Κεφάλαιο 2.5 – Σελίδα 53 – ΧΗΜΕΙΑ Β΄ ΛΥΚΕΙΟΥ – Απαντήσεις – Λύσεις – ΧΗΜΕΙΑ Β΄ ΛΥΚΕΙΟΥ

Ερωτήσεις επανάληψης

Ερώτηση 10 (σελ. 75)

Να αναφέρετε μερικές φυσικές ιδιότητες των αλκενίων.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ανάκληση από τη θεωρία — παρόμοιες με των αλκανίων.

Λύση:

1. Τα αλκένια έχουν ουσιαστικά τις ίδιες φυσικές ιδιότητες με τα αλκάνια.
2. Πρώτα μέλη (C2-C4): αέρια.
3. Μεσαία μέλη (C5-C14): υγρά.
4. Ανώτερα μέλη: στερεά.
5. Αδιάλυτα στο νερό, διαλυτά σε οργανικούς διαλύτες.
6. Το αιθένιο είναι άχρωμο αέριο με ασθενή χαρακτηριστική οσμή.

Απάντηση: Ίδια γενική τάση με τα αλκάνια (αέρια→υγρά→στερεά ανάλογα με τα άτομα C), αδιάλυτα στο νερό.

Ερώτηση 11 (σελ. 75)

Να διατυπώσετε τον κανόνα του Markovnikov και να δώσετε ένα παράδειγμα εφαρμογής του.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Διατύπωση του κανόνα ακριβώς όπως στη θεωρία, με ένα παράδειγμα ασύμμετρου αλκενίου.

Λύση:

1. Κανόνας Markovnikov: σε αντιδράσεις προσθήκης μορίων της μορφής HA σε ασύμμετρο αλκένιο, το υδρογόνο (H) προστίθεται κατά προτίμηση στο άτομο C του διπλού δεσμού που έχει ήδη τα περισσότερα άτομα H.
2. Παράδειγμα: CH3CH=CH2 + HCl → CH3CHClCH3 (κύριο προϊόν, το Cl πάει στο μεσαίο C).

Απάντηση: Το H προστίθεται στο C με τα περισσότερα H· π.χ. προπένιο+HCl→2-χλωροπροπάνιο (κύριο προϊόν).

Ερώτηση 12 (σελ. 75)

Τι είναι ο πολυμερισμός; Τι είναι το πολυμερές;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ορισμοί αυτούσιοι από τη θεωρία.

Λύση:

1. Πολυμερισμός είναι η συνένωση μικρών μορίων (μονομερών) προς σχηματισμό ενός μεγαλύτερου μορίου.
2. Πολυμερές είναι το μεγάλο μόριο που προκύπτει από τον πολυμερισμό.

Απάντηση: Πολυμερισμός = συνένωση μονομερών· πολυμερές = το προκύπτον μεγάλο μόριο.

Ερώτηση 13 (σελ. 75)

Ποιο είναι το γενικό σχήμα των αντιδράσεων πολυμερισμού των αλκενίων; Να δώσετε σχετικά παραδείγματα.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Γενικό σχήμα από τη θεωρία, με δύο συγκεκριμένα παραδείγματα από τον πίνακα πολυμερών.

Λύση:

1. Γενικό σχήμα: \(\nu\,CH_2{=}CH{-}A \xrightarrow{καταλύτης} (-CH_2-CH(A)-)_\nu\)
2. Παράδειγμα 1: αιθένιο (A=H) → πολυαιθυλένιο, \(\nu\,CH_2{=}CH_2 \rightarrow (-CH_2-CH_2-)_\nu\)
3. Παράδειγμα 2: βινυλοχλωρίδιο (A=Cl) → PVC, \(\nu\,CH_2{=}CHCl \rightarrow (-CH_2-CHCl-)_\nu\)

Απάντηση: νCH2=CH-A →(κατ.) (-CH2-CH(A)-)ν· π.χ. αιθένιο→πολυαιθυλένιο, βινυλοχλωρίδιο→PVC.

Ερώτηση 14 (σελ. 75)

Ποιες είναι οι κυριότερες βιομηχανικές χρήσεις του αιθυλενίου;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ανάκληση από το διάγραμμα χρήσεων αιθυλενίου της θεωρίας.

Λύση:

1. Παρασκευή χλωροαιθανίου → τετρααιθυλιούχος μόλυβδος.
2. Πολυμερισμός → πολυαιθυλένιο.
3. Ενυδάτωση → αιθανόλη → (οξείδωση) αιθανάλη → αιθανικό οξύ.
4. Μετατροπή σε αιθυλοβενζόλιο → στυρόλιο → πολυστυρόλιο.
5. Πολυμερισμός βινυλοχλωριδίου (παράγωγο αιθενίου) → PVC.

