מתכונת 9 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 · סימול איזוטופ של יון לפי הרכבו

רב-ברירה

יון חד־אטומי X2−\text{X}^{2-}X2− מכיל 18 אלקטרונים, ובגרעין שלו יש 16 נויטרונים.
מהו הסימול הנכון של היון, הכולל את המספר האטומי ואת מספר המסה?

א.
${}^{34}_{18}\text{Ar}^{2-}$
ב.
${}^{34}_{16}\text{S}^{2-}$
ג.
${}^{32}_{16}\text{S}^{2-}$
ד.
${}^{36}_{20}\text{Ca}^{2-}$

◂ פתרון מלא לשאלה 1

התשובה הנכונה: ג

תשובה:

ג – Z=16Z=16Z=16 (גופרית), מספר המסה 16+16=3216+16=3216+16=32.

שלב 1 – מספר הפרוטונים. ליון מטען 2−2-2−, כלומר יש בו 2 אלקטרונים יותר מפרוטונים:
מספר הפרוטונים: 18−2=1618 - 2 = 1618−2=16
המספר האטומי הוא 16 – היסוד גופרית, S (טור 16, מחזור 3: מתאים ליון 2−2-2−).
שלב 2 – מספר המסה = מספר הפרוטונים + מספר הנויטרונים:
A=16+16=32A = 16 + 16 = 32A=16+16=32
הסימול: 1632S2−{}^{32}_{16}\text{S}^{2-}1632​S2− – תשובה ג.
א – שגוי: המספר האטומי נלקח בטעות כמספר האלקטרונים (18), ולכן התקבל ארגון ומספר מסה 18+16=3418+16=3418+16=34. גז אציל אינו יוצר יון 2−2-2−.
ב – שגוי: היסוד נכון, אך מספר המסה חושב בטעות כסכום הנויטרונים והאלקטרונים (16+18=3416+18=3416+18=34). מספר המסה סופר רק חלקיקים שבגרעין.
ד – שגוי: כאן הונח בטעות שמטען 2−2-2− נובע ממסירת 2 אלקטרונים (18+2=2018+2=2018+2=20, סידן). מסירת אלקטרונים יוצרת יון חיובי; וסידן (טור 2) יוצר את היון Ca2+\text{Ca}^{2+}Ca2+ ולא יון שלילי.

שאלה 2 · סדר קשרים וקוטביות במולקולות קוויות

רב-ברירה

לפניכם הנוסחאות המולקולריות של ארבע מולקולות: N2\text{N}_2N2​ , HCN\text{HCN}HCN , C2H2\text{C}_2\text{H}_2C2​H2​ , COS\text{COS}COS .
המבנה של כל אחת מן המולקולות הוא קווי. במולקולת COS\text{COS}COS אטום הפחמן הוא האטום המרכזי.
לפניכם ארבעה היגדים, א–ד, בעניין הקשרים הקוולנטיים במולקולות וקוטביות המולקולות.
מהו ההיגד הנכון?

א.
המולקולות $\text{HCN}$ ו־ $\text{COS}$ הן קוטביות.
ב.
בכל אחת מן המולקולות יש לפחות קשר קוולנטי קוטבי אחד.
ג.
במולקולה $\text{COS}$ יש שני קשרים קוולנטיים יחידים.
ד.
המולקולה $\text{C}_2\text{H}_2$ קוטבית, כי הקשרים $\text{C–H}$ בה קוטביים.

◂ פתרון מלא לשאלה 2

התשובה הנכונה: א

תשובה:

א

התשובה הנכונה: א.
נוסחאות המבנה (לפי מספר האלקטרונים הערכיים וכלל האוקטט):
- N2\text{N}_2N2​: N≡N\text{N}\equiv\text{N}N≡N
- HCN\text{HCN}HCN: H–C≡N\text{H–C}\equiv\text{N}H–C≡N
- C2H2\text{C}_2\text{H}_2C2​H2​: H–C≡C–H\text{H–C}\equiv\text{C–H}H–C≡C–H
- COS\text{COS}COS: O=C=S\text{O=C=S}O=C=S
הפרשי אלקטרושליליות (לפי הטבלה): C–H\text{C–H}C–H: 2.5−2.1=0.42.5-2.1=0.42.5−2.1=0.4 ; C–N\text{C–N}C–N: 3.0−2.5=0.53.0-2.5=0.53.0−2.5=0.5 ; C–O\text{C–O}C–O: 3.5−2.5=1.03.5-2.5=1.03.5−2.5=1.0 ; C–S\text{C–S}C–S: 2.5−2.5=02.5-2.5=02.5−2.5=0.
- א – נכון: ב־HCN\text{HCN}HCN שני הקשרים קוטביים, והקצה של החנקן שלילי חלקית (δ−\delta^-δ−) לעומת קצה המימן (δ+\delta^+δ+) – פיזור המטען אינו סימטרי, והמולקולה קוטבית. ב־COS\text{COS}COS הקשר C=O\text{C=O}C=O קוטבי והקשר C=S\text{C=S}C=S אינו קוטבי, כך שהדו־קוטב של הקשר C=O\text{C=O}C=O אינו מתבטל – המולקולה קוטבית.
- ב – לא נכון: ב־N2\text{N}_2N2​ יש רק קשר בין שני אטומים זהים – קשר לא קוטבי.
- ג – לא נכון: ב־COS\text{COS}COS יש שני קשרים כפולים.
- ד – לא נכון: הקשרים C–H\text{C–H}C–H קוטביים, אך המולקולה קווית וסימטרית: הדו־קוטבים של שני הקשרים שווים והפוכים בכיוונם ומבטלים זה את זה, ולכן C2H2\text{C}_2\text{H}_2C2​H2​ אינה קוטבית.

שאלה 3 · קוטביות מולקולות טטראדריות וקוויות

רב-ברירה

בטבלה שלפניך מוצג מידע על המבנה המרחבי של ארבע מולקולות.
המולקולהSiH4\text{SiH}_4SiH4​CHF3\text{CHF}_3CHF3​CS2\text{CS}_2CS2​OCS\text{OCS}OCS
המבנה המרחבי של המולקולהטטראדרטטראדרקוויתקווית
(במולקולה OCS\text{OCS}OCS האטום המרכזי הוא אטום הפחמן.)
לפניך ארבעה צמדים של מולקולות. באיזה צמד שתי המולקולות הנתונות הן קוטביות?

