Τράπεζα Θεμάτων

www.trapeza-thematon.gr

Τύπος Σχολείου:	Γενικό Λύκειο	Τάξη:	Α' Λυκείου
Μάθημα:	Χημεία	Θέμα:	2
Κωδικός Θέματος:	38835	Ύλη:	1.2 Γνωρίσματα της ύλης (μάζα, όγκος, πυκνότητα). Μετρήσεις και Μονάδες 1.5.2 Περιεκτικότητες Διαλυμάτων - Εκφράσεις περιεκτικότητας 2.1.2 Κατανομή ηλεκτρονίων σε στιβάδες 2.3.5 Ιοντικός ή ετεροπολικός δεσμός 2.4.4 Αριθμός οξείδωσης 2.4.6 Ονοματολογία ανόργανων χημικών ενώσεων 3.5.1 Πώς συμβολίζονται οι χημικές αντιδράσεις 3.5.3 Οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις 3.5.4 Μεταθετικές αντιδράσεις

Τύπος Σχολείου:	Γενικό Λύκειο
Τάξη:	Α' Λυκείου
Μάθημα:	Χημεία
Θέμα:	2
Κωδικός Θέματος:	38835
Ύλη:	1.2 Γνωρίσματα της ύλης (μάζα, όγκος, πυκνότητα). Μετρήσεις και Μονάδες 1.5.2 Περιεκτικότητες Διαλυμάτων - Εκφράσεις περιεκτικότητας 2.1.2 Κατανομή ηλεκτρονίων σε στιβάδες 2.3.5 Ιοντικός ή ετεροπολικός δεσμός 2.4.4 Αριθμός οξείδωσης 2.4.6 Ονοματολογία ανόργανων χημικών ενώσεων 3.5.1 Πώς συμβολίζονται οι χημικές αντιδράσεις 3.5.3 Οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις 3.5.4 Μεταθετικές αντιδράσεις
Τελευταία Ενημέρωση: 13-Δεκ-2025

Θέμα 2ο

2.1 Ο κοινός ασβέστης είναι ένα λευκό στερεό, που έχει ως κύριο συστατικό το $CaO$. Είναι ένα υλικό που βρίσκει πολλές εφαρμογές στην καθημερινή ζωή, στην οικοδομή, στη γεωργία και στη βιομηχανία. Στον παρακάτω πίνακα φαίνονται ορισμένες ιδιότητες για τρία διαφορετικά εμπορικά προϊόντα ασβέστη Α, Β και Γ. Τα προϊόντα αυτά μπορεί να περιέχουν και άλλα συστατικά σε μικρές ποσότητες (προσμίξεις), όπως η άμμος ($SiO_2$), οξείδιο του μαγνησίου ($MgO$) και άλλα. Οι προσμίξεις αυτές δεν είναι διαλυτές στο νερό. Επίσης, όσο μικρότερη είναι η περιεκτικότητα του προϊόντος σε $CaO$, τόσο χαμηλότερο είναι και το οικονομικό του κόστος.

α) Να εξηγήσετε ποιο δείγμα ασβέστη θα επιλέγατε να χρησιμοποιήσετε για καθεμία από τις παρακάτω χρήσεις:

i. Για παραγωγή χάλυβα, όπου απαιτείται πολύ υψηλή καθαρότητα του προϊόντος ως προς το $CaO$.

ii. Για παραγωγή διακοσμητικών κεραμικών με χαμηλό κόστος.

(μονάδες 2)

β) Ο Γιώργος λέει ότι η διαφορά των προϊόντων Α, Β, Γ ως προς την ευκολία διάλυσης στο νερό οφείλεται στο $CaO$, ενώ η Μαίρη ισχυρίζεται ότι συνδέεται με τις προσμίξεις ($SiO_2$ και $MgO$). Ποιος νομίζετε ότι έχει δίκιο; Να εξηγήσετε την απάντησή σας.

(μονάδες 2)

γ)

i. Να κάνετε την ηλεκτρονιακή δομή του $_8O$ και του $_{20}Ca$.

(μονάδες 4)

ii. Να περιγράψετε τον σχηματισμό δεσμών ανάμεσα στο $Ca$ και το $O$ στο $CaO$ και να αναφέρετε αν πρόκειται για ιοντική ή ομοιοπολική ένωση.

(μονάδες 4)

Μονάδες 12

2.2 Όταν το $CaO$ διαλυθεί στο νερό, σχηματίζεται διάλυμα $Ca(OH)_2$, το οποίο χρησιμοποιείται κατά τη διαδικασία της αποθείωσης, δηλαδή για την απομάκρυνση του $SO_2$, που περιέχεται στους καπνούς που παράγουν οι βιομηχανίες, ώστε να μην επιβαρύνεται η ατμόσφαιρα με τοξικούς ρύπους. Οι καπνοί περνάνε μέσα από διάλυμα $Ca(OH)_2$, οπότε δεσμεύεται το $SO_2$ γιατί αντιδρά με το $Ca(OH)_2$, σύμφωνα με την αντίδραση που περιγράφεται από τη χημική εξίσωση:

$$Ca(OH)_2(aq)+SO_2(g)\rightarrow CaSO_3(s)+H_2O(l).$$

Το άλας $CaSO_3$ οξειδώνεται περαιτέρω και μετατρέπεται σε $CaSO_4$, σύμφωνα με την αντίδραση που περιγράφεται από την παρακάτω χημική εξίσωση, η οποία δεν είναι ισοσταθμισμένη:

$$CaSO_3(s)+O_2(g)\rightarrow CaSO_4(s).\quad (1)$$

α) Να συμπληρώσετε τους συντελεστές στη χημική εξίσωση $(1)$.

