Κεφάλαιο 2.6 – Σελίδα 61 – ΧΗΜΕΙΑ Β΄ ΛΥΚΕΙΟΥ – Απαντήσεις – Λύσεις

(Πηγή: Βιβλίο Μαθητή, Χημεία Β΄ ΓΕΛ, σελ. 76-83. Οι εκφωνήσεις είναι του σχολικού βιβλίου.)

Ερωτήσεις επανάληψης

Ερώτηση 15 (σελ. 76)

Πώς καίγεται το ακετυλένιο και ποια είναι τα αποτελέσματα της καύσης του;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ανάκληση εξίσωσης καύσης και της χρήσης της οξυακετυλενικής φλόγας.

Λύση:

1. Η τέλεια καύση: HC≡CH + 5/2 O2 → 2CO2 + H2O.
2. Δημιουργείται η οξυακετυλενική φλόγα, με πολύ υψηλή θερμοκρασία (περίπου 3000°C), που χρησιμοποιείται για κοπή και συγκόλληση μετάλλων.

Απάντηση: Καίγεται προς CO2+H2O δίνοντας τη γαλάζια οξυακετυλενική φλόγα (~3000°C), χρήσιμη σε κοπή/συγκόλληση μετάλλων.

Ερώτηση 16 (σελ. 76)

Να γράψετε μερικές αντιδράσεις που να αποδεικνύουν τον όξινο χαρακτήρα του H του ακετυλενίου.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Οι αντιδράσεις αντικατάστασης του Η από μέταλλα δείχνουν τον όξινο χαρακτήρα.

Λύση:

1. HC≡CH + Na → HC≡CNa + ½H2
2. HC≡CNa + Na → NaC≡CNa + ½H2
3. HC≡CH + 2CuCl + 2NH3 → CuC≡CCu↓ + 2NH4Cl (ανίχνευση με χαλκοακετυλενίδιο)

Απάντηση: Αντικατάσταση του Η από Na (ακετυλενίδια νατρίου) και σχηματισμός χαλκοακετυλενιδίου.

Ασκήσεις - Προβλήματα

Άσκηση 31 (σελ. 78)

Το ακετυλένιο μπορεί να παρασκευαστεί με τις παρακάτω διαδικασίες: α) Το μεθάνιο θερμαίνεται στους 1500°C. β) Με υδρόλυση CaC2. γ) Από την αντίδραση ενός διχλωροπαραγώγου του αιθανίου με αλκοολικό διάλυμα NaOH. Να γράψετε τις χημικές εξισώσεις των παραπάνω αντιδράσεων.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Οι 3 γενικές μέθοδοι παρασκευής ακετυλενίου της θεωρίας.

Λύση:

1. α. 2CH4 →(1500°C) HC≡CH + 3H2.
2. β. CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + HC≡CH.
3. γ. ClCH2-CH2Cl + 2NaOH →(αλκοολικό διάλυμα) HC≡CH + 2NaCl + 2H2O.

Απάντηση: Βλέπε τις 3 εξισώσεις στη λύση.

Άσκηση 40 (σελ. 81)

Να σημειώσετε με Σ τις προτάσεις που είναι σωστές και με Λ αυτές που είναι λανθασμένες: α) Το ακετυλένιο βρίσκεται άφθονο στη φύση. β) Τα υδρογόνα του ακετυλενίου μπορούν να αντικατασταθούν από μέταλλα (όξινος χαρακτήρας). γ) Το ακετυλένιο δεν πολυμερίζεται, διότι έχει τριπλό δεσμό και όχι διπλό, όπως το αιθένιο. δ) Από το ακετυλένιο μπορούμε να παρασκευάσουμε C6H6.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Επίσημη απαντητική στήλη: Σ: β, δ — Λ: α, γ.

Λύση:

1. α. Τα αλκίνια, λόγω δραστικότητας, απαντούν σε μικρές (όχι άφθονες) ποσότητες στη φύση → Λάθος.
2. β. Τα Η στον C του τριπλού δεσμού είναι όξινα και αντικαθίστανται από μέταλλα → Σωστό.
3. γ. Το ακετυλένιο ΠΟΛΥΜΕΡΙΖΕΤΑΙ (τριμερισμός σε βενζόλιο, διμερισμός σε βινυλοακετυλένιο) → Λάθος.
4. δ. Τριμερισμός: 3HC≡CH → C6H6 → Σωστό.

Απάντηση: α. Λ, β. Σ, γ. Λ, δ. Σ.

Άσκηση 42 (σελ. 81)

Δίνεται αλκίνιο με μοριακό τύπο C5H8. α. Να γράψετε τα συντακτικά ισομερή και να τα ονομάσετε. β. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των ισομερών που έχουν διακλαδισμένη ανθρακική αλυσίδα, ανήκουν σε άλλη ομόλογη σειρά και έχουν μοριακό τύπο C5H8.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Το C5H8 αντιστοιχεί στον γενικό τύπο CνH2ν-2 (ν=5), που καλύπτει τόσο τα αλκίνια όσο και τα αλκαδιένια (διένια, με δύο διπλούς δεσμούς) — δύο διαφορετικές ομόλογες σειρές με τον ίδιο γενικό τύπο.

