κατά τη διάρκεια της αντίδρασης τα mol του ΝΟ είναι διπλάσια από τα mol του Ο2 β

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α

Για τις ερωτήσεις Α1 έως και Α5 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση:

A1. Κατά τη διάρκεια της αντίδρασης με χημική εξίσωση:

2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) α. Η συγκέντρωση του O2 αυξάνεται

β. Ο ρυθμός κατανάλωσης του SO2 είναι ίσος με το ρυθμό παραγωγής του SO3

γ. Η συγκέντρωση του SO3 αυξάνεται με σταθερό ρυθμό

δ. Ο ρυθμός μεταβολής της συγκέντρωσης του SO3 είναι ίσος με την ταχύτητα αντίδρασης.

Μονάδες 5 A2. Σε κενό δοχείο σταθερού όγκου και θερμοκρασίας εισάγονται 2α mol NO και α mol O2 και

αποκαθίσταται η χημική ισορροπία με χημική εξίσωση:

2NO(g) + O2(g) 2 NO2(g) Ποια από τις παρακάτω προτάσεις είναι λανθασμένη:

α. κατά τη διάρκεια της αντίδρασης τα mol του ΝΟ είναι διπλάσια από τα mol του Ο2

β. κατά τη διάρκεια της αντίδρασης ο ρυθμός μεταβολής της συγκέντρωσης του ΝΟ2 είναι διπλάσιος από το ρυθμό μεταβολής της συγκέντρωσης του Ο2

γ. αν στο μίγμα ισορροπίας εισάγουμε ποσότητα αδρανούς αερίου δεν θα επηρεαστεί η θέση της χημικής ισορροπίας.

δ. Η πίεση του μίγματος των αερίων στην ισορροπία είναι μεγαλύτερη της αρχικής.

Μονάδες 5 A3. Αν στην ισορροπία με χημική εξίσωση:

2A(g) + B(s) Γ(g) + xΔ(g) η Kc έχει μονάδα μέτρησης mol/L η τιμή του x είναι :

α. 1 β. 2 γ. 3 δ. 4

Μονάδες 5 A4. Στο ισοδύναμο σημείο της ογκομέτρησης διαλύματος HF με πρότυπο διάλυμα NaOH ισχύει ότι

α. [H3O⁺] ˂ [OH^-] β. [H3O⁺] ˃ [OH^-] γ. [H3O⁺] = [OH^-]

δ. το διάλυμα έχει κίτρινο χρώμα.

Μονάδες 5

Χημεία Γ΄ Λυκείου

Στέφανος Γεροντόπουλος, Σταυρούλα Γκιτάκου, Μαρίνος Ιωάννου

11 – 02 – 2018

A5. Σε ποιο από τα παρακάτω υδατικά διαλύματα, που βρίσκονται στην ίδια θερμοκρασία, θα παρατηρηθεί αύξηση της τιμής του pH, αν προσθέσουμε διάλυμα HCl 0,1 M;

α. Διάλυμα NH3 0,1 M β. Διάλυμα HCN 0,1 M γ. Διάλυμα HNO3 0,1 M δ. Διάλυμα H2SO4 0,1 M.

Μονάδες 5 ΘΕΜΑ Β

Β1. Να χαρακτηρίσετε καθεμία από τις παρακάτω προτάσεις ως Σωστή (Σ) ή Λανθασμένη (Λ), αιτιολογώντας πλήρως την απάντησή σας.

i. Αν η αντίδραση με χημική εξίσωση:

2A(g) + B(s) Γ(g)

έχει ΔΗ = -30 Kj/mol και Ea = 45 Kj/mol τότε η η αντίδραση με χημική εξίσωση Γ(g) 2A(g) + B(s)

έχει Ea = 15 Kj/mol

ΛΑΝΘΑΣΜΕΝΗ: Ea = 75 Kj/mol

ii. Η δράση των ενζύμων είναι αποτελεσματικότερη σε θερμοκρασίες μεγαλύτερες των 50 ^οC.

