‫‪13.11.0114‬‬ ‫מכינת כימיה‬ ‫בוחן מס' ‪ - 3‬פתרון‬ ‫שאלה ‪ 30( 1‬נקודות)‬ ‫נתונה טבלה ובה נתונים של שלושה פלואורידים (תרכובות עם פלואור)‪:‬‬ ‫התרכובת‬ ‫‪HF‬‬ ‫‪BF3‬‬ ‫‪SiF4‬‬ ‫טמפ' רתיחה (‪)°C‬‬ ‫‪00‬‬ ‫‪-000‬‬ ‫‪- 68‬‬ ‫א‪ .‬מהן הסיבות להבדלים בטמפרטורות הרתיחה של שלושת החומרים? הסבירו‪ 05( .‬נקודות)‬ ‫* ל‪ HF-‬נק' רתיחה הגבוהה ביותר בשל קשרי יימן הפועלים בין המולקולות‪ .‬אלה הם הקשרים הבין‪-‬‬ ‫מולקולוריים החזקים ביותר‪ ,‬לכן יש להשקיע יחסית הרבה אנרגיה ע"מ להתגבר עליהם ולהרחיק בין‬ ‫המולוקלות‪.‬‬ ‫* ל‪ SiF4-‬ול‪ BF3-‬נק' רתיחה נמוכות מזו של ‪ HF‬כי פועלים בים קשרי ו‪.‬ד‪.‬ו בלבד‪ .‬אלה הם קשרים‬ ‫בין‪-‬מולקולריים חלשים יותר מקשרי מיימן‪.‬‬ ‫* ל‪ SiF4-‬נק' רתיחה גבוהה מזו של ‪ BF3‬בשל ענן אל' גדול יותר (‪ 50‬אל' לעומת ‪ 30‬אל')‪ .‬מאחר‬ ‫ושתי המולקולות אינן קוטביות (טטרהדר ומשולש מישורי)‪ ,‬ענן אל' גדול יותר מאפשר הווצרות של‬ ‫מוקדים רבים יותר של דו‪-‬קוטב רגעי במקרה של ‪.SiF4‬‬ ‫ב‪ .‬רק אחד משלושת הפלואורידים הנתונים מתמוסס במים‪.‬‬ ‫(‪ )0‬זהו אותו‪ ,‬והסבירו מדוע הוא מתמוסס במים‪ 7( .‬נקודות)‬ ‫‪ - HF‬היחיד מבין שלושת החומרים אשר מסיס במים בגין קיום קשרי המיימן בין מולקולות ה‪ .HF-‬היות וגם‬ ‫בין מולקולות המים מתקיימים קשרי מיימן‪ ,‬בעת ההמסה של ‪ HF‬נוצרות אינטרקציות דומות בין ‪HF‬‬ ‫למולקולות מים‪ .‬עובדה זו הופכת את תהליך ההמסה ל"כדאי" מבחינה אנרגתית‪.‬‬ ‫(‪ )0‬הסבירו מדוע שני הפלואורידים האחרים לא מתמוססים במים‪ 6( .‬נקודות)‬ ‫בפלואוריד הסיליקון ופלואוריד הבורון פועלים קשרי ו‪.‬ד‪.‬ו‪ .‬לעומת זאת‪ ,‬במים פועלים קשרי מיימן‪ .‬החומרים‬ ‫הנ"ל אינם מסיסים במים בשל אי‪-‬היכולת ליצור קשרי מיימן עם מולקולות המים – מה שהופך את תהליך‬ ‫המסתם ללא רווחי מבחינה אנרגתית‪.‬‬ ‫שאלה ‪ 30( 0‬נקודות)‬ ‫הסבירו את העובדות שבסעיפים א'‪ ,‬ב' ו‪ -‬ג' שלפניכם‪.‬‬ ‫א‪ .‬טמפרטורת הרתיחה של ‪ H2O2‬גבוהה מזו של ‪ 00( .H2O‬נקודות)‬ ‫במי‪-‬חמצן מספר קשרי המיימן גדול מזה שבמים‪ ,‬לכן יש להתגבר על יותר כוחות בין‪-‬מולקולריים‪ ,‬מכאן‬ ‫נק' הרתיחה גבוהה יותר‪.‬‬ ‫ב‪ .