Τράπεζα Θεμάτων

www.trapeza-thematon.gr

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

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

Θέμα 4ο

Στο εργαστήριο Φυσικών Επιστημών του σχολείου διατίθεται υδατικό διάλυμα υδροξειδίου του ασβεστίου, $C a (Ο Η)_{2}$ , συγκέντρωσης $(c) 0, 005 Μ$ (διάλυμα $Δ 1$ ).

α) Να υπολογίσετε την περιεκτικότητα του διαλύματος $Δ 1$ σε $C a (Ο Η)_{2}$ .
(μονάδες 7)

β) Μια ομάδα μαθητών χρειάζεται για ένα πείραμα $250 m L$ υδατικού διαλύματος $C a (Ο Η)_{2}$ συγκέντρωσης $0, 001 Μ$ (διάλυμα $Δ 2$ ). Να υπολογίσετε τον όγκο (σε $m L$ ) του διαλύματος $Δ 1$ που πρέπει να αραιώσουν με νερό, για να παρασκευάσουν το διάλυμα $Δ 2$
(μονάδες 7)

γ) Σε $500 m L$ διαλύματος $Δ 1$ θερμοκρασίας $20^{o} C$ , προστίθενται $0, 4 g C a (Ο Η)_{2}$ , χωρίς μεταβολή του όγκου του διαλύματος. Ακολουθεί επαρκής ανάδευση και προκύπτει το διάλυμα $Δ 3$ . Να εξετάσετε αν στο διάλυμα $Δ 3$ θα διαλυθεί όλη η ποσότητα του $C a (O H)_{2}$ ή αν ένα τμήμα της θα παραμείνει αδιάλυτο. Δίνεται ότι το κορεσμένο διάλυμα $C a (O H)_{2}$ σε θερμοκρασία $20^{0} C$ , έχει συγκέντρωση $0, 012 Μ$ (διάλυμα $Δ 4$ ).
(μονάδες 8)

δ) Τo $C a (Ο Η)_{2}$ μπορεί να χρησιμοποιηθεί και στην παρασκευή της αέριας αμμωνίας $(N H_{3})$ , όταν επιδρά σε διάλυμα $N H_{4} C l$ . Να γράψετε τη χημική εξίσωση που περιγράφει αυτή τη χρήση του $C a (Ο Η)_{2}$ .
(μονάδες 3)

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

Απάντηση Θέματος:

Ενδεικτική επίλυση
α) Για το $C a (Ο Η)_{2}$ ισχύει:
$M_{r} = A_{r} (C a) + 2 \cdot A_{r} (O) + 2 \cdot A_{r} (H) = 40 + 2 \cdot 16 + 2 \cdot 1 = 74$

Η ποσότητα $C a (Ο Η)_{2}$ που περιέχεται σε $1 L = 1000 m L$ διαλύματος $Δ 1$ είναι:

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

Σε $1000 m L$ διαλύματος $Δ 1$ περιέχονται $0, 37 g C a (Ο Η)_{2}$
σε $100 m L$ διαλύματος $Δ 1$ περιέχονται $x g C a (Ο Η)_{2}$

$\frac{1000 m L}{100 m L} = \frac{0, 37 g}{x g}$ $\Rightarrow x = 0, 037$

Άρα, η περιεκτικότητα του $Δ 1$ σε $C a (O H)_{2}$ είναι $0, 037 % w / v .$

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

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

Επομένως, η ποσότητα του διαλύματος $Δ 1$ που χρησιμοποιήθηκε για την αραίωση και την παρασκευή του διαλύματος $Δ 2$ είναι $50 m L$ .

γ) Θα υπολογιστεί αρχικά η ποσότητα του $C a (O H)_{2}$ που πρέπει να προστεθεί για την παρασκευή κορεσμένου διαλύματος $Δ 4$ και στη συνέχεια θα συγκριθεί με αυτή του διαλύματος $Δ 3$ .
Έστω $n_{προσθήκης}$ η ποσότητα του $C a (Ο Η)_{2}$ που μπορεί να προστεθεί στο διάλυμα $Δ 1$ όγκου $500 m L$ , ώστε να προκύψει το κορεσμένο διάλυμα $Δ 4$ , δηλαδή διάλυμα συγκέντρωσης $0, 012 M$ .
Για το διάλυμα αυτό ισχύει:

$n_{(C a (Ο Η)_{2} - Δ_{4})} = n_{(C a (Ο Η)_{2} - Δ_{1})} + n_{(C a (Ο Η)_{2} - προσθήκης)}$ $\Rightarrow c_{4} \cdot V_{4} = c_{1} \cdot V_{1} + n_{προσθήκης}$ $\Rightarrow n_{προσθήκης} = c_{4} \cdot V_{4} - c_{1} \cdot V_{1}$ $\Rightarrow n_{προσθήκης} = 0, 012 M \cdot 0, 5 L - 0, 005 M \cdot 0, 5 L$ $\Rightarrow n_{προσθήκης} = 0, 0035 m o l$

Άρα:

$n = \frac{m}{M_{r}}$ $\Rightarrow m = 0, 0035 \cdot 74 g$ $\Rightarrow m = 0, 259 g C a (Ο Η)_{2}$

Επομένως σε $500 m L$ του διαλύματος $Δ 1$ πρέπει να προστεθούν $0, 259 g C a (Ο Η)_{2}$ , ώστε να παρασκευαστεί κορεσμένο διάλυμα $Δ 4$ , όγκου $500 m L$ και συγκέντρωσης $0, 012 Μ$ σε $C a (Ο Η)_{2}$ .
Επειδή η ποσότητα του $C a (Ο Η)_{2}$ που προστέθηκε στο διάλυμα $Δ 3$ είναι μεγαλύτερη $(0, 4 g > 0, 259 g)$ συμπεραίνεται ότι από αυτήν θα διαλυθούν $0, 259 g C a (Ο Η)_{2}$ και θα μείνουν αδιάλυτα $0, 4 g - 0, 259 g = 0, 141 g .$

δ) $C a (Ο Η)_{2} + 2 N H_{4} C l \to C a C l_{2} + 2 N H_{3} ↑ + 2 H_{2} O$

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).