Για να εκτυπώσετε το Θέμα πατήστε "Εκτύπωση"!

Τύπος Σχολείου: Γενικό Λύκειο Πηγή: Ι.Ε.Π. Αναγνώσθηκε: 6345 φορές Επικοινωνία
Μάθημα: Χημεία Τάξη: Α' Λυκείου
Κωδικός Θέματος: 14146 Θέμα: 4
Τελευταία Ενημέρωση: 30-Απρ-2024 Ύλη: 1.5.2 Περιεκτικότητες Διαλυμάτων - Εκφράσεις περιεκτικότητας 1.5.3 Διαλυτότητα 3.5.4 Μεταθετικές αντιδράσεις 4.1.3 Γραμομοριακός όγκος 4.3.2 Αραίωση διαλύματος
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: 4
Κωδικός Θέματος: 14146
Ύλη: 1.5.2 Περιεκτικότητες Διαλυμάτων - Εκφράσεις περιεκτικότητας 1.5.3 Διαλυτότητα 3.5.4 Μεταθετικές αντιδράσεις 4.1.3 Γραμομοριακός όγκος 4.3.2 Αραίωση διαλύματος
Τελευταία Ενημέρωση: 30-Απρ-2024
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)

Θέμα 4ο

Στο εργαστήριο Φυσικών Επιστημών του σχολείου διατίθεται υδατικό διάλυμα υδροξειδίου του ασβεστίου, \(Ca(ΟΗ)_{2}\), συγκέντρωσης \((c)\ 0,005\ Μ\) (διάλυμα \(Δ1\)).

α) Να υπολογίσετε την περιεκτικότητα \(%\ w/v\) του διαλύματος \(Δ1\) σε \(Ca(ΟΗ)_{2}\).
(μονάδες 7)

β) Μια ομάδα μαθητών χρειάζεται για ένα πείραμα \(250\ mL\) υδατικού διαλύματος \(Ca(ΟΗ)_{2}\) συγκέντρωσης \(0,001\ Μ\) (διάλυμα \(Δ2\)). Να υπολογίσετε τον όγκο (σε \(mL\)) του διαλύματος \(Δ1\) που πρέπει να αραιώσουν με νερό, για να παρασκευάσουν το διάλυμα \(Δ2\)
(μονάδες 7)

γ) Σε \(500\ mL\) διαλύματος \(Δ1\) θερμοκρασίας \(20^{o} C\), προστίθενται \(0,4\ g Ca(ΟΗ)_{2}\), χωρίς μεταβολή του όγκου του διαλύματος. Ακολουθεί επαρκής ανάδευση και προκύπτει το διάλυμα \(Δ3\). Να εξετάσετε αν στο διάλυμα \(Δ3\) θα διαλυθεί όλη η ποσότητα του \(Ca(OH)_{2}\) ή αν ένα τμήμα της θα παραμείνει αδιάλυτο. Δίνεται ότι το κορεσμένο διάλυμα \(Ca(OH)_{2}\) σε θερμοκρασία \(20^{0}C\), έχει συγκέντρωση \(0,012\ Μ\) (διάλυμα \(Δ4\)).
(μονάδες 8)

δ) Τo \(Ca(ΟΗ)_{2}\) μπορεί να χρησιμοποιηθεί και στην παρασκευή της αέριας αμμωνίας \((NH_{3})\), όταν επιδρά σε διάλυμα \(NH_{4}Cl\). Να γράψετε τη χημική εξίσωση που περιγράφει αυτή τη χρήση του \(Ca(ΟΗ)_{2}\).
(μονάδες 3)

Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες : \(A_{r}(Ca) = 40, A_{r}(Η) = 1\) και \(A_{r}(O) = 16\).
Μονάδες 25

Ενδεικτική επίλυση
α) Για το \(Ca(ΟΗ)_{2}\) ισχύει:
\(M_{r} = A_{r}(Ca) + 2\cdot A_{r}(O) + 2\cdot A_{r}(H) = 40 + 2\cdot 16 + 2\cdot 1 = 74\)

Η ποσότητα \(Ca(ΟΗ)_{2}\) που περιέχεται σε \(1\ L = 1000\ mL\) διαλύματος \(Δ1\) είναι:

$$c=\dfrac{n}{V} \Rightarrow 𝑛=c\cdot V $$ $$\Rightarrow 𝑛=0,005\dfrac{mol}{L}\cdot 1 L$$ $$\Rightarrow 𝑛=0,005\ mol$$ $$n=\dfrac{m}{𝑀_{r}}$$ $$\Rightarrow m=n\cdot 𝑀_{r} $$ $$\Rightarrow m=(0,005\cdot 74)\ g$$ $$\Rightarrow m=0,37\ g$$

