(Πηγή: Βιβλίο Μαθητή, Χημεία Β΄ ΓΕΛ, σελ. 76-83. Οι εκφωνήσεις είναι του σχολικού βιβλίου.)
Ερωτήσεις επανάληψης
Ερώτηση 1 (σελ. 76)
Να δώσετε τους ορισμούς: α) καύση, β) καύσιμο, γ) φυσικό καύσιμο, δ) τεχνητό καύσιμο.
Σκέψη / Μεθοδολογία: Οι ορισμοί δίνονται αυτούσιοι από τη θεωρία της ενότητας.
Λύση:
- α. Καύση είναι η χημική αντίδραση μιας ανόργανης ή οργανικής ουσίας με οξυγόνο (ή αέρα), που συνοδεύεται από έκλυση θερμότητας, ίσως και φωτός.
- β. Καύσιμο είναι υλικό που, όταν καίγεται, αποδίδει σημαντικά και εκμεταλλεύσιμα ποσά θερμότητας.
- γ. Φυσικό καύσιμο είναι αυτό που παίρνουμε έτοιμο από τη φύση (π.χ. γαιάνθρακας, πετρέλαιο, φυσικό αέριο).
- δ. Τεχνητό καύσιμο είναι αυτό που παρασκευάζουμε με κατάλληλες διεργασίες από φυσικές πρώτες ύλες (π.χ. κωκ, βενζίνη, υγραέριο).
Απάντηση: Βλέπε τους 4 ορισμούς στη λύση.
Πρόσεξε:
- Να μην συγχέεται το «καύσιμο» (υλικό) με την «καύση» (η ίδια η αντίδραση).
Ερώτηση 2 (σελ. 76)
Ποιες είναι οι κυριότερες πηγές καυσίμων στη φύση;
Σκέψη / Μεθοδολογία: Η θεωρία αναφέρει τρεις φυσικές πηγές, μία για κάθε φυσική κατάσταση.
Λύση:
- Ο γαιάνθρακας (στερεό καύσιμο).
- Το πετρέλαιο (υγρό καύσιμο).
- Το φυσικό αέριο (αέριο καύσιμο).
Απάντηση: Γαιάνθρακας, πετρέλαιο και φυσικό αέριο.
Ερώτηση 3 (σελ. 76)
Περιγράψτε τη θεωρία που θεωρείται επικρατέστερη σήμερα για το σχηματισμό του πετρελαίου.
Σκέψη / Μεθοδολογία: Πρόκειται για τη θεωρία της φυτοζωικής προέλευσης, όπως περιγράφεται στη θεωρία.
Λύση:
- Το πετρέλαιο σχηματίστηκε από ζωικούς και φυτικούς οργανισμούς, κυρίως πλαγκτόν, πριν από εκατομμύρια χρόνια.
- Οι μικροοργανισμοί αυτοί καταπλακώθηκαν σε αμμώδεις ή αργιλώδεις εκτάσεις από το νερό θαλασσών/λιμνών.
- Με την επίδραση υψηλών θερμοκρασιών και πιέσεων έγιναν χημικές αντιδράσεις που οδήγησαν στο σημερινό μίγμα ουσιών (πετρέλαιο).
Ενδεικτική απάντηση: Η επικρατέστερη θεωρία (φυτοζωικής προέλευσης) δέχεται ότι το πετρέλαιο σχηματίστηκε από την αποσύνθεση ζωικών/φυτικών οργανισμών (κυρίως πλαγκτού) υπό την επίδραση υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης, μέσα σε εκατομμύρια χρόνια.
Πρόσεξε:
- Κριτήρια αξιολόγησης: αναφορά φυτοζωικής προέλευσης + ρόλος θερμοκρασίας/πίεσης + μεγάλη χρονική κλίμακα.
Ασκήσεις - Προβλήματα
Άσκηση 21 (σελ. 77)
Να χαρακτηρίσετε με Σ τις προτάσεις που είναι σωστές και με Λ τις προτάσεις που είναι λανθασμένες.
α. Η καύση είναι εξώθερμη αντίδραση.
β. Η βενζίνη λαμβάνεται μόνο από την κλασματική απόσταξη του αργού πετρελαίου.
γ. Η νάφθα με πυρόλυση δίνει αέριο νάφθας, βενζίνη και μίγμα κατώτερων υδρογονανθράκων.
Σκέψη / Μεθοδολογία: Ελέγχουμε κάθε πρόταση ξεχωριστά με βάση τη θεωρία της ενότητας. Η επίσημη απαντητική στήλη του βιβλίου δίνει: Σ: α, γ — Λ: β.
Λύση:
- α. Κάθε καύση εκλύει θερμότητα, άρα είναι εξώθερμη → Σωστό.
- β. Η βενζίνη λαμβάνεται ΚΑΙ από κλασματική απόσταξη ΚΑΙ από πυρόλυση ανώτερων κλασμάτων (όχι «μόνο») → Λάθος.
- γ. Η πυρόλυση της νάφθας δίνει πράγματι αέριο νάφθας, βενζίνη και κατώτερους ακόρεστους υδρογονάνθρακες → Σωστό.
Απάντηση: α. Σ, β. Λ, γ. Σ.
Πρόσεξε:
- Η λέξη «μόνο» στην πρόταση β είναι η παγίδα — αρκεί μία επιπλέον πηγή για να γίνει η πρόταση λανθασμένη.
