מתכונת 8 בכימיה - מסלול סמסטר ראשון 037361

5 יח"ל (55%) · מסלול "סמסטר ראשון כבר בתיכון" · שאלון 037361 · 14 שאלות · 1:45 שעות

מבחן מתכונת בכימיה, מסלול סמסטר ראשון, במבנה של בחינת הבגרות ולפי מיקוד תשפ"ז. כל שאלה בו בנויה כמו שאלה מבגרות אחרת. לכל סעיף יש תשובה ופתרון מלא - פתרו בזמן של הבחינה, ורק אחר כך פתחו את הפתרונות.

מבנה המתכונת

מבנה המתכונת כמו שאלון 037361 תשפ"ו: פרק ראשון (50 נק'): רב-ברירה 24 נקודות (4 תשובות נכונות = מלוא הנקודות) ושאלת מאמר 26 נקודות. פרק שני (50 נק'): יש לענות על 2 מתוך 5 שאלות, 25 נקודות לכל שאלה. משך: שעה ו-45 דקות.

פרק ראשון

שאלה 1 · ייצוג אלקטרוני של מגנזיום חמצני

רב-ברירה

מגנזיום חמצני, MgO(s)\text{MgO}_{(s)}MgO(s)​ , הוא חומר יוני בעל טמפרטורת היתוך גבוהה מאוד.
איזו נוסחת ייצוג אלקטרונית מייצגת נכון את חלקיקי החומר MgO(s)\text{MgO}_{(s)}MgO(s)​ ?

◂ פתרון מלא לשאלה 1

התשובה הנכונה: ב

תשובה:

ב – יון Mg2+\text{Mg}^{2+}Mg2+ ללא אלקטרוני ערכיות ויון O2−\text{O}^{2-}O2− עם 8 אלקטרונים ברמה החיצונית.

למגנזיום (הערכה 2,8,2) שני אלקטרוני ערכיות: אטום Mg מוסר את שניהם ונוצר יון Mg2+\text{Mg}^{2+}Mg2+, שבייצוג אין לו אלקטרונים ברמה החיצונית. לחמצן (2,6) שישה אלקטרוני ערכיות: אטום O מקבל שני אלקטרונים ונוצר יון O2−\text{O}^{2-}O2− עם 8 אלקטרונים (4 זוגות) ברמה החיצונית. יחס היונים 1:1, וסכום המטענים (+2)+(−2)=0(+2)+(-2)=0(+2)+(−2)=0. תשובה ב.
- א – שגויה: מגנזיום מוסר שני אלקטרונים ולא אחד, וליון החמצן מוצגים רק 7 אלקטרונים.
- ג – שגויה: מוצג קשר קוולנטי כפול (זוגות אלקטרונים משותפים) בין Mg ל־O, אך MgO\text{MgO}MgO הוא חומר יוני הבנוי מסריג של יונים (הפרש האלקטרושליליות 3.5−1.2=2.33.5-1.2=2.33.5−1.2=2.3).
- ד – שגויה: המטענים נכונים, אך ליון O2−\text{O}^{2-}O2− מוצגים רק 6 אלקטרונים – מטען 2−2-2− פירושו שהאטום קיבל 2 אלקטרונים, ולכן יש לו 8 אלקטרונים ברמה החיצונית.

שאלה 2 · נוסחאות ייצוג אלקטרונים של יונים – מטען היון

רב-ברירה

לפניכם נוסחאות ייצוג אלקטרונים I–V :
אֵילו מן הנוסחאות I–V מייצגות באופן נכון יונים חד־אטומיים?

א.
I ו־ II
ב.
II ו־ IV
ג.
III ו־ V
ד.
I ו־ III

◂ פתרון מלא לשאלה 2

התשובה הנכונה: ד

תשובה:

ד – רק I (Li+\text{Li}^{+}Li+) ו־ III (P3−\text{P}^{3-}P3−) נכונות.

כדי לבדוק נוסחה של יון חד־אטומי בודקים גם את מטען היון – הוא נקבע לפי מיקום היסוד בטבלה המחזורית – וגם את מספר האלקטרונים ברמה החיצונית.
- I – [Li]+[\text{Li}]^{+}[Li]+ נכונה. לליתיום (טור 1) אלקטרון ערכיות אחד; הוא נמסר, נוצר יון +1+1+1 ואין אלקטרונים מסומנים.
- II – [Be]+[\text{Be}]^{+}[Be]+ שגויה. לבריליום (טור 2) 2 אלקטרוני ערכיות, והוא מוסר את שניהם; היון הוא Be2+\text{Be}^{2+}Be2+ ולא Be+\text{Be}^{+}Be+.
- III – [P]3−[\text{P}]^{3-}[P]3− נכונה. לזרחן (טור 5) 5 אלקטרוני ערכיות; הוא קולט 3 אלקטרונים ויוצר יון 3−3-3− עם 5+3=85+3=85+3=8 אלקטרונים ברמה החיצונית – כפי שמסומן.
- IV – [N]3+[\text{N}]^{3+}[N]3+ שגויה. חנקן הוא אל־מתכת מטור 5; הוא יוצר יון שלילי N3−\text{N}^{3-}N3− (קולט 3 אלקטרונים) ולא יון חיובי. גם מספר האלקטרונים המסומן (0) אינו מתאים ליון N3−\text{N}^{3-}N3−.
- V – [K]2+[\text{K}]^{2+}[K]2+ שגויה. לאשלגן (טור 1) רק אלקטרון ערכיות אחד, ולכן היון הוא K+\text{K}^{+}K+ ולא K2+\text{K}^{2+}K2+.
לכן רק I ו־ III נכונות – תשובה ד. כל אחת מן התשובות א, ב, ג כוללת נוסחה שגויה (II, IV או V).
טעות נפוצה: לבדוק רק את מספר הנקודות ולא לבדוק אם המטען מתאים לטור של היסוד.

שאלה 3 · תכונות גופרית דו־כלורית

רב-ברירה

למולקולה של גופרית דו־כלורית, SCl2\text{SCl}_2SCl2​ , צורה זוויתית.
לפניך ארבעה היגדים המתייחסים לגופרית דו־כלורית. איזה מבין ההיגדים אינו נכון?

א.
דרגת החמצון של אטום הגופרית במולקולה $\text{SCl}_2$ היא $+2$ .
ב.
במולקולה $\text{SCl}_2$ יש דו־קוטב קבוע.
ג.
בחומר $\text{SCl}_{2(l)}$ אין קשרי מימן בין המולקולות.
ד.
לאטום הגופרית במולקולה זוג אלקטרונים לא קושר אחד, ולכל אטום כלור שלושה זוגות אלקטרונים לא קושרים.

◂ פתרון מלא לשאלה 3

התשובה הנכונה: ד

תשובה:

ד – לאטום S במולקולה SCl2\text{SCl}_2SCl2​ יש שני זוגות אלקטרונים לא קושרים, ולא זוג אחד.

התשובה הנכונה (ההיגד שאינו נכון): ד.
נוסחת ייצוג אלקטרונית: אטום S במרכז, קשור בשני קשרים יחידים לשני אטומי Cl. לאטום S 6 אלקטרוני ערכיות: 2 משתתפים בקשרים ו־4 נותרים כשני זוגות לא קושרים (כמו לאטום O במולקולת מים). לכל אטום Cl 7 אלקטרוני ערכיות: אחד בקשר ו־6 כשלושה זוגות לא קושרים.
- ד – אינו נכון. לאטום הגופרית שני זוגות לא קושרים (ולא אחד). החלק השני של ההיגד (שלושה זוגות לכל אטום Cl) נכון, אבל ההיגד כולו אינו נכון.
- א – נכון. האלקטרושליליות של Cl (3.0) גבוהה מזו של S (2.5), ולכן לכל אטום Cl דרגת חמצון −1-1−1. סכום דרגות החמצון במולקולה הוא 0: x+2⋅(−1)=0x + 2\cdot(-1) = 0x+2⋅(−1)=0, ולכן x=+2x = +2x=+2 (מקרה שבו לגופרית דרגת חמצון חיובית).
- ב – נכון. הקשרים S–Cl\text{S–Cl}S–Cl קוטביים (הפרש אלקטרושליליות 3.0−2.5=0.53.0-2.5=0.53.0−2.5=0.5), והמולקולה זוויתית – אינה סימטרית, ולכן מרכזי המטענים החלקיים אינם מתלכדים ויש לה דו־קוטב קבוע.
- ג – נכון. במולקולה SCl2\text{SCl}_2SCl2​ אין אטומי מימן, ולכן לא נוצרים קשרי מימן בין המולקולות; בין המולקולות פועלות אינטראקציות ואן דר ואלס.
טעות נפוצה: לחשוב שלגופרית תמיד דרגת חמצון −2-2−2 (כמו ב־H2S\text{H}_2\text{S}H2​S); בתרכובת עם יסוד אלקטרושלילי ממנה, כמו כלור, דרגת החמצון שלה חיובית.

שאלה 4 · תמיסות הידרוקסיד – ריכוז יוני OH לעומת מספר המולים

רב-ברירה

נתונות ארבע תמיסות מימיות: A , B , C , D .
התמיסהנפח התמיסה (מ"ל)ריכוז התמיסה (M)
ANaOH(aq)\text{NaOH}_{(aq)}NaOH(aq)​4000.15
BKOH(aq)\text{KOH}_{(aq)}KOH(aq)​1000.40
CBa(OH)2(aq)\text{Ba(OH)}_{2(aq)}Ba(OH)2(aq)​2000.10
DBa(OH)2(aq)\text{Ba(OH)}_{2(aq)}Ba(OH)2(aq)​500.25
כל אחת מן התמיסות נסתרה סתירה מלאה בתמיסה של חומצה כלורית, HCl(aq)\text{HCl}_{(aq)}HCl(aq)​ , שריכוזה בכל המקרים זהה.
מהי הקביעה הנכונה?

	התמיסה	נפח התמיסה (מ"ל)	ריכוז התמיסה (M)
A	$\text{NaOH}_{(aq)}$	400	0.15
B	$\text{KOH}_{(aq)}$	100	0.40
C	$\text{Ba(OH)}_{2(aq)}$	200	0.10
D	$\text{Ba(OH)}_{2(aq)}$	50	0.25

א.
ה־ pH של תמיסה B הוא הגבוה ביותר.
ב.
לסתירה מלאה של תמיסה A נדרש הנפח הגדול ביותר של תמיסת החומצה.
ג.
ה־ pH של תמיסה B ושל תמיסה C שווה, מפני שבשתיהן אותו מספר מולים של יוני $\text{OH}^{-}_{(aq)}$ .
ד.
לסתירה מלאה של תמיסה D נדרש הנפח הגדול ביותר של תמיסת החומצה, מפני שריכוז יוני $\text{OH}^{-}_{(aq)}$ בה הגבוה ביותר.

◂ פתרון מלא לשאלה 4

התשובה הנכונה: ב

תשובה:

ב — בתמיסה A מספר המולים של OH−\text{OH}^{-}OH− הגדול ביותר: 0.060 mol0.060\ \text{mol}0.060 mol.

תהליכי ההמסה: NaOH(s)→Na(aq)++OH(aq)−\text{NaOH}_{(s)} \rightarrow \text{Na}^{+}_{(aq)} + \text{OH}^{-}_{(aq)}NaOH(s)​→Na(aq)+​+OH(aq)−​ ; KOH(s)→K(aq)++OH(aq)−\text{KOH}_{(s)} \rightarrow \text{K}^{+}_{(aq)} + \text{OH}^{-}_{(aq)}KOH(s)​→K(aq)+​+OH(aq)−​ ; Ba(OH)2(s)→Ba(aq)2++2OH(aq)−\text{Ba(OH)}_{2(s)} \rightarrow \text{Ba}^{2+}_{(aq)} + 2\text{OH}^{-}_{(aq)}Ba(OH)2(s)​→Ba(aq)2+​+2OH(aq)−​
תגובת הסתירה: H3O(aq)++OH(aq)−→2H2O(l)\text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)} + \text{OH}^{-}_{(aq)} \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}_{(l)}H3​O(aq)+​+OH(aq)−​→2H2​O(l)​ — יחס מולים 1:1, ולכן נפח החומצה הדרוש נקבע לפי מספר המולים של OH−\text{OH}^{-}OH−; ה־pH נקבע לפי הריכוז של OH−\text{OH}^{-}OH−.
תמיסה[OH−][\text{OH}^{-}][OH−]n(OH−)=C⋅Vn(\text{OH}^{-}) = C\cdot Vn(OH−)=C⋅V
A0.15 M0.15\ \text{M}0.15 M0.15 molL×0.400 L=0.060 mol0.15\ \frac{\text{mol}}{\text{L}}\times 0.400\ \text{L} = 0.060\ \text{mol}0.15 Lmol​×0.400 L=0.060 mol
B0.40 M0.40\ \text{M}0.40 M0.40 molL×0.100 L=0.040 mol0.40\ \frac{\text{mol}}{\text{L}}\times 0.100\ \text{L} = 0.040\ \text{mol}0.40 Lmol​×0.100 L=0.040 mol
C2×0.10=0.20 M2\times 0.10 = 0.20\ \text{M}2×0.10=0.20 M0.20 molL×0.200 L=0.040 mol0.20\ \frac{\text{mol}}{\text{L}}\times 0.200\ \text{L} = 0.040\ \text{mol}0.20 Lmol​×0.200 L=0.040 mol
D2×0.25=0.50 M2\times 0.25 = 0.50\ \text{M}2×0.25=0.50 M0.50 molL×0.050 L=0.025 mol0.50\ \frac{\text{mol}}{\text{L}}\times 0.050\ \text{L} = 0.025\ \text{mol}0.50 Lmol​×0.050 L=0.025 mol
בתמיסה A מספר המולים של OH−\text{OH}^{-}OH− הגדול ביותר, ולכן לסתירתה נדרש הנפח הגדול ביותר של אותה תמיסת חומצה. תשובה ב נכונה.
•א שגויה: ריכוז OH−\text{OH}^{-}OH− הגבוה ביותר הוא ב־D (0.50 M0.50\ \text{M}0.50 M), ולכן ה־pH של D הוא הגבוה ביותר.
•ג שגויה: אומנם מספר המולים שווה (0.040 mol0.040\ \text{mol}0.040 mol), אך הריכוזים שונים (0.40 M0.40\ \text{M}0.40 M לעומת 0.20 M0.20\ \text{M}0.20 M), ולכן ה־pH שונה.
•ד שגויה: ב־D הריכוז הגבוה ביותר, אך מספר המולים הקטן ביותר (0.025 mol0.025\ \text{mol}0.025 mol), ולכן לסתירתה נדרש הנפח הקטן ביותר.

תמיסה	$[\text{OH}^{-}]$	$n(\text{OH}^{-}) = C\cdot V$
A	$0.15\ \text{M}$	$0.15\ \frac{\text{mol}}{\text{L}}\times 0.400\ \text{L} = 0.060\ \text{mol}$
B	$0.40\ \text{M}$	$0.40\ \frac{\text{mol}}{\text{L}}\times 0.100\ \text{L} = 0.040\ \text{mol}$
C	$2\times 0.10 = 0.20\ \text{M}$	$0.20\ \frac{\text{mol}}{\text{L}}\times 0.200\ \text{L} = 0.040\ \text{mol}$
D	$2\times 0.25 = 0.50\ \text{M}$	$0.50\ \frac{\text{mol}}{\text{L}}\times 0.050\ \text{L} = 0.025\ \text{mol}$

שאלה 5 · מחמצן, מחזר ומספר מולי אלקטרונים – תגובת גופרית

רב-ברירה

לפניך ניסוח של תגובת חמצון־חיזור, המשמשת בתעשייה להפקת גופרית.
2H2S(g)+SO2(g)→3S(s)+2H2O(g)2\text{H}_2\text{S}_{(g)}+\text{SO}_{2(g)}\rightarrow 3\text{S}_{(s)}+2\text{H}_2\text{O}_{(g)}2H2​S(g)​+SO2(g)​→3S(s)​+2H2​O(g)​
מהי הקביעה הנכונה?