המולקולה	$\text{SiH}_4$	$\text{CHF}_3$	$\text{CS}_2$	$\text{OCS}$
המבנה המרחבי של המולקולה	טטראדר	טטראדר	קווית	קווית

א.
$\text{CHF}_3$ ו־ $\text{OCS}$
ב.
$\text{SiH}_4$ ו־ $\text{OCS}$
ג.
$\text{CS}_2$ ו־ $\text{CHF}_3$
ד.
$\text{SiH}_4$ ו־ $\text{CS}_2$

◂ פתרון מלא לשאלה 3

התשובה הנכונה: א

תשובה:

א – CHF3\text{CHF}_3CHF3​ ו־ OCS\text{OCS}OCS

מולקולה קוטבית היא מולקולה שבה פיזור המטען אינו סימטרי: מרכז המטען החלקי החיובי אינו מתלכד עם מרכז המטען החלקי השלילי.
- SiH4\text{SiH}_4SiH4​ – ארבעה קשרים קוטביים Si–H זהים (אלקטרושליליות 1.8 ו־2.1) בטטראדר סימטרי: הקוטביות מתקזזת, המולקולה אינה קוטבית.
- CHF3\text{CHF}_3CHF3​ – טטראדר, אך עם שני סוגי קשרים שונים (קשר C–H וקשרי C–F קוטביים מאוד): פיזור המטען אינו סימטרי, המולקולה קוטבית.
- CS2\text{CS}_2CS2​ – מבנה קווי סימטרי S=C=S: שני הקשרים זהים, מנוגדים בכיוונם ומתקזזים, המולקולה אינה קוטבית.
- OCS\text{OCS}OCS – מבנה קווי O=C=S, אך שני הקצוות שונים: קשר C=O קוטבי יותר מקשר C=S (אלקטרושליליות O 3.5, S 2.5, C 2.5). הקוטביות אינה מתקזזת, המולקולה קוטבית.
לכן רק בצמד א שתי המולקולות קוטביות. בצמדים ב, ג, ד יש לפחות מולקולה אחת לא קוטבית (SiH4\text{SiH}_4SiH4​ או CS2\text{CS}_2CS2​).
טעות נפוצה: לקבוע שכל מולקולה קווית או טטראדרית אינה קוטבית, בלי לבדוק אם כל האטומים הקשורים לאטום המרכזי זהים.

שאלה 4 · כלור כמחמצן

רב-ברירה

לפניך ניסוחים של שלוש תגובות, c - a , שבהן מגיב גז כלור, Cl2(g)\text{Cl}_{2(g)}Cl2(g)​ .
a. Cl2(g)+2I(aq)−→2Cl(aq)−+I2(aq)\text{Cl}_{2(g)} + 2\text{I}^{-}_{(aq)} \rightarrow 2\text{Cl}^{-}_{(aq)} + \text{I}_{2(aq)}Cl2(g)​+2I(aq)−​→2Cl(aq)−​+I2(aq)​
b. Cl2(g)+H2O(l)→HCl(aq)+HOCl(aq)\text{Cl}_{2(g)} + \text{H}_2\text{O}_{(l)} \rightarrow \text{HCl}_{(aq)} + \text{HOCl}_{(aq)}Cl2(g)​+H2​O(l)​→HCl(aq)​+HOCl(aq)​
c. 2Na(s)+Cl2(g)→2NaCl(s)2\text{Na}_{(s)} + \text{Cl}_{2(g)} \rightarrow 2\text{NaCl}_{(s)}2Na(s)​+Cl2(g)​→2NaCl(s)​
באיזו/באילו מהתגובות Cl2(g)\text{Cl}_{2(g)}Cl2(g)​ מגיב רק כמחמצן?

א.
a ו־ c בלבד.
ב.
a בלבד.
ג.
b בלבד.
ד.
a , b ו־ c .

◂ פתרון מלא לשאלה 4

התשובה הנכונה: א

תשובה:

א – ב־a וב־c דרגת החמצון של כל אטומי Cl יורדת מ־0 ל־−1-1−1; ב־b אטום Cl אחד מחוזר ואחד מתחמצן.

התשובה הנכונה: א.
מחמצן הוא חומר שקולט אלקטרונים, ולכן דרגת החמצון של אטומיו יורדת. נבדוק את דרגת החמצון של Cl בכל תגובה. ב־Cl2\text{Cl}_2Cl2​ (יסוד) דרגת החמצון היא 0.
- תגובה a: Cl: 0→−10 \rightarrow -10→−1 (ב־Cl−\text{Cl}^-Cl−); I: −1→0-1 \rightarrow 0−1→0. כל אטומי הכלור קולטים אלקטרונים – Cl2\text{Cl}_2Cl2​ מחמצן בלבד (והיונים I−\text{I}^-I− הם המחזר).
- תגובה b: ב־HCl דרגת החמצון של Cl היא −1-1−1. ב־HOCl: (+1)+x+(−2)=0(+1) + x + (-2) = 0(+1)+x+(−2)=0, ולכן x=+1x = +1x=+1. אטום Cl אחד יורד מ־0 ל־−1-1−1 (מחוזר) ואטום Cl השני עולה מ־0 ל־+1+1+1 (מתחמצן). כאן Cl2\text{Cl}_2Cl2​ מגיב גם כמחמצן וגם כמחזר – לא רק כמחמצן.
- תגובה c: Cl: 0→−10 \rightarrow -10→−1 (ב־Na+Cl−\text{Na}^+\text{Cl}^-Na+Cl−); Na: 0→+10 \rightarrow +10→+1. Cl2\text{Cl}_2Cl2​ מחמצן בלבד.
לכן Cl2\text{Cl}_2Cl2​ מגיב רק כמחמצן בתגובות a ו־c.
ב – לא נכונה: חסרה תגובה c. ג – לא נכונה: ב־b הכלור גם מחזר. ד – לא נכונה: כוללת את b.

שאלה 5 · כיוון מעבר האלקטרונים בתגובת חמצון־חיזור

רב-ברירה

לפניך ניסוח של תגובת חמצון־חיזור המתרחשת כאשר מזרימים גז גופרית דו־חמצנית לתמיסה מימית של ברום.
SO2(aq)+Br2(aq)+6H2O(l)→SO4(aq)2−+2Br(aq)−+4H3O(aq)+\text{SO}_{2(aq)}+\text{Br}_{2(aq)}+6\text{H}_2\text{O}_{(l)}\rightarrow \text{SO}^{2-}_{4(aq)}+2\text{Br}^{-}_{(aq)}+4\text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)}SO2(aq)​+Br2(aq)​+6H2​O(l)​→SO4(aq)2−​+2Br(aq)−​+4H3​O(aq)+​
מהי הקביעה הנכונה?

