Θέματα προσομοίωσης - Χημεία - Απαντήσεις by Εφημερίδα των Συντακτών

Κανάρη 36, Δάφνη Τηλ. 210 9713934 & 210 9769376

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ

ΧΗΜΕΙΑ

Ο.Π. ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α Α1) α Α2) δ Α3) β Α4) γ Α5) δ ΘΕΜΑ Β Β1) α. Έστω το κορεσμένο μονοκαρβοξυλικό οξύ : CVH2V+1-C-O-H ΙΙ Ο • Τα (ν + 1) άτομα Cκάνουν μεταξύ τους ν δεσμούς σ • Τα ( 2ν+1) άτομα Η κάνουν (2ν+1) δεσμούς σ • Τα 2 άτομα Ο κάνουν 3 δεσμούς σ (και 1 π δεσμό) Έτσι : v + 2v + 1 + 3 = 13 →v = 3 M.T. :C3H7COOH ή C4H8O2 β. (1)C H3-(2)CH=(3)CH2 +HCl → (1)CH3– (2)CH –(3)CH3 Ι Cl Στο προπένιο οι αριθμοί οξείδωσης των ατόμων C είναι : C(1) : -3 , C(2): -1 , C(3) : -2 Στο ισοπρόπυλοχλωρίδιο οι αριθμοί οξείδωσης των ατόμων C είναι :

C(1) : -3 , C(2) : 0 , C(3) : -3 • Οξειδώθηκε ο C(2), αφού αυξήθηκε ο αριθμός οξείδωσης του. • Ανάχθηκε ο C(3) , αφού μειώθηκε ο αριθμός οξείδωσης του γ. Για να αυξηθεί η απόδοση της εστεροποίησης πρέπει η θέση της χημικής ισορροπίας να μετατοπιστεί δεξιά. 1ος τρόπος : Προσθήκη αφυδατικού μέσου , ώστε να δεσμευτεί ποσότητα Η2Ο , οπότε η αντίδραση λόγω της Αρχής LeChatelier, να προσπαθήσει να αναιρέσει τη μεταβολή , δηλαδή να σχηματιστεί επιπλέον ποσότητα νερού 2ος τρόπος : Προσθήκη επιπλέον ποσότητας οξέος , ώστε η ισορροπία να μετατοπιστεί δεξιά ώστε να αναιρεθεί η μεταβολή που συνέβη. Β2) Η (Β) είναι αλδεύδη ,αφού αντιδρά με φελίγγειο υγρό , οπότε η (Γ) είναι άλάτι RCOONa. Επειδή το αλάτι οξειδώνεται είναι το HCOONa. Άρα: (A) : CH3OH (B) : HCH=O (Γ) : HCOONa • Aντιδράσεις: Cu/θέρμανση CH2=O + H2 CH3OH HCH=O+2 CuSO4 + 5 NaOH → HCOONa + Cu2O↓ + 2 Na2SO4 + 3 H2O 10 HCOONa + 4 KMnO4 +11 H2SO4 → 10 CO2 + 4 MnSO4 + 2 K2SO4 + 5 Na2SO4 +16 H2O Β3) α. ► Σωστό είναι το σχήμα 1. ► Αιτιολόγηση : Όταν αραιώνεται ένα διάλυμα , αυξάνεται ο όγκος του διαλύματος και κατά συνέπεια η συγκέντρωση του διαλύματος μειώνεται. Από το νόμο αραίωσης του Ostwaldισχύει : 𝑎 = �(𝐾𝐾/𝐶),έτσι όταν μειώνεται η συγκέντρωση ο βαθμός ιοντισμού αυξάνεται. β. i) Αν η βάση Β είναι ισχυρή , τότε : nB (πριν την αραίωση ) = C·V

