Επανάληψη στην Χημεία Γ Λυκείου: Ερωτήσεις - Ασκήσεις Πολλαπλών Επιλογών

Οι ερωτήσεις - ασκήσεις πολλαπλών επιλογών με τις απαντήσεις και επεξηγήσεις στο άρθρο αυτό προέρχονται από το Κεφάλαιο 2 σελίδα 323 του βιβλίου  «Γενική Χημεία Γ΄ Λυκείου Θετικής Κατεύθυνσης» - Κ. Καλαματιανός.   Λεπτομερής παρουσίαση του βιβλίου, αποσπάσματά του και τρόποι αγοράς δίνονται στον ιστότοπο:

  https://sites.google.com/site/kalamatianosbooks  

 Το βιβλίο διατίθετα στον παραπάνω ιστότοπο σε ειδική προνομιακή τιμή.

  

Το βιβλίο διατίθεται στα παρακάτω βιβλιοπωλεία (μεταξύ άλλων):  Ιανός (Σταδίου 24, Αθήνα  –  Αριστοτέλους 7, Θεσ/νίκη), Κορφιάτης (Ιπποκράτους 6, Αθήνα) , Γρηγόρη (Σόλωνος 71, Αθήνα) Ελευθερουδάκης,  Πατάκης, Σαββάλας-Βιβλιορυθμός (Ζωοδ. Πηγής 18 & Σόλωνος, Αθήνα), "Βιβλιοεπιλογή" Γ.Χ.  Αναστασάκης (Σόλωνος 110, Αθήνα) , Βιβλιοχώρα (Χαριλάου Τρικούπη 49, Αθήνα), ΒΕΡΓΙΝΑ, ΨΑΡΑΣ (Θεσ/νίκη), ΠΑΙΔΕΙΑ (Κανάρη 11, Λάρισα).

1.           Ποιο διάλυμα από τα παρακάτω έχει την μεγαλύτερη τιμή pH;

       α) 0,1 Μ F^-  β) 0,1 M CO₃^-2  γ) 0,1 M Cl^-  δ) 0,1 M CN^-

     (Δίνονται οι k:  kHF = 6,8 . 10^-4,  KHCO₃^- = 4,8 . 10^-11,  kHCN = 4,0 . 10^-10)

Η απάντηση (β) είναι σωστή. Γνωρίζουμε ήδη από την θεωρία ότι τα ανιόντα των ασθενών οξέων αντιδρούν με το νερό (υδρολύονται) και ότι συμπεριφέρονται ως βάσεις. Η γενική αντίδραση ενός τέτοιου ανιόντος Α^- με το νερό είναι:

A^-    +    H₂O        HA  +    OH^-

Tην μεγαλύτερη τιμή pH θα έχει το ιόν που αντιδρά με το νερό και δίνει την μεγαλύτερη [OH^-] δηλαδή το ιόν που είναι συγκριτικά με τα άλλα η ισχυρότερη βάση. Όπως ήδη γνωρίζουμε από την θεωρία η ισχυρότερη βάση έχει το ασθενέστερο συζυγές οξύ. Από τις k_a που δίνονται το ασθενέστερο οξύ είναι το HCO₃^- που είναι το συζυγές οξύ του CO₃^-2. Η απάντηση (β) είναι επομένως σωστή. Το Cl^- δεν υδρολύεται καθώς είναι η συζυγής βάση του ισχυρού οξέος ΗCl (δές Υδρόλυση Αλάτων σελίδα 264).

2.           Ποιο από τα παρακάτω διαλύματα συγκέντρωσης 0,01 Μ θα έχει την μεγαλύτερη τιμή pH;

     α) CH₃COOH  β) CH₃COONa  γ) Na₂CO₃ δ) H₂CO₃

      (Δίνονται (k_a)CH₃COOH = 1,8 . 10^-5, (k_a1)H₂CO₃ = 4,2 . 10^-7 και (k_a2)HCO₃^- = 4,8 . 10^-11)

Η απάντηση (γ) είναι σωστή. Zητείται ποιο από τα παραπάνω διαλύματα συγκέντρωσης 0,01 Μ θα έχει την μεγαλύτερη τιμή pH (δηλαδή ποιο είναι το ποιο αλκαλικό διάλυμα). Οι απαντήσεις (α) και (δ) απορρίπτονται καθώς πρόκειται για οξέα ενώ η (β) και (γ) είναι πιθανές καθώς πρόκειται για ιόντα που ενεργούν σαν βάσεις στο νερό (CH₃COO^- και CO₃^-2). H βάση με την μεγαλύτερη k_b θα αντιδρά σε μεγαλύτερο βαθμό με το νερό και θα δίνει ως προιόν περισσότερα mol ΟΗ^- και επομένως το ποιο αλκαλικό διάλυμα. Οι k_b θα υπολογισθούν από τα k_a των αντίστοιχων οξέων και από την γνωστή σχέση: k_a . k_b = k_w = 10^-14