א.
$\text{Br}_{2(aq)}$ הוא המחזר.
ב.
אטומי S עוברים חיזור מדרגת חמצון $+4$ לדרגת חמצון $+6$ .
ג.
כאשר מגיב 1 מול $\text{Br}_{2(aq)}$ , עובר 1 מול אלקטרונים.
ד.
האלקטרונים עוברים מאטומי S במולקולות $\text{SO}_2$ לאטומי Br במולקולות $\text{Br}_2$ .

◂ פתרון מלא לשאלה 5

התשובה הנכונה: ד

תשובה:

ד – S ב־SO2\text{SO}_2SO2​ מתחמצן מ־(+4)(+4)(+4) ל־(+6)(+6)(+6) ומוסר אלקטרונים; Br ב־Br2\text{Br}_2Br2​ מתחזר מ־(0)(0)(0) ל־(−1)(-1)(−1) וקולט אותם.

התשובה הנכונה: ד.
דרגות חמצון:
•S ב־SO2\text{SO}_2SO2​: x+2⋅(−2)=0⇒x=+4x+2\cdot(-2)=0\Rightarrow x=+4x+2⋅(−2)=0⇒x=+4; S ב־SO42−\text{SO}_4^{2-}SO42−​: x+4⋅(−2)=−2⇒x=+6x+4\cdot(-2)=-2\Rightarrow x=+6x+4⋅(−2)=−2⇒x=+6. דרגת החמצון עולה – אטומי S מוסרים אלקטרונים (חמצון); SO2\text{SO}_2SO2​ הוא המחזר.
•Br ב־Br2\text{Br}_2Br2​: 000; ב־Br−\text{Br}^-Br−: −1-1−1. דרגת החמצון יורדת – אטומי Br קולטים אלקטרונים (חיזור); Br2\text{Br}_2Br2​ הוא המחמצן.
•דרגות החמצון של H (+1+1+1) ושל O (−2-2−2) במים וב־H3O+\text{H}_3\text{O}^+H3​O+ אינן משתנות.
לכן האלקטרונים עוברים מאטומי S שב־SO2\text{SO}_2SO2​ לאטומי Br שב־Br2\text{Br}_2Br2​.
- א – לא נכון. Br2\text{Br}_2Br2​ קולט אלקטרונים – הוא המחמצן.
- ב – לא נכון. עלייה בדרגת החמצון מ־+4+4+4 ל־+6+6+6 היא חמצון, לא חיזור.
- ג – לא נכון. במולקולת Br2\text{Br}_2Br2​ יש 2 אטומי Br, וכל אחד קולט אלקטרון אחד. לכן כאשר מגיב 1 מול Br2\text{Br}_2Br2​ עוברים 2 מול אלקטרונים (וזה גם מספר האלקטרונים שמוסר 1 מול SO2\text{SO}_2SO2​: 6−4=26-4=26−4=2).

שאלה 6 · מחמצן ומחזר לפי שינוי בדרגות חמצון

רב-ברירה

גז מימן גופרי, H2S(g)\text{H}_2\text{S}_{(g)}H2​S(g)​ , וגז גופרית דו־חמצנית, SO2(g)\text{SO}_{2(g)}SO2(g)​ , נפלטים מהרי געש. כאשר שני הגזים באים במגע, מתרחשת תגובה שבה נוצרת גופרית מוצקה, S(s)\text{S}_{(s)}S(s)​ :
2H2S(g)+SO2(g)→3S(s)+2H2O(ℓ)2\text{H}_2\text{S}_{(g)} + \text{SO}_{2(g)} \rightarrow 3\text{S}_{(s)} + 2\text{H}_2\text{O}_{(\ell)}2H2​S(g)​+SO2(g)​→3S(s)​+2H2​O(ℓ)​
מהי הקביעה הנכונה?

א.
דרגת החמצון של הגופרית ב־ $\text{H}_2\text{S}$ עולה מ־ $-2$ ל־ $0$ , ולכן $\text{H}_2\text{S}$ הוא המחזר בתגובה.
ב.
$\text{SO}_{2(g)}$ הוא המחזר בתגובה, כי הוא מוסר אטומי חמצן.
ג.
דרגת החמצון של הגופרית ב־ $\text{SO}_2$ עולה מ־ $+4$ ל־ $+6$ .
ד.
המים הם המחמצן בתגובה.

◂ פתרון מלא לשאלה 6

התשובה הנכונה: א

תשובה:

א

דרגות חמצון (H: +1, O: −2):
•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(s)\text{S}_{(s)}S(s)​ (יסוד): 0. ב־H2O\text{H}_2\text{O}H2​O אין שינוי (H נשאר +1, O נשאר −2).
הגופרית ב־H2S\text{H}_2\text{S}H2​S עוברת מ־−2-2−2 ל־000 – דרגת החמצון עולה, הגופרית מוסרת אלקטרונים (מתחמצנת), ולכן H2S\text{H}_2\text{S}H2​S הוא המחזר. הגופרית ב־SO2\text{SO}_2SO2​ עוברת מ־+4+4+4 ל־000 – מתחזרת, ולכן SO2\text{SO}_2SO2​ הוא המחמצן. תשובה א.
- ב – שגויה: דרגת החמצון של S ב־SO2\text{SO}_2SO2​ יורדת (מ־+4 ל־0), ולכן SO2\text{SO}_2SO2​ הוא המחמצן; "מסירת אטומי חמצן" אינה הגדרה של מחזר.
- ג – שגויה: הגופרית ב־SO2\text{SO}_2SO2​ הופכת ל־S יסודי, כלומר דרגת החמצון יורדת ל־0 ולא עולה ל־+6.
- ד – שגויה: המים הם תוצר, ואין שינוי בדרגות החמצון של H ושל O.

שאלה 7 · ג'רניול – ייצוג מקוצר של נוסחת מבנה

רב-ברירה

לפניכם ייצוג מקוצר של נוסחת מבנה של ג'רניול (geraniol), חומר ריח שנמצא בשמן ורדים:
מהו ההיגד הנכון?

א.
במולקולת ג'רניול יש קבוצה פונקציונלית קרבוקסילית.
ב.
הנוסחה המולקולרית של ג'רניול היא $\text{C}_{10}\text{H}_{20}\text{O}$ .
ג.
במולקולת ג'רניול יש שלושה קשרים כפולים בין אטומי פחמן.
ד.
ג'רניול הוא איזומר של החומר ציטרונלאל, שנוסחתו המולקולרית $\text{C}_{10}\text{H}_{18}\text{O}$ ונוסחת המבנה שלו שונה.

