Θέμα 2ο

2.1 Οι βιομηχανίες τροφίμων και ποτών χρησιμοποιούν μεγάλες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα (\(CO_2\)) για την παρασκευή ανθρακούχων ποτών, όπως η σόδα, η μπύρα και τα αναψυκτικά με ανθρακικό, επειδή το \(CO_2\) βελτιώνει πολύ τη γεύση τους. Το αέριο \(CO_2\) διαβιβάζεται με ειδικές συσκευές υπό πίεση \(3-4 atm\) στα μπουκάλια του αναψυκτικού, τα οποία αμέσως σφραγίζονται.
Η Μαρία σκέφτηκε να παρασκευάσει σπιτική λεμονάδα με ανθρακικό βασιζόμενη στην παρακάτω συνταγή που βρήκε:
\(\bullet\) \(2\) φλιτζάνια νερό
\(\bullet\) Χυμός από \(2\) λεμόνια
\(\bullet\) \(2\) κουταλιές της σούπας ζάχαρη
\(\bullet\) \(1/2\) κουταλάκι του γλυκού κιτρικό οξύ («Ξινό» στα σούπερ μάρκετ)
\(\bullet\) \(1/2\) κουταλάκι του γλυκού μαγειρική σόδα (\(NaHCO_3\)).
Η Μαρία παρατήρησε ότι κατά τη διάρκεια της παρασκευής μεγάλο μέρος από το παραγόμενο κατά την αντίδραση \(CO_2\) απελευθερώθηκε στο περιβάλλον με μορφή φυσαλίδων. Επίσης, ότι στη σπιτική λεμονάδα που έφτιαξε η διαλυμένη ποσότητα \(CO_2\) ουσιαστικά δεν βελτίωσε τη γεύση της. Προφανώς, είχε πολύ λίγο διαλυμένο \(CO_2\) σε σχέση με αυτό που περιέχουν τα ανθρακούχα αναψυκτικά.
α) Να συμπληρώσετε τη χημική εξίσωση της μαγειρικής σόδας με το κιτρικό οξύ, για το οποίο να θεωρήσετε ότι έχει τύπο \(ΗΑ.\)
\(NaHCO_3(aq) + ΗΑ(aq) \rightarrow\)
(Μονάδες 2)
β) Να εξηγήσετε γιατί το μεγαλύτερο μέρος του παραγόμενου \(CO_2\) στη συνταγή της Μαρίας απελευθερώθηκε στο περιβάλλον, αντί να παραμείνει διαλυμένο στο υγρό. Λάβετε υπόψη σας τους κανόνες διαλυτότητας των αερίων.
(Μονάδες 4)
γ) Να εξηγήσετε σε ποια ομάδα και σε ποια περίοδο του Περιοδικού Πίνακα ανήκουν τα στοιχεία \(_6C\) και \(_{11}Na\). Επίσης, να προσδιορίσετε ποιος είναι ο ατομικός αριθμός του στοιχείου που είναι κάτω από τον \(_6C\) στην \(3η\) περίοδο.
(Μονάδες 6)
Μονάδες 12

2.2 Κατά τη διάρκεια των Ολυμπιακών Αγώνων του Ρίο ντε Τζανέιρο το 2016, το νερό στην πισίνα των καταδύσεων στο Ολυμπιακό Κέντρο Υγρού Στίβου άλλαξε ξαφνικά χρώμα και έγινε πράσινο. Το περιστατικό συνέβη στις 9 Αυγούστου του 2016, την ώρα που παρακολουθούσαν οι θεατές τους αγώνες. Η επίσημη εξήγηση που δόθηκε λίγες ημέρες μετά ήταν ότι:
\(\bullet\) Το πρόβλημα προκλήθηκε, όταν ένας τεχνικός πρόσθεσε \(80\) λίτρα υπεροξειδίου του υδρογόνου (\(H_2O_2\)) στην πισίνα. Το \(H_2O_2\) αντέδρασε με το υποχλωριώδες νάτριο (\(ΝaClΟ\)) που χρησιμοποιείται ως απολυμαντικό.
\(\bullet\) Η απότομη κατανάλωση του απολυμαντικού διευκόλυνε την ανάπτυξη φυκών (algae) στο νερό, με αποτέλεσμα αυτό να πάρει πράσινο χρώμα.
α) Η αντίδραση που πραγματοποιήθηκε ήταν η εξής:
\(H_2O_2(aq) + NaClO(aq) \rightarrow NaCl(aq) + H_2O(l) + O_2(g)\).
Να προσδιορίσετε τον αριθμό οξείδωσης του οξυγόνου στο \(H_2O_2\) και του χλωρίου στο \(NaClO\).
(Μονάδες 4)

β) Τα υποχλωριώδη άλατα έχουν την τάση να αντιδρούν με την αμμωνία, για να σχηματίσουν χλωραμίνες (\(NH_2Cl\), \(NHCl_2\) και \(NCl_3\)), άζωτο (\(N_2\)) και χλώριο (\(Cl_2\)). H τριχλωραμίνη ή τριχλωριούχο άζωτο (\(NCl_3\)) είναι τοξική και εκρηκτική. Να περιγράψετε τον σχηματισμό δεσμού ανάμεσα στο \(_7Ν\) και το \(_{17}Cl\) το τριχλωριούχο άζωτο (\(NCl_3\)) και να γράψετε τον σχετικό ηλεκτρονιακό τύπο.
(Μονάδες 5)

γ) Να συμπληρώσετε τους συντελεστές στις χημικές εξισώσεις:
\(H_2O_2(aq) \rightarrow H_2O(l) + O_2(g)\),
\(NaClO(aq) + ΝΗ_3(aq) \rightarrow NΗCl_2(aq)  +  ΝaΟΗ(aq)\).
(Μονάδες 4)
Μονάδες 13

Το παραπάνω θέμα αναπτύχθηκε στο πλαίσιο του έργου: «Ανάπτυξη Δοκιμασιών Αξιολόγησης Δεξιοτήτων Εγγραμματισμού στα μαθήματα της Νεοελληνικής Γλώσσας και Λογοτεχνίας, της Άλγεβρας, της Φυσικής και της Χημείας Α’ Λυκείου Γενικού Λυκείου» Ανάδοχος: «Ειδικός Λογαριασμός Κονδυλίων Έρευνας (Ε.Λ.Κ.Ε) Πανεπιστημίου Ιωαννίνων» ΑΔΑΜ: 25SYMV016348911 2025-02-20.