(μονάδες 2)

β)

i. Να ονομάσετε τις ενώσεις $Ca(OH)_2$ και $SO_2$.

(μονάδες 2)

ii. Να υπολογίσετε τον αριθμό οξείδωσης του $S$ στις ενώσεις $SO_2$ και $CaSO_4$. Δίνεται ότι το ασβέστιο ανήκει στις αλκαλικές γαίες.

(μονάδες 4)

γ) Το στερεό $CaSO_4$ που λαμβάνεται συνήθως περιέχει προσμίξεις, όπως είναι το ανθρακικό ασβέστιο ($CaCO_3$) και ο μεταλλικός σίδηρος ($Fe$). Για να παραλάβουμε το καθαρό $CaSO_4$, ένας μαθητής πρότεινε να επεξεργαστούμε το στερεό μείγμα με υδατικό διάλυμα υδροχλωρικού οξέος ($HCl$) $1\ M$, με δεδομένο ότι το $CaSO_4$ είναι δυσδιάλυτο στο νερό και δεν αντιδρά με το διάλυμα του οξέος.

i. Να γράψετε τις χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων που θα πραγματοποιηθούν, όταν το $HCl$ αντιδράσει με το $CaCO_3$ και τον $Fe$.

(μονάδες 4)

ii. Ένας μαθητής θέλει να παρασκευάσει $100\ mL$ διαλύματος $HCl\ 1,2\ M$. Για τον σκοπό αυτό μετρά $10,0\ mL$ πυκνού $HCl\ 12,0\ M$ με σιφώνιο πληρώσεως και σκοπεύει να το αραιώσει με απιοντισμένο νερό. Στη διάθεσή του έχει:

ένα ποτήρι ζέσεως των $100\ mL$,
έναν ογκομετρικό κύλινδρο των $200\ mL$ και
μία ογκομετρική φιάλη των $100\ mL$.

Ποιο από τα τρία σκεύη θα του προτείνατε να χρησιμοποιήσει, για να πετύχει τη μεγαλύτερη δυνατή ακρίβεια στη συγκέντρωση του διαλύματος που θα παρασκευάσει;

(μονάδα 1)

Μονάδες 13

Απάντηση Θέματος:

Ενδεικτικές απαντήσεις

2.1

α)

i. Θα χρησιμοποιούσαμε το προϊόν που εμφανίζει μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε $CaO$, δηλαδή το Α, που έχει περιεκτικότητα $95\ \%w/w$.

ii. Θα χρησιμοποιούσαμε το προϊόν Β, αφού όσο μικρότερη είναι η περιεκτικότητα του προϊόντος σε $CaO$, τόσο χαμηλότερο είναι και το οικονομικό του κόστος.

β) Δίκιο έχει η Μαίρη. Από τον πίνακα γίνεται φανερό ότι όσο μεγαλύτερη η περιεκτικότητα του προϊόντος σε $CaO$, τόσο πιο εύκολα διαλύεται στο νερό (ή όσο περισσότερες οι προσμείξεις, τόσο μικρότερη η ευκολία διάλυσής του στο νερό).

γ)

i. Η ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων $Ca$ και $O$ είναι η εξής:

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

$_{20}Ca$: $K(2)$ $L(8)$ $M(8)$ $N(2)$.

ii. Το ασβέστιο ως μέταλλο έχει την τάση να αποβάλει δύο ηλεκτρόνια, για να αποκτήσει δομή ευγενούς αερίου. Με τον τρόπο αυτό μετατρέπεται σε κατιόν $Ca^{2+}$. Αντίστοιχα, το οξυγόνο ως αμέταλλο έχει την τάση να προσλάβει δύο ηλεκτρόνια και να μετατραπεί σε ανιόν $O^{2-}$. Καθώς άτομα $Ca$ και $O$ έρχονται κοντά, τα δύο ηλεκτρόνια του $Ca$ θα μεταφερθούν στο $O$.

Τα ιόντα $Ca^{2+}$ και $O^{2-}$ που προκύπτουν έλκονται με ηλεκτροστατικές δυνάμεις και προκύπτει ο κρύσταλλος με χημικό τύπο $CaO$. Η ένωση που προκύπτει είναι ιοντική.

2.2

α) $2CaSO_3(s)+O_2(g)\rightarrow 2CaSO_4(s).$

β)

i. $Ca(OH)_2$ : υδροξείδιο του ασβεστίου,

$SO_2$ : διοξείδιο του θείου.

ii. Οι αριθμοί οξείδωσης για το ασβέστιο είναι $+2$ (αφού είναι αλκαλική γαία) και για το οξυγόνο είναι $-2$. Αν $x$ είναι ο αριθμός οξείδωσης του $S$, θα ισχύει:

για το $SO_2$ : $1\cdot x+2\cdot(-2)=0\Rightarrow x=4$,

για το $CaSO_4$ : $1\cdot(+2)+1\cdot x+4\cdot(-2)=0\Rightarrow x=6$.

γ)

i. Οι αντιδράσεις που πραγματοποιούνται είναι οι εξής:

$$CaCO_3(s)+2HCl(aq)\rightarrow CaCl_2(aq)+CO_2(g)+H_2O(l)$$

$$Fe(s)+2HCl(aq)\rightarrow FeCl_2(aq)+H_2(g)$$

ii. Το όργανο Χημείας υψηλότερης ακρίβειας στη μέτρηση του όγκου είναι η ογκομετρική φιάλη. Αυτή θα του προτείναμε να χρησιμοποιήσει.

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).