνιου από το προπενικό οξύ μπορεί να γίνει με επίδραση σε ποσότητα δείγματος: α. μικρής ποσότητας διαλύματος Br2 σε CCℓ4 γ. μεταλλικού Νa

β. αμμωνιακού διαλύματος CuCℓ

δ. όξινου διαλύματος KMnO4

16. Η οργανική ένωση Α με μοριακό τύπο CvH2vO αντιδρά τόσο με αλκαλικό διάλυμα ιωδίου και καταβυθίζεται κίτρινο ίζημα, όσο και με υδατικό αμμωνιακό διάλυμα νιτρικού αργύρου και σχηματίζεται καθρέπτης αργύρου. Η Α είναι η: α. η μεθανάλη

β. η αιθανόλη

γ. η προπανάλη

δ. η αιθανάλη

17. Γράψτε δύο συντακτικά ισομερή ομόλογης σειράς Μ.Τ. α. C3H6O

β. C3H6O2

Πώς θα για να μπορέσετε να τα διακρίνετε, γράψτε την αντίδραση; 18. Η οργανική ενώση που αντιδρά με αντιδράστηριο Fehling είναι: α. HCOOH β. CH3COCH3 γ. CH3CH2OCH3

δ. CH3COOH

ε. CH3COOCH2CH3

175

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Πορείες 1. Από το ακόλουθο σχήμα: ( )

H

B

2

Na 2 CO3

KMnO 4 / H

CO 2

προκύπτει ότι η οργανική ένωση Δ είναι το: α. HCOONa

β. CH3CH2COONa

γ. CH3COONa

δ. CH3OH

2. Από το ακόλουθο σχήμα: ( )

Hg HgSO4 H2SO4 2

B

CuSO4 NaOH

προκύπτει ότι η

Cu 2O

οργανική ένωση Β είναι: α. η προπανόνη

β. η μεθανάλη

γ. η αιθανάλη

δ. η αιθανόλη

3. Να προσδιορισθούν οι συντακτικοί τύποι των οργανικών ενώσεων που μετέχουν στο παρακάτω διάγραμμα οργανικών αντιδράσεων: H2 O H 2SO4 HgSO4

A

C4 H8 O

H2

SOCl2

Na

A

Ε

B+Δ

4. Αξιοποιώντας τα παρακάτω δεδομένα να προσδιορίσετε τον συντακτικό τύπο της κορεσμένης άκυκλης ένωσης C8H16O2 (A). α) H (A) με νερό σε όξινο περιβάλλον διασπάται και δίνει τις οργανικές ενώσεις (Β) και (Γ). β) Η (Γ) με πλήρη οξείδωση δίνει την (Β). γ) Η (Γ) θερμαινόμενη με θειικό οξύ σε 170 oC δίνει την οργανική ένωση (Δ). Η (Δ) με νερό σε όξινο περιβάλλον μετατρέπεται στην (Ε) που δεν αντιδρά με όξινο διάλυμα MnO4- .

5. Να προσδιορισθούν οι συντακτικοί τύποι όλων των οργανικών ενώσεων που μετέχουν στην παρακάτω σειρά αντιδράσεων:

A

KOH (

CH 2 H E

)

CH 2

CHCH 2CH3

I2

CHCH 2 CH3 HCl

Mg (

)

B

2KOH (

H2O )

E (

)

H

H2 O

176

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

6. Να προσδιορισθούν οι συντακτικοί τύποι όλων των οργανικών ενώσεων που μετέχουν στην παρακάτω σειρά αντιδράσεων: A

H 2SO4 1700 C

B

KCN

CH3 |

CH3CH

B

NaOH (H 2 O)

A

2H 2 O (H )

A

HCl

C CH3

E

7. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των οργανικών ενώσεων Α έως Λ με βάση τις πληροφορίες του σχήματος: Kύριο προϊόν Λ Θ H2SO4 Cv H 2v O2 (A)

NaOH

B

Ι2/ΝaΟΗ Κ (καρβονυλική ένωση που B+CHI3

δεν ανάγει το αντιδραστήριο

Tollens)

ΚΜnO4/H2SO4 C3 H 8 O

SOCl2

2H 2 O / H

KCN

E

NaOH

B

8. Από το σχήμα χημικών εξισώσεων που ακολουθεί:

A

K 2 Cr2 O7 H

A

SOCl2

B

B Mg (

H2O Mg(OH)Cl

ύ

έ

)

I2 NaOH CHl3

Z

K 2Cr2 O7 H

CO2

συμπεραίνεται ότι η οργανική ένωση Α είναι: α. η μεθανόλη

β. η μεθανάλη

γ. η αιθανόλη

δ. η αιθανάλη

9. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β, Γ, Δ, Ε, Ζ, Η, Θ, Κ, Λ, Μ, Ν, Π, Ρ του παρακάτω διαγράμματος και τις χημικές αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα:

177

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

10. Να προσδιορίσετε τις οργανικές ενώσεις στο παρακάτω διάγραμμα ροής Α, Β, Γ, Δ, Ε, Ζ, Η, Θ, Ξ, Ν, Π, Μ, Λ, Κ και να γράψετε τις σχετικές αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα.

178

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

11. Το αλκένιο Α με μοριακό τύπο C5Η10 παρασκευάζεται ως εξής από το C2H2 με νάτριο σε ξηρό περιβάλλον, σχηματίζει την οργανική ένωση Ζ, η οποία στη συνέχεια με το ισοπρόπυλο ιωδίδιο σχηματίζει την F. H ένωση F με μερική υδρογόνωση σχηματίζει το αλκένιο Α. Η ένωση Α με υδροϊώδιο σχηματίζει την Β, η Β με μαγνήσιο δίνει τη C, η C με διοξείδιο του άνθρακα και υδρόλυση του προϊόντος σχηματίζει την ένωση D. Η ένωση D σχηματίζεται επίσης από την ένωση C με άλλη πορεία, αφού αντιδράσει με φορμαλδεΰδη, υδρολυθεί το προϊόν της αντίδρασης προς ένωση Ε και οξειδωθεί πλήρως προς την ένωση D. Οι πορείες των αντιδράσεων περιγράφονται από το παρακάτω σχήμα.

C5H10 A

H-I

B

Mg

CO2

C

H-OH

D

HCHO

H2/Pt F

isoC3 H7 I

z

H-OH Na

C2H2

KMnO4/H+

E

α. Να γραφούν οι σχετικές αντιδράσεις. β. Να προσδιοριστούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων A, B, C, D, E, Z, F και C2H2. γ. Η αέρια ένωση C2H2 διαβιβάζεται σε όξινο διάλυμα HgSO4 και το προϊόν της αντίδρασης δίνει την αλοφορμική αντίδραση. Να γραφούν οι σχετικές αντιδράσεις.

12. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των Α, Β, Γ, Δ, Ε με βάση τις παρακάτω πληροφορίες: Η Α είναι είναι μη κυκλική ένωση με μοριακό τύπο C8H16O2 H+ C8H16O2 + H2O

Γ

+

B +

NaHCO3

Δ

Γ

+ CO2(g) + …

Η σχετική μοριακή μάζα της ένωσης Β, Μr,B = Mr,Γ + 14

179

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Β + ΚΜnO4(aq) + H2SO4(aq)

καρβονυλική ένωση Ε

Η ένωση Ε δεν αντιδρά με αντιδραστήριο Fehling

H ένωση Β δεν αντιδρά με διάλυμα Ι2 και NaOH. 13. α. Να προσδιορισθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α…Η που μετέχουν στην παρακάτω σειρά οργανικών αντιδράσεων: A

(H 2SO4 ) 1600 C

C4 H8

B

HI

KCN

H2O

E

H2O

CH3 C HCOOC4 H 9 (H) | CH3

KMnO4

β. Προτείνατε δύο τρόπους διάκρισης του εστέρα Η από ένα ισομερές του οξύ.

180

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Δ. ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Εύρεση μοριακού τύπου όταν είναι άγνωστη η ακριβής κατά βάρος σύσταση της ένωσης. Για την επίλυση αυτών των ασκήσεων: 1. Γράφουμε τον τύπο της ένωσης που αναφέρεται στην εκφώνηση της άσκησης. Συμβολισμός οργανικών ενώσεων Ξεκινώντας από τα αλκάνια: CvH2v+2 Αφαιρούμε 2 Η για κάθε διπλό δεσμό C = C. Αφαιρούμε 4 Η για κάθε τριπλό δεσμό C

C.

Αντικαθιστούμε 1 Η για κάθε μια ομάδα της μορφής –Α (-COOH, -CHO, -OH, -X, _CN, -NH2, - C HCH3 , - C CH3 ) που εισάγουμε. |

||

OH

O

Εισάγουμε την ομάδα της μορφής –Β-

O , C , ||

NH , C O

O

||

χωρίς καμμία

O

αλλαγή.

2. Υπολογίζουμε το άθροισμα των σχετικών ατομικών μαζών όλων των ατόμων που περιλαμβάνονται στο τύπο της ένωσης. Εάν γνωρίζουμε τη σχετική μοριακή μάζα, την εξισώνουμε με το παραπάνω άθροισμα.

3. Η μάζα της ένωσης και η μάζα στοιχείου που περιέχεται σ΄ αυτή είναι ποσά ανάλογα.

4. Η σχετική μοριακή μάζα είτε δίνεται άμεσα είτε μπορεί να υπολογιστεί: i) Από την καταστατική εξίσωση όταν δίνεται η μάζα, η πίεση, ο όγκος και η θερμοκρασία της αέριας ένωσης.

PV=nRT

PV=

m Mr

R T

ή όταν δίνεται η πυκνότητα p

Mr

m R T V P

m , η πίεση και η θερμοκρασία της αέριας ένωσης V

m R T p R T Mr V P P ii) Όταν είναι γνωστή η μάζα (m) ορισμένου όγκου (V) Mr

πρότυπες συνθήκες. m V m V n Mr 22,4 Mr 22,4

Mr

της αέριας ένωσης σε

m 22,4 V

1. Ποιος είναι ο μοριακός τύπος αλκινίου με σχετική μοριακή μάζα ίση με 40; Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες, C:12, H:1.

