Θέμα: 38838

Για να εκτυπώσετε το Θέμα πατήστε "Εκτύπωση"!

Τύπος Σχολείου:	Γενικό Λύκειο	Πηγή: Ι.Ε.Π.	Αναγνώσθηκε: 1870 φορές Επικοινωνία
Μάθημα:	Χημεία	Τάξη:	Α' Λυκείου
Κωδικός Θέματος:	38838	Θέμα:	2
Τελευταία Ενημέρωση:	10-Ιαν-2026	Ύλη:	1.3.3 Ατομικός αριθμός - Μαζικός αριθμός 1.3.4 Ισότοπα 1.5.3 Διαλυτότητα 2.1.2 Κατανομή ηλεκτρονίων σε στιβάδες 2.3.7 Ομοιοπολικός δεσμός 3.5.4 Μεταθετικές αντιδράσεις
Το θέμα προέρχεται και αντλήθηκε από την πλατφόρμα της Τράπεζας Θεμάτων Διαβαθμισμένης Δυσκολίας που αναπτύχθηκε (MIS5070818-Tράπεζα θεμάτων Διαβαθμισμένης Δυσκολίας για τη Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση, Γενικό Λύκειο-ΕΠΑΛ) και είναι διαδικτυακά στο δικτυακό τόπο του Ινστιτούτου Εκπαιδευτικής Πολιτικής (Ι.Ε.Π.) στη διεύθυνση (http://iep.edu.gr/el/trapeza-thematon-arxiki-selida)

Τύπος Σχολείου:	Γενικό Λύκειο
Τάξη:	Α' Λυκείου
Μάθημα:	Χημεία
Θέμα:	2
Κωδικός Θέματος:	38838
Ύλη:	1.3.3 Ατομικός αριθμός - Μαζικός αριθμός 1.3.4 Ισότοπα 1.5.3 Διαλυτότητα 2.1.2 Κατανομή ηλεκτρονίων σε στιβάδες 2.3.7 Ομοιοπολικός δεσμός 3.5.4 Μεταθετικές αντιδράσεις
Τελευταία Ενημέρωση: 10-Ιαν-2026
Το θέμα προέρχεται και αντλήθηκε από την πλατφόρμα της Τράπεζας Θεμάτων Διαβαθμισμένης Δυσκολίας που αναπτύχθηκε (MIS5070818-Tράπεζα θεμάτων Διαβαθμισμένης Δυσκολίας για τη Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση, Γενικό Λύκειο-ΕΠΑΛ) και είναι διαδικτυακά στο δικτυακό τόπο του Ινστιτούτου Εκπαιδευτικής Πολιτικής (Ι.Ε.Π.) στη διεύθυνση (http://iep.edu.gr/el/trapeza-thematon-arxiki-selida)

Αρχείο Εκφώνησης (PDF) Αρχείο Εκφώνησης (DOC)

Θέμα 2ο

2.1 Η αφαλάτωση του θαλασσινού νερού χρησιμοποιείται για την παραγωγή πόσιμου νερού, ιδιαίτερα σε περιοχές με ελάχιστες βροχοπτώσεις. Κατά τη διαδικασία απομακρύνονται τα διαλυμένα ιόντα, που σε μεγάλες συγκεντρώσεις καθιστούν το νερό ακατάλληλο για κατανάλωση. Ωστόσο, μετά την παραλαβή του καθαρού νερού απομένει ένα πυκνό υδατικό διάλυμα, με υψηλή περιεκτικότητα σε ευδιάλυτα άλατα, όπως το $NaCl$, το $CaCl_2$ και το $MgCl_2$. Η απόρριψη αυτού του πυκνού διαλύματος στο περιβάλλον μπορεί να έχει σοβαρές οικολογικές επιπτώσεις, ιδιαίτερα στη θαλάσσια ζωή. Για τον λόγο αυτό είναι επιθυμητό να απομακρυνθούν τα άλατα από το διάλυμα, και να μετατραπούν σε αδιάλυτα στερεά (ιζήματα), που μπορούν να συλλεγούν με διήθηση. Τα ιζήματα αυτά μπορεί να χρησιμοποιηθούν στη βιομηχανία ή στην έρευνα.

