1. No category

‫לקט שאלות "פתוחות" ממבחני מתכונת בכימיה בחמד"ע‬
‫‪ 3‬יח"ל חלק א'‬
‫תרכובות פחמן‪ ,‬מבנה‪ ,‬קישור ותכונות החומר‬
‫לפניך ארבע תרכובות פחמן‪:‬‬
‫‪C2H5OH‬‬
‫‪I‬‬
‫‪CH3COCH3‬‬
‫‪II‬‬
‫‪CH3COOH‬‬
‫‪III‬‬
‫‪C2H5NH2‬‬
‫‪IV‬‬
‫א‪ .‬רשום נקודות ייצוג אלקטרוניות לכל אחת מהמולקולות‪.‬‬
‫ב‪ .‬רשום את הצורה מרחבית סביב כל אחד מהאטומים המודגשים‪.‬‬
‫ג‪ .‬כל החומרים מתמוססים במים‪ .‬הסבר עובדה זו בפירוט לגבי חומר ‪ II‬ולגבי חומר ‪.IV‬‬
‫ד‪ .‬ה‪ pH-‬של כל אחת מן התמיסות המימיות נבדק ‪.‬‬
‫למי מבין התמיסות ‪ pH‬גבוה מ‪ ,7-‬למי נמוך מ‪ 7-‬ולמי ה‪ pH-‬שווה ל‪?7-‬‬
‫ה‪ .‬אפשר לקבל שניים מן החומרים ברשימה מאותו חומר מוצא‪ ,‬שגם הוא ברשימה‪ ,‬באמצעות מספר שלבים‪.‬‬
‫נסח את שתי שרשרות התגובות על כל שלביהן‪.‬‬
‫מבנה ‪ ,‬קישור ותכונות החומר‬
‫לפניך ‪ 7‬חומרים‪:‬‬
‫פרופאן תיול‪:‬‬
‫חומצה אתאנואית‪:‬‬
‫נתרן תת‪-‬ברומי‪:‬‬
‫צורן דו‪-‬חמצני ‪:‬‬
‫דו פלואורו אתאן‪:‬‬
‫קובלט‪:‬‬
‫אוריאה‪:‬‬
‫‪CH3CH2CH2SH‬‬
‫‪CH3COOH‬‬
‫‪NaBrO‬‬
‫‪SiO2‬‬
‫‪CH3CHF2‬‬
‫‪Co‬‬
‫‪NH2CONH2‬‬
‫בטמפרטורת החדר אחד מחומרים אלה הוא גז‪ ,‬שניים מהחומרים הם נוזלים וארבעה מוצקים‪.‬‬
‫א‪ .‬התאם את מצבי הצבירה בטמפרטורת החדר לחומרים השונים – נמק את בחירתך‪.‬‬
‫ב‪ -‬אילו חומרים יוליכו חשמל במצב נוזלי? אילו חומרים יוליכו חשמל בתמיסה מימית? מדוע? לווה תשובתך‬
‫בניסוח התגובות המתאימות‪.‬‬
‫ג‪-‬‬
‫אוריאה מתמוססת במים ופרופאן תיול מתמוסס ב)‪ – CS2(l‬הסבר עובדות אלה ונסח את תהליכי ההמסה‪.‬‬
‫ד‪ -‬טמפרטורת הרתיחה של פרופאן תיאול גבוהה מטמפרטורת הרתיחה של דו פלואור אתאן – הסבר‪.‬‬
‫ה‪ -‬האם טמפרטורת הרתיחה של ‪ NaBrO‬תהיה גבוהה או נמוכה מזו של ‪ ?NBrO‬נמק‬
‫‪2‬‬
‫מבנה‪ ,‬קישור ותכונות החומר‬
‫לפניך נוסחות מולקולריות של חמישה חומרים‪:‬‬
‫‪CH3CH2CH3‬‬
‫‪V‬‬
‫‪CH3COCH3‬‬
‫‪IV‬‬
‫‪CH3OH‬‬
‫‪III‬‬
‫‪CCl4‬‬
‫‪II‬‬
‫‪CH4‬‬
‫‪I‬‬
‫א‪.‬‬