א.
כאשר מגיב 1 מול $\text{SO}_{2(g)}$ , עוברים 4 מול אלקטרונים.
ב.
הגז $\text{SO}_{2(g)}$ הוא המחזר.
ג.
האלקטרונים עוברים מאטומי S במולקולות $\text{SO}_2$ לאטומי S במולקולות $\text{H}_2\text{S}$ .
ד.
כל הגופרית, $\text{S}_{(s)}$ , שנוצרת בתגובה היא תוצר חיזור.

◂ פתרון מלא לשאלה 5

התשובה הנכונה: א

תשובה:

א – דרגת החמצון של S ב־SO2\text{SO}_2SO2​ יורדת מ־(+4)(+4)(+4) ל־(0)(0)(0): כל מול SO2\text{SO}_2SO2​ קולט 4 מול אלקטרונים.

התשובה הנכונה: א.
דרגות חמצון של אטומי S:
•ב־H2S\text{H}_2\text{S}H2​S: 2⋅(+1)+x=0⇒x=−22\cdot(+1)+x=0\Rightarrow x=-22⋅(+1)+x=0⇒x=−2.
•ב־SO2\text{SO}_2SO2​: x+2⋅(−2)=0⇒x=+4x+2\cdot(-2)=0\Rightarrow x=+4x+2⋅(−2)=0⇒x=+4.
•ב־S\text{S}S (יסוד): 000.
אטום S ב־SO2\text{SO}_2SO2​ עובר חיזור מ־(+4)(+4)(+4) ל־(0)(0)(0) וקולט 4 אלקטרונים. ב־1 מול SO2\text{SO}_2SO2​ יש 1 מול אטומי S, ולכן כאשר מגיב 1 מול SO2\text{SO}_2SO2​ עוברים 4 מול אלקטרונים. (בדיקה: 2 מול H2S\text{H}_2\text{S}H2​S מוסרים 2⋅2=42\cdot2=42⋅2=4 מול אלקטרונים – שווה למספר שקולט 1 מול SO2\text{SO}_2SO2​.)
- ב – לא נכון. ב־SO2\text{SO}_2SO2​ דרגת החמצון של S יורדת – הוא קולט אלקטרונים, ולכן הוא המחמצן. המחזר הוא H2S\text{H}_2\text{S}H2​S (דרגת החמצון של S עולה מ־(−2)(-2)(−2) ל־(0)(0)(0)).
- ג – לא נכון. הכיוון הפוך: האלקטרונים עוברים מאטומי S ב־H2S\text{H}_2\text{S}H2​S (המחזר) לאטומי S ב־SO2\text{SO}_2SO2​ (המחמצן).
- ד – לא נכון. מתוך 3 מול S שנוצרים, 2 מול נוצרים מ־H2S\text{H}_2\text{S}H2​S – הם תוצר חמצון; רק 1 מול, שנוצר מ־SO2\text{SO}_2SO2​, הוא תוצר חיזור.

שאלה 6 · ממיר קטליטי במכונית – חמצון וחיזור

רב-ברירה

בממיר הקטליטי של מכונית מתרחשת התגובה שלפניכם: 2NO(g)+2CO(g)→N2(g)+2CO2(g)2\text{NO}_{(g)} + 2\text{CO}_{(g)} \rightarrow \text{N}_{2(g)} + 2\text{CO}_{2(g)}2NO(g)​+2CO(g)​→N2(g)​+2CO2(g)​
מהו ההיגד הנכון?

א.
אטומי החמצן ב־ $\text{NO}_{(g)}$ עברו תהליך חיזור.
ב.
אטומי הפחמן ב־ $\text{CO}_{(g)}$ עברו תהליך חיזור.
ג.
האלקטרונים בתגובה עברו מאטומי החנקן אל אטומי הפחמן.
ד.
$\text{CO}_{(g)}$ משמש בתגובה זו כמחזר.

◂ פתרון מלא לשאלה 6

התשובה הנכונה: ד

תשובה:

ד – דרגת החמצון של הפחמן עלתה מ־+2+2+2 ל־+4+4+4; CO\text{CO}CO מסר אלקטרונים וחיזר את NO\text{NO}NO, ולכן הוא המחזר.

תשובה ד נכונה. נקבע דרגות חמצון:
- NO\text{NO}NO: O\text{O}O (−2)(-2)(−2), ולכן N\text{N}N (+2)(+2)(+2).
- CO\text{CO}CO: O\text{O}O (−2)(-2)(−2), ולכן C\text{C}C (+2)(+2)(+2).
- N2\text{N}_2N2​: יסוד, N\text{N}N (0)(0)(0).
- CO2\text{CO}_2CO2​: O\text{O}O (−2)(-2)(−2), ולכן C\text{C}C (+4)(+4)(+4).
אטומי החנקן: +2→0+2 \rightarrow 0+2→0 – חיזור; NO\text{NO}NO הוא המחמצן.
אטומי הפחמן: +2→+4+2 \rightarrow +4+2→+4 – חמצון; CO\text{CO}CO מוסר אלקטרונים ל־NO\text{NO}NO, ולכן הוא המחזר.
אטומי החמצן: −2→−2-2 \rightarrow -2−2→−2 – ללא שינוי.
למה האחרות שגויות:
- א. דרגת החמצון של אטומי החמצן לא השתנתה.
- ב. אטומי הפחמן עברו חמצון, לא חיזור.
- ג. הכיוון הפוך: האלקטרונים עברו מאטומי הפחמן (המחומצנים) אל אטומי החנקן (המחוזרים).
טעות נפוצה: לזהות את המחזר כחומר ש"עובר חיזור". המחזר הוא החומר שגורם לחיזור של חומר אחר – והוא עצמו עובר חמצון.

שאלה 7 · שרפת פרופאן – יחסי נפחים

רב-ברירה

שרפה מלאה של הגז פרופאן, C3H8(g)\text{C}_3\text{H}_{8(g)}C3​H8(g)​ , מתרחשת על פי התגובה:
C3H8(g)+5O2(g)→3CO2(g)+4H2O(g)\text{C}_3\text{H}_{8(g)} + 5\text{O}_{2(g)} \rightarrow 3\text{CO}_{2(g)} + 4\text{H}_2\text{O}_{(g)}C3​H8(g)​+5O2(g)​→3CO2(g)​+4H2​O(g)​
שרפו כמות של פרופאן בשרפה מלאה.
הנפחים של כל הגזים נמדדו בתנאים שווים של טמפרטורה ולחץ, שבהם המים נמצאים במצב גז.
מהי הקביעה הנכונה ?

א.
הנפח של $\text{O}_{2(g)}$ שהגיב גדול פי 5 מן הנפח של $\text{C}_3\text{H}_{8(g)}$ שנשרף.
ב.
הנפח של $\text{CO}_{2(g)}$ שנוצר שווה לנפח של $\text{C}_3\text{H}_{8(g)}$ שנשרף.
ג.
הנפח הכולל של הגזים שנוצרו שווה לנפח הכולל של הגזים שהגיבו.
ד.
המסה של $\text{CO}_{2(g)}$ שנוצר שווה למסה של $\text{O}_{2(g)}$ שהגיב.

◂ פתרון מלא לשאלה 7

התשובה הנכונה: א

תשובה:

א – לפי יחס המולים 5:1, נפח O2\text{O}_2O2​ גדול פי 5 מנפח הפרופאן.

לפי השערת אבוגדרו, בתנאים שווים של טמפרטורה ולחץ, בנפחים שווים של גזים יש מספר שווה של מולקולות. לכן יחס הנפחים של הגזים בתגובה שווה ליחס המולים שלהם – כלומר ליחס המקדמים בניסוח:
n(C3H8):n(O2):n(CO2):n(H2O)=1:5:3:4n(\text{C}_3\text{H}_8) : n(\text{O}_2) : n(\text{CO}_2) : n(\text{H}_2\text{O}) = 1 : 5 : 3 : 4n(C3​H8​):n(O2​):n(CO2​):n(H2​O)=1:5:3:4
- א – נכון: V(O2)V(C3H8)=51\frac{V(\text{O}_2)}{V(\text{C}_3\text{H}_8)} = \frac{5}{1}V(C3​H8​)V(O2​)​=15​.
- ב – שגוי: V(CO2)V(C3H8)=31\frac{V(\text{CO}_2)}{V(\text{C}_3\text{H}_8)} = \frac{3}{1}V(C3​H8​)V(CO2​)​=13​ – נפח CO2\text{CO}_2CO2​ גדול פי 3.
- ג – שגוי: נפח המגיבים: 1+5=61+5=61+5=6 חלקי נפח; נפח התוצרים: 3+4=73+4=73+4=7 חלקי נפח. מספר המולקולות (ולכן הנפח) אינו נשמר בתגובה – נשמרים רק האטומים והמסה הכוללת.
- ד – שגוי: לכל 1 mol פרופאן שנשרף:
m(CO2)=n⋅M=3 mol⋅44.0 gmol=132 gm(\text{CO}_2) = n\cdot M = 3\ \text{mol} \cdot 44.0\ \frac{\text{g}}{\text{mol}} = 132\ \text{g}m(CO2​)=n⋅M=3 mol⋅44.0 molg​=132 g
m(O2)=n⋅M=5 mol⋅32.0 gmol=160 gm(\text{O}_2) = n\cdot M = 5\ \text{mol} \cdot 32.0\ \frac{\text{g}}{\text{mol}} = 160\ \text{g}m(O2​)=n⋅M=5 mol⋅32.0 molg​=160 g
המסות שונות.
טעות נפוצה: להניח שהנפח הכולל של הגזים נשמר בתגובה, כמו המסה.

שאלה 8 · דרגות חמצון של גופרית – רק חמצון

רב-ברירה

החומרים א-ד מכילים אטומי גופרית.
באיזה חומר אטומי הגופרית יוכלו לעבור רק תהליך חמצון?

א.
$\text{SO}_{2(g)}$
ב.
$\text{H}_2\text{SO}_{4(l)}$
ג.
$\text{H}_2\text{S}_{(g)}$
ד.
$\text{S}_{8(s)}$

◂ פתרון מלא לשאלה 8

התשובה הנכונה: ג

תשובה:

ג – H2S\text{H}_2\text{S}H2​S (דרגת חמצון −2)

אטום יכול לעבור רק חמצון (מסירת אלקטרונים, עלייה בדרגת החמצון) כאשר הוא נמצא בדרגת החמצון המזערית האפשרית לו. לגופרית (6 אלקטרוני ערכיות) דרגת החמצון המזערית היא −2 והמרבית +6.
•א: SO2\text{SO}_2SO2​ – x+2(−2)=0x+2(-2)=0x+2(−2)=0 ← S: +4 – יכול לעבור גם חמצון וגם חיזור.
•ב: H2SO4\text{H}_2\text{SO}_4H2​SO4​ – 2(+1)+x+4(−2)=02(+1)+x+4(-2)=02(+1)+x+4(−2)=0 ← S: +6 (המרבית) – יכול לעבור רק חיזור.
•ג: H2S\text{H}_2\text{S}H2​S – H: +1, לכן S: −2 (המזערית) – יכול לעבור רק חמצון.
•ד: S8\text{S}_8S8​ – יסוד, דרגת החמצון 0 – יכול לעבור גם חמצון וגם חיזור.
טעות נפוצה: לבחור ב־ד משום שזהו יסוד – לגופרית ביסוד יש דרגת חמצון 0, שממנה אפשר גם לעלות וגם לרדת.

שאלה 9 · אור מתוך אבן: מנורת הקרביד

שאלת מאמר26 נקודות

ניתוח קטע ממאמר מדעי — חובה
קרא את הקטע שלפניך, וענה על כל הסעיפים א-ה שאחריו (שאלת חובה — 26 נקודות).
אור מתוך אבן: מנורת הקרביד
בתחילת המאה העשרים, לפני שפנסים חשמליים קטנים היו נפוצים, נשאו כורים במכרות מנורות מיוחדות
שנקראו "מנורות קרביד". גם חוקרי מערות השתמשו במנורות אלה במשך עשרות שנים, משום שהן קלות,
זולות ומפיקות אור חזק במשך שעות.
מנורת קרביד בנויה משני תאים. בתא התחתון נמצאות אבנים אפורות של סידן קרביד, CaC2(s)\text{CaC}_{2(s)}CaC2(s)​ , ובתא
העליון יש מים. המשתמש פותח ברז קטן, והמים מטפטפים על הסידן קרביד. במגע עם המים מתחילה מייד
תגובה, כבר בטמפרטורת החדר, ונפלט גז אצטילן, C2H2(g)\text{C}_2\text{H}_{2(g)}C2​H2(g)​ . התגובה משחררת חום, ולכן גוף המנורה
מתחמם בזמן השימוש. גז האצטילן יוצא דרך פייה קטנה שבמרכז מחזיר אור.
גז האצטילן אינו מתלקח מעצמו כאשר הוא בא במגע עם האוויר. כדי להדליק את המנורה יש לקרב לפייה
גפרור בוער, או ליצור ניצוץ בעזרת אבן הצתה שמותקנת על המנורה. מרגע שהלהבה נדלקה, היא ממשיכה
לבעור כל עוד זורם גז, ובשרפה נוצרים פחמן דו־חמצני ואדי מים.
בתעשייה מייצרים סידן קרביד מסיד חי, CaO(s)\text{CaO}_{(s)}CaO(s)​ , ומפחם בתנור חשמלי, בטמפרטורה של כ־ 2000∘C2000^{\circ}\text{C}2000∘C .
סידן קרביד הוא תרכובת יונית. הסריג שלו בנוי מיוני סידן, Ca2+\text{Ca}^{2+}Ca2+ , ומיונים רב־אטומיים, C22−\text{C}_2^{2-}C22−​ ,
שבהם שני אטומי פחמן קשורים זה לזה בקשר משולש. גם מתכות אחרות יוצרות תרכובות יוניות המכילות
את היון C22−\text{C}_2^{2-}C22−​ , למשל המתכת ליתיום.
רוב אטומי הסידן בטבע הם של האיזוטופ 40Ca^{40}\text{Ca}40Ca , ואחוז קטן מהם הם של איזוטופים אחרים, כמו 44Ca^{44}\text{Ca}44Ca .
כיום משמש האצטילן בעיקר בתעשייה. בשרפת אצטילן עם חמצן טהור מתקבלת להבה שהטמפרטורה שלה
גבוהה מ־ 3000∘C3000^{\circ}\text{C}3000∘C , ולכן היא משמשת לחיתוך מתכות ולריתוך שלהן. בחלק מתערובות הגזים
המשמשות לחיתוך מתכות יש גם פרופין, CH3CCH\text{CH}_3\text{CCH}CH3​CCH , שגם במולקולה שלו יש קשר משולש בין שני אטומי פחמן.
אף שמנורות הקרביד הוחלפו כמעט לגמרי בפנסים חשמליים, הכימיה שלהן ממשיכה לשמש בתעשייה עד היום.

א.

בקטע מוזכרות שתי תרכובות פחמן שבמולקולות שלהן יש קשר משולש.
רשום ייצוג מלא של נוסחת מבנה למולקולת אצטילן, C2H2\text{C}_2\text{H}_2C2​H2​ , וייצוג מלא של נוסחת המבנה למולקולת פרופין, CH3CCH\text{CH}_3\text{CCH}CH3​CCH .

ב.