◂ פתרון מלא לשאלה 7

התשובה הנכונה: ד

תשובה:

ד – הנוסחה המולקולרית של ג'רניול היא C10H18O\text{C}_{10}\text{H}_{18}\text{O}C10​H18​O, זהה לזו של ציטרונלאל, והמבנה שונה – ולכן הם איזומרים.

ניתוח המבנה: בייצוג המקוצר כל קודקוד וכל קצה קו (שאין לידו סמל) הוא אטום פחמן, ואטומי המימן הקשורים לפחמן אינם מצוירים – לכל אטום פחמן יש מספר אטומי מימן המשלים לארבעה קשרים.
•אטומי פחמן: שרשרת של 888 אטומי פחמן ועוד שני ענפים של אטום פחמן אחד – בסך הכול 101010.
•קשרים כפולים בין אטומי פחמן: 222.
•קבוצה −OH-\text{OH}−OH אחת (קבוצה הידרוקסילית, כהל).
•ספירת אטומי מימן לפי הקודקודים: CH2\text{CH}_2CH2​ (ליד OH\text{OH}OH) 222, =CH−=\text{CH}-=CH− 111, =C<=\text{C}<=C< 000, CH2\text{CH}_2CH2​ 222, CH2\text{CH}_2CH2​ 222, =CH−=\text{CH}-=CH− 111, =C<=\text{C}<=C< 000, שלוש קבוצות CH3\text{CH}_3CH3​ 999, ואטום המימן של OH\text{OH}OH 111: סך הכול 181818.
הנוסחה המולקולרית: C10H18O\text{C}_{10}\text{H}_{18}\text{O}C10​H18​O.
תשובה ד נכונה. לג'רניול ולציטרונלאל אותה נוסחה מולקולרית, C10H18O\text{C}_{10}\text{H}_{18}\text{O}C10​H18​O, ונוסחאות מבנה שונות. חומרים בעלי אותה נוסחה מולקולרית ומבנה שונה הם איזומרים.
למה האחרות שגויות:
- א. במולקולה אין קבוצה −COOH-\text{COOH}−COOH; הקבוצה הפונקציונלית היא הידרוקסיל, −OH-\text{OH}−OH.
- ב. C10H20O\text{C}_{10}\text{H}_{20}\text{O}C10​H20​O מתקבלת אם מתעלמים משני הקשרים הכפולים; כל קשר כפול מפחית שני אטומי מימן.
- ג. במולקולה יש שני קשרים כפולים בלבד בין אטומי פחמן.
טעות נפוצה: לשכוח את אטומי הפחמן בקצוות הקווים ובענפים, או את אטומי המימן שאינם מצוירים בייצוג המקוצר.

שאלה 8 · ניסוח תגובות של חומצות ובסיסים עם מים

רב-ברירה

מבין הניסוחים א–ד שלפניכם, מהו הניסוח הנכון?

א.
$\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COOH}_{(l)} + \text{H}_2\text{O}_{(l)} \rightarrow \text{CH}_3\text{CH}_2\text{COOH}_2^{+}{}_{(aq)} + \text{OH}^{-}_{(aq)}$
ב.
$\text{CH}_3\text{CH}_2\text{NH}_{2(g)} + \text{H}_2\text{O}_{(l)} \rightarrow \text{CH}_3\text{CH}_2\text{NH}_3^{+}{}_{(aq)} + \text{OH}^{-}_{(aq)}$
ג.
$\text{HI}_{(g)} + 2\text{H}_2\text{O}_{(l)} \rightarrow 2\text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)} + \text{I}^{-}_{(aq)}$
ד.
$\text{NaOH}_{(s)} + \text{H}_2\text{O}_{(l)} \rightarrow \text{NaO}^{-}_{(aq)} + \text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)}$

◂ פתרון מלא לשאלה 8

התשובה הנכונה: ב

תשובה:

ב – אתיל אמין הוא בסיס: הוא מקבל פרוטון ממולקולת מים, ונוצרים יוני CH3CH2NH3+\text{CH}_3\text{CH}_2\text{NH}_3^{+}CH3​CH2​NH3+​ ויוני הידרוקסיד.

התשובה: ב.
- ב – נכון. אמין ראשוני, R–NH2\text{R–NH}_2R–NH2​, הוא בסיס: לאטום N זוג אלקטרונים לא קושר, והוא מקבל פרוטון ממולקולת מים. נוצרים היון CH3CH2NH3+\text{CH}_3\text{CH}_2\text{NH}_3^{+}CH3​CH2​NH3+​ ויון הידרוקסיד, OH−\text{OH}^{-}OH−. איזון: C: 2=2, H: 7+2=9=8+1, N: 1=1, O: 1=1; מטען: 0=+1−10=+1-10=+1−1.
- א – לא נכון. חומצה פרופאנואית היא חומצה קרבוקסילית – היא מוסרת פרוטון למים: CH3CH2COOH(l)+H2O(l)→H3O(aq)++CH3CH2COO(aq)−\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COOH}_{(l)} + \text{H}_2\text{O}_{(l)} \rightarrow \text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)} + \text{CH}_3\text{CH}_2\text{COO}^{-}_{(aq)}CH3​CH2​COOH(l)​+H2​O(l)​→H3​O(aq)+​+CH3​CH2​COO(aq)−​.
- ג – לא נכון. הניסוח אינו מאוזן: באגף שמאל 5 אטומי H ומטען כולל 000, ובאגף ימין 6 אטומי H ומטען כולל +1+1+1. מולקולת HI מוסרת פרוטון אחד: HI(g)+H2O(l)→H3O(aq)++I(aq)−\text{HI}_{(g)} + \text{H}_2\text{O}_{(l)} \rightarrow \text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)} + \text{I}^{-}_{(aq)}HI(g)​+H2​O(l)​→H3​O(aq)+​+I(aq)−​.
- ד – לא נכון. נתרן הידרוקסידי הוא חומר יוני; בהמסה במים היונים נפרדים זה מזה, ונוצרת תמיסה בסיסית ולא חומצית: NaOH(s)→H2O(l)Na(aq)++OH(aq)−\text{NaOH}_{(s)} \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}_{(l)}} \text{Na}^{+}_{(aq)} + \text{OH}^{-}_{(aq)}NaOH(s)​H2​O(l)​​Na(aq)+​+OH(aq)−​.

