ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ ÈÅÌÁÔÁ 2012 ÏÅÖÅα) 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s2 2 6 2 6 5 1 β) 1s 2s...

ÏÅÖÅ

ÈÅÌÁÔÁ 2012

ΟΜΟΣΠΟΝ∆ΙΑ ΕΚΠΑΙ∆ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ∆ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) – ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2012 Ε_3.Χλ3Θ(ε)

ΤΑ ΘΕΜΑΤΑ ΠΡΟΟΡΙΖΟΝΤΑΙ ΓΙΑ ΑΠΟΚΛΕΙΣΤΙΚΗ ΧΡΗΣΗ ΤΗΣ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΜΟΝΑ∆ΑΣ ΣΕΛΙ∆Α: 1 ΑΠΟ 5

ΤΑΞΗ: Γ΄ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ: ΘΕΤΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ

Ηµεροµηνία: Παρασκευή 20 Απριλίου 2012

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α Για τις ερωτήσεις Α1 έως και Α4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. Α1. Η ηλεκτρονική δοµή του 24Cr , στην θεµελιώδη κατάσταση, είναι:

α) 2 2 6 2 6 5 11s 2s 2 p 3s 3 p 3d 4s β) 2 2 6 2 6 4 21s 2s 2 p 3s 3p 3d 4s γ) 2 2 6 2 6 2 41s 2s 2 p 3s 3p 4s 3d δ) 2 2 6 2 6 61s 2s 2 p 3s 3p 3d

µονάδες 5 Α2. Αν διάλυµα 4NH A έχει pH 8= σε θερµοκρασία 25 C° , τότε:

α) το HA είναι ισχυρό οξύ β) το HA είναι ασθενές οξύ µε 3Ka( HA ) Kb( NH )> γ) το HA είναι ασθενές οξύ µε 3Ka( HA ) Kb( NH )= δ) το HA είναι ασθενές οξύ µε 3Ka( HA ) Kb( NH )<

µονάδες 5 Α3. Στο φάσµα εκποµπής του ατόµου του υδρογόνου που προκύπτει από την

µετάπτωση του ηλεκτρονίου από την στιβάδα Μ στην στιβάδα Κ, το µέγιστο πλήθος φασµατικών γραµµών που µπορούν να καταγραφούν είναι: α) µία β) δύο γ) τρεις δ) έξι

µονάδες 5

ÏÅÖÅ

ÈÅÌÁÔÁ 2012




Α4. Στην ένωση 2 2CH C CH= = , µεταξύ δύο διαδοχικών ατόµων του άνθρακα υπάρχουν: α) δύο πι (π) δεσµοί µε επικάλυψη p τροχιακών β) ένας πι (π) δεσµός µε επικάλυψη p τροχιακών και ένας σίγµα (σ) του

τύπου 3 2sp sp− γ) ένας πι (π) δεσµός µε επικάλυψη p τροχιακών και ένας σίγµα (σ )του

τύπου 2 2sp sp− δ) ένας πι (π) δεσµός µε επικάλυψη p τροχιακών και ένας σίγµα (σ )του

τύπου 2sp sp− . µονάδες 5

Α5. Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις που ακολουθούν, γράφοντας στο τετράδιό σας δίπλα στο γράµµα που αντιστοιχεί σε κάθε πρόταση τη λέξη Σωστό, αν η πρόταση είναι σωστή, ή Λάθος, αν η πρόταση είναι λανθασµένη. α) Η ενεργειακή ταξινόµηση των υποστιβάδων στο κατιόν 2He+ είναι

1s 2s 2p 3s 3p 3d< = < = = . β) Το οξικό οξύ συµπεριφέρεται σε κάθε διάλυµα ως ασθενές οξύ. γ) Ο βαθµός ιοντισµού του οξέος HA σε υδατικό διάλυµα είναι 0,4 , ενώ του

οξέος ΗΒ σε υδατικό διάλυµα ίδιας θερµοκρασίας, είναι 0,6 . Εποµένως, το ΗΒ είναι ισχυρότερο οξύ.

δ) Οι M και N είναι ασθενείς βάσεις. Αν b( M ) b( N )K K< τότε η αντίδραση M NH MH N+ ++ + είναι µετατοπισµένη δεξιά.

ε) Υδατικό διάλυµα 3CH OH στους 30 C° έχει pH 7> . ΘΕΜΑ Β Β1. ∆ίνονται τα επόµενα στοιχεία: 6C , 12Mg , 15P και Ζ Χ .