‬טמפרטורת הרתיחה של ‪ H2O‬גבוהה מזו של ‪ ,H2S‬אך נמוכה מזו של ‪ 00( .PBr3‬נקודות)‬ ‫)‪Tb(PBr3) > Tb(H2O) > Tb(H2S‬‬ ‫קשרי ו‪.‬ד‪.‬ו‪.‬‬ ‫קשרי מיימן‬ ‫קשרי ו‪.‬ד‪.‬ו‪ ,‬ענן אל' גדול מזה של מים‬ ‫ג‪ .‬החומר ‪ H2O2‬מתמוסס מצויין במים‪ ,‬אך אינו מתמוסס בהקסאן‪ 00( .C6H14(l) ,‬נקודות)‬ ‫קשרי מיימן בשני החומרים‪ ,‬לכן ההמסה‬ ‫קשרי ו‪.‬ד‪.‬ו‪ .‬חלשים‪ ,‬אין קשרי מיימן‬ ‫אפשרית ורווחית אנרגתית‪.‬‬ ‫לכן ההמסה במים אינה אפשרית‪.‬‬ ‫שאלה ‪ 38( 3‬נקודות)‬ ‫א‪.‬‬ ‫‪ 86‬גרם של אמון פחמתי‪ ,(NH4)2CO3 ,‬פורקו בשלמות על‪-‬ידי חימום‪ .‬נוצרו‪:‬‬ ‫)‪ H2O(g) ,CO2(g‬ו‪. NH3(g)-‬‬ ‫רשמו ניסוח מאוזן של התהליך וקבעו כמה מולים של )‪ NH3(g‬נוצרו בו‪ .‬פרטו חישוביכם‪.‬‬ ‫(‪ 06‬נקודות)‬ ‫‪ 0.05 .1‬מול‬ ‫‪ 0.5 .0‬מול‬ ‫‪ 0 .3‬מול‬ ‫‪ 0 .4‬מול‬ ‫‪1 mol‬‬ ‫‪48 g‬‬ ‫‪m‬‬ ‫‪68 g/mol‬‬ ‫‪Mw‬‬ ‫‪0.5 mol‬‬ ‫‪n‬‬ ‫ב‪ .‬למי מהבאים המסה הגדולה ביותר? פרטו חישוביכם‪ 06( .‬נקודות)‬ ‫‪ 3*1023 .0‬מולקולות ‪NO2‬‬ ‫‪ 0 .0‬מול ‪CO‬‬ ‫‪ 00.8 .3‬גרם ‪NaOH.‬‬ ‫‪ 50 .8‬ליטר גז חמצן בתנאי החדר‬ ‫‪m(NO2) = n×Mw = (N/NA)×Mw = 0.5mol×46g/mol = 23 g‬‬ ‫‪m(CO) = n×Mw = 2mol×28 g/mol = 56 g‬‬ ‫‪m(NaOH) = 22.4 g‬‬ ‫‪m(O2) = n×Mw =( V/Vm)×Mw = (50 L/ 25L/mol)×32 g/mol = 64 g‬‬ ‫שאלה ‪ 38( 4‬נקודות)‬ ‫א‪ .‬חשבו את סה"כ מספר האטומים ב‪ g 85 -‬של ‪ 00( .NH3‬נקודות)‬ ‫‪m(NH3) = 65g‬‬ ‫‪n(NH3) = m/Mw = 65g/17 g/mol = 3.82 mol‬‬ ‫‪N(NH3) = n×NA = 3.82 mol×6.02×1023 molecules/mol = 23×1023 molecules‬‬ ‫‪Natoms = 4×N(NH3) = 4×23×1023 = 92×1023 atoms‬‬ ‫ב‪.‬‬ ‫)‪S8(s) + H2O(g‬‬ ‫‪‬‬ ‫)‪H2S(g) + SO2(g‬‬ ‫ביצעו במעבדה את התגובה הבלתי מאוזנת שרשומה לעיל‪ ,‬והתקבלו ‪ 64‬גרם )‪. S8(s‬‬ ‫בתנאי התגובה הנפח של ‪ 1‬מול גז הוא ‪ 60‬ליטר‪.‬‬ ‫חשבו את הנפח של )‪ H2S(g‬שהגיב עם כמות מספקת של )‪ . SO2(g‬פרטו את חישוביכם‪ 00( .‬נקודות)‬ ‫)‪16H2S(g) + 8SO2(g)  3S8(s) + 16H2O(g‬‬ ‫‪64 g‬‬ ‫‪m‬‬ ‫‪256.52 g/mol‬‬ ‫‪Mw‬‬ ‫‪0.249 mol‬‬ ‫‪1.33 mol‬‬ ‫‪n‬‬ ‫‪79.8 L‬‬ ‫‪V‬‬ ‫‪V (H2S) = n×Vm = 1.33 mol×60 L/mol = 79.8 L‬‬ ‫ג‪ .‬נתונים מדגמים של גזים שונים‪ .SO2(g), N2O5(g), CH4(g) :‬כל מדגם שוקל ‪ 0.5‬גרם‪ .