Πανελλαδικές Εξετάσεις 2024 — chemistry, Θέμα A (5 μονάδες)

Η υποστιβάδα 3d αποτελείται από
α. τρία (3) ατομικά τροχιακά.
β. πέντε (5) ατομικά τροχιακά.
γ. ένα (1) ατομικό τροχιακό.
δ. επτά (7) ατομικά τροχιακά.

Απάντηση:
β. πέντε (5) ατομικά τροχιακά (για l=2 τα $m_l$ παίρνουν τις τιμές -2,-1,0,+1,+2).

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 2024 — chemistry, Θέμα A (5 μονάδες)

Έχει αποκατασταθεί η παρακάτω χημική ισορροπία: $N_2(g) + O_2(g) \rightleftharpoons 2NO(g)$. Αυξάνοντας τον όγκο του δοχείου υπό σταθερή θερμοκρασία
α. δεν μετατοπίζεται η θέση της χημικής ισορροπίας.
β. μετατοπίζεται η θέση της χημικής ισορροπίας προς τα δεξιά.
γ. μετατοπίζεται η θέση της χημικής ισορροπίας προς τα αριστερά.
δ. αυξάνεται ο αριθμός mol του NO(g).

Απάντηση:
α. δεν μετατοπίζεται (ίδιος αριθμός mol αερίων σε αντιδρώντα και προϊόντα, $\Delta n = 0$, οπότε η μεταβολή όγκου/πίεσης δεν επηρεάζει τη θέση της ισορροπίας).

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 2024 — chemistry, Θέμα A (5 μονάδες)

Η οργανική ένωση $CH_3COOH$ δεν αντιδρά με
α. αντιδραστήριο Fehling.
β. υδατικό διάλυμα $K_2CO_3$.
γ. μεταλλικό νάτριο Na.
δ. υδατικό διάλυμα $NH_3$.

Απάντηση:
α. αντιδραστήριο Fehling (με Fehling αντιδρούν οι αλδεΰδες, όχι τα καρβοξυλικά οξέα· το $CH_3COOH$ ως οξύ αντιδρά με $K_2CO_3$, Na και $NH_3$).

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 2024 — chemistry, Θέμα A (5 μονάδες)

Η μεταβολή της ενθαλπίας μιας αντίδρασης εξαρτάται
α. μόνο από τη φύση των αντιδρώντων.
β. μόνο από τη φυσική κατάσταση των αντιδρώντων και των προϊόντων.
γ. μόνο από τις συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας που λαμβάνει χώρα η αντίδραση.
δ. από όλα τα παραπάνω.

Απάντηση:
δ. από όλα τα παραπάνω (η ΔΗ εξαρτάται από τη φύση των σωμάτων, τη φυσική τους κατάσταση και τις συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας).

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 2024 — chemistry, Θέμα A (5 μονάδες)

Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις ως ΣΩΣΤΟ ή ΛΑΘΟΣ:
1. Το $\psi^2$ εκφράζει την πιθανότητα να βρεθεί το ηλεκτρόνιο σε ένα ορισμένο σημείο του χώρου γύρω από τον πυρήνα.
2. Η χημική ένωση $BeF_2$ έχει ευθύγραμμη διάταξη. Δίνονται: $_4Be$, $_9F$.
3. Στην κατάσταση χημικής ισορροπίας οι ταχύτητες των δύο αντιδράσεων που εκφράζουν οι δύο αντίθετες κατευθύνσεις έχουν μηδενιστεί.
4. Η πρότυπη ενθαλπία εξουδετέρωσης είναι πάντοτε θετική.
5. Τα κατώτερα μέλη των αλκοολών διαλύονται εύκολα στο νερό.

Απάντηση:
1. ΣΩΣΤΟ. 2. ΣΩΣΤΟ (γραμμικό μόριο, γωνία 180°). 3. ΛΑΘΟΣ (οι ταχύτητες των δύο αντίθετων αντιδράσεων γίνονται ίσες, όχι μηδέν — δυναμική ισορροπία). 4. ΛΑΘΟΣ (η εξουδετέρωση είναι εξώθερμη, $\Delta H^0 < 0$). 5. ΣΩΣΤΟ (σχηματίζουν δεσμούς υδρογόνου με το νερό).

ΚΛΕΙΔΙ ΒΑΘΜΟΛΟΓΗΣΗΣ (5 μ.). 1 μονάδα ανά ορθό χαρακτηρισμό (1 Σ, 2 Σ, 3 Λ, 4 Λ, 5 Σ). Καμία μερική πίστωση ανά πρόταση. Δεν ζητείται αιτιολόγηση.

Πανελλαδικές Εξετάσεις 2024 — chemistry, Θέμα B (6 μονάδες)

Μπλε χρώματος στερεό $CoCl_2(s)$ μεταβάλλει το χρώμα του σε ροδόχρουν στερεό $CoCl_2 \cdot 6H_2O(s)$ σύμφωνα με την αμφίδρομη χημική εξίσωση:
$$CoCl_2(s) + 6H_2O(g) \rightleftharpoons CoCl_2 \cdot 6H_2O(s), \quad \Delta H$$
(μπλε) (ροδόχρουν)
α. Βασιζόμενοι στην παραπάνω ισορροπία, εξηγήστε γιατί το μπλε $CoCl_2(s)$ χρησιμοποιείται για την ανίχνευση της υγρασίας. (μονάδες 3)
β. Με αύξηση της θερμοκρασίας το χρώμα του στερεού γίνεται μπλε. Να εξηγήσετε αν η αντίδραση προς τα δεξιά είναι ενδόθερμη ή εξώθερμη. (μονάδες 3)

