חלק א - חמד"ע
Transcription
חלק א - חמד"ע
לקט שאלות "פתוחות" ממבחני מתכונת בכימיה בחמד"ע 3יח"ל חלק א' תרכובות פחמן ,מבנה ,קישור ותכונות החומר לפניך ארבע תרכובות פחמן: C2H5OH I CH3COCH3 II CH3COOH III C2H5NH2 IV א .רשום נקודות ייצוג אלקטרוניות לכל אחת מהמולקולות. ב .רשום את הצורה מרחבית סביב כל אחד מהאטומים המודגשים. ג .כל החומרים מתמוססים במים .הסבר עובדה זו בפירוט לגבי חומר IIולגבי חומר .IV ד .ה pH-של כל אחת מן התמיסות המימיות נבדק . למי מבין התמיסות pHגבוה מ ,7-למי נמוך מ 7-ולמי ה pH-שווה ל?7- ה .אפשר לקבל שניים מן החומרים ברשימה מאותו חומר מוצא ,שגם הוא ברשימה ,באמצעות מספר שלבים. נסח את שתי שרשרות התגובות על כל שלביהן. מבנה ,קישור ותכונות החומר לפניך 7חומרים: פרופאן תיול: חומצה אתאנואית: נתרן תת-ברומי: צורן דו-חמצני : דו פלואורו אתאן: קובלט: אוריאה: CH3CH2CH2SH CH3COOH NaBrO SiO2 CH3CHF2 Co NH2CONH2 בטמפרטורת החדר אחד מחומרים אלה הוא גז ,שניים מהחומרים הם נוזלים וארבעה מוצקים. א .התאם את מצבי הצבירה בטמפרטורת החדר לחומרים השונים – נמק את בחירתך. ב -אילו חומרים יוליכו חשמל במצב נוזלי? אילו חומרים יוליכו חשמל בתמיסה מימית? מדוע? לווה תשובתך בניסוח התגובות המתאימות. ג- אוריאה מתמוססת במים ופרופאן תיול מתמוסס ב) – CS2(lהסבר עובדות אלה ונסח את תהליכי ההמסה. ד -טמפרטורת הרתיחה של פרופאן תיאול גבוהה מטמפרטורת הרתיחה של דו פלואור אתאן – הסבר. ה -האם טמפרטורת הרתיחה של NaBrOתהיה גבוהה או נמוכה מזו של ?NBrOנמק 2 מבנה ,קישור ותכונות החומר לפניך נוסחות מולקולריות של חמישה חומרים: CH3CH2CH3 V CH3COCH3 IV CH3OH III CCl4 II CH4 I א. שרטט דיאגראמות לואיס )נקודות ייצוג אלקטרוניות( עבור כל אחת מן המולקולות. ב. .iלמי ,מבין החומרים Iו ,II-נקודת רתיחה גבוהה יותר? נמק את קביעתך. .iiסדר את החומרים IV ,IIIו V-לפי סדר עולה של נקודות רתיחה )הנמוכה ביותר מימין ,הגבוהה ביותר משמאל( .נמק! .iiiאילו מבין חמשת החומרים מתמוססים יותר טוב ב CS2-ואילו מתמוססים טוב יותר ב?H2O - האם יש חומרים שיכולים להתמוסס בשני הממסים? מי הם? נמק את כל קביעותיך! לאטום של היסוד Xיש 5אלקטרונים ברמת האנרגיה האלקטרונית הגבוהה ביותר. ג. .i רשום את הנוסחות של שני החומרים הבאים :התרכובת של Xעם פלואור ,התרכובת של X עם נתרן. .ii ממסים את שתי התרכובות לעיל במים .האם שתי התמיסות ,אחת מהן או אף לא אחת מהן יוליכו חשמל? נמק את תשובתך. 