ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ
Γράφετε ευανάγνωστα και καθαρά!
Όλες οι απαντήσεις να είναι επαρκώς αιτιολογημένες!!!
Δώστε προσοχή στα σημαντικά ψηφία των αριθμητικών αποτελεσμάτων!
 Καλή επιτυχία.
Δεδομένα
Ατομικά βάρη (amu): μαγνησίου 24,3050, αζώτου 14,007, υδρογόνου, 1,008, αντιμονίου 121,75
Σταθερά διαστάσεως Κa(Η2ΡΟ4–) = 6,2  108
Το ιόν νιτριδίου είναι το Ν3–
ΘΕΜΑΤΑ
1. Δίνονται οι ουσίες: HBr, Η2C=CΗ2, CHCl3, NH3. Ποια ουσία έχει
(α) τις ισχυρότερες δυνάμεις διασποράς;
(β) τους ισχυρότερους δεσμούς υδρογόνου;
(γ) Σε ποια ουσία οι δυνάμεις διπόλου – διπόλου είναι μηδενικές;
123
2. Τα φυσικά ισότοπα του αντιμονίου είναι το 121
51Sb και το 51Sb , το οποίο έχει ατομική μάζα
122,90 amu. Αν η εκατοστιαία φυσική αναλογία του πρώτου ισοτόπου είναι 1,3419 φορές
μεγαλύτερη από αυτή του δευτέρου, να υπολογισθεί η ατομική μάζα του πρώτου ισοτόπου.
Δώστε το αποτέλεσμα με 4 σημαντικά ψηφία!
3. Ποιες από τις ακόλουθες ηλεκτρονικές διατάξεις αντιστοιχούν σε διεγερμένη κατάσταση;
Βρείτε για ποια συγκεκριμένα άτομα πρόκειται και γράψτε την ηλεκτρονική τους διάταξη στη
θεμελιώδη κατάσταση.
(α) 1s22s23p1
(β) [Ne]3s23p4
(γ) 1s22s22p43s1
(δ) [Ar]3d54s24p1
Πόσα ασύζευκτα ηλεκτρόνια υπάρχουν σε κάθε χημικό είδος στη θεμελιώδη κατάσταση;
4. Έστω το νιτρίδιο του βορίου σε αέρια κατάσταση, ΒΝ(g). Για να αυξήσετε την ισχύ του δεσμού
του μορίου ΒΝ, θα προσθέτατε ή θα αφαιρούσατε ένα ηλεκτρόνιο; Εξηγήστε
5. Για ποια από τα παρακάτω μόρια ή ιόντα η περιγραφή των δεσμών απαιτεί χρησιμοποίηση
απεντοπισμένων μοριακών τροχιακών (ΜΟ);
(α) C2Η2 (ακετυλένιο)
(β) SO2
(γ) NO2– (δ) Cl2CO (ε) ΗCΟ2– (μυρμηκικό ιόν)
6. (I) Ποιο από τα παρακάτω είναι άλας που σχηματίζεται από εξουδετέρωση ισχυρού οξέος με
ισχυρή βάση; Αναφερθείτε σε ΟΛΑ τα άλατα!
(α) Ba(NO2)2,
(β) CaS,
(γ) NaF,
(δ) SrBr2, (ε) NH4I
(II) Ποιο από τα οξέα που βρήκατε είναι το ισχυρότερο;
1
7. Συμπληρώστε τα κενά στις παρακάτω προτάσεις:
(α) Κατά τη θεωρία VSEPR, το μόριο SnCl2(g) ανήκει στον γενικό τύπο .................... και η
πραγματική γεωμετρία του είναι .........................., ενώ το μόριο SCl2(g) που ανήκει στον γενικό
τύπο ..................... έχει μοριακή γεωμετρία ......................
(β) Το pH διαλύματος ΗClO4(aq) 0,010 Μ είναι ίσον με ........... Αν ένα τέτοιο διάλυμα αραιωθεί με
νερό, ώστε ο όγκος του να διπλασιασθεί, το pH του νέου διαλύματος θα είναι ίσο με ............
(γ) Ο τύπος του μονοατομικού ιόντος που έχει 16 πρωτόνια και 18 ηλεκτρόνια είναι ........... Το ιόν
αυτό ενώνεται με ιόντα Mg2+ και δίνει το άλας (όνομα και τύπος)
...............................................................