α) Να βρεθεί ο ελάχιστος ατοµικός αριθµός (Ζ) του στοιχείου Χ αν γνωρίζουµε ότι αυτό διαθέτει ίσο αριθµό πλήρως συµπληρωµένων s και p ατοµικών τροχιακών και συνολικό άθροισµα spin των ηλεκτρονίων του ίσο µε 12+ . (µονάδες 2)

β) Ένα από τα παραπάνω στοιχεία διαθέτει τις παρακάτω ενέργειες ιοντισµού: i1Ε 286 kJ / mol= , i 2E 491 kJ / mol= , i3E 3208 kJ / mol= , i4E 3604 kJ / mol= . Να δικαιολογήσετε σε ποιο από τα παραπάνω

στοιχεία µπορούν να ανήκουν οι τιµές αυτές. (µονάδες 2)

ÏÅÖÅ

ÈÅÌÁÔÁ 2012




γ) Να γραφούν οι δοµές κατά Lewis των ενώσεων 2CO , 5PCl , 3CH MgBr . (µονάδες 4,5)

δ) Να βρεθεί ο ατοµικός αριθµός του στοιχείου Ψ που ανήκει στην ίδια περίοδο µε το Χ και σχηµατίζει βασικό οξείδιο του τύπου 2Ψ Ο . (µονάδες 1,5)

∆ίνονται οι ατοµικοί αριθµοί: 8O , 17Cl , 35Br , 1H . µονάδες 10

Β2. ∆ιαθέτουµε τρία διαλύµατα ∆1, ∆2 και ∆3 των µονόξινων βάσεων Α, Β και Γ αντίστοιχα. Σε κάθε ένα από τα διαλύµατα πραγµατοποιήθηκαν: i) µέτρηση pH του αρχικού διαλύµατος, ii) ογκοµέτρηση δείγµατος 10mL 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.

µονάδες 3 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 pH αρχικού διαλύµατος 11 10 11 iii pH αραιωµένου διαλύµατος 9 9 10

Να εξηγήσετε γιατί µια από τις βάσεις είναι ισχυρή.

µονάδες 2 γ) Ποιος από τους δείκτες που ακολουθούν είναι καταλληλότερος για την

ογκοµέτρηση κάθε διαλύµατος βάσης; γ1) 2,4 – δινιτροφαινόλη ( −= 3ak 10 ). γ2) Κυανό της βρωµοθυµόλης ( −= 7ak 10 ). γ3) Φαινολοφθαλεΐνη ( −= 9ak 10 ).

µονάδες 2

ÏÅÖÅ

ÈÅÌÁÔÁ 2012




Β3. Υδρογονάνθρακας Α έχει εννέα σ (σίγµα) και δύο π (πι) δεσµούς. α) Ποιος είναι ο µοριακός τύπος του υδρογονάνθρακα; (µονάδες 2) β) Αν η ένωση Α µπορεί να δώσει αντίδραση πολυµερισµού τύπου 1,4 να

βρεθεί ο συντακτικός της τύπος. (µονάδες 2) Πως µπορεί να παρασκευαστεί µε πρώτη ύλη την ένωση Α το τεχνητό καουτσούκ; (µονάδες 1)

γ) Ένωση Β που αποτελεί ισοµερές οµόλογης σειράς της Α δεν αντιδρά µε µεταλλικό νάτριο. Να βρεθεί ο συντακτικός τύπος της ένωσης Β (µονάδες 1) και να εξηγήσετε αν όλα τα άτοµα άνθρακα της ένωσης βρίσκονται στην ίδια ευθεία. (µονάδες 2)

µονάδες 8

ΘΕΜΑ Γ Γ1. Αν η σχετική µοριακή µάζα της οργανικής ένωσης (Α) είναι ίση µε 88, να

βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των οργανικών ενώσεων Α, … Ν, στο παρακάτω διάγραµµα χηµικών µετατροπών:

R OH(A)

K2Cr2O7

H2SO4

(Z)

(Θ) + ίζηµα

CuSO4NaOH

+ Η2Ο + CvΗ2vΟ(ενδιάµεσο προϊόν) (Γ)

+ Mg(απόλυτος αιθέρας)

(∆)

+ ΝαΟΗαλκοολικόδιάλυµα

(Ε)

+ SOCl2

(B) + (Θ) (Ν)

+ Να(Λ)

(Μ)+ (Λ)

(δεν µπορεί να σχηµατίσει

αλκένιο)+ ΝαΟΗ

αλκοολικόδιάλυµα

µονάδες 15

ÏÅÖÅ

ÈÅÌÁÔÁ 2012




Γ2. Να βρεθεί ο όγκος διαλύµατος 2 2 7 2 4K Cr O / H SO συγκέντρωσης 0,1 Μ που µπορεί να αποχρωµατιστεί κατά την πλήρη µετατροπή 52,8 g της ένωσης (Α) στην ένωση (Ζ).