B + H2O → BH+ + OH1 mol B 1 mol OHC·V mol B ;=C·V mol OHΌταν αραιωθεί το διάλυμα τα mol της Β παραμένουν σταθερά (C·V mol). Oπότε μετά την αραίωση : B + H2O → BH+ + OH1 mol B 1 mol OHC·V mol B ;=C·V mol OH►Άρα τα mol OH- παραμένουν σταθερά. Αν η βάση Β είναι ασθενής, τότε : nB(πριν την αραίωση) = C·V mol mol/ B + H2O Αρχικά C·V Ιοντ/παράγονται - α·C·V Ισορροπία C·V·(1-α) Όπου α ο βαθμός ιοντισμού της Β. mol OH-=α·C·V (1)



BH+ α·C·V α·C·V

OHα·C·V α·C·V

Όταν αραιωθεί το διάλυμα τα molτης Β παραμένουν σταθερά (C·Vmol) mol/ B + H2O  BH+ + OHΑρχικά C·V Ιοντ/παράγονται - α΄·C·V α΄·C·V α΄·C·V Ισορροπία C·V·(1-α΄) α΄·C·V α΄·C·V Όπου α΄ ο νέος βαθμός ιοντισμού της Β. mol OH- = α΄·C·V (2) Όπως δείξαμε στο προηγούμενο ερώτημα ισχύει : α΄> α Άρα από τις σχέσεις (1) και (2) προκύπτει ότι τα mol OH- με την αραίωση αυξάνονται. Β4) ► Το Γ αφού ανήκει στην 1 η σειρά των στοιχείων μετάπτωσης είναι στοιχείο της 4ης περιόδου. ► Το Β : (i) αφού έχει 6 πρωτόνια άρα και 6 ηλεκτρόνια λιγότερα από το Γ θα ανήκει στην 3η περίοδο (ii) αφού έχει τη μεγαλύτερη Ει1 από όλα τα στοιχεία της περιόδου και επειδή η ενέργεια ιοντισμού αυξάνεται σε μία περίοδο από

τα αριστερά προς τα δεξιά θα ανήκει στα ευγενή αέρια (18η ομάδα) και επομένως θα έχει Ζ=18. ► Άρα ν+1=18 → ν=17 , έτσι : ZA=17-2=15 και ΖΓ=17+7=24. α. Α : 1s2 , 2s2 , 2p6 , 3s2 , 3p3 B : 1s2 , 2s2 , 2p6 , 3s2 , 3p6 Γ : 1s2 , 2s2 , 2p6 , 3s2 , 3p6 , 3d5 , 4s1 β. ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΟΜΑΔΑ ΤΟΜΕΑΣ Α 3 13 p Β 3 18 p Γ 4 6 d γ. Πιο ηλεκτροθετικό είναι αυτό που έχει τη μεγαλύτερη ατομική ακτίνα . Έτσι πιο ηλεκτροθετικό είναι το Γ , στο οποίο τα ηλεκτρόνια του καταλαμβάνουν περισσότερες στιβάδες. δ. Υπάρχουν 4 ηλεκτρόνια με ml= - 1 : 2py2 και 3py2 ε. Όξινα οξείδια σχηματίζουν τα αμέταλλα. Από τα παραπάνω στοιχεία αμέταλλο είναι το Α που ανήκει στον τομέα p. Επομένως το Α σχηματίζει όξινα οξείδια ( A2O3 , A2O5).

ΘΕΜΑ Γ Γ1) Α: CH3C≡CH B: CH3C≡CNa Γ: CH3CH2Cl Δ: CH3C≡CCH2CH3 E: CH3CH2CH2COCH3 Z:CH3CH2COCH2CH3 H:CH3CH2CH2COONa T: CH3CH2CH2COOH I: CH3CH=CH2 K:CH3CH(Br)CH2Br O: CH3CH(OH)CH2OH Π: CH3COCOOH Λ: CH3CH2OH M: CH3CH=O N: CH3CH(OH)CN Ξ: CH3CH(OH)COOH P: (COONa)2 Σ: CH3CH(OH)COOCH2CH3 Y: CH3CH2CH2COOCH(CH3)COOH Γ2) Έστω ότι έχουμε n mol RCl (Α). Δεν αναφέρεται το είδος του διαλύτη στην προσθήκη του NaOH, οπότε παράγεται μείγμα οργανικών ενώσεων: ενός αλκενίου (Β) και μιας αλκοόλης (Γ). CνH2ν+1Cl + NaOHCνH2ν + NaCl + Η2Ο x mol x mol