(δ) Τα υβριδικά τροχιακά που χρησιμοποιεί ο άνθρακας στο κυανίδιο του υδρογόνου, ΗCΝ, είναι του
τύπου ........, ενώ αυτά που χρησιμοποιεί στη φορμαλδεΰδη, ΗCΗΟ, είναι του τύπου .........
8. Όταν το μεταλλικό μαγνήσιο καίγεται στον αέρα σχηματίζεται οξείδιο του μαγνησίου και μικρή
ποσότητα νιτριδίου του μαγνησίου, Mg3N2. Το νιτρίδιο του μαγνησίου αντιδρά με νερό παράγοντας
υδροξείδιο του μαγνησίου και αμμωνία. Υπολογίστε:
(α) Τα γραμμάρια της αμμωνίας που μπορούν να ληφθούν από την αντίδραση 15,0 g νιτριδίου του
μαγνησίου με την απαραίτητη ποσότητα νερού.
(β) Τα moles του υδροξειδίου του μαγνησίου.
9. Το πλάσμα του αίματος διατηρείται σε pH = 7,40 (0,05) με τη βοήθεια ρυθμιστικών
συστημάτων από ανθρακικά, φωσφορικά και πρωτεΐνες. Αν η ρύθμιση σε pH = 7,40 δεχθούμε ότι
γίνεται μόνο χάρις στην ισορροπία φωσφορικών
Η2ΡΟ4–(aq) + H2O()  ΗΡΟ42–(aq) + H3O+(aq)
ποια τιμή πρέπει να έχει ο λόγος [Η2ΡΟ4–]/[ΗΡΟ42–] στους 25οC;
10. (α) Ταυτοποιήστε το στοιχείο Χ, Υ, Ζ της δεύτερης περιόδου το οποίο, ως διατομικό μόριο ή
ιόν έχει την ακόλουθη ηλεκτρονική διάταξη σθένους:
(i) X2 (σ2s)2(σ*2s)2(π2p)4(σ2p)2
(ii) Y2+ (σ2s)2(σ*2s)2(σ2p)2(π2p)4(π*2p)1
(iii) Z2– (σ2s)2(σ*2s)2(π2p)4(σ2p)1
(β) Πόση είναι η τάξη δεσμού στο (ii);
2
ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ
1. (α) Γενικά, οι δυνάμεις διασποράς (London) αυξάνονται με αυξανόμενη μοριακή μάζα. Από τις
δεδομένες ενώσεις, τη μεγαλύτερη μοριακή μάζα έχει το CΗCl3 (107,36 amu), άρα αυτό εμφανίζει
τις ισχυρότερες δυνάμεις διασποράς.
(β) Δεσμούς υδρογόνου έχουμε όταν το Η συνδέεται άμεσα με ένα πολύ ηλεκτραρνητικό και
μικρό σε μέγεθος στοιχείο με ένα τουλάχιστο μονήρες ηλεκτρονικό ζεύγος στο φλοιό σθένους,
όπως είναι τα F, O ή Ν.
Στο HBr έχουμε δεσμούς υδρογόνου, αλλά όχι ιδιαίτερα ισχυρούς. Στις ενώσεις Η2C=CΗ2 και
CHCl3, τα άτομα Η συνδέονται με άτομα C και έτσι δεν έχουμε δεσμούς Η.
Όμως, μεταξύ των μορίων ΝΗ3 σχηματίζονται δεσμοί υδρογόνου, ισχυρότεροι από αυτούς που
έχουμε στο HBr, επειδή το Ν είναι πιο ηλεκτραρνητικό και πιο μικρό σε μέγεθος από το Br.
(γ) Οι δυνάμεις διπόλου – διπόλου είναι μηδενικές, όταν, λόγω συμμετρίας, οι επιμέρους διπολικές
ροπές αλληλοεξουδετερώνονται και δίνουν μoλ = 0.
Με τις δεδομένες ενώσεις, αυτό ισχύει μόνο στο αιθυλένιο, Η2C=CΗ2.
2. Αν υποθέσουμε ότι η εκατοστιαία φυσική αναλογία του ισοτόπου 123
51Sb είναι x, η εκατοστιαία
φυσική αναλογία του 121
51Sb θα είναι 1,3419x. Επίσης, θα ισχύει ότι x + 1,3419x = 1

2,3419x = 1 και x = 0,42700
Δηλαδή, η εκατοστιαία φυσική αναλογία του ισοτόπου 123
51Sb είναι 42,700%. Για το ισότοπο
121
51
Sb ,
η εκατοστιαία φυσική αναλογία είναι: 100% – 42,700% = 57,300%.