לפניך שני היגדים i ו־ ii המתייחסים לתגובות המתוארות בקטע. קבע בעבור כל אחד מהם אם הוא נכון או לא נכון.
נמק כל אחת מן הקביעות, על פי הכתוב בקטע.

(i)

התגובה של סידן קרביד עם מים היא תגובה אנדותרמית, ΔH0>0\Delta H^0 > 0ΔH0>0 .

(ii)

בטמפרטורת החדר, לחלקיקים של אצטילן ושל חמצן אין די אנרגייה כדי להתגבר על אנרגיית השפעול של תגובת השרפה, ולכן כדי להתחיל את התגובה נדרש מקור הצתה.

ג.

בשרפה מלאה של אצטילן, C2H2(g)\text{C}_2\text{H}_{2(g)}C2​H2(g)​ , עם חמצן, O2(g)\text{O}_{2(g)}O2(g)​ , נוצרים CO2(g)\text{CO}_{2(g)}CO2(g)​ ו־ H2O(g)\text{H}_2\text{O}_{(g)}H2​O(g)​ .

(i)

נסח ואזן את התגובה.

(ii)

במהלך עבודת ריתוך נשרפו בשלמות 1.3 ק"ג אצטילן. מהו מספר המולים הכולל של הגזים הנוצרים בתגובה?
פרט את חישוביך.

ד.

איזו נוסחה מתאימה לתרכובת היונית של ליתיום המכילה את היון C22−\text{C}_2^{2-}C22−​ : LiC2(s)\text{LiC}_{2(s)}LiC2(s)​ , או Li2C2(s)\text{Li}_2\text{C}_{2(s)}Li2​C2(s)​ ?
נמק על פי הכתוב בקטע.

ה.

לפי שורה 15, בטבע יש כמה איזוטופים של סידן, ביניהם 40Ca^{40}\text{Ca}40Ca ו־ 44Ca^{44}\text{Ca}44Ca .

(i)

מהו מספר הפרוטונים בגרעין של אטום 40Ca^{40}\text{Ca}40Ca ?

(ii)

מהו מספר הנויטרונים בגרעין של אטום 44Ca^{44}\text{Ca}44Ca ?

(iii)

רשום את הערכת האלקטרונים ביון הסידן, Ca2+\text{Ca}^{2+}Ca2+ , שבסריג של סידן קרביד.

(iv)

לאטום של איזה גז אציל יש הערכת אלקטרונים זהה להערכת האלקטרונים ביון Ca2+\text{Ca}^{2+}Ca2+ ?

◂ פתרון מלא לשאלה 9

סעיף א

תשובה:

אצטילן: H–C≡C–H\text{H}–\text{C}\equiv\text{C}–\text{H}H–C≡C–H; פרופין: H–C≡C–CH3\text{H}–\text{C}\equiv\text{C}–\text{CH}_3H–C≡C–CH3​ כשבקבוצת CH3\text{CH}_3CH3​ כל שלושת הקשרים C–H מסורטטים.

בייצוג מלא של נוסחת מבנה מסמנים כל קשר בקו. לפחמן ארבעה אלקטרוני ערכיות – הוא יוצר 4 קשרים (קשר משולש נחשב 3 קשרים); למימן קשר אחד. לפי שורות 13 ו־18, בשתי המולקולות יש קשר משולש בין שני אטומי פחמן.
אצטילן, C2H2\text{C}_2\text{H}_2C2​H2​: שני אטומי C קשורים בקשר משולש, וכל אחד מהם קשור גם לאטום H אחד: H–C≡C–H.
פרופין, CH3CCH\text{CH}_3\text{CCH}CH3​CCH: שרשרת של שלושה אטומי פחמן. אטום C הראשון קשור ל־H אחד ובקשר משולש לאטום C השני; אטום C השני קשור בקשר יחיד לאטום C השלישי; אטום C השלישי קשור לשלושה אטומי H.
בדיקה: לכל אטום C יש 4 קשרים (בשני אטומי הקשר המשולש: 3 + 1; באטום C של CH3\text{CH}_3CH3​: 4 קשרים יחידים), ולאף אטום פחמן אין זוגות אלקטרונים לא קושרים.

סעיף ב

(i)

תשובה:

לא נכון – התגובה אקסותרמית, ΔH0<0\Delta H^0 < 0ΔH0<0.

ההיגד לא נכון. לפי שורות 6–7, "התגובה משחררת חום, ולכן גוף המנורה מתחמם בזמן השימוש". תגובה שמשחררת חום לסביבה היא תגובה אקסותרמית: אנתלפיית התוצרים נמוכה מאנתלפיית המגיבים, ולכן ΔH0<0\Delta H^0 < 0ΔH0<0 ולא ΔH0>0\Delta H^0 > 0ΔH0>0.

(ii)

תשובה:

נכון.

ההיגד נכון. לפי שורות 8–9, האצטילן "אינו מתלקח מעצמו כאשר הוא בא במגע עם האוויר", וכדי להדליק את המנורה יש לקרב גפרור בוער או ליצור ניצוץ. כלומר בטמפרטורת החדר התגובה אינה מתחילה – לחלקיקים אין אנרגייה מספקת כדי להגיע לאנרגיית השפעול. הגפרור או הניצוץ מספקים את האנרגייה הדרושה להתחלת התגובה. לפי שורות 9–10, לאחר שהלהבה נדלקה היא ממשיכה לבעור: החום שמשתחרר בשרפה מספק לחלקיקים הבאים את אנרגיית השפעול.

סעיף ג

(i)

תשובה:

2C2H2(g)+5O2(g)→4CO2(g)+2H2O(g)2\text{C}_2\text{H}_{2(g)} + 5\text{O}_{2(g)} \rightarrow 4\text{CO}_{2(g)} + 2\text{H}_2\text{O}_{(g)}2C2​H2(g)​+5O2(g)​→4CO2(g)​+2H2​O(g)​

2C2H2(g)+5O2(g)→4CO2(g)+2H2O(g)2\text{C}_2\text{H}_{2(g)} + 5\text{O}_{2(g)} \rightarrow 4\text{CO}_{2(g)} + 2\text{H}_2\text{O}_{(g)}2C2​H2(g)​+5O2(g)​→4CO2(g)​+2H2​O(g)​
בדיקת איזון: פחמן – משמאל 2⋅2=42\cdot 2 = 42⋅2=4, מימין 444; מימן – משמאל 2⋅2=42\cdot 2 = 42⋅2=4, מימין 2⋅2=42\cdot 2 = 42⋅2=4; חמצן – משמאל 5⋅2=105\cdot 2 = 105⋅2=10, מימין 4⋅2+2=104\cdot 2 + 2 = 104⋅2+2=10.

(ii)

תשובה:

150 mol150\ \text{mol}150 mol גזים

MC2H2=2⋅12.0+2⋅1.0=26.0 g/molM_{\text{C}_2\text{H}_2} = 2\cdot 12.0 + 2\cdot 1.0 = 26.0\ \text{g/mol}MC2​H2​​=2⋅12.0+2⋅1.0=26.0 g/mol
nC2H2=mM=1.3⋅103 g26.0 g/mol=50 moln_{\text{C}_2\text{H}_2} = \frac{m}{M} = \frac{1.3\cdot 10^{3}\ \text{g}}{26.0\ \text{g/mol}} = 50\ \text{mol}nC2​H2​​=Mm​=26.0 g/mol1.3⋅103 g​=50 mol
לפי יחס המולים בתגובה המאוזנת C2H2:CO2:H2O=2:4:2\text{C}_2\text{H}_2 : \text{CO}_2 : \text{H}_2\text{O} = 2 : 4 : 2C2​H2​:CO2​:H2​O=2:4:2:
nCO2=50 mol⋅42=100 moln_{\text{CO}_2} = 50\ \text{mol}\cdot \frac{4}{2} = 100\ \text{mol}nCO2​​=50 mol⋅24​=100 mol
nH2O=50 mol⋅22=50 moln_{\text{H}_2\text{O}} = 50\ \text{mol}\cdot \frac{2}{2} = 50\ \text{mol}nH2​O​=50 mol⋅22​=50 mol
nגזים=100 mol+50 mol=150 moln_{\text{גזים}} = 100\ \text{mol} + 50\ \text{mol} = 150\ \text{mol}nגזים​=100 mol+50 mol=150 mol
המים נוצרים במצב גז (H2O(g)\text{H}_2\text{O}_{(g)}H2​O(g)​), ולכן הם נכללים במספר המולים הכולל של הגזים הנוצרים.
טעות נפוצה: לשכוח להמיר קילוגרמים לגרמים, או לחשב רק את מולי CO2\text{CO}_2CO2​.

סעיף ד

תשובה:

Li2C2(s)\text{Li}_2\text{C}_{2(s)}Li2​C2(s)​

Li2C2(s)\text{Li}_2\text{C}_{2(s)}Li2​C2(s)​. לפי שורות 12–14, התרכובת של ליתיום היא תרכובת יונית המכילה את היון C22−\text{C}_2^{2-}C22−​, שמטענו 2−2-2−. ליתיום הוא מתכת אלקלית (טור 1, אלקטרון ערכיות אחד), ולכן יוצר את היון Li+\text{Li}^{+}Li+.
בתרכובת יונית סכום המטענים הוא אפס:
•ב־Li2C2\text{Li}_2\text{C}_2Li2​C2​: 2⋅(+1)+(−2)=02\cdot(+1) + (-2) = 02⋅(+1)+(−2)=0 – מתאים.
•ב־LiC2\text{LiC}_2LiC2​: (+1)+(−2)=−1≠0(+1) + (-2) = -1 \neq 0(+1)+(−2)=−1=0 – לא מתאים (היה נדרש יון Li2+\text{Li}^{2+}Li2+, שאינו נוצר).
(בדומה ל־CaC2\text{CaC}_2CaC2​, שבו יון Ca2+\text{Ca}^{2+}Ca2+ אחד מאזן יון C22−\text{C}_2^{2-}C22−​ אחד – שורה 12.)

סעיף ה

(i)

תשובה:

20

מספר הפרוטונים שווה למספר האטומי של היסוד. לפי הטבלה המחזורית, המספר האטומי של סידן הוא 20, ולכן בגרעין של אטום 40Ca^{40}\text{Ca}40Ca יש 20 פרוטונים (כמו בכל אטום סידן).

(ii)

תשובה:

24

מספר המסה הוא סכום הפרוטונים והנויטרונים בגרעין:
מספר נויטרונים=44−20=24\text{מספר נויטרונים} = 44 - 20 = 24מספר נויטרונים=44−20=24
(באטום 40Ca^{40}\text{Ca}40Ca יש 40−20=2040-20=2040−20=20 נויטרונים; האיזוטופים נבדלים זה מזה רק במספר הנויטרונים.)

(iii)

תשובה:

2,8,8

הערכת האלקטרונים באטום סידן (20 אלקטרונים): 2,8,8,2. ביצירת היון Ca2+\text{Ca}^{2+}Ca2+ האטום מוסר את שני אלקטרוני הערכיות שברמה הרביעית, ונשארים 18 אלקטרונים: 2,8,8.

(iv)

תשובה:

ארגון, Ar

ל־Ca2+\text{Ca}^{2+}Ca2+ יש 18 אלקטרונים בהערכה 2,8,8. לגז האציל שמספרו האטומי 18 – ארגון, Ar – יש הערכה זהה (2,8,8).

פרק שני

שאלה 10 · בנזוקאין, איזוטופים של חנקן ואוריאה

שאלה פתוחה25 נקודות

מבנה האטום ותכונות חומרים
בנזוקאין הוא חומר מאלחש (מרדים מקומי). הוא נמצא, למשל, בתכשירים להקלה על כאבי גרון ובמשחות להקלה על כאב בעור.

א.

לפניך ייצוג מקוצר לנוסחת המבנה של בנזוקאין.
במולקולה של בנזוקאין יש 2 אטומי חמצן, O , ואטום חנקן אחד, N , בשתי קבוצות פונקציונליות שונות.
רשום את הנוסחה של כל אחת מן הקבוצות הפונקציונליות האלה, וציין את השם של כל קבוצה.

ב.

החנקן בטבע הוא תערובת של שני איזוטופים יציבים. במחקר חקלאי משתמשים באיזוטופ הנדיר יותר, 15N^{15}\text{N}15N , כדי לעקוב אחר החנקן שהצמחים קולטים מן הדשן.

(i)

בטבלה שלפניך מידע חלקי על שני איזוטופים של חנקן, N .
העתק את הטבלה למחברת הבחינה והשלם אותה.
סימול האיזוטופמספר אטומימספר מסהמספר פרוטוניםמספר אלקטרוניםמספר נויטרונים
15N^{15}\text{N}15N
14

(ii)

בחלקיק מסוים יש 7 פרוטונים, 8 נויטרונים ו-10 אלקטרונים.
קבע מהו החלקיק: רשום את הסימול שלו, כולל מספר המסה והמטען. נמק.

ג.

אוריאה, CO(NH2)2(s)\text{CO(NH}_2)_{2(s)}CO(NH2​)2(s)​ , היא חומר מולקולרי מוצק לבן המשמש דשן חנקני. במולקולה של אוריאה יש קבוצת C=O\text{C=O}C=O ושתי קבוצות −NH2-\text{NH}_2−NH2​.
בניסוי שבוצע במעבדה הכניסו לכל אחת משתי מבחנות (1)-(2) גבישים של אוריאה.
למבחנה (1) הוסיפו הקסאן, C6H14(l)\text{C}_6\text{H}_{14(l)}C6​H14(l)​ .
למבחנה (2) הוסיפו מים, H2O(l)\text{H}_2\text{O}_{(l)}H2​O(l)​ .
רק באחת משתי המבחנות התקבלה תערובת הומוגנית.

(i)

קבע באיזו מבחנה, (1) או (2), התקבלה התערובת ההומוגנית. נמק.

(ii)

ציין את סוג הקשרים הנוצרים בין מולקולות האוריאה לבין מולקולות הממס בתערובת ההומוגנית.

(iii)

נסח את התהליך לקבלת התערובת ההומוגנית.

ד.

בטבלה שלפניך מוצגים נתונים על 1-בוטנול ובוטנאל.
החומרהנוסחה המולקולריתנוסחת המבנהטמפרטורת רתיחה (oC^{o}\text{C}oC)
1-בוטנולC4H10O\text{C}_4\text{H}_{10}\text{O}C4​H10​OCH3–CH2–CH2–CH2–OH\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{–OH}CH3​–CH2​–CH2​–CH2​–OH118
בוטנאלC4H8O\text{C}_4\text{H}_8\text{O}C4​H8​O?75
נתונות שתי נוסחאות מבנה, A ו- B .
קבע איזו מהנוסחאות, A או B , היא נוסחת המבנה של בוטנאל.
הסבר מדוע פסלת את הנוסחה האחרת.

החומר	הנוסחה המולקולרית	נוסחת המבנה	טמפרטורת רתיחה ( $^{o}\text{C}$ )
1-בוטנול	$\text{C}_4\text{H}_{10}\text{O}$	$\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{–OH}$	118
בוטנאל	$\text{C}_4\text{H}_8\text{O}$	?	75

◂ פתרון מלא לשאלה 10

סעיף א

תשובה:

−COO−-\text{COO}-−COO− – קבוצת אסטר; −NH2-\text{NH}_2−NH2​ – קבוצה אמינית (אמין).

