Θέμα: 38909

Για να εκτυπώσετε το Θέμα πατήστε "Εκτύπωση"!

Τύπος Σχολείου:	Γενικό Λύκειο	Πηγή: Ι.Ε.Π.	Αναγνώσθηκε: 3176 φορές Επικοινωνία
Μάθημα:	Χημεία	Τάξη:	Α' Λυκείου
Κωδικός Θέματος:	38909	Θέμα:	2
Τελευταία Ενημέρωση:	15-Μαΐ-2026	Ύλη:	2.1.2 Κατανομή ηλεκτρονίων σε στιβάδες 2.2 Κατάταξη των στοιχείων (Περιοδικός Πίνακας). Χρησιμότητα του Περιοδικού Πίνακα. 2.3.4 Ατομική ακτίνα 2.4.6 Ονοματολογία ανόργανων χημικών ενώσεων 3.5.4 Μεταθετικές αντιδράσεις 4.1.1 Σχετική ατομική μάζα - Σχετική μοριακή μάζα 4.1.2 Το mol: μονάδα ποσότητας ουσίας στο S.I. 4.1.3 Γραμομοριακός όγκος 4.2 Καταστατική εξίσωση των αερίων
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:	38909
Ύλη:	2.1.2 Κατανομή ηλεκτρονίων σε στιβάδες 2.2 Κατάταξη των στοιχείων (Περιοδικός Πίνακας). Χρησιμότητα του Περιοδικού Πίνακα. 2.3.4 Ατομική ακτίνα 2.4.6 Ονοματολογία ανόργανων χημικών ενώσεων 3.5.4 Μεταθετικές αντιδράσεις 4.1.1 Σχετική ατομική μάζα - Σχετική μοριακή μάζα 4.1.2 Το mol: μονάδα ποσότητας ουσίας στο S.I. 4.1.3 Γραμομοριακός όγκος 4.2 Καταστατική εξίσωση των αερίων
Τελευταία Ενημέρωση: 15-Μαΐ-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

Ένας μαθητής θέλει να ελέγξει αν έχει κατανοήσει την καταστατική εξίσωση των ιδανικών αερίων ($P\cdot V=n\cdot R\cdot T$).

α) Παίρνει ένα μπαλόνι γεμάτο με $0,1\ mol$ αζώτου ($N_2$), σε θερμοκρασία $20\ ^0\ C$ και πίεση $1\ atm$. Στη συνέχεια, το βάζει στον καταψύκτη του σπιτιού του, όπου η θερμοκρασία είναι $-18\ ^0\ C$. Να εξηγήσετε τι θα συμβεί στο μπαλόνι.

(μονάδες 3)

β) Την επόμενη ημέρα μεταφέρει το μπαλόνι στο Εργαστήριο Χημείας του σχολείου του. Εκεί ο καθηγητής τού δίνει ένα πανομοιότυπο μπαλόνι, το οποίο έχει γεμίσει με $CO_2$ αντί για $N_2$ έτσι, ώστε και τα δύο μπαλόνια να έχουν τις ίδιες ακριβώς διαστάσεις.

i. Θα περιέχουν τα δύο μπαλόνια την ίδιο αριθμό μορίων ή όχι;

ii. Θα έχουν την ίδια μάζα ή όχι;

Σε κάθε περίπτωση να εξηγήσετε την απάντησή σας.

Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες $A_r(C)=12$, $A_r(N)=14$ και $A_r(O)=16$.

(μονάδες 4)

γ) Ο μαθητής κάποια στιγμή μπέρδεψε τα δύο μπαλόνια και δεν ήξερε πλέον ποιο περιέχει το $N_2$ και ποιο το $CO_2$. Ο καθηγητής συνέδεσε ένα σωληνάκι στο ένα μπαλόνι και άφησε το αέριό του να περάσει μέσα από ένα κορεσμένο διάλυμα $Ca(OH)_2$. Αμέσως ο μαθητής παρατήρησε τον σχηματισμό λευκού θολώματος (ιζήματος) στο διάλυμα.

i. Το μπαλόνι που χρησιμοποιήθηκε ήταν το μπαλόνι με το $N_2$ ή το μπαλόνι με το $CO_2$;

(μονάδες 1)

ii. Να τεκμηριώσετε την απάντησή σας γράφοντας τη χημική εξίσωση της αντίδρασης που έλαβε χώρα. Επίσης, να γράψετε το όνομα του λευκού ιζήματος που σχηματίστηκε.

(μονάδες 4)

Μονάδες 12

2.2

Το $1964$ ο Arrigo Bondi εισήγαγε την ακτίνα van der Waals ($r_W$). Σύμφωνα με αυτήν, ένα άτομο μπορεί να θεωρηθεί ως σφαίρα ακτίνας $r_W$. Η ακτίνα αυτή ορίζεται ως το μισό της απόστασης μεταξύ των πυρήνων δυο ατόμων του στοιχείου, που έχουν πλησιάσει στην ελάχιστη δυνατή απόσταση, χωρίς να σχηματίζεται μεταξύ τους χημικός δεσμός. Η ακτίνα van der Waals αποτελεί μια καλή αναπαράσταση του ατομικού μεγέθους.

Μια μαθήτρια βρήκε σε ένα φυλλάδιο τον Πίνακα 1, στον οποίο παρουσιάζονται τιμές της $r_W$, για ορισμένα χημικά στοιχεία.