Το ατομικό βάρος του αντιμονίου 121,75, δηλαδή η μέση ατομική μάζα του είναι 121,75 amu.
Αν y η ατομική μάζα του ισοτόπου 121
51Sb , τότε θα ισχύει η εξίσωση
0,57300y + (0,42700  122,90) amu = 121,75 amu

y=
121,75 amu  (0,42700 122,900 amu)
= 120,9 amu
0,57300
Ατομική μάζα του ισοτόπου 121
51Sb = 120,9 amu
3. Για να έχουμε διεγερμένη κατάσταση θα πρέπει κάποιο ηλεκτρόνιο να έχει μεταπηδήσει από
τροχιακό χαμηλότερης ενέργειας σε τροχιακό υψηλότερης ενέργειας. Αυτό διαπιστώνεται από μια
απλή σύγκριση της δεδομένης κατάστασης με τη θεμελιώδη κατάσταση.
(α) Το άτομο διαθέτει 5 ηλεκτρόνια (e), τα οποία στη θεμελιώδη κατάσταση δίνουν τη δομή
1s22s22p1  διεγερμένη κατάσταση, αφού το 5ο ηλεκτρόνιο βρίσκεται σε υψηλότερης ενέργειας
τροχιακό, το 3p.
5 e  Ζ = 5 (βόριο, B).
Υπάρχει 1 ασύζευκτο e σε 2p τροχιακό.
(β) Το άτομο διαθέτει 16 e, τα οποία στη θεμελιώδη κατάσταση συμφωνούν με τη δεδομένη δομή
16 e  Ζ = 16 (θείο, S). Υπάρχουν 2 ασύζευκτα e σε δύο 3p τροχιακά.
3
(γ) Το άτομο διαθέτει 9 e, τα οποία στη θεμελιώδη κατάσταση δίνουν τη δομή 1s22s22p5 
διεγερμένη κατάσταση, αφού ένα 2p ηλεκτρόνιο βρίσκεται σε υψηλότερης ενέργειας τροχιακό, το
3s.
9 e  Ζ = 9 (φθόριο, F). Υπάρχει 1 ασύζευκτο e σε 2p τροχιακό.
(δ) Το άτομο διαθέτει 26 e, τα οποία στη θεμελιώδη κατάσταση δίνουν τη δομή [Ar]3d64s2 
διεγερμένη κατάσταση, αφού ένα 3d ηλεκτρόνιο βρίσκεται σε υψηλότερης ενέργειας τροχιακό, το
4p.
26 e  Ζ = 26 (σίδηρος, Fe). Υπάρχουν 4 ασύζευκτα e στα 3d τροχιακά.
4. Θα πρέπει να κατασκευάσουμε το διάγραμμα ΜΟ ή να γράψουμε την ηλεκτρονική δομή
σθένους του μορίου BΝ και να υπολογίσουμε την τάξη δεσμού του μορίου.
Το Β ανήκει στην Ομάδα ΙΙΙΑ και έχει 3 ηλεκτρόνια σθένους, ενώ το Ν που ανήκει στην Ομάδα
VA έχει 5 ηλεκτρόνια σθένους. Δηλαδή, συνολικά το μόριο ΒΝ έχει 8 ηλεκτρόνια σθένους που
κατανέμονται ως εξής (σ2s)2(σ*2s)2(π2p)4(σ2p)0. Η τάξη δεσμού στο ΒΝ είναι (6 – 2)/2 = 2. Επειδή τα
αμέσως υψηλότερης ενέργειας ΜΟ, δηλαδή τα (σ2p) είναι δεσμικά, η προσθήκη ενός ηλεκτρονίου
σε αυτά, θα μεγαλώσει την τάξη δεσμού σε (7 – 2)/2 = 2,5 και κατά συνέπεια θα κάνει τον δεσμό
ισχυρότερο στο ιόν ΒΝ–. Αντίθετα, η αφαίρεση ενός ηλεκτρονίου (από τα δεσμικά π2p) θα
ελαττώσει την τάξη δεσμού σε (5 – 2)/2 = 1,5.
5. Απεντοπισμένα ΜΟ χρησιμοποιούμε, όταν η θεωρία του Lewis απαιτεί τη διατύπωση δύο ή
περισσότερων δομών συντονισμού, για την καλλίτερη περιγραφή της δεσμικής κατάστασης ενός
μορίου.