ΛΑΝΘΑΣΜΕΝΗ: Τα ένζυμα χάνουν την καταλυτική τους δράση σε υψηλές θερμοκρασίες.

iii. Θεωρώντας ως δεδομένο ότι αύξηση της θερμοκρασίας κατά 10 ^οC τριπλασιάζει την ταχύτητα μίας αντίδρασης η αύξηση της θερμοκρασίας κατά 30 ^οC θα κάνει την ταχύτητα της αντίδρασης εννέα φορές μεγαλύτερη.

ΛΑΝΘΑΣΜΕΝΗ: υ(ΤΕΛΙΚΗ) = 3³υ(ΑΡΧΙΚΗ) = 27 υ(ΑΡΧΙΚΗ)

iv. Δεν μπορούμε να αυξήσουμε την ταχύτητα της αντίδρασης:

Zn(s) + CuSO4(aq) ZnSO4(aq) + Cu(s) διατηρώντας τη θερμοκρασία σταθερή.

ΛΑΝΘΑΣΜΕΝΗ: Μπορούμε να την αυξήσουμε με περισσότερους του ενός τρόπους όπως για παράδειγμα χρησιμοποιώντας ψευδάργυρο με μεγαλύτερη επιφάνεια επαφής δηλαδή ψευδάργυρο σε μικρότερους κόκκους.

Μονάδες 4 x 2 Β2. Σε δοχείο έχει αποκατασταθεί η ισορροπία με χημική εξίσωση:

C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g)

Διατηρώντας σταθερή τη θερμοκρασία αυξάνουμε τον όγκο του δοχείου και αυτό έχει ως αποτέλεσμα:

i. στην νέα χημική ισορροπία τα mol του Η2 να είναι:

α. περισσότερα β. λιγότερα

γ. όσα και τα αρχικά.

Επιλέξτε τη σωστή απάντηση και αιτιολογήστε την επιλογή σας.

Η χημική ισορροπία μετατοπίζεται προς τα δεξιά αφού Δn(αερίων) = 1 άρα τα mol(H2) αυξάνονται.

ii. στην νέα χημική ισορροπία η συγκέντρωση του CO να είναι:

α. μεγαλύτερη β. μικρότερη γ.ίση με την αρχική.

Επιλέξτε τη σωστή απάντηση και αιτιολογήστε την επιλογή σας.

Η χημική ισορροπία μετατοπίζεται προς τα δεξιά αφού Δn(αερίων) = 1, τα mol(CO) αυξάνονται όμως η [CO] μειώνεται λόγω της αύξησης του όγκου του δοχείου.

iii. η απόδοση της προς τα δεξιά αντίδρασης να:

α. αυξηθεί

β. μειωθεί γ. μη μεταβληθεί.

Επιλέξτε τη σωστή απάντηση και αιτιολογήστε την επιλογή σας.

Η χημική ισορροπία μετατοπίζεται προς τα δεξιά αφού Δn(αερίων) = 1 οπότε η απόδοση της προς τα δεξιά αντίδρασης αυξάνεται.

Μονάδες 3 x 2 Β3. Δίνονται τα υδατικά διαλύματα που βρίσκονται στους 25 ^οC:

διάλυμα του ασθενούς οξέος RCOOH, διάλυμα Δ1, διάλυμα του άλατος RCOOK, διάλυμα Δ2.

Αν τα δύο διαλύματα έχουν ίσες συγκεντρώσεις και τιμές pH που διαφέρουν κατά 5 μονάδες στους 25 ^οC να βρείτε τη κοινή συγκέντρωση των δύο διαλυμάτων.

