Άσκηση Νο 9 (2024-2025)

 Σε δοχείο σταθερού όγκου και σε σταθερή θερμοκρασία εισάγεται ισομοριακό μίγμα των αερίων Α και Β και αποκαθίσταται η ισορροπία:  

                        Α(g) <=> B(g)   με Εa1=80 kJ  και Εa2=120 kJ

Τη χρονική στιγμή t=0 είναι υ1=9υ2.

α) Να βρεθεί προς ποια κατεύθυνση θα πραγματοποιηθεί η αντίδραση. 

β) Να βρεθεί η ενθαλπία της αντίδρασης Α → Β και η Κc της ισορροπίας  Α(g) <=> B(g) στην παραπάνω θερμοκρασία.

γ) Να γίνει στο ίδιο σύστημα αξόνων το διάγραμμα υ1=f(t)  και υ2=f(t) με τη χρήση των αριθμητικών δεδομένων που προκύπτουν από την εκφώνηση. 

Η παραπάνω αντίδραση είναι απλή και προς τις δύο κατευθύνσεις.

δ) Πώς θα μεταβληθεί το παραπάνω διάγραμμα αν προστεθεί από την αρχή καταλύτης; Το νέο διάγραμμα να γίνει ποιοτικά.  

(Απ: β) ΔΗ=- 40kJ, Kc=9)

Άσκηση Νο 8 (2024-2025)

Σ' ένα δοχείο όγκου 10 L εισάγονται 198 g ισομοριακού μίγματος CO και Cl₂ οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία: 

                         CO_(g) + Cl_2(g)  <=>  COCl_2(g) στους 500Κ.

Το αέριο μείγμα ισορροπίας περιέχει ισομοριακές ποσότητες από όλα τα αέρια.

Διατηρώντας σταθερή τη θερμοκρασία, μεταβάλλουμε την πίεση με μεταβολή του όγκου του δοχείου. Όταν αποκατα­σταθεί νέα θέση χημικής ισορροπίας, το αέριο μίγμα περιέχει 80% w/w COCl₂.

α) Να εξηγήσετε προς ποια κατεύθυνση μετατοπίστηκε η ισορροπία και να το επιβεβαιώσετε με βάση:

i) την αρχή του Le Chatelier, 

ii) το λόγο Q_c, 

iii) το νόμο ταχύτητας (η αντίδραση είναι απλή και προς τις δύο κατευθύνσεις).

β) Με τα αριθμητικά δεδομένα που προκύπτουν από την επίλυση της άσκησης να κάνετε σε κοινό σύστημα αξόνων το διάγραμμα C=f(t) για το CO, Cl₂ και COCl₂ από την αρχή μέχρι τη ΧΙ₂.

γ) Με τα αριθμητικά δεδομένα που προκύπτουν από την επίλυση της άσκησης να κάνετε σε κοινό σύστημα αξόνων το διάγραμμα υ₁=f(t) και υ₂=f(t) από την αρχή μέχρι τη ΧΙ₂ (όπου υ₁ η ταχύτητα σύνθεσης του COCl₂ και υ₂ η ταχύτητα διάσπασης του COCl₂).

Oι τιμές στον άξονα υ να είναι συναρτήσει της σταθερά ταχύτητας k₁.

δ) Από τις τιμές της πίεσης να επιβεβαιώσετε ότι το σύστημα τείνει να αναιρέσει τη μεταβολή.

(Απ:  ΧΙ₂: 0,4 mol CO- 0,4 mol Cl₂ – 1,6 mol COCl₂)

Άσκηση Νο 7 (2024-2025)

Σε δοχείο σταθερού όγκου 0,5 L εισάγονται αρχικά 16 g μείγματος με στοιχειομετρικές ποσότητες  στερεού S  και αέριου Ο2 , που αντιδρούν σύμφωνα με την αντίδραση:

                                            2S (s) + 3O2(g) → 2SO3(g)

Μετά από 120 s  ελευθερώνονται 15kJ, ενώ η μέση ταχύτητα του SO3  στο διάστημα 0-120 s  είναι ίση με 4 g/min.

