Παναγιώτης Αθανασόπουλος – Δρ Χημικός 1

Πανελλήνιες Εξετάσεις Χημεία Γ΄ Λυκείου

Θετικής Κατεύθυνσης Ημερήσιο: 2013 – Επαναληπτικές

Θέμα Aο

Α1. Β

Α2. γ

Α3. β

Α4. α

Α5:

α. Τα προκύπτοντα υβριδικά τροχιακά διαφέρουν από τα ατομικά

τροχιακά από τα οποία προέρχονται στα εξής:

i. To σχήμα τους είναι διαφορετικό και καθορίζεται από τη σχετική

αναλογία τη συμμετοχής των αρχικών ειδών των ατομικών τροχιακών

στο σχηματισμό των υβριδικών τροχιακών.

ii. To μέγεθος των υβριδικών τροχιακών είναι μεγαλύτερο από το

αντίστοιχο μέγεθος των αρχικών τροχιακών.

iii. Είναι του ίδιου είδους σε αντίθεση με τα αρχικά ατομικά τροχιακά

που πρέπει να είναι διαφορετικού τύπου. Για παράδειγμα τα sp2 υβριδικά

τροχιακά είναι ίδιου τύπου, και προέρχονται από τα 2ς, 2px και 2pψ

ατομικά τροχιακά.

β. 1η διαφορά:

Η σταθερά ιοντισμού του ασθενούς ηλεκτρολύτη εξαρτάται από τη

θερμοκρασία και όχι από τη συγκέντρωση του, ενώ η σταθερά ιοντισμού

εξαρτάται τόσο από τη θερμοκρασία, όσο και από την συγκέντρωση του

ασθενούς ηλεκτρολύτη.

Παναγιώτης Αθανασόπουλος – Δρ Χημικός 2

2η διαφορά

Η σταθερά ιοντισμού του ασθενούς ηλεκτρολύτη παραμένει σταθερή και

στην περίπτωση διαλύματος του όπου υπάρχει επίδραση κοινού ιόντος,

ενώ ο βαθμός ιοντισμού του μεταβάλλεται.

Θέμα B

Β1.

α. Λάθος.

Για οποιαδήποτε αλκοόλη δεν περιλαμβάνει σε γειτονικό υδρογόνο στον άνθρακα του – OH, δεν

αφυδατώνεται σύμφωνα με τη θεωρία του βιβλίου.

Για παράδειγμα η αλκοόλη:

C C C CH3

OH

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

β. Σωστό. Η αντίδραση εστεροποίησης είναι η:

! Η θεωρία αυτή καλύπτεται στο σχολικό βιβλίο, στις αντιδράσεις αντικατάστασης στην

εστεροποίηση και προκύπτει από τα χρώματα των ομάδων στη δοθείσα γενική αντίδραση.

γ. Λάθος. Η ηλεκτρονική δομή της στιβάδας σθένους των αλκαλικών γαιών είναι ns2, όπου n

κύριος κβαντικός αριθμός. Οι αλκαλικές γαίες αποβάλλουν τα δύο ηλεκτρόνια σθένους κατά το

σχηματισμό του ιοντικού τους δεσμού με τον οξυγόνο (Ο) και ο «μοριακός τύπος» της ένωσης

που σχηματίζεται, είναι ο ΑΟ.

δ. Σωστό. Η διάσταση του άλατος στο νερό είναι η :

mol NH

4F NH

4+ + F-

Αρχικά C

Διίστανται C

Παράγονται C C

Τελικά 0 C C

Από τα παραγόμενα ιόντα και τα δύο θα αντιδράσουν με το νερό, επηρεάζοντας το pH του υδατικού

διαλύματος. Συγκεκριμένα το ΝΗ4+ είναι το συζυγές οξύ της ασθενούς βάσης ΝΗ3 ενώ το F- είναι η συζυγής

Παναγιώτης Αθανασόπουλος – Δρ Χημικός 3

βάση του ασθενούς οξέος ΗF.

