13.11.0114 מכינת כימיה פתרון - `3 בוחן מס ) נקודות 3 (0 1 שאלה :) תרכובות

Transcription

13.11.0114 מכינת כימיה פתרון - `3 בוחן מס ) נקודות 3 (0 1 שאלה :) תרכובות
‫‪13.11.0114‬‬
‫מכינת כימיה‬
‫בוחן מס' ‪ - 3‬פתרון‬
‫שאלה ‪ 30( 1‬נקודות)‬
‫נתונה טבלה ובה נתונים של שלושה פלואורידים (תרכובות עם פלואור)‪:‬‬
‫התרכובת‬
‫‪HF‬‬
‫‪BF3‬‬
‫‪SiF4‬‬
‫טמפ' רתיחה (‪)°C‬‬
‫‪00‬‬
‫‪-000‬‬
‫‪- 68‬‬
‫א‪ .‬מהן הסיבות להבדלים בטמפרטורות הרתיחה של שלושת החומרים? הסבירו‪ 05( .‬נקודות)‬
‫* ל‪ HF-‬נק' רתיחה הגבוהה ביותר בשל קשרי יימן הפועלים בין המולקולות‪ .‬אלה הם הקשרים הבין‪-‬‬
‫מולקולוריים החזקים ביותר‪ ,‬לכן יש להשקיע יחסית הרבה אנרגיה ע"מ להתגבר עליהם ולהרחיק בין‬
‫המולוקלות‪.‬‬
‫* ל‪ SiF4-‬ול‪ BF3-‬נק' רתיחה נמוכות מזו של ‪ HF‬כי פועלים בים קשרי ו‪.‬ד‪.‬ו בלבד‪ .‬אלה הם קשרים‬
‫בין‪-‬מולקולריים חלשים יותר מקשרי מיימן‪.‬‬
‫* ל‪ SiF4-‬נק' רתיחה גבוהה מזו של ‪ BF3‬בשל ענן אל' גדול יותר (‪ 50‬אל' לעומת ‪ 30‬אל')‪ .‬מאחר‬
‫ושתי המולקולות אינן קוטביות (טטרהדר ומשולש מישורי)‪ ,‬ענן אל' גדול יותר מאפשר הווצרות של‬
‫מוקדים רבים יותר של דו‪-‬קוטב רגעי במקרה של ‪.SiF4‬‬
‫ב‪ .‬רק אחד משלושת הפלואורידים הנתונים מתמוסס במים‪.‬‬
‫(‪ )0‬זהו אותו‪ ,‬והסבירו מדוע הוא מתמוסס במים‪ 7( .‬נקודות)‬
‫‪ - HF‬היחיד מבין שלושת החומרים אשר מסיס במים בגין קיום קשרי המיימן בין מולקולות ה‪ .HF-‬היות וגם‬
‫בין מולקולות המים מתקיימים קשרי מיימן‪ ,‬בעת ההמסה של ‪ HF‬נוצרות אינטרקציות דומות בין ‪HF‬‬
‫למולקולות מים‪ .‬עובדה זו הופכת את תהליך ההמסה ל"כדאי" מבחינה אנרגתית‪.‬‬
‫(‪ )0‬הסבירו מדוע שני הפלואורידים האחרים לא מתמוססים במים‪ 6( .‬נקודות)‬
‫בפלואוריד הסיליקון ופלואוריד הבורון פועלים קשרי ו‪.‬ד‪.‬ו‪ .‬לעומת זאת‪ ,‬במים פועלים קשרי מיימן‪ .‬החומרים‬
‫הנ"ל אינם מסיסים במים בשל אי‪-‬היכולת ליצור קשרי מיימן עם מולקולות המים – מה שהופך את תהליך‬
‫המסתם ללא רווחי מבחינה אנרגתית‪.‬‬
‫שאלה ‪ 30( 0‬נקודות)‬
‫הסבירו את העובדות שבסעיפים א'‪ ,‬ב' ו‪ -‬ג' שלפניכם‪.‬‬
‫א‪ .‬טמפרטורת הרתיחה של ‪ H2O2‬גבוהה מזו של ‪ 00( .H2O‬נקודות)‬
‫במי‪-‬חמצן מספר קשרי המיימן גדול מזה שבמים‪ ,‬לכן יש להתגבר על יותר כוחות בין‪-‬מולקולריים‪ ,‬מכאן‬