Απάντηση: Πρώτη ύλη για πολυαιθυλένιο, αιθανόλη/αιθανικό οξύ, PVC, πολυστυρόλιο, τετρααιθυλιούχο μόλυβδο.

Ασκήσεις - Προβλήματα

Άσκηση 27 (σελ. 76)

Να γράψετε τις χημικές εξισώσεις παρασκευής ενός αλκενίου με πρώτη ύλη: α) ένα αλκυλαλογονίδιο, β) μία αλκοόλη.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Οι δύο εργαστηριακές μέθοδοι παρασκευής αλκενίων της θεωρίας: αφυδραλογόνωση και αφυδάτωση.

Λύση:

1. α. Αφυδραλογόνωση: CH3CH2Cl + NaOH →(αλκοολικό διάλυμα) CH2=CH2 + NaCl + H2O.
2. β. Αφυδάτωση: CH3CH2OH →(H2SO4, 170°C) CH2=CH2 + H2O.

Απάντηση: Αφυδραλογόνωση χλωροαιθανίου ή αφυδάτωση αιθανόλης → αιθένιο (βλ. εξισώσεις λύσης).

Άσκηση 28 (σελ. 76)

Να δώσετε από δύο παραδείγματα χημικών αντιδράσεων: α) προσθήκης, β) πολυμερισμού, γ) όξινου υδρογόνου στο ακετυλένιο, αναφέροντας και τις κατάλληλες συνθήκες κάτω από τις οποίες αυτές πραγματοποιούνται.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Δύο παραδείγματα ανά κατηγορία, με τις συνθήκες που αναφέρει η θεωρία.

Λύση:

1. α. Προσθήκη: CH2=CH2 + H2 →(Pt) CH3CH3 (υδρογόνωση)· CH2=CH2 + Br2 → CH2BrCH2Br (αλογόνωση, σε CCl4).
2. β. Πολυμερισμός: ν CH2=CH2 →(καταλύτης) (-CH2-CH2-)ν (πολυαιθυλένιο)· ν CH2=CHCl →(καταλύτης) (-CH2-CHCl-)ν (PVC).
3. γ. Όξινο υδρογόνο ακετυλενίου (αντικατάσταση από Na): HC≡CH + Na → HC≡CNa + ½H2 (μονονάτριο ακετυλενίδιο)· HC≡CNa + Na → NaC≡CNa + ½H2 (δινάτριο ακετυλενίδιο).

Απάντηση: Βλέπε τις 6 αντιδράσεις (2 ανά κατηγορία) στη λύση.

Πρόσεξε:

• Το ερώτημα γ αφορά το ακετυλένιο (αλκίνιο), όχι τα αλκένια — περιλαμβάνεται εδώ γιατί συνδυάζεται στην ίδια εκφώνηση με τα α,β.

Άσκηση 29 (σελ. 76)

Να γράψετε τις χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων πολυμερισμού των ουσιών με τους παρακάτω χημικούς τύπους. α) CH2=CH-A β) CH2=C(A)-CH=CH2

Σκέψη / Μεθοδολογία: Πρόκειται για γενικευμένους (συμβολικούς) τύπους με το γράμμα Α ως γενικό υποκαταστάτη, ίδια σύμβαση με τον γενικό τύπο πολυμερισμού της θεωρίας — δεν είναι συγκεκριμένες ονομαστικές ενώσεις.

Λύση:

1. α. Μονομερές τύπου βινυλίου: \(\nu\,CH_2{=}CH{-}A \xrightarrow{καταλύτης} (-CH_2-CH(A)-)_\nu\) (πολυμερισμός προσθήκης, όπως πολυαιθυλένιο όταν A=H, PVC όταν A=Cl).
2. β. Μονομερές τύπου διενίου (2-υποκατεστημένο 1,3-βουταδιένιο): \(\nu\,CH_2{=}C(A){-}CH{=}CH_2 \xrightarrow{καταλύτης} (-CH_2-C(A){=}CH-CH_2-)_\nu\) (π.χ. όταν A=CH3 προκύπτει το ισοπρένιο → φυσικό καουτσούκ, όταν A=Cl το χλωροπρένιο → νεοπρένιο).

Απάντηση: α. (-CH2-CH(A)-)ν. β. (-CH2-C(A)=CH-CH2-)ν.

Πρόσεξε:

• Το Α είναι γενικός υποκαταστάτης, όχι συγκεκριμένο στοιχείο — η άσκηση ελέγχει τη γενική μορφή του πολυμερισμού, όχι συγκεκριμένη ονομασία.