CνH2ν+1Cl + NaOHCνH2ν+1OH + NaCl y mol y mol Τελικό μείγμα : x mol CνH2ν, y mol CνH2ν+1 OH, n-(x+y) mol CνH2ν+1Cl 1ομέρος: x/3 mol CνH2ν, y/3 molCνH2ν+1OH, n-(x+y)/3 mol CνH2ν+1Cl Με διάλυμα Ι2/NaOH μπορεί να αντιδράσει μόνο η αλκοόλη, άρα η αλκοόλη Γ είναι η CH3CH(OH)CH3. Κατ’ επέκταση το αλκυλοχλωρίδιο Α είναι το CH3CH(Cl)CH3και το αλκένιο B είναι το CH3CH=CH2. CH3CH(OH)CH3 + 4I2 + 6NaOH CH3COONa + CHI3 + 5NaI + 5H2O y/3 mol

y/3 mol

nCHI3=0,1 mol άρα y/3= 0,1 mol και y=0,3 mol 2ομέρος: x/3 molCH3CH=CH2, 0,1 mol CH3CH(OH)CH3, n-(0,3+x)/3 mol CH3CH(Cl)CH3 Με διάλυμα Br2 παρουσία CCl4 αντιδρά μόνο το αλκένιο. CH3CH=CH2+ Br2  CH3CH(Br)CH2Br x/3 mol

x/3 mol

nBr2=0,2 mol άραx/3=0,2 και mol x=0,6 mol 3ομέρος: 0,2 mol CH3CH=CH2, 0,1 mol CH3CH(OH)CH3, n-0,9/3 mol CH3CH(Cl)CH3 Με ΚCN αντιδρά μόνο το αλκυλοχλωρίδιο. Θέτουμε n-0,9/3=ω (1) CH3CH(Cl)CH3 + KCN  CH3CH(CH3)CN ω mol ω mol CH3CH(CH3)CN + 2H2O CH3CH(CH3)COOH (Δ) ω mol ω mol

CH3CH(CH3)COOH+R2OH (Ε)  CH3CH(CH3)COOR2 (Ζ) + H2O Αρχικά ω ω --Αντ/Παρ -κ -κ κ κ ΧΙ ω-κ ω-κ κ κ α=2/3 άρα κ/ω=2/3  κ=2ω/3 Με Na2CO3 αντιδρά μόνο το οξύ. 2CH3CH(CH3)COOH + Na2CO3 2CH3CH(CH3)COONa + CO2 + H2O ω/3 0,05 mol ω/3= 0,1 άρα ω=0,3 mol. Από την σχέση (1) προκύπτει ότι n=1,8 mol και κ=0,2 mol 𝛫𝛫 =

[𝑍][𝐻2𝑂] [𝛥][𝛦]

Kc=4

Για να βρούμε την αλκοόλη Ε διακρίνουμε τις εξής περιπτώσεις: nΕ=0,1 mol, nKMnO4=0,12 mol Έστω ότι η Ε είναι δευτεροταγής. 5CμH2μ+1OH + 2KMnO4+3H2SO45CμH2μΟ + K2SO4 +2MnSO4+8H2O

0,1 mol

0,2/5 mol

0,2/5 = 0,04 ≠ 0,16 άρα απορρίπτεται αυτή η περίπτωση. Έστω ότι η Ε είναι πρωτοταγής. 5CμH2μ+1OH+4KMnO4+6H2SO45CμH2μΟ2 + 2K2SO4 +4MnSO4 + 11H2O