+ H

2ONH

4

+ NH3 + H

3O+

Αρχικά C 0

Αντιδρούν x

Παράγονται x x

Ισορροπία C-x x x

Προσεγγίσεις C x x

Εύρεση Ka του NH4 + :

14

w

a b w a a 5 a

b

9K 10K K K K K

0K 1

K0

1

Εύρεση [Η3Ο+]:

4,3 52

93

4

[H O ] [NH ] xKa 10

[NH ]x 10 C

C

+ H2O HF

+ OH-

F-

Αρχικά C 0

Αντιδρούν x

Παράγονται x x

Ισορροπία C-x x x

Προσεγγίσεις C x x

Εύρεση Kb του F - :

14

w

a b w b

10

bb 4

a

K 10K K K K K K 10

K 10

Εύρεση [OH-]:

0

b

52

1[OH ] [HF] yK 10

[F ] Cy 10 C

Επειδή 3

x y H O OH[ ] [ ] είναι προφανές πως το διάλυμα είναι όξινο.

ε. Λάθος.

Το ΝΗ4+ δεν μπορεί να δράσει σαν βάση κατά Bronsted – Lowry γιατί δεν έχει διαθέσιμα

ηλεκτρόνια σθένους προκειμένου να σχηματίσει χημικό δεσμό με το Η+, όπως φαίνεται στη δομή

Lewis:

H

H

H

H

N+

Παναγιώτης Αθανασόπουλος – Δρ Χημικός 4

Β2

Η κατανομή ηλεκτρονίων των ατόμων σε ατομικά τροχιακά είναι οι:

6C: zx y

2p1s 2s 2p 2p

1H: 1s

O C διαθέτει δύο μονήρη ηλεκτρόνια και θα μπορούσε να σχηματίσει δύο δεσμούς C – Η με δομή

Lewis:

C

H

H

Το πραγματικό μόριο είναι το μεθάνιο CH4 με δομή Lewis:

H

H

H

H C

Ο πραγματικός τύπος του μεθανίου διαφέρει από αυτόν που θα προβλέπαμε με βάση την ηλεκτρονιακή

δομή των ατόμων, γιατί ο άνθρακας σχηματίζει τους σ – δεσμούς του με υβριδικά τροχιακά.

Στο πραγματικό μόριο του μεθανίου σχηματίζονται τέσσερις σ- δεσμούς με τη χρήση των sp3 υβριδικών

τροχιακών του και όχι με τα μονήρη ηλεκτρόνια σθένους του που είναι δύο και καταλαμβάνουν ατομικά

τροχιακά.

Β3

Διάκριση ουσιών:

Η CH3OH οξειδώνεται προς CO2 με ΚMnO4 σε όξινο περιβάλλον.

Η CH3CH2OH δίνει κίτρινο ίζημα κατά την επίδραση ιωδίου σε NaOH (ιωδοφορμική αντίδραση).

Η ουσία που περισσεύει προφανώς θα είναι η CH3CH2OH.

Αντιδράσεις διακρίσεων:

5CH3OH + 6KMnO

4 + 9 H

2SO

45CO

2 + 6MnSO

4 + 3K

2SO

4 + 19H

2O

CH3CH

2OH + 6NaOH + 4I

2HCOONa + CHI

3 + 5NaI + H

2O

Παναγιώτης Αθανασόπουλος – Δρ Χημικός 5

Θέμα Γ

Γ1.

α.

Α. HCOOCH2CH2CH3

B. HCOONa

Γ. CH3CH2CH2OH

Δ. CH3CH2CΗ=O

Ε. CH3CH2CΗ(OH)COOH

Z. CH3CH2COCOOH

β.

i. HCOOCH2CH2CH3 + ΝαΟΗ HCOOΝα + CH3CH2CH2ΟΗ

ii. 6HCOONa + 2K2Cr2O7 + 11H2SO4 6CO2 + 2Cr2(SO4)3 + 2K2SO4 +3NaSO4 + 14H2O

iii.