‫נק' הרתיחה גבוהה יותר‪.‬‬
‫ב‪ .‬טמפרטורת הרתיחה של ‪ H2O‬גבוהה מזו של ‪ ,H2S‬אך נמוכה מזו של ‪ 00( .PBr3‬נקודות)‬
‫)‪Tb(PBr3) > Tb(H2O) > Tb(H2S‬‬
‫קשרי ו‪.‬ד‪.‬ו‪.‬‬
‫קשרי מיימן‬
‫קשרי ו‪.‬ד‪.‬ו‪ ,‬ענן אל' גדול מזה של מים‬
‫ג‪ .‬החומר ‪ H2O2‬מתמוסס מצויין במים‪ ,‬אך אינו מתמוסס בהקסאן‪ 00( .C6H14(l) ,‬נקודות)‬
‫קשרי מיימן בשני החומרים‪ ,‬לכן ההמסה‬
‫קשרי ו‪.‬ד‪.‬ו‪ .‬חלשים‪ ,‬אין קשרי מיימן‬
‫אפשרית ורווחית אנרגתית‪.‬‬
‫לכן ההמסה במים אינה אפשרית‪.‬‬
‫שאלה ‪ 38( 3‬נקודות)‬
‫א‪.‬‬
‫‪ 86‬גרם של אמון פחמתי‪ ,(NH4)2CO3 ,‬פורקו בשלמות על‪-‬ידי חימום‪ .‬נוצרו‪:‬‬
‫)‪ H2O(g) ,CO2(g‬ו‪. NH3(g)-‬‬
‫רשמו ניסוח מאוזן של התהליך וקבעו כמה מולים של )‪ NH3(g‬נוצרו בו‪ .‬פרטו חישוביכם‪.‬‬
‫(‪ 06‬נקודות)‬
‫‪ 0.05 .1‬מול‬
‫‪ 0.5 .0‬מול‬
‫‪ 0 .3‬מול‬
‫‪ 0 .4‬מול‬
‫‪1 mol‬‬
‫‪48 g‬‬
‫‪m‬‬
‫‪68 g/mol‬‬
‫‪Mw‬‬
‫‪0.5 mol‬‬
‫‪n‬‬
‫ב‪ .‬למי מהבאים המסה הגדולה ביותר? פרטו חישוביכם‪ 06( .‬נקודות)‬
‫‪ 3*1023 .0‬מולקולות ‪NO2‬‬
‫‪ 0 .0‬מול ‪CO‬‬
‫‪ 00.8 .3‬גרם ‪NaOH.‬‬
‫‪ 50 .8‬ליטר גז חמצן בתנאי החדר‬
‫‪m(NO2) = n×Mw = (N/NA)×Mw = 0.5mol×46g/mol = 23 g‬‬
‫‪m(CO) = n×Mw = 2mol×28 g/mol = 56 g‬‬
‫‪m(NaOH) = 22.4 g‬‬
‫‪m(O2) = n×Mw =( V/Vm)×Mw = (50 L/ 25L/mol)×32 g/mol = 64 g‬‬
‫שאלה ‪ 38( 4‬נקודות)‬
‫א‪ .‬חשבו את סה"כ מספר האטומים ב‪ g 85 -‬של ‪ 00( .NH3‬נקודות)‬
‫‪m(NH3) = 65g‬‬
‫‪n(NH3) = m/Mw = 65g/17 g/mol = 3.82 mol‬‬
‫‪N(NH3) = n×NA = 3.82 mol×6.02×1023 molecules/mol = 23×1023 molecules‬‬
‫‪Natoms = 4×N(NH3) = 4×23×1023 = 92×1023 atoms‬‬
‫ב‪.‬‬
‫)‪S8(s) + H2O(g‬‬
‫‪‬‬
‫)‪H2S(g) + SO2(g‬‬
‫ביצעו במעבדה את התגובה הבלתי מאוזנת שרשומה לעיל‪ ,‬והתקבלו ‪ 64‬גרם )‪. S8(s‬‬
‫בתנאי התגובה הנפח של ‪ 1‬מול גז הוא ‪ 60‬ליטר‪.‬‬
‫חשבו את הנפח של )‪ H2S(g‬שהגיב עם כמות מספקת של )‪ . SO2(g‬פרטו את חישוביכם‪ 00( .‬נקודות)‬
‫)‪16H2S(g) + 8SO2(g)  3S8(s) + 16H2O(g‬‬
‫‪64 g‬‬
‫‪m‬‬
‫‪256.52 g/mol‬‬
‫‪Mw‬‬
‫‪0.249 mol‬‬
‫‪1.33 mol‬‬
‫‪n‬‬
‫‪79.8 L‬‬
‫‪V‬‬
‫‪V (H2S) = n×Vm = 1.33 mol×60 L/mol = 79.8 L‬‬