3 מבנה ,קישור ותכונות החומר בטבלה שלפניך נתונות תכונות של החומרים :A - E החומר א. נקודת היתוך K נקודת רתיחה K מסיסות במים מוליכות חשמלית בתמיסה מימית מוליכות חשמלית בנוזל מוליכות חשמלית במוצק A 183 187 לא מתמוסס לא מוליך לא מוליך לא מוליך B 405 מתפרק מתמוסס לא מוליך לא מוליך לא מוליך C 290 391 מתמוסס מוליך לא מוליך לא מוליך D 654 לא ידוע מתמוסס מוליך לא מוליך מוליך E 1883 2503 לא מתמוסס לא מוליך לא מוליך זהה את החומרים A-Eמתוך רשימת החומרים הבאים: O צורן ארבע פלואורי SiF4 חומצה אתאנואית: נתרן תת-ברומי: NaBrO צורן דו- חמצני SiO2 CH3-C-OH O אוריאה: נמק את קביעתך. ב. הסבר את התופעות הבאות: .iחומר Bמתמוסס במים. .iiחומר Cמתמוסס במים .iiiחומר Eאינו מתמוסס במים ג. .iנסח את תהליך ההמסה במים עבור חומר .B .iiנסח את תהליך ההמסה במים עבור חומר .C .iiiנסח את תהליך ההמסה במים עבור חומר .D 4 H2N-C-NH2 חמצון-חיזור וסטוכיומטריה השאלה הבאה עוסקת בתגובות של מתכות שונות :ברזל ) ,(Feאלומיניום ) (Alונחושת ).(Cu כאשר סוללים מסילת ברזל יש לחבר את הפסים על-ידי הלחמה באמצעות ברזל .הדרך לעשות זאת היא לערבב אבקת ברזל חמצני ) (Fe2O3מוצק עם אבקת אלומיניום .מחממים את התערובת ,בתגובה המתרחשת נוצר ברזל מתכתי מותך, לאחר קירור הוא הופך לברזל מוצק ומחבר את שני הפסים יחד. א.i . .ii נסח את התגובה בין ברזל חמצני ואלומיניום .אזן אותה באמצעות חצאי תגובות. מי הוא המחמצן ומי הוא המחזר בתגובה זו? ב .לצורך חיבור שני פסים יש צורך ב 25-גרם ברזל מותך .כמה ברזל חמצני וכמה אלומיניום נחוצים ליצירת 50 חיבורים? ברזל ואלומיניום מגיבים עם תמיסת חומצה חנקתית ,בדומה לרוב המתכות ,באמצעות פליטת מימן .תגובתה של הנחושת ,שהיא אחת ממתכות המטבע ,שונה לחלוטין. נתון ניסוח התגובה של נחושת עם חומצה חנקתית: )Cu2+(aq) + 2NO2(g) + 6H2O(l ג.i . . ii )+ 4H3O+(aq )2NO3-(aq Cu(s) + מי המחמצן ומי המחזר בתגובה זו? כמה מול אלקטרונים עוברים מן המחמצן למחזר כאשר נוצרים 216גרם מים? 5 סטכיומטריה וחמצון-חיזור א" .כריות אויר" המצויות ברכב תפקידן להגן עלינו בזמן תאונה הן חייבות להתנפח ִבּן-רגע ) 0.03שניות( ,בעת התנגשות חזיתית של המכונית. החומר העיקרי להפעלת הכרית הוא נתרן אזיד. NaN3 , ברגע ההתנגשות חיישן רגיש לשינוי פתאומי במהירות מפעיל מצית חשמלי ,הגורם לפירוק ה: NaN3 - )∆H <0 (1 )NaN3(s) ⎯→ Na(s) + N2(g .i מהי דרגות החמצון של האטומים השונים )יכולה להיות דרגת חמצון שהיא שבר( ? .ii מהו החומר המחמצן? מהו החומר המחזר? . iiiאזן את תהליך .