Η χημεία αποτελεί μια σημαντική και συναρπαστική επιστήμη που απεικονίζει τον τρόπο με τον οποίο οι ουσίες αλληλεπιδρούν, εξελίσσονται και δημιουργούν τον κόσμο γύρω μας.
Μέσα από διάφορα θέματα και πειράματα, οι μαθητές ανακαλύπτουν τον μαγικό κόσμο των χημικών επιστημών και ενθαρρύνονται να αναπτύξουν την αγάπη τους για τη χημεία και την επιστήμη γενικότερα.
Το Φροντιστήριο Κύκλος στο Γάζι παρουσιάζει μερικά από τα προτεινόμενα θέματα χημείας που μπορούν να προτανθούν στις φετεινές πανελλαδικές εξετάσεις
Στις επόμενες ερωτήσεις να επιλέξετε τη σωστή απάντηση:
Α1. Το HF έχει υψηλότερο σημείο βρασμού από το HCl διότι:
α. Οι διαμοριακές δυνάμεις στο HF είναι ισχυρότερες
β. Στο HCl ασκούνται ισχυρότερες ενδομοριακές δυνάμεις
γ. Το HF έχει μικρότερο μοριακό βάρος
δ. Για κανέναν από τους παραπάνω λόγους
Α2. Στην ισορροπία 4HCl(g) + O2(g) ↔ 2Cl2(g) + 2H2O(g)
, ΔΗ = -27kJ η ποσότητα του
Cl2 θα αυξηθεί όταν:
α. Τριπλασιαστεί ο όγκος του δοχείου
β. Προστεθούν υδρατμοί
γ. Εισαχθεί καταλύτης
δ. Μειωθεί η θερμοκρασία
Α3. Στοιχείο με ηλεκτρονιακή δομή [Ar] 3d3 4s2 ανήκει στην :
α. ΙΙΑ ομάδα
β. VA ομάδα
γ. ΙΙΙΒ ομάδα
δ. VB ομάδα
Α4. Ποια από τις επόμενες ουσίες είναι αμφιπρωτική?
α. F
–
β. H3O
+
γ. HCO3
–
δ. CH3COOH
Α5. Το CaCO3(s) διασπάται σύμφωνα με τη χημική εξίσωση :
CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) , ΔΗ = 180kJ
Για να αυξήσουμε την απόδωση της αντίδρασης μπορούμε να :
α. Ελαττώσουμε την θερμοκρασία
β. Αφαιρέσουμε CaO(s)
γ. Προσθέσουμε CaCO3(s)
δ. Αυξήσουμε τον όγκο του δοχείου (Μονάδες 5*5)
ΘΕΜΑ Β
Β1. Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις ως Σωστές ή Λαθασμένες:
α. Ένας πρωτολυτικός δείκτης ΗΔ έχει Κα = 10-5
. Ο δείκτης αυτός είναι
κατάλληλος για την ογκομέτρηση διαλύματος ασθενούς οξέος ΗΑ με πρότυπο
διάλυμα NaOH.
β. Στην οργανική ένωση HC≡C─CH2─CH═CH2, υπάρχει σ δεσμός που
προκύπτει με επικάλυψη sp-sp
2
.
γ. Ο ιοντισμός ενός ατόμου είναι ενδόθερμο φαινόμενο.
δ. Στην αυτοκατάλυση κάποιο αντιδρών ή προϊόν μιας αντίδρασης δρα σαν
καταλύτης.
ε. Η αύξηση της θερμοκρασίας προκαλεί αύξηση στην ταχύτητα μιας
αντίδρασης γιατί προκαλεί αύξηση στην ενέργεια ενεργοποίησης Ea.
(Μονάδες 1*5)
Β2. Να συμπληρώσετε τις χημικές εξισώσεις στις επόμενες αντιδράσεις
οξειδοαναγωγής :
α. HOCH2CH2CH═O + KMnO4 + H2SO4 →
β. HOCH2CH2CH2OH + KMnO4 + H2SO4 →
(Μονάδες 4+4)
Β3. Στο εργαστήριο πραγματοποιήθηκε μία σειρά πειραμάτων των οποίων τα
αποτελέσματα παρουσιάζονται στον επόμενο πίνακα.
Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν προκειμένου να μελετηθεί ο νόμος ταχύτητας της
αντίδρασης : K2S2O8(aq) + 2KI(aq) → 2K2SO4(aq) + I2(aq)
ΠΕΙΡΑΜΑ [K2S2O8] (M) [KI] (M) U (M/sec)
1
ο
0,01 0,01 2 * 10-3
2
ο
0,01 0,02 4 * 10-3
3
ο
0,02 0,01 4 * 10-3
α. Να βρείτε την τάξη αντίδρασης ως προς κάθε αντιδρών.
β. Να αιτιολογήσετε αν η αντίδραση είναι απλή ή πολύπλοκη.
γ. Να υπολογίσετε την τιμή και τις μονάδες της σταθεράς k, της ταχύτητας της
αντίδρασης.
(Μονάδες 4+4+4)
ΘΕΜΑ Γ
Γ1. Δίνεται το επόμενο διάγραμμα χημικών μετατροπών :
CvH2vO (A)
+ 𝑅𝑀𝑔𝐶𝑙 (𝛥)
→ Ε
+ 𝛨2𝛰
→ Ζ
+ 𝑆𝑂𝐶𝑙2
→ Θ
+ 𝑀𝑔
→ K
+ 𝐴
→ Λ
+ 𝛨2𝛰
→ Μ
+ 𝐾2𝐶𝑟2𝑂7/𝐻+
→ N
CvH2vO (A)
+𝐼2/𝑁𝑎𝑂𝐻
→ CHI3
C3H6O (Π)
+ 𝑅𝑀𝑔𝐶𝑙 (𝛥)
→ Β
+ 𝛨2𝛰
→ Γ
+𝐼2/𝑁𝑎𝑂𝐻
→ CHI3
Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων Α έως Σ.
(Μονάδες 15)
Γ2. Ένα ομογενές μείγμα, που αποτελείται από δύο ισομερείς κορεσμένες
μονοσθενείς αλκοόλες Ρ και Σ, έχει μάζα 22,2g. Η ποσότητα του μείγματος χωρίζεται
σε τρία ίσα μέρη.
Το πρώτο μέρος αντιδρά με περίσσεια Na, οπότε ελευθερώνονται 1,12L αερίου,
μετρημένα σε συνθήκες STP.
Το δεύτερο μέρος αντιδρά με περίσσεια διαλύματος I2/NaOH και παράγονται
0,06mol κίτρινου ιζήματος.
Το τρίτο μέρος απαιτεί για πλήρη οξείδωση 200ml διαλύματος K2Cr2O7
συγκέντρωσης 0,1Μ παρουσία H2SO4.
α. Να υπολογίσετε την σύσταση σε mol του αρχικού μείγματος.
β. Να βρείτε τους συντακτικούς τύπους των αλκοολών Ρ και Σ, αν γνωρίζεται
πως η Ρ είναι αυτή που αντιδρά με το διάλυμα I2/NaOH.
(Μονάδες 5+5)
ΘΕΜΑ Δ
Δ1. Διαθέτουμε υδατικό διάλυμα HCOOH (Δ1) όγκου 100ml και συγκέντρωσης 1 M.
α. Να υπολογίσετε το pH του διαλύματος Δ1.
β. Προσθέτουμε 2g ΝaOH στο διάλυμα Δ1, χωρίς μεταβολή όγκου, οπότε
λαμβάνεται το διάλυμα Δ2. Να υπολογίσετε το pH του διαλύματος Δ2.
(Μονάδες 3+3)
Δ2. Ποσότητα HCOOH(l) ίση με 9,2g καίγεται πλήρως, σε πρότυπη κατάσταση, οπότε
εκλύεται ποσό θερμότητας ίσο με 51kJ. Να υπολογίσετε την πρότυπη ενθαλπία
σχηματισμού του HCOOH(l)
.
Δίνονται οι πρότυπες ενθαλπίες σχηματισμού (ΔΗf
o
) για τοCO2(g) : -393kJ/mol και
H2O(l) : -286kJ/mol. (Μονάδες 7)
Δ3. Αραιώνουμε το διάλυμα Δ1 μέχρι
τελικού όγκου V (Δ3). Ποσότητα 20ml από
το διάλυμα Δ3 ογκομετρείται με πρότυπο
διάλυμα NaOH συγκέντρωσης 0,2M. Στο
διπλανό διάγραμμα δίνεται η καμπύλη
ογκομέτρησης.
α. Να υπολογίσετε τον τελικό όγκο V
του διαλύματος Δ3.
β. Να υπολογίσετε την συγκέντρωση των ιόντων H3O
+
του ογκομετρούμενου
διαλύματος όταν έχουν προστεθεί 5ml πρότυπου διαλύματος.