‫שרטט דיאגראמות לואיס )נקודות ייצוג אלקטרוניות( עבור כל אחת מן המולקולות‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫‪ .i‬למי‪ ,‬מבין החומרים ‪ I‬ו‪ ,II-‬נקודת רתיחה גבוהה יותר? נמק את קביעתך‪.‬‬
‫‪ .ii‬סדר את החומרים ‪ IV ,III‬ו‪ V-‬לפי סדר עולה של נקודות רתיחה )הנמוכה ביותר מימין‪ ,‬הגבוהה ביותר‬
‫משמאל(‪ .‬נמק!‬
‫‪ .iii‬אילו מבין חמשת החומרים מתמוססים יותר טוב ב‪ CS2-‬ואילו מתמוססים טוב יותר ב‪?H2O -‬‬
‫האם יש חומרים שיכולים להתמוסס בשני הממסים? מי הם? נמק את כל קביעותיך!‬
‫לאטום של היסוד ‪ X‬יש ‪ 5‬אלקטרונים ברמת האנרגיה האלקטרונית הגבוהה ביותר‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫‪.i‬‬
‫רשום את הנוסחות של שני החומרים הבאים‪ :‬התרכובת של ‪ X‬עם פלואור‪ ,‬התרכובת של ‪X‬‬
‫עם נתרן‪.‬‬
‫‪.ii‬‬
‫ממסים את שתי התרכובות לעיל במים‪ .‬האם שתי התמיסות‪ ,‬אחת מהן או אף לא אחת מהן יוליכו‬
‫חשמל? נמק את תשובתך‪.‬‬
‫‪3‬‬
‫מבנה ‪ ,‬קישור ותכונות החומר‬
‫בטבלה שלפניך נתונות תכונות של החומרים ‪:A - E‬‬
‫החומר‬
‫א‪.‬‬
‫נקודת‬
‫היתוך ‪K‬‬
‫נקודת‬
‫רתיחה ‪K‬‬
‫מסיסות במים‬
‫מוליכות‬
‫חשמלית‬
‫בתמיסה‬
‫מימית‬
‫מוליכות‬
‫חשמלית‬
‫בנוזל‬
‫מוליכות‬
‫חשמלית‬
‫במוצק‬
‫‪A‬‬
‫‪183‬‬
‫‪187‬‬
‫לא מתמוסס‬
‫לא מוליך‬
‫לא מוליך‬
‫לא מוליך‬
‫‪B‬‬
‫‪405‬‬
‫מתפרק‬
‫מתמוסס‬
‫לא מוליך‬
‫לא מוליך‬
‫לא מוליך‬
‫‪C‬‬
‫‪290‬‬
‫‪391‬‬
‫מתמוסס‬
‫מוליך‬
‫לא מוליך‬
‫לא מוליך‬
‫‪D‬‬
‫‪654‬‬
‫לא ידוע‬
‫מתמוסס‬
‫מוליך‬
‫לא מוליך‬
‫מוליך‬
‫‪E‬‬
‫‪1883‬‬
‫‪2503‬‬
‫לא מתמוסס‬
‫לא מוליך‬
‫לא מוליך‬
‫זהה את החומרים ‪ A-E‬מתוך רשימת החומרים הבאים‪:‬‬
‫‪O‬‬
‫צורן ארבע פלואורי‬
‫‪SiF4‬‬
‫חומצה אתאנואית‪:‬‬
‫נתרן תת‪-‬ברומי‪:‬‬
‫‪NaBrO‬‬
‫צורן דו‪-‬‬
‫חמצני‬
‫‪SiO2‬‬
‫‪CH3-C-OH‬‬
‫‪O‬‬
‫אוריאה‪:‬‬
‫נמק את קביעתך‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫הסבר את התופעות הבאות‪:‬‬
‫‪ .i‬חומר ‪ B‬מתמוסס במים‪.‬‬
‫‪ .ii‬חומר ‪ C‬מתמוסס במים‬
‫‪ .iii‬חומר ‪ E‬אינו מתמוסס במים‬
‫ג‪.‬‬