Οι δομές Lewis των δεδομένων μορίων ή ιόντων είναι:
Από τα δεδομένα μόρια, το ακετυλένιο (α) και το φωσγένιο (δ), έχουν εντοπισμένους διπλούς
δεσμούς και η περιγραφή τους γίνεται με έναν τύπο.
Αντίθετα, το διοξείδιο του θείου (β), το νιτρώδες ιόν (γ) και το μυρμηκικό ιόν (ε) έχουν π δεσμούς,
οι οποίοι μπορούν να «αλλάζουν» θέση και στη θεωρία VB περιγράφονται με τη βοήθεια δομών
συντονισμού.
Επομένως γι’ αυτά τα δύο μόρια (SO2 και ΝO2), η θεωρία ΜΟ χρησιμοποιεί απεντοπισμένα
μοριακά τροχιακά.
6. (Ι) Ένα άλας προκύπτει τυπικά από μία αντίδραση εξουδετέρωσης οξέος – βάσεως:
οξύ + βάση → άλας (ουδέτερο) + Η2Ο
Το κατιόν του άλατος προέρχεται από τη βάση και το ανιόν από το οξύ. Έτσι έχουμε:
(α) Ba(NO2)2: Προέρχεται από Ba(OH)2 (ισχυρή βάση) και ΗΝΟ2 (ασθενές οξύ) (Σελ. 654)
(β) CaS : Προέρχεται από Ca(OH)2 (ισχυρή βάση) και Η2S (ασθενές οξύ)
(γ) NaF: Προέρχεται από NaOH (ισχυρή βάση) και ΗF (ασθενές οξύ)
(δ) SrBr2: Προέρχεται από Sr(OH)2 (ισχυρή βάση) και ΗBr (ισχυρό οξύ)
(ε) NH4I: Προέρχεται από NH3 (ασθενής βάση) και ΗI (ισχυρό οξύ)
Σωστό είναι το (δ).
4
(ΙΙ) Τα οξέα ΗΝΟ2, Η2S και HF είναι ασθενή (Σελ. 654). Από τα οξέα – υδρίδια HBr και ΗΙ,
ισχυρότερο είναι το ΗΙ, επειδή το Ι έχει το μεγαλύτερο ατομικό μέγεθος σε σχέση με το Br (Σελ.
663).
7. (α) Κατά τη θεωρία VSEPR, το μόριο SnCl2(g) ανήκει στον γενικό ΑΒ2Ε και η πραγματική
γεωμετρία του είναι κεκαμμένη (γωνιακή), ενώ το μόριο SCl2(g) που ανήκει στο γενικό τύπο
ΑΒ2Ε2 έχει μοριακή γεωμετρία (επίσης) κεκαμμένη (γωνιακή)
(β) Το pH διαλύματος ΗClO4(aq) 0,010 Μ είναι ίσον με 2,00. Αν ένα τέτοιο διάλυμα αραιωθεί με
νερό, ώστε ο όγκος του να διπλασιασθεί, το pH του νέου διαλύματος θα είναι ίσο με 2,30.
Το ΗClO4 είναι ισχυρό οξύ (πλήρης διάσταση) και συνεπώς το pH διαλύματος ΗClO4 0,010 Μ (=1,0
 10–2) είναι ίσο με 2,00. Με τον διπλασιασμό του όγκου του διαλύματος, η συγκέντρωση των ιόντων
Η3Ο+ υποδιπλασιάζεται, δηλαδή γίνεται ίση με 0,0050 Μ. Άρα, το pH του νέου διαλύματος θα είναι:
pH = –log(5,0  10–3) = 3,00 – log5,0 = 3,00 – 0,70 = 2,30
(γ) Ο τύπος του μονοατομικού ιόντος που έχει 16 πρωτόνια και 18 ηλεκτρόνια είναι S2–. Το ιόν
αυτό ενώνεται με ιόντα Mg2+ και δίνει το άλας (όνομα και τύπος) MgS (σουλφίδιο του μαγνησίου)
(δ) Τα υβριδικά τροχιακά που χρησιμοποιεί ο άνθρακας στο κυανίδιο του υδρογόνου, ΗCΝ, είναι του
τύπου sp, ενώ αυτά που χρησιμοποιεί στη φορμαλδεΰδη, ΗCΗΟ, είναι του τύπου sp2.
Σύμφωνα με τη θεωρία VSEPR, το μόριο Η–C≡Ν:, με γενικό τύπος ΑΒ2, είναι γραμμικό, ενώ το μόριο
ΗCΗΟ, με γενικό τύπος ΑΒ3, είναι επίπεδο τριγωνικό. Για τη γραμμική γεωμετρία προβλέπεται
υβριδισμός sp, ενώ για την επίπεδη τριγωνική sp2 (Πίν. 10.2, Σελ. 411).
8. Το πρόβλημα είναι καθαρά στοιχειομετρικό.
Η χημική εξίσωση και οι αναλογίες moles και γραμμαρίων για τις ενώσεις που μας ενδιαφέρουν
είναι:
Mg3Ν2(s) + 6H2O() → 3Mg(OH)2(s) + 2NH3(g)
1 mol
3 mol
2 mol
100,915 g
2  17,0307 g = 34,0614 g
Έστω x η ζητούμενη ποσότητα του Mg3Ν2(s) σε γραμμάρια. Με απλή μέθοδο των τριών, βάσει της
αναλογίας γραμμαρίων, βρίσκουμε:
x
(34, 0614 g NH 3 )(15, 0 g Mg 3 N 2 )
= 5,06 g ΝΗ3
100,915 g Mg 3 N 2
(β) Επειδή 1 mol Mg3Ν2 έχει μάζα 100,915 g, τα 15,0 g Mg3Ν2 θα αντιστοιχούν σε
15,0 g / 100,915 g mol–1 :
15, 0 g Mg 3 N 2
= 0,149 mol Mg3Ν2
100,915 g Mg 3 N 2 / mol Mg 3 N 2
Επειδή 1 mol Mg3Ν2 δίνει 3 mol Mg(OH)2, τα 0,149 mol Mg3Ν2 θα δώσουν 3  0,149 mol =
0,447 mol Mg(OH)2
5
9. Επειδή πρόκειται για ρυθμιστικό σύστημα, θα χρησιμοποιήσουμε την εξίσωση HendersonHasselbach (Σελ. 710), αφού σε αυτήν εμφανίζεται ο λόγος [Η2ΡΟ4–]/[ΗΡΟ42–].
[ 4 2 ]
[άλας ]
pH = pKa + log
= pKa + log
[ 2 4  ]
[οξύ]
(1)
Δηλαδή, στη δεδομένη ισορροπία, ως οξύ δρα το αμφιπρωτικό ιόν Η2ΡΟ4– και ως άλας η συζυγής
του βάση ΗΡΟ42–.
(Στην πράξη, ένα τέτοιο διάλυμα φτιάχνεται από διαλύματα των αλάτων NaH2PO4 και Na2HPO4).
Για το οξύ Η2ΡΟ4–, pKa = 8,00 – log6,2 = 7,21, οπότε από την (1) προκύπτει
7,40 = 7,21 + log
log
[ 4 2 ]
[ 2 4  ]
[ 2 4  ]
= –0,19
[ 4 2 ]

log
[ 4 2 ]
= 0,19 
[ 2 4  ]
[ 2 4  ]
= 0,65
[ 4 2 ]
και
10. (α) (i) Επειδή τα ηλεκτρόνια σθένους στο Χ2 είναι 10, το άτομο Χ έχει 5 ηλεκτρόνια σθένους
και άρα ανήκει την Ομάδα 5Α  Χ2 = Ν2 (άζωτο).
(ii) Το ιόν Y2+ έχει 11 ηλεκτρόνια σθένους και συνεπώς το ουδέτερο μόριο Υ2 έχει 12 ηλεκτρόνια
σθένους και το άτομο Υ έχει 6 ηλεκτρόνια σθένους  το Υ ανήκει στην Ομάδα 6Α και είναι το
οξυγόνο (Υ2 = Ο2 και Y2+ = Ο2+).
(iii) Το ιόν Ζ2– έχει 9 ηλεκτρόνια σθένους και συνεπώς το ουδέτερο μόριο Ζ2 έχει 8 ηλεκτρόνια
σθένους και το άτομο Ζ έχει 4 ηλεκτρόνια σθένους  το Ζ ανήκει στην Ομάδα 4Α και είναι ο
άνθρακας (Ζ2 = C2 και Ζ2– = C2–).
(β) Η τάξη δεσμού (τ.δ.) δίνεται από τη σχέση τ.δ. = (δεσμικά e – αντιδεσμικά e) / 2 =
(8 – 3) / 2 = 2,5
6

Download Report