שאלה 9 · ניקוי פלדה בחומצה – כבישה ומחזור החומצה

שאלת מאמר26 נקודות

ניתוח קטע ממאמר מדעי — חובה
קרא את הקטע שלפניך, וענה על הסעיפים א-ז שאחריו לפי ההנחיות (שאלת חובה — 26 נקודות).
ניקוי פלדה בחומצה
1  פלדה היא חומר שרובו ברזל. בזמן ייצור של לוחות ומוטות פלדה בטמפרטורה גבוהה, ובזמן אחסונם באוויר
2  לח, נוצרת על פני המתכת שכבה של תחמוצות ברזל, ובהן ברזל(III) תחמוצתי, Fe2O3(s)\text{Fe}_2\text{O}_{3(s)}Fe2​O3(s)​ , המרכיב העיקרי
3  של החלודה. לפני שמצפים את הפלדה באבץ או בצבע, יש להרחיק שכבה זו. התהליך נקרא "כבישה".
4  תחילה מרחיקים מן הפלדה שאריות של שמנים ששימשו בזמן העיבוד, משום ששכבת שמן מונעת מן החומצה
5  להגיע אל פני המתכת. לאחר מכן טובלים את הפלדה באמבט של חומצה כלורית, HCl(aq)\text{HCl}_{(aq)}HCl(aq)​ , שמכינים
6  על ידי המסה של גז מימן כלורי, HCl(g)\text{HCl}_{(g)}HCl(g)​ , במים. יוני ההידרוניום שבתמיסה מגיבים עם תחמוצות הברזל:
Fe2O3(s)+6H3O(aq)+→2Fe(aq)3++9H2O(l)\text{Fe}_2\text{O}_{3(s)} + 6\text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)} \rightarrow 2\text{Fe}^{3+}_{(aq)} + 9\text{H}_2\text{O}_{(l)}Fe2​O3(s)​+6H3​O(aq)+​→2Fe(aq)3+​+9H2​O(l)​
7  גם הברזל עצמו מגיב עם החומצה, ונפלט גז מימן, H2(g)\text{H}_{2(g)}H2(g)​ . כדי לצמצם את "אכילת" המתכת מוסיפים
8  לאמבט כמויות קטנות של חומרים מעכבים. מן האמבט נפלטים גם אדים של מימן כלורי, ולכן הוא מכוסה
9  ומחובר למערכת יניקה. במהלך העבודה ריכוז החומצה באמבט יורד, וריכוז יוני הברזל עולה.
10  בסוף הכבישה מוציאים את הפלדה מן האמבט ושוטפים אותה, כדי להרחיק ממנה שאריות של חומצה ושל
11  מלחי ברזל, כמו ברזל(II) כלורי, FeCl2\text{FeCl}_2FeCl2​ , שהוא תרכובת יונית המתמוססת היטב במים.
12  התמיסה המשומשת מכילה בעיקר יוני ברזל(II), Fe(aq)2+\text{Fe}^{2+}_{(aq)}Fe(aq)2+​ , ויוני כלוריד, Cl(aq)−\text{Cl}^{-}_{(aq)}Cl(aq)−​ . בעבר היה צורך
13  לסתור אותה ולסלק אותה כפסולת. כיום מחזרים אותה במפעלים רבים: מרססים את התמיסה לתוך תנור חם,
14  ובו מתרחשת התגובה:
4FeCl2(s)+4H2O(g)+O2(g)→2Fe2O3(s)+8HCl(g)4\text{FeCl}_{2(s)} + 4\text{H}_2\text{O}_{(g)} + \text{O}_{2(g)} \rightarrow 2\text{Fe}_2\text{O}_{3(s)} + 8\text{HCl}_{(g)}4FeCl2(s)​+4H2​O(g)​+O2(g)​→2Fe2​O3(s)​+8HCl(g)​
15  הגז HCl(g)\text{HCl}_{(g)}HCl(g)​ שנוצר נקלט במים, וכך מתקבלת שוב חומצה כלורית, המוחזרת לאמבט הכבישה. האבקה
16  של Fe2O3(s)\text{Fe}_2\text{O}_{3(s)}Fe2​O3(s)​ שנוצרת בתנור משמשת חומר גלם לייצור פיגמנטים אדומים ולייצור מגנטים קרמיים.
17  כך מצמצמים גם את כמות הפסולת וגם את כמות החומצה החדשה שיש לקנות.
---
ענה על הסעיפים א, ב, ד, ה, ז, ועל אחד מן הסעיפים ג או ו.
הנח שבמפעל כבישה מסוים מרחיקים מן הפלדה בכל יום 2.4 טון ברזל(III) תחמוצתי, Fe2O3(s)\text{Fe}_2\text{O}_{3(s)}Fe2​O3(s)​ , וכולו מגיב על פי התגובה שבשורה 6.

א.

נסח את תהליך ההמסה של מימן כלורי, HCl(g)\text{HCl}_{(g)}HCl(g)​ , במים.

ב.

ב־ 1 טון יש 1,000,000 גרם (1×1061\times 10^{6}1×106 גרם).
כמה מול Fe2O3\text{Fe}_2\text{O}_3Fe2​O3​ מרחיקים מן הפלדה בכל יום במפעל זה? פרט את חישוביך.

ג.

סעיף ג הוא סעיף בחירה. אם תבחר לענות עליו, אל תענה על סעיף ו.
מהי המסה של מימן כלורי, HCl , הנצרכת בכל יום במפעל זה בתגובה עם Fe2O3\text{Fe}_2\text{O}_3Fe2​O3​ ? פרט את חישוביך.

ד.

על פי המידע שבקטע, ציין שני יתרונות למחזור התמיסה המשומשת בתנור.

ה.

לשני כלים, A ו־ B , הכניסו נפחים שווים של תמיסת חומצה כלורית שה־ pH שלה 1.0 .
לכלי A הכניסו לוח פלדה חלוד, ולכלי B לא הכניסו דבר. שאר התנאים היו זהים.
איזה מן הגרפים I-III שלפניך מתאר את שינוי ה־ pH של התמיסה עם הזמן, בכל אחד מן הכלים? נמק.

ו.

סעיף ו הוא סעיף בחירה. אם תבחר לענות עליו, אל תענה על סעיף ג.
לפי שורות 6 ו־ 12, בתמיסה המשומשת יש יוני ברזל ויוני כלוריד.
רשום את הנוסחה האמפירית של התרכובת היונית הבנויה מיוני Fe3+\text{Fe}^{3+}Fe3+ ומיוני Cl−\text{Cl}^{-}Cl− , ורשום את הערכת האלקטרונים ביון כלוריד, Cl−\text{Cl}^{-}Cl− .

ז.

לפי שורות 10–12, בסוף הכבישה שוטפים את הפלדה כדי להרחיק ממנה שאריות של ברזל(II) כלורי, FeCl2(s)\text{FeCl}_{2(s)}FeCl2(s)​ .
איזה מן הממסים — מים, H2O(l)\text{H}_2\text{O}_{(l)}H2​O(l)​ , או הקסאן, C6H14(l)\text{C}_6\text{H}_{14(l)}C6​H14(l)​ — מתאים לשטיפה זו? הסבר.