‫‪ .i‬נסח את תהליך ההמסה במים עבור חומר ‪.B‬‬
‫‪ .ii‬נסח את תהליך ההמסה במים עבור חומר ‪.C‬‬
‫‪ .iii‬נסח את תהליך ההמסה במים עבור חומר ‪.D‬‬
‫‪4‬‬
‫‪H2N-C-NH2‬‬
‫חמצון‪-‬חיזור וסטוכיומטריה‬
‫השאלה הבאה עוסקת בתגובות של מתכות שונות‪ :‬ברזל )‪ ,(Fe‬אלומיניום )‪ (Al‬ונחושת )‪.(Cu‬‬
‫כאשר סוללים מסילת ברזל יש לחבר את הפסים על‪-‬ידי הלחמה באמצעות ברזל‪ .‬הדרך לעשות זאת היא לערבב אבקת‬
‫ברזל חמצני )‪ (Fe2O3‬מוצק עם אבקת אלומיניום‪ .‬מחממים את התערובת‪ ,‬בתגובה המתרחשת נוצר ברזל מתכתי מותך‪,‬‬
‫לאחר קירור הוא הופך לברזל מוצק ומחבר את שני הפסים יחד‪.‬‬
‫א‪.i .‬‬
‫‪.ii‬‬
‫נסח את התגובה בין ברזל חמצני ואלומיניום‪ .‬אזן אותה באמצעות חצאי תגובות‪.‬‬
‫מי הוא המחמצן ומי הוא המחזר בתגובה זו?‬
‫ב‪ .‬לצורך חיבור שני פסים יש צורך ב‪ 25-‬גרם ברזל מותך‪ .‬כמה ברזל חמצני וכמה אלומיניום נחוצים ליצירת ‪50‬‬
‫חיבורים?‬
‫ברזל ואלומיניום מגיבים עם תמיסת חומצה חנקתית‪ ,‬בדומה לרוב המתכות‪ ,‬באמצעות פליטת מימן‪ .‬תגובתה של‬
‫הנחושת‪ ,‬שהיא אחת ממתכות המטבע‪ ,‬שונה לחלוטין‪.‬‬
‫נתון ניסוח התגובה של נחושת עם חומצה חנקתית‪:‬‬
‫)‪Cu2+(aq) + 2NO2(g) + 6H2O(l‬‬
‫ג‪.i .‬‬
‫‪. ii‬‬
‫)‪+ 4H3O+(aq‬‬
‫)‪2NO3-(aq‬‬
‫‪Cu(s) +‬‬
‫מי המחמצן ומי המחזר בתגובה זו?‬
‫כמה מול אלקטרונים עוברים מן המחמצן למחזר כאשר נוצרים ‪ 216‬גרם מים?‬
‫‪5‬‬
‫סטכיומטריה וחמצון‪-‬חיזור‬
‫א‪" .‬כריות אויר" המצויות ברכב תפקידן להגן עלינו בזמן תאונה הן חייבות להתנפח‬
‫ִבּן‪-‬רגע )‪ 0.03‬שניות(‪ ,‬בעת התנגשות חזיתית של המכונית‪.‬‬
‫החומר העיקרי להפעלת הכרית הוא נתרן אזיד‪. NaN3 ,‬‬
‫ברגע ההתנגשות חיישן רגיש לשינוי פתאומי במהירות מפעיל מצית חשמלי‪ ,‬הגורם לפירוק ה‪: NaN3 -‬‬
‫)‪∆H <0 (1‬‬
‫)‪NaN3(s) ⎯→ Na(s) + N2(g‬‬
‫‪.i‬‬
‫מהי דרגות החמצון של האטומים השונים )יכולה להיות דרגת חמצון שהיא שבר( ?‬
‫‪.ii‬‬
‫מהו החומר המחמצן? מהו החומר המחזר?‬
‫‪ . iii‬אזן את תהליך‪ .‬כמה מול ‪ e−‬משתתפים בתהליך המאוזן שרשמת?‬