Λύση:

1. α. Αλκίνια C5H8: HC≡C-CH2CH2CH3 (1-πεντίνιο), CH3-C≡C-CH2CH3 (2-πεντίνιο), HC≡C-CH(CH3)CH3 (3-μεθυλο-1-βουτίνιο).
2. β. Άλλη ομόλογη σειρά με ίδιο γενικό τύπο CνH2ν-2: τα αλκαδιένια. Διακλαδισμένο διένιο C5H8: CH2=C(CH3)-CH=CH2 (2-μεθυλο-1,3-βουταδιένιο, γνωστό ως ισοπρένιο).

Απάντηση: α. 3 αλκίνια (1-πεντίνιο, 2-πεντίνιο, 3-μεθυλο-1-βουτίνιο). β. Ισοπρένιο, CH2=C(CH3)-CH=CH2 (αλκαδιένιο).

Πρόσεξε:

• Τα αλκίνια και τα αλκαδιένια μοιράζονται τον ίδιο γενικό τύπο CνH2ν-2 — γι' αυτό μπορούν να είναι ισομερή μεταξύ τους χωρίς να ανήκουν στην ίδια ομόλογη σειρά.

Άσκηση 43 (σελ. 81)

Τα συντακτικά ισομερή του υδρογονάνθρακα με μοριακό τύπο C4H6 είναι: α: 3, β: 4, γ: 5, δ: 6. Να διαλέξετε τη σωστή απάντηση.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Απαριθμούμε τα άκυκλα ισομερή C4H6 (γενικός τύπος CνH2ν-2, ν=4): αλκίνια και αλκαδιένια (συμπεριλαμβανομένου και του σωρευμένου διενίου).

Λύση:

1. 1-βουτίνιο: HC≡C-CH2CH3.
2. 2-βουτίνιο: CH3-C≡C-CH3.
3. 1,3-βουταδιένιο: CH2=CH-CH=CH2.
4. 1,2-βουταδιένιο: CH2=C=CH-CH3.
5. Σύνολο: 4 ισομερή.

Απάντηση: β (4 ισομερή).

Πρόσεξε:

• Επαληθεύεται από την επίσημη απαντητική στήλη του βιβλίου (43. β).

Άσκηση 47 (σελ. 81)

Επιδρά αλκοολικό διάλυμα υδροξειδίου του καλίου σε 1,2-διχλωροβουτάνιο και σχηματίζεται: α. βουτίνιο, β. 1-βουτένιο, γ. 1-βουτίνιο, δ. 2-βουτίνιο. Να επιλέξετε και να αιτιολογήσετε τη σωστή απάντηση.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Το 1,2-διχλωροβουτάνιο (ClCH2-CHCl-CH2CH3) έχει τα δύο Cl σε γειτονικά άτομα C1-C2. Διπλή αφυδραλογόνωση (2×KOH αλκοολικό) σχηματίζει τριπλό δεσμό ακριβώς εκεί όπου ήταν τα δύο Cl.

Λύση:

1. ClCH2-CHCl-CH2CH3 + 2KOH →(αλκοολικό) HC≡C-CH2CH3 + 2KCl + 2H2O.
2. Ο τριπλός δεσμός σχηματίζεται μεταξύ C1-C2 (όπου ήταν τα Cl), δίνοντας 1-βουτίνιο.

Απάντηση: γ. 1-βουτίνιο.

Πρόσεξε:

• Επαληθεύεται από την επίσημη απαντητική στήλη (47. γ). Ο τριπλός δεσμός σχηματίζεται στη θέση των αρχικών ατόμων Cl, όχι οπουδήποτε τυχαία.

Άσκηση 55 (σελ. 83)

Πώς από ανθρακασβέστιο και ανόργανα υλικά μπορούμε να παρασκευάσουμε: α) βενζόλιο, β) χλωροαιθάνιο, γ) πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC);

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ξεκινάμε πάντα από το ανθρακασβέστιο (CaC2), το μετατρέπουμε σε ακετυλένιο, και από εκεί χτίζουμε κάθε ζητούμενο προϊόν με τις γνωστές αντιδράσεις.

Λύση:

1. Βήμα 1 (κοινό): CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + HC≡CH.
2. α. Τριμερισμός ακετυλενίου: 3HC≡CH →(κατάλυση) C6H6 (βενζόλιο).
3. β. Προσθήκη HCl στο ακετυλένιο: HC≡CH + HCl → CH2=CHCl (βινυλοχλωρίδιο)· μετά υδρογόνωση: CH2=CHCl + H2 →(Ni) CH3CH2Cl (χλωροαιθάνιο).
4. γ. Πολυμερισμός του ίδιου βινυλοχλωριδίου (από το βήμα β): ν CH2=CHCl →(κατάλυση) (-CH2-CHCl-)ν (PVC).

Απάντηση: Από CaC2→ακετυλένιο, μετά: α. τριμερισμός→βενζόλιο. β. +HCl→βινυλοχλωρίδιο, +H2→χλωροαιθάνιο. γ. πολυμερισμός βινυλοχλωριδίου→PVC.