µονάδες 4 Γ3. Σε 7,8 g ισοµοριακού µίγµατος δύο οργανικών ενώσεων του τύπου

k 2k 2C H O+ επιδρούµε µε περίσσεια µεταλλικού νατρίου (Na) και εκλύεται αέριο υδρογόνο όγκου 1,12 L µετρηµένο σε stp συνθήκες. Σε ίση ποσότητα µίγµατος επιδρούµε µε περίσσεια διαλύµατος 4KMnO οξινισµένου µε 2 4H SO , οπότε εκλύεται αέριο 2CO όγκου 2,24 L µετρηµένο σε stp συνθήκες. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των οργανικών ενώσεων του µίγµατος, και να δικαιολογηθεί η απάντησή σας.

µονάδες 6 ∆ίνονται: ( ) ( ) ( )r r rA H 1, A C 12, A O 16= = = . Όλες οι παραπάνω αντιδράσεις θεωρούνται πλήρεις και µονόδροµες και σε όλες παράγονται µόνο τα κύρια προϊόντα. ΘΕΜΑ ∆ Σε διάλυµα ∆1 µονοβασικού οξέος ΗΑ συγκέντρωσης C1 = 0,1M βρέθηκε

83[ H O ] 10 [OH ]+ −= . ∆1. Να υπολογιστεί ο βαθµός ιοντισµού του οξέος ΗΑ.

µονάδες 5 ∆2. Με ποια αναλογία όγκων πρέπει να αναµιχθεί το διάλυµα ∆1 µε διάλυµα ∆2

άλατος NaA µε pH 9= , ώστε να προκύψει διάλυµα µε pH 5= . µονάδες 6

∆3. Πόσα mol HCl πρέπει να προσθέσουµε σε 200ml διαλύµατος ∆3 άλατος NaA και συγκέντρωσης 3C 0,2M= ώστε να προκύψει διάλυµα όγκου 200ml µε pH 2= .

µονάδες 8 ∆4. Σε 200ml διαλύµατος ∆1 προσθέτουµε ασβέστιο (Ca ) οπότε σχηµατίζεται

διάλυµα ∆4 όγκου 200ml , ενώ εκλύεται αέριο υδρογόνο όγκου 224ml µετρηµένα σε stp . Να υπολογιστεί το pH του διαλύµατος ∆4.

µονάδες 6 ∆ίνονται: Όλα τα διαλύµατα βρίσκονται σε θερµοκρασία 25 C° , 14Kw 10−= . Τα δεδοµένα του προβλήµατος επιτρέπουν τις γνωστές προσεγγίσεις.

ÏÅÖÅ

ÈÅÌÁÔÁ 2012


ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2012 Ε_3.Χλ3Θ(α)


ΤΑΞΗ: Γ΄ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ: ΘΕΤΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ

Ηµεροµηνία: Παρασκευή 20 Απριλίου 2012

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α Α1. (α) Α2. (δ) Α3. (γ) Α4. (δ) Α5. α – Σ, β – Λ, γ – Λ, δ – Λ, ε – Λ. ΘΕΜΑ Β Β1. Έχουµε τις παρακάτω ηλεκτρονιακές δοµές:

2 2 26C :1s 2s 2p

2 2 6 212Mg : 1s 2s 2p 3s

2 2 6 2 315P :1s 2s 2p 3s 3p

i) Για να έχει το στοιχείο X άθροισµα spin των ηλεκτρονίων του ίσο µε 12+ θα πρέπει να έχει ένα µονήρες ηλεκτρόνιο. Κάνουµε κατανοµή σε τροχιακά µέχρι να πληρούνται οι προυποθέσεις:

2 2 2 2 1x y zX : 1s 2s 2p 2p 2p . Άρα ( )ΧΖ 9= .

ii) Από τις τιµές των ενεργειών ιοντισµού παρατηρούµε ότι η i3E είναι πολύ µεγαλύτερη από την i 2E , κάτι που σηµαίνει ότι απαιτείται πολύ µεγάλο ποσό ενέργειας για την αποµάκρυνση του τρίτου ηλεκτρονίου, (δηλαδή όταν έχουν αποµακρυνθεί δύο ηλεκτρόνια το στοιχείο έχει αποκτήσει δοµή ευγενούς αερίου).