181

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

2. Ποιος είναι ο μοριακός τύπος κορεσμένου μονοσθενή αιθέρα που περιέχει 26,67% w/w οξυγόνο; Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες, C:12, H:1, O:16.

3. 4,2 g αλκενίου ασκούν πίεση 2,7 atm σε κλειστό δοχείο όγκου 1 L, στους 56 0C. Να προσδιοριστεί ο μοριακός τύπος του αλκενίου. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες, C:12, H:1.

4. Ποια από τις επόμενες προτάσεις είναι σωστή; α. Μια ένωση του τύπου C5H12 μπορεί να είναι κυκλική β. Μια ένωση του τύπου C5H10 δεν μπορεί να είναι κορεσμένη γ. Ο μοριακός τύπος αλκινίου που περιέχει 10% w/w υδρογόνο είναι C3H4. δ. Ακόρεστη ονομάζεται η οργανική ένωση που περιέχει ένα τουλάχιστον διπλό ή τριπλό δεσμό.

182

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Γνωστή η ακριβής κατά βάρος σύσταση της ένωσης Από τη γνωστή κατά βάρος σύσταση της ένωσης μπορούμε να υπολογίσουμε τον εμπειρικό τύπο της ένωσης. α. Την κατά βάρος σύσταση της ένωσης, ανεξάρτητα από το αν είναι εκφρασμένη επί τοις εκατό ή με οποιαδήποτε άλλη αναλογία, τη μετατατρέπουμε σε αναλογία mol ατόμων διαιρώντας τις μάζες των στοιχείων με τις αντίστοιχες ατομικές μάζες. β. Διαιρούμε τους αριθμούς mol ατόμων που βρήκαμε με το μικρότερο από αυτούς ώστε να προκύψει η μικρότερη αναλογία mol ατόμων. γ. Αν η αναλογία mol ατόμων δεν είναι ακέραια, τη μετατρέπουμε σε ακέραια πολλαπλασιάζοντας με τον ίδιο, όσο το δυνατό μικρότερο, ακέραιο όλους τους όρους της αναλογίας. δ. Η μικρότερη ακέραια αναλογία mol ατόμων είναι και αναλογία ατόμων στο μόριο της ένωσης. Με τον τρόπο αυτό, βρίσκουμε τον εμπειρικό τύπο της ένωσης.

1. Για να βρούμε το μοριακό τύπο αρκεί να βρούμε πόσα άτομα από κάθε στοιχείο περιέχονται στο μόριό της. Δηλαδή πρέπει να γνωρίζουμε τον εμπειρικό τύπο και τη σχετική μοριακή μάζα (Μr) της ένωσης. α.

Η

n

m Mr

σχετική V Vm

μοριακή

V 22, 4L

μάζα

μπορεί

να

προσδιοριστεί

από

τις

σχέσεις

PV .

RT

β. Υπολογίζουμε το άθροισμα των σχετικών ατομικών μαζών όλων των ατόμων που περιλαμβάνει ο εμπειρικός τύπος και το άθροισμα εξισώνεται με τη σχετική μοριακή μάζα. Από την εξίσωση που προκύπτει, μπορεί να προσδιοριστεί ο άγνωστος ν του εμπειρικού τύπου, δηλαδή ο ακριβής αριθμός των ατόμων στο μόριο της ένωσης.

1. Με ποσοτική ανάλυση μιας οργανικής ένωσης βρέθηκε ότι περιέχει 64,86% C, 13,51% Η και 21,63% Ο. Ποιος είναι ο μοριακός τύπος της ένωσης αν η σχετική μοριακή μάζα της είναι 74; Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες, C:12, H:1, O:16.

183

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Απλές στοιχειομετρικές Για την επίλυση αυτών των ασκήσεων: 1. Συμβολίζουμε την αρχική οργανική ένωση.

2. Υπολογίζουμε ή αν αυτό δεν είναι δυνατόν ορίζουμε τον αριθμό mol της αρχικής οργανικής ένωσης. Ο αριθμός mol προσδιορίζεται από τους τύπους n

m Mr

V Vm

V 22, 4 L

n

PV RT

n CV (διαλύματα)

3. Γράφουμε τη χημική εξίσωση της αντίδρασης που πραγματοποιείται.

4. Χρησιμοποιώντας τη στοιχειομετρία της αντίδρασης από τα mol της αρχικής οργανικής ένωσης υπολογίζουμε τα mol των υπολοίπων σωμάτων που παίρνουν μέρος στην αντίδραση. Υπενθυμίζουμε ότι σε μια χημική εξίσωση η αναλογία των συντελεστών των σωμάτων ισούται με την αναλογία mol των ποσοτήτων των σωμάτων που παίρνουν μέρος στην αντίδραση.

5. Μετατρέπουμε τα mol των σωμάτων στις μονάδες που ζητά η εκφώνηση της άσκησης.

1. 0,6 g κορεσμένης μονοσθενούς αλκοόλης με επίδραση περίσσειας διαλύματος I2 σε NaOH, δίνουν 3,94 g ιζήματος. Ποιος ο τύπος της αλκοόλης; (Απ. 2προπανόλη) 2. Το προϊόν της προσθήκης αντιδραστηρίου Grignard (Α) σε προπανάλη αντιδρά με νερό οπότε παράγεται η οργανική ένωση (Β). 14,8 g της Β όταν αντιδράσουν πλήρως με νάτριο ελευθερώνουν 2,24 L αερίου μετρημένα σε πρότυπες συνθήκες. Ζητούνται: α. Ο μοριακός τύπος του (Α). β. Ο συντακτικός τύπος της (Β) και οι χημικές εξισώσεις που περιγράφουν τις αντίστοιχες αντιδράσεις. γ. Από ποιον υδρογονάνθρακα και με ποια αντίδραση μπορεί να παρασκευασθεί η (Β); 3. To κορεσμένο μονοκαρβοξυλικό οξύ Α και η κορεσμένη μονοσθενής αλκοόλη Β έχουν ίδιες σχετικές μοριακές μάζες. Επίσης 3 g της αλκοόλης Β όταν αντιδρούν με

184

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

περίσσεια αλκαλικού διαλύματος ιωδίου σχηματίζουν 19,7 g κίτρινου στερεού. Να προσδιορισθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α και Β.

4. Η οργανική ένωση CxHy (Α) έχει 2π δεσμούς και 3σ. α. Να βρεθεί ο μοριακός τύπος της Α. β. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των οργανικών ενώσεων που μετέχουν στην παρακάτω ακολουθία αντιδράσεων: A

Na

B

A H2 B+Δ Ε

HI

γ. Πόσα τουλάχιστον γραμμάρια της Ε θα απαιτηθούν για τον πλήρη αποχρωματισμό 200 mL διαλύματος Br2 συγκέντρωσης 0,5Μ; 5. Για τις οργανικές ενώσεις C5H12O (A) και C3H6O (B) δίνονται τα στοιχεία: Η (Α) όταν αντιδρά με περίσσεια

όξινου διαλύματος K2Cr2O7 δίνει την ένωση

C5H10O, ενώ δεν αντιδρά με αλκαλικό διάλυμα ιωδίου. Η (Β) με αντιδραστήριο Tollens έδωσε «κάτοπτρο» Αργύρου. α. Να βρείτε τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων (Α) και (Β) δικαιολογώντας τις απαντήσεις σας. β. Πόσοι δεσμοί σ και πόσοι π υπάρχουν στο μόριο της ένωσης Β; Τι είδους τροχιακά συμμετέχουν στο σχηματισμό του διπλού δεσμού C=O στην ένωση Β; (Ατομικοί αριθμοί Ο: 8, C:6) γ. Οι ενώσεις (Α) και (Β) του πρώτου ερωτήματος μετέχουν στην παρακάτω σειρά αντιδράσεων.

A

SOCl2

Mg (

B )

H2 O

E

(H2SO4 ) 1600 C

Z

Να προσδιορισθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Γ, Δ, Ε και Ζ. δ. Να υπολογισθεί ο μέγιστος όγκος διαλύματος βρωμίου 0,1Μ που μπορεί να αποχρωματισθεί από 22,4 γραμμάρια της ένωσης (Ζ); (Απ. Z: 3-αιθυλο-3-εξένιο, 2 L)

185

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

6. Στο ακόλουθο σχήμα οι οργανικές ενώσεις συμβολίζονται µε τα γράμματα Α,Β...

α. Να αναγνωρίσετε όλες τις οργανικές ενώσεις Α έως Ε και να γράψετε τις χημικές εξισώσεις όλων των αντιδράσεων. β. Ποιες από τις οργανικές ενώσεις Α έως Ζ αντιδρούν με νάτριο; Να γράψετε τις σχετικές χημικές εξισώσεις. γ. 92 g της ένωσης ∆ αναμειγνύονται με 0,896 m3 αέρα με ν/ν σύσταση 20%Ο2 και 80% Ν2 και αναφλέγονται. Να υπολογιστεί η σύσταση των καυσαερίων σε L. Όλοι οι όγκοι είναι μετρημένοι σε STP. 7. H κορεσμένη οργανική ένωση με τύπο C5HxO (A) είναι γνωστό ότι εμφανίζει τις εξής ιδιότητες: Ι) Δεν αντιδρά με μεταλλικό νάτριο. ΙΙ) Δεν προκαλεί καταβύθιση ιζήματος με Φελίγγειο υγρό. ΙΙΙ) Με αλκαλικό διάλυμα Ι2 σχηματίζει κίτρινο ίζημα. Ζητούνται: α. Να βρεθούν οι πιθανοί συντακτικοί τύποι της Α. β. Να γραφεί η χημική εξίσωση που περιγράφει την αντίδραση της Α με ΗCN. γ. Να υπολογισθεί η μάζα του κίτρινου στερεού που θα παραχθεί από την επίδραση περίσσειας αλκαλικού διαλύματος ιωδίου (NaOH, I2) σε 8,6 g της Α. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: C=12, H=1, O=16, I=127.

8. 4,48 L ατμών οργανικής ένωσης Α που αποτελείται από C, H και Ο αναμειγνύονται με 179,2 L αέρα (20% v/v O2) και αναφλέγονται.