Άσκηση 22 (σελ. 77)
Να χαρακτηρίσετε με Σ τις προτάσεις που είναι σωστές και με Λ τις προτάσεις που είναι λανθασμένες.
α. Στα αυτοκίνητα με καταλύτη επιβάλλεται η χρήση αμόλυβδης βενζίνης.
β. Το αργό πετρέλαιο μετατρέπεται σε εμπορεύσιμα καύσιμα με τη διύλιση.
γ. Το πετρέλαιο αποτελείται μόνο από υγρούς υδρογονάνθρακες.
δ. Τα προϊόντα της κλασματικής απόσταξης του πετρελαίου ονομάζονται πετροχημικά.
Να εξηγήσετε την απάντησή σας μόνο στην πρόταση α.
Σκέψη / Μεθοδολογία: Επίσημη απαντητική στήλη: Σ: α, β — Λ: γ, δ. Η εξήγηση της α ζητά τους λόγους δηλητηρίασης του καταλύτη από τον μόλυβδο.
Λύση:
- α. Σωστό — ο μόλυβδος (i) σχηματίζει κράματα με τα ευγενή μέταλλα του καταλύτη (Pt, Rh) δηλητηριάζοντάς τον, και (ii) φράζει τους διαύλους του κεραμικού υποστρώματος, εμποδίζοντας τα καυσαέρια να φτάσουν στον καταλύτη.
- β. Σωστό — η διύλιση (απομάκρυνση θείου + κλασματική απόσταξη) μετατρέπει το αργό πετρέλαιο σε εμπορεύσιμα προϊόντα.
- γ. Λάθος — το πετρέλαιο περιέχει και διαλυμένους αέριους/στερεούς υδρογονάνθρακες, όχι μόνο υγρούς.
- δ. Λάθος — τα πετροχημικά είναι οι ουσίες που παρασκευάζονται ΜΕ ΠΡΩΤΗ ΥΛΗ τα προϊόντα του πετρελαίου, όχι τα ίδια τα προϊόντα της απόσταξης.
Απάντηση: α. Σ, β. Σ, γ. Λ, δ. Λ. Εξήγηση α: ο μόλυβδος δηλητηριάζει τον καταλύτη (κράμα με τα ευγενή μέταλλα) και φράζει το κεραμικό υπόστρωμα.
Πρόσεξε:
- Στο δ, μην συγχέετε «προϊόντα απόσταξης» (βενζίνη, κηροζίνη κ.λπ.) με «πετροχημικά» (νέες ουσίες παραγόμενες ΑΠΟ αυτά τα προϊόντα).
Άσκηση 54 (σελ. 83)
Ένα από τα προϊόντα της πυρόλυσης του αργού πετρελαίου είναι το αιθένιο. Πώς μπορούμε να παρασκευάσουμε από το αργό πετρέλαιο: α) πολυαιθυλένιο, β) αιθανόλη, γ) αιθυλική αλκοόλη, δ) βουτάνιο; Να δώσετε τις σχετικές αντιδράσεις χρησιμοποιώντας και ανόργανα υλικά.
Σκέψη / Μεθοδολογία: Ξεκινάμε πάντα από το αιθένιο (προϊόν πυρόλυσης πετρελαίου) και εφαρμόζουμε τη γνωστή αντίδραση για κάθε ζητούμενο προϊόν. Τα ερωτήματα β και γ ζητούν την ίδια ουσία (η «αιθυλική αλκοόλη» είναι απλώς άλλο όνομα της αιθανόλης).
Λύση:
- Πυρόλυση πετρελαίου: παραγωγή αιθενίου, CH2=CH2.
- α. Πολυμερισμός αιθενίου (καταλύτης): ν CH2=CH2 → (-CH2-CH2-)ν (πολυαιθυλένιο).
- β/γ. Ενυδάτωση αιθενίου (όξινος καταλύτης, π.χ. H2SO4): CH2=CH2 + H2O →(H+) CH3CH2OH (αιθανόλη = αιθυλική αλκοόλη — η ίδια ουσία).
- δ. Βουτάνιο (4 άτομα C) από αιθένιο: πρώτα υδρογόνωση του αιθενίου σε αιθάνιο (CH2=CH2 + H2 →Ni CH3CH3), μετατροπή του αιθανίου σε αιθυλοχλωρίδιο (υποκατάσταση με Cl2/φως: CH3CH3 + Cl2 → CH3CH2Cl + HCl), και τέλος σύζευξη κατά Wurtz: 2CH3CH2Cl + 2Na → CH3CH2CH2CH3 + 2NaCl.
Απάντηση: α. Πολυμερισμός αιθενίου → πολυαιθυλένιο. β/γ. Ενυδάτωση αιθενίου (H2SO4) → αιθανόλη (αιθυλική αλκοόλη). δ. Υδρογόνωση αιθενίου → αιθάνιο, μετατροπή σε αιθυλοχλωρίδιο, μέθοδος Wurtz → βουτάνιο.
Πρόσεξε:
- β και γ ζητούν στην ουσία το ίδιο πράγμα — η αιθανόλη ονομάζεται και αιθυλική αλκοόλη.
- Στο δ χρειάζονται 2 ενδιάμεσα βήματα (υδρογόνωση + υποκατάσταση) πριν εφαρμοστεί η μέθοδος Wurtz, αφού το αιθένιο έχει μόνο 2 άτομα C.