0,1 mol

0,4/5 mol

0,4/5 = 0,08≠0,12 άρα και αυτή η περίπτωση απορρίπτεται. Έστω ότι η Ε είναι η CH3OH 5CH3OH + 6KMnO4 + 9H2SO45CO2 + 3K2SO4 +6MnSO4 + 19H2O 0,1 mol

0,6/5 mol

0,6/5= 0,12 άρα η Ε CH3CH(CH3)COOCH3

είναι

CH3OHκαι

εστέρας

Τέλος, τα ποσοστά μετατροπής της Α σε Β και Γ είναι: • Από Α σε Β: 0,6/1,8 x 100% ≈ 33,3% • Από Α σε Γ: 0,3/1,8 x 100% ≈ 16.7%

ΘΕΜΑ Δ Δ1) 2KMnO4 + 16HI → 2MnI2 + 2KI + 5I2 + 8Η2 Ο

Δ2) i)

mol H2(𝑔) + I2(g) ⇋ 2HI(g)

[HI]= 2M ⟺

ΑΡΧ κ

Α/Π

-x

Χ.Ι

κ-x

λ-x

2x 2

=2 ⟺x=2

2x=2( λ-x)⟺ x = λ − x ⟺ λ = 2x ⟺ λ = 4 Kc = 2 =

4 ( )2

2 κ−2 2 ( )( ) 2 2

⟺2=

4∙2

(κ−2)

2𝜒

Σε έλλειμμα το I2 α= =0,5 ii)

⟺κ=6.

mol H2(g) + I2(g) ⇋ 2HI(g)

ΑΡΧ

ΑΊΤΙΟ

Α/Π

-y

+2y

Χ.Ι

4-y

2+n-y

4+2y

4+2y=6⟺y=1

𝐾𝐶 =

6 ( )2

2 3 1+𝑛 ( )( ) 2 2

⟺2=

3(1+𝑛)

⟺n=5

Σε έλλειμμα πλέον είναι το 𝐻2 . 𝛼𝜏𝜏𝜏 =

4 + 2𝑦 6 ⟺ = 0,5 2𝜅 12

Παρόλο που η Χ.Ι→, η α=σταθερή.

iii) Η Χ.Ι →, άρα η προς τα δεξιά είναι ενδόθερμη. Δ3) ΗΙ: C1=0,1M

Είναι ισχυρό οξύ άρα έχει pH=1 𝑛𝑁𝑁3 = 0,2𝑉

𝑛𝐻𝐻 = 0,2𝑚𝑚𝑚

mol 𝑁𝑁3 + 𝐻𝐻 → 𝑁𝑁4 𝐼

ΑΡΧ 0,2V

0,2

Α/Π

-0,2

0,2

Χ.Ι

0,2V-0,2

0,2

Για να προκύψει ρυθμιστικό πρέπει 𝑛𝑁𝑁3 > 𝑛𝐻𝐻 0,2𝑉−0,2

𝑁𝑁3 : 𝐶1′ =

[𝑂𝑂− ] = 𝐾𝑏

𝑉+2 𝐶1′

𝐶2′

𝐾𝑎𝑎𝑎

Χρώμα κίτρινο.

𝑁𝑁4 𝐶𝐶: 𝐶2′ =

0,2

𝑉+2

⟺ 𝐶1′ = 𝐶2′ ⟺V=0,5L

[𝛥− ] 10−7 [𝛥− ][𝐻3 𝑂+ ] = ⟺ = = 100 > 10 [𝛨𝛨] 10−9 [𝛨𝛨]

Δ4) i) HI + NaOH→ NaI + H2 O

𝑛𝐻𝐻 = 𝑛𝑁𝑁𝑁𝑁 ⟺ 0,02 ∙ 0,1 = 𝐶 ∙ 0,02 ⟺ 𝐶 = 0,1 𝑀

ii) nHCOOH = 0,03 ∙ C

𝑛𝑁𝑁𝑁𝑁 = 0,01 ∙ 0,1 = 0,001

Είμαστε πριν το ισοδύναμο σημείο.