Στη διάθεσή σας υπάρχουν υδατικά διαλύματα των αντιδραστηρίων: $Na_2CO_3$ (Α), $H_2SO_4$ (Β) και $NaOH$ (Γ), καθώς και ο Πίνακας 1, που παρουσιάζει τη διαλυτότητα διαφόρων αλάτων και υδροξειδίων του ασβεστίου και του μαγνησίου στους $25\ ^0\ C$.

Πίνακας 1: Διαλυτότητες διαφόρων αλάτων και υδροξειδίων του ασβεστίου και του μαγνησίου στους $25\ ^0\ C$.

α) Να εξηγήσετε ποιο από τα αντιδραστήρια Α, Β ή Γ είναι το καταλληλότερο για να καταβυθιστεί από το πυκνό διάλυμα που παραμένει στη μονάδα αφαλάτωσης:

i. Η μεγαλύτερη δυνατή ποσότητα ιόντων $Ca^{2+}$.

ii. Η μεγαλύτερη δυνατή ποσότητα ιόντων $Mg^{2+}$.

(μονάδες 6)

β) Να γράψετε τις χημικές εξισώσεις για τις αντιδράσεις του $CaCl_2$ με καθένα από τα αντιδραστήρια Α, Β και Γ.

(μονάδες 6)

Μονάδες 12

2.2 Η ραδιοχρονολόγηση με βάση τον άνθρακα-14 είναι μία από τις πιο διαδεδομένες μεθόδους που χρησιμοποιούν οι επιστήμονες, για να εκτιμήσουν την ηλικία οργανικών υλικών (οστά, ξύλο, ύφασμα). Στη μέθοδο αυτή χρησιμοποιούνται τα ισότοπα του άνθρακα $^{12}_{6}C$ και $^{14}_{6}C$. Το ισότοπο $^{12}_{6}C$ είναι σταθερό και απαντά σε ποσοστό $99\%$ στη φύση, ενώ το ισότοπο $^{14}_{6}C$ είναι ραδιενεργό και απαντά στη φύση σε πάρα πολύ μικρό ποσοστό.

α) Να γράψετε τον αριθμό πρωτονίων και νετρονίων για τα άτομα $^{12}_{6}C$ και $^{14}_{6}C$.

(μονάδες 4)

β) Να περιγράψετε τον σχηματισμό δεσμού ανάμεσα σε άτομα του $_6C$ και του $_1H$ στο μεθάνιο ($CH_4$) και να γράψετε τον ηλεκτρονιακό τύπο του μεθανίου.

(μονάδες 5)

γ) Κατά τη διάρκεια της ζωής ενός οργανισμού ο λόγος των δύο ισοτόπων $^{12}_{6}C$ και $^{14}_{6}C$ διατηρείται σταθερός και ίσος με $1:10^{-12}$. Μετά τον θάνατο του οργανισμού η ποσότητα του ραδιενεργού ισοτόπου $^{14}_{6}C$ μειώνεται στο μισό κάθε $5.700$ έτη εξαιτίας της ραδιενεργού διάσπασής του. Επομένως, η ηλικία στην οποία έπαψε να ζει ένας ζωντανός οργανισμός μπορεί να εκτιμηθεί με τον προσδιορισμό του λόγου των δύο ισοτόπων σήμερα.

Δύο αρχαιολογικά ευρήματα ανθρώπινων οστών ανακαλύπτονται σε δύο γειτονικές τοποθεσίες Α και Β. Σε δείγματα από τα ευρήματα Α και Β προσδιορίστηκε η ποσότητα $^{12}_{6}C$ και $^{14}_{6}C$, ως εξής:

Να εξηγήσετε σύντομα:

i. Ποιο από τα δύο ευρήματα είναι παλαιότερο;

ii. Πότε περίπου έζησε ο άνθρωπος της περιοχής Β;

(μονάδες 4)

Μονάδες 13

Εμφάνιση Απάντησης

Αρχείο Απάντησης (PDF) Αρχείο Απάντησης (DOC)

Ενδεικτικές απαντήσεις

2.1

α) Τα ιόντα $Ca^{2+}$ μπορούν να καταβυθιστούν με τα αντιδραστήρια Α, Β και Γ ως $CaCO_3$, $CaSO_4$ ή $Ca(OH)_2$ αντίστοιχα. Από τον Πίνακα 1 φαίνεται ότι η διαλυτότητα του $CaCO_3$ στο νερό είναι μικρότερη από αυτήν του $Ca(OH)_2$ και του $CaSO_4$, άρα η μεγαλύτερη δυνατή ποσότητα ιόντων $Ca^{2+}$ θα καταβυθιστεί, όταν το $CaCl_2$ αντιδράσει με το $Na_2CO_3$.