נוסחת הקבוצהשם הקבוצהאטומיםמיקום במולקולה
−COO−-\text{COO}-−COO− (אטום C הקשור בקשר כפול לאטום O ובקשר יחיד לאטום O נוסף, הקשור לאטום פחמן)קבוצת אסטר2 אטומי Oמימין לטבעת
−NH2-\text{NH}_2−NH2​קבוצה אמינית (אמין)אטום Nמשמאל לטבעת
סה"כ: 2 אטומי O בקבוצת האסטר ואטום N אחד בקבוצה האמינית.
טעות נפוצה: לזהות את אטומי החמצן כשתי קבוצות נפרדות (קטון ואתר) – אטום C שקשור גם ל-=O\text{=O}=O וגם ל-–O–C\text{–O–C}–O–C שייך לקבוצה אחת: אסטר.

נוסחת הקבוצה	שם הקבוצה	אטומים	מיקום במולקולה
$-\text{COO}-$ (אטום C הקשור בקשר כפול לאטום O ובקשר יחיד לאטום O נוסף, הקשור לאטום פחמן)	קבוצת אסטר	2 אטומי O	מימין לטבעת
$-\text{NH}_2$	קבוצה אמינית (אמין)	אטום N	משמאל לטבעת

סעיף ב

(i)

תשובה:

ראו הטבלה המלאה בפתרון.

לפי הטבלה המחזורית, המספר האטומי של חנקן הוא Z=7Z = 7Z=7 – בכל אטום חנקן 7 פרוטונים, ובאטום ניטרלי 7 אלקטרונים.
מספר הנויטרונים = מספר מסה – מספר אטומי:
- 15N^{15}\text{N}15N: 15−7=815 - 7 = 815−7=8 נויטרונים
•האיזוטופ השני, שמספר המסה שלו 14: 14−7=714 - 7 = 714−7=7 נויטרונים ⟸ 14N^{14}\text{N}14N
סימול האיזוטופמספר אטומימספר מסהמספר פרוטוניםמספר אלקטרוניםמספר נויטרונים
15N^{15}\text{N}15N715778
14N^{14}\text{N}14N714777

סימול האיזוטופ	מספר אטומי	מספר מסה	מספר פרוטונים	מספר אלקטרונים	מספר נויטרונים
$^{15}\text{N}$	7	15	7	7	8
$^{14}\text{N}$	7	14	7	7	7

(ii)

תשובה:

15N3−^{15}\text{N}^{3-}15N3−

החלקיק הוא היון 15N3−^{15}\text{N}^{3-}15N3−.
נימוק:
•מספר הפרוטונים (7) קובע את סוג היסוד: Z=7Z = 7Z=7 ⟸ חנקן, N.
•מספר המסה = פרוטונים + נויטרונים =7+8=15= 7 + 8 = 15=7+8=15 ⟸ האיזוטופ 15N^{15}\text{N}15N.
•המטען = פרוטונים – אלקטרונים =7−10=−3= 7 - 10 = -3=7−10=−3 ⟸ יון שלילי N3−\text{N}^{3-}N3−.
זה מתאים להערכת האלקטרונים: באטום N (2,5) יש 5 אלקטרוני ערכיות; כשהוא מקבל 3 אלקטרונים מתקבלת הערכה 2,8 – אוקטט, כמו של ניאון.

סעיף ג

(i)

תשובה:

במבחנה (2) – עם המים.

במבחנה (2).
במולקולות אוריאה יש אטומי H הקשורים לאטומי N (בקבוצות −NH2-\text{NH}_2−NH2​), ואטומי O ו-N בעלי זוגות אלקטרונים לא קושרים. לכן מולקולות אוריאה יכולות ליצור קשרי מימן רבים עם מולקולות המים. הקשרים הנוצרים בין מולקולות אוריאה למולקולות מים מפצים על פירוק קשרי המימן בין מולקולות המים ובין מולקולות האוריאה, ולכן האוריאה מתמוססת במים.
הקסאן הוא חומר לא קוטבי; בין מולקולות הקסאן למולקולות אוריאה יכולים להיווצר רק קשרי ואן דר ואלס חלשים, שאינם מפצים על פירוק קשרי המימן החזקים בין מולקולות האוריאה – לכן אוריאה כמעט אינה מתמוססת בהקסאן.

(ii)

תשובה:

קשרי מימן (וגם קשרי ואן דר ואלס).

בין מולקולות האוריאה למולקולות המים נוצרים קשרי מימן: בין אטומי H של קבוצות −NH2-\text{NH}_2−NH2​ באוריאה לאטומי O במולקולות המים, ובין אטומי H של מולקולות המים לאטומי O ו-N של האוריאה. בנוסף פועלים ביניהן גם קשרי ואן דר ואלס.

(iii)

תשובה:

CO(NH2)2(s)→H2O(l)CO(NH2)2(aq)\text{CO(NH}_2)_{2(s)} \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}_{(l)}} \text{CO(NH}_2)_{2(aq)}CO(NH2​)2(s)​H2​O(l)​​CO(NH2​)2(aq)​

תהליך המסה של חומר מולקולרי במים – המולקולות נשארות שלמות (אוריאה אינה מתפרקת ליונים):
CO(NH2)2(s)→H2O(l)CO(NH2)2(aq)\text{CO(NH}_2)_{2(s)} \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}_{(l)}} \text{CO(NH}_2)_{2(aq)}CO(NH2​)2(s)​H2​O(l)​​CO(NH2​)2(aq)​
טעות נפוצה: לפרק את האוריאה ליונים בניסוח – אוריאה היא חומר מולקולרי.

סעיף ד

תשובה:

B. נוסחה A נפסלה: יש בה קבוצה −OH-\text{OH}−OH, ולכן בין מולקולותיה היו קשרי מימן וטמפרטורת הרתיחה שלה הייתה קרובה ל-118°C ולא 75°C.

נוסחת המבנה של בוטנאל היא B.
שתי הנוסחאות מתאימות לנוסחה המולקולרית C4H8O\text{C}_4\text{H}_8\text{O}C4​H8​O (בכל אחת 4 אטומי C, 8 אטומי H ואטום O אחד), ולכן ההכרעה לפי טמפרטורת הרתיחה.
פסילת A: במולקולה A יש קבוצה הידרוקסילית −OH-\text{OH}−OH, כמו ב-1-בוטנול. לכן בין מולקולות A היו פועלים קשרי מימן בנוסף לקשרי ואן דר ואלס. גודל ענן האלקטרונים של A כמעט זהה לזה של 1-בוטנול (הבדל של 2 אטומי מימן בלבד), ולכן טמפרטורת הרתיחה של A הייתה צפויה להיות קרובה ל-118oC118^{o}\text{C}118oC, ולא 75oC75^{o}\text{C}75oC.
התאמת B: במולקולה B (אלדהיד, קבוצת −CHO-\text{CHO}−CHO) אטום ה-O קשור רק לאטום C, ואין אטום H הקשור לאטום O. לכן בין מולקולות B אין קשרי מימן, ופועלים רק קשרי ואן דר ואלס (כולל משיכה בין דו-קטבים בגלל הקשר הקוטבי C=O), החלשים מקשרי מימן – ולכן טמפרטורת הרתיחה נמוכה יותר, 75oC75^{o}\text{C}75oC.

שאלה 11 · אמינים, פחמימן וקטון: נוסחאות, טמפרטורות רתיחה ותגובה עם חומצה

שאלה פתוחה25 נקודות

תרכובות פחמן, מבנה וקישור
ענו על הסעיפים א, ב, ה, ו ועל אחד מן הסעיפים ג או ד.
1־אוקטאנאמין הוא אמין ראשוני שבכל מולקולה שלו יש 8 אטומי פחמן בשרשרת לא מסועפת, וקבוצת אמין, NH2\text{NH}_2NH2​ , קשורה לפחמן הקצה.
לפניכם טבלה ובה מידע חלקי על ארבע תרכובות פחמן. פרטי המידע החסרים מסומנים בספרות 1–5.
שם התרכובתנוסחת מבנה מקוצרתנוסחה מולקולרית
אתילאמין (אתאנאמין)CH3CH2NH2\text{CH}_3\text{CH}_2\text{NH}_2CH3​CH2​NH2​1
1־אוקטאנאמין23
אוקטאן4C8H18\text{C}_8\text{H}_{18}C8​H18​
2־אוקטאנוןCH3CO(CH2)5CH3\text{CH}_3\text{CO(CH}_2)_5\text{CH}_3CH3​CO(CH2​)5​CH3​5

שם התרכובת	נוסחת מבנה מקוצרת	נוסחה מולקולרית
אתילאמין (אתאנאמין)	$\text{CH}_3\text{CH}_2\text{NH}_2$	1
1־אוקטאנאמין	2	3
אוקטאן	4	$\text{C}_8\text{H}_{18}$
2־אוקטאנון	$\text{CH}_3\text{CO(CH}_2)_5\text{CH}_3$	5

א.

כתבו במחברתכם את פרטי המידע 1, 2, 3, 4, 5 החסרים בטבלה.

ב.

מבין התרכובות הנתונות בטבלה, איזו תרכובת היא פחמימן?

ג.

סעיף ג הוא סעיף בחירה. אם תבחרו לענות עליו, אל תענו על סעיף ד.
קבעו לאיזו מן התרכובות – 1־אוקטאנאמין או אוקטאן – טמפרטורת רתיחה גבוהה יותר. ציינו את הגורם המשפיע על כך.

ד.

סעיף ד הוא סעיף בחירה. אם תבחרו לענות עליו, אל תענו על סעיף ג.
קבעו לאיזו מן התרכובות – 1־אוקטאנאמין או אתילאמין – טמפרטורת רתיחה גבוהה יותר. ציינו את הגורם המשפיע על כך.

ה.

רק אחת מארבע התרכובות הנתונות בטבלה מתערבבת עם מים בכל יחס (מסיסה מאוד במים). קבעו איזו תרכובת היא.

ו.

הכינו תערובת של ארבע התרכובות הנתונות בטבלה.
התערובת הכילה 1 מול של כל אחת מן התרכובות.
הוסיפו לתערובת תמיסה של חומצה הידרוכלורית, HCl(aq)\text{HCl}_{(aq)}HCl(aq)​ , בכמות גדולה (בעודף). בתום התגובה לא נותרו בתערובת מולקולות של אמינים.

(i)

מבין התרכובות הנתונות בטבלה, אילו תרכובות הגיבו עם יוני ההידרוניום, H3O(aq)+\text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)}H3​O(aq)+​ ? נמקו את תשובתכם.

(ii)

כתבו את הנוסחאות של החלקיקים המכילים אטומי פחמן שהיו בתערובת בתום התגובה.

(iii)

כמה מול של יוני H3O(aq)+\text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)}H3​O(aq)+​ הגיבו בתגובה המלאה עם התערובת? נמקו את תשובתכם.

◂ פתרון מלא לשאלה 11

סעיף א

תשובה:

1 – C2H7N\text{C}_2\text{H}_7\text{N}C2​H7​N ; 2 – CH3(CH2)7NH2\text{CH}_3(\text{CH}_2)_7\text{NH}_2CH3​(CH2​)7​NH2​ ; 3 – C8H19N\text{C}_8\text{H}_{19}\text{N}C8​H19​N ; 4 – CH3(CH2)6CH3\text{CH}_3(\text{CH}_2)_6\text{CH}_3CH3​(CH2​)6​CH3​ ; 5 – C8H16O\text{C}_8\text{H}_{16}\text{O}C8​H16​O

1 – נוסחה מולקולרית של אתילאמין: C: 2; H: 3+2+2=73+2+2=73+2+2=7; N: 1 – C2H7N\text{C}_2\text{H}_7\text{N}C2​H7​N.
2 – נוסחת מבנה מקוצרת של 1־אוקטאנאמין: שרשרת לא מסועפת של 8 אטומי פחמן, וקבוצת NH2\text{NH}_2NH2​ על פחמן הקצה:
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2NH2\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{NH}_2CH3​CH2​CH2​CH2​CH2​CH2​CH2​CH2​NH2​, ובקיצור CH3(CH2)7NH2\text{CH}_3(\text{CH}_2)_7\text{NH}_2CH3​(CH2​)7​NH2​.
3 – נוסחה מולקולרית של 1־אוקטאנאמין: C: 8; H: 3+14+2=193+14+2=193+14+2=19; N: 1 – C8H19N\text{C}_8\text{H}_{19}\text{N}C8​H19​N.
4 – נוסחת מבנה מקוצרת של אוקטאן: שרשרת לא מסועפת של 8 אטומי פחמן עם קשרים יחידים בלבד:
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3CH3​CH2​CH2​CH2​CH2​CH2​CH2​CH3​, ובקיצור CH3(CH2)6CH3\text{CH}_3(\text{CH}_2)_6\text{CH}_3CH3​(CH2​)6​CH3​ (בדיקה: H – 3+12+3=183+12+3=183+12+3=18).
5 – נוסחה מולקולרית של 2־אוקטאנון: C: 1+1+5+1=81+1+5+1=81+1+5+1=8; H: 3+10+3=163+10+3=163+10+3=16; O: 1 – C8H16O\text{C}_8\text{H}_{16}\text{O}C8​H16​O.
טעות נפוצה: לשכוח את שני אטומי המימן של קבוצת האמין בספירת אטומי המימן.

סעיף ב

תשובה:

אוקטאן.

פחמימן הוא תרכובת הבנויה מאטומי פחמן ומימן בלבד. רק בנוסחה של אוקטאן, C8H18\text{C}_8\text{H}_{18}C8​H18​, יש אטומי C ו־H בלבד. באתילאמין וב־1־אוקטאנאמין יש גם אטום חנקן (קבוצת אמין), וב־2־אוקטאנון יש גם אטום חמצן (קבוצה קטונית, C=O).

סעיף ג

תשובה:

ל־1־אוקטאנאמין; הגורם – קבוצת האמין מאפשרת קשרי מימן בין המולקולות (באוקטאן – ון־דר־ולס בלבד).

קביעה: ל־1־אוקטאנאמין טמפרטורת רתיחה גבוהה יותר.
הגורם: סוג האינטראקציות בין המולקולות – קשרי מימן, הנובעים מהקבוצה הפונקציונלית. בשתי התרכובות שרשרת של 8 אטומי פחמן, ולכן ענני האלקטרונים בגודל דומה (74 אלקטרונים במולקולת 1־אוקטאנאמין ו־66 במולקולת אוקטאן). בקבוצת האמין יש אטום חנקן בעל זוג אלקטרונים לא קושר, הקשור לאטומי מימן (קשר N–H קוטבי מאוד), ולכן בין מולקולות 1־אוקטאנאמין נוצרים, בנוסף לאינטראקציות ון־דר־ולס, גם קשרי מימן. בין מולקולות אוקטאן (פחמימן לא קוטבי) פועלות אינטראקציות ון־דר־ולס בלבד. לכן האינטראקציות בין מולקולות האמין חזקות יותר וטמפרטורת הרתיחה שלו גבוהה יותר.

סעיף ד

תשובה:

ל־1־אוקטאנאמין; הגורם – אורך השרשרת הפחמנית (גודל ענן האלקטרונים).

קביעה: ל־1־אוקטאנאמין טמפרטורת רתיחה גבוהה יותר.
הגורם: אורך השרשרת הפחמנית (מספר אטומי הפחמן), כלומר גודל ענן האלקטרונים. לשתי התרכובות אותה קבוצה פונקציונלית (NH2\text{NH}_2NH2​), ולכן קשרי המימן ביניהן דומים. ב־1־אוקטאנאמין 8 אטומי פחמן ובאתילאמין – 2. שרשרת ארוכה יותר ← ענן אלקטרונים גדול יותר (74 אלקטרונים לעומת 26) ← אינטראקציות ון־דר־ולס חזקות יותר בין המולקולות ← טמפרטורת רתיחה גבוהה יותר.

סעיף ה

תשובה:

אתילאמין.