Άσκηση 30 (σελ. 77)

Να αντιστοιχίσετε τους αριθμούς με τα γράμματα.

1. πολυαιθυλένιο
2. πολυβινυλοχλωρίδιο
3. πολυπροπυλένιο
4. πολυακρυλονιτρίλιο
5. πολυστυρόλιο α. (-CH2-CH(CN)-)ν β. (-CH2-CH(CH3)-)ν γ. (-CH2-CH2-)ν δ. (-CH2-CH(C6H5)-)ν ε. (-CH2-CH(Cl)-)ν

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ανάκληση από τον πίνακα μονομερών/πολυμερών της θεωρίας.

Λύση:

1. 1→γ (πολυαιθυλένιο).
2. 2→ε (PVC).
3. 3→β (πολυπροπυλένιο).
4. 4→α (πολυακρυλονιτρίλιο).
5. 5→δ (πολυστυρόλιο).

Απάντηση: 1-γ, 2-ε, 3-β, 4-α, 5-δ.

Άσκηση 37 (σελ. 77)

Να συμπληρώσετε τις παρακάτω αντιδράσεις προσθήκης: α) CH2=CH2 + HBr → ........ β) CH2=CH2 + H2O → ........ γ) CH3CH=CH2 + HCl → ........ δ) CH2=CHCH2CH3 + H2 → ........ Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας στην αντίδραση γ.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Το αιθένιο είναι συμμετρικό — ένα μόνο προϊόν. Στο προπένιο (γ) εφαρμόζεται ο κανόνας Markovnikov.

Λύση:

1. α. CH2=CH2 + HBr → CH3CH2Br (βρωμοαιθάνιο).
2. β. CH2=CH2 + H2O →(H+) CH3CH2OH (αιθανόλη).
3. γ. CH3CH=CH2 + HCl → CH3CHClCH3 (2-χλωροπροπάνιο, κύριο προϊόν). Αιτιολόγηση: κατά Markovnikov, το H προστίθεται στο ακραίο C (CH2, που έχει ήδη 2 H), οπότε το Cl πηγαίνει στο μεσαίο C (που έχει μόνο 1 H).
4. δ. CH2=CHCH2CH3 + H2 →(Ni) CH3CH2CH2CH3 (βουτάνιο).

Απάντηση: α. CH3CH2Br. β. CH3CH2OH. γ. CH3CHClCH3 (Markovnikov). δ. CH3CH2CH2CH3.

Πρόσεξε:

• Στο α και β το αιθένιο είναι συμμετρικό, άρα δεν εφαρμόζεται/δεν χρειάζεται ο κανόνας Markovnikov.

Άσκηση 38 (σελ. 78)

Να συμπληρώσετε τα διάστικτα στις παρακάτω χημικές εξισώσεις: α. CH3CH2OH →(H2SO4,160°C) ...... + H2O β. ...... + NaOH → CH2=CH2 + ...... + H2O γ. ...... + Br2 → CH3-CH(Br)-CH2Br

Σκέψη / Μεθοδολογία: Αναγνωρίζουμε τον τύπο αντίδρασης από το γνωστό αντιδρών/προϊόν σε κάθε περίπτωση.

Λύση:

1. α. Αφυδάτωση αιθανόλης: CH3CH2OH →(H2SO4,160°C) CH2=CH2 + H2O.
2. β. Αφυδραλογόνωση χλωροαιθανίου (αλκοολικό NaOH): CH3CH2Cl + NaOH → CH2=CH2 + NaCl + H2O.
3. γ. Προσθήκη Br2 σε προπένιο: CH3CH=CH2 + Br2 → CH3CHBrCH2Br.

Απάντηση: α. CH2=CH2. β. CH3CH2Cl / NaCl. γ. CH3CH=CH2.

Άσκηση 45 (σελ. 79)

Αν διαβιβάσουμε ένα μίγμα μεθανίου, αιθενίου, προπινίου και αιθανίου σε περίσσεια διαλύματος Br2 σε CCl4, τότε τα αέρια που εξέρχονται από το διάλυμα αυτό είναι: α. μεθάνιο και αιθάνιο β. αιθένιο και προπίνιο γ. αιθάνιο δ. αιθάνιο και αιθένιο Να επιλέξετε και να αιτιολογήσετε τη σωστή απάντηση.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Το Br2/CCl4 αντιδρά (δεσμεύεται) μόνο με ακόρεστες ενώσεις (αλκένια, αλκίνια). Τα κορεσμένα (αλκάνια) περνούν αναντίδραστα.