ÏÅÖÅ

ÈÅÌÁÔÁ 2012




Άρα οι τιµές αυτές των ενεργειών αντιστοιχούν στο 12Mg που έχει 2 ηλεκτρόνια στην εξωτερική του στιβάδα.

iii) Οι ενώσεις 2CO , 5PCl είναι οµοιοπολικές ενώσεις:

CO O

PCl

Cl ClCl Cl

Στο 5PCl έχουµε εξαίρεση από τον κανόνα της οκτάδας, το άτοµο του φωσφόρου σχηµατίζει εξωτερική στιβάδα µε 10 ηλεκτρόνια. Η ένωση 3CH MgBr είναι ιοντική µε ηλεκτρονικό τύπο:

CH

H H -Mg

2+Cl

-

iv) Το στοιχείο Ψ βρίσκεται στη δεύτερη περίοδο του περιοδικού πίνακα

και εφόσον σχηµατίζει βασικό οξείδιο του τύπου 2Ψ Ο σηµαίνει ότι το κάθε άτοµο Ψ αποβάλλει ένα ηλεκτρόνιο, από την εξωτερική του στιβάδα το οποίο προσλαµβάνεται από το άτοµο του οξυγόνου. Άρα το στοιχείο Ψ έχει ένα ηλεκτρόνιο στην εξωτερική του στιβάδα και η ηλεκτρονιακή του δοµή θα είναι:

2 1Ψ : 1s 2s Άρα ( )ΨΖ 3= .

Β2. α) Έστω C η συγκέντρωση του διαλύµατος HCl , και AC , BC και ΓC οι

αντίστοιχες συγκεντρώσεις των διαλυµάτων των µονόξινων βάσεων Α, Β και Γ. Κατά την εξουδετέρωση των βάσεων µε το HCl , επειδή έχουµε µονόξινες βάσεις και το HCl είναι µονοβασικό οξύ, η εξουδετέρωση θα γίνεται µε αναλογία mol 1:1. Για τις συγκεντρώσεις των βάσεων από τα δεδοµένα της ογκοµέτρησης µε το πρότυπο διάλυµα HCl ισχύει αντίστοιχα:

3 3A HCl A An n 10 10 C 5 10 C C 0,5 C− −= ⇒ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⇒ = ⋅

3 3B HCl B Bn n 10 10 C 5 10 C C 0,5 C− −= ⇒ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⇒ = ⋅

ÏÅÖÅ

ÈÅÌÁÔÁ 2012




3 3Γ HCl Γ Γn n 10 10 C 50 10 C C 5 C− −= ⇒ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⇒ = ⋅

∆ιαπιστώνουµε λοιπόν, ότι µεταξύ των βάσεων Α και Β, έχουµε την ίδια συγκέντρωση αλλά η Α είναι ισχυρότερη αφού το διάλυµά της είναι βασικότερο, δηλαδή όταν ιοντίζεται δίνει µεγαλύτερη συγκέντρωση ανιόντων OH − . Μεταξύ των βάσεων Α και Γ που έχουν το ίδιο pH , η Α έχει µικρότερη συγκέντρωση άρα είναι ισχυρότερη, γιατί µε µικρότερη αρχική συγκέντρωση δίνει ίση συγκέντρωση ανιόντων OH − µε την βάση Γ. Άρα, συνολικά, ισχυρότερη βάση είναι η Α.

β) Λόγω αραίωσης θα έχουµε αλλαγή στις συγκεντρώσεις των βάσεων:

3 3 2A A A A A An n ' 10 10 C 1000 10 C ' C ' 10 C− − −= ⇒ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⇒ = ⋅

Οµοίως και οι συγκεντρώσεις των βάσεων Β και Γ θα ισχύει: 2

B BC ' 10 C−= ⋅ και 2

Γ ΓC ' 10 C−= ⋅ .