α) Να βρεθεί η ενθαλπία σχηματισμού του SO3.

β) Tη στιγμή 5 min  ισχύει:   x Μ<  [SO3]< ψM. 

Να βρεθούν οι τιμές των x και ψ.

Αr: S=32, O=16

(Aπ: α) - 150 kJ/mol,  β) 0,2Μ<  [SO3]<0,5M)

Άσκηση Νο 6 (2024-2025)

Να αντιστοιχίσετε την ποσότητα της στήλης Α, με το ποσό θερμότητας που ελευθερώνεται κατά τον σχηματισμό Η2Ο από τα στοιχεία του, σε πρότυπη κατάσταση (στήλη Β).

ΣΤΗΛΗ Α	ΣΤΗΛΗ Β
α)  0,9 g νερού	i)   12 kJ
β)  0,9 g υδρατμών	ii)  14,25 kJ
γ)  0,1 mol πάγου	iii) 24 kJ
δ) 0,1 mol νερού	iv) 28,5 kJ
ε)0,1 mol υδρατμών	v) 29 kJ

Άσκηση Νο 5 (2024-2025)

 1) Τι είδους δυνάμεις αναπτύσσονται ανάμεσα στα άτομα Η και Cl στο μόριο του HCl και τι δυνάμεις ανάμεσα στα μόρια HCl;

2)Τι είδους διαμοριακές δυνάμεις αναπτύσσονται: 

 i) Στο αλατόνερο   ii) Σ’ ένα αέριο μίγμα που αποτελείται από O₂, ΝΗ₃ και Ηe  iii) Σε ένα υδατικό διάλυμα CH₃CH₂OH;

3) Αναπτύσσεται δεσμός υδρογόνου ανάμεσα στα μόρια της ΝΗ₃ και στα μόρια της ένωσης  CF₄;

4) Μεταξύ των μορίων ενός υδραλογόνου (ΗΧ) υπάρχουν πάντα:

α. Δυνάμεις διπόλου-διπόλου και διασποράς                         

β. Ομοιοπολικοί δεσμοί

γ. Δεσμοί υδρογόνου και δυνάμεις van der Waals                

δ. Αποκλειστικά δυνάμεις London

5) Πόσα άτομα της ένωσης

μπορούν να σχηματίσουν δεσμό υδρογόνου;

6) Όταν εξατμίζεται το νερό ποιες δυνάμεις εξασθενούν και ποιες δε μεταβάλλονται;

7) Ένα αλκάνιο Α και μια κορεσμένη μονοσθενής κετόνη Β έχουν την ίδια σχετική μοριακή μάζα Μ_r=72.

α) Να διατάξετε τα ισομερή του αλκανίου κατά αυξανόμενη πτητικότητα στην ίδια θερμοκρασία.

β) i) Ποιο από τα ισομερή του αλκανίου έχει το υψηλότερο σημείο ζέσεως;

ii)  Nα συγκρίνετε το σημείο βρασμού του ισομερούς αυτού με το σημείο βρασμού της κετόνης Β.

8) Από τις παρακάτω ενώσεις διαλύεται ελάχιστα στο νερό:

              α. CH₃CH₂OH   β. C₈H₁₈     γ. KCl    δ.ΗΙ

9) Τα αλκάνια Α και Β είναι αέρια στις συνηθισμένες συνθήκες και τα μόριά τους έχουν ευθεία ανθρακική αλυσίδα. Το αλκάνιο Α έχει μεγαλύτερη πυκνότητα απ’ ότι το αλκάνιο Β στις ίδιες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας. Ποιο από τα αλκάνια Α ή Β:α) έχει υψηλότερο σημείο βρασμού; β) υγροποιείται δυσκολότερα;

10) Από τα αλογόνα ένα είναι στερεό, ένα υγρό και δυο αέρια. Ποια είναι το στερεό, ποιο το υγρό και ποια τα αέρια;  Αr  I=127  Br=80   Cl=35,5   F=19