Λύση:

1. Μεθάνιο (αλκάνιο) — κορεσμένο, δεν αντιδρά με Br2 → περνά.
2. Αιθένιο (αλκένιο) — ακόρεστο, δεσμεύεται από το Br2 → κατακρατείται.
3. Προπίνιο (αλκίνιο) — ακόρεστο, δεσμεύεται από το Br2 → κατακρατείται.
4. Αιθάνιο (αλκάνιο) — κορεσμένο, δεν αντιδρά με Br2 → περνά.

Απάντηση: α. Μεθάνιο και αιθάνιο (τα δύο κορεσμένα αέρια του μίγματος).

Πρόσεξε:

• Επαληθεύεται από την επίσημη απαντητική στήλη του βιβλίου (45. α).

Άσκηση 46 (σελ. 79)

Δίνονται οι πιο κάτω πληροφορίες που αφορούν την άγνωστη ουσία X:

1. Αποχρωματίζει διάλυμα Br2 σε CCl4.
2. Μπορεί να πολυμεριστεί.
3. Παρασκευάζεται από αλκυλοχλωρίδιο με επίδραση αλκοολικού διαλύματος NaOH. Επομένως η ένωση X είναι: α. το προπίνιο β. το αιθένιο γ. το αιθάνιο δ. το βουτάνιο Να επιλέξετε και να αιτιολογήσετε τη σωστή απάντηση.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Η πληροφορία 3 (παρασκευή από αλκυλοχλωρίδιο + αλκοολικό NaOH = αφυδραλογόνωση) παράγει πάντα αλκένιο, όχι αλκίνιο· αυτό αποκλείει το προπίνιο. Οι πληροφορίες 1,2 (αποχρωματισμός Br2, πολυμερισμός) ταιριάζουν σε αλκένιο, αποκλείοντας τα κορεσμένα αιθάνιο/βουτάνιο.

Λύση:

1. Η αφυδραλογόνωση αλκυλοχλωριδίου με αλκοολικό NaOH δίνει αλκένιο (για αλκίνιο χρειάζεται αφυδραλογόνωση διχλωροπαραγώγου, όπως του 1,2-διχλωροαιθανίου) → αποκλείεται το προπίνιο.
2. Ο αποχρωματισμός Br2 και ο πολυμερισμός αποκλείουν τα κορεσμένα αιθάνιο και βουτάνιο.
3. Άρα X = αιθένιο, που όντως προκύπτει από CH3CH2Cl + NaOH(αλκοολικό) → CH2=CH2 + NaCl + H2O.

Απάντηση: β. Αιθένιο.

Πρόσεξε:

• Επαληθεύεται από την επίσημη απαντητική στήλη (46. β).

Άσκηση 49 (σελ. 79)

Δίνεται η άκυκλη ένωση με τύπο C4H8. α. Σε ποια ομόλογη σειρά ανήκει και ποιος είναι ο γενικός εμπειρικός τύπος της σειράς αυτής; β. Να γράψετε τα συντακτικά ισομερή και να τα ονομάσετε. γ. Να γράψετε για κάθε ισομερές την αντίδραση προσθήκης με νερό.

Σκέψη / Μεθοδολογία: C4H8 άκυκλη ένωση ταιριάζει στον γενικό τύπο CνH2ν (αλκένια). Απαριθμούμε τα 3 συντακτικά ισομερή και εφαρμόζουμε τον κανόνα Markovnikov στην ενυδάτωση καθενός.

Λύση:

1. α. Ομόλογη σειρά: αλκένια, γενικός τύπος CνH2ν.
2. β. 1-βουτένιο: CH2=CHCH2CH3. 2-βουτένιο: CH3CH=CHCH3. Μεθυλοπροπένιο (ισοβουτυλένιο): CH2=C(CH3)CH3.
3. γ. CH2=CHCH2CH3 + H2O →(H+) CH3CH(OH)CH2CH3 (2-βουτανόλη, κατά Markovnikov).
4. CH3CH=CHCH3 + H2O →(H+) CH3CH(OH)CH2CH3 (2-βουτανόλη — συμμετρικό αλκένιο, ένα μόνο προϊόν).
5. CH2=C(CH3)CH3 + H2O →(H+) CH3C(OH)(CH3)CH3 (2-μεθυλο-2-προπανόλη, κατά Markovnikov στο πιο υποκατεστημένο C).

Απάντηση: Αλκένια CνH2ν· 3 ισομερή (1-βουτένιο, 2-βουτένιο, μεθυλοπροπένιο)· ενυδάτωση δίνει 2-βουτανόλη (από τα δύο πρώτα) και 2-μεθυλο-2-προπανόλη (από το τρίτο).