γ. Η ογκομέτρηση πραγματοποιείται παρουσία του πρωτολυτικού δείκτη ΗΔ, ο
οποίος είναι μονοπρωτικό οξύ με Ka = 10-9
. Να αιτιολογήσετε αν ο δείκτης
ΗΔ είναι κατάλληλος για την ογκομέτρηση αυτή.
δ. Να υπολογίσετε τον λόγο των συγκεντρώσεων της όξινης προς τη βασική
μορφή του δείκτη ΗΔ όταν το ογκομετρούμενο διάλυμα είναι ουδέτερο.
Δίνονται ότι : Αr(H)=1, Αr(Ο)=16 Αr(Νa)=23
Όλα τα διαλύματα έχουν θερμοκρασία 25oC, όπου Κa,ΗCΟΟΗ = 10-4
και Κw = 10-14
,
καθώς και ότι επιτρέπονται οι γνωστές προσεγγίσεις.
(Μονάδες 4+3+2+3)
ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ
ΘΕΜΑ Α
Α1. α , Α2. δ , Α3. δ , Α4. γ , Α5. δ
ΘΕΜΑ Β
Β1. α) Λ, β) Λ, γ) Σ, δ) Λ, ε) Λ
Β2. α) 5HOCH2CH2CH═O + 6KMnO4 + 9H2SO4 → 5HOOCCH2COOH + 6MnSO4 +
3K2SO4 + 14H2O
β) 5HOCH2CH2CH2OH + 8KMnO4 + 12H2SO4 → 5 HOOCCH2COOH + 8MnSO4 +
4K2SO4 + 22H2O
B3. Έστω ο νόμος ταχύτητας της αντίδρασης που δίνεται από τη σχέση
U = k[K2S2O8]
x
[KI]y
α) Εφαρμόζοντας στα πειράματα την παραπάνω σχέση παίρνουμε τις εξής σχέσεις :
1
ο
πείραμα : 2*10-3
= k[0,01]
x
[0,01]
y
2
ο
πείραμα : 4*10-3
= k[0,01]
x
[0,02]
y
3
ο
πείραμα : 4*10-3
= k[0,02]
x
[0,01]
y
Διαιρώντας κατά μέλη τις εξισώσεις καταλήγουμε στο x = 1 & y = 1
Επομένως η αντίδραση είναι πρώτης τάξης ως προς το K2S2O8 και πρώτης τάξης ως
προς το KI.
β) Εφόσον οι εκθέτες x και y είναι διαφορετικοί από τους συντελεστές της εξίσωσης,
τότε η αντίδραση είναι πολύπλοκη και πραγματοποιείται σε περισσότερα από ένα
στάδια.
γ) Εφαρμόζοντας τον νόμο ταχύτητας για το 1ο
πείραμα, καταλήγουμε πως η τιμή και
οι μονάδες της σταθεράς k είναι : k = 20M
-1
s
-1
ΘΕΜΑ Γ
Γ1. Για να οξειδώνεται η ένωση Μ, τότε η ένωση Α είναι αλδεϋδη, η οποία
παράλληλα μπορεί να δώσει και αλογονοφορμική αντίδραση. Άρα η ένωση Α είναι η
αιθανάλη. Συνεπώς :
A: CH3CH═O E: CH3CH(OMgCl)CH3 Λ: CH3CH(OMgCl)CH(CH3)CH3
B: CH3CH2CH(OMgCl)CH3 Z: CH3CH(OH)CH3 M: CH3CH(OH)CH(CH3)CH3
Γ: CH3CH2CH(OH)CH3 Θ: CH3CH(Cl)CH3 N: CH3CH(O)CH(CH3)CH3
Δ: CH3MgCl K: CH3CH(MgCl)CH3 Π: CH3CH2CH═O
Γ2. Έστω x mol η ποσότητας της αλκοόλης Ρ και y mol η ποσότητα της αλκοόλης Σ.
Σε κάθε μέρος θα υπάρχουν συνολικά (
𝑥
3
+
𝑦
3
) 𝑚𝑜𝑙
α) Αφού το μείγμα ζυγίζει 22,2g θα ισχύει : (𝑥 + 𝑦)(14𝑣 + 18) = 22,2 (1)
Στο 1ο
μέρος θα αντιδράσουν και τα δύο ισομερή σύμφωνα με την εξίσωση
CvH2v+1OH + Na → CvH2v+1Ona + 1
2
H2
Και καταλήγουμε στην σχέση : x + y = 0,3 (2)
Από τις (1) και (2) έχουμε : ν = 4
Τα πιθανά ισομερή είναι τα εξής τρία
CH3CH2CH2CH2(OH) CH3CH2CH(OH)CH3 CH3C(CH3)(OH)CH3
Στο δεύτερο μέρος θα αντιδράσει μόνο η 2-βουτανόλη:
C4H9OH + 4I2 + 6NaOH → CH3CH2COONa + CHI3 + 5NaI + 5H2O
Από την αντίδραση αυτή προκύπτει ότι: x = 0,18 mol
Άρα η ένωση Ρ είναι η 2-βουτανόλη.
Από την (2) προκύπτει ότι: y = 0,12 mol
β) Αντίδραση οξείδωσης η 3ο
ταγής αλκοόλη δεν δίνει. Επομένως οι αντιδράσεις που
μπορούμε να πάρουμε είναι οι εξής:
3CH3CH2CH(OH)CH3 + K2Cr2O7 + 4H2SO4 → 3CH3CH2C(O)CH3 + Cr2(SO4)3 +
K2SO4 + 7H2O
3CH3CH2CH2CH2(OH) + 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 → 3CH3CH2CH2COOH + 2Cr2(SO4)3
+ 2K2SO4 + 11H2O
Υπολογίζουμε τις στοιχειομετρικές αναλογίες και καταλήγουμε πως αυτή που
αντέδρασε ήταν η 2-βουτανόλη.
Άρα η ένωση Σ είναι η μέθυλο-2-βουτανόλη.
ΘΕΜΑ Δ
Δ1. α) Για να βρούμε το pH του Δ1 :
(M) HCOOH + H2O ↔ HCO-
+ H3O
+
Αρχικά 1
Αντ/παρ -x +x +x
ΧΙ 1-x x x
Από την έκφραση της σταθεράς Κα του οξέος βρίσκουμε ότι : pH = 2
β) Το NaOH αντιδρά με το HCOOH σύμφωνα με την επόμενη εξίσωση:
(mol) HCOOH + NaOH → HCOONa + H2O
Αρχικά 0,1 0,05
Αντ/παρ -0,05 -0,05 +0,05
ΧΙ 0,05 – 0,05
Έχουμε ρυθμιστικό διάλυμα. Επομένως pH = 4
Δ2. Η αντίδραση καύσης είναι :
HCOOH + 1
2
O2 → CO2 + H2O
Από τα δεδομένα της άσκησης βρίσκουμε ότι η ΔΗ της αντίδρασης είναι -255kJ.
Χρησιμοποιώντας τις ενθαλπίες σχηματισμού που μας δίνει η άσκηση και την
ενθαλπία καύσης που βρήκαμε, υπολογίζουμε την ενθαλπία σχηματισμού του οξέως
ΔΗf = – 424kJ.
Δ3. α) Χρησιμοποιώντας το διάγραμμα για όγκο NaOH 10ml και pH=4, θα ισχύει :
(mol) HCOOH + NaOH → HCOONa + H2O
Αρχικά 0,02*C 0,002
Αντ/παρ -0,002 -0,002 +0,002
ΧΙ 0,02*C-0,002 – 0,002
Καταλήγουμε σε ρυθμιστικό διάλυμα, οπότε από τον τύπο :
pH = pKa + log 𝐶𝛽ά𝜎𝜂𝜍
𝐶𝜊𝜉έ𝜊𝜍
βρίσκουμε ότι C = 0,2M και από το αρχικό διάλυμα
καταλήγουμε ότι ο τελικός όγκος του διαλύματος μετά την αραίωση είναι 500ml.
β) Όταν προστεθούν 5ml NaOH τότε θα ισχύει :
(mol) HCOOH + NaOH → HCOONa + H2O
Αρχικά 0,004 0,001
Αντ/παρ -0,001 -0,001 +0,001
ΧΙ 0,003 – 0,001
Από την έκφραση της Κa καταλήγουμε στο ότι : [H3O
+
] = 3*10-4M
γ) Ο δείκτης είναι κατάλληλος διότι η περιοχή αλλαγή χρώματος του δείκτη είναι :
8 ≤ pH ≤ 10
δ) Από την έκφραση Ka του δείκτη και λαμβάνοντας υπόψη ότι όταν το pH θα είναι
ουδέτερο τότε [H3O
+
] = 10-7M, τότε καταλήξουμε στο : [𝛨𝛥]
[𝛥−]
= 100