Μπορούν να γίνουν όλες οι γνωστές προσεγγίσεις, Kw = 10^-14.

mol / L RCOOH + Η2Ο RCOO^- + Η3Ο ⁺

Αρχικά C - -

Ιοντίζονται x - -

Παράγονται - x x

Τελικά C - x x x

mol / L RCOOK RCOO^- + Κ⁺

Αρχικά C - -

Τελικά - C C

mol / L RCOO^- + Η2Ο RCOΟΗ + ΟΗ ^-

Αρχικά C - -

Ιοντίζονται y - -

Παράγονται - y y

Τελικά C - y y y

pH(RCOOH) = pH(RCOOK) - 5 ή –logx = -logz - log10⁵ ή –logx = -log10⁵z ή x = 10⁵z (3) Στο διάλυμα Δ2 ισχύει:

[H3O⁺][OH^-] = 10^-14 ή y z = 10^-14 ή y = 10^-14/z (4) Από τις σχέσεις 1,2,3 και 4 βρίσκουμε C = 0,01 M.

Μονάδες 5 Ka = x x

C - x

x² C - x

x² C (1)

ή Ka = ή Ka =

Kb = y y

C - y

y² C - y

y² C (2) ή Kb = ή Kb =

Kw

Ka ή Kb =

Β4. Δίνονται τα υδατικά διαλύματα, που βρίσκονται στους 25 ^oC:

Διάλυμα ΗΝΟ3, διάλυμα Δ1, διάλυμα HF, διάλυμα Δ2,

τα οποία έχουν ίσους όγκους και την ίδια τιμή pH. Αραιώνουμε ποσότητα από καθένα από τα Δ1 και Δ2

με ίσο όγκο νερού οπότε παρασκευάζονται τα διαλύματα Δ3 και Δ4 αντίστοιχα. Να συγκρίνετε:

i. τις συγκεντρώσεις των διαλυμάτων Δ1 και Δ2.

mol / L ΗΝΟ3 + Η2Ο ΝΟ3- + Η3Ο ⁺

Αρχικά C(ΗΝΟ3) - -

Ιοντίζονται - C(ΗΝΟ3) C(ΗΝΟ3)

mol / L HF + Η2Ο F^- + Η3Ο ⁺

Αρχικά C(HF) - -

Ιοντίζονται x - -

Παράγονται - x x

Τελικά C(HF) - x x x

pH(ΗΝΟ3) = pH(HF) ή -logC(ΗΝΟ3) = -logx ή C(ΗΝΟ3) = x < C(HF) ii. τις τιμές pH των διαλυμάτων Δ3 και Δ4,

Με την αραίωση με ίσο όγκο νερού οι συγκεντρώσεις των δύο οξέων γίνονται:

C(ΗΝΟ3)(τ) = C(ΗΝΟ3)/2 και C(HF)(τ) = C(HF)/2.

mol / L ΗΝΟ3 + Η2Ο ΝΟ3- + Η3Ο ⁺

Αρχικά C(ΗΝΟ3)(τ) - -

Ιοντίζονται - C(ΗΝΟ3)(τ) C(ΗΝΟ3)(τ)

mol / L HF + Η2Ο F^- + Η3Ο ⁺

Αρχικά C(HF)(τ) - -

Ιοντίζονται y - -

Παράγονται - y y

Τελικά C(HF)(τ) - y y y

Προφανώς pH(Δ3) = -logC(ΗΝΟ3)(τ) = -logC(ΗΝΟ3)/2 > -logy = pH(Δ4) iii. τα mol του Η3Ο⁺ στα διαλύματα Δ1 και Δ3,

mol(Η3Ο⁺)(Δ1) = mol(Η3Ο⁺)(Δ3) γιατί και στα δύο διαλύματα ιοντίζεται όλη η ποσότητα του ΗΝΟ3

αφού είναι ισχυρό οξύ.

iv. τα mol του Η3Ο⁺ στα διαλύματα Δ2 και Δ4.

Με την αραίωση η θέση της ιοντικής ισορροπίας του ασθενή ηλεκτρολύτη HF μετατοπίζεται προς τα δεξιά οπότε mol(Η3Ο⁺)(Δ2) < mol(Η3Ο⁺)(Δ4)

Να θεωρήσετε ότι γίνονται οι προσεγγίσεις όπου απαιτείται.