Στο αρχικό διάλυµα της βάσης Α έχουµε: 3pH 11 pOH 3 [OH ] 10 MpH pOH 14

− −= ⇒ = ⇒ =+ =

οπότε ο βαθµός ιοντισµού είναι 3

AA A

[OH ] 10a C C− −

= = Αν για κάθε βάση συγκρίνουµε τον αρχικό βαθµό ιοντισµού µε βαθµό ιοντισµού της στο αραιωµένο διάλυµα έχουµε:

3

A A AA A5

A2

A A

[OH ] 10a C C 1 a a 'a ' [OH ]' 10

C ' 10 C

− −

− −

−

= = = ⇒ =

4

B B BB B5

B2

B B

[OH ] 10a C C 0,1 a 0,1 a 'a ' [OH ]' 10

C ' 10 C

− −

− −

−

= = = ⇒ = ⋅

ÏÅÖÅ

ÈÅÌÁÔÁ 2012




3

Γ Γ ΓΓ Γ4

Γ2

Γ Γ

[OH ] 10a C C 0,1 a 0,1 a 'a ' [OH ]' 10

C ' 10 C

− −

− −

−

= = = ⇒ = ⋅

Γνωρίζουµε ότι για σταθερή τιµή θερµοκρασίας (Kb σταθερή) όσο αραιώνουµε ένα διάλυµα ασθενούς ηλεκτρολύτη τόσο η τιµή του α αυξάνει ( Kba

C= νόµος αραιώσεως του Ostwald).

Παρατηρούµε λοιπόν, ότι µόνο στην περίπτωση της βάσης Α ο βαθµός ιοντισµού παραµένει σταθερός κατά την αραίωση. Αυτό συµβαίνει µόνο όταν a 1= , δηλαδή όταν η βάση είναι ισχυρή. Άρα, η Α είναι ισχυρή βάση.

γ) Για κάθε δείκτη υπολογίζουµε την περιοχή pH , όπου αλλάζει χρώµα:

2,4 – δινιτροφαινόλη ( −= 3ak 10 ): χρώµα όξινης µορφής δείκτη pH pKa 1 pH 2< − ⇒ < χρώµα βασικής µορφής δείκτη pH pKa 1 pH 4> + ⇒ > Κυανό της βρωµοθυµόλης ( −= 7ak 10 ): χρώµα όξινης µορφής δείκτη pH pKa 1 pH 6< − ⇒ < χρώµα βασικής µορφής δείκτη pH pKa 1 pH 8> + ⇒ > Φαινολοφθαλεΐνη ( −= 9ak 10 ): χρώµα όξινης µορφής δείκτη pH pKa 1 pH 8< − ⇒ < χρώµα βασικής µορφής δείκτη pH pKa 1 pH 10> + ⇒ > Για τις ασθενείς βάσεις Β και Γ, το ισοδύναµο σηµείο κατά την ογκοµέτρηση µε πρότυπο διάλυµα HCl , βρίσκεται στην περιοχή του όξινου pH , εποµένως καταλληλότερος δείκτης είναι η 2,4 – δινιτροφαινόλη που αλλάζει χρώµα από pH 2= έως pH 4= . Για την ισχυρή βάση Α, το ισοδύναµο σηµείο έχει pH 7= , οπότε καταλληλότερος δείκτης είναι το κυανό της βρωµοθυµόλης µε εύρος pH αλλαγής χρώµατος από pH 6= έως pH 8= .

ÏÅÖÅ

ÈÅÌÁÔÁ 2012




Β3. i) Εφόσον ο υδρογονάνθρακας (Α) θα έχει δύο βαθµούς ακορεστότητας, δηλαδή σχηµατίζει δύο π δεσµούς σηµαίνει ότι θα είναι αλκίνιο ή αλκαδιένιο. Επειδή σχηµατίζει και εννέα σ (σίγµα) δεσµούς καταλήγουµε στον µοριακό τύπο 4 6C H .

ii) Αφού η ένωση (Α) δίνει πολυµερισµό τύπου 1,4 σηµαίνει ότι είναι

αλκαδιένιο µε εναλλασσόµενους απλούς και διπλούς δεσµούς. Άρα είναι το 2 2CH CH CH CH= − = .

( )2 2 2 2 vv CH CH CH CH CH CH CH CH= − = → − − = − − Τεχνητό καουτσούκ

iii) Η ένωση Β που αποτελεί ισοµερές οµόλογης σειράς της Α σηµαίνει ότι

είναι αλκίνιο και αφού δεν αντιδρά µε Na σηµαίνει ότι ο τριπλός δεσµός δεν είναι στην άκρη. Άρα η ένωση Β θα είναι η 3 3CH C C CH− ≡ − .

Τα άτοµα άνθρακα βρίσκονται στην ίδια ευθεία, γιατί τα δύο άτοµα άνθρακα του τριπλού δεσµού έχουν sp υβριδισµό, άρα αυτά και όσα άλλα άτοµα άνθρακα συνδέονται µε αυτούς τους άνθρακες θα βρίσκονται στην ίδια ευθεία.