Πρόσεξε:

• Το 2-βουτένιο είναι συμμετρικό — δεν χρειάζεται καν εφαρμογή Markovnikov, δίνει ένα μόνο προϊόν.

Άσκηση 50 (σελ. 80)

Τα συντακτικά ισομερή της ένωσης με μοριακό τύπο C5H10 είναι: α:4 β:5 γ:6 δ:7. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Απαριθμούμε συστηματικά τα συντακτικά ισομερή αλκενίου C5H10 (χωρίς κυκλικές δομές, εκτός θέματος).

Λύση:

1. 1-πεντένιο.
2. 2-πεντένιο.
3. 2-μεθυλο-1-βουτένιο.
4. 3-μεθυλο-1-βουτένιο.
5. 2-μεθυλο-2-βουτένιο.
6. Σύνολο: 5 ισομερή.

Απάντηση: β (5 ισομερή).

Πρόσεξε:

• Επαληθεύεται από την επίσημη απαντητική στήλη (50. β).

Άσκηση 51 (σελ. 80)

Το κύριο προϊόν της αντίδρασης του HCl με το 1-βουτένιο είναι: α. 1-χλωροβουτάνιο, β. 2-χλωροβουτάνιο, γ. 1,1-διχλωροβουτάνιο, δ. 2χλωρο-1-βουτένιο. Να επιλέξετε και να αιτιολογήσετε τη σωστή απάντηση.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Κανόνας Markovnikov: το H πάει στο ακραίο C (CH2=), το Cl στο εσωτερικό C του διπλού δεσμού.

Λύση:

1. CH2=CHCH2CH3 + HCl → CH3CHClCH2CH3 (το H προστίθεται στο CH2 που έχει ήδη 2 H, το Cl στο διπλανό C).

Απάντηση: β. 2-χλωροβουτάνιο.

Πρόσεξε:

• Επαληθεύεται από την επίσημη απαντητική στήλη (51. β).

Άσκηση 52 (σελ. 80)

Να αντιστοιχίσετε τις διεργασίες που αναφέρονται στη στήλη Α με τα προϊόντα που είναι γραμμένα στη στήλη Β: Α αφυδραλογόνωση ισοπροπυλοχλωριδίου προσθήκη HBr σε 1-βουτένιο πολυμερισμός βινυλοχλωριδίου προσθήκη H2 σε αιθίνιο

Β (-CH2-CH(Cl)-)ν προπένιο CH2=CH2 CH3CH2CHBrCH3

Σκέψη / Μεθοδολογία: Εξετάζουμε κάθε διεργασία: η αφυδραλογόνωση ισοπροπυλοχλωριδίου δίνει προπένιο· η προσθήκη HBr σε 1-βουτένιο δίνει (Markovnikov) 2-βρωμοβουτάνιο· ο πολυμερισμός βινυλοχλωριδίου δίνει PVC· η προσθήκη H2 στο αιθίνιο, εφόσον στη στήλη Β δεν υπάρχει αιθάνιο, εννοείται μερική (1 mol H2) → αιθένιο.

Λύση:

1. Αφυδραλογόνωση ισοπροπυλοχλωριδίου: CH3CHClCH3 + NaOH(αλκοολ.) → CH3CH=CH2 + NaCl + H2O → προπένιο.
2. Προσθήκη HBr σε 1-βουτένιο: CH3CH2CH=CH2 + HBr → CH3CH2CHBrCH3 (Markovnikov) → CH3CH2CHBrCH3.
3. Πολυμερισμός βινυλοχλωριδίου: ν CH2=CHCl → (-CH2-CHCl-)ν.
4. Προσθήκη H2 σε αιθίνιο (μερική, 1 mol H2): HC≡CH + H2 → CH2=CH2.

Απάντηση: αφυδραλογόνωση ισοπροπυλοχλωριδίου→προπένιο· προσθήκη HBr σε 1-βουτένιο→CH3CH2CHBrCH3· πολυμερισμός βινυλοχλωριδίου→(-CH2-CHCl-)ν· προσθήκη H2 σε αιθίνιο→CH2=CH2.

Πρόσεξε:

• Η προσθήκη H2 στο αιθίνιο εδώ είναι μερική (σταματά στο αλκένιο) — το πλήρες προϊόν (αιθάνιο) δεν εμφανίζεται καν στη στήλη Β, που επιβεβαιώνει την ερμηνεία.