◂ פתרון מלא לשאלה 9

סעיף א

תשובה:

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

לפי שורות 5–6, החומצה הכלורית מוכנה בהמסת גז מימן כלורי במים, ובתמיסה יש יוני הידרוניום. מולקולת HCl מוסרת פרוטון למולקולת מים:
HCl(g)+H2O(l)→H3O(aq)++Cl(aq)−\text{HCl}_{(g)} + \text{H}_2\text{O}_{(l)} \rightarrow \text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)} + \text{Cl}^{-}_{(aq)}HCl(g)​+H2​O(l)​→H3​O(aq)+​+Cl(aq)−​
בדיקת איזון: H — 3 בכל צד; Cl — 1; O — 1; מטען — 0 משמאל, (+1)+(−1)=0(+1)+(-1)=0(+1)+(−1)=0 מימין.
טעות נפוצה: לכתוב פירוק ל־H+\text{H}^{+}H+ ו־Cl−\text{Cl}^{-}Cl− בלי מולקולת המים — HCl הוא חומר מולקולרי, והיונים נוצרים בתגובה עם המים.

סעיף ב

תשובה:

1.50×104 mol1.50\times 10^{4}\ \text{mol}1.50×104 mol

המרת מסה לגרמים:
m=2.4 ton×1×106 gton=2.4×106 gm = 2.4\ \text{ton} \times 1\times10^{6}\ \frac{\text{g}}{\text{ton}} = 2.4\times 10^{6}\ \text{g}m=2.4 ton×1×106 tong​=2.4×106 g
מסה מולרית: M(Fe2O3)=2×55.8+3×16.0=159.6 g/molM(\text{Fe}_2\text{O}_3) = 2\times 55.8 + 3\times 16.0 = 159.6\ \text{g/mol}M(Fe2​O3​)=2×55.8+3×16.0=159.6 g/mol
מספר המולים:
n=mM=2.4×106 g159.6 g/mol=1.504×104 mol≈1.50×104 moln=\frac{m}{M}=\frac{2.4\times10^{6}\ \text{g}}{159.6\ \text{g/mol}}=1.504\times10^{4}\ \text{mol}\approx 1.50\times10^{4}\ \text{mol}n=Mm​=159.6 g/mol2.4×106 g​=1.504×104 mol≈1.50×104 mol

סעיף ג

תשובה:

3.29×106 g3.29\times10^{6}\ \text{g}3.29×106 g = 3.29 טון HCl ביום.

יחס מולים לפי הניסוח בשורה 6: 1 מול Fe2O3\text{Fe}_2\text{O}_3Fe2​O3​ מגיב עם 6 מול H3O+\text{H}_3\text{O}^{+}H3​O+.
n(H3O+)=6×1.504×104 mol=9.02×104 moln(\text{H}_3\text{O}^{+}) = 6 \times 1.504\times10^{4}\ \text{mol} = 9.02\times10^{4}\ \text{mol}n(H3​O+)=6×1.504×104 mol=9.02×104 mol
יחס HCl ל־H3O+\text{H}_3\text{O}^{+}H3​O+ (סעיף א): כל מולקולת HCl יוצרת יון H3O+\text{H}_3\text{O}^{+}H3​O+ אחד, ולכן
n(HCl)=n(H3O+)=9.02×104 moln(\text{HCl}) = n(\text{H}_3\text{O}^{+}) = 9.02\times10^{4}\ \text{mol}n(HCl)=n(H3​O+)=9.02×104 mol
מסה: M(HCl)=1.0+35.5=36.5 g/molM(\text{HCl}) = 1.0 + 35.5 = 36.5\ \text{g/mol}M(HCl)=1.0+35.5=36.5 g/mol
m=n⋅M=9.02×104 mol×36.5 gmol=3.29×106 gm = n\cdot M = 9.02\times10^{4}\ \text{mol}\times 36.5\ \frac{\text{g}}{\text{mol}} = 3.29\times10^{6}\ \text{g}m=n⋅M=9.02×104 mol×36.5 molg​=3.29×106 g
כלומר 3.29×106 g÷1×106 gton=3.29 ton3.29\times10^{6}\ \text{g} \div 1\times10^{6}\ \frac{\text{g}}{\text{ton}} = 3.29\ \text{ton}3.29×106 g÷1×106 tong​=3.29 ton HCl בכל יום.
טעות נפוצה: להשתמש ביחס 1:1 בין Fe2O3\text{Fe}_2\text{O}_3Fe2​O3​ ל־HCl ולא ביחס 1:6 שבניסוח.

סעיף ד

תשובה:

למשל: מצמצם את כמות הפסולת; החומצה הכלורית מתקבלת מחדש ונחסכת קניית חומצה חדשה; נוצר Fe2O3\text{Fe}_2\text{O}_3Fe2​O3​ שמשמש חומר גלם לפיגמנטים ולמגנטים.

יתרונות לפי הקטע (די בשניים):
צמצום הפסולת — בעבר היה צורך לסתור את התמיסה המשומשת ולסלקה כפסולת (שורות 12–13); במחזור כמות הפסולת קטנה (שורה 17).
חיסכון בחומצה — הגז HCl\text{HCl}HCl שנוצר בתנור נקלט במים, ומתקבלת שוב חומצה כלורית המוחזרת לאמבט (שורה 15), ולכן צריך לקנות פחות חומצה חדשה (שורה 17).
תוצר שימושי — ה־Fe2O3\text{Fe}_2\text{O}_3Fe2​O3​ שנוצר משמש חומר גלם לפיגמנטים אדומים ולמגנטים קרמיים (שורה 16).

סעיף ה

תשובה:

גרף II: בכלי A ה־pH עולה, ובכלי B ה־pH נשאר קבוע.

גרף II.
נימוק:
- בכלי A יוני ההידרוניום מגיבים עם החלודה, Fe2O3(s)+6H3O(aq)+→2Fe(aq)3++9H2O(l)\text{Fe}_2\text{O}_{3(s)} + 6\text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)} \rightarrow 2\text{Fe}^{3+}_{(aq)} + 9\text{H}_2\text{O}_{(l)}Fe2​O3(s)​+6H3​O(aq)+​→2Fe(aq)3+​+9H2​O(l)​ (שורה 6), וגם עם הברזל עצמו, שבתגובתו נפלט מימן (שורה 7). בתגובות אלה יוני H3O+\text{H}_3\text{O}^{+}H3​O+ נצרכים, ולכן ריכוזם יורד עם הזמן ("ריכוז החומצה באמבט יורד" — שורה 9), וה־pH עולה (הקו המלא).
- בכלי B אין חומר המגיב עם יוני ההידרוניום, ריכוזם אינו משתנה, וה־pH נשאר קבוע (הקו המקווקו).
•גרף I שגוי: בו ה־pH בכלי A יורד — כלומר ריכוז H3O+\text{H}_3\text{O}^{+}H3​O+ עולה, אף שיונים אלה נצרכים בתגובה.
•גרף III שגוי: בו ה־pH עולה דווקא בכלי B, שבו אין תגובה, ובכלי A הוא קבוע — הפוך מהצפוי.