Τα ιόντα $Mg^{2+}$ μπορούν να καταβυθιστούν με τα αντιδραστήρια Α, Β και Γ ως $MgCO_3$, $MgSO_4$ ή $Mg(OH)_2$ αντίστοιχα. Από τον Πίνακα 1 φαίνεται ότι η διαλυτότητα του $Mg(OH)_2$ στο νερό είναι μικρότερη από αυτήν του $MgCO_3$ και του $MgSO_4$, άρα η μεγαλύτερη δυνατή ποσότητα ιόντων $Mg^{2+}$ θα καταβυθιστεί, όταν το $MgCl_2$ αντιδράσει με το $NaOH$.

β)

$$CaCl_2(aq)+Na_2CO_3(aq)\rightarrow CaCO_3(s)+2NaCl(aq)$$

$$CaCl_2(aq)+H_2SO_4(aq)\rightarrow CaSO_4(s)+2HCl(aq)$$

$$CaCl_2(aq)+2NaOH(aq)\rightarrow Ca(OH)_2(s)+2NaCl(aq)$$

2.2

α) $^{12}_{6}C$ : $6$ πρωτόνια και $12-6=6$ νετρόνια.

$^{14}_{6}C$ : $6$ πρωτόνια και $14-6=8$ νετρόνια.

β) $_1H$: $K(1)$. Είναι αμέταλλο και έχει την τάση να προσλάβει $1$ ηλεκτρόνιο, για να συμπληρώσει την εξωτερική του στιβάδα (η Κ συμπληρώνεται με $2$ ηλεκτρόνια).

$_6C$: $K(2)$ $L(4)$. Ο $C$ είναι αμέταλλο και έχει την τάση να προσλάβει $4$ ηλεκτρόνια, για να συμπληρώσει την εξωτερική του στιβάδα.

Δύο αμέταλλα θα κάνουν ομοιοπολικό δεσμό.

Για να συνεισφέρει $4$ ηλεκτρόνια το άτομο του άνθρακα και να δημιουργηθούν $4$ κοινά ζεύγη, θα χρειαστεί $4$ άτομα υδρογόνου, όπως φαίνεται στο σχήμα.

Μοριακός τύπος $CH_4$.

Οι δεσμοί μεταξύ άνθρακα και υδρογόνου ($C-H$) είναι πολικοί ομοιοπολικοί πολωμένοι.

γ) Κατά τη διάρκεια της ζωής ενός οργανισμού έχουμε:

$$\frac{m\ ^{12}_{6}C}{m\ ^{14}_{6}C}=\frac{1}{10^{-12}}.$$

Ο λόγος αυτός μετά τον θάνατο του οργανισμού αυξάνεται, γιατί μικραίνει ο παρονομαστής (λόγω της διάσπασης του ραδιενεργού ισοτόπου).

Επομένως, όσο παλαιότερο είναι το αρχαιολογικό εύρημα τόσο μικρότερος θα γίνεται ο παρονομαστής (και τόσο μεγαλύτερος θα γίνεται ο λόγος).

i. Επειδή $2,5\cdot 10^{-14}<5\cdot 10^{-14}$, το οστικό εύρημα της τοποθεσίας Α θα είναι παλαιότερο από αυτό της τοποθεσίας Β.

ii. Όταν η ποσότητα του ραδιενεργού ισοτόπου $^{14}_{6}C$ μειωθεί στο μισό, δηλαδή ο λόγος διπλασιαστεί, θα έχουν περάσει $5.700$ έτη. Παρατηρούμε ότι:

$$\frac{0,1}{5\cdot 10^{-14}}=\frac{0,1\cdot 100}{5\cdot 10^{-14}\cdot 100}=2\cdot \frac{1}{10^{-12}}.$$

Επομένως, ο άνθρωπος της περιοχής Β έζησε πριν από $5.700$ έτη περίπου.