HCOOH + NaOH→ HCOONa + H2 O

0,03C

0,001

-0,001

0,001

0,03C-0,001 HCOOH: 𝐶4 = HCOONa: 𝐶5 = [𝐻3 𝑂+ ] = 𝐾𝑎

0,03𝐶−𝑂,𝑂𝑂1

0,001

0,04

𝐶4

(1)

𝐶5

Ομοίως προκύπτει μετά την προσθήκη των 15 ml NaOH: HCOOH: 𝐶6 =

0,03𝐶−0,0015

HCOONa: 𝐶7 = [𝐻3 𝑂+ ]′ = 𝐾𝑎 (1)

0,045

0,0015

𝐶6

0,045

𝐶7

(2)

[𝐻 𝑂+ ] 𝐶4∙ 𝐶7 = + ′ 3 𝑂 ] 𝐶5 ∙𝐶6

3 ⟺ [𝐻 (2)

⟺

2∙10−4 0,0015 ( 𝑂,𝑂3𝐶−0,001) 10−4

= (0,03𝐶−0,0015)0,001 ⟺

2(0,03𝐶 − 0,0015)0,001 = 0,0015(0,03𝐶 − 0,001) ⟺

2(0,03𝐶 − 0,0015) = 1,5(0,03𝐶 − 0,001) ⟺ 0,06𝐶 − 0,003 = 0,045𝐶 − 0,0015 ⟺ 0,06𝐶 − 0,045𝐶 = 0,003 − 0,0015 ⟺ 𝐶 = 0,1𝑀

(1)⟺ 𝐾𝑎 = 10−4

Για το ισοδύναμο σημείο: nHCOOH = nNaOH ⟺ 0,1 ∙ 0,03 = 0,1V ⟺ V = 0,03L ή 30ml. 𝑛𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻 = 𝑛𝑁𝑁𝑁𝑁 = 0,003𝑚𝑚𝑚

Τελικό δ/μα HCOONa: 𝐶8 =

0,003 0,06

(M) HCOONa → HCOO− + Na+ ΤΕΛ.

𝐶8

= 0,05𝑀

HCOO− + H2 O ⇄ HCOOH + OH −

Ι.Ι.Σ 𝐶8 -ω

K b = 10

−10

x2 = ⟺ x = [OH − ] = √5 ∙ 10−6 M 0,05

iii) 5(COOH)2 + 2KMnO4 + 3H2 SO4 → 10CO2 + 2MnSO4 + K 2 SO4 + 8H2 O 5

Ι.Σ: 𝑛(𝐶𝐶𝐶𝐶)2 = 𝑛𝐾𝐾𝐾𝐾4 ⟺ 0,1𝐶 = 2

5 2

0,04 ∙ 0,05 ⟺ 𝐶 = 0,005𝑀

Δεν απαιτείται δείκτης γιατί το πρότυπο διάλυμα KMnO4 έχει ερυθροϊώδες χρώμα και όταν σταματήσει ο αποχρωματισμός του πιστοποιείται το τελικό σημείο. Η παραπάνω αντίδραση είναι μια αυτοκατάλυση. Αν προσθέταμε Mn2+ στην αρχή θα είχαμε επιτάχυνση εξαρχής, ενώ στην αυτοκατάλυση η υ δεν αυξάνεται από την αρχή της αντίδρασης αλλά σταδιακά.

ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΑΓΓΕΛΑΚΟΠΟΥΛΟΣ ΜΑΡΙΝΟΣ – ΓΡΗΓΟΡΟΠΟΥΛΟΣ ΔΗΜΗΤΡΗΣ