ΘΕΜΑ Γ Γ1 Η ένωση Α είναι κορεσµένη µονοσθενής αλκοόλη οπότε έχουµε:

λ 2λ 1Mr( C H OH ) 88 14λ 18 88 λ 5+ = ⇒ + = ⇒ =

(Α) CH3 CCH3

CH3CH2

OH

(Β) CH3 CCH3

CH3CH2

Cl

(Γ) CH3 CCH3

CH3MgCl

(∆) CH3 CCH3

CH3Cl

ÏÅÖÅ

ÈÅÌÁÔÁ 2012




(Ε) CH2 CCH3

CH3

(Ζ) CH3 CCH3

CH3CH

O

(Θ) CH3 CCH3

CH3COONa

(Λ) CH3 CCH3

CH3CH2

ONa

(Μ) CH3 CCH3

CH3CH2

O

CH3CCH3

CH3CH2

(Ν) CH3 CCH3

CH3CO

O CH2 CCH3

CH3CH3

Γ2.

4 7 2 2 2 7 2 4

4 7 2 4 3 2 4 2

3C H CH OH K Cr O 4H SO3C H CH O Cr ( SO ) K SO 7H O

+ + →

= + + +

αλκοόληςm 52,8n = = =0,6molMr 88

Από τη στοιχειοµετρία της αντίδρασης βρίσκουµε ότι απαιτούνται 0,2 mol 2 2 7K Cr O για πλήρη αντίδραση.

Άρα ο όγκος του διαλύµατος που µπορεί να αποχρωµατιστεί είναι: n n 0,2C V 2LV C 0,1= ⇒ = = =

Γ3. Ο γενικός τύπος k 2k 2C H O+ αντιστοιχεί σε κορεσµένες µονοσθενείς

αλκοόλες ή αιθέρες. Επειδή µε επίδραση περίσσειας διαλύµατος 4KMnO οξινισµένου µε 2 4H SO , οπότε εκλύεται αέριο 2CO , συµπεραίνουµε ότι στο µίγµα υπάρχει 3CH OH που είναι η µοναδική αλκοόλη που µε πλήρη οξείδωση µπορεί να σχηµατίσει αέριο 2CO .

ÏÅÖÅ

ÈÅÌÁÔÁ 2012




3 4 2 4 2 2 4 4 25CH OH 6KMnO 9H SO 5CO 3K SO 6MnSO 19H O+ + → + + +

2

2

COCO

mol

V 2,24 Ln 0,1molV 22,4 L / mol= = = Από τη στοιχειοµετρία της αντίδρασης βρίσκουµε ότι η ποσότητα της 3CH OH στο µίγµα είναι 0,1mol , οπότε αφού το µίγµα είναι ισοµοριακό και

η 2η ένωση θα είναι 0,1mol . Όταν το µίγµα αντιδρά µε µεταλλικό Na , η µεθανόλη θα σχηµατίσει (µε βάση την στοιχειοµετρία της αντίδρασης 3 3 2

1CH OH Na CH ONa H2

+ → + ↑ ), 0,05mol αερίου υδρογόνου δηλαδή 1,12 L σε stp συνθήκες. Άρα η 2η ένωση του µίγµατος δεν θα είναι αλκοόλη, αλλά αιθέρας, αφού όπως αναφέρει η εκφώνηση συνολικά εκλύεται αέριο υδρογόνο όγκου 1,12 L µετρηµένο σε stp συνθήκες. 1 1 2 2 µιγµατος 22

n Mr n Mr m 0,1 32 0,1 Mr 7,8Mr 46

⋅ + ⋅ = ⇒ ⋅ + ⋅ = ⇒

=

Αλλά 2

2

Mr 14k 18k 2

Mr 46= + ⇒ == οπότε η 2η ένωση του µίγµατος είναι ο

διµεθυλαιθέρας 3 3CH O CH− − .