186

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Τα καυσαέρια αρχικά διοχετεύονται σε αφυδατικό και αυξάνουν τη μάζα του κατά 18,0 g και στη συνέχεια σε διάλυμα NaOH και αυξάνουν τη μάζα του κατά 35,2 g. Τα αέρια που απομένουν έχουν όγκο 152,3 L: α. Ποιος ο Μ.Τ. και οι δυνατοί Σ.Τ. της Α, να ονομαστούν τα ισομερή. β. Από το παρακάτω σχήμα να βρεθεί ο Σ.Τ. της Α και οι Σ.Τ. των ενώσεων Β έως Ε. Όλοι οι όγκοι μετήθηκαν σε STP. B

CuCl NH3

B

H2 O H 2SO4 ,HgSO4

E,

SOCl2

Z+H

H2 Ni

Na

H A

9.Ποσότητα καρβονυλικής ένωσης Α χωρίζεται σε 3 ίσα μέρη. Το 1ο μέρος αντιδρά πλήρως με αμμωνιακό διάλυμα AgNO3 και σχηματίζονται 2,16 g Ag και οργανική ένωση Β. Το 2ο μέρος αντιδρά πλήρως με διάλυμα Ι2 + ΚΟΗ και δίνει κίτρινο ίζημα Γ και οργανική ένωση Δ. Το 3ο μέρος αντιδρά πλήρως με CH3MgBr και χηματίζεται ενδιάμεσο προϊόν Ε το οποίο αντιδρά με Η2Ο και δίνει οργανική ένωση Ζ. Ζητούνται: α. Πόσα είναι συνολικά τα mol της Α και ποιες είναι οι ενώσεις Α και Β. β. Ποια είναι η ένωση Γ και ποια είναι η μάζα της. γ. Ποιες είναι οι ενώσεις Ε και Ζ. δ. Πόσα mL K2Cr2O7 συγκέντρωσης 0,1/3 M παρουσία H2SO4 απαιτούνται για την πλήρη οξείδωση της Ζ και ποιο είναι το προϊόν της οξείδωσης.

187

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Μείγματα Σε μια άσκηση με μείγμα, όπου η σύσταση του μείγματος δεν είναι γνωστή, θέτουμε αγνώστους x, y, ... τους αριθμούς των mol κάθε συστατικού του μείγματος και σχηματίζουμε από τα δεδομένα της άσκησης ίσο αριθμό μαθηματικών εξισώσεων. Στις ασκήσεις αυτές, όπου το μείγμα αντιδρά με κάποιο αντιδραστήριο θα γράφουμε ξεχωριστά την αντίδραση κάθε συστατικού του μείγματος με το αντιδραστήριο αυτό (αρκεί βέβαια η αντίδραση να πραγματοποιείται).

1. Σε 13,8 g μείγματος CH3CH2OH και CH3-O-CH3 επιδρούμε

με περίσσεια

μεταλλικού νατρίου και εκλύονται 1,12 L αερίου μετρημένα σε STP. Να υπολογιστεί ο λόγος των mol των συστατικών του μείγματος.

2. Για τις οργανικές ενώσεις Α, Β, Γ και Δ δίνονται τα εξής στοιχεία: Η Α είναι κορεσμένη καρβονυλική ένωση με 3 άτομα άνθρακα στο μόριό της και δεν αντιδρά με αμμωνιακό διάλυμα νιτρικού αργύρου. Η Β έχει μοριακό τύπο C4H10O και δίνει αντίδραση αλογονοφορμίου. Η Γ

είναι οξύ που προέρχεται από την Β μέσα από την παρακάτω σειρά

αντιδράσεων: SOCl2

B

B1

KCN

B2

2H2 O

Η Δ σχηματίζεται από την αντίδραση μεταξύ των Β και Γ σε όξινο περιβάλλον. α. Να προσδιορισθούν οι συντακτικοί τύποι των Α, Β, Γ και Δ με πλήρη αιτιολόγηση της απάντησής σας. β. Οι ενώσεις Α και Β1 μετέχουν στην παρακάτω σειρά αντιδράσεων: A

H2

A1

Na

A2

B1

E

Να γραφούν οι σχετικές χημικές εξισώσεις, να προσδιορισθεί ο συντακτικός τύπος της οργανικής ένωσης Ε καθώς και η ονομασία της. γ. Ισομοριακό μείγμα των Α και Β χωρίζεται σε δύο ίσα μέρη. Στο πρώτο μέρος όταν επιδράσει περίσσεια νατρίου ελευθερώνονται 2,24 L υδρογόνου μετρημένα σε πρότυπες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας.

Πόσα γραμμάρια ιζήματος θα

σχηματισθούν όταν στο άλλο μέρος επιδράσει περίσσεια αλκαλικού διαλύματος Ιωδίου; (ΚΟΗ + Ι2)

188

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

3. Ισομοριακό μείγμα των κορεσμένων οργανικών ενώσεων C3H6O (A) και C3H8O (B) χωρίζεται σε δύο ίσα μέρη. Στο πρώτο επιδρά περίσσεια νατρίου, οπότε εκλύονται 1,12 L αερίου μετρημένα σε πρότυπες συνθήκες. Στο δεύτερο μέρος όταν επιδρά περίσσεια αλκαλικού διαλύματος ιωδίου καταβυθίζονται 78,8 g

κίτρινου

στερεού. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των οργανικών ενώσεων (Α) και (Β) και η μάζα του αρχικού μείγματος.

4. 90 cm3 αερίου μείγματος Η2, αλκενίου και αλκινίου καίγονται πλήρως και σχηματίζονται 120 cm3 CO2. Άλλα 90 cm3 του ίδιου αερίου μείγματος θερμαίνονται ελαφρά παρουσία Νi και παράγονται 40 cm3 ενός και μόνο κορεσμένου υδρογονάνθρακα. α. Ποιοι οι μοριακοί τύποι αλκενίου και αλκινίου; β. Ποια η σύσταση του μείγματος σε cm3; Όλοι οι όγκοι είναι μετρημένοι στις ίδιες συνθήκες.

5. Ισομοριακό μείγμα δύο αερίων αλκενίων καταλαμβάνει όγκο 448 mL, μετρημένa σε STP, ενώ όταν διαβιβάζεται σε περίσσεια διαλύματος Br2 σε CCℓ4 προκαλεί αύξηση της μάζας του διαλύματος κατά 0,7 g. Ποιοι είναι οι μοριακοί τύποι των δύο αλκενίων; (Απ. C2H4 και C3H6) 6. Κορεσμένη μονοσθενής αλκοόλη Α αντιδρά με διάλυμα Ι2 και ΝaΟΗ και παράγονται κίτρινο ίζημα Γ και οργανική ένωση Β. 2,4 g της

ένωσης

Β

διαλύονται

σε

ορισμένη

ποσότητα νερού σε ογκομετρική φιάλη όγκου 250 mL και το διάλυμα συμπληρώνεται με νερό μέχρι τη χαραγή (Δ1). Το διάλυμα Δ1 έχει, στους 25ο C, pH = 9, και αντιδρά πλήρως με την ααπιτούμενη ποσότητα HCℓ(g), χωρίς μεταβολή του όγκου του, οπότε προκύπτει διάλυμα Δ2 με pH = 3. α. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α, Β και Γ.

189

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

β. Να γραφούν οι συντακτικοί τύποι όλων των ενώσεων του διπλανού συνθετικού σχήματος. γ. Να υπολογιστεί ο όγκος διαλύματος KMnO4 0,5 Μ, ο οποίος μπορεί να αποχρωματιστεί από ισομοριακό μείγμα των Χ και Α μάζας 29,6 g.

7. Για την τέλεια καύση ενός μείγματος αλκανίου, αλκενίου και αλκινίου με αναλογία όγκων 1:1:Χ απαιτείται οξυγόνο όγκου ίσου προς τα 5/2 του όγκου του μείγματος των υδρογονανθράκων για κάθε τιμή του Χ. α. Να βρείτε τους μοριακούς τύπους των τριών υδρογονανθράκων. β. Να προσδιορίσετε την τιμή του Χ για την οποία ο όγκος του CO2 που παράγεται από την καύση είναι ίσος με τα 7/4 του όγκου του αρχικού μείγματος.

8.Σε ογκομετρική φιάλη των 250 mL εισάγονται 15,0 g ισομοριακού μείγματος δύο αλάτων RCOONa και R΄COONa και προστίθεται νερό μέχρι τη χαραγή (διάλυμα Δ1). α. Ογκομετρούνται 25 mL του διαλύματος Δ1 με πρότυπο διάλυμα KMnO4 0,5 M και αποχρωματίζονται 8 mL του πρότυπου διαλύματος. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των αλάτων. β. Άλλα 25 mL του διαλύματος Δ1 αραιώνονται με Η2Ο μέχρι τελικού όγκου 100 mL (διάλυμα Δ2). Να βρεθεί το pH του διαλύματος Δ2. γ. Στο διάλυμα Δ2 προστίθεται 1 mL διαλύματος HCl 10 Μ (θεωρούμε ότι ο όγκος του διαλύματος που προκύπτει είναι 100 mL). Να υπολογιστεί: γ1. το ποσοστό κάθε άλατος που εξουδετερώνεται από το HCl γ2. το pH του τελικού διαλύματος pKa,HCOOH=4,0, pKa,CH3COOH=5,0, pKa, CH3CH2COOH=5,2, pKa, CH3CH2CH2COOH=5,1

190

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Μείγμα ισομερών ενώσεων Όταν έχουμε μείγμα ισομερών ενώσεων όπως και στην περίπτωση των μειγμάτων γενικά θα θεωρήσουμε x mol από το ένα συστατικό του μείγματος και y mol από το άλλο. Σε κάποιες περιπτώσεις δεν γνωρίζουμε αν μια χαρακτηριστική αντίδραση την δίνουν και οι δύο ενώσεις του μείγματος ή μόνο η μία. Στην περίπτωση αυτή γράφουμε την αντίδραση με το μοριακό τύπο της ένωσης και από τα στοιχειομετρικά δεδομένα καθορίζουμε ποια περίπτωση από τις δύο έχουμε. Παρόμοια εργαζόμαστε και για την περίπτωση που έχουμε μείγμα άγνωστων ενώσεων και δεν γνωρίζουμε την χαρακτηριστική αντίδραση αν την δίνουν η μία ή και οι δύο ενώσεις.