CH3 CH2 CH O CH3 CH2 CH CN

OH

+HCN

CH3 CH2 CH CN

OH

+2H2O CH3 CH2 CH COOH

OH

+NH3

iv.

CH3 CH2 CH COOH

OH

+ 2KMnO4 + 3H

2SO

4+ 2MnSO

4 + K

2SO

4 + 8H

2SO

4CH3 CH2 C COOH

O

5 5

Γ2.

Έστω α τα mol της ουσίας Χ και α mol της ουσίας Υ στο αρχικό μείγμα.

Βρίσκω τα mol Η2 που αντέδρασαν:

V 2 24n n

22 4 22 4

,0,1

, , mol H2.

Από το μοριακό τύπο των ενώσεων Χ και Υ προκύπτει πως πρόκειται για δύο αλκοόλες ή ένα

αιθέρα και μία αλκοόλη. Η περίπτωση να είναι και οι δύο αιθέρες δεν είναι πιθανή, αφού η μία

τουλάχιστον αντιδρά με το Να.

Έστω ότι και οι δύο ενώσεις Χ και Ψ είναι αλκοόλες. Θα αντιδράσουν και οι δύο με την ίδια γενική

αντίδραση:

2ROH + 2Na 2RONa + H2

Παναγιώτης Αθανασόπουλος – Δρ Χημικός 6

Από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης προκύπτει:

Τα 2 mol αλκοόλης παράγουν 1 mol Η2

Τα 2α mol αλκοόλης παράγουν 0,1 mol Η2

0 12 2 0 2

1

,, α=0,1 mol

Υποθέτω CνH2ν+2O της ένωσης Χ και CμH2μ+2O της ένωσης Υ και προσδιορίζω τη μάζα της

καθεμιάς ουσίας:

Γενικά ισχύει:

r

r

mn m n M

M

Για την X: 1

m 0 1 12 2 2 16 1 4 1 8, ( ) , ,

Για την Υ: 2

m 0 1 12 2 2 16 1 4 1 8, ( ) , ,

Από την εκφώνηση:

1 2

18 4 3 6m m 18 4 1 4 1 8 1 4 1 8 18 4 10 57

1 4

, ,, , , , , , ,

,

Το άθροισμα δύο φυσικών αριθμών πρέπει να είναι θετικός αριθμός. Έτσι η υπόθεση ότι και οι

δύο ενώσεις Χ και Υ ήταν αλκοόλες δεν ήταν σωστή.

Έστω ότι η μία από τις δύο ενώσεις Χ και Υ είναι αλκοόλη. Με βάση την αντίδραση της ROH με το

Να προκύπτει:

Τα 2 mol αλκοόλης παράγουν 1 mol Η2

Τα α mol αλκοόλης παράγουν 0,1 mol Η2

0 12 0 2

1

,, α=0,2 mol

Άρα στο μίγμα υπάρχουν 0,2 mol X και 0,2 mol Y

Για την X: 1

m 0 2 12 2 2 16 2 8 3 6, ( ) , ,

Για την Υ: 2

m 0 2 12 2 2 16 2 8 3 6, ( ) , ,

Από την εκφώνηση:

1 2

18 4 7 2m m 18 4 2 8 3 6 2 8 3 6 18 4 4

2 8

, ,, , , , , ,

,

Η λύση αυτή είναι αποδεκτή. Επειδή οι δύο ενώσεις έχουν διαφορετικό αριθμό C σύμφωνα με

την εκφώνηση και ο αιθέρας θα πρέπει να έχει τουλάχιστον δύο άτομα C στο μόριό του,

προκύπτει εύλογα πως ο αιθέρας είναι ο CH3CΗ2OCH3 και η αλκοόλη είναι η CH3OH.

Παναγιώτης Αθανασόπουλος – Δρ Χημικός 7

Θέμα Δ

Δ1.