ΘΕΜΑ ∆

∆1 ∆1. Επειδή:

83 8 2 14 11

3

[ H O ] 10 [OH ] 10 [OH ] 10 [OH ] 10 MKw [H O ] [OH ]+ −

− − − −+ −

= ⇒ = ⇒ == ⋅

Άρα 3 33[ H O ] 10 M x 10 M+ − −= ⇒ = δηλαδή το οξύ είναι ασθενές αφού έχει συγκέντρωση 1C 0,1 M= και ο βαθµός ιοντισµού του είναι:

1V

HA

1C 0,1M=

ÏÅÖÅ

ÈÅÌÁÔÁ 2012




323[ H O ] 10a 10[ HA] 0,1

+ −−

= = = Υπολογίζουµε και την σταθερά ιοντισµού του οξέος HA που θα χρειαστεί στα επόµενα ερωτήµατα: HA + 2Η Ο 3H O+ + A−

Αρχικά (Μ) 1C Μεταβολές (Μ) x− x+ x+ Ισορροπία (Μ) 1C x− x x

2 63 5( HA )1

[ H O ][ A ] x 10Ka Ka 10[ HA] C 0,1+ − −

−= = = ⇒ = ∆2.

∆1 ∆2 ∆

Στο διάλυµα ∆2 έχουµε το άλας NaAτου οποίου τα ιόντα Na+ κυκλοφορούν «ελεύθερα» µέσα στο 2H O , χωρίς να αντιδρούν µαζί του, ενώ τα ιόντα A− , (συζυγής βάση του HA ) αντιδρούν µε το 2H O : NaA → Na+ + A−

Τελικά (Μ) 2C 2C A− + 2H O HA + OH −

Αρχικά (Μ) 2C Μεταβολές (Μ) y− y+ y+ Ισορροπία (Μ) 2C y− y y

14 9( A ) ( HA) ( A ) 5( HA)

Kw 10Kb Ka Kw Kb 10Ka 10

− −

−

−

−⋅ = ⇒ = = =

1 2V V+

HA 11C

NaA 21C

pH 5=

2V

NaA

2C = pH 9=

1V

HA

1C 0,1M=

ÏÅÖÅ

ÈÅÌÁÔÁ 2012




5 5pH 9 pOH 5 [OH ] 10 M y 10 MpH pOH 14− − −

= = ⇒ = ⇒ =+ = 29( A ) 22

[ HA][OH ] yKb 10 C 0,1M[ A ] C− −

−= ⇒ = ⇒ =

−

Στο διάλυµα ∆ υπολογίζουµε τις νέες συγκεντρώσεις των HA και NaA : HA : 1 1

1 1 11 1 2 111 2

C VC V C (V V ) C V V⋅

⋅ = ⋅ + ⇒ =+

NaA : 2 22 2 21 1 2 21

1 2

C VC V C (V V ) C V V⋅

⋅ = ⋅ + ⇒ =+

Το διάλυµα ∆ είναι ρυθµιστικό γιατί περιέχει το ασθενές οξύ HA και την συζυγή τους βάση A− , που προέρχεται από την διάσταση του άλατος NaA . Τα δεδοµένα του προβλήµατος επιτρέπουν τις γνωστές προσεγγίσεις, οπότε ισχύει η εξίσωση των Henderson και Hasselbalch:

άέ

β σης 21a 21 11οξ ος 11

CpH pK log CC5 5 log C CC= + ⇒ = + ⇒ =

Άρα : 1 1 2 2 11 1 2 2 1 2

1 2 1 2 2

C V C V VC V C V 0,1 V 0,1 V 1V V V V V⋅ ⋅

= ⇒ ⋅ = ⋅ ⇒ ⋅ = ⋅ ⇒ =+ +

Η ερώτηση µπορεί να λυθεί και µε αναλυτικά τις διαστάσεις – ιοντισµούς και επίδραση κοινού ιόντος.

∆3.

∆3 ∆' Το άλας NaA αντιδρά µε το HCl και σχηµατίζει το οξύ HA . Θα εξετάσουµε αν το τελικό διάλυµα ∆' περιέχει µόνο το ασθενές οξύ HA µπορεί να έχει pH 2= .

Έστω λοιπόν ότι το NaA αντιδρά πλήρως µε το HCl : Αρχικά mol NaA : 3 3 3n C V 0,2M 0,2 L 0,04 mol= ⋅ = ⋅ = NaA + HCl → NaCl + HA

(mol ) 0,04 n 0,04 0,04

3V 0,2 L=

pH 2=

3V 0,2 L=

NaA

3C 0,2M=

n mol HCl

ÏÅÖÅ

ÈÅÌÁÔÁ 2012




Επειδή αντιδρούν πλήρως n 0,04mol= , οπότε στο τελικό διάλυµα ∆' θα έχουµε συγκεντρώσεις: NaCl : 31