סעיף ו

תשובה:

FeCl3\text{FeCl}_3FeCl3​ ; ביון Cl−\text{Cl}^{-}Cl−: 2,8,8.

נוסחה אמפירית: התרכובת ניטרלית חשמלית — סכום המטענים אפס. ליון ברזל מטען +3+3+3 וליון כלוריד מטען −1-1−1, ולכן על כל יון Fe3+\text{Fe}^{3+}Fe3+ יש שלושה יוני Cl−\text{Cl}^{-}Cl−: (+3)+3(−1)=0(+3)+3(-1)=0(+3)+3(−1)=0 ← FeCl3\text{FeCl}_3FeCl3​.
הערכת האלקטרונים ב־Cl−\text{Cl}^{-}Cl−: המספר האטומי של כלור 17, והערכת האלקטרונים באטום היא 2,8,7. ביון Cl−\text{Cl}^{-}Cl− יש אלקטרון נוסף (17+1=1817+1=1817+1=18 אלקטרונים), ולכן הערכת האלקטרונים היא 2,8,8 (כמו בגז האציל ארגון).

סעיף ז

תשובה:

מים.

מים מתאימים לשטיפה.
הסבר: לפי שורה 11, FeCl2\text{FeCl}_2FeCl2​ היא תרכובת יונית — בנויה מסריג של יוני Fe2+\text{Fe}^{2+}Fe2+ ויוני Cl−\text{Cl}^{-}Cl− המשוכים זה לזה בקשר יוני.
•מולקולות המים קוטביות: על אטום החמצן מטען חלקי שלילי ועל אטומי המימן מטען חלקי חיובי. בהמסה במים נוצרות משיכות בין היונים לבין המולקולות הקוטביות של המים — הקצה השלילי (O) של מולקולות מים פונה ליוני Fe2+\text{Fe}^{2+}Fe2+, והקצה החיובי (H) פונה ליוני Cl−\text{Cl}^{-}Cl−. היונים מוקפים במולקולות מים (יונים ממוימים), ומשיכות אלה מאפשרות להפריד את היונים מן הסריג:
FeCl2(s)→H2O(l)Fe(aq)2++2Cl(aq)−\text{FeCl}_{2(s)} \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}_{(l)}} \text{Fe}^{2+}_{(aq)} + 2\text{Cl}^{-}_{(aq)}FeCl2(s)​H2​O(l)​​Fe(aq)2+​+2Cl(aq)−​
•מולקולות הקסאן אינן קוטביות, ואין להן מטענים חלקיים שיכולים למשוך את היונים. לכן הקסאן אינו מפרק את הסריג היוני, ו־FeCl2\text{FeCl}_2FeCl2​ אינו מתמוסס בו.

פרק שני

שאלה 10 · כלורו־מתאנים; פירוק מלחי אמון בחימום

שאלה פתוחה25 נקודות

מבנה וקישור, חישובים, אנרגייה
השאלה עוסקת בתרכובות של פחמן וכלור ובתרכובות של אמון.
כאשר מתאן, CH4(g)\text{CH}_{4(g)}CH4(g)​ , מגיב עם גז כלור, Cl2(g)\text{Cl}_{2(g)}Cl2(g)​ , בתנאים מתאימים, מתקבלות תרכובות שבהן אטומי כלור באים במקום אטומי מימן, למשל: CH3Cl\text{CH}_3\text{Cl}CH3​Cl , CH2Cl2\text{CH}_2\text{Cl}_2CH2​Cl2​ ו־ CHCl3\text{CHCl}_3CHCl3​ .

א.

רִשמו נוסחאות ייצוג אלקטרונים של המולקולות: CH3Cl\text{CH}_3\text{Cl}CH3​Cl , CH2Cl2\text{CH}_2\text{Cl}_2CH2​Cl2​ ו־ CHCl3\text{CHCl}_3CHCl3​ .

ב.

לפניכם טבלה שבה מוצגות טמפרטורות הרתיחה של שני חומרים וצורת המולקולה של כל אחד מהם:
החומר (בטמפרטורת החדר)טמפרטורת רתיחה (oC)(^{o}\text{C})(oC)צורת המולקולה של החומר
CH3Cl(g)\text{CH}_3\text{Cl}_{(g)}CH3​Cl(g)​−24-24−24טטראדר
CH4(g)\text{CH}_{4(g)}CH4(g)​−162-162−162טטראדר
ציינו שני גורמים להבדל בין טמפרטורות הרתיחה של שני החומרים.

החומר (בטמפרטורת החדר)	טמפרטורת רתיחה $(^{o}\text{C})$	צורת המולקולה של החומר
$\text{CH}_3\text{Cl}_{(g)}$	$-24$	טטראדר
$\text{CH}_{4(g)}$	$-162$	טטראדר

ג.

קבעו עבור כל אחת מן המולקולות CH3Cl\text{CH}_3\text{Cl}CH3​Cl ו־ CH4\text{CH}_4CH4​ אם היא קוטבית או לא קוטבית, וציינו אילו כוחות פועלים בין המולקולות בכל אחד משני החומרים. היעזרו בטבלת האלקטרושליליות שבנספח.

ד.

אמון כלורי, NH4Cl(s)\text{NH}_4\text{Cl}_{(s)}NH4​Cl(s)​ , מתפרק בחימום לאמוניה, NH3(g)\text{NH}_{3(g)}NH3(g)​ , ולמימן כלורי, HCl(g)\text{HCl}_{(g)}HCl(g)​ .
אמון פחמתי, (NH4)2CO3(s)(\text{NH}_4)_2\text{CO}_{3(s)}(NH4​)2​CO3(s)​ , שימש בעבר כמרכיב ב"מלחי הרחה". הוא מתפרק בחימום לאמוניה, NH3(g)\text{NH}_{3(g)}NH3(g)​ , לפחמן דו־חמצני, CO2(g)\text{CO}_{2(g)}CO2(g)​ , ולאדי מים.
רִשמו ניסוח מאוזן לתגובת הפירוק של NH4Cl(s)\text{NH}_4\text{Cl}_{(s)}NH4​Cl(s)​ .