11) Ο Fe²⁺ ή ο Fe³⁺ σχηματίζει ισχυρότερο δεσμό ιόντος-διπόλου με το Η₂Ο.  Για το Fe: Z=26

Άσκηση Νο 4 (2024-2025)

Τα χημικά στοιχεία Χ και Ψ  έχουν διαδοχικές ενέργειες ιοντισμού σε (kJ/mol):

Αν κάποιο από τα στοιχεία αυτά ανήκει στην 3η περίοδο και το άλλο στην 4η περίοδο να υπολογίσετε τους ατομικούς αριθμούς των χημικών στοιχείων Χ και Ψ.

(Απ:  ₂₀Χ,  ₁₂Ψ )

Άσκηση Νο 3 (2024-2025)

 1.   Ένα ιόν Σ³⁺ στη θεμελιώδη του κατάσταση,  έχει ηλεκτρονιακή δομή:  1s²  2s² 2p⁶. Να βρεθεί η θέση (περίοδος-τομέας-ομάδα) του στοιχείου Σ στον Περιοδικό Πίνακα.

 2. Μία ηλεκτρονιακή δομή που μπορεί να αποκτήσει του άτομο Α είναι: 1s²  2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹ 4s¹. Να βρεθεί η θέση (περίοδος-τομέας-ομάδα) του στοιχείου A στον Περιοδικό Πίνακα.

 3. Ένα στοιχείο Χ ανήκει στην 3η περίοδο και είναι λιγότερο παραμαγνητικό από το στοιχείο ₂₂Τi. Σε ποια ομάδα του Περιοδικού Πίνακα μπορεί να ανήκει το στοιχείο Χ;

 4. Το ₂₇Co²⁺  και το ₂₅Μn είναι ισοηλεκτρονιακά. Άρα θα έχουν την ίδια ηλεκτρονιακή δομή στη θεμελιώδη τους κατάσταση;

 5. Ποιος είναι ο μέγιστος ατομικός αριθμός ενός παραμαγνητικού χημικού στοιχείου που το άτομό του έχει 6e με ℓ=0;

 6. Ποιος είναι ο ατομικός αριθμός ενός στοιχείου Χ που ανήκει στην πρώτη σειρά των στοιχείων μετάπτωσης  και το ιόν του Χ⁺ δεν έχει μονήρη e;

 7. Να βρεθεί ο ατομικός αριθμός Ζ ενός χημικού στοιχείου Σ που έχει 2 μονήρη e στην υποστιβάδα 3p και το οξείδιο του είναι περισσότερο όξινο από το οξείδιο P₂O₅. Δίνεται για το P  Z=15.

(Απ:  1. 3-p-IIIA     2.  4-s-IIA    3.  IA ή ΙΙΙΑ ή VIIA    4. όχι                    5. Ζ=17    6. Ζ=29    7.  Ζ=16 )

Άσκηση Νο 2 (2024-2025)

1.   Το 25 % των τροχιακών μιας στιβάδας έχει m_ℓ=0. Ποια είναι η στιβάδα αυτή;

 2.   Να γραφούν οι κβαντικοί αριθμοί της υποστιβάδας f, που ανήκει σε στιβάδα που περιέχει 16 τροχιακά.

 3.  Να γραφούν οι κβαντικοί αριθμοί  του ηλεκτρονίου που ανήκει σε υποστιβάδα με  ℓ=1  και έχει μικρότερη ενέργεια από το ηλεκτρόνιο με κβαντικούς αριθμούς (3,0,0,+1/2).

 4. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές και ποιες λανθασμένες;

α. Το ατομικό τροχιακό είναι ο τρισδιάστατος χώρος στον οποίο βρίσκεται το ηλεκτρόνιο.

β. Η υποστιβάδα 4d έχει περισσότερα τροχιακά από ό,τι η υποστιβάδα 5p.

γ.  Στο άτομο του υδρογόνου υπάρχει μόνο το τροχιακό 1s.