Μονάδες 4 x 1,5

ΘΕΜΑ Γ

Γ1. Σε κενό δοχείο σταθερού όγκου εισάγονται ποσότητες αερίων Α,Β και πραγματοποιείται αντίδραση με χημική εξίσωση:

Α(g) + 2Β(g) 2Γ(g) + 3Δ(g)

Το παρακάτω διάγραμμα απεικονίζει τη μεταβολή της συγκέντρωσης δύο από τις ουσίες που συμμετέχουν στην αντίδραση:

i. Να βρείτε σε ποιες ουσίες αντιστοιχούν οι καμπύλες 1 και 2.

Από την στοιχειομετρία της αντίδρασης βρίσκουμε ότι η καμπύλη 1 απεικονίζει τη μεταβολή της συγκέντρωσης του αντιδρώντος Α και η καμπύλη 2 αυτή του προϊόντος Γ.

Μονάδες 3 ii. Να υπολογίσετε τη μέση ταχύτητα της αντίδρασης.

Μονάδες 3 iii. Να υπολογίσετε τις συγκεντρώσεις των Α, Β, Γ και Δ τις χρονικές στιγμές 0 και 8 min.

Aπό το διάγραμμα έχουμε:

Α Β Γ Δ

t = 0 min 0,8 M 0,8 M 0 0

t = 8 min 0,4 M 0 M 0,8 M 1,2 M

Μονάδες 8 x 0,5 Γ2. Σε κενό δοχείο σταθερού όγκου εισάγονται 8 mol CO2 και 8 mol NO και αποκαθίσταται η ισορροπία

σύμφωνα με τη χημική εξίσωση:

CO2(g) + NO(g) CO(g) + NO2(g)

Η θερμοκρασία είναι ίση με θ1 οC και στη θερμοκρασία αυτή η ισορροπία έχει Kc = 2,25 i. Να βρείτε τη σύσταση του μίγματος στην ισορροπία.

mol CO2(g) + NO(g) CO(g) + NO2(g)

Αρχικά 8 8 - -

Αντιδρούν x x - -

Παράγονται - - x x

X.I 8 - x 8 - x x x

Στην χημική ισορροπία έχουμε:

1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0 C(M)

2 4 6 8 10 12 t(min)

καμπύλη 2

καμπύλη 1

U_ΜΕΣΗ = 1 2

ΔC(Γ) Δt

0,8 - 0 ή U_ΜΕΣΗ = 1 8

2 ή U_ΜΕΣΗ = 0,05 mol/L min

Άρα η σύσταση του μίγματος στη Χ.Ι είναι:

Mol(CO2) = 3,2 Mol(NO) = 3,2 Mol(CO) = 4,8 Mol(NO2) = 4,8

Μονάδες 4 x 1 ii. Να υπολογίσετε την απόδοση της αντίδρασης.

Μονάδες 2 iii. Πόσα mol NO2 πρέπει να προσθέσουμε στο δοχείο, με σταθερή θερμοκρασία, ώστε μετά την

αποκατάσταση της νέας χημικής ισορροπίας στο δοχείο να υπάρχουν ίσα mol NO και CO.

Έστω n τα mol του NO2 πρέπει να προσθέσουμε στο δοχείο. Η χημική ισορροπία θα μετατοπισθεί προς τα αριστερά:

mol CO2(g) + NO(g) CO(g) + NO2(g)

Αρχικά 3,2 3,2 4,8 4,8 + n

Αντιδρούν - - y y

Παράγονται y y - -

X.I 3,2 + y 3,2 + y 4,8 - y 4,8 + n - y

Προφανώς 3,2 + y = 4,8 – y ή 2y = 1,6 ή y = 0,8 mol Από την έκφραση της Kc βρίσκουμε:

Μονάδες 6 iv. Μετά την αποκατάσταση της παραπάνω χημικής ισορροπίας εισάγουμε στο δοχείο ποσότητα CO2 και

την ίδια χρονική στιγμή μειώνουμε τη θερμοκρασία στους θ2 οC. Αν οι ποσότητες των υπολοίπων ουσιών στο δοχείο παραμένουν αμετάβλητες να εξηγήσετε αν η προς τα δεξιά αντίδραση είναι ενδόθερμη ή εξώθερμη.