1. Ομογενές μείγμα αποτελείται από δύο ισομερείς ενώσεις C4H10O. Από τα συστατικά του μείγματος μόνο η μία ένωση μπορεί να οξειδωθεί με KΜnO4 παρουσία οξέος χωρίς να διασπαστεί το μόριό της. Το αρχικό μείγμα χωρίζεται σε τρία ίσα μέρη. Το πρώτο μέρος του μείγματος αντιδρά με Ι2 παρουσία NaOH οπότε σχηματίζεται κίτρινο ίζημα. Το δεύτερο μέρος του μείγματος απαιτεί για την πλήρη οξείδωση της οξειδώσιμης ένωσης 100 mL διαλύματος KMnO4 Η2SO4.

Το τρίτο

μέρος

0,16 M παρουσία

του μείγματος αντιδρά με περίσσεια μεταλλικού Na

οπότε ελευθερώνονται 1,12 L Η2 σε S.T.P. α. Να γραφούν οι χημικές εξισώσεις όλων των χημικών αντιδράσεων που πραγματοποιήθηκαν. β. Να προσδιοριστεί ο συντακτικός τύπος και να υπολογιστεί η μάζα του κάθε συστατικού στο αρχικό μείγμα. Όλες οι αναφερόμενες αντιδράσεις θεωρούνται ποσοτικές. Δίνονται: ArO: 16, ArC: 12, ArH: 1. (Εξετάσεις 1994)

(Απ. 8,88 g -13,32 g)

2. 10,2 g ισομοριακού μείγματος δύο κορεσμένων μονοσθενών καρβονυλικών ενώσεων Α και Β δίνουν με την επίδραση ιωδίου σε αλκαλικό περιβάλλον 78,8 g κίτρινου στερεού. Άλλα 10,2 g του ίδιου μείγματος δίνουν με την επίδραση φελίγγειου υγρού 14,4 g ιζήματος. Ποιες είναι οι ενώσεις Α και Β; 191

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

(Απ. αιθανάλη – προπανόνη) 3. Σε 7,8 g ισομοριακού μείγματος δύο οργανικών ενώσεων του τύπου CkH2k+2O επιδρούμε με περίσσια μεταλλικού νατρίου (Na) και εκλύεται αέριο υδρογόνο όγκου 1,12 L μετρημένο σε STP συνθήκες. Σε ίση ποσότητα μείγματος επιδρούμε με περίσσια διαλύματος KMnO4 οξινισμένου με H2SO4, οπότε εκλύεται αέριο CO2 όγκου 2,24 L μετρημένο σε STP συνθήκες. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των οργανικών ενώσεων του μείγματος και να δικαιολογηθεί η απάντησή σας. Δίνονται:ArH = 1, ArC = 12, ArO = 16. ‘Ολες οι παραπάνω αντιδράσεις θεωρούνται πλήρεις και μονόδρομες και σε όλες παράγονται μόνο τα κύρια προιόντα.

4. Oμογενές μίγμα δύο κορεσμένων μονοσθενών αλκοολών (Α) και (Β) μάζας 44,4 g χωρίζεται σε τρία ίσα μέρη.

• Στο 1ο μέρος προσθέτουμε περίσσεια Na, οπότε ελευθερώνονται 2,24 L αερίου σε πρότυπες συνθήκες (stp).

• Στο 2ο μέρος προσθέτουμε περίσσεια SOCℓ2 και στα οργανικά προϊόντα που προκύπτουν επιδρούμε με Μg σε απόλυτο αιθέρα. Στη συνέχεια προσθέτουμε νερό, οπότε προκύπτει ένα (1) μόνο οργανικό προϊόν.

• Στο 3ο μέρος προσθέτουμε διάλυμα Ι2/NaOH, οπότε καταβυθίζονται 0,05 mol κίτρινου ιζήματος. Να προσδιορίσετε το συντακτικό τύπο και την ποσότητα σε mol της κάθε αλκοόλης στο αρχικό μίγμα. Δίνονται: Αr(Η) = 1, Αr(C) = 12, Αr(O) = 16

192

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Ισορροπία – Απόδοση Η εστεροποίηση είναι μια αμφίδρομη αντίδραση που πραγματοποιείται προς τις δύο κατευθύνσεις και τελικά καταλήγει σε κατάσταση ισορροπίας. Απόδοση αντίδρασης, a, ονομάζεται το κλάσμα που εκφράζει τα mol που αντιδρούν προς τα mol που θεωρητικά θα μπορούσαν να αντιδράσουν, αν η αντίδραση ήταν μονόδρομη. Η απόδοση λαμβάνει τιμές από 0 έως 1 ή από 0 έως 100 όταν εκφράζεται ως ποσοστό επί τοις εκατό (%). . Αν αρχικά υπάρχουν δύο αντιδρώντα με μη στοιχειομετρικές ποσότητες

τότε η

απόδοση αφορά το σώμα που βρίσκεται σε έλλειμμα.

1. Σε κενό δοχείο και σε σταθερή θερμοκρασία διοχετεύονται 5 mol ΗCOOH, 5 mol CΗ3COOH και 16 mol C2Η5OH. Να βρεθούν τα mol κάθε ουσίας όταν αποκατασταθεί η χημική ισορροπία. ΗCOOH + C2Η5OH CΗ3COOH + C2Η5OH

HCOOC2Η5 + Η2O CΗ3COOC2Η5 + Η2O.

∆ίνονται οι σταθερές χημικής ισορροπίας (σχετικές με τις συγκεντρώσεις): Κc1= 4, Κc2= 4 για τις δύο εστεροποιήσεις.

2. Κατά την ανάμειξη 32,2 g αιθανόλης με 42 g αιθανικού οξέος, παρουσία πυκνού θειικού οξέος, παράγονται 41,4 g εστέρα. α. Να γράψετε τη χημική εξίσωση της εστεροποίησης και να ονομάσετε τον εστέρα που παράγεται. β. Ποια είναι η επί % απόδοση της αντίδρασης; Δίνονται: ArC= 42, ΑrH = 1, ArO = 16. (Απ. 67%) 3. 25,6 g μεθανόλης αναμειγνύονται με 44,4 g προπανικού οξέος παρουσία πυκνού θειικού οξέος. Αν η απόδοση της αντίδρασης είναι 70%, ποια είναι η μάζα του εστέρα που παράγεται; Ποιες είναι οι ποσότητες της μεθανόλης και του προπανικού οξέος τελικά; Δίνονται: ArC =12, ArΗ = 1, ArO=16. (Απ. 36,96 g - 0,18 – 0,38 mol)

193

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Έλεγχος περίσσειας Όταν γνωρίζουμε τις ποσότητες και των δύο αντιδρώντων σημάτων, βρίσκουμε τα mole καθενός σώματος και από την στοιχειομετρία της αντίδρασης ελέγχουμε πιο αντιδρά πλήρως (αυτό που βρίσκεται σε έλλειμμα).

1. Έχουμε δύο διαλύματα, ένα μεθανικού οξέος (Κa = 10-4) συγκέντρωσης 0,1 Μ και ένα αιθανικού οξέος (Κa = 10-5). Τα δύο αυτά διαλύματα έχουν το ίδιο pH. Αναμειγνύοντας 500 mL καθενός από τα διαλύματος προκύπτει το διάλυμα Α. Στο διάλυμα Α προσθέτουμε 10 g Mg. Υπολογίστε: α. το pH των δύο διαλυμάτων των οξέων. β. τον όγκο του αερίου που εκλύεται υπό STP μετά την προσθήκη του μαγνησίου. γ. την ποσότητα μαγνησίου που δεν αντέδρασε. δ. Τα mL διαλύματος 0,10 Μ KMnO4 που απαιτούνται, ώστε να αποχρωματιστούν 500 mL διαλύματος Α; 2. Κορεσμένη μονοσθενής αλκοόλη (Α) περιέχει 21,62%(w/w) οξυγόνο. α. Να βρεθεί ο μοριακός τύπος της αλκοόλης (Α). β. Αν η αλκοόλη (Α) είναι δευτεροταγής, να γραφούν όλες οι δυνατές χημικές εξισώσεις παρασκευής της από αντιδραστήριο Grignard και καρβονυλική ένωση (B). γ. Αν 3,7g της αλκοόλης (Α) προστεθούν σε 40mL διαλύματος KMnO4 1M οξυνισμένου με θειικό οξύ, να αιτιολογήσετε γιατί δεν θα επέλθει αποχρωματισμός του KMnO4. δ. Πόσα τουλάχιστον g μεθανόλης πρέπει να προστεθούν επιπλέον στο διάλυμα του KMnO4 για να επέλθει αποχρωματισμός; 3. α. Να προσδιορισθούν οι συντακτικοί τύποι των οργανικών ενώσεων

που

μετέχουν στο παρακάτω διάγραμμα οργανικών αντιδράσεων.

C5 H10 O2 (A) KMnO4 H

H2 O H

C 4 H8 O 2

194

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

β. 0,2 mol της (Β) προστίθενται σε 500mL διαλύματος Ca(OH)2 0,1M δίχως να μεταβάλλουν τον όγκο του. Να υπολογισθεί το pH

του διαλύματος που θα

σχηματισθεί. Δίνεται η σταθερά ιοντισμού της ένωσης (Β): Ka=10-4 .

4. 0,05 mol οργανικής ένωσης (Α) που αποτελείται από άνθρακα, υδρογόνο και άζωτο ζυγίζουν 4,4 γραμμάρια και περιέχουν 0,8 γραμμάρια οξυγόνου. α. Αν η μάζα του άνθρακα στην ένωση (Α) είναι πενταπλάσια από την μάζα του υδρογόνου να βρεθεί ο μοριακός τύπος της . β. Αν η ένωση (Α) αντιδρά με νάτριο, αλλά δεν δίνει αλκένιο με αφυδάτωση, να βρεθεί ο συντακτικός της τύπος. γ. Σε 800 mL διαλύματος KMnO4 0,6M οξινισμένου με HCl προστέθηκαν 0,5 mol της (Α). Θα αποχρωματισθεί το διάλυμα του KMnO4; Να δικαιολογηθεί πλήρως η απάντησή σας.