Άσκηση 57 (σελ. 80)

Ένας υδρογονάνθρακας έχει στο μόριό του 8 άτομα υδρογόνου και η σχετική μοριακή μάζα του είναι ίση με 56. Ο υδρογονάνθρακας αυτός αντιδρά με Br2. Από αυτές τις πληροφορίες να δείξετε τι θα ισχύει από τα παρακάτω: α) έχει μοριακό τύπο C4H8 β) είναι ακόρεστη οργανική ένωση γ) μπορεί να έχει συντακτικό τύπο κυκλοβουτανίου (τετραμελής δακτύλιος) δ) πιθανώς πολυμερίζεται.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Από Mr=56 και 8 άτομα H υπολογίζουμε τα άτομα C· η αντίδραση με Br2 δείχνει ακορεστότητα, που αποκλείει κορεσμένο δακτύλιο (κυκλοβουτάνιο) αλλά επιτρέπει πολυμερισμό αλκενίου.

Λύση:

1. CxH8, Mr=56: 12x + 8 = 56 → x = 4. Μοριακός τύπος: C4H8.
2. Η αντίδραση με Br2 (προσθήκη/αποχρωματισμός) δείχνει ότι η ένωση είναι ακόρεστη.
3. Το κυκλοβουτάνιο (πρόταση γ) είναι κορεσμένος δακτύλιος και ΔΕΝ δίνει αντίδραση προσθήκης με Br2 — αντίθετο με τα δεδομένα, άρα η πρόταση γ δεν ισχύει για αυτή την ένωση.
4. Ως ακόρεστη ένωση με C=C (αλκένιο C4H8), μπορεί να πολυμεριστεί.

Απάντηση: Ισχύουν οι α, β, δ. Η πρόταση γ δεν ισχύει (το κυκλοβουτάνιο είναι κορεσμένο, δεν αντιδρά με Br2).

Πρόσεξε:

• Επαληθεύεται από την επίσημη απαντητική στήλη (57. α, β, δ).

Άσκηση 58 (σελ. 81)

Αιθένιο διαβιβάζεται σε βρώμιο. Όταν το βρώμιο αποχρωματιστεί εντελώς, παίρνουμε μια ουσία που ζυγίζει 100g. α) Ποιος είναι ο συντακτικός τύπος της ουσίας που παράχθηκε και ποια η ονομασία της; β) Πόσα mol αιθενίου χρησιμοποιήθηκαν; γ) Από πόσα γραμμάρια αιθανόλης θα παρασκευαστεί το αιθένιο που χρησιμοποιήσαμε;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Η προσθήκη Br2 σε αιθένιο δίνει 1,2-διβρωμοαιθάνιο σε αναλογία mol 1:1. Υπολογίζουμε mol προϊόντος από τη μάζα, άρα και mol αιθενίου (ίδια), και μέσω αφυδάτωσης 1:1 τα mol/μάζα αιθανόλης.

Λύση:

1. α. CH2=CH2 + Br2 → CH2BrCH2Br (1,2-διβρωμοαιθάνιο).
2. Mr(C2H4Br2) = 24+4+160 = 188.
3. β. n(προϊόντος) = 100/188 ≈ 0,532 mol = n(αιθενίου) που αντέδρασε (αναλογία 1:1).
4. γ. Το αιθένιο παράγεται από αιθανόλη με αφυδάτωση 1:1 (CH3CH2OH → CH2=CH2 + H2O), άρα n(αιθανόλης) = n(αιθενίου) ≈ 0,532 mol.
5. Μάζα αιθανόλης = 0,532 × 46 ≈ 24,47 g.

Απάντηση: α. CH2BrCH2Br, 1,2-διβρωμοαιθάνιο. β. ≈0,53 mol αιθενίου. γ. ≈24,47 g αιθανόλης.

Πρόσεξε:

• Σημείωση: το βιβλίο δίνει 0,53 mol και 24,38 g, γιατί στρογγυλοποιεί πρώτα τα mol (0,53 × 46 = 24,38 g)· χωρίς ενδιάμεση στρογγυλοποίηση προκύπτουν ≈24,47 g.

Άσκηση 60 (σελ. 81)

Η σχετική μοριακή μάζα πολυμερούς ενός αλκενίου είναι 56000. Αν τα 5,6 L του μονομερούς ζυγίζουν 7 g σε STP να βρεθούν: α) ο συντακτικός τύπος του αλκενίου, β) πόσα μόρια μονομερούς συνθέτουν το πολυμερές.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Από τον όγκο και τη μάζα του μονομερούς σε STP βρίσκουμε τη μοριακή του μάζα, άρα και τον τύπο. Ο λόγος Mr(πολυμερούς)/Mr(μονομερούς) δίνει το πλήθος μονομερών μονάδων.

