Πανελλαδικές Εξετάσεις 2023 — chemistry, Θέμα A (5 μονάδες)

Στο προπίνιο $CH_3-C\equiv CH$, τα άτομα του άνθρακα 1, 2, 3 (με αρίθμηση $\overset{1}{C}H_3-\overset{2}{C}\equiv \overset{3}{C}H$) έχουν υβριδικά τροχιακά, αντίστοιχα
α. $sp^3, sp^2, sp^2$.
β. $sp^2, sp, sp^2$.
γ. $sp^3, sp, sp$.
δ. $sp^2, sp^2, sp^3$.

Απάντηση:
γ. $sp^3, sp, sp$. Ο C1 (μεθύλιο) σχηματίζει 4 σ δεσμούς (sp³), ενώ οι C2 και C3 του τριπλού δεσμού έχουν από 2 σ δεσμούς και 2 π (sp).

ΚΛΕΙΔΙ ΒΑΘΜΟΛΟΓΗΣΗΣ (5 μ.). Ορθό γράμμα/επιλογή: 5 μ. Δεν ζητείται αιτιολόγηση — δεν δίνεται μερική πίστωση: η απάντηση είναι 0 ή 5. Αν δοθούν δύο ή περισσότερες επιλογές: 0 μ. Ορθή επιλογή με λανθασμένη αιτιολόγηση: πλήρης βαθμός (η αιτιολόγηση αγνοείται).

Πανελλαδικές Εξετάσεις 2023 — chemistry, Θέμα A (5 μονάδες)

Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων με κβαντικούς αριθμούς $n=4$, $l=2$, $m_l=1$ σε άτομο που βρίσκεται σε θεμελιώδη κατάσταση είναι
α. 7.
β. 10.
γ. 14.
δ. 2.

Απάντηση:
δ. 2. Η τριάδα $(n,l,m_l)=(4,2,1)$ ορίζει ένα συγκεκριμένο 4d τροχιακό, το οποίο χωράει το πολύ 2 ηλεκτρόνια με αντίθετο spin.

ΚΛΕΙΔΙ ΒΑΘΜΟΛΟΓΗΣΗΣ (5 μ.). Ορθό γράμμα/επιλογή: 5 μ. Δεν ζητείται αιτιολόγηση — δεν δίνεται μερική πίστωση: η απάντηση είναι 0 ή 5. Αν δοθούν δύο ή περισσότερες επιλογές: 0 μ. Ορθή επιλογή με λανθασμένη αιτιολόγηση: πλήρης βαθμός (η αιτιολόγηση αγνοείται).

Πανελλαδικές Εξετάσεις 2023 — chemistry, Θέμα A (5 μονάδες)

Το νιτρυλοβρωμίδιο, $NO_2Br$, διασπάται σύμφωνα με την αντίδραση:
$$2NO_2Br(g) \to 2NO_2(g) + Br_2(g)$$
Ένας προτεινόμενος μηχανισμός είναι:
$NO_2Br(g) \to NO_2(g) + Br(g)$ (αργή αντίδραση)
$NO_2Br(g) + Br(g) \to NO_2(g) + Br_2(g)$ (γρήγορη αντίδραση)
Ο νόμος της ταχύτητας που προβλέπεται από αυτόν τον μηχανισμό είναι
α. $v = k[NO_2Br][Br]$.
β. $v = k[NO_2Br]$.
γ. $v = k[NO_2][Br_2]$.
δ. $v = k[NO_2Br]^2$.

Απάντηση:
β. $v = k[NO_2Br]$. Ο νόμος της ταχύτητας καθορίζεται από το αργό (καθοριστικό) στάδιο, που είναι απλή μονομοριακή αντίδραση του $NO_2Br$.

ΚΛΕΙΔΙ ΒΑΘΜΟΛΟΓΗΣΗΣ (5 μ.). Ορθό γράμμα/επιλογή: 5 μ. Δεν ζητείται αιτιολόγηση — δεν δίνεται μερική πίστωση: η απάντηση είναι 0 ή 5. Αν δοθούν δύο ή περισσότερες επιλογές: 0 μ. Ορθή επιλογή με λανθασμένη αιτιολόγηση: πλήρης βαθμός (η αιτιολόγηση αγνοείται).