Απάντηση:
α. Όταν υπάρχει υγρασία (υδρατμοί) στο περιβάλλον, αυξάνεται η συγκέντρωση του $H_2O(g)$· σύμφωνα με την αρχή Le Chatelier η ισορροπία μετατοπίζεται προς τα δεξιά, σχηματίζεται $CoCl_2 \cdot 6H_2O$ και το στερεό αλλάζει χρώμα από μπλε σε ροδόχρουν. Η αλλαγή χρώματος αποτελεί ένδειξη παρουσίας υγρασίας.
β. Με αύξηση της θερμοκρασίας ευνοείται η ενδόθερμη κατεύθυνση (αρχή Le Chatelier). Αφού το στερεό γίνεται μπλε, η ισορροπία μετατοπίζεται προς τα αριστερά, άρα η προς τα αριστερά αντίδραση είναι ενδόθερμη. Συνεπώς η προς τα δεξιά αντίδραση είναι εξώθερμη ($\Delta H < 0$).

ΚΛΕΙΔΙ ΒΑΘΜΟΛΟΓΗΣΗΣ (6 μ.). α (3 μ.): αναφορά ότι η παρουσία υδρατμών (αύξηση $[H_2O(g)]$) μετατοπίζει την ισορροπία προς τα δεξιά κατά Le Chatelier: 2 μ.· σύνδεση με την αλλαγή χρώματος μπλε → ροδόχρουν ως ένδειξη υγρασίας: 1 μ. β (3 μ.): επίκληση της αρχής Le Chatelier (αύξηση Τ ευνοεί την ενδόθερμη κατεύθυνση): 1 μ.· διαπίστωση ότι η μετατόπιση είναι προς τα αριστερά (μπλε), άρα η προς τα αριστερά είναι ενδόθερμη: 1 μ.· συμπέρασμα ότι η προς τα δεξιά είναι εξώθερμη ($\Delta H<0$): 1 μ. Σωστό συμπέρασμα χωρίς αιτιολόγηση: 1 μ. συνολικά στο β.

Πανελλαδικές Εξετάσεις 2024 — chemistry, Θέμα B (6 μονάδες)

Δίνεται ο πίνακας σημείων βρασμού:
LiH: 1270°C, HF: 23°C, HBr: -66°C, HCl: -82°C.
α. Να εξηγήσετε την πολύ μεγάλη τιμή του σημείου βρασμού του LiH. (μονάδες 2)
β. Να εξηγήσετε γιατί το HF έχει μεγαλύτερο σημείο βρασμού από τα άλλα υδραλογόνα. (μονάδες 2)
γ. Να εξηγήσετε γιατί το HBr έχει μεγαλύτερο σημείο βρασμού από το HCl. (μονάδες 2)
Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: $A_r(H)=1$, $A_r(Cl)=35{,}5$, $A_r(Br)=80$ και οι ατομικοί αριθμοί: $_3Li$, $_1H$.

Απάντηση:
α. Το LiH είναι ιοντική ένωση (μέταλλο Li + αμέταλλο H): τα ιόντα συγκρατούνται στο κρυσταλλικό πλέγμα με ισχυρότατες ηλεκτροστατικές δυνάμεις Coulomb, οπότε απαιτείται πολύ υψηλή θερμοκρασία για τη διάσπασή του και τη μετάβαση σε αέρια φάση.
β. Στο HF το Η συνδέεται με το πολύ ηλεκτραρνητικό και μικρό F, οπότε μεταξύ των μορίων HF αναπτύσσονται δεσμοί υδρογόνου, που είναι ισχυρότεροι από τις διαμοριακές δυνάμεις των υπόλοιπων υδραλογόνων (τα Cl, Br δεν σχηματίζουν δεσμούς υδρογόνου).
γ. Τα HBr και HCl είναι πολικά μόρια με δυνάμεις διπόλου-διπόλου και London. Το HBr έχει μεγαλύτερη σχετική μοριακή μάζα ($M_r = 81$ έναντι 36,5 του HCl), άρα ισχυρότερες δυνάμεις διασποράς London, και επομένως υψηλότερο σημείο βρασμού.

ΚΛΕΙΔΙ ΒΑΘΜΟΛΟΓΗΣΗΣ (6 μ.). α (2 μ.): χαρακτηρισμός του LiH ως ιοντικής ένωσης: 1 μ.· σύνδεση με ισχυρές δυνάμεις Coulomb στο κρυσταλλικό πλέγμα και υψηλό σημείο βρασμού: 1 μ. β (2 μ.): αναγνώριση δεσμών υδρογόνου στο HF (H συνδεδεμένο με F): 1 μ.· σύγκριση με τις ασθενέστερες διαμοριακές δυνάμεις των άλλων υδραλογόνων: 1 μ. γ (2 μ.): αναγνώριση ότι συγκρίνονται δυνάμεις London (και διπόλου-διπόλου) σε παρόμοια μόρια: 1 μ.· σύγκριση $M_r$ (81 > 36,5) και σύνδεση με ισχυρότερες London στο HBr: 1 μ. Απλή αναφορά «μεγαλύτερο $M_r$» χωρίς αναφορά στις δυνάμεις London: -1 μ. στο γ.