5. Να αναγνωριστούν όλες οι ενώσεις (κύρια προϊόντα των αντιδράσεων) στο ακόλουθο σχήμα:

α. 40,8 g της ένωσης Λ διαλύονται σε 500 mL διαλύματος KMnO4 0,4 Μ οξινισμένου με θειικό οξύ. Να εξετάσετε αν θα αποχρωματιστεί το διάλυμα του KMnO4.

195

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

β. Να εξετάσετε ποιες από τις Α έως και Ν, όταν διαλύονται στο νερό σχηματίζουν όξινα και ποιες αλκαλικά διαλύματα και να δικαιολογήσετε την απάντησή σας, γράφοντας τις σχετικές χημικές εξισώσεις.

6. α. Να γραφούν οι συντακτικοί τύποι και οι ονομασίες των οργανικών ενώσεων που μετέχουν στην παρακάτω σειρά αντιδράσεων: Cl2

C4 H8 (A) HCl

E

B Z

NaOH (

Na )

H2O H 2SO4 , HgSO4

H

β. Να αναφέρετε τα είδη των υβριδικών τροχιακών που μετέχουν στον σχηματισμό των δεσμών μεταξύ των ατόμων άνθρακα στην ένωση (Γ). γ. Αν 0,54g

της ένωσης (Γ) προστεθούν σε 200 mL

διαλύματος Βρωμίου σε

τετραχλωράνθρακα, περιεκτικότητας 3,2%(w/v) σε Βρώμιο, θα προκληθεί πλήρης αποχρωματισμός του Βρωμίου; (Ar(Br)=80)

196

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Διαδοχικές αντιδράσεις Στις ασκήσεις όπου έχουμε σειρά από διαδοχικές αντιδράσεις το προϊόν της μιας αντίδρασης θα αποτελεί το αντιδρών της επόμενης. Εδώ πρέπει να προσέξουμε ότι ο αριθμός mol ενός σώματος που παράγεται στη μια αντίδραση είναι ίσος με τον αριθμό mol του ίδιου σώματος που μετέχει ως αντιδρών στην επόμενη αντίδραση, ανεξάρτητα από τους συντελεστές με τους οποίους το σώμα συμμετέχει στις χημικές εξισώσεις των δύο αντιδράσεων.

1. O υδρογονάνθρακας (Α) έχει 3 δεσμούς σ και 2π. α. Να προσδιορίσετε τον μοριακό του τύπο. β. Ποσότητα του υδρογονάνθρακα (Α) αντιδρά με περίσσεια νατρίου και δίνει την ένωση (Β). Διπλάσια ποσότητα του Α αντιδρά με υδρογόνο και σχηματίζει την (Γ), η οποία με ΗΙ δίνει την (Δ). Από την αντίδραση των (Β) και (Δ) παράγεται η (Ε). Ζητούνται οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Β, Γ, Δ και Ε. γ. Πόσα γραμμάρια της (Ε) θα απαιτηθούν για τον πλήρη αποχρωματισμό 200 mL διαλύματος Βρωμίου 0,5 Μ; 2. 52,8 g μίας κορεσμένης οργανικής ένωσης Α του γενικού τύπου CvH2vO2 υδρολύονται με περίσσεια νερού σε όξινο περιβάλλον προς δύο οργανικές ενώσεις Β και Γ. Οι δύο ενώσεις διαχωρίζονται κατάλληλα, χωρίς απώλειες. Η ένωση Β αποχρωματίζει πλήρως V mL όξινου διαλύματος KMnO4 1 M, ενώ η ένωση Γ αντιδρά πλήρως με διάλυμα Ι2 και ΝαΟΗ οπότε σχηματίζονται 197 g κίτρινου ιζήματος και 41 g στερεής οργανικής ένωσης Δ. α. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α, Β και Γ. β. Να υπολογιστεί ο όγκος του διαλύματος KMnO4 που αποχρωματίστηκε. γ. Να υπολογιστεί η απόδοση της υδρόλυσης της Α. δ. Το στερεό Δ διαλύεται σε νερό και το διάλυμα αραιώνεται με νερό μέχρις ότου αποκτήσει όγκο 2 L. Το αραιωμένο διάλυμα έχει pH=9 στους 25ο C. Να εξηγηθεί η τιμή του pH του διαλύματος και να υπολογιστεί η σταθερά Kb του ανιόντος του Δ.

197

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

3. Θέλουμε να υδρολύσουμε το βουτανικό αιθυλεστέρα, θερμαίνοντας και ανακατεύοντας ένα μείγμα, που αποτελείται από 1 mol του εστέρα και 3 mol νερού. Μετά από 24 h αποκαθίσταται η ισορροπία. Μετά από ψύξη ο τελικός όγκος του διαλύματος είναι 188 mL. Παίρνουμε

5 mL από το ομογενές μείγμα και το

ογκομετρούμε με τη βοήθεια του υδατικού διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου 1 Μ. Η μεταβολή του χρώματος του δείκτη που έχουμε χρησιμοποιήσει εμφανίστηκε, όταν προσθέσαμε 14,2 mL διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου. α. Nα γράψετε τη χημική εξίσωση της υδρόλυσης και να βρείτε τη μάζα των συστατικών του διαλύματος στην κατάσταση της χημικής ισορροπίας. β. Η υδρόλυση του βουτανικού αιθυλεστέρα παραγματοποιείται, αναμειγνύοντας ένα mol του εστέρα με ένα mol νερού. Ποια είναι η ποσότητα των συστατικών του διαλύματος στην κατάσταση ισορροπίας; Να συγκρίνετε τις ποσότητες του εστέρα που έχει υδρολυθεί στα ερωτήματα α και β. Τι συμπεραίνετε; (Απ. 54 g – 47 g – 24,6 g – 4,4 g)

4. Μάζα 11,2 g αλκενίου Α χωρίζεται σε δύο ίσα μέρη. Το 1° μέρος αντιδρά με HI και δίνει ένα και μοναδικό προϊόν (Β), το οποίο αντιδρά με μαγνήσιο σε περιβάλλον άνυδρου αιθέρα και δίνει προϊόν Γ. Το 2° μέρος αντιδρά με Η2O σε όξινο περιβάλλον και δίνει ένα και μόνο προϊόν Δ, το οποίο οξειδώνεται πλήρως από ΚΜnO4 παρουσία H2SO4 και δίνει καρβονυλική ένωση Ε. Η ένωση Γ αντιδρά με την ένωση Ε και το προϊόν που παράγεται υδρολύεται και δίνει 13 g ένωσης Ζ. Να βρεθούν: α. Η ποσότητα (mol) της ένωσης Α β. Οι συντακτικοί τύποι και τα ονόματα των Α, Β, Γ, Δ, Ε, Ζ

198

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Σχηματισμός μείγματος προϊόντων Στις ασκήσεις όπου μία οργανική ένωση δίνει περισσότερες από μία αντιδράσεις, γράφουμε τις αντιδράσεις που γίνονται ξεχωριστά και θεωρούμε ότι x mol οργανικής ένωσης αντιδρούν στη μία και y mol στην άλλη.Τέτοιες αντιδράσεις είναι: Οξείδωση πρωτοταγούς αλκοόλης προς σχηματισμό αλδεΰδης και οξέος. Προσθήκη ΗΧ ή Η2Ο σε ακόρεστο υδρογονάνθρακα προς σχηματισμό δύο προϊόντων: ενός κύριου προϊόντος σύμφωνα με τον κανόνα του Μarkovnikov και ενός παραπροϊόντος που δεν συμφωνεί με τον κανόνα του Μarkovnikov. Αφυδάτωση ή αφυδραλογόνωση αλκυλαλογονιδίου προς σχηματισμό δύο προϊόντων: ενός κύριου προϊόντος, σύμφωνα με τον κανόνα του Saytzeff και ενός παραπροϊόντος που δεν συμφωνεί με τον κανόνα του Saytzeff.  Επίδραση ΝaΟΗ σε αλκυλαλογονίδιο προς σχηματισμό αλκενίου (αφυδραλογόνωση) και αλκοόλης (υποκατάσταση).

1. Προπίνιο υδρογονώνεται παρουσία καταλύτη και το τελικό αέριο μείγμα αποτελείται από προπάνιο και προπένιο. Ο όγκος του αρχικού μείγματος ήταν 350

1 της αρχικής 3 ποσότητας του προπινίου μετατράπηκε σε προπάνιο, να βρεθεί η σύσταση του cm3. Αν το προπίνιο κα το υδρογόνο αντέδρασαν τέλεια, και το

αρχικού και τελικού μείγματος και να δοθούν οι χημικές αντιδράσεις. (Απ. 150 cm3 – 200 cm3) 2. Ορισμένη ποσότητα από την αλκοόλη Α με μοριακό τύπο C3Η7ΟΗ αντιδρά πλήρως με όξινο διάλυμα Κ2Cr2Ο7, οπότε σχημaτίζεται ομογενές μείγμα δύο οργανικών προϊόντων. Το μείγμα των οργανικών προϊόντων χωρίζεται σε δύο ίσα μέρη. Το πρώτο μέρος με επίδραση περίσσειας φελίγγειου υγρού σχηματίζει 14,3 g ιζήματος. Το δεύτερο μέρος απαιτεί για πλήρη εξουδετέρωση 150 mL διαλύματος NaOH 1 Μ. Να βρεθούν: α. Η μάζα της αλκοόλης Α που αντέδρασε με το διάλυμα του Κ2Cr2Ο7. β. Τα ποσοστά μετατροπής της αλκοόλης Α σε καθένα από τα οργανικά προϊόντα. Δίνονται: ΑrCu: 63,5, ArO: 16, ArC: 12, ArH: 1.