Πανελλαδικές Εξετάσεις 2023 — chemistry, Θέμα A (5 μονάδες)

Δίνεται το γραμμικό φάσμα εκπομπής του ατόμου του υδρογόνου στην περιοχή του ορατού, που προκύπτει από τις αποδιεγέρσεις ηλεκτρονίων: $n=6\to n=2$, $n=5\to n=2$, $n=4\to n=2$ και $n=3\to n=2$ (στο σχήμα εμφανίζονται οι τέσσερις γραμμές του φάσματος στα 410 nm, 434 nm, 486 nm και 656 nm). Το μήκος κύματος που αντιστοιχεί στη μετάπτωση $n=3 \to n=2$ είναι
α. 410 nm.
β. 434 nm.
γ. 486 nm.
δ. 656 nm.

Απάντηση:
δ. 656 nm. Η μετάπτωση $n=3\to n=2$ έχει τη μικρότερη ενεργειακή διαφορά από τις τέσσερις, άρα εκπέμπεται φωτόνιο με τη μικρότερη ενέργεια και το μεγαλύτερο μήκος κύματος (656 nm).

ΚΛΕΙΔΙ ΒΑΘΜΟΛΟΓΗΣΗΣ (5 μ.). Ορθό γράμμα/επιλογή: 5 μ. Δεν ζητείται αιτιολόγηση — δεν δίνεται μερική πίστωση: η απάντηση είναι 0 ή 5. Αν δοθούν δύο ή περισσότερες επιλογές: 0 μ. Ορθή επιλογή με λανθασμένη αιτιολόγηση: πλήρης βαθμός (η αιτιολόγηση αγνοείται).

Πανελλαδικές Εξετάσεις 2023 — chemistry, Θέμα A (5 μονάδες)

Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις που ακολουθούν με τη λέξη ΣΩΣΤΟ, αν η πρόταση είναι σωστή, ή τη λέξη ΛΑΘΟΣ, αν η πρόταση είναι λανθασμένη.
1. Ο καταλύτης αυξάνει την ταχύτητα μιας αντίδρασης καθώς δημιουργεί μια νέα πορεία για την πραγματοποίηση της αντίδρασης που έχει μικρότερη ενέργεια ενεργοποίησης.
2. Υδατικό διάλυμα NaCl συγκέντρωσης 0,4 Μ είναι ισοτονικό με υδατικό διάλυμα γλυκόζης συγκέντρωσης 0,4 Μ στην ίδια θερμοκρασία.
3. Με προσθήκη στερεού NaF σε διάλυμα HF, χωρίς μεταβολή του όγκου και της θερμοκρασίας, το pH του διαλύματος αυξάνεται.
4. Το χρώμα της όξινης μορφής ΗΔ ενός πρωτολυτικού δείκτη επικρατεί του χρώματος της βασικής μορφής $Δ^-$ του δείκτη όταν το $pH \geq pK_{a,ΗΔ} + 1$.
5. Με την επίδραση αντιδραστηρίου Grignard σε μεθανάλη (HCHO) και υδρόλυση του προϊόντος παράγεται δευτεροταγής αλκοόλη.

Απάντηση:
1. ΣΩΣΤΟ. 2. ΛΑΘΟΣ — το NaCl διίσταται σε 2 ιόντα, οπότε το 0,4 Μ NaCl έχει μεγαλύτερη ωσμωτική πίεση από 0,4 Μ γλυκόζη (είναι υπέρτονο ως προς αυτήν). 3. ΣΩΣΤΟ — επίδραση κοινού ιόντος $F^-$: ο ιοντισμός του HF περιορίζεται, το $[H_3O^+]$ μειώνεται και το pH αυξάνεται. 4. ΛΑΘΟΣ — η όξινη μορφή ΗΔ επικρατεί όταν $pH \leq pK_{a} - 1$· για $pH \geq pK_a + 1$ επικρατεί η βασική μορφή $Δ^-$. 5. ΛΑΘΟΣ — από μεθανάλη με αντιδραστήριο Grignard και υδρόλυση προκύπτει πρωτοταγής αλκοόλη (RCH₂OH).