Για το CO₃^-2 η k_b είναι: k_b = k_w / k_a = 10^-14/(k_a2)HCO₃^- = 10^-14/4,8 . 10^-11 = 2,1 . 10^-4

Για το CH₃COO^- η k_b είναι k_b = k_w / k_a = 10^-14/(k_a)CH₃COOH  = 10^-14/1,8 . 10^-5 =

=  5,5 . 10^-10

Aπό παραπάνω προκύπτει ότι η ισχυρότερη βάση είναι το ιόν CO₃^-2 καθώς έχει την μεγαλύτερη τιμή k_b. Επομένως στην αντίδρασή του με το νερό δίνει την μεγαλύτερη συγκέντρωση ΟΗ^- διάλυμα και άρα το διάλυμα με την μικρότερη τιμή pOH και την μεγαλύτερη τιμή pH.

CO₃^-2  +    H₂O        HCO₃^-  +    OH^-

3.           Ποιο από τα παρακάτω διαλύματα οξέων που έχουν την ίδια συγκέντρωση και βρίσκονται σε θερμοκρασία 25 °C έχει την μικρότερη τιμή pH; Δίνονται οι αντίστοιχες σταθερές ιοντισμού των οξέων. α) ΗCOOH (k_a = 2 . 10^-4)  β) CH₃COOH (k_a = 2 . 10^-5)    γ) ClCH₂COOH (k_a = 1,5 . 10^-3)  δ) Cl₂CHCOOH (k_a = 5 . 10^-2) (Απολυτήριες Εξετάσεις Γ’ τάξης Ενιαίου Λυκείου 2002 – Xημεία Θετικής  Κατεύθυνσης).

Η απάντηση (δ) είναι σωστή. Μικρότερη τιμή pH σημαίνει μεγαλύτερη συγκέντρωση H⁺. Την μεγαλύτερη [H⁺] στο διάλυμα, μεταξύ οξέων που έχουν την ίδια συγκέντρωση και βρίσκονται στην ίδια θερμοκρασία, δίνει το οξύ που ιοντίζεται σε μεγαλύτερο βαθμό δηλαδή αυτό που έχει την μεγαλύτερη k_a. Στην συγκεκριμένη περίπτωση το Cl₂CHCOOH (k_a = 5 . 10^-2) έχει την μεγαλύτερη k_a και επομένως δίνει το διάλυμα με την μικρότερη τιμή pH.        

4.           Βασικό είναι το υδατικό διάλυμα της ένωσης:

      α) ΚCl  β) CH₃COOΚ  γ) ΝΗ₄ΝΟ₃  δ) CH₃C ≡ CH (Απολυτήριες Εξετάσεις Γ’ τάξης  

        Ενιαίου Λυκείου 2001 – Xημεία Θετικής  Κατεύθυνσης).

Η απάντηση (β) είναι σωστή. Το ΚCl, δεν αντιδρά με το νερό, οπότε δεν επηρεάζει το pH του διαλύματος και επομένως εάν υπάρχει μόνο αυτό στο διάλυμα το pH = 7. To άλας CH₃COOΚ ιοντίζεται στο νερό και δίνει Κ⁺ και CH₃COO^-. To Κ⁺ δεν αντιδρά με το νερό (κατιόν της ισχυρής βάσης ΚΟΗ) αλλά το CH₃COO^- αντιδρά με το νερό (ανιόν του ασθενούς οξέος CH₃COOΗ) και συμπεριφέρεται σαν βάση οπότε αυξάνει την τιμή του pH του διαλύματος και το κάνει βασικό:   

CH₃COO^-  +    H₂O      CH₃COOΗ    +    OH^-

Το ΝΗ₄ΝΟ₃ ιοντίζεται σε ΝΗ₄⁺ και ΝΟ₃^-. To ΝΟ₃^- δεν υδρολύεται και δεν επηρεάζει το pH του διαλύματος. To ΝΗ₄⁺ αντιδρά με το νερό (συζυγές οξύ της ασθενούς βάσης ΝΗ₃) και αυξάνει την [H⁺] στο διάλυμα οπότε μειώνει την τιμή του pH του διαλύματος και το καθιστά όξινο:

ΝΗ₄⁺   +    H₂O      ΝΗ₃    +    Η₃Ο⁺

To  CH₃C ≡ CH δεν επηρεάζει το pH του διαλύματος