(Aπ. 40% - 60%) 3. Σε δοχείο που περιέχει υδατικό διάλυμα Η2SΟ4 διοχετεύουμε 4,2 g προπενίου παίρνοντας διάλυμα Α. Το διάλυμα Α μπορεί να αποχρωματίσει 220 mL διαλύματος ΚΜnΟ4 0,2 Μ. α. Στα τελικά προϊόντα υπάρχει μόνο μία ή περισσότερες οργανικές ενώσεις; 199

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

β. Να βρεθεί το ποσοστό του προπενίου που αντέδρασε σύμφωνα με τον κανόνα του Μarkovnikov; Δίνονται: ArC: 12, ArH: 1. (Απ. 90%) 4. 21,8 g CH3CH2Br αντιδρούν πλήρως με υδατικό διάλυμα ΚΟΗ, οπότε σχηματίζεται μείγμα από τις οργανικές ενώσεις Α και Β. Η ένωση Α είναι αέριο και μπορεί να αποχρωματίσει 500 mL διαλύματος Br2 σε CCl4 συγκέντρωσης 0,3 Μ. Η ένωση Β είναι υγρό και οξειδώνεται πλήρως με διάλυμα KMnO4 0,2 Μ, παρουσία H2SO4. α. Να προσδιοριστούν οι συντακτικοί τύποι των οργανικών ενώσεων Α και Β. β. Ποιο είναι το ποσοστό μετατροπής του CH3CH2Br προς την λενωση Α και ποιο προς την ένωση Β; γ. Ποιος είναι ο μέγιστος όγκος διαλύματος KMnO4 που μπορεί να αποχρωματίσει η ποσότητα της ένωσης Β; 5. 23 g CH3CH2OH αντιδρούν πλήρως με διάλυμα K2Cr2O7 συγκέντρωσης 0,1 Μ, παρουσία H2SO4, οπότε σχηματίζεται μείγμα δύο οργανικών ενώσεων Α και Β. Το μείγμα αυτό με επίδραση περίσσειας αντιδραστηρίου Fehling σχηματίζει 14,3 g ιζήματος. Η ένωση Α με επίδραση Na2CO3 ελευθερώνει αέριο CO2. Να προσδιοριστούν: α. οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α και Β, καθώς και η σύσταση του μείγματος. β. το ποσοστό μετατροπής της CH3CH2OH προς την ένωση Α. γ. ο όγκος του διαλύματος K2Cr2O7 που καταναλώθηκε.

6. Μία κορεσμένη μονοσθενής αλκοόλη Α έχει περιεκτικότητα σε οξυγόνο 21,6 %w/w. α. Να βρεθεί ο μοριακός τύπος της Α. β. Να βρεθεί ο συντακτικός τύπος της Α παρακολουθώντας την ακόλουθη σειρά αντιδράσεων και να γραφούν οι χημικές εξισώσεις.

A

KOH /

B

H2O/ H2SO4

KMnO4 / H2SO4

γ. 1,48 g της Α οξειδώνεται από διάλυμα K2Cr2O7 0,5 Μ οξινισμένο με Η2SΟ4 κατά ένα μέρος και προς δύο διαφορετικά προϊόντα Δ και Ε. Το διάλυμα που προκύπτει χωρίζεται σε δύο ίσα μέρη. Το 1ο μέρος αντιδρά με μεταλλικό νάτριο και το αέριο που παράγεται διοχετεύεται σε δοχείο όγκου 4,1 L και ασκεί πίεση 0,021 atm σε θερμοκρασία 27ο C. Το 2ο μέρος αντιδρά πλήρως με 100 mL διαλύματος ΝαΟΗ 0,1 Μ και στη συνέχεια με αλκαλικό διάλυμα ένυδρου θειικού χαλκού ΙΙ (CuSO4·5H2O) 9,98 %w/w. γi. Να βρεθεί το ποσοστό της Α που οξειδώθηκε συνολικά και ο όγκος του διαλύματος K2Cr2O7 0,5 Μ που χρησιμοποιήθηκε.

200

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

γii. Να βρεθεί ο όγκος αλκαλικού διαλύματος ένυδρου θειικού χαλκού ΙΙ (CuSO4·5H2O) 9,98 %w/w που μπορεί να αντιδράσει πλήρως με το 2ο μέρος του διαλύματος.

7. x mol αιθινίου και y mol H2 αντιδρούν παρουσία καταλυτών, οπότε προκύπτουν 5,9 g μείγματος (Μ). Το μείγμα Μ παρουσιάζει τις εξής ιδιότητες: Δεν αντιδρά με Νa Αποχρωματίζει πλήρως μόνο 200 mL διαλύματος Br2 0,25 Μ. Να βρεθούν: α. η % v/v σύσταση του μείγματος Μ, β. η μάζα του αιθινίου που υδρογονώθηκε και γ. τα mol x και y. Το αιθίνιο: (i) αντιδρά με νερό παρουσία καταλυτών και δίνει ένωση Α, η οποία οξειδώνεται και δίνει ένωση Β και (ii) αντιδρά με περίσσεια Να και δίνει την ένωση Γ. Η ένωση Α με επίδραση υδρογόνου δίνει ένωση Δ, η οποία στη συνέχεια με θέρμανση με πυκνό θειικό οξύ δίνει ένωση Ε. Η ένωση Δ αντιδρά με την ένωση Β και δίνει ένωση Ζ. δ. Να γραφούν οι χημικές εξισώσεις όλων των αντιδράσεων και να γραφούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσων Α, Β, Γ, Δ, Ε. ε. Αν η απόδοση της αντίδρασης μεταξύ των Β και Δ είναι 66,6%, να υπολογιστεί η Kc αυτής της αντίδρασης.

201

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Μεταβολή μάζας κατά την οξείδωση Γενικοί τύποι αλκοολών και μεταβολές της μάζας τους κατά την οξείδωσή τους

i. Από πρωτοταγή αλκοόλη σε αλδεΰδη.

CνH2ν+1OH + ∣O∣ → CνH2νO + H2O 1 mοl μείωση κατά 2 g. ii. Από αλδεΰδη σε οξύ.

CνH2νO + ∣O∣ → CνH2νO2 1 mol αύξηση κατά 16 g. iii. Από πρωτοταγή αλκοόλη σε οξύ.

CνH2ν+1OH + 2∣O∣ → CνH2νO2 + H2O 1 mol αύξηση κατά 14 g =(16-2) g iv. Από δευτεροταγή αλκοόλη σε κετόνη.

CνH2ν+1OH + ∣O∣ → CνH2νO + H2O 1

mol μείωση κατά 2 g.

v.Αλκοόλη που δίνει την ιωδοφορμική CvH2v+1CH(OH)CH3 + 4I2 + 6NaOH → CHI3↓ + CvH2v+1COONa + 5NaI + 5H2O 1 mol αύξηση μάζας κατά 22 g Σχόλιο Μεταβολές μάζας μεταξύ οργανικών ενώσεων, αντιδρώντων και προϊόντων παρατηρούνται σε οποιαδήποτε αντίδραση οργανικής.

1. 12 g κορεσμένης μονοσθενούς αλκοόλης οξειδώνονται πλήρως χωρίς διάσπαση της ανθρακικής αλυσίδας, από Κ2Cr2O7 παρουσία θειικού οξέος οπότε σχηματίζονται 11,6 g οργανικής ένωσης. Ποιος είναι ο συντακτικός τύπος της αλκοόλης; (Απ. 2-προπανόλη) 2. Ορισμένη ποσότητα αλκυλοβρωμιδίου αντιδρά με αραιό υδατικό διάλυμα NaOH και μετατρέπεται σε κορεσμένη μονοσθενή αλκοόλη, οπότε παρατηρείται μείωση μάζας κατά 51,22%. Η αλκοόλη δίνει με επίδραση Ι2 σε NaOH κίτρινο ίζημα. Ποιος ο συντακτικός τύπος της αλκοόλης; Δίνονται: ArC:12, ArH:1, ArO: 16, ArΒr: 80. (Απ.CH3CHOHCH3)

202

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

3. Αλκένιο Θ αντιδρά με ΗΙ και δίνει κύριο προϊόν την ένωση Α. Η ένωση Α αντιδρά με τόση ποσότητα μαγνησίου σε ξηρό αιθέρα και σχηματίζει την οργανική ένωση B, όση ποσότητα μαγνησίου απαιτείται για να μετατρέψει 200 mL διαλύματος οξικού οξέος 0,1 Μ (Κa = 2 10-5 mol L-1) σε ρυθμιστικό διάλυμα με pH = 5. Ένα μέρος του προϊόντος Β, που προκύπτει από την αντίδραση του Α με το μαγνήσιο, αντιδρά με κορεσμένη καρβονυλική ένωση Γ ορισμένης μάζας. Μετά την υδρόλυση του προϊόντος προκύπτει οργανική ένωση Δ, που έχει αυξημένη μάζα κατά 10,56 g σε σχέση με την οργανική ένωση Γ. Διπλάσια μάζα από την καρβονυλική ένωση Γ αντιδρά με υδροκυάνιο, οπότε προκύπτει κυανυδρίνη Ε με αυξημένη μάζα ως προς τη Γ κατά 12,96 g. Η Δ με όξινο διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου μπορεί να δώσει ένα μόνο προϊόν οξείδωσης Ζ, του οποίου η σχετική μοριακή μάζα είναι μικρότερη του 100. (Δίνεται log2 = 0,3) Υπολογίστε: α. το pH του διαλύματος οξικού οξέος που αντιδρά με το μαγνήσιο. β. τα mol του μαγνησίου που χρησιμοποιήθηκαν για την αντίδραση του Α γ. να γραφούν οι σχετικές αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα μεταξύ των Β και Γ, του Γ με υδροκυάνιο και την αντίδραση του Δ με το όξινο διάλυμα του υπερμαγγανικού καλίου. δ. τους συντακτικούς τύπους των Α, Β, Γ, Δ, Ε, Θ και Ζ.

4. Με επίδραση υδροβρωμίου σε αλκένιο (Α) προκύπτει αλκυλοβρωμίδιο (Β) το οποίο αντιδρά με μαγνήσιο σε άνυδρο αιθέρα και δίνει ένωση Γ. Η ένωση Γ αντιδρά με x g αλδεϋδης (Δ) και με υδρόλυση του προϊόντος τους παράγεται οργανική ένωση Ε που είναι κατά 8,8 g βαρύτερη από την αλδεϋδη. Η ένωση Δ παρασκευάζεται με επίδραση νερού σε αλκίνιο. Επίσης, x g της ένωσης Δ αντιδρούν με υδροκυάνιο και δίνουν ένωση Ζ, η οποία με επίδραση νερού δίνει οργανική ένωση Θ που έχει μάζα 18 g. Να γράψετε τις χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων και τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων Α, Β, Γ, Δ, Ε, Ζ, Θ.