‫‪iv‬‬
‫האם תוצרי תגובה עלולים להזיק לנוסעים?‬
‫ב‪ .‬ב"כריות אויר" נמצא חומר נוסף‪ ,‬אשלגן חנקתי‪. KNO3 ,‬‬
‫הוא מגיב עם כל הנתרן שנוצר בתגובה ‪ . 1‬לפניך התהליך המאוזן ‪:‬‬
‫)‪(2‬‬
‫?‬
‫‪10Na(s) + 2 KNO3(s) ⎯→ K2O(s) + 5 Na2O(s) +‬‬
‫‪ .i‬מהו התוצר הנוסף? הסבר תוך ציון מספר מולי האלקטרונים שעברו בתהליך‪.‬‬
‫ג‪.i .‬‬
‫‪.ii‬‬
‫חבר תגובות ‪) 2 ,1‬המאוזנות( לניסוח תגובה כוללת‪.‬‬
‫הנפח של "כרית אויר" מנופחת היא ‪ 50‬ליטר‪ .‬בהנחה שבתנאי ההתנפחות‪ ,‬הנפח המולרי של גז‬
‫כלשהו הוא ‪ 25‬ליטר‪ ,‬כמה גרם ‪ NaN3‬צריכים להגיב כדי לנפח את הכרית ? נמק חישוביך‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫כל המגעים החשמליים בחישנים‪ ,‬מצופים זהב‪ .‬בהתחשב בעובדה ש"כרית האויר" חייבת להיות‬
‫תקינה במשך שנים רבות )לפחות ‪ 15‬שנים(‪ ,‬בתנאי אקלים ומזג אויר מגוונים‪ ,‬מה היתרון של צפוי הזהב ?‬
‫‪6‬‬
‫חומצות ובסיסים‬
‫שאלה זו עוסקת בשלושת החומרים )‪ NH3(g) ,Na(s‬ו‪. H2SO4(l)-‬‬
‫)‪ NH3(g‬ו‪ H2SO4(l)-‬הם שניים מתוך עשרת הכימיקלים המיוצרים ביותר בעולם‪.‬‬
‫א‪ .‬נסח את התגובה של כל אחד משלושה חומרים אלה במים‪.‬‬
‫ב‪ .‬לכל אחת משלוש התמיסות של חומרים אלה מוסיפים מספר טיפות של פנול פתלאין‪ .‬באילו מן התמיסות יופיע‬
‫צבע? נמק‪.‬‬
‫מערבבים ‪ 100‬מ"ל תמיסה מימית של ‪ 0.1 M NH3‬עם ‪ 50‬מ"ל תמיסה מימית של ‪. 0.5 M H2SO4‬‬
‫ג‪ .‬רשום ניסוח מאוזן לתהליך המתרחש‪.‬‬
‫ד‪ .‬האם התמיסה שמתקבלת לאחר הערבוב הינה בעלת ‪ pH‬גדול‪ ,‬קטן או שווה ל‪ ?7 -‬נמק‪.‬‬
‫מערבבים ‪ 100‬מ"ל של תמיסת ‪ 1M H2SO4‬עם ‪ 6.5‬גרם מתכת )‪ . A(s‬החומרים הגיבו בשלמות‪.‬‬
‫נתון ניסוח התגובה שהתרחשה‪:‬‬
‫)‪2H2O(l‬‬
‫‪H2(g) +‬‬
‫‪A+2(aq) +‬‬
‫)‪A(s) + 2H3O+(aq‬‬
‫ה‪ .‬חשב את המסה המולרית של המתכת )‪. A(s‬‬
‫‪7‬‬
‫חומצות ובסיסים‪ ,‬אנרגיה‬
‫תומר )שם בדוי( הכניס ‪ 1‬ג' אשלגן הידרוקסידי‪ ,KOH(s) ,‬לתוך ‪ 100‬מ"ל מים מזוקקים‪.‬‬
‫א‪ .‬נסח את התגובה שהתרחשה‪.‬‬
‫כתוצאה מהתגובה עלתה טמפרטורת המים ב‪ 7.76 -‬מעלות צלזיוס‪.‬‬
‫ב‪ .‬חשב את ‪ ∆H‬עבור תהליך ההמסה של אשלגן הידרוקסידי‪.‬‬
‫אהוד )שם בדוי אף הוא( הכניס ‪ 1‬ג' אשלגן הידרוקסידי מוצק‪ ,KOH(s) ,‬לתוך ‪ 100‬מ"ל תמיסת החומצה ‪ .HCl‬ידוע שעבור‬
‫התגובה שהתרחשה ‪. ∆H° = -234.6 Kj/mol‬‬
‫ג‪ .‬נסח את התגובה שהתרחשה‪.‬‬
‫ד‪ .‬חשב בכמה מעלות צלזיוס תעלה הטמפרטורה של התמיסה‪.‬‬
‫ה‪ .‬בעזרת ניסוחי התגובות והנתונים שקיבלת או חישבת‪ ,‬חשב את‪ ∆H‬עבור תהליך הסתירה‪ ,‬של תמיסת אשלגן‬
‫הידרוקסידי עם תמיסת החומצה‪.‬‬
‫ו‪ .‬האם ערך ‪ ∆H‬עבור תהליך הסתירה של תמיסת נתרן הידרוקסידי עם תמיסת החומצה ‪ HCl‬יהיה קטן‪ ,‬גדול‬
‫או שווה לערך שחשבת בסעיף הקודם? נמק‪.‬‬
‫‪8‬‬
‫שיווי משקל‬
‫החומר )‪ SO2Cl2(g‬הוא מגיב חשוב מאוד בתעשיית הצבעים והתרופות‪.‬‬
‫החומר מופק באמצעות התגובה הבאה אשר יכולה להגיעה לשיווי משקל‪:‬‬
‫)‪SO2(g) + Cl2(g‬‬
‫)‪SO2Cl2(g‬‬
‫לכלי שנפחו ‪ 10‬ליטר הכניסו ‪ 1‬מול של )‪ SO2(g‬ו‪ 1.2 -‬מול של )‪. Cl2(g‬‬
‫לפניך גרף המתאר את השתנות כמותם )במולים( של )‪ Cl2(g‬ושל )‪ SO2Cl2(g‬עם הזמן‪ ) .‬שים לב‪ -‬ריכוז ה‪ SO2(g)-‬אינו‬
‫מופיע בגרף(‪.‬‬
‫מולים‬
‫)‪Cl2(g‬‬
‫‪1.2‬‬
‫‪1.0‬‬
‫‪0.5‬‬
‫)‪SO2Cl2(g‬‬
‫‪30‬‬
‫‪20‬‬
‫‪10‬‬
‫זמן‬
‫)דקות(‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫האם ברגע הכנסת החומרים למערכת היא נמצאת בשיווי משקל? נמק‪.‬‬
‫‪ .i‬מהו ריכוז )‪ 15 ,SO2(g‬דקות לאחר תחילת התגובה?‬
‫‪ .ii‬האם במשך ‪ 10‬הדקות הראשונות של התגובה הלחץ בכלי עלה‪ ,‬ירד או נשאר קבוע? נמק‪.‬‬
‫‪ .iii‬רשום את הביטוי לקבוע שיווי המשקל וחשב את ערכו‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫‪ .i‬איזה שינוי נגרם למערכת בדקה ה‪?20 -‬‬
‫‪ .ii‬האם ערכו של קבוע שיווי המשקל בדקה ה‪ 30-‬קטן‪ ,‬גדול או שווה לזה שבדקה ה‪ ?15-‬נמק‪.‬‬
‫בדקה ה‪) 50 -‬מחוץ לתחומי הגרף( הוסיפו לכלי מול אחד של הגז האציל ארגון‪.Ar ,‬‬
‫ד‪.‬‬