Πίνακας 1: Ακτίνες van der Waals για ορισμένα χημικά στοιχεία.

α) Να προσδιορίσετε σε ποια ομάδα ή σε ποιες ομάδες του Περιοδικού Πίνακα ανήκουν τα στοιχεία $Li$, $Na$ και $K$.

(μονάδες 3)

β) Να προσδιορίσετε σε ποια περίοδο ή σε ποιες περιόδους του Περιοδικού Πίνακα ανήκουν τα στοιχεία $N$, $O$ και $F$.

(μονάδες 3)

γ) Να εξηγήσετε γιατί η ακτίνα $r_W$ αυξάνεται προς τα κάτω στα στοιχεία της πρώτης στήλης του Πίνακα 1.

(μονάδες 3)

δ) Να εξηγήσετε γιατί η ακτίνα $r_W$ μειώνεται προς τα κάτω στα στοιχεία της τρίτης στήλης του Πίνακα 1.

(μονάδες 4)

Μονάδες 13

Εμφάνιση Απάντησης

Αρχείο Απάντησης (PDF) Αρχείο Απάντησης (DOC)

Ενδεικτικές Απαντήσεις

2.1

α) Κατά την ψύξη του μπαλονιού, η θερμοκρασία μειώνεται από $20\ ^0\ C$ ($293\ K$) στους $-18\ ^0\ C$ ($255\ K$). Επειδή τα $mol$ ($n$), η σταθερά $R$ και η πίεση είναι σταθερά (η πίεση του ατμοσφαιρικού αέρα στην κατάψυξη είναι περίπου ίδια με αυτή της κουζίνας), από την καταστατική εξίσωση $P\cdot V=n\cdot R\cdot T$ προκύπτει ότι ο όγκος εξαρτάται μόνο από τη θερμοκρασία. Μείωση της $T$ συνεπάγεται μείωση του $V$, άρα το μπαλόνι θα συρρικνωθεί.

β) Από την καταστατική εξίσωση των ιδανικών αερίων έχουμε:

$$n=\frac{P\cdot V}{R\cdot T}.$$

i) Αφού $P$, $V$, $R$ και $T$ είναι ίδια στα δύο μπαλόνια, τότε σε αυτά περιέχονται ίσα $mol$ αερίων, άρα περιέχεται ίδιος αριθμός μορίων.

ii) Δεν θα έχουν την ίδια μάζα, αφού η μάζα δίνεται από τη σχέση:

$$n=\frac{m}{M_r}\Rightarrow m=n\cdot M_r.$$

Αφού έχουμε διαφορετικές ουσίες στα μπαλόνια, οι οποίες έχουν διαφορετικό $M_r$ άρα θα έχουν διαφορετική μάζα ($m_{N_2}=0,1\cdot 28\ g$ και $m_{CO_2}=0,1\cdot 44\ g$).

γ)

i) Το μπαλόνι που σχημάτισε λευκό ίζημα στο διάλυμα $Ca(OH)_2$ είναι αυτό με το $CO_2$.

ii) Η χημική εξίσωση της αντίδρασης που έλαβε χώρα είναι:

$$CO_2(g)+Ca(OH)_2(aq)\rightarrow CaCO_3(s)+H_2O(l).$$

Το λευκό ίζημα είναι το $CaCO_3$, δηλαδή το ανθρακικό ασβέστιο.

2.2

α) Η ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων των τριών στοιχείων στη θεμελιώδη τους κατάσταση είναι:

$_3Li$: $K(2)$ $L(1)$

$_{11}Na$: $K(2)$ $L(8)$ $M(1)$

$_{19}K$: $K(2)$ $L(8)$ $M(8)$ $N(1)$

Όλα τα υπό εξέταση άτομα διαθέτουν ένα ηλεκτρόνιο στην εξωτερική στιβάδα. Επομένως, ανήκουν στην $1^η$ ομάδα του Περιοδικού Πίνακα.

β) Η ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων των τριών στοιχείων στη θεμελιώδη τους κατάσταση είναι:

$_7N$: $K(2)$ $L(5)$

$_8O$: $K(2)$ $L(6)$

$_9F$: $K(2)$ $L(7)$

Όλα τα υπό εξέταση άτομα κατανέμουν τα ηλεκτρόνιά τους σε δυο στιβάδες. Επομένως, ανήκουν στη $2^η$ περίοδο του Περιοδικού Πίνακα.

γ) Καθώς «κατεβαίνουμε» σε μια ομάδα του Περιοδικού Πίνακα, προστίθενται στιβάδες στο άτομο, επομένως, η ακτίνα της σφαίρας αυξάνεται. Έτσι, αυξάνεται και η ακτίνα $r_W$.

δ) Κατά μήκος μιας περιόδου του Περιοδικού Πίνακα, αυξάνεται ο ατομικός αριθμός των στοιχείων. Με άλλα λόγια, αυξάνεται το πυρηνικό φορτίο των ατόμων των στοιχείων. Επομένως αυξάνονται οι έλξεις που ασκούνται από τον πυρήνα του κάθε ατόμου στα εξωτερικά ηλεκτρόνια. Με δεδομένο ότι όλα ανήκουν στην ίδια στιβάδα, η ακτίνα της σφαίρας μειώνεται. Έτσι, μειώνεται και η ακτίνα $r_W$.