כמה מול e−משתתפים בתהליך המאוזן שרשמת? iv האם תוצרי תגובה עלולים להזיק לנוסעים? ב .ב"כריות אויר" נמצא חומר נוסף ,אשלגן חנקתי. KNO3 , הוא מגיב עם כל הנתרן שנוצר בתגובה . 1לפניך התהליך המאוזן : )(2 ? 10Na(s) + 2 KNO3(s) ⎯→ K2O(s) + 5 Na2O(s) + .iמהו התוצר הנוסף? הסבר תוך ציון מספר מולי האלקטרונים שעברו בתהליך. ג.i . .ii חבר תגובות ) 2 ,1המאוזנות( לניסוח תגובה כוללת. הנפח של "כרית אויר" מנופחת היא 50ליטר .בהנחה שבתנאי ההתנפחות ,הנפח המולרי של גז כלשהו הוא 25ליטר ,כמה גרם NaN3צריכים להגיב כדי לנפח את הכרית ? נמק חישוביך. ד. כל המגעים החשמליים בחישנים ,מצופים זהב .בהתחשב בעובדה ש"כרית האויר" חייבת להיות תקינה במשך שנים רבות )לפחות 15שנים( ,בתנאי אקלים ומזג אויר מגוונים ,מה היתרון של צפוי הזהב ? 6 חומצות ובסיסים שאלה זו עוסקת בשלושת החומרים ) NH3(g) ,Na(sו. H2SO4(l)- ) NH3(gו H2SO4(l)-הם שניים מתוך עשרת הכימיקלים המיוצרים ביותר בעולם. א .נסח את התגובה של כל אחד משלושה חומרים אלה במים. ב .לכל אחת משלוש התמיסות של חומרים אלה מוסיפים מספר טיפות של פנול פתלאין .באילו מן התמיסות יופיע צבע? נמק. מערבבים 100מ"ל תמיסה מימית של 0.1 M NH3עם 50מ"ל תמיסה מימית של . 0.5 M H2SO4 ג .רשום ניסוח מאוזן לתהליך המתרחש. ד .האם התמיסה שמתקבלת לאחר הערבוב הינה בעלת pHגדול ,קטן או שווה ל ?7 -נמק. מערבבים 100מ"ל של תמיסת 1M H2SO4עם 6.5גרם מתכת ) . A(sהחומרים הגיבו בשלמות. נתון ניסוח התגובה שהתרחשה: )2H2O(l H2(g) + A+2(aq) + )A(s) + 2H3O+(aq ה .חשב את המסה המולרית של המתכת ). A(s 7 חומצות ובסיסים ,אנרגיה תומר )שם בדוי( הכניס 1ג' אשלגן הידרוקסידי ,KOH(s) ,לתוך 100מ"ל מים מזוקקים. א .נסח את התגובה שהתרחשה. כתוצאה מהתגובה עלתה טמפרטורת המים ב 7.76 -מעלות צלזיוס. ב .חשב את ∆Hעבור תהליך ההמסה של אשלגן הידרוקסידי. אהוד )שם בדוי אף הוא( הכניס 1ג' אשלגן הידרוקסידי מוצק ,KOH(s) ,לתוך 100מ"ל תמיסת החומצה .HClידוע שעבור התגובה שהתרחשה . ∆H° = -234.6 Kj/mol ג .נסח את התגובה שהתרחשה. ד .חשב בכמה מעלות צלזיוס תעלה הטמפרטורה של התמיסה. ה .בעזרת ניסוחי התגובות והנתונים שקיבלת או חישבת ,חשב את ∆Hעבור תהליך הסתירה ,של תמיסת אשלגן הידרוקסידי עם תמיסת החומצה. ו .האם ערך ∆Hעבור תהליך הסתירה של תמיסת נתרן הידרוקסידי עם תמיסת החומצה HClיהיה קטן ,גדול או שווה לערך שחשבת בסעיף הקודם? נמק. 8 שיווי משקל החומר ) SO2Cl2(gהוא מגיב חשוב מאוד בתעשיית הצבעים והתרופות. החומר מופק באמצעות התגובה הבאה אשר יכולה להגיעה לשיווי משקל: )SO2(g) + Cl2(g )SO2Cl2(g לכלי שנפחו 10ליטר הכניסו 1מול של ) SO2(gו 1.2 -מול של ). Cl2(g לפניך גרף המתאר את השתנות כמותם )במולים( של ) Cl2(gושל ) SO2Cl2(gעם הזמן ) .