203

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Απροσδιόριστη ανάλυση 1.Ισομοριακό μείγμα μάζας 18,4 g, δύο ενώσεων Χ και Ψ, που έχουν τύπο CνH2ν+2Ο, περιέχουν διαφορετικό αριθμό ατόμων C στο μόριό τους. Το μείγμα αντιδρά πλήρως με περίσσεια Νa, οπότε ελευθερώνονται 2,24 L αερίου σε STP. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Χ και Ψ. Δίνονται:Αr(Η)=1, Αr(C)=12, Αr(Ο)=16

204

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΘΕΜΑ 1ο 1. Σωστό - Λάθος α. Διάλυμα οξέος ΗΑ συγκέντρωσης 10-4 Μ (ka (HA) = 10-4) έχει βαθμό ιοντισμού α=1. (Επαν. 2011/Μον. 1) β. Σε ρυθμιστικό διάλυμα ΗΑ C Μ και ΝaΑ C Μ το ρΗ στους 250C θα είναι οπωσδήποτε μικρότερο του 7. (ΟΕΦΕ 2007/Μον. 1) γ. Τα υβριδικά τροχιακά έχουν την ίδια ενέργεια, μορφή και προσανατολισμό με τα ατομικά τροχιακά από τα οποία προκύπτουν. (Επαν.2007/Μον. 1)

ΘΕΜΑ 2

ο

1. Δίνονται τα στοιχεία 20Ca και 21Sc. α. Ποιες είναι οι ηλεκτρονιακές δομές των στοιχείων αυτών στη θεμελιώδη κατάσταση; β. Ποιο από τα δύο αυτά στοιχεία έχει τη μικρότερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. γ. Να γραφούν οι ηλεκτρονιακές δομές των ιόντων Ca2+ και Sc3+ .

(2005/Μον. 2+4+2) 2. α. Πόσα στοιχεία στη θεμελιώδη κατάσταση έχουν τρία μονήρη ηλεκτρόνια στη στιβάδα Μ και ποιοι είναι οι ατομικοί τους αριθμοί; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. β. Ένα από τα στοιχεία αυτά ανήκει στον τομέα p του περιοδικού πίνακα. Ποιος είναι ο ατομικός αριθμός του στοιχείου που ανήκει στην ίδια ομάδα με αυτό και έχει μεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού (Εi1); Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας.

(2007/Μον. 1+3+1+2) 3. Ποια διαλύματα είναι ρυθμιστικά: α. H2SO4 (0,1 M) – Na2SO4 (0,1 M) γ. H2SO4 (0,2 M) – Na2SO4 (0,1 M)

β. Η2SO4 (0,1 M) – Na2SO4 (0,2 M) δ. Η2S (0,2 Μ) – Να2S (0,1 Μ)

4. Να συμπληρωθεί η αντίδραση: HCOOH + CuSO4 + NaOH

CO2 + …………..

5. Δίνονται οι παρακάτω οργανικές ενώσεις που έχουν όξινες ιδιότητες: CH3COOH, C6H5OH, CH3C CH, CH3CH2OH. α. Nα τις κατατάξετε κατά σειρά αυξανόμενης ισχύος ως οξέα.

205

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

β. Να γράψετε τις συζυγείς τους βάσεις και να τις κατατάξετε κατά σειρά αυξανόμενης ισχύος. (Εσπ.2005/Μον. 4+6)

ΘΕΜΑ 3ο 1. Δίνονται οι παρακάτω χημικές μετατροπές:

Α

+Γ

Λ

+Νa

(αλκινιο)

Μ

Η2/καταλύτης B (αλκένιο)

+Η2Ο Η2SO4/Hg/HgSO4 Z

+ΗΙ

Γ

(κυριο προιον)

+Mg ανυδροςαιθερας

Δ

+Ζ

Ε

+Η2 Ο

3, 4 - διμεθυλο - 3- εξανολη

Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β, Γ, Δ, Ε, Ζ, Λ, Μ. (Επαν. 2010/Μον. 16) 2. α. Σε 8,8 g κορεσμένης μονοσθενούς αλκοόλης (Α) προσθέτουμε περίσσεια μεταλλικού νατρίου και ελκύονται 1,12 L αερίου υδρογόνου μετρημένα σε stp. Να προσδιορίσετε τον μοριακό τύπο της αλκοόλης (Α). β. Δίνονται οι παρακάτω χημικές μετατροπές:

C3H6

+HCl

(Δ)

+Mg ανυδροςαιθερας

(Γ)

+(Β)

(ενδιαμεσο προιον)

(κυριο προιον)

+H2O

(Αλκινιο)Cv H2ν-2

+H2 O HgSO4 , H2SO4

(Ε)

(Ζ)

+H2 Ni

(Α)

(κυριο προιον)

+Ι2+NaOH

(Θ) + κίτρινο ίζημα

+ HCl

(Λ)

καστανερυθρο

+CuSO4 , NaOH

(Β)

+Ι2 ,ΚΟΗ

κιτρινο ιζημα

Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β, Γ, Δ, Ε, Ζ, Θ και Λ.

206

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Δίνετε ότι ο μοριακός τύπος της ένωσης (Α) στην ερώτηση β είναι ίδιος με τον μοριακό τύπο της ένωσης (Α) του ερωτήματος α. γ. Σε 1,44 g ισομοριακού μείγματος δύο ισομερών κορεσμένων καρβονυλικών ενώσεων μοριακού τύπου C4H8O, προσθέτουμε περίσσεια διαλύματος Tollens, οπότε σχηματίζονται 2,16 g κατόπτρου αργύρου. Να υπολογίσετε τον όγκο του διαλύματος KMnO4 0,1 M, οξινισμένου με H2SO4, που απαιτείται για την πλήρη οξείδωση ίσης ποσότητας του παραπάνω μείγματος. Δίνονται: Κατά την επίδραση του διαλύματος KMnO4 δεν γίνεται διάσπαση της ανθρακικής αλυσίδας. Οι σχετικές ατομικές μάζες: Ar(Ag)=108, Ar(C)=12, Ar(H)=1, Ar(O)=16. (ΟΕΦΕ 2010/Μον. 4+16+5) 3. Δίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών μετατροπών: +Br2 /CCl4

(Α)

(Β)

CvH2v

+NaOH αλκοολη

(Γ)

+H2 O H 2SO4 HgSO4

(Δ)

+NaOH+CuSO4

(Ε) + καστανερυθρο ιζημα

+HCl (Ζ)

+Mg ανυδρος αιθερας

(Κ)

Cu 3000 C

(Θ)

(Λ)

+ενωση(Θ) ανυδρος αιθερας

οργανικο προιον

+H2Ο

(Μ)

πυκνο H2SO4 1700 C

οργανικο προιον

+H2O Η+

(Ξ)

περίσσεια όξινου διαλύματος KMnO4 αέριο

αλογονοφορμική

CO2 α. Να γραφούν οι συντακτικοί τύποι των οργανικών ενώσεων (Α), (Β), (Γ), (Δ), (Ε), (Ζ), (Θ), (Κ), (Λ), (Μ) και (Ξ). β. Να γραφούν οι χημικές εξισώσεις: i.

της οργανικής ένωσης (Δ) με το διάλυμα NaOH και CuSO4 προς σχηματισμό της

οργανικής ένωσης (Ε). ii. της επίδρασης περίσσειας διαλύματος KMnO4 οξινισμένου με H2SO4 στην οργανική ένωση (Κ) προς σχηματισμό του αερίου διοξειδίου του άνθρακα.

207

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

γ. Πώς μπορούμε να διακρίνουμε τις οργανικές ενώσεις (Μ) και (Ξ) χρησιμοποιώντας μίγμα αντιδραστηρίων Ι2 και NaOH στην απαιτούμενη στοιχειομετρική αναλογία; Να γραφούν οι κατάλληλες χημικές εξισώσεις. δ. 0,6 mol της άκυκλης κορεσμένης οργανικής ένωσης με μοριακό τύπο C 3H6O αντιδρούν πλήρως με 200 mL διαλύματος Δ1 που περιέχει K2Cr2O7 συγκέντρωσης C οξινισμένου με H2SO4. Να γραφεί η χημική εξίσωση της αντίδρασης που πραγματοποιείται και να υπολογιστεί η συγκέντρωση C του K2Cr2O7 στο διάλυμα Δ1. (ΟΕΦΕ 2009/Μον. 11+5+4+5)

ΘΕΜΑ 4ο 1.

Διαθέτουμε υδατικά διαλύματα CH 3COOH 0,1 Μ (διάλυμα Υ1) και CH 3COOH 0,2

Μ (διάλυμα Υ2). α. Να βρεθεί πόσα mL Η2Ο πρέπει να προστεθούν σε 100 mL διαλύματος Υ1, ώστε να τριπλασιαστεί ο βαθμός ιοντισμού του CH 3COOH ; β. Σε 100 mL διαλύματος Υ2 προσθέτουμε 100 mL διαλύματος NaOH 0,1 Μ, οπότε προκύπτει διάλυμα Υ3. Να βρεθεί το pH του διαλύματος Υ3. γ. Σε 100 mL διαλύματος Υ2 προσθέτουμε 100 mL διαλύματος NaOH 0,2 Μ, οπότε προκύπτει διάλυμα Υ4. Να βρεθεί το pH του διαλύματος Υ4. δ. Να βρεθεί πόσα mL διαλύματος NaOH 0,1 Μ πρέπει να προστεθούν σε 101 mL του διαλύματος Υ2, ώστε να προκύψει διάλυμα Υ5 με pH=7; Δίνεται

ότι

όλα

τα

διαλύματα

K a (CH 3COOH) 10 5 ka , k w

10

14

βρίσκονται

σε

θερμοκρασία

θ=25ο

C,

.

Κατά την ανάμειξη των διαλυμάτων δεν προκύπτει μεταβολή των όγκων των διαλυμάτων. Τα δεδομένα του προβλήματος επιτρέπουν τις γνωστές προσεγγίσεις.

(2010/Μον. 6+6+6+7) 2.