δ. Η πιθανότητα να βρίσκεται το ηλεκτρόνιο στη θέση Β είναι 16 φορές μεγαλύτερη απ' ό,τι είναι στη θέση Α.   Άρα  ψ_Α=1  και ψ_Β=16.

Τροχιακά s, p, d, f ... και η κυματοσυνάρτηση Ψ

1. Δείτε  για τις στιβάδες Κ, L δηλ. για τις υποστιβάδες 1s, 2s, 2p πως επικαλύπτονται τα τροχιακά τους: 1s, 2s, 2px, 2py, 2pz:

2. Παρακάτω μπορείτε να δείτε τα d τροχιακά:

3. Δείτε τώρα το απίθανο: Από το 1s έως το 3d τροχιακό. Πως ο ένας χώρος επικαλύπτει τον άλλο.

και μετά ...μουσικής:

4. Δείτε παρακάτω τα d τροχιακά:

5. Ακολουθούν τα f τροχιακά:

6. Τα g τροχιακά...

7. Για την κυματοσυνάρτηση Ψ:
ΣΧΟΛΙΚΟ ΒΙΒΛΙΟ: Οι κυματοσυναρτήσεις ψ που αποτελούν λύσεις της εξίσωσης Schrodinger, για το άτομο του υδρογόνου, ονομάζονται ατομικά τροχιακά.
Τα ατομικά τροχιακά αποτελούν συναρτήσεις της θέσης του ηλεκτρονίου στο άτομο δηλ. είναι είναι της μορφής ψ(x,y,z) όπου x, y, z  είναι οι συντεταγμένες που καθορίζουν τη θέση του e γύρω από τον πυρήνα.

Δείτε λοιπόν τι είναι τα x,y,z:

 

 

Από την εξίσωση Schrodinger π.χ. για n=2, l=1, ml=0 προκύπτει η κυματοσυνάρτηση ψ(2pz) που περιέχει τις μεταβλητές r,θ,φ.  Το τρισδιάστατο γράφημα του τετραγώνου της ψ(2pz) ως προς τις γωνίες θ,φ δίνει τον γνωστό αλτήρα στον άξονα z (στον οποίο υπάρχει πιθανότητα 90-99 % να βρεθεί το e).

Αυτό το σύνολο σημείων που υπάρχει πιθανότητα να βρεθεί το e λέγεται ηλεκτρονιακό νέφος 2pz ή απλά τροχιακό 2pz  (γι αυτό τη φράση ατομικό τροχιακό κανονικά πρέπει να την κρατάμε μόνο για το ψ).

Αν στη εξίσωση Schrodinger η τριάδα τιμών n,l, ml δεν είναι επιτρεπτή τότε προκύπτει ψ=0 (απουσία e).

Οι σφαιρικές πολικές συντεταγμένες (r, θ, φ) προκύπτουν από την αλλαγή συντεταγμένων που γίνεται από καρτεσιανές (χ, y, z) σε σφαιρικές πολικές συντεταγμένες, όπως φαίνεται και στο σχήμα και η οποία διευκολύνει σημαντικά την επίλυση της εξίσωσης Schrodinger.

Άσκηση Νο1 (2024-2025)

Κατά τη μετάβασή του το e, στο άτομο του Η, από μία στιβάδα  Χ στη θεμελιώδη κατάσταση, εκπέμπει φωτόνιο με συχνότητα  

                                  f= -15E1/16h

α) Να βρεθεί ο κύριος κβαντικός αριθμός n της στιβάδας Χ.

β) i) Πόσα φωτόνια μπορεί να εκπέμψει 1 άτομο Η, που το e του από τη στιβάδα Χ μεταπίπτει στη θεμελιώδη κατάσταση;

ii) Σε ποια μετάπτωση το φωτόνιο που εκπέμπεται έχει το μέγιστο και σε ποια το ελάχιστο μήκος κύματος;

(Απ: α) n=4,  

β) i) 1 ή 2 ή 3 φωτόνια ii) λmin: 4→1,  λmax: 4→3)