ΚΛΕΙΔΙ ΒΑΘΜΟΛΟΓΗΣΗΣ (5 μ.). Κάθε ορθός χαρακτηρισμός (1: Σωστό, 2: Λάθος, 3: Σωστό, 4: Λάθος, 5: Λάθος): 1 μ. Δεν ζητείται αιτιολόγηση — βαθμολογείται μόνο ο χαρακτηρισμός. Κενή ή διπλή απάντηση σε πρόταση: 0 μ. για την πρόταση.

Πανελλαδικές Εξετάσεις 2023 — chemistry, Θέμα B (7 μονάδες)

α. Να κατατάξετε κατά σειρά αυξανόμενης ατομικής ακτίνας τα στοιχεία $_7N$, $_{15}P$, $_{33}As$ που βρίσκονται στη θεμελιώδη κατάσταση, αιτιολογώντας την απάντησή σας. (μονάδες 3)
β. Να συγκρίνετε την ισχύ των βάσεων $NH_3$, $AsH_3$, $PH_3$, $CH_3NH_2$ σε υδατικά διαλύματα, ίδιας θερμοκρασίας, αν γνωρίζετε ότι η σειρά αύξησης του +Ι επαγωγικού φαινομένου είναι: $H- < CH_3- < C_2H_5-$ (μονάδα 1). Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. (μονάδες 3)

Απάντηση:
α. Οι ηλεκτρονιακές δομές: N: $1s^2 2s^2 2p^3$, P: $[Ne]3s^2 3p^3$, As: $[Ar]3d^{10}4s^2 4p^3$. Τα τρία στοιχεία ανήκουν στην ίδια ομάδα (15η)· καθώς κατεβαίνουμε στην ομάδα αυξάνεται ο κύριος κβαντικός αριθμός της εξωτερικής στιβάδας (n=2, 3, 4 αντίστοιχα), άρα αυξάνεται το μέγεθος του ατόμου. Σειρά αυξανόμενης ατομικής ακτίνας: $r_N < r_P < r_{As}$.
β. Σειρά ισχύος: $CH_3NH_2 > NH_3 > PH_3 > AsH_3$. Αιτιολόγηση: στη σειρά $NH_3, PH_3, AsH_3$ το κεντρικό άτομο μεγαλώνει (N→P→As), ο δεσμός με το Η εξασθενεί και η τάση δέσμευσης πρωτονίου μειώνεται, άρα η βασική ισχύς μειώνεται. Μεταξύ $CH_3NH_2$ και $NH_3$ (ίδιο κεντρικό άτομο N) συγκρίνουμε με το επαγωγικό φαινόμενο: η ομάδα $CH_3-$ έχει ισχυρότερο +Ι από το $H-$, αυξάνει την ηλεκτρονιακή πυκνότητα στο άζωτο και κάνει τη μεθυλαμίνη ισχυρότερη βάση από την αμμωνία.

ΚΛΕΙΔΙ ΒΑΘΜΟΛΟΓΗΣΗΣ (7 μ.). α (3 μ.): ηλεκτρονιακές δομές / αναγνώριση ίδιας ομάδας: 1 μ.· αιτιολόγηση με αύξηση του n της εξωτερικής στιβάδας: 1 μ.· ορθή σειρά $r_N < r_P < r_{As}$: 1 μ. β (4 μ.): ορθή σειρά $CH_3NH_2 > NH_3 > PH_3 > AsH_3$: 1 μ.· αιτιολόγηση εξασθένησης της βασικότητας $NH_3 \to PH_3 \to AsH_3$ με την αύξηση μεγέθους του κεντρικού ατόμου: 2 μ.· αιτιολόγηση $CH_3NH_2 > NH_3$ με το +Ι επαγωγικό φαινόμενο της $CH_3-$: 1 μ. Μερική πίστωση: ορθή σειρά χωρίς αιτιολόγηση σε κάθε σκέλος: μόνο η μονάδα της σειράς.