שים לב -ריכוז ה SO2(g)-אינו מופיע בגרף(. מולים )Cl2(g 1.2 1.0 0.5 )SO2Cl2(g 30 20 10 זמן )דקות( א. ב. האם ברגע הכנסת החומרים למערכת היא נמצאת בשיווי משקל? נמק. .iמהו ריכוז ) 15 ,SO2(gדקות לאחר תחילת התגובה? .iiהאם במשך 10הדקות הראשונות של התגובה הלחץ בכלי עלה ,ירד או נשאר קבוע? נמק. .iiiרשום את הביטוי לקבוע שיווי המשקל וחשב את ערכו. ג. .iאיזה שינוי נגרם למערכת בדקה ה?20 - .iiהאם ערכו של קבוע שיווי המשקל בדקה ה 30-קטן ,גדול או שווה לזה שבדקה ה ?15-נמק. בדקה ה) 50 -מחוץ לתחומי הגרף( הוסיפו לכלי מול אחד של הגז האציל ארגון.Ar , ד. כיצד תשפיע הוספת הארגון על ריכוזו של )) SO2Cl2(gענה באופן איכותי ,ללא חישובים(. בניסוי אחר ,בכלי זהה שניפחו 10ליטרים ,שלתוכו הוכנסו אותם חומרים באותן כמויות כמו בכלי המתואר בגרף, העלו את הטמפרטורה והמתינו עד שהמערכת הגיעה לשיווי-משקל .כמות ה Cl2(g) -במצב שיווי-משקל בכלי זה הייתה גדולה יותר מכמותו במצב שיווי המשקל בכלי הראשון. 2.0מולים. ה. .i על סמך התיאור לעיל ,האם התגובה ליצירת ) SO2Cl2(gאקסותרמית או אנדותרמית? נמק. .iiהאם ערכו של קבוע שיווי המשקל קטן גדול או שווה לזה שחשבת במערכת הראשונה בדקה ה ? 15-נמק. 9 שיווי משקל .6בתעשיית האמוניה נפטרים משאריות ) CO(gעל ידי תגובה עם אדי מים לפי התגובה המנוסחת להלן: )CO(g) + H2O(g )CO2(g) + H2(g לכלי הנמצא בטמפרטורה של 150 °Cהכניסו 2מול אדי מים ,H2O(g) ,ו 1.5 -מול פחמן חד-חמצני ).CO(g הגרף שלפניך מתאר את השינוי שחל בריכוזם עם הזמן. ריכוז )מול לליטר( H2O 5 4 3 CO 2 1 זמן )דקות( א. 17 15 5 10 .iמהו נפח הכלי? .iiרשום ביטוי לקבוע שיווי המשקל. .iiiחשב את ערכו של קבוע שיווי המשקל. .ivבאיזו דקה הגיעה התגובה לשיווי משקל? ב. . iהסבר איזה שינוי חל במערכת בדקה העשירית. .iiהאם ערכו של Kהשתנה? הסבר. .iiiהאם חל שינוי או שינויים בלחץ השורר בכלי בין הדקה ה 9-לדקה ה ?12-הסבר את תשובתך ג. .iאיזה שינוי חל במערכת בדקה ה ?15 - .iiהאם התגובה אקסותרמית או אנדותרמית? נמק. בדקה ה 20 -העלו את הלחץ ל 500 -אטמוספירות .בלחץ זה אדי המים מתעבים לנוזל .כעבור זמן מה המערכת הגיעה לשיווי משקל חדש. ד. האם ריכוז ה CO(g) -במצב שיווי המשקל החדש יהיה גדול ,קטן או שווה לזה שבדקה ה ?20 - נמק. 10