Για να παραμείνουν οι ποσότητες των υπολοίπων ουσιών στο δοχείο αμετάβλητες μετά την προσθήκη του CO2 θα πρέπει η μείωση της θερμοκρασίας να μετατοπίζει την θέση της χημικής ισορροπίας προς τα αριστερά άρα η αντίδραση με φορά προς τα δεξιά είναι ενδόθερμη.

Μονάδες 3 Κc = [CO][NO₂]

[CO₂][NO] ή Κc = x V 8 - x

V

x V 8 - x

V

ή x = 4,8 mol

a = xn 4,8

ή a = 8 ή a = 0,6

Κc = [CO][NO₂] [CO₂][NO] ή Κc =

4 V 4 V

4 + n V

4 V

ή n = 5 mol

ΘΕΜΑ Δ

Διαθέτουμε διάλυμα του ασθενούς οξέος ΗΑ 0,1Μ διάλυμα Δ1. Δ1. Να υπολογίσετε το pH του διαλύματος Δ1.

Στο διάλυμα έχουμε τον ασθενή ηλεκτρολύτη ΗΑ:

mol / L HΑ + Η2Ο Α^- + Η3Ο ⁺

Αρχικά C(ΗΑ)1 - -

Ιοντίζονται x - -

Παράγονται - x x

Τελικά C(HΑ)1 - x x x

Από την έκφραση της Ka λαμβάνοντας προσεγγίσεις βρίσκουμε x = 10^-3 M οπότε pH = 3.

Μονάδες 3 Δ2. Πόσα mL νερού πρέπει να προσθέσουμε σε 200 mL του Δ1 για να σχηματιστεί διάλυμα Δ2 στο οποίο το ΗΑ

θα έχει διπλάσιο βαθμό ιοντισμού σε σχέση με το Δ1.

mol / L HΑ + Η2Ο Α^- + Η3Ο ⁺

Αρχικά C(ΗΑ)2 - -

Ιοντίζονται aτC(ΗΑ)2 - -

Παράγονται - aτC(ΗΑ)2 aτC(ΗΑ)2

Τελικά C(HΑ)2 - aτC(ΗΑ)2 aτC(ΗΑ)2 aτC(ΗΑ)2

Από την έκφραση της Ka λαμβάνοντας προσεγγίσεις βρίσκουμε C(ΗΑ)2 = 0,025 Μ nΑΡΧΙΚΑ = nΤΕΛΙΚΑ ή CΑΡΧΙΚHVΑΡΧΙΚΟΣ = CΤΕΛΙΚΗVΤΕΛΙΚΟΣ ή VΤΕΛΙΚΟΣ = 0,8 L άρα V(H2O) = 600 mL

Μονάδες 4 Δ3. Σε 500 mL του Δ1 προσθέτουμε μερικές σταγόνες δείκτη ΗΔ. Αν στο διάλυμα ισχύει η σχέση [ΗΔ] = 10³[Δ^-]

να υπολογίσετε τη σταθερά ιοντισμού του ΗΔ.

Για τον δείκτη ΗΔ ισχύει:

Μονάδες 4 Δ4. Σε 400 mL του Δ1 προσθέτουμε 600 mL διαλύματος ασθενούς οξέος ΗΒ 0,05 Μ, διάλυμα Δ3 και 9 L νερού

οπότε προκύπτει διάλυμα Δ4. Να υπολογίσετε:

i. Τη συγκέντρωση των Η3Ο⁺ στο διάλυμα Δ4.