קביעה: אתילאמין (CH3CH2NH2\text{CH}_3\text{CH}_2\text{NH}_2CH3​CH2​NH2​).
הסבר: בקבוצת האמין יש אטום חנקן בעל זוג אלקטרונים לא קושר ואטומי מימן הקשורים לחנקן, ולכן היא יוצרת קשרי מימן עם מולקולות מים. באתילאמין החלק הפחמני (הלא קוטבי) קצר – 2 אטומי פחמן בלבד – ולכן השפעת קשרי המימן עם המים גוברת והוא מתערבב עם מים. ב־1־אוקטאנאמין וב־2־אוקטאנון השרשרת הפחמנית ארוכה (8 אטומי פחמן) והחלק הלא קוטבי הגדול מונע המסה במים; אוקטאן הוא פחמימן לא קוטבי שאינו יוצר קשרי מימן עם המים כלל.

סעיף ו

(i)

תשובה:

אתילאמין ו־1־אוקטאנאמין.

קביעה: הגיבו אתילאמין ו1־אוקטאנאמין.
נימוק: יוני ההידרוניום מוסרים יוני H+\text{H}^{+}H+, ולכן מגיבים איתם רק חלקיקים שיכולים לקבל H+\text{H}^{+}H+ – בסיסים. אמין ראשוני, R-NH2\text{R-NH}_2R-NH2​, הוא בסיס: לאטום החנקן יש זוג אלקטרונים לא קושר, שאליו נקשר יון H+\text{H}^{+}H+:
R-NH2+H3O(aq)+→R-NH3+(aq)+H2O(l)\text{R-NH}_2 + \text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)} \rightarrow \text{R-NH}_3^{+}{}_{(aq)} + \text{H}_2\text{O}_{(l)}R-NH2​+H3​O(aq)+​→R-NH3+​(aq)​+H2​O(l)​
אוקטאן (פחמימן) ו־2־אוקטאנון אינם בסיסים ואינם מגיבים עם יוני ההידרוניום.

(ii)

תשובה:

CH3CH2NH3+\text{CH}_3\text{CH}_2\text{NH}_3^{+}CH3​CH2​NH3+​ , CH3(CH2)7NH3+\text{CH}_3(\text{CH}_2)_7\text{NH}_3^{+}CH3​(CH2​)7​NH3+​ , CH3(CH2)6CH3\text{CH}_3(\text{CH}_2)_6\text{CH}_3CH3​(CH2​)6​CH3​ , CH3CO(CH2)5CH3\text{CH}_3\text{CO(CH}_2)_5\text{CH}_3CH3​CO(CH2​)5​CH3​

•אתילאמין הפך ליון אתילאמוניום: CH3CH2NH3+\text{CH}_3\text{CH}_2\text{NH}_3^{+}CH3​CH2​NH3+​.
- 1־אוקטאנאמין הפך ליון אוקטילאמוניום: CH3(CH2)7NH3+\text{CH}_3(\text{CH}_2)_7\text{NH}_3^{+}CH3​(CH2​)7​NH3+​.
•אוקטאן לא השתנה: CH3(CH2)6CH3\text{CH}_3(\text{CH}_2)_6\text{CH}_3CH3​(CH2​)6​CH3​.
- 2־אוקטאנון לא השתנה: CH3CO(CH2)5CH3\text{CH}_3\text{CO(CH}_2)_5\text{CH}_3CH3​CO(CH2​)5​CH3​.

(iii)

תשובה:

2 מול

תשובה: 2 מול H3O+\text{H}_3\text{O}^{+}H3​O+.
נימוק: כל קבוצת אמין מקבלת יון H+\text{H}^{+}H+ אחד מיון הידרוניום אחד (יחס 1:1 בין מולי H3O+\text{H}_3\text{O}^{+}H3​O+ למולי קבוצות NH2\text{NH}_2NH2​). בכל אחד מן האמינים יש קבוצת אמין אחת:
- 1 מול אתילאמין → 1 mol1\ \text{mol}1 mol H3O+\text{H}_3\text{O}^{+}H3​O+
- 1 מול 1־אוקטאנאמין → 1 mol1\ \text{mol}1 mol H3O+\text{H}_3\text{O}^{+}H3​O+
•אוקטאן ו־2־אוקטאנון – 0 מול.
סך הכול: 1 mol+1 mol=2 mol1\ \text{mol} + 1\ \text{mol} = 2\ \text{mol}1 mol+1 mol=2 mol של H3O+\text{H}_3\text{O}^{+}H3​O+.

שאלה 12 · בסיס דו־הידרוקסידי ותמיסות בנפחים שונים – pH ואנרגיה

שאלה פתוחה25 נקודות

חומצות ובסיסים, אנרגייה
בשאלה זו מתוארים שלושה ניסויים.
ניסוי 1
תלמידים שפכו לתוך ארבע כוסות המסומנות באותיות A , B , C , D ארבע תמיסות צלולות, על פי המפורט בטבלה שלפניכם:
כוסABCD
נוזלתמיסת LiOH(aq)\text{LiOH}_{(aq)}LiOH(aq)​תמיסת HBr(aq)\text{HBr}_{(aq)}HBr(aq)​תמיסת Ca(OH)2(aq)\text{Ca(OH)}_{2(aq)}Ca(OH)2(aq)​תמיסת HNO3(aq)\text{HNO}_{3(aq)}HNO3(aq)​
**נפח** (מ"ל)50150100100
**ריכוז** (M)10.50.010.02
הטמפרטורה של כל אחת מן התמיסות הייתה 24∘C24^\circ\text{C}24∘C .
התלמידים מדדו את ערך ה־ pH בכל אחת מן התמיסות.

כוס	A	B	C	D
נוזל	תמיסת $\text{LiOH}_{(aq)}$	תמיסת $\text{HBr}_{(aq)}$	תמיסת $\text{Ca(OH)}_{2(aq)}$	תמיסת $\text{HNO}_{3(aq)}$
נפח (מ"ל)	50	150	100	100
ריכוז (M)	1	0.5	0.01	0.02

א.

(1)

דרגו את התמיסות על פי ערך עולה של ה־ pH .

(2)

רשמו את הסימול של כל סוגי היונים הממוימים בכל אחת מן הכוסות A , B , C , D .

ב.

ניסוי 2
התלמידים שפכו את התמיסה LiOH(aq)\text{LiOH}_{(aq)}LiOH(aq)​ מכוס A אל התמיסה HBr(aq)\text{HBr}_{(aq)}HBr(aq)​ שבכוס B וערבבו. במהלך הערבוב עלתה טמפרטורת התמיסה עד ל־ 27.4∘C27.4^\circ\text{C}27.4∘C .

(1)

נסחו את התגובה נטו שהתרחשה בעת ערבוב התמיסות.

(2)

האם התגובה שהתרחשה בכוס היא תגובה אקסותרמית או אנדותרמית? נמקו את תשובתכם. בנימוק התייחסו למעברי אנרגייה.

(3)

מהו ΔH0\Delta H^0ΔH0 העשוי להתאים לתגובה שניסחתם: −57kJ-57\text{kJ}−57kJ או +57kJ+57\text{kJ}+57kJ ? נמקו את בחירתכם.

(4)

האם ערכו של ה־ pH בתום התגובה שהתרחשה הוא בתחום החומצי, בתחום הבסיסי או ניטרלי?
נמקו את תשובתכם או היעזרו בחישוב.

ג.

ניסוי 3
התלמידים שפכו את התמיסה Ca(OH)2(aq)\text{Ca(OH)}_{2(aq)}Ca(OH)2(aq)​ מכוס C אל התמיסה HNO3(aq)\text{HNO}_{3(aq)}HNO3(aq)​ שבכוס D וערבבו. במהלך הערבוב השתנתה טמפרטורת התמיסה.

(1)

נסחו את התגובה נטו שהתרחשה בעת ערבוב התמיסות.

(2)

האם הטמפרטורה של התמיסה, לאחר הערבוב, עלתה או ירדה? נמקו את תשובתכם.

(3)

האם כמות האנרגייה שעברה בין המערכת ובין הסביבה בניסוי 3 זהה לכמות האנרגייה שעברה בין המערכת ובין הסביבה בניסוי 2? נמקו את תשובתכם.

(4)

האם ערכו של ΔH0\Delta H^0ΔH0 לתגובה שניסחתם בתת־סעיף ג(1) שווה לערכו של ΔH0\Delta H^0ΔH0 לתגובה שניסחתם בתת־סעיף ב(1) או שונה ממנו? נמקו את תשובתכם.

(5)

האם ערכו של ה־ pH בתום התגובה שהתרחשה בניסוי 3 הוא בתחום החומצי, בתחום הבסיסי או ניטרלי?
נמקו את תשובתכם או היעזרו בחישוב.

◂ פתרון מלא לשאלה 12

סעיף א

(1)

תשובה:

B < D < C < A

B < D < C < A
- B ו־D – תמיסות חומצה, pH קטן מ־7. ב־B: [H3O+]=0.5 M[\text{H}_3\text{O}^{+}]=0.5\ \text{M}[H3​O+]=0.5 M; ב־D: [H3O+]=0.02 M[\text{H}_3\text{O}^{+}]=0.02\ \text{M}[H3​O+]=0.02 M. ריכוז H3O+\text{H}_3\text{O}^{+}H3​O+ גבוה יותר → pH נמוך יותר, לכן B < D.
- A ו־C – תמיסות בסיס, pH גדול מ־7. ב־A: [OH−]=1 M[\text{OH}^{-}]=1\ \text{M}[OH−]=1 M. ב־C: Ca(OH)2→Ca2++2OH−\text{Ca(OH)}_2 \rightarrow \text{Ca}^{2+} + 2\text{OH}^{-}Ca(OH)2​→Ca2++2OH−, ולכן [OH−]=2⋅0.01 M=0.02 M[\text{OH}^{-}]=2\cdot0.01\ \text{M}=0.02\ \text{M}[OH−]=2⋅0.01 M=0.02 M. ריכוז OH−\text{OH}^{-}OH− ב־A גבוה יותר → pH גבוה יותר, לכן C < A.
(ה־pH תלוי בריכוז היונים ולא בנפח התמיסה.)
טעות נפוצה: לקבוע שהתמיסה ב־C בסיסית יותר משום שמכל יחידת Ca(OH)2\text{Ca(OH)}_2Ca(OH)2​ משתחררים שני יוני הידרוקסיד – יש להשוות את ריכוז OH−\text{OH}^{-}OH− בפועל.

(2)

תשובה:

A: Li(aq)+\text{Li}^{+}_{(aq)}Li(aq)+​, OH(aq)−\text{OH}^{-}_{(aq)}OH(aq)−​; B: H3O(aq)+\text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)}H3​O(aq)+​, Br(aq)−\text{Br}^{-}_{(aq)}Br(aq)−​; C: Ca(aq)2+\text{Ca}^{2+}_{(aq)}Ca(aq)2+​, OH(aq)−\text{OH}^{-}_{(aq)}OH(aq)−​; D: H3O(aq)+\text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)}H3​O(aq)+​, NO3(aq)−\text{NO}^{-}_{3(aq)}NO3(aq)−​

- כוס A: Li(aq)+\text{Li}^{+}_{(aq)}Li(aq)+​ , OH(aq)−\text{OH}^{-}_{(aq)}OH(aq)−​
- כוס B: H3O(aq)+\text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)}H3​O(aq)+​ , Br(aq)−\text{Br}^{-}_{(aq)}Br(aq)−​ (יינון: HBr(g)+H2O(l)→H3O(aq)++Br(aq)−\text{HBr}_{(g)} + \text{H}_2\text{O}_{(l)} \rightarrow \text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)} + \text{Br}^{-}_{(aq)}HBr(g)​+H2​O(l)​→H3​O(aq)+​+Br(aq)−​)
- כוס C: Ca(aq)2+\text{Ca}^{2+}_{(aq)}Ca(aq)2+​ , OH(aq)−\text{OH}^{-}_{(aq)}OH(aq)−​ (המסה: Ca(OH)2(s)→Ca(aq)2++2OH(aq)−\text{Ca(OH)}_{2(s)} \rightarrow \text{Ca}^{2+}_{(aq)} + 2\text{OH}^{-}_{(aq)}Ca(OH)2(s)​→Ca(aq)2+​+2OH(aq)−​)
- כוס D: H3O(aq)+\text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)}H3​O(aq)+​ , NO3(aq)−\text{NO}^{-}_{3(aq)}NO3(aq)−​

סעיף ב

(1)

תשובה:

H3O(aq)++OH(aq)−→2H2O(l)\text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)} + \text{OH}^{-}_{(aq)} \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}_{(l)}H3​O(aq)+​+OH(aq)−​→2H2​O(l)​

H3O(aq)++OH(aq)−→2H2O(l)\text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)} + \text{OH}^{-}_{(aq)} \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}_{(l)}H3​O(aq)+​+OH(aq)−​→2H2​O(l)​
היונים Li(aq)+\text{Li}^{+}_{(aq)}Li(aq)+​ ו־Br(aq)−\text{Br}^{-}_{(aq)}Br(aq)−​ הם יונים צופים, ולכן אינם מופיעים בניסוח נטו.

(2)

תשובה:

אקסותרמית – אנרגיה עברה מן המערכת לסביבה, ולכן הטמפרטורה עלתה.

התגובה אקסותרמית. טמפרטורת התמיסה (הסביבה) עלתה מ־24∘C24^\circ\text{C}24∘C ל־27.4∘C27.4^\circ\text{C}27.4∘C, כלומר אנרגיה עברה מן המערכת (המגיבים) אל הסביבה. האנתלפיה של התוצרים נמוכה מזו של המגיבים: ΔH<0\Delta H<0ΔH<0.

(3)

תשובה:

ΔH0=−57 kJ\Delta H^0=-57\ \text{kJ}ΔH0=−57 kJ

ΔH0=−57 kJ\Delta H^0=-57\ \text{kJ}ΔH0=−57 kJ. בתגובה אקסותרמית אנרגיה עוברת מן המערכת לסביבה, ולכן ΔH0=Hתוצרים−Hמגיבים<0\Delta H^0=H_{\text{תוצרים}}-H_{\text{מגיבים}}<0ΔH0=Hתוצרים​−Hמגיבים​<0. הערך +57 kJ+57\ \text{kJ}+57 kJ מתאים לתגובה אנדותרמית, שבה הטמפרטורה הייתה יורדת.

(4)

תשובה:

חומצי – נשאר עודף של 0.025 mol0.025\ \text{mol}0.025 mol יוני H3O+\text{H}_3\text{O}^{+}H3​O+.

בתחום החומצי.
nOH−=C⋅V=1 molL⋅0.050 L=0.050 moln_{\text{OH}^-}=C\cdot V=1\ \frac{\text{mol}}{\text{L}}\cdot0.050\ \text{L}=0.050\ \text{mol}nOH−​=C⋅V=1 Lmol​⋅0.050 L=0.050 mol
nH3O+=0.5 molL⋅0.150 L=0.075 moln_{\text{H}_3\text{O}^+}=0.5\ \frac{\text{mol}}{\text{L}}\cdot0.150\ \text{L}=0.075\ \text{mol}nH3​O+​=0.5 Lmol​⋅0.150 L=0.075 mol
לפי היחס 1:11:11:1 כל יוני ההידרוקסיד מגיבים (המגיב המגביל), ונשאר עודף של יוני הידרוניום:
nH3O+ (עודף)=0.075 mol−0.050 mol=0.025 moln_{\text{H}_3\text{O}^+\ \text{(עודף)}}=0.075\ \text{mol}-0.050\ \text{mol}=0.025\ \text{mol}nH3​O+ (עודף)​=0.075 mol−0.050 mol=0.025 mol
[H3O+]=0.025 mol0.200 L=0.125 M[\text{H}_3\text{O}^{+}]=\frac{0.025\ \text{mol}}{0.200\ \text{L}}=0.125\ \text{M}[H3​O+]=0.200 L0.025 mol​=0.125 M
יש עודף של יוני H3O+\text{H}_3\text{O}^{+}H3​O+, ולכן התמיסה חומצית (pH קטן מ־7).
טעות נפוצה: להסיק שהתמיסה בסיסית משום שריכוז ה־LiOH (1 M) גבוה מריכוז ה־HBr (0.5 M) – יש להשוות מספרי מולים, התלויים גם בנפח.