ה.

רִשמו ניסוח מאוזן לתגובת הפירוק של (NH4)2CO3(s)(\text{NH}_4)_2\text{CO}_{3(s)}(NH4​)2​CO3(s)​ .

ו.

בניסוי 1 חיממו 2.142.142.14 גרם של NH4Cl(s)\text{NH}_4\text{Cl}_{(s)}NH4​Cl(s)​ . כל החומר התפרק.
מהו מספר המולים של אמוניה שהתקבלו בתגובה? מהו נפח האמוניה שהתקבלה, אם נמדד בטמפרטורה של 27oC27^{o}\text{C}27oC ובלחץ של 750 mmHg750\ \text{mmHg}750 mmHg ? פרטו את חישוביכם.
נתון: 760 mmHg=1 atm760\ \text{mmHg} = 1\ \text{atm}760 mmHg=1 atm .

ז.

בניסוי 2 חיממו מסה נתונה של (NH4)2CO3(s)(\text{NH}_4)_2\text{CO}_{3(s)}(NH4​)2​CO3(s)​ . כל החומר התפרק. מספר המולים של אמוניה שהתקבלו בתגובה היה זהה למספר המולים של אמוניה שחישבתם בסעיף ו.
האם מספר המולים של (NH4)2CO3(s)(\text{NH}_4)_2\text{CO}_{3(s)}(NH4​)2​CO3(s)​ שהתפרק בניסוי 2 זהה למספר המולים של NH4Cl(s)\text{NH}_4\text{Cl}_{(s)}NH4​Cl(s)​ שהתפרק בניסוי 1? פרטו את חישוביכם או נמקו באופן מילולי.

ח.

כדי שתגובות הפירוק של שני המלחים יימשכו, יש לספק להן חום באופן רציף מן המבער.
האם תגובות הפירוק הן אנדותרמיות או אקסותרמיות? הסבירו את תשובתכם.

◂ פתרון מלא לשאלה 10

סעיף א

תשובה:

בכל מולקולה אטום C מרכזי עם 4 קשרים יחידים (ללא זוגות לא קושרים); לכל אטום Cl – 3 זוגות לא קושרים; ל־ H אין זוגות לא קושרים.

בכל המולקולות אטום הפחמן נמצא במרכז ויוצר 4 קשרים קוולנטיים יחידים (אין לו זוגות לא קושרים). כל אטום Cl יוצר קשר אחד ונושא 3 זוגות לא קושרים; כל אטום H יוצר קשר אחד.
CH3Cl\text{CH}_3\text{Cl}CH3​Cl (14 אלקטרוני ערכיות: 4 זוגות קושרים + 3 זוגות לא קושרים):
       H
       |
  H —  C — Cl:
       |    ''
       H
CH2Cl2\text{CH}_2\text{Cl}_2CH2​Cl2​ (20 אלקטרוני ערכיות: 4 זוגות קושרים + 6 זוגות לא קושרים):
      :Cl:
       |
  H —  C — Cl:
       |    ''
       H
CHCl3\text{CHCl}_3CHCl3​ (26 אלקטרוני ערכיות: 4 זוגות קושרים + 9 זוגות לא קושרים):
       :Cl:
        |
  :Cl — C — Cl:
   ''   |    ''
        H
(על כל אטום Cl יש בסך הכול 3 זוגות לא קושרים.)
טעות נפוצה: לשכוח את הזוגות הלא קושרים על אטומי הכלור.

סעיף ב

תשובה:

(1) גודל ענן האלקטרונים – גדול יותר ב־ CH3Cl\text{CH}_3\text{Cl}CH3​Cl; (2) קוטביות המולקולה – CH3Cl\text{CH}_3\text{Cl}CH3​Cl קוטבית ו־ CH4\text{CH}_4CH4​ לא קוטבית.

טמפרטורת הרתיחה של CH3Cl\text{CH}_3\text{Cl}CH3​Cl (−24oC-24^{o}\text{C}−24oC) גבוהה מזו של CH4\text{CH}_4CH4​ (−162oC-162^{o}\text{C}−162oC). שני גורמים:
1. גודל ענן האלקטרונים של המולקולה – במולקולת CH3Cl\text{CH}_3\text{Cl}CH3​Cl יש 6+3⋅1+17=266+3\cdot 1+17=266+3⋅1+17=26 אלקטרונים, ובמולקולת CH4\text{CH}_4CH4​ יש 6+4⋅1=106+4\cdot 1=106+4⋅1=10 אלקטרונים.
2. קוטביות המולקולה – מולקולת CH3Cl\text{CH}_3\text{Cl}CH3​Cl קוטבית, ומולקולת CH4\text{CH}_4CH4​ אינה קוטבית (ראו סעיף ג).

סעיף ג

תשובה:

CH4\text{CH}_4CH4​ – לא קוטבית (ארבעה קשרים זהים בסידור סימטרי); בין המולקולות: ואן דר ואלס בין דו־קטבים רגעיים בלבד. CH3Cl\text{CH}_3\text{Cl}CH3​Cl – קוטבית; בין המולקולות: ואן דר ואלס, כולל משיכה בין דו־קטבים קבועים.

CH4\text{CH}_4CH4​ – מולקולה לא קוטבית. הפרש האלקטרושליליות בקשר C–H הוא 2.5−2.1=0.42.5-2.1=0.42.5−2.1=0.4, כלומר הקשרים קוטביים במעט. אולם ארבעת הקשרים זהים ומסודרים באופן סימטרי (טטראדר), ולכן הדו־קטבים של הקשרים מבטלים זה את זה – למולקולה אין דו־קוטב קבוע. בין מולקולות CH4\text{CH}_4CH4​ פועלות רק אינטראקציות ואן דר ואלס בין דו־קטבים רגעיים ומושרים.
CH3Cl\text{CH}_3\text{Cl}CH3​Cl – מולקולה קוטבית. במולקולה יש שני סוגי קשרים: C–Cl (הפרש 3.0−2.5=0.53.0-2.5=0.53.0−2.5=0.5, המטען החלקי השלילי על Cl) ו־ C–H (הפרש 0.40.40.4, המטען החלקי השלילי על C). פיזור המטען במולקולה אינו סימטרי, הדו־קטבים של הקשרים אינם מבטלים זה את זה, ולמולקולה דו־קוטב קבוע. בין מולקולות CH3Cl\text{CH}_3\text{Cl}CH3​Cl פועלות אינטראקציות ואן דר ואלס, ובהן גם משיכה בין הדו־קטבים הקבועