ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ-ΘΕΜΑΤΩΝ-ΧΗΜΕΙΑΣ by Εφημερίδα των Συντακτών

Κανάρη 36, Δάφνη Τηλ. 210 9713934 & 210 9769376

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ

ΧΗΜΕΙΑ

Ο.Π. ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α Α1. γ

Α2. β

Α3. δ

Α4. α

Α5. γ

ΘΕΜΑ Β Β1. α. Η αντίδραση είναι εξώθερμη. Η ενέργεια ενεργοποίησης είναι η διαφορά της ενέργειας του ενεργοποιημένου συμπλόκου μείον την ενέργεια των αντιδρώντων. Για την αντίδραση : 2 A → B , ισχύει E1 = E(ΣΥΜΠΛΟΚΟ) - Ε( 2Α ) (1) Για την αντίδραση : B → 2 A , ισχύει Ε2 = Ε(ΣΥΜΠΛΟΚΟ) – Ε(Β) (2) Αφού από την εκφώνηση Ε1 < Ε2 , από τις σχέσεις (1), (2) προκύπτει : E(ΣΥΜΠΛΟΚΟ) – Ε(2Α) < Ε(ΣΥΜΠΛΟΚΟ) - Ε(Β) ↔ - Ε(2Α) < - Ε(Β) και άρα : E(2A) >E(B) , οπότε ΔΗ = ΗΒ – ΗΑ< 0 , άρα η αντίδραση είναι εξώθερμη. β. 1η μεταβολή: Η παρουσία καταλύτη θα έχει σαν αποτέλεσμα η αντίδραση να πραγματοποιηθεί με έναν άλλο μηχανισμό που θα έχει μικρότερη ενέργεια ενεργοποίησης και έτσι: (ι) η ενέργεια ενεργοποίησης θα μειωθεί και (ιι) η ταχύτητα της αντίδρασης θα αυξηθεί. 2η μεταβολή : Αφού μειώνεται η θερμοκρασία , θα μειωθεί η κινητική ενέργεια των μορίων με αποτέλεσμα αυτά να κάνουν λιγότερες αποτελεσματικές συγκρούσεις σε συγκεκριμένο χρονικό διάστημα , όμως η ενέργεια ενεργοποίησης δεν θα επηρεαστεί και έτσι : (ι) η ενέργεια ενεργοποίησης θα παραμείνει σταθερή και (ιι) η ταχύτητα της αντίδρασης θα μειωθεί. γ. Απ’ τη στοιχειομετρία της αντίδρασης παρατηρούμε ότι από 1 mol αερίων που αντιδρά, σχηματίζονται 2 mol, επομένως τα ολικά mol αυξάνονται άρα και η ολική πίεση.

Β2. α. 1. Αιτιολόγηση Η CH3NH2 είναι μία ασθενής βάση , και σε υδατικό διάλυμά της ισχύει : M/ CH3NH2 + H2O  CH3NH3+ + OHI.I. C-aC aC aC Από το νόμο αραίωσης του Ostwald σε κάθε υδατικό διάλυμα θα ισχύει : Y1 : Kb1 = a12·C1 = a2 · C (1) Y2 : Kb2 = a22·C2 = 9 ·a2·C/4 (2) Y3 :Kb3 = a32· C3 = 9 · a2 · C/2 (3) Από τη σύγκριση των (1) ,(2) , (3) προκύπτει ότι : Kb3>Kb2>Kb1. Eπειδή ο ιοντισμός είναι ενδόθερμη αντίδραση , σημαίνει ότι αύξηση της θερμοκρασίας έχει σαν συνέπεια αύξηση της Κb. Έτσι για τις θερμοκρασίες ισχύει : Θ3 > Θ2> Θ1 . β. • Kw = [H3O+] · [OH-] • Σε ένα ουδέτερο υδατικό διάλυμα : [H3O+] = [OH-] Έτσι : Kw = [H3O+]2 • Όταν αυξάνεται η θερμοκρασία η τιμή της Kw αυξάνεται , διότι ο ιοντισμός είναι ενδόθερμη αντίδραση. Έτσι ισχύει : Kw(Θ3) >Kw(Θ2) > Κw(Θ1) και άρα: [Η3Ο+]Θ3> [Η3Ο+]Θ2> [Η3Ο+]Θ1 Επομένως το μεγαλύτερο pΗ ένα ουδέτερο υδατικό διάλυμα θα το έχει στη θερμοκρασία Θ1. Β3. α. Το άτομο Α έχει 3 παραπάνω ηλεκτρόνια από το ιόν Α+3 Α: 1s2 , 2s2 ,2p6 , 3s2 , 3p6 , 3d10 , 4s2 , 4p6 , 5s2 , 4d1 άρα Ζ = 39 Το άτομο Β έχει 2 ηλεκτρόνια λιγότερα από το ιόν Β2Β : 1s2 , 2s2 , 2p6 , 3s2 , 3p6 , 3d10 , 4s2 ,4p4 άρα Ζ = 34 β. Η ηλεκτρονιακή κατανομή για τα άτομα Γ , Δ είναι : 2 2 6 2 6 2 20 Γ: 1s ,2s ,2p , 3s ,3p , 4s 2 2 5 9Δ: 1s , 2s , 2p To Α έχει το μεγαλύτερο μέγεθος διότι χρησιμοποιεί περισσότερες στιβάδες (βρίσκεται σε μεγαλύτερη περίοδο).

Ακολουθεί το Γ διότι έχει μικρότερο Ζ από το Β (ενώ βρίσκονται στην ίδια περίοδο) με συνέπεια η έλξη που ασκεί ο πυρήνας στα ηλεκτρόνια να είναι ασθενέστερη. Τη μικρότερη ατομική ακτίνα έχει το Β που έχει τις λιγότερες στιβάδες και βρίσκεται στη μικρότερη περίοδο. γ. Σύμπλοκα ιόντα σχηματίζει το Α διότι είναι στοιχείο μετάπτωσης και ανήκει στον τομέα d. B4. α. Παρατηρούμε ότι τη χρονική στιγμή t1 έχουμε απότομες μεταβολές στις συγκεντρώσεις Η μεταβολή που συνέβη είναι μείωση του όγκου του δοχείου , διότι όλες οι συγκεντρώσεις αυξήθηκαν. Το σύστημα μετά τη μεταβολή παρέμεινε σε κατάσταση ισορροπίας , διότι δεν έχουμε μεταβολή των mol των αερίων και έτσι δεν μπορεί να αναιρεθεί η μεταβολή. β.

Για την ισορροπία που δίνεται ισχύει : [HI]2 Kc = [H2] ·[I2]

Στην αρχική κατάσταση ισορροπίας ισχύει : [HI]2 22 1 Kc = = = [H2] · [I2] 4·4 4 Αφού η θερμοκρασία δεν μεταβλήθηκε η τιμή της σταθεράς χημικής ισορροπίας Kc, παρέμεινε σταθερή. [HI]2 Ψ2 1 Έτσι στη νέα χημική ισορροπία : Kc= = = [Η2] · [Ι2] Χ ·Χ 4 Άρα (Ψ/Χ)2 = ¼ → Ψ/Χ =1/2 → Χ/Ψ=2/1.

ΘΕΜΑ Γ Γ1. Α: CH3CH(CH3)CH2OH Β: (CH3)2C=CH2

Γ: CH3CH(CH3)COOH Δ: CH3-(CH3)C(Cl)CH3 Ε: CH3CH(OH)CH3 Στ: HCOOH Z: CH3C(CH3)2MgCl Θ: CH2=O I: CH3CH=O K: CH3C(CH3)2CH(OH)CH3 Λ: CH3CH(CH3)COOCH(CH3)CH3 M: CH3CH=CH2 Ξ: CH3CH(Cl)CH3

Ν: CH3CH(MgCl)CH3 Π: (-CH(CH3)-CH2-)ν Ρ: HCOOCH(CH3)C(CH3)2CH3 Σ: HCOONa

Γ2. Έστω x mol CH3OH, y mol C3H8O, κ mol C3H8O και ω mol Α. 1ο μέρος: Με επίδραση αντιδραστηρίου Tollens δεν πραγματοποιείται καμία αντίδραση, επομένως η Α είναι κετόνη. 2ο μέρος: Έστω ότι και οι δύο ενώσεις με μοριακό τύπο C3H8O είναι αλκοόλες. Tότε η μία είναι η 1-προπανόλη και η άλλη η 2-προπανόλη. nH2= 0,15 mol CH3OH + NaCH3ONa+ ½ H2 x/4 mol

x/8 mol

CH3CH2CH2OH + Na  CH3CH2CH2ONa + ½ H2 y/4 mol

y/8 mol

CH3CH(OH)CH3 + Na  CH3CH(ONa)CH3 + ½ H2 κ/4 mol Άρα x/8+y/8+κ/8= 0,15 x+y+κ= 1,2 (1)

κ/8 mol

3ο μέρος: Έστω ότι με I2/NaOH, μαζί με την 2-προπανόλη αντιδρά και η Α.

nCHI3=0,15 mol CH3CH(OH)CH3 + 4I2 + 6NaOH  CH3COONa + CHI3 + 5NaI + 5H2O κ/4 mol

κ/4 mol

A + 3I2 + 4NaOH  B + CHI3 + 3NaI + 3H2O ω/4 mol

ω/4 mol

Άρα κ/4+ω/4=0,15 molκ+ω=0,6 mol (2) 4ο μέρος :Με διάλυμα KMnO4/H2SO4αντιδρούν μόνο οι αλκοόλες.

nKMnO4=0,24 mol, nCO2=0,1 mol 5CH3OH + 6KMnO4 + 9H2SO4 5CO2 + 3K2SO4 + 6MnSO4 + 19H2O x/4 mol

3x/10 mol

x/4 mol

5CH3CH2CH2OH + 4KMnO4 + 6H2SO4 5 CH3CH2COOH + 2K2SO4 + 4KMnO4 + 11H2O

y/4 mol

y/5 mol

5CH3CH(OH)CH3 + 2KMnO4 + 3H2SO4 5CH3CΟCH3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O κ/4 mol

κ/10 mol

x/4=0,1 molx=0,4 mol και από την σχέση (1) προκύπτει ότι y+κ=0,8 (3). Για την πλήρη αντίδραση της CH3OHμε το διάλυμα KMnO4 απαιτήθηκαν 0,12 mol. Άρα y/5+κ/10=0,12  2y+κ=1,2 (4) Από τις σχέσεις (3),(4) προκύπτει ότι y=0,4 και κ=0,4 ενώ από την σχέση (2) προκύπτει ότι ω=0,2. mολικό= mCH3OH+2mC3H8O+mA 74,2= (0,4x32)+(0,8x60)+(0,2MrA) MrA=58 άρα Α: CH3COCH3 και Β: CH3COONa Όλες οι υπόλοιπες περιπτώσεις απορρίπτονται με ποσοτικούς υπολογισμούς.

ΘΕΜΑ Δ Δ1. α) 3CH2 =CH2 +8KMnO4 +4H2 SO4 →6HCOOH +8MnO2 +4K 2 SO4 + 4H2 O β) nKMnO4= CV= 4mol, nαιθενίου= 0,6 mol

3 mol αιθενίου αποχρωματίζουν 8 mol KMnO4

0,6 mol αιθενίου αποχρωματίζουν x=1,6 mol KMnO4

ΠΕΡΊΣΣΕΙΑ KMnO4 ⇒ ΔΕΝ ΑΠΟΧΡΩΜΑΤΊΖΕΤΑΙ. Δ2. α)

mol ΑΡΧ Α/Π Χ.Ι

C2 H4(g) + H2(g) ⇄ C2 H6(g) κ -x κ-x

λ -x λ-x

x x

nC2H4=nC2H6 ⟺κ=2x (1)

nH2 =2nC2H6 ⟺ λ-x=2x⟺ λ=3x (2)

nολ=8⟺κ-x+λ-x+x=8⟺ 2x-x+3x-x+x=8 ⟺x=2 κ=4, λ=6

β) Η απόδοση υπολογίζεται με βάση το C2 H4 που είναι σε έλλειμμα: n

πρακτικό ποσό

α=n C2H6θεωρητικό ποσό ⟺ α=κ= 4=0,5. C2H6

γ) K C =

2 V

( )

2 V

4 V

= 0,5.

( )( )

δ) i) ΑΙΤΙΟ: Αύξηση θερμοκρασίας που ευνοεί τις ενδόθερμες. Στην

Α.Χ.Ι.: nC2H4=nC2H6

Στην Ν.Χ.Ι: nC2H4=3nC2H6

Άρα τα nC2H4 ↑ άρα η Χ.Ι έχει μετατοπιστεί λόγω LeChatelier προς τα αριστερά, άρα η προς τα δεξιά αντίδραση είναι εξώθερμη.

C2 H4(g) + H2(g) ⇄ C2 H6(g)

mol

ΑΧΙ 2 ΑΊΤΙΟ ← (θ↑) Α/Π +y ΝΧΙ 2+y

+y 4+y

-y 2-y

nC2H4=3nC2H6 ⇔ 2+y=3(2-y)⟺ 2+y= 6-3y⟺4y=4⟺y=1.

Άρα έχω στη Ν.Χ.Ι. 3 mol C2 H4, 5 mol H2 , 1 mol C2 H6. 1

( )

ii) K C ′= 3 2 5 =15 α’=n ( )( ) 2

nC2H6 πρ.ποσό 2η Χ.Ι C2H6

= =0,25 ή 25%

θεωρ.ποσό 1η Χ.Ι 4

iv) Ετερογενής κατάλυση, θεωρία προσρόφησης. iii) ΑΊΤΙΟ: +n mol C2 H4 η Χ.Ι → C2 H4(g) + H2(g) ⇄ C2 H6(g)

mol

ΑΧΙ ΑΊΤΙΟ Α/Π ΝΧΙ

2 +n -y 2+n-y

-y 4-y

y 2+y

Ν.Χ.Ι.: nC2H6=3⟺ 2+y=3⟺ y=1. 3 2 1+n 3 ( )( ) 2 2

KC=

( )

⟺ 0,5=1+n ⟺ 1+n=4⟺n=3

Σε έλλειμμα το H2 . α’=

nC2H6 πρακτ. ποσό ΝΧΙ 2+y nC2H6 νέο θεωρητικό

= 6=0,5 Η απόδοση αμετάβλητη.

Δ3. (M)HCOOH + H2 O ⇄ HCOO− + H3 O+

Ι.ΙΣ

c-x

pH=2,5⟺x=10−2,5M

K a =c−x ≈

α)1ο μέρος: 50 ml HCOOH 0,1M nHCOOH=0,005 mol nBa(OH)2 =0,1V

x2 c

=10−4

2HCOOH + Ba(OH)2 → (HCOO)2 Ba + 2H2 O 0,005

0,1V

Ύστερα από διερεύνηση γνωρίζοντας την τιμή του pH στο τελικό διάλυμα καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι πρέπει να αντιδράσει όλο το Ba(OH)2, ώστε στο τελικό διάλυμα να υπάρχει το HCOOH.

mol

2HCOOH + Ba(OH)2 → (HCOO)2 Ba + 2H2 O

ΑΡΧ 0,005 Α/Π -0,2V ΤΕΛ0,005-0,2V

0,1V -0,1V -

Τελ. δ/μα: HCOOH: C1 ’=

0,005−0,2V

0,1V

(HCOO)2 Ba: C2 ’=0,05+V

0,1V 0,1V

V+0,05

HCOOH: ασθενές οξύ C1 ’

(HCOO)2 Ba:HCOO− : ασθενής συζυγής βάση 2C2 ’ Εφαρμόζοντας την εξίσωση ( Η-Η) C ’

C ’

[H3 O+ ]=K a 2C1 ’ ⟺ 10−4 =10−4 2C1 ’ ⟺ C1 ′ =2C2 ’⟺V= 0,0125L 2

β) 2ο μέρος 50ml HCOOH 0,1M Προσθέτω HCl Ε.Κ.Ι. στα H3 O+ [H3 O+ ] ↑

pH↓

HCOOH: C1 =0,1M

pH’=1⟺ [H3 O+ ]’=0,1M

HCl:C2 = 0,05

(M) HCl + H2 O ⟶ Cl− + H3 O+ ΑΡΧ. C2 ΤΕΛ.

(M) HCOOH + H2 O ⇄ HCOO− + Ι.Ι.Σ.C1 -y

H3 O+

y+C2

[H3 O+ ]ολ.= y+C2 ≈ C2 = 0,1 M ⟺ n=0,005 mol C y

K a = C2 ⟺y=10−4 M. 1

2,6

6,9

Δ4. n= 26 =0,1 mol

nNa = 23 =0,3 mol

mol CH≡CH + 2Na → NaC≡CNa + H2 ↑ ΑΡΧ. Α/Π ΤΕΛ.

0,1 -0,1 -

0,3 -0,2 0,1

Na + H2 0 → NaOH + ½ H2 ↑ 1 mol

1 mol

0,1mol

0,1 mol

0,05 mol

ΤΕΛΙΚΌ Δ/ΜΑ: NaC≡CNaC3 = C4 =

NaOH

0,1 30

H2 O

(M) NaC≡CNa �⎯� C − ≡ C− + 2Na ΑΡΧ. ΤΕΛ.

(M) ΑΡΧ. ΤΕΛ.

C3 -

2C3

C− ≡ C− + 2H2 O → HC≡CH + 2OH − C3

2C3

H2 O

(M) NaOH�⎯� Na+ + OH − ΑΡΧ. ΤΕΛ.

C4 -

[OH − ]ολ.= 2C3 + C4 = 0,01 M

VH2 = 0,15 x 22.4= 3,36 L

pH=12

0,1 0,1

ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΑΓΓΕΛΑΚΟΠΟΥΛΟΣ ΜΑΡΙΝΟΣ – ΓΡΗΓΟΡΟΠΟΥΛΟΣ ΔΗΜΗΤΡΗΣ