סעיף ג

(1)

תשובה:

H3O(aq)++OH(aq)−→2H2O(l)\text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)} + \text{OH}^{-}_{(aq)} \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}_{(l)}H3​O(aq)+​+OH(aq)−​→2H2​O(l)​

H3O(aq)++OH(aq)−→2H2O(l)\text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)} + \text{OH}^{-}_{(aq)} \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}_{(l)}H3​O(aq)+​+OH(aq)−​→2H2​O(l)​
היונים Ca2+\text{Ca}^{2+}Ca2+ ו־NO3−\text{NO}_3^{-}NO3−​ הם יונים צופים; התגובה נטו זהה לזו של ניסוי 2.

(2)

תשובה:

עלתה – אותה תגובת סתירה אקסותרמית.

הטמפרטורה עלתה. זוהי אותה תגובת סתירה בין H3O+\text{H}_3\text{O}^{+}H3​O+ ל־OH−\text{OH}^{-}OH−, שהיא אקסותרמית (ΔH0<0\Delta H^0<0ΔH0<0) – אנרגיה עוברת מן המערכת לסביבה (לתמיסה), והטמפרטורה עולה.

(3)

תשובה:

לא – בניסוי 3 הגיבו 0.002 mol0.002\ \text{mol}0.002 mol מכל יון לעומת 0.050 mol0.050\ \text{mol}0.050 mol בניסוי 2, ולכן עברה כמות אנרגיה קטנה פי 25.

לא, בניסוי 3 עברה כמות אנרגיה קטנה יותר (פי 25).
כמות האנרגיה שעוברת תלויה במספר המולים שהגיבו בפועל.
•ניסוי 2: הגיבו 0.050 mol0.050\ \text{mol}0.050 mol OH−\text{OH}^{-}OH− (המגיב המגביל) עם 0.050 mol0.050\ \text{mol}0.050 mol H3O+\text{H}_3\text{O}^{+}H3​O+ (תת־סעיף ב(4)).
•ניסוי 3: nOH−=2⋅0.01 molL⋅0.100 L=0.002 moln_{\text{OH}^-}=2\cdot0.01\ \frac{\text{mol}}{\text{L}}\cdot0.100\ \text{L}=0.002\ \text{mol}nOH−​=2⋅0.01 Lmol​⋅0.100 L=0.002 mol; nH3O+=0.02 molL⋅0.100 L=0.002 moln_{\text{H}_3\text{O}^+}=0.02\ \frac{\text{mol}}{\text{L}}\cdot0.100\ \text{L}=0.002\ \text{mol}nH3​O+​=0.02 Lmol​⋅0.100 L=0.002 mol → הגיבו 0.002 mol0.002\ \text{mol}0.002 mol מכל יון.
האנרגיה שעברה: ניסוי 2 – 0.050 mol⋅57 kJmol=2.85 kJ0.050\ \text{mol}\cdot57\ \frac{\text{kJ}}{\text{mol}}=2.85\ \text{kJ}0.050 mol⋅57 molkJ​=2.85 kJ; ניסוי 3 – 0.002 mol⋅57 kJmol=0.114 kJ0.002\ \text{mol}\cdot57\ \frac{\text{kJ}}{\text{mol}}=0.114\ \text{kJ}0.002 mol⋅57 molkJ​=0.114 kJ, כלומר פי 25 פחות.

(4)

תשובה:

שווה (−57 kJ-57\ \text{kJ}−57 kJ) – זו אותה תגובה באותו ניסוח.

שווה – ΔH0=−57 kJ\Delta H^0=-57\ \text{kJ}ΔH0=−57 kJ בשני המקרים. ΔH0\Delta H^0ΔH0 מתייחס לכמויות שבמקדמי הניסוח (מול H3O+\text{H}_3\text{O}^{+}H3​O+ ומול OH−\text{OH}^{-}OH−), ולא לכמויות שהגיבו בניסוי. הניסוחים בתת־סעיפים ב(1) ו־ג(1) זהים, ולכן ערך ΔH0\Delta H^0ΔH0 זהה. ההבדל בין הניסויים הוא רק בכמות האנרגיה הכוללת שעברה (תת־סעיף ג(3)).

(5)

תשובה:

ניטרלי (pH = 7) – מספר המולים של OH−\text{OH}^{-}OH− ושל H3O+\text{H}_3\text{O}^{+}H3​O+ שווה (0.002 mol0.002\ \text{mol}0.002 mol).

ניטרלי (pH = 7).
לפי תת־סעיף ג(3): nOH−=0.002 moln_{\text{OH}^-}=0.002\ \text{mol}nOH−​=0.002 mol ו־nH3O+=0.002 moln_{\text{H}_3\text{O}^+}=0.002\ \text{mol}nH3​O+​=0.002 mol. לפי היחס 1:11:11:1 שני סוגי היונים מגיבים בשלמות ואין עודף של אף אחד מהם; בתמיסה נשארים רק יוני Ca2+\text{Ca}^{2+}Ca2+ ו־NO3−\text{NO}_3^{-}NO3−​, ולכן היא ניטרלית.
טעות נפוצה: לחשב את מולי ההידרוקסיד לפי 0.01 molL⋅0.100 L=0.001 mol0.01\ \frac{\text{mol}}{\text{L}}\cdot0.100\ \text{L}=0.001\ \text{mol}0.01 Lmol​⋅0.100 L=0.001 mol ולשכוח שמכל יחידת Ca(OH)2\text{Ca(OH)}_2Ca(OH)2​ משתחררים שני יוני OH−\text{OH}^{-}OH− – ואז להסיק בטעות שהתמיסה חומצית.

שאלה 13 · הפקת מוליבדן ממוליבדניט

שאלה פתוחה25 נקודות

חמצון־חיזור, מבנה וקישור וחישובים
השאלה עוסקת במתכת מוליבדן, Mo(s)\text{Mo}_{(s)}Mo(s)​ . טמפרטורת ההיתוך של מוליבדן גבוהה מאוד (כ־2600∘C2600^{\circ}\text{C}2600∘C), ויש לו שימושים רבים, בין היתר בגופי חימום של תנורים שפועלים בטמפרטורות גבוהות ובתעשיית הפלדה.
להפקת מוליבדן משתמשים במחצב מוליבדניט, שמכיל מוליבדן גופרי, MoS2(s)\text{MoS}_{2(s)}MoS2(s)​ .
הפקת המתכת מוליבדן מתבצעת בשני שלבים:
שלב ראשון
בשלב זה מחממים את המוליבדן הגופרי באוויר (קלייה), והוא מגיב עם חמצן על פי תגובה (1) .
(1) 2MoS2(s)+7O2(g)→2MoO3(s)+4SO2(g)2\text{MoS}_{2(s)} + 7\text{O}_{2(g)} \rightarrow 2\text{MoO}_{3(s)} + 4\text{SO}_{2(g)}2MoS2(s)​+7O2(g)​→2MoO3(s)​+4SO2(g)​
שלב שני
התרכובת מוליבדן תלת־חמצני, MoO3(s)\text{MoO}_{3(s)}MoO3(s)​ , שנוצרה בתגובה (1) , מגיבה בטמפרטורה גבוהה עם גז מימן, H2(g)\text{H}_{2(g)}H2(g)​ , על פי תגובה (2) .
(2) MoO3(s)+3H2(g)→Mo(s)+3H2O(g)\text{MoO}_{3(s)} + 3\text{H}_{2(g)} \rightarrow \text{Mo}_{(s)} + 3\text{H}_2\text{O}_{(g)}MoO3(s)​+3H2(g)​→Mo(s)​+3H2​O(g)​
נתון: אלקטרושליליות של מוליבדן, Mo – 2.2 .

א.

קבעו מי החומר המחמצן ומי החומר המחזר בכל אחת מן התגובות (1) ו־ (2). נמקו את קביעתכם.

ב.

כמה מול אלקטרונים עוברים בתגובה (2) כאשר נוצרים 19.2 גרם מוליבדן? פרטו את חישוביכם.

ג.

כמה טון גופרית דו־חמצנית, SO2(g)\text{SO}_{2(g)}SO2(g)​ , נפלטים בהפקה של טון אחד של המתכת מוליבדן, Mo(s)\text{Mo}_{(s)}Mo(s)​ ? פרטו את חישוביכם.
נתון: 1 טון =1×106= 1 \times 10^{6}=1×106 גרם

ד.

לפני הקלייה מעשירים את המחצב ומקבלים תרכיז.
בכל 100 גרם תרכיז כזה יש 85 גרם מוליבדן גופרי, MoS2(s)\text{MoS}_{2(s)}MoS2(s)​ , 9 גרם צורן דו־חמצני (קוורץ), SiO2(s)\text{SiO}_{2(s)}SiO2(s)​ , והשאר חומרים אחרים.

(i)

לפניכם רשימה של סוגי חלקיקים: אטומים, מולקולות, יונים, יונים ניידים, אלקטרונים ניידים.
אילו סוגי חלקיקים מרשימה זו מרכיבים את הצורן הדו־חמצני, SiO2(s)\text{SiO}_{2(s)}SiO2(s)​ ?

(ii)

כמה מול מוליבדן גופרי יש ב־ 1 ק"ג תרכיז? פרטו את חישוביכם.

ה.

מוליבדן לוהט מגיב עם חמצן שבאוויר, ונוצרת התרכובת מוליבדן תלת־חמצני, MoO3(s)\text{MoO}_{3(s)}MoO3(s)​ .
נסחו ואזנו את התגובה.

ו.

את אבקת המוליבדן מחממים לטמפרטורה גבוהה, כדי ליצור ממנה גופים מוצקים, באווירה של גז מימן, H2(g)\text{H}_{2(g)}H2(g)​ . הסבירו מדוע אין לבצע את החימום באוויר.

ז.

בסעיפי השאלה הוזכרו החומרים: Mo(s)\text{Mo}_{(s)}Mo(s)​ , MoS2(s)\text{MoS}_{2(s)}MoS2(s)​ , MoO3(s)\text{MoO}_{3(s)}MoO3(s)​ .
קבעו באיזה מן החומרים האלה המוליבדן יכול להגיב רק כמחמצן.
נתון: דרגת החמצון המרבית של מוליבדן היא +6+6+6 .

◂ פתרון מלא לשאלה 13

סעיף א

תשובה:

(1): מחמצן – O2\text{O}_2O2​, מחזר – MoS2\text{MoS}_2MoS2​. (2): מחמצן – MoO3\text{MoO}_3MoO3​, מחזר – H2\text{H}_2H2​.

נקבע דרגות חמצון. המחמצן מכיל את האטום שדרגת החמצון שלו יורדת (קולט אלקטרונים); המחזר מכיל את האטום שדרגת החמצון שלו עולה (מוסר אלקטרונים).
ב־MoS2\text{MoS}_2MoS2​: האלקטרושליליות של S (2.52.52.5) גבוהה מזו של Mo (2.22.22.2), ולכן לגופרית דרגת חמצון שלילית: S – (−2)(-2)(−2), Mo – (+4)(+4)(+4).
תגובה (1): 2MoS2+7O2→2MoO3+4SO22\text{MoS}_2 + 7\text{O}_2 \rightarrow 2\text{MoO}_3 + 4\text{SO}_22MoS2​+7O2​→2MoO3​+4SO2​
•Mo: +4+4+4 ב־MoS2\text{MoS}_2MoS2​ ⇐ +6+6+6 ב־MoO3\text{MoO}_3MoO3​ – עלייה.
•S: −2-2−2 ב־MoS2\text{MoS}_2MoS2​ ⇐ +4+4+4 ב־SO2\text{SO}_2SO2​ – עלייה.
•O: 000 ב־O2\text{O}_2O2​ ⇐ −2-2−2 ב־MoO3\text{MoO}_3MoO3​ וב־SO2\text{SO}_2SO2​ – ירידה.
שני היסודות ב־MoS2\text{MoS}_2MoS2​ מוסרים אלקטרונים ⇐ MoS2(s)\text{MoS}_{2(s)}MoS2(s)​ הוא המחזר; החמצן קולט אלקטרונים ⇐ O2(g)\text{O}_{2(g)}O2(g)​ הוא המחמצן.
תגובה (2): MoO3+3H2→Mo+3H2O\text{MoO}_3 + 3\text{H}_2 \rightarrow \text{Mo} + 3\text{H}_2\text{O}MoO3​+3H2​→Mo+3H2​O
•Mo: +6+6+6 ⇐ 000 – ירידה, קולט אלקטרונים ⇐ MoO3(s)\text{MoO}_{3(s)}MoO3(s)​ הוא המחמצן.
•H: 000 ב־H2\text{H}_2H2​ ⇐ +1+1+1 ב־H2O\text{H}_2\text{O}H2​O – עלייה, מוסר אלקטרונים ⇐ H2(g)\text{H}_{2(g)}H2(g)​ הוא המחזר.
•O: −2-2−2 ⇐ −2-2−2 (ללא שינוי).

סעיף ב

תשובה:

1.20 mol1.20\ \text{mol}1.20 mol אלקטרונים

בתגובה (2) דרגת החמצון של Mo יורדת מ־+6+6+6 ל־000 ⇐ כל אטום מוליבדן קולט 6 אלקטרונים, ולכן ליצירת מול אחד של Mo עוברים 6 מול אלקטרונים.
(בדיקה: 333 מול H2\text{H}_2H2​ מוסרים 3⋅2=63 \cdot 2 = 63⋅2=6 מול אלקטרונים.)
nMo=mMw=19.2 g95.9 gmol=0.200 moln_{\text{Mo}} = \frac{m}{M_w} = \frac{19.2\ \text{g}}{95.9\ \frac{\text{g}}{\text{mol}}} = 0.200\ \text{mol}nMo​=Mw​m​=95.9 molg​19.2 g​=0.200 mol
ne−=6⋅nMo=6⋅0.200 mol=1.20 moln_{e^-} = 6 \cdot n_{\text{Mo}} = 6 \cdot 0.200\ \text{mol} = 1.20\ \text{mol}ne−​=6⋅nMo​=6⋅0.200 mol=1.20 mol
טעות נפוצה: לחשב לפי מולקולת H2\text{H}_2H2​ אחת ולקבל 2 מול אלקטרונים למול Mo – יש לקחת בחשבון את שלוש מולקולות המימן שמגיבות עם יחידת MoO3\text{MoO}_3MoO3​ אחת.

סעיף ג

תשובה:

כ־1.341.341.34 טון SO2\text{SO}_2SO2​.