Αναμιγνύονται διαλύματα ουσιών που δεν αντιδρούν οπότε:

a_o = x 10^-3

ή a_o = 0,1 ή a_o = 10^-2 οπότε a_τ = 2 10^-2 C

pH = pKa + log [Δ-]

[ΗΔ] ή 3 = pKa + log10^-3 ή pKa = 6 ή Ka = 10^-6

n_ΑΡΧΙΚΑ = n_ΤΕΛΙΚΑ ή C_ΑΡΧΙΚΗ V_{ΑΡΧΙΚΟΣ} = C_ΤΕΛΙΚΗ V_{ΤΕΛΙΚΟΣ}

C(HB)= 0,003 Μ C(HA) = 0,004 Μ

mol / L HΑ + Η2Ο Α^- + Η3Ο ⁺

Αρχικά C(ΗΑ) - -

Ιοντίζονται y - -

Παράγονται - y y

Τελικά C(HΑ) - y y y + z

mol / L HB + Η2Ο B^- + Η3Ο ⁺

Αρχικά C(ΗB) - -

Ιοντίζονται z - -

Παράγονται - z z

Τελικά C(HΑ) - z z y + z

Από την έκφραση της Ka(HA) για το ασθενές οξύ HA και της Ka(HΒ) για το ασθενές οξύ HΒ βρίσκουμε, κάνοντας τις κατάλληλες προσεγγίσεις, y + z = 4 10^-4 M.

ii. Το βαθμό ιοντισμού του ΗΒ στο Δ4.

Από την έκφραση της Ka(HΒ) για το ασθενές οξύ HΒ αντικαθιστώντας το y + z με 4 10^-4 M βρίσκουμε z = 3 10^-4 M οπότε ο βαθμός ιοντισμού του ΗΒ στο Δ4 είναι:

Μονάδες 4 + 2 Δ5. Σε 2 L του Δ1 προσθέτουμε 1 L διαλύματος Ca(OH)2 0,04 M, διάλυμα Δ5 και 4 L διαλύματος NaOH 0,005 M,

διάλυμα Δ6 οπότε προκύπτει διάλυμα Δ7. Να υπολογίσετε το pH του διαλύματος Δ7.

Έχουμε ανάμιξη διαλυμάτων ουσιών που αντιδρούν μεταξύ τους. Βρίσκουμε τα mol της καθεμιάς:

mol ΗΑ = 0,1 2 = 0,2

mol Ca(OH)2 = 0,04 1 = 0,04 mol NaOH = 0,005 4 = 0,02

Η ποσότητα του ασθενούς οξέος ΗΑ επαρκεί για την πλήρη εξουδετέρωση και του Ca(OH)2 και του NaOH:

mol 2HA + Ca(OH)2 CaA2 + 2H2O

Αρχικά 0,2 0,04 - -

Αντιδρούν 0,08 0,04 - -

Παράγονται - - 0,04 0,04

Τελικά 0,12 - 0,04 0,04

mol HA + NaA NaA + H2O

Αρχικά 0,12 0,02 - -

Αντιδρούν 0,02 0,02 - -

Παράγονται - - 0,02 0,02

Τελικά 0,10 - 0,02 0,02

Στο διάλυμα που προκύπτει έχουμε το ασθενές οξύ HA, το άλας CaA2 και το άλας NaA με συγκεντρώσεις:

a = x 3 10^-4

3 10^-3

ή a = ή a = 0,1 C(ΗΒ)

mol / L CaA2 2A^- + Ca⁺²

Αρχικά C(CaA2) - -

Τελικά - 2C(CaA2) C(CaA2)

mol / L NaA A^- + Na⁺

Αρχικά C(NaA) - -

Τελικά - C(NaA) C(NaA)

mol / L HΑ + Η2Ο Η3Ο ⁺ + Α^-

Αρχικά C(ΗΑ)3 - -

Ιοντίζονται k - -

Παράγονται - k k

Τελικά C(HΑ) - k k k + 2C(CaA2) + C(NaA))

Από την έκφραση της Ka λαμβάνοντας προσεγγίσεις βρίσκουμε k = 10^-5 M οπότε pH = 5.

Μονάδες 4 + 4 Δίνονται Ka(HA) = 10^-5, Ka(HΒ) = 4 10^-5, Κw = 10^-14, και από τα δεδομένα του προβλήματος επιτρέπονται οι γνωστές προσεγγίσεις.

ΕΥΧΟΜΑΣΤΕ ΕΠΙΤΥΧΙΑ!!!!

C(HA)₃ = 0,10

7 M

C(CaA₂) = 0,04

7 M

C(NaA) = 0,02

7 M