‫כיצד תשפיע הוספת הארגון על ריכוזו של )‪) SO2Cl2(g‬ענה באופן איכותי‪ ,‬ללא חישובים(‪.‬‬
‫בניסוי אחר‪ ,‬בכלי זהה שניפחו ‪ 10‬ליטרים‪ ,‬שלתוכו הוכנסו אותם חומרים באותן כמויות כמו בכלי המתואר בגרף‪,‬‬
‫העלו את הטמפרטורה והמתינו עד שהמערכת הגיעה לשיווי‪-‬משקל‪ .‬כמות ה‪ Cl2(g) -‬במצב שיווי‪-‬משקל בכלי זה‬
‫הייתה גדולה יותר מכמותו במצב שיווי המשקל בכלי הראשון‪.‬‬
‫‪ 2.0‬מולים‪.‬‬
‫ה‪.‬‬
‫‪.i‬‬
‫על סמך התיאור לעיל‪ ,‬האם התגובה ליצירת )‪ SO2Cl2(g‬אקסותרמית או אנדותרמית? נמק‪.‬‬
‫‪ .ii‬האם ערכו של קבוע שיווי המשקל קטן גדול או שווה לזה שחשבת במערכת הראשונה בדקה ה‪ ? 15-‬נמק‪.‬‬
‫‪9‬‬
‫שיווי משקל‬
‫‪ .6‬בתעשיית האמוניה נפטרים משאריות )‪ CO(g‬על ידי תגובה עם אדי מים לפי התגובה המנוסחת‬
‫להלן‪:‬‬
‫)‪CO(g) + H2O(g‬‬
‫)‪CO2(g) + H2(g‬‬
‫לכלי הנמצא בטמפרטורה של ‪ 150 °C‬הכניסו ‪ 2‬מול אדי מים‪ ,H2O(g) ,‬ו ‪ 1.5 -‬מול פחמן חד‪-‬חמצני )‪.CO(g‬‬
‫הגרף שלפניך מתאר את השינוי שחל בריכוזם עם הזמן‪.‬‬
‫ריכוז‬
‫)מול לליטר(‬
‫‪H2O‬‬
‫‪5‬‬
‫‪4‬‬
‫‪3‬‬
‫‪CO‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫זמן‬
‫)דקות(‬
‫א‪.‬‬
‫‪17‬‬
‫‪15‬‬
‫‪5‬‬
‫‪10‬‬
‫‪ .i‬מהו נפח הכלי?‬
‫‪ .ii‬רשום ביטוי לקבוע שיווי המשקל‪.‬‬
‫‪ .iii‬חשב את ערכו של קבוע שיווי המשקל‪.‬‬
‫‪ .iv‬באיזו דקה הגיעה התגובה לשיווי משקל?‬
‫ב‪.‬‬
‫‪ . i‬הסבר איזה שינוי חל במערכת בדקה העשירית‪.‬‬
‫‪ .ii‬האם ערכו של ‪ K‬השתנה? הסבר‪.‬‬
‫‪ .iii‬האם חל שינוי או שינויים בלחץ השורר בכלי בין הדקה ה‪ 9-‬לדקה ה‪ ?12-‬הסבר את תשובתך‬
‫ג‪.‬‬
‫‪ .i‬איזה שינוי חל במערכת בדקה ה ‪?15 -‬‬
‫‪ .ii‬האם התגובה אקסותרמית או אנדותרמית? נמק‪.‬‬
‫בדקה ה ‪ 20 -‬העלו את הלחץ ל ‪ 500 -‬אטמוספירות‪ .‬בלחץ זה אדי המים מתעבים לנוזל‪ .‬כעבור זמן מה המערכת‬
‫הגיעה לשיווי משקל חדש‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫האם ריכוז ה‪ CO(g) -‬במצב שיווי המשקל החדש יהיה גדול‪ ,‬קטן או שווה לזה שבדקה ה ‪?20 -‬‬
‫נמק‪.‬‬
‫‪10‬‬