לפי תגובה (2), כל מול MoO3\text{MoO}_3MoO3​ נותן מול אחד של Mo; לפי תגובה (1), כל 2 מול MoO3\text{MoO}_3MoO3​ נוצרים יחד עם 4 מול SO2\text{SO}_2SO2​ ⇐ על כל מול Mo נפלטים 2 מול SO2\text{SO}_2SO2​ (יחס מולים Mo:SO2=1:2\text{Mo} : \text{SO}_2 = 1 : 2Mo:SO2​=1:2).
nMo=mMw=1×106 g95.9 gmol=1.043×104 moln_{\text{Mo}} = \frac{m}{M_w} = \frac{1 \times 10^{6}\ \text{g}}{95.9\ \frac{\text{g}}{\text{mol}}} = 1.043 \times 10^{4}\ \text{mol}nMo​=Mw​m​=95.9 molg​1×106 g​=1.043×104 mol
nSO2=2⋅nMo=2⋅1.043×104 mol=2.086×104 moln_{\text{SO}_2} = 2 \cdot n_{\text{Mo}} = 2 \cdot 1.043 \times 10^{4}\ \text{mol} = 2.086 \times 10^{4}\ \text{mol}nSO2​​=2⋅nMo​=2⋅1.043×104 mol=2.086×104 mol
Mw(SO2)=32.1+2⋅16.0=64.1 gmolM_w(\text{SO}_2) = 32.1 + 2 \cdot 16.0 = 64.1\ \frac{\text{g}}{\text{mol}}Mw​(SO2​)=32.1+2⋅16.0=64.1 molg​
mSO2=n⋅Mw=2.086×104 mol⋅64.1 gmol=1.337×106 gm_{\text{SO}_2} = n \cdot M_w = 2.086 \times 10^{4}\ \text{mol} \cdot 64.1\ \frac{\text{g}}{\text{mol}} = 1.337 \times 10^{6}\ \text{g}mSO2​​=n⋅Mw​=2.086×104 mol⋅64.1 molg​=1.337×106 g = כ־1.34 טון
נפלטים כ־1.34 טון גופרית דו־חמצנית.

סעיף ד

(i)

תשובה:

אטומים (אטומי Si ואטומי O בסריג אטומרי).

צורן דו־חמצני (קוורץ) הוא חומר אטומרי: הוא בנוי מאטומים של צורן ושל חמצן, הקשורים זה לזה בקשרים קוולנטיים ברשת תלת־ממדית (סריג אטומרי). כל אטום צורן קשור לארבעה אטומי חמצן, וכל אטום חמצן קשור לשני אטומי צורן.
אין בו מולקולות נפרדות (הנוסחה SiO2\text{SiO}_2SiO2​ מבטאת רק את היחס בין האטומים), אין בו יונים ואין בו אלקטרונים ניידים.
טעות נפוצה: לבחור "מולקולות" על סמך הדמיון לנוסחה CO2\text{CO}_2CO2​ – SiO2\text{SiO}_2SiO2​ אינו בנוי ממולקולות.

(ii)

תשובה:

5.31 mol5.31\ \text{mol}5.31 mol

ב־100 גרם תרכיז יש 85 גרם MoS2\text{MoS}_2MoS2​ ⇐ ב־1 ק"ג (1000 גרם) תרכיז:
mMoS2=1000 g⋅85 g100 g=850 gm_{\text{MoS}_2} = 1000\ \text{g} \cdot \frac{85\ \text{g}}{100\ \text{g}} = 850\ \text{g}mMoS2​​=1000 g⋅100 g85 g​=850 g
Mw(MoS2)=95.9+2⋅32.1=160.1 gmolM_w(\text{MoS}_2) = 95.9 + 2 \cdot 32.1 = 160.1\ \frac{\text{g}}{\text{mol}}Mw​(MoS2​)=95.9+2⋅32.1=160.1 molg​
n=mMw=850 g160.1 gmol=5.31 moln = \frac{m}{M_w} = \frac{850\ \text{g}}{160.1\ \frac{\text{g}}{\text{mol}}} = 5.31\ \text{mol}n=Mw​m​=160.1 molg​850 g​=5.31 mol

סעיף ה

תשובה:

2Mo(s)+3O2(g)→2MoO3(s)2\text{Mo}_{(s)} + 3\text{O}_{2(g)} \rightarrow 2\text{MoO}_{3(s)}2Mo(s)​+3O2(g)​→2MoO3(s)​

המגיבים: מוליבדן מוצק וחמצן (גז, מולקולות דו־אטומיות O2\text{O}_2O2​); התוצר: MoO3(s)\text{MoO}_{3(s)}MoO3(s)​.
ניסוח לא מאוזן: Mo+O2→MoO3\text{Mo} + \text{O}_2 \rightarrow \text{MoO}_3Mo+O2​→MoO3​
איזון: ב־MoO3\text{MoO}_3MoO3​ שלושה אטומי חמצן וב־O2\text{O}_2O2​ שניים – המכפלה המשותפת הקטנה ביותר היא 6 ⇐ 2MoO32\text{MoO}_32MoO3​ ו־3O23\text{O}_23O2​, ואז 2Mo2\text{Mo}2Mo:
2Mo(s)+3O2(g)→2MoO3(s)2\text{Mo}_{(s)} + 3\text{O}_{2(g)} \rightarrow 2\text{MoO}_{3(s)}2Mo(s)​+3O2(g)​→2MoO3(s)​
בדיקה: Mo – 2 = 2; O – 3⋅2=63 \cdot 2 = 63⋅2=6 = 2⋅3=62 \cdot 3 = 62⋅3=6.

סעיף ו

תשובה:

באוויר יש חמצן, והמוליבדן הלוהט היה מגיב איתו ונהפך ל־MoO3\text{MoO}_3MoO3​ (תגובה בסעיף ה). המימן אינו מחמצן את המוליבדן – הוא מחזר, ואף מחזר בחזרה תחמוצת שנוצרת.

•באוויר יש גז חמצן, O2\text{O}_2O2​, שהוא מחמצן. בטמפרטורה גבוהה המוליבדן מגיב עם החמצן ונהפך למוליבדן תלת־חמצני (סעיף ה) – המתכת הייתה "נשרפת" והמוצר היה נפגם.
•גז מימן אינו יכול לחמצן את המוליבדן: במימן דרגת החמצון היא 0, והוא מגיב כמחזר (כמו בתגובה (2)). באווירת מימן אין מחמצן שיגיב עם המתכת, ואם נוצרה מעט תחמוצת על פני המתכת – המימן מחזר אותה בחזרה למוליבדן.
לכן מחממים את המוליבדן באווירת מימן ולא באוויר.

סעיף ז

תשובה:

MoO3(s)\text{MoO}_{3(s)}MoO3(s)​

דרגות החמצון של המוליבדן: ב־Mo(s)\text{Mo}_{(s)}Mo(s)​ – 000; ב־MoS2\text{MoS}_2MoS2​ – +4+4+4; ב־MoO3\text{MoO}_3MoO3​ – +6+6+6.
•ב־MoO3\text{MoO}_3MoO3​ למוליבדן דרגת החמצון המרבית (+6+6+6). הוא אינו יכול למסור עוד אלקטרונים (דרגת החמצון אינה יכולה לעלות), אלא רק לקלוט אלקטרונים – ולכן הוא יכול להגיב רק כמחמצן.
•ב־MoS2\text{MoS}_2MoS2​ (+4+4+4) דרגת החמצון יכולה לעלות (כמו בתגובה (1)) או לרדת – המוליבדן יכול להגיב כמחזר או כמחמצן.
•ב־Mo(s)\text{Mo}_{(s)}Mo(s)​ (000, דרגת החמצון המזערית של מתכת) המוליבדן יכול רק למסור אלקטרונים – רק כמחזר.

שאלה 14 · איזוטופים, ייצוג אלקטרונים ותרכובות גופרית מגזים געשיים

שאלה פתוחה25 נקודות

מבנה האטום, מבנה וקישור, חמצון-חיזור
ענה על הסעיפים ג, ד, ה, ו, ז, ועל אחד מן הסעיפים א או ב.
בטבלה שלפניך מוצגים נתונים על חמישה אטומים שסומנו שרירותית באותיות a , b , c , f , g .
האטוםabcfg
מספר מסה1316183235
מספר נויטרונים78101618

האטום	a	b	c	f	g
מספר מסה	13	16	18	32	35
מספר נויטרונים	7	8	10	16	18

א.

סעיף א הוא סעיף בחירה. אם תבחר לענות עליו, אל תענה על סעיף ב.
קבע לאיזה מן האטומים שבטבלה המטען הגרעיני הקטן ביותר. נמק את קביעתך.

ב.

סעיף ב הוא סעיף בחירה. אם תבחר לענות עליו, אל תענה על סעיף א.
קבע אילו מן האטומים שבטבלה הם איזוטופים של חמצן, O . נמק את קביעתך.

ג.

רשום את היערכות האלקטרונים ברמות אנרגיה באטומים c , f , g .

ד.

לפניך נוסחאות של ארבע מולקולות:
H2S ,  SCl2 ,  CS2 ,  H2O2\text{H}_2\text{S}\ ,\ \ \text{SCl}_2\ ,\ \ \text{CS}_2\ ,\ \ \text{H}_2\text{O}_2H2​S ,  SCl2​ ,  CS2​ ,  H2​O2​
רשום נוסחת ייצוג אלקטרונים לכל אחת מן המולקולות הנתונות.

ה.

טמפרטורת הרתיחה של מימן על־חמצני, H2O2(l)\text{H}_2\text{O}_{2(l)}H2​O2(l)​ , גבוהה מטמפרטורת הרתיחה של גופרית דו־כלורית, SCl2(l)\text{SCl}_{2(l)}SCl2(l)​ .
הסבר מדוע.

ו.

בגזים הנפלטים מהרי געש יש מימן גופרי, H2S(g)\text{H}_2\text{S}_{(g)}H2​S(g)​ . באטמוספרה מתרחשות תגובות (1)-(3), ובסופן נוצרת חומצה גופרתית – אחד הגורמים לגשם חומצי.
(1)2H2S(g)+3O2(g)→2SO2(g)+2H2O(g)(1)\quad 2\text{H}_2\text{S}_{(g)} + 3\text{O}_{2(g)} \rightarrow 2\text{SO}_{2(g)} + 2\text{H}_2\text{O}_{(g)}(1)2H2​S(g)​+3O2(g)​→2SO2(g)​+2H2​O(g)​
(2)2SO2(g)+O2(g)→2SO3(g)(2)\quad 2\text{SO}_{2(g)} + \text{O}_{2(g)} \rightarrow 2\text{SO}_{3(g)}(2)2SO2(g)​+O2(g)​→2SO3(g)​
(3)SO3(g)+H2O(l)→H2SO4(aq)(3)\quad \text{SO}_{3(g)} + \text{H}_2\text{O}_{(l)} \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_{4(aq)}(3)SO3(g)​+H2​O(l)​→H2​SO4(aq)​
מבין תרכובות הגופרית המופיעות בתגובות (1), (2), (3), ציין את התרכובות שיכולות להגיב כמחמצן. נמק.

ז.

קבע עבור כל אחד מן ההיגדים i-ii שלפניך אם הוא נכון או לא נכון. נמק כל קביעה.

(i)

בתגובה (1) הגז H2S(g)\text{H}_2\text{S}_{(g)}H2​S(g)​ פועל כמחזר.

(ii)

בתגובה (3) הגופרית התלת־חמצנית, SO3(g)\text{SO}_{3(g)}SO3(g)​ , פועלת כמחמצן.

◂ פתרון מלא לשאלה 14

סעיף א

תשובה:

לאטום a (6 פרוטונים).

מספר הפרוטונים (המספר האטומי) = מספר המסה − מספר הנויטרונים:
האטוםabcfg
מספר פרוטונים13−7=613-7=613−7=616−8=816-8=816−8=818−10=818-10=818−10=832−16=1632-16=1632−16=1635−18=1735-18=1735−18=17
היסודCOOSCl
לאטום a המטען הגרעיני הקטן ביותר. המטען הגרעיני נקבע לפי מספר הפרוטונים בגרעין (הנויטרונים אינם טעונים). לאטום a יש 6 פרוטונים – המספר הקטן ביותר בטבלה – ולכן המטען הגרעיני שלו +6+6+6.
טעות נפוצה: לבחור לפי מספר המסה או לפי מספר הנויטרונים.

האטום	a	b	c	f	g
מספר פרוטונים	$13-7=6$	$16-8=8$	$18-10=8$	$32-16=16$	$35-18=17$
היסוד	C	O	O	S	Cl

סעיף ב

תשובה:

b ו־c.

מספר הפרוטונים (המספר האטומי) = מספר המסה − מספר הנויטרונים:
האטוםabcfg
מספר פרוטונים13−7=613-7=613−7=616−8=816-8=816−8=818−10=818-10=818−10=832−16=1632-16=1632−16=1635−18=1735-18=1735−18=17
היסודCOOSCl
האטומים b ו־c הם איזוטופים של חמצן. איזוטופים של יסוד הם אטומים בעלי אותו מספר פרוטונים (אותו מספר אטומי) ומספר נויטרונים שונה. לחמצן מספר אטומי 8. לאטומים b ו־c יש 8 פרוטונים, ומספר נויטרונים שונה (8 ו־10), ולכן הם 16O^{16}\text{O}16O ו־18O^{18}\text{O}18O.

האטום	a	b	c	f	g
מספר פרוטונים	$13-7=6$	$16-8=8$	$18-10=8$	$32-16=16$	$35-18=17$
היסוד	C	O	O	S	Cl

סעיף ג

תשובה:

c: 2,6 ; f: 2,8,6 ; g: 2,8,7

באטום ניטרלי מספר האלקטרונים שווה למספר הפרוטונים (ראו החישוב בסעיפים א/ב):
•c – 8 אלקטרונים: 2,6
•f – 16 אלקטרונים: 2,8,6
•g – 17 אלקטרונים: 2,8,7

סעיף ד

תשובה:

ראו האיור: ב־H2S\text{H}_2\text{S}H2​S וב־SCl2\text{SCl}_2SCl2​ לגופרית שני קשרים יחידים ושני זוגות לא קושרים; ב־CS2\text{CS}_2CS2​ שני קשרים כפולים S=C=S\text{S}=\text{C}=\text{S}S=C=S; ב־H2O2\text{H}_2\text{O}_2H2​O2​ שלד H−O−O−H\text{H}-\text{O}-\text{O}-\text{H}H−O−O−H.

כללים: לגופרית ולחמצן 6 אלקטרוני ערכיות – 2 קשרים ושני זוגות לא קושרים; לכלור 7 – קשר אחד ושלושה זוגות לא קושרים; לפחמן 4 – ארבעה קשרים; למימן קשר אחד.
- H2S\text{H}_2\text{S}H2​S: S במרכז, קשור בקשרים יחידים לשני אטומי H; על S שני זוגות לא קושרים. (8 אלקטרוני ערכיות)
- SCl2\text{SCl}_2SCl2​: S במרכז, קשור בקשרים יחידים לשני אטומי Cl; על S שני זוגות לא קושרים, ועל כל Cl שלושה זוגות לא קושרים. (20 אלקטרוני ערכיות)
- CS2\text{CS}_2CS2​: C במרכז, קשור בקשר כפול לכל אחד משני אטומי S: S=C=S\text{S}=\text{C}=\text{S}S=C=S; על כל S שני זוגות לא קושרים, ועל C אין זוגות לא קושרים. (16 אלקטרוני ערכיות)
- H2O2\text{H}_2\text{O}_2H2​O2​: שלד H−O−O−H\text{H}-\text{O}-\text{O}-\text{H}H−O−O−H – קשר יחיד בין שני אטומי החמצן, וכל חמצן קשור גם לאטום H; על כל O שני זוגות לא קושרים. (14 אלקטרוני ערכיות)

סעיף ה

תשובה:

בין מולקולות H2O2\text{H}_2\text{O}_2H2​O2​ יש קשרי מימן; בין מולקולות SCl2\text{SCl}_2SCl2​ אין קשרי מימן אלא רק דו־קוטב–דו־קוטב ואן דר ואלס. קשרי המימן חזקים יותר.