Στο ισοδύναμο σημείο:

Βρίσκω τα mol των ουσιών πριν την αντίδραση στα αρχικά τους διαλύματα:

Α: 2

o O O on C V n 2 10 V mol HA

ΝαΟΗ: 2n C V n 2 10 V

mol NaOH

Εξουδετέρωση και υπολογισμός των moL του άλατος:

mol

ΗΑ + ΝαΟΗ ΝαΑ(aq) + Η2Ο

H2O

Αρχικά 0,02V 0,02V

Αντιδρούν 0,02V 0,02V

Παράγονται 0,02V

Τελικά 0 0 0,02V

Οι όγκοι των διαλυμάτων είναι ίσοι γιατί οι συγκεντρώσεις και τα χρησιμοποιούμενα mol οξέος

βάσης, όπως προκύπτει από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης, είναι ίσα μεταξύ τους.

Στο τελικό διάλυμα περιέχεται το άλας NaA που φέρει τη συζυγή του βάση HA.

Συγκέντρωση του άλατος ΝαΑ στο διάλυμα:

NNaA

2

aAC0.02 V

C2

1V

0,0 10

Διάσταση του άλατος:

mol NaA Na+(aq) + A- (aq)

H2O

Αρχικά 0,01

Διίστανται 0,01

Παράγονται 0,01 0,01

Τελικά 0 0,01 0,01

Με το Η2Ο αντιδρά μόνο το Α- το οποίο είναι η συζυγής βάση του ασθενούς οξέος ΗΑ:

Παναγιώτης Αθανασόπουλος – Δρ Χημικός 8

Ο ιοντισμός της βάσης Α- είναι η:

C/M + H

2O HA + OH-A-

Αρχικά 0,01 0

Αντιδρούν x

Παράγονται x x

Ισορροπία 0,01-x x x

Προσεγγίσεις 0,01 x x

Εύρεση συγκέντρωσης Η3Ο+ από ρΗ

Συγκέντρωση 3H O :

3

8pH 8 [H O 10] M

Εύρεση pOH: 6pOH 14 pH pOH 1 10 M4 8 6 [OH ]

Εφαρμογή της Κb στην ισορροπία: 6 6

4

2 2Kb

[OH ] [HA] x x10

10 10Kb Kb Kb

[A ] 10 10

Εύρεση Ka του HA : 14

w

a b w a

4

a a10

b

K 10K K K K K K 10

K 10

Δ2.

Επειδή δεν αναφέρεται αν το οξύ ΗΒ είναι ισχυρό, υποθέτουμε ότι είναι:

mol HB + H2O H

3O+(aq) + B-(aq)

Αρχικά C

Ιοντίζονται C

Παράγονται C C

Τελικά 0 C C

Σύμφωνα με το νόμο αραίωσης θα ισχύει:

Παναγιώτης Αθανασόπουλος – Δρ Χημικός 9

3 3B

B B B B B B B B

B 3 3

3 3

H O H OC 10 10 10C V C V C V C 10 V

1 1 1C H O H O

H O 1 H O

' ' '

' ' '

' '

[ ] [ ]log log

[ ] [ ]

log[ ] log[ ] pH+1=pH

Επειδή το pH του νέου διαλύματος αυξήθηκε κατά μία μονάδα σύμφωνα με την εκφώνηση, η

αρχική μου υπόθεση πως το οξύ ΗΒ είναι ισχυρό ήταν σωστή.

Προσδιορίζω το νέο pH:

2 1 M' ' -3

3pH +1=pH pH 3 [H O ]=10

Ιοντισμός οξέος ΗΒ στο Η2Ο:

C/M HB + H2O H

3O+(aq) + B-(aq)

Αρχικά C 0

Αντιδρούν x

Παράγονται x x

Ισορροπία C-x x x

Προσεγγίσεις C x x = 10-3

Εφαρμογή της Κa στην ισορροπία και εύρεση της C:

23 3

43

4

[H O ] [B ] 10 10Ka 1 C 100 C

[HB] C 10M

Δ3.