Πρόσεξε:

• Το βινυλοχλωρίδιο του ερωτήματος β είναι το ίδιο ενδιάμεσο που χρειάζεται και για το γ — δεν χρειάζεται να ξαναπαραχθεί.

Άσκηση 59 (σελ. 83)

Με επίδραση νερού σε ανθρακασβέστιο παράγεται αέριο του οποίου ο όγκος σε STP είναι 2,8 L. Ζητούνται: α) η μάζα του CaC2 που χρησιμοποιήθηκε, β) η μεγαλύτερη μάζα του Cl2 που μπορεί να αντιδράσει με το αέριο που παράχθηκε, γ) η μάζα του H2SO4 που χρειάζεται για να εξουδετερωθεί πλήρως το υπόλειμμα της κατεργασίας του ανθρακασβεστίου με νερό.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Το αέριο είναι ακετυλένιο (HC≡CH). Υπολογίζουμε τα mol του, μετά τα mol CaC2 (1:1), τη μέγιστη προσθήκη Cl2 (πλήρης κορεσμός του τριπλού δεσμού, 2 mol Cl2 ανά mol ακετυλενίου), και τα mol Ca(OH)2 (το «υπόλειμμα») που εξουδετερώνεται με H2SO4.

Λύση:

1. CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + HC≡CH.
2. n(C2H2) = 2,8/22,4 = 0,125 mol = n(CaC2) = n(Ca(OH)2) (στοιχειομετρία 1:1:1).
3. α. m(CaC2) = 0,125 × 64 = 8 g.
4. β. Πλήρης προσθήκη Cl2 στο ακετυλένιο (κορεσμός τριπλού δεσμού): HC≡CH + 2Cl2 → CHCl2-CHCl2. n(Cl2) = 2×0,125 = 0,25 mol. m(Cl2) = 0,25 × 71 = 17,75 g.
5. γ. Εξουδετέρωση: Ca(OH)2 + H2SO4 → CaSO4 + 2H2O. n(H2SO4) = n(Ca(OH)2) = 0,125 mol. m(H2SO4) = 0,125 × 98 = 12,25 g.

Απάντηση: α. 8 g CaC2. β. 17,75 g Cl2. γ. 12,25 g H2SO4 (όλα επαληθευμένα με κώδικα).

Πρόσεξε:

• Στο β, η «μεγαλύτερη» μάζα Cl2 σημαίνει πλήρη κορεσμό (2 mol Cl2 ανά mol ακετυλενίου), όχι τη μερική προσθήκη 1 mol.

Άσκηση 65 (σελ. 83)

Καίγονται 12 mL μίγματος αιθυνίου και ενός υδρογονάνθρακα της ομόλογης σειράς των αλκανίων με 60 mL οξυγόνου. Μετά την καύση και την ψύξη των προϊόντων της καύσης στη συνήθη θερμοκρασία, απομένουν 51 mL, από τα οποία τα 26 mL δεσμεύτηκαν από διάλυμα βάσης. Να βρεθούν: α) η κατ' όγκον σύσταση του μίγματος των δύο υδρογονανθράκων αν οι όγκοι μετρήθηκαν στις ίδιες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης, β) ο μοριακός τύπος του αλκανίου.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Θέτουμε x=mL ακετυλενίου, y=mL αλκανίου CνH2ν+2, x+y=12. Το CO2 (δεσμευμένο από τη βάση) = 26 mL. Το εναπομείναν αέριο μετά την ψύξη (51 mL) = CO2 + περίσσεια O2, άρα περίσσεια O2 = 51-26=25 mL, οπότε το O2 που καταναλώθηκε = 60-25=35 mL. Λύνουμε το σύστημα για x, y, ν.

Λύση:

1. Καύση ακετυλενίου: C2H2 + 5/2 O2 → 2CO2 + H2O. CO2 από ακετυλένιο = 2x, O2 = 2,5x.
2. Καύση αλκανίου: CνH2ν+2 + (3ν+1)/2 O2 → νCO2 + (ν+1)H2O. CO2 = νy, O2 = y(3ν+1)/2.
3. Εξισώσεις: x+y=12 · 2x+νy=26 · 2,5x+y(3ν+1)/2=35.
4. Δοκιμάζοντας ν=3 (προπάνιο): x=(26-12·3)/(2-3)=(-10)/(-1)=10, y=2.
5. Έλεγχος O2: 2,5×10 + 2×(3·3+1)/2 = 25+10=35 ✓. Έλεγχος CO2: 2×10+3×2=26 ✓.

Απάντηση: α. 10 mL ακετυλένιο (83,3%) και 2 mL προπάνιο (16,7%). β. Το αλκάνιο είναι το προπάνιο, C3H8 (επαληθευμένο με κώδικα).

Πρόσεξε:

• Η λύση βρίσκεται δοκιμάζοντας ν=1,2,3,... μέχρι το x να βγει έγκυρο (0<x<12) — μόνο το ν=3 δίνει συνεπές αποτέλεσμα.