Λύση:

1. n(μονομερούς) = 5,6/22,4 = 0,25 mol.
2. Mr(μονομερούς) = 7 g / 0,25 mol = 28 g/mol → αντιστοιχεί σε CH2=CH2 (αιθένιο).
3. n (πλήθος μονομερών στο πολυμερές) = 56000/28 = 2000.

Απάντηση: α. CH2=CH2 (αιθένιο). β. 2000 μόρια μονομερούς.

Άσκηση 61 (σελ. 81)

21 g ενός αλκενίου αντιδρούν πλήρως με 11,2 L υδρογόνου σε STP. α) Ποιος είναι ο συντακτικός τύπος και η ονομασία του αλκενίου; β) Να γράψετε μία αντίδραση παρασκευής του αλκενίου χρησιμοποιώντας σαν πρώτη ύλη ένα αλκυλαλογονίδιο.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Η υδρογόνωση αλκενίου γίνεται σε αναλογία mol 1:1 με H2, οπότε mol αλκενίου = mol H2. Από τη μάζα βρίσκουμε τη Mr και άρα το ν.

Λύση:

1. n(H2) = 11,2/22,4 = 0,5 mol = n(αλκενίου) (αναλογία 1:1).
2. Mr(αλκενίου) = 21/0,5 = 42 g/mol. CνH2ν: 14ν=42 → ν=3.
3. Αλκένιο: C3H6, προπένιο (CH3CH=CH2).
4. β. Παρασκευή από αλκυλαλογονίδιο (αφυδραλογόνωση): CH3CH2CH2Cl + NaOH →(αλκοολικό) CH3CH=CH2 + NaCl + H2O.

Απάντηση: α. C3H6, προπένιο. β. CH3CH2CH2Cl + NaOH(αλκοολικό) → CH3CH=CH2 + NaCl + H2O.

Άσκηση 62 (σελ. 81)

Ποσότητα αλκενίου που έχει όγκο 4,48 L σε STP καίγεται πλήρως, οπότε παράγονται 10,8 g νερού. α. Ποιος είναι ο μοριακός τύπος του αλκενίου; β. 10 L του ίδιου αλκενίου αναμιγνύονται με 500 L αέρα που περιέχει 20% κατ' όγκον (v/v) O2 και 80% κατ' όγκον (v/v) N2. Να βρεθεί ο όγκος των καυσαερίων μετά την ψύξη τους στη συνήθη θερμοκρασία. (Οι όγκοι μετρούνται στις ίδιες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης.)

Σκέψη / Μεθοδολογία: Από mol αλκενίου και mol H2O βρίσκουμε το ν. Μετά, με στοιχειομετρία καύσης και τους δοσμένους όγκους αερίων (ίδιες συνθήκες, αναλογία = mol), υπολογίζουμε τα τελικά αέρια (CO2 + περίσσεια O2 + αδρανές N2 — το H2O υγροποιείται και δεν προσμετράται).

Λύση:

1. n(αλκενίου)=4,48/22,4=0,2 mol. n(H2O)=10,8/18=0,6 mol.
2. Καύση CνH2ν: παράγει ν mol H2O ανά mol αλκενίου. 0,2ν=0,6 → ν=3. Αλκένιο: C3H6 (προπένιο).
3. Εξίσωση καύσης: C3H6 + 9/2 O2 → 3CO2 + 3H2O.
4. 10 L C3H6 απαιτούν O2 = 10×4,5 = 45 L. Διαθέσιμο O2 = 500×0,20 = 100 L. Περίσσεια O2 = 100-45 = 55 L.
5. CO2 παραγόμενο = 10×3 = 30 L. N2 αδρανές = 500×0,80 = 400 L (δεν αντιδρά).
6. Μετά την ψύξη το H2O υγροποιείται (δεν προσμετράται στα αέρια). Τελικός όγκος αερίων = CO2 + περίσσεια O2 + N2 = 30+55+400 = 485 L.

Απάντηση: α. C3H6 (προπένιο). β. 485 L τελικά αέρια: 30 L CO2, 55 L O2 (περίσσεια) και 400 L N2.

Πρόσεξε:

• Το N2 δεν συμμετέχει στην καύση — παραμένει αναλλοίωτο· το H2O δεν προσμετράται στον τελικό όγκο αερίων μετά την ψύξη σε συνηθισμένη θερμοκρασία.