Σύμφωνα με το νόμο αραιώσεως του Ostwald έχουμε:

2

( )1

a

a C

a

K

Επειδή ισχύουν οι προσεγγίσεις θα χρησιμοποιήσουμε την προσεγγιστική σχέση:

2

2 2 1

( ) ( ) 10 10 -510a aa C

K K

Συγκρίνοντας τις Κα των οξέων προκύπτει η αύξουσα σειρά κατάταξης ισχύος τους: ΗΓ<ΗΑ<ΗΒ

Δ4.

Έστω V o απαιτούμενος όγκος του νερού:

Από το νόμο αραίωσης βρίσκω τη νέα συγκέντρωση του ΗΑ:

Παναγιώτης Αθανασόπουλος – Δρ Χημικός 10

C VC V C V V

C

' ' '

'

Σύμφωνα με το νόμο αραιώσεως του Ostwald έχουμε:

2

( )a a C K

Πριν την αραίωση:

2

( )a a C K

Μετά την αραίωση:

'2 '

( )a a C K

Από τις παραπάνω σχέσεις προκύπτει:

2 22 '2 ' ' ' '

'2 24

ΗΑC

4

a C a Ca C a C C C C

a a

Ο νέος όγκος του διαλύματος θα είναι:

2 1

2

2 10 10C V C V V 0 4L 400mL

2 10

4

' ' ',

Ο όγκος του νερού που προστέθηκε είναι:

A AV V V V 400 100 3'

00mL Η2Ο

Δ5.

Βρίσκω τις νέες συγκεντρώσεις των οξέων στο τελικό διάλυμα

2 13

A A A A A 1 1

2 10 6 10C V C V V C 12 10

6 10 4 10

' '( )

1 12

A 1 1

10 4 10C V C V V C 4 10

6 10 4 10

' '( )

Γράφω τους ιοντισμούς των οξέων ΗΑ και ΗΓ στο νερό, λαμβάνοντας υπόψη την επίδραση του κοινού

ιόντος (Η3Ο+)

Παναγιώτης Αθανασόπουλος – Δρ Χημικός 11

Ιοντισμός οξέος ΗΑ στο Η2Ο:

C/M HA + H2O H

3O+(aq) + A-(aq)

Αρχικά 0,012 0 ψ

Αντιδρούν x

Παράγονται x x

Ισορροπία 0,012-x x x+ ψ

Προσεγγίσεις 0,012 x x+ ψ

43( ) 3

[H O ] [ ] x (x )Ka 10

[H ] 12 10

(Δ5 -1)

Ιοντισμός ασθενούς οξέος ΗΓ στο Η2Ο:

C/M HΓ + H2O H

3O+(aq) + Γ-(aq)

Αρχικά 0,04 0 x

Αντιδρούν ψ

Παράγονται ψ ψ

Ισορροπία 0,04-ψ ψ x+ ψ

Προσεγγίσεις 0,04 ψ x+ ψ

53(H ) 2

[H O ] [ ] (x )Ka 10

[H ] 4 10

(Δ5 -2)

Από (Δ5 -1) και (Δ5 -2) με διαίρεση κατά μέλη έχουμε:

34 3

( )

5

3( )2

[H O ] [ ] x (x )Ka 10 x 1[H ] 12 10 3 x

(x )[H O ] [ ]Ka 10 3

4 10[H ]

(Δ5 -3)

Από (Δ5 -1) και (Δ5 -3) προσδιορίζω το ψ:

24 4 7 3,53

( ) 3 3

[H O ] [ ] 3 (3 ) 12Ka 10 10 10 10

[H ] 12 10 12 10

(Δ5 -4)

Από (Δ5 -3) και (Δ5 -4) προσδιορίζω το x:

3 5x 3 10 M, (Δ5 -5)

Από (Δ5 -4) και (Δ5 -5) προσδιορίζω τη [Η3Ο+]:

33 5

3

53 5

3H O x H O 3 10 1 40 10 ,, ,

[ ] [ ]