0,04molC 0,2M0,2L= = και HA : 320,04molC 0,2M0,2L= =

Στο διάλυµα ∆' του άλας NaCl τα ιόντα Na+ , Cl− κυκλοφορούν «ελεύθερα» µέσα στο 2H O , χωρίς να αντιδρούν µαζί του, οπότε δεν επηρεάζουν το pH , ενώ για το HA έχουµε: HA + 2Η Ο 3H O+ + A−

Αρχικά (Μ) 32C Μεταβολές (Μ) x'− x'+ x'+ Ισορροπία (Μ) 32C x'− x' x'

23 5 3( HA) 3

32[ H O ][ A ] ( x')Ka 10 x' [ H O ] 2 10 M[ HA] C

+ −− + −= ⇒ = ⇒ = = ⋅

Το διάλυµα που προκύπτει είναι λιγότερο όξινο από αυτό που απαιτεί η άσκηση, δηλαδή µε 2

3pH 2 [H O ] 10 M+ −= ⇒ = , οπότε πρέπει στην αντίδραση του NaA µε το HCl να περισσέψει οξύ HCl :

NaA + HCl → NaCl + HA Αρχικά (mol ) 0,04 n Μεταβολές (mol ) 0,04 0,04 0,04 0,04 Τελικά (mol ) – n 0,04− 0,04 0,04

Στο τελικό διάλυµα ∆' θα έχουµε συγκεντρώσεις: NaCl : 31

0,04molC 0,2M0,2L= = ,

HA : 320,04molC 0,2M0,2L= = και

HCl : 33n 0,04C M0,2−

= Λόγω της παρουσίας του ισχυρού οξέος HCl το pH του διαλύµατος θα καθορίζεται από την συγκέντρωση των 3H O+ που προκύπτουν από τον ιοντισµό του HCl :

ÏÅÖÅ

ÈÅÌÁÔÁ 2012




HCl + 2Η Ο → 3H O+ + Cl−

Αρχικά (Μ) 33C Μεταβολές (Μ) 33C− 33C+ 33C+ Ισορροπία (Μ) – 33C 33C

2 23 33

pH 2 n 0,04 10 n 4,2 10 moln 0,04[ H O ] C M 0,20,2− −

+

= −⇒ = ⇒ = ⋅− = =

∆4.

∆1 ∆4 Τα αρχικά mol του HA είναι: 1 1 1n C V 0,1M 0,2 L 0,02mol= ⋅ = ⋅ = Το Ca αντιδρά µε το οξύ HA σύµφωνα µε την χηµική εξίσωση:

2 HA + Ca → 2CaA + 2H ↑ Αρχικά (mol ) 0,02 4n Μεταβολές (mol ) 2z− z− z+ z+ Ισορροπία (Μ) 0,02 2z− 4n z− z z

Για το αέριο υδρογόνο όγκου 224mL έχουµε:

2H

mol

V 0,224Ln z z 0,01 molV 22,4 L / mol= ⇒ = ⇒ = οπότε στο τελικό διάλυµα ∆4

θα έχουµε 0,01mol άλατος 2CaA µε συγκέντρωση 40,01molC 0,05M0,2L= =

Στο διάλυµα ∆4 έχουµε το άλας 2CaA του οποίου τα ιόντα 2Ca + κυκλοφορούν «ελεύθερα» µέσα στο 2H O , χωρίς να αντιδρούν µαζί του, ενώ τα ιόντα A− , (συζυγής βάση του HA ) αντιδρούν µε το 2H O :

4V 0,2L=

2CaA

4C 0,1M=

1V 0,2L=

HA

1C 0,1M=

Ca 2H

ÏÅÖÅ

ÈÅÌÁÔÁ 2012




2CaA → 2Ca + + 2 A−

Τελικά (Μ) 4C 42 C⋅

A− + 2H O HA + OH − Αρχικά (Μ) 42 C⋅ Μεταβολές (Μ) y'− y'+ y'+ Ισορροπία (Μ) 42 C y'⋅ − y' y'

9( A )Kb 10−−=

29 5( A )4

[ HA][OH ] ( y')Kb 10 y' 10 M[ A ] 2 C− − −

−

−= ⇒ = ⇒ =

⋅

5y' [OH ] 10 MpOH log[OH ] pOH 5 pH 9pH pOH 14

− −

−

= = = − ⇒ = ⇒ =+ =

ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ ÈÅÌÁÔÁ 2012 ÏÅÖÅα) 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s2 2 6 2 6 5 1 β) 1s 2s...

Documents