Διαθέτουμε δύο υδατικά διαλύματα CH3NH2, τα Δ1 και Δ2. Το διάλυμα Δ1 έχει

συγκέντρωση 1Μ και pH=12. Για το διάλυμα Δ2 ισχύει η σχέση [ΟΗ–]=108 [Η3Ο+]. α. Να υπολογίσετε την Κb της CH3NH2. β. Να υπολογίσετε τη συγκέντρωση της CH3NH2 στο διάλυμα Δ2. γ. Όγκος V1 του διαλύματος Δ1 αναμιγνύεται με όγκο V2 του διαλύματος Δ2 και προκύπτει διάλυμα Δ3 με pH=11,5. i. Να υπολογίσετε την αναλογία όγκων V1 / V2 . ii. Να υπολογίσετε τις συγκεντρώσεις όλων των ιόντων που υπάρχουν στο διάλυμα Δ3.

208

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

δ. Να υπολογίσετε τα mol αερίου HCl που πρέπει να προστεθούν σε 100 mL του διαλύματος Δ1 (χωρίς μεταβολή όγκου του διαλύματος) ώστε να προκύψει διάλυμα με pΗ=5. Δίνεται ότι όλα τα διαλύματα βρίσκονται σε θερμοκρασία 25°C, όπου Κw = 10-14. Για τη λύση του προβλήματος να χρησιμοποιηθούν οι γνωστές προσεγγίσεις.

(2007/Μον. 4+5+6+3+7) 3. Ποιο το pH διαλύματος Na2SO4 10-4M. Δίνεται K2 (H2SO4) = 10-2 Kw=10-14.

4. Υδατικό διάλυμα ασθενούς οξέος ΗΑ(Δ1) έχει συγκέντρωση C1=0,1 Μ και pΗ=3. α. Να υπολογίσετε τη σταθερά ka του οξέος ΗΑ και το βαθμό ιοντισμού του στο διάλυμα Δ1. β. Σε 50 mL του διαλύματος Δ1 προστίθεται νερό μέχρι να προκύψει διάλυμα Δ2 όγκου 300 mL.Στο διάλυμα Δ2 προστίθεται 200 mL υδατικού διαλύματος ισχυρής βάσης Ca(ΟΗ)2 συγκέντρωσης 510-3 Μ. Προκύπτει τελικά διάλυμα Δ3 όγκου 500 mL. Να υπολογίσετε την συγκέντρωση οξωνίων (Η3Ο+) και το βαθμό ιοντισμού του οξέος στο διάλυμα Δ3. γ. Με ποια αναλογία όγκων πρέπει να αναμίξουμε το διάλυμα Δ1 και το διάλυμα ΝaΟΗ 0,1 Μ ώστε να προκύψει ουδέτερο διάλυμα; Δίνονται: Όλα τα παρακάτω διαλύματα βρίσκονται σε θερμοκρασία 250C, kw=10-14 Oι γνωστές προσεγγίσεις επιτρέπονται από τα δεδομένα του προβλήματος. (ΟΕΦΕ 2008/Μον.6+9+10)

209

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

Πίνακας: Λογάριθμοι σε βάση 10

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 47 48 49 50 51 52 53 54 N

0 0000 0414 0792 1139 1461 1761 2041 2304 2553 2788 3010 3222 3424 3617 3802 3979 4150 4314 4472 4624 4771 4914 5051 5185 5315 5441 5563 5682 5798 5911 6021 6128 6232 6335 6435 6532 6628 6721 6721 6812 6902 6990 7076 7160 7243 7324 0

1 0043 0453 0828 1173 1492 1790 2068 2330 2577 2810 3032 3243 3444 3636 3820 3997 4166 4330 4487 4639 4786 4928 5065 5198 5328 5453 5575 5694 5809 5922 6031 6138 6243 6345 6444 6542 6637 6730 6730 6821 6911 6998 7084 7168 7251 7332 1

2 0086 0492 0864 1206 1523 1818 2095 2355 2601 2833 3054 3263 3464 3655 3838 4014 4183 4346 4502 4645 4800 4942 5079 5211 5340 5465 5587 5705 5821 5933 6042 6149 6253 6355 6454 6551 6646 6739 6739 6830 6920 7007 7093 7177 7259 7340 2

3 0128 0531 0899 1239 1553 1847 2122 2380 2625 2856 3075 3284 3483 3674 3856 4031 4200 4362 4518 4669 4814 4955 5092 5224 5353 5478 5599 5717 5832 5944 6053 6160 6263 6365 6464 6561 6656 6749 6749 6839 6928 7016 7101 7185 7267 7348 3

4 0170 0569 0934 1271 1584 1875 2148 2405 2648 2878 3096 3304 3502 3692 3874 4048 4216 4378 4533 4683 4829 4969 5105 5237 5366 5490 5611 5729 5843 5955 6064 6170 6274 6375 6474 6571 6665 6758 6758 6848 6937 7024 7110 7193 7275 7356 4

5 0212 0607 0969 1303 1614 1903 2175 2430 2672 2900 3118 3324 3522 3711 3892 4065 4232 4393 4548 4698 4843 4983 5119 5250 5378 5502 5623 5740 5855 5966 6075 6180 6284 6385 6484 6580 6675 6767 6767 6857 6946 7033 7118 7202 7284 7364 5

6 0253 0645 1004 1335 1644 1931 2201 2455 2695 2923 3139 3345 3541 3729 3909 4082 4249 4409 4564 4713 4857 4997 5132 5263 5391 5514 5635 5752 5866 5977 6085 6191 6294 6395 6493 6590 6684 6776 6776 6866 6955 7042 7126 7210 7292 7372 6

7 0294 0682 1038 1367 1673 1959 2227 2480 2718 2945 3160 3365 3560 3747 3927 4099 4265 4425 4579 4728 4871 5011 5145 5276 5403 5527 5647 5763 5877 5988 6096 6201 6304 6405 6503 6599 6693 6785 6785 6875 6964 7050 7135 7218 7300 7380 7

8 0334 0719 1072 1399 1703 1987 2253 2504 2742 2967 3181 3385 3579 3766 3945 4116 4281 4440 4594 4742 4886 5024 5159 5289 5416 5539 5658 5775 5888 5999 6107 6212 6314 6415 6513 6609 6702 6794 6794 6884 6972 7059 7143 7226 7308 7388 8

9 0374 0755 1106 1430 1732 2014 2279 2529 2765 2989 3201 3404 3598 3784 3962 4133 4298 4456 4609 4757 4900 5038 5172 5302 5428 5551 5670 5786 5899 6010 6117 6222 6325 6425 6522 6618 6712 6803 6803 6893 6981 7067 7152 7235 7316 7396 9

210

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

N 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 N

0 7404 7482 7559 7634 7709 7782 7853 7924 7993 8062 8129 8195 8261 8325 8388 8451 8513 8573 8633 8692 8751 8808 8865 8921 8976 9031 9085 9138 9191 9243 9294 9345 9395 9445 9494 9542 9590 9638 9685 9731 9777 9823 9868 9912 9956 0

1 7412 7490 7566 7642 7716 7789 7860 7931 8000 8069 8136 8202 8267 8331 8395 8457 8519 8579 8639 8698 8756 8814 8871 8927 8982 9036 9090 9143 9196 9248 9299 9350 9400 9450 9499 9547 9595 9643 9689 9736 9782 9827 9872 9917 9961 1

2 7419 7497 7574 7649 7723 7796 7868 7938 8007 8075 8142 8209 8274 8338 8401 8463 8525 8585 8645 8704 8762 8820 8876 8932 8987 9042 9096 9149 9201 9253 9304 9355 9405 9455 9504 9552 9600 9647 9694 9741 9786 9832 9877 9921 9965 2

3 7427 7505 7582 7657 7731 7803 7875 7945 8014 8082 8149 8215 8280 8344 8407 8470 8531 8591 8651 8710 8768 8825 8882 8938 8993 9047 9101 9154 9206 9258 9309 9360 9410 9460 9509 9557 9605 9652 9699 9745 9791 9836 9881 9926 9969 3

4 7435 7513 7589 7664 7738 7810 7882 7952 8021 8089 8156 8222 8287 8351 8414 8476 8537 8597 8657 8716 8774 8831 8887 8943 8998 9053 9106 9159 9212 9263 9315 9365 9415 9465 9513 9562 9609 9657 9703 9750 9795 9841 9886 9930 9974 4

5 7443 7520 7597 7672 7745 7818 7889 7959 8028 8096 8162 8228 8293 8357 8420 8482 8543 8603 8663 8722 8779 8837 8893 8949 9004 9058 9112 9165 9217 9269 9320 9370 9420 9469 9518 9566 9614 9661 9708 9754 9800 9845 9890 9934 9978 5

6 7451 7528 7604 7679 7752 7825 7896 7966 8035 8102 8169 8235 8299 8363 8426 8488 8549 8609 8669 8727 8785 8842 8899 8954 9009 9063 9117 9170 9222 9274 9325 9375 9425 9474 9523 9571 9619 9666 9713 9759 9805 9850 9894 9939 9983 6

7 7459 7536 7612 7686 7760 7832 7903 7973 8041 8109 8176 8241 8306 8370 8432 8494 8555 8615 8675 8733 8791 8848 8904 8960 9015 9069 9122 9175 9227 9279 9330 9380 9430 9479 9528 9576 9624 9671 9717 9763 9809 9854 9899 9943 9987 7

8 7466 7543 7619 7694 7767 7839 7910 7980 8048 8116 8182 8248 8312 8376 8439 8500 8561 8621 8681 8739 8797 8854 8910 8965 9020 9074 9128 9180 9232 9284 9335 9385 9435 9484 9533 9581 9628 9675 9722 9768 9814 9859 9903 9948 9991 8

9 7474 7551 7627 7701 7774 7846 7917 7987 8055 8122 8189 8254 8319 8382 8445 8506 8567 8627 8686 8745 8802 8859 8915 8971 9025 9079 9133 9186 9238 9289 9340 9390 9440 9489 9538 9586 9633 9680 9727 9773 9818 9863 9908 9952 9996 9

211

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης

212

Επανάληψη Γ΄ Λυκείου – Δ. Μπαμπίλης