‬באיזה‬ ‫מדגם מספר המולים של מולקולות הוא גדול ביותר? נמקו‪ 00( .‬נקודות)‬ ‫‪CH4‬‬ ‫‪N2O5‬‬ ‫‪SO2‬‬ ‫‪2.5‬‬ ‫‪2.5‬‬ ‫‪2.5‬‬ ‫)‪m (gr‬‬ ‫‪16‬‬ ‫‪108‬‬ ‫‪64‬‬ ‫)‪Mw (gr/mol‬‬ ‫‪0.156‬‬ ‫‪0.023‬‬ ‫‪0.039‬‬ ‫)‪n (mol‬‬ ‫‪ CH4‬מכיל את המספר הגדול ביותר של המולקולות בשל מסה מולרית נמוכה‪.‬‬ ‫שאלה ‪ - 5‬חובה (‪ 38‬נקודות)‬ ‫א‪ .‬בכלי סגור ‪ A‬יש ‪ 6.8‬גרם )‪. H2S(g‬‬ ‫בכלי סגור ‪ B‬יש ‪ 12.8‬גרם )‪. SO2(g‬‬ ‫לחץ הגז בכלי ‪ A‬קטן מלחץ הגז בכלי ‪ . B‬שני הכלים נמצאים באותה טמפרטורה‪.‬‬ ‫קבעו עבור כל אחד מההיגדים א ו‪ -‬ב שלפניכם אם הוא נכון או לא נכון‪ .‬נמקו כל קביעה‪.‬‬ ‫היגד א‪ -‬המספר הכולל של האטומים בכלי ‪ A‬שווה למספר הכולל של האטומים בכלי ‪ 8(. B‬נקודות)‬ ‫‪B‬‬ ‫‪A‬‬ ‫‪SO2‬‬ ‫‪H2S‬‬ ‫‪m=12.8g‬‬ ‫‪m=6.8g‬‬ ‫‪Mw=64 g/mol‬‬ ‫‪Mw=34 g/mol‬‬ ‫‪n=0.2 mol‬‬ ‫‪n=0.2 mol‬‬ ‫היגד א' נכון – בשני הכלים מספר זהה של אטומים (‪ 1.24×1023‬אטומים)‬ ‫היגד ב‪ -‬הנפח של כלי ‪ A‬קטן מן הנפח של כלי ‪ 8( . B‬נקודות)‬ ‫היגד ב' לא נכון – מאחר ושני הכלים נמצאים בטמפ' זהות ומכילים מספר זהה של אטומי גז‪ ,‬אך בכלי ‪ A‬הלחץ‬ ‫נמוך מזה של כלי ‪ ,B‬משתמע מכך כי הנפח של כלי ‪ A‬גדול מנפחו של כלי ‪ .B‬וזאת בגלל היחס ההפוך בין לחץ‬ ‫לנפח של גז‪.‬‬ ‫ב‪ .‬פרופאן ‪ C3H8‬נשרף בחמצן על פי התגובה הבלתי מאוזנת הבאה‪:‬‬ ‫)‪C3H8(g) + O2(g)  CO2(g) + H2O(g‬‬ ‫‪ .i‬חשבו כמה גרם ‪ H2O‬נוצרים כאשר הגיבו ‪ 00‬גרם פרופאן עם ‪ 00‬גרם חמצן ‪ 00( .‬נקודות)‬ ‫)‪C3H8(g) + 5O2(g)  3CO2(g) + 4H2O(g‬‬ ‫‪4.5‬‬ ‫‪10‬‬ ‫‪20‬‬ ‫)‪m (gr‬‬ ‫‪18‬‬ ‫‪32‬‬ ‫‪44‬‬ ‫)‪Mw (gr/mol‬‬ ‫‪0.31‬‬ ‫‪0.45‬‬ ‫)‪no (mol‬‬ ‫‪-0.31‬‬ ‫‪-0.062‬‬ ‫)‪nreacted (mol‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0.388‬‬ ‫)‪nf (mol‬‬ ‫‪0.25‬‬ ‫‪0.186‬‬ ‫‪ .ii‬איזה מגיב נשאר בתום התגובה בעודף? (‪ 8‬נקודות)‬ ‫מאחר ו‪ O2-‬הנו הגורם המגביל‪ ,‬פרופאן הינו המגיב שנמצא בעודף‪.‬‬ ‫‪ .iii‬מהו הנפח הכולל של הגזים בכלי בתום התגובה כאשר התנאים הם שנפח ‪ 0‬מול גז הוא ‪ 05‬ליטר?‬ ‫(‪ 8‬נקודות)‬ ‫‪Vtotal = ntotal×Vm = (0.388+0.186+0.25)mol×25 L/mol = 20.6L‬‬