Άσκηση 63 (σελ. 81)

62 g μίγματος (Α) αιθενίου και H2 έχουν όγκο 112 L σε STP. α. Ποια είναι η κατά βάρος σύσταση του μίγματος (Α); β. 15,5 g του μίγματος (Α) θερμαίνονται παρουσία Ni και σχηματίζεται νέο αέριο μίγμα (Β). Πόσα λίτρα έχουμε από κάθε αέριο σε STP στο μίγμα (Β);

Σκέψη / Μεθοδολογία: Λύνουμε σύστημα δύο εξισώσεων (σύνολο mol, σύνολο μάζας) για τα mol C2H4 και H2 στο (Α). Στο β, τα 15,5 g είναι το 1/4 των 62 g, άρα περιέχουν το 1/4 κάθε συστατικού· κατά την υδρογόνωση (αναλογία 1:1) το C2H4 είναι σε έλλειμμα και αντιδρά πλήρως, ενώ περισσεύει H2.

Λύση:

1. n(Α) = 112/22,4 = 5 mol. Έστω x mol C2H4 και y mol H2: x + y = 5 και 28x + 2y = 62.
2. Επίλυση: y = 5 - x → 28x + 2(5 - x) = 62 → 26x = 52 → x = 2 mol C2H4, y = 3 mol H2.
3. Μάζες: m(C2H4) = 2 × 28 = 56 g, m(H2) = 3 × 2 = 6 g. Άρα το μίγμα (Α) περιέχει 56 g C2H4 και 6 g H2.
4. β. Τα 15,5 g είναι το 15,5/62 = 1/4 του μίγματος (Α): n(C2H4) = 0,5 mol, n(H2) = 0,75 mol.
5. Υδρογόνωση: C2H4 + H2 →(Ni) C2H6. Αντιδρούν 0,5 mol C2H4 με 0,5 mol H2 και σχηματίζονται 0,5 mol C2H6.
6. Μίγμα (Β): C2H6 0,5 mol → V = 0,5 × 22,4 = 11,2 L· H2 που περισσεύει 0,75 - 0,5 = 0,25 mol → V = 0,25 × 22,4 = 5,6 L.

Απάντηση: α. 56 g C2H4 και 6 g H2. β. Μίγμα (Β): 11,2 L C2H6 και 5,6 L H2 σε STP.

Πρόσεξε:

• Στο β το C2H4 βρίσκεται σε έλλειμμα και καταναλώνεται πλήρως· στο μίγμα (Β) δεν υπάρχει C2H4.
• Η κατά βάρος σύσταση μπορεί να δοθεί και ως ποσοστά: 56/62 ≈ 90,3% C2H4 και 6/62 ≈ 9,7% H2.

Άσκηση 66 (σελ. 82)

10 mL αλκενίου υφίστανται πλήρη υδρογόνωση με 12 mL H2 και μετατρέπονται σε αλκάνιο. Το μίγμα των αερίων που προκύπτει απαιτεί για την πλήρη καύση του 66 mL O2. Να βρεθεί ο μοριακός τύπος και οι δυνατοί συντακτικοί τύποι του αλκενίου.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Η υδρογόνωση καταναλώνει 10 mL H2 (1:1 με το αλκένιο)· τα υπόλοιπα 2 mL H2 περισσεύουν. Το τελικό μίγμα (10 mL αλκάνιο + 2 mL H2 περίσσειας) καίγεται πλήρως με 66 mL O2 συνολικά — από αυτό βρίσκουμε το ν του αλκανίου/αλκενίου.

Λύση:

1. Αλκένιο CνH2ν (10 mL) + H2 (10 mL, στοιχειομετρικά) →(Ni) αλκάνιο CνH2ν+2 (10 mL). Περίσσεια H2 = 12-10 = 2 mL.
2. Καύση αλκανίου: CνH2ν+2 + (3ν+1)/2 O2 → νCO2 + (ν+1)H2O. O2 για 10 mL αλκανίου = 10×(3ν+1)/2.
3. Καύση περίσσειας H2: 2H2+O2→2H2O. O2 για 2 mL H2 = 1 mL.
4. Σύνολο O2: 10×(3ν+1)/2 + 1 = 66 → 10×(3ν+1)/2 = 65 → 3ν+1=13 → ν=4.
5. Αλκένιο: C4H8. Δυνατοί συντακτικοί τύποι: CH2=CHCH2CH3 (1-βουτένιο), CH3CH=CHCH3 (2-βουτένιο), CH2=C(CH3)CH3 (μεθυλοπροπένιο).

Απάντηση: Αλκένιο C4H8· δυνατά ισομερή: 1-βουτένιο, 2-βουτένιο, μεθυλοπροπένιο.

Πρόσεξε:

• Δεν παραλείπεται η καύση της περίσσειας H2 — αν αγνοηθεί, το αποτέλεσμα βγαίνει λάθος.