‫ג‪ .‬נתונים מדגמים של גזים שונים‪ .SO2(g), N2O5(g), CH4(g) :‬כל מדגם שוקל ‪ 0.5‬גרם‪ .‬באיזה‬
‫מדגם מספר המולים של מולקולות הוא גדול ביותר? נמקו‪ 00( .‬נקודות)‬
‫‪CH4‬‬
‫‪N2O5‬‬
‫‪SO2‬‬
‫‪2.5‬‬
‫‪2.5‬‬
‫‪2.5‬‬
‫)‪m (gr‬‬
‫‪16‬‬
‫‪108‬‬
‫‪64‬‬
‫)‪Mw (gr/mol‬‬
‫‪0.156‬‬
‫‪0.023‬‬
‫‪0.039‬‬
‫)‪n (mol‬‬
‫‪ CH4‬מכיל את המספר הגדול ביותר של המולקולות בשל מסה מולרית נמוכה‪.‬‬
‫שאלה ‪ - 5‬חובה (‪ 38‬נקודות)‬
‫א‪ .‬בכלי סגור ‪ A‬יש ‪ 6.8‬גרם )‪. H2S(g‬‬
‫בכלי סגור ‪ B‬יש ‪ 12.8‬גרם )‪. SO2(g‬‬
‫לחץ הגז בכלי ‪ A‬קטן מלחץ הגז בכלי ‪ . B‬שני הכלים נמצאים באותה טמפרטורה‪.‬‬
‫קבעו עבור כל אחד מההיגדים א ו‪ -‬ב שלפניכם אם הוא נכון או לא נכון‪ .‬נמקו כל קביעה‪.‬‬
‫היגד א‪ -‬המספר הכולל של האטומים בכלי ‪ A‬שווה למספר הכולל של האטומים בכלי ‪ 8(. B‬נקודות)‬
‫‪B‬‬
‫‪A‬‬
‫‪SO2‬‬
‫‪H2S‬‬
‫‪m=12.8g‬‬
‫‪m=6.8g‬‬
‫‪Mw=64 g/mol‬‬
‫‪Mw=34 g/mol‬‬
‫‪n=0.2 mol‬‬
‫‪n=0.2 mol‬‬
‫היגד א' נכון – בשני הכלים מספר זהה של אטומים (‪ 1.24×1023‬אטומים)‬
‫היגד ב‪ -‬הנפח של כלי ‪ A‬קטן מן הנפח של כלי ‪ 8( . B‬נקודות)‬
‫היגד ב' לא נכון – מאחר ושני הכלים נמצאים בטמפ' זהות ומכילים מספר זהה של אטומי גז‪ ,‬אך בכלי ‪ A‬הלחץ‬
‫נמוך מזה של כלי ‪ ,B‬משתמע מכך כי הנפח של כלי ‪ A‬גדול מנפחו של כלי ‪ .B‬וזאת בגלל היחס ההפוך בין לחץ‬
‫לנפח של גז‪.‬‬
‫ב‪ .‬פרופאן ‪ C3H8‬נשרף בחמצן על פי התגובה הבלתי מאוזנת הבאה‪:‬‬
‫)‪C3H8(g) + O2(g)  CO2(g) + H2O(g‬‬
‫‪ .i‬חשבו כמה גרם ‪ H2O‬נוצרים כאשר הגיבו ‪ 00‬גרם פרופאן עם ‪ 00‬גרם חמצן ‪ 00( .‬נקודות)‬
‫)‪C3H8(g) + 5O2(g)  3CO2(g) + 4H2O(g‬‬
‫‪4.5‬‬
‫‪10‬‬
‫‪20‬‬
‫)‪m (gr‬‬
‫‪18‬‬
‫‪32‬‬
‫‪44‬‬
‫)‪Mw (gr/mol‬‬
‫‪0.31‬‬
‫‪0.45‬‬
‫)‪no (mol‬‬
‫‪-0.31‬‬
‫‪-0.062‬‬
‫)‪nreacted (mol‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0.388‬‬
‫)‪nf (mol‬‬
‫‪0.25‬‬
‫‪0.186‬‬
‫‪ .ii‬איזה מגיב נשאר בתום התגובה בעודף? (‪ 8‬נקודות)‬
‫מאחר ו‪ O2-‬הנו הגורם המגביל‪ ,‬פרופאן הינו המגיב שנמצא בעודף‪.‬‬
‫‪ .iii‬מהו הנפח הכולל של הגזים בכלי בתום התגובה כאשר התנאים הם שנפח ‪ 0‬מול גז הוא ‪ 05‬ליטר?‬
‫(‪ 8‬נקודות)‬
‫‪Vtotal = ntotal×Vm = (0.388+0.186+0.25)mol×25 L/mol = 20.6L‬‬