שני החומרים מולקולריים; ברתיחה מחלישים את הקשרים בין המולקולות.
- מימן על־חמצני: אטומי המימן קשורים לאטומי חמצן – אטומים קטנים ואלקטרושליליים מאוד – ועל כל חמצן שני זוגות אלקטרונים לא קושרים. לכן בין מולקולות H2O2\text{H}_2\text{O}_2H2​O2​ נוצרים קשרי מימן (ולכל מולקולה כמה מוקדים ליצירתם), נוסף על אינטראקציות ואן דר ואלס.
- גופרית דו־כלורית: במולקולה אין אטומי מימן, ולכן אין קשרי מימן בין המולקולות. המולקולה קוטבית (זוויתית), ובין המולקולות יש אינטראקציות דו־קוטב–דו־קוטב וואן דר ואלס. אמנם ענן האלקטרונים של SCl2\text{SCl}_2SCl2​ (50 אלקטרונים) גדול מזה של H2O2\text{H}_2\text{O}_2H2​O2​ (18 אלקטרונים), ולכן האינטראקציות ואן דר ואלס בו חזקות יותר – אך השפעה זו קטנה מהשפעת קשרי המימן.
קשרי המימן בין מולקולות המימן העל־חמצני חזקים יותר מהקשרים בין מולקולות SCl2\text{SCl}_2SCl2​, ולכן נדרשת יותר אנרגיה כדי להפריד בין מולקולות H2O2\text{H}_2\text{O}_2H2​O2​, וטמפרטורת הרתיחה שלו גבוהה יותר (כ־150∘C150^{\circ}\text{C}150∘C לעומת כ־59∘C59^{\circ}\text{C}59∘C).

סעיף ו

תשובה:

SO2\text{SO}_2SO2​ , SO3\text{SO}_3SO3​ , H2SO4\text{H}_2\text{SO}_4H2​SO4​ (לא H2S\text{H}_2\text{S}H2​S).

דרגות החמצון של הגופרית בתרכובות:
התרכובתH2S\text{H}_2\text{S}H2​SSO2\text{SO}_2SO2​SO3\text{SO}_3SO3​H2SO4\text{H}_2\text{SO}_4H2​SO4​
דרגת החמצון של S−2-2−2+4+4+4+6+6+6+6+6+6
(חישוב, למשל ב־H2SO4\text{H}_2\text{SO}_4H2​SO4​: 2(+1)+x+4(−2)=0⇒x=+62(+1) + x + 4(-2) = 0 \Rightarrow x = +62(+1)+x+4(−2)=0⇒x=+6; ב־H2S\text{H}_2\text{S}H2​S: 2(+1)+x=0⇒x=−22(+1) + x = 0 \Rightarrow x = -22(+1)+x=0⇒x=−2.)
מחמצן הוא חומר שקולט אלקטרונים – דרגת החמצון של אחד מאטומיו יורדת. דרגת החמצון הנמוכה ביותר (המזערית) של גופרית היא −2-2−2 (8 אלקטרונים ברמה החיצונית).
- SO2\text{SO}_2SO2​, SO3\text{SO}_3SO3​, H2SO4\text{H}_2\text{SO}_4H2​SO4​ יכולות להגיב כמחמצן: דרגת החמצון של S בהן (+4+4+4, +6+6+6, +6+6+6) גבוהה מ־−2-2−2, ולכן הגופרית יכולה לקלוט אלקטרונים ודרגת החמצון שלה יכולה לרדת.
- H2S\text{H}_2\text{S}H2​S אינה יכולה להגיב כמחמצן (מבחינת הגופרית): דרגת החמצון של S בה היא −2-2−2, הנמוכה ביותר האפשרית, ולכן היא יכולה רק למסור אלקטרונים (מחזר).

התרכובת	$\text{H}_2\text{S}$	$\text{SO}_2$	$\text{SO}_3$	$\text{H}_2\text{SO}_4$
דרגת החמצון של S	$-2$	$+4$	$+6$	$+6$

סעיף ז

(i)

תשובה:

נכון.

נכון. בתגובה (1) דרגת החמצון של S עולה מ־−2-2−2 ב־H2S\text{H}_2\text{S}H2​S ל־+4+4+4 ב־SO2\text{SO}_2SO2​: כל אטום גופרית מוסר 6 אלקטרונים (עובר חמצון). חומר שמוסר אלקטרונים הוא המחזר. (המחמצן הוא O2\text{O}_2O2​: דרגת החמצון של O יורדת מ־0 ל־−2-2−2.)

(ii)

תשובה:

לא נכון.

לא נכון. בתגובה (3) דרגת החמצון של S היא +6+6+6 גם ב־SO3\text{SO}_3SO3​ וגם ב־H2SO4\text{H}_2\text{SO}_4H2​SO4​, ודרגות החמצון של H (+1+1+1) ושל O (−2-2−2) אינן משתנות. אין מעבר אלקטרונים – תגובה (3) אינה תגובת חמצון־חיזור, ולכן SO3\text{SO}_3SO3​ אינה פועלת בה כמחמצן.

טבלת התשובות

שאלה	סעיף	תשובה
1	-	ב – יון $\text{Mg}^{2+}$ ללא אלקטרוני ערכיות ויון $\text{O}^{2-}$ עם 8 אלקטרונים ברמה החיצונית.
2	-	ד – רק I ( $\text{Li}^{+}$ ) ו־ III ( $\text{P}^{3-}$ ) נכונות.
3	-	ד – לאטום S במולקולה $\text{SCl}_2$ יש שני זוגות אלקטרונים לא קושרים, ולא זוג אחד.
4	-	ב — בתמיסה A מספר המולים של $\text{OH}^{-}$ הגדול ביותר: $0.060\ \text{mol}$ .
5	-	א – דרגת החמצון של S ב־ $\text{SO}_2$ יורדת מ־ $(+4)$ ל־ $(0)$ : כל מול $\text{SO}_2$ קולט 4 מול אלקטרונים.
6	-	ד – דרגת החמצון של הפחמן עלתה מ־ $+2$ ל־ $+4$ ; $\text{CO}$ מסר אלקטרונים וחיזר את $\text{NO}$ , ולכן הוא המחזר.
7	-	א – לפי יחס המולים 5:1, נפח $\text{O}_2$ גדול פי 5 מנפח הפרופאן.
8	-	ג – $\text{H}_2\text{S}$ (דרגת חמצון −2)
9	א	אצטילן: $\text{H}–\text{C}\equiv\text{C}–\text{H}$ ; פרופין: $\text{H}–\text{C}\equiv\text{C}–\text{CH}_3$ כשבקבוצת $\text{CH}_3$ כל שלושת הקשרים C–H מסורטטים.
	ב i	לא נכון – התגובה אקסותרמית, $\Delta H^0 < 0$ .
	ב ii	נכון.
	ג i	$2\text{C}_2\text{H}_{2(g)} + 5\text{O}_{2(g)} \rightarrow 4\text{CO}_{2(g)} + 2\text{H}_2\text{O}_{(g)}$
	ג ii	$150\ \text{mol}$ גזים
	ד	$\text{Li}_2\text{C}_{2(s)}$
	ה i	20
	ה ii	24
	ה iii	2,8,8
	ה iv	ארגון, Ar
10	א	$-\text{COO}-$ – קבוצת אסטר; $-\text{NH}_2$ – קבוצה אמינית (אמין).
	ב i	ראו הטבלה המלאה בפתרון.
	ב ii	$^{15}\text{N}^{3-}$
	ג i	במבחנה (2) – עם המים.
	ג ii	קשרי מימן (וגם קשרי ואן דר ואלס).
	ג iii	$\text{CO(NH}_2)_{2(s)} \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}_{(l)}} \text{CO(NH}_2)_{2(aq)}$
	ד	B. נוסחה A נפסלה: יש בה קבוצה $-\text{OH}$ , ולכן בין מולקולותיה היו קשרי מימן וטמפרטורת הרתיחה שלה הייתה קרובה ל-118°C ולא 75°C.
11	א	1 – $\text{C}_2\text{H}_7\text{N}$ ; 2 – $\text{CH}_3(\text{CH}_2)_7\text{NH}_2$ ; 3 – $\text{C}_8\text{H}_{19}\text{N}$ ; 4 – $\text{CH}_3(\text{CH}_2)_6\text{CH}_3$ ; 5 – $\text{C}_8\text{H}_{16}\text{O}$
	ב	אוקטאן.
	ג	ל־1־אוקטאנאמין; הגורם – קבוצת האמין מאפשרת קשרי מימן בין המולקולות (באוקטאן – ון־דר־ולס בלבד).
	ד	ל־1־אוקטאנאמין; הגורם – אורך השרשרת הפחמנית (גודל ענן האלקטרונים).
	ה	אתילאמין.
	ו i	אתילאמין ו־1־אוקטאנאמין.
	ו ii	$\text{CH}_3\text{CH}_2\text{NH}_3^{+}$ , $\text{CH}_3(\text{CH}_2)_7\text{NH}_3^{+}$ , $\text{CH}_3(\text{CH}_2)_6\text{CH}_3$ , $\text{CH}_3\text{CO(CH}_2)_5\text{CH}_3$
	ו iii	2 מול
12	א 1	B < D < C < A
	א 2	A: $\text{Li}^{+}_{(aq)}$ , $\text{OH}^{-}_{(aq)}$ ; B: $\text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)}$ , $\text{Br}^{-}_{(aq)}$ ; C: $\text{Ca}^{2+}_{(aq)}$ , $\text{OH}^{-}_{(aq)}$ ; D: $\text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)}$ , $\text{NO}^{-}_{3(aq)}$
	ב 1	$\text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)} + \text{OH}^{-}_{(aq)} \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}_{(l)}$
	ב 2	אקסותרמית – אנרגיה עברה מן המערכת לסביבה, ולכן הטמפרטורה עלתה.
	ב 3	$\Delta H^0=-57\ \text{kJ}$
	ב 4	חומצי – נשאר עודף של $0.025\ \text{mol}$ יוני $\text{H}_3\text{O}^{+}$ .
	ג 1	$\text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)} + \text{OH}^{-}_{(aq)} \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}_{(l)}$
	ג 2	עלתה – אותה תגובת סתירה אקסותרמית.
	ג 3	לא – בניסוי 3 הגיבו $0.002\ \text{mol}$ מכל יון לעומת $0.050\ \text{mol}$ בניסוי 2, ולכן עברה כמות אנרגיה קטנה פי 25.
	ג 4	שווה ( $-57\ \text{kJ}$ ) – זו אותה תגובה באותו ניסוח.
	ג 5	ניטרלי (pH = 7) – מספר המולים של $\text{OH}^{-}$ ושל $\text{H}_3\text{O}^{+}$ שווה ( $0.002\ \text{mol}$ ).
13	א	(1): מחמצן – $\text{O}_2$ , מחזר – $\text{MoS}_2$ . (2): מחמצן – $\text{MoO}_3$ , מחזר – $\text{H}_2$ .
	ב	$1.20\ \text{mol}$ אלקטרונים
	ג	כ־ $1.34$ טון $\text{SO}_2$ .
	ד i	אטומים (אטומי Si ואטומי O בסריג אטומרי).
	ד ii	$5.31\ \text{mol}$
	ה	$2\text{Mo}_{(s)} + 3\text{O}_{2(g)} \rightarrow 2\text{MoO}_{3(s)}$
	ו	באוויר יש חמצן, והמוליבדן הלוהט היה מגיב איתו ונהפך ל־ $\text{MoO}_3$ (תגובה בסעיף ה). המימן אינו מחמצן את המוליבדן – הוא מחזר, ואף מחזר בחזרה תחמוצת שנוצרת.
	ז	$\text{MoO}_{3(s)}$
14	א	לאטום a (6 פרוטונים).
	ב	b ו־c.
	ג	c: 2,6 ; f: 2,8,6 ; g: 2,8,7
	ד	ראו האיור: ב־ $\text{H}_2\text{S}$ וב־ $\text{SCl}_2$ לגופרית שני קשרים יחידים ושני זוגות לא קושרים; ב־ $\text{CS}_2$ שני קשרים כפולים $\text{S}=\text{C}=\text{S}$ ; ב־ $\text{H}_2\text{O}_2$ שלד $\text{H}-\text{O}-\text{O}-\text{H}$ .
	ה	בין מולקולות $\text{H}_2\text{O}_2$ יש קשרי מימן; בין מולקולות $\text{SCl}_2$ אין קשרי מימן אלא רק דו־קוטב–דו־קוטב ואן דר ואלס. קשרי המימן חזקים יותר.
	ו	$\text{SO}_2$ , $\text{SO}_3$ , $\text{H}_2\text{SO}_4$ (לא $\text{H}_2\text{S}$ ).
	ז i	נכון.
	ז ii	לא נכון.

פרק ראשון

שאלה 1 · ייצוג אלקטרוני של מגנזיום חמצני

שאלה 2 · נוסחאות ייצוג אלקטרונים של יונים – מטען היון

שאלה 3 · תכונות גופרית דו־כלורית

התשובה הנכונה (ההיגד שאינו נכון): ד.

שאלה 4 · תמיסות הידרוקסיד – ריכוז יוני OH לעומת מספר המולים

שאלה 5 · מחמצן, מחזר ומספר מולי אלקטרונים – תגובת גופרית

התשובה הנכונה: א.

שאלה 6 · ממיר קטליטי במכונית – חמצון וחיזור

למה האחרות שגויות:

שאלה 7 · שרפת פרופאן – יחסי נפחים

שאלה 8 · דרגות חמצון של גופרית – רק חמצון

שאלה 9 · אור מתוך אבן: מנורת הקרביד

אור מתוך אבן: מנורת הקרביד

סעיף א

סעיף ב

סעיף ג

סעיף ד

סעיף ה

פרק שני

שאלה 10 · בנזוקאין, איזוטופים של חנקן ואוריאה

מבנה האטום ותכונות חומרים

הסבר מדוע פסלת את הנוסחה האחרת.

סעיף א

סעיף ב

החלקיק הוא היון 15N3−^{15}\text{N}^{3-}15N3−.

סעיף ג

במבחנה (2).

סעיף ד

נוסחת המבנה של בוטנאל היא B.

שאלה 11 · אמינים, פחמימן וקטון: נוסחאות, טמפרטורות רתיחה ותגובה עם חומצה

תרכובות פחמן, מבנה וקישור

סעיף א

סעיף ב

סעיף ג

סעיף ד

סעיף ה

סעיף ו

תשובה: 2 מול H3O+\text{H}_3\text{O}^{+}H3​O+.

שאלה 12 · בסיס דו־הידרוקסידי ותמיסות בנפחים שונים – pH ואנרגיה

חומצות ובסיסים, אנרגייה

ניסוי 1

ניסוי 2

ניסוי 3

סעיף א

B < D < C < A

סעיף ב

בתחום החומצי.

סעיף ג

לא, בניסוי 3 עברה כמות אנרגיה קטנה יותר (פי 25).

ניטרלי (pH = 7).

שאלה 13 · הפקת מוליבדן ממוליבדניט

חמצון־חיזור, מבנה וקישור וחישובים

שלב ראשון

שלב שני

סעיף א

סעיף ב

סעיף ג

סעיף ד

סעיף ה

סעיף ו

סעיף ז

שאלה 14 · איזוטופים, ייצוג אלקטרונים ותרכובות גופרית מגזים געשיים

מבנה האטום, מבנה וקישור, חמצון-חיזור

ענה על הסעיפים ג, ד, ה, ו, ז, ועל אחד מן הסעיפים א או ב.

סעיף א הוא סעיף בחירה. אם תבחר לענות עליו, אל תענה על סעיף ב.

סעיף ב הוא סעיף בחירה. אם תבחר לענות עליו, אל תענה על סעיף א.

סעיף א

סעיף ב

סעיף ג

סעיף ד

סעיף ה

סעיף ו

סעיף ז

רוצים להשלים את חוויית הלמידה?

כל האתר במבט אחד

החלקיק הוא היון $^{15}\text{N}^{3-}$ .

תשובה: 2 מול $\text{H}_3\text{O}^{+}$ .