Σε \(1000\ mL\) διαλύματος \(Δ1\) περιέχονται \(0,37\ g\ Ca(ΟΗ)_{2}\)
σε \(100\ mL\) διαλύματος \(Δ1\) περιέχονται \(x\ g\ Ca(ΟΗ)_{2}\)

$$\dfrac{1000\ mL}{100\ mL}=\dfrac{0,37\ g}{x\ g}$$ $$\Rightarrow x=0,037$$

Άρα, η περιεκτικότητα του \(Δ1\) σε \(Ca(OH)_{2}\) είναι \(0,037 \% w/v.\)

β) Έστω \(V_{1}\ mL\) ο όγκος του διαλύματος \(Δ1\) που χρησιμοποιήθηκε και \(V_{2}\) του αραιωμένου διαλύματος \(Δ2\). Στην αραίωση ισχύει ότι η ποσότητα (σε mol) της διαλυμένης ουσίας μένει σταθερή, δηλαδή ισχύει:

$$n_{1} = n_{2}$$ $$\Rightarrow c_{1}\cdot V{1} = c_{2}\cdot V_{2}$$ $$\Rightarrow 0,005\ Μ\cdot V_{1}\ mL = 0,001\ Μ\cdot 0,25\ L$$ $$\Rightarrow V_{1} = 0,05\ L$$

Επομένως, η ποσότητα του διαλύματος \(Δ1\) που χρησιμοποιήθηκε για την αραίωση και την παρασκευή του διαλύματος \(Δ2\) είναι \(50\ mL\).

γ) Θα υπολογιστεί αρχικά η ποσότητα του \(Ca(OH)_{2}\) που πρέπει να προστεθεί για την παρασκευή κορεσμένου διαλύματος \(Δ4\) και στη συνέχεια θα συγκριθεί με αυτή του διαλύματος \(Δ3\).
Έστω \(n_{\text{προσθήκης}}\) η ποσότητα του \(Ca(ΟΗ)_{2}\) που μπορεί να προστεθεί στο διάλυμα \(Δ1\) όγκου \(500\ mL\), ώστε να προκύψει το κορεσμένο διάλυμα \(Δ4\), δηλαδή διάλυμα συγκέντρωσης \(0,012\ M\).
Για το διάλυμα αυτό ισχύει:

$$n_{(Ca(ΟΗ)_{2} – Δ_4)} = n_{(Ca(ΟΗ)_{2} – Δ_1)} + n_{(Ca(ΟΗ)_{2} – \text{προσθήκης})}$$ $$\Rightarrow c_{4}\cdot V_{4} = c_{1}\cdot V_{1} + n_{\text{προσθήκης}}$$ $$\Rightarrow n_{\text{προσθήκης}} = c_{4}\cdot V_{4} - c_{1}\cdot V_{1}$$ $$\Rightarrow n_{\text{προσθήκης}} = 0,012\ M\cdot 0,5\ L - 0,005\ M\cdot 0,5\ L$$ $$\Rightarrow n_{\text{προσθήκης}} = 0,0035\ mol$$

Άρα:

$$n=\dfrac{m}{M_{r}}$$ $$\Rightarrow m=0,0035\cdot 74\ g$$ $$\Rightarrow m=0,259\ g\ Ca(ΟΗ)_{2}$$

Επομένως σε \(500\ mL\) του διαλύματος \(Δ1\) πρέπει να προστεθούν \(0,259\ g\ Ca(ΟΗ)_{2}\), ώστε να παρασκευαστεί κορεσμένο διάλυμα \(Δ4\), όγκου \(500\ mL\) και συγκέντρωσης \(0,012\ Μ\) σε \(Ca(ΟΗ)_{2}\).
Επειδή η ποσότητα του \(Ca(ΟΗ)_{2}\) που προστέθηκε στο διάλυμα \(Δ3\) είναι μεγαλύτερη \((0,4\ g\ >\ 0,259\ g)\) συμπεραίνεται ότι από αυτήν θα διαλυθούν \(0,259\ g\ Ca(ΟΗ)_{2}\) και θα μείνουν αδιάλυτα \(0,4\ g\ −\ 0,259\ g\ =\ 0,141\ g.\)

δ) \(Ca(ΟΗ)_{2} + 2NH_{4}Cl → CaCl_{2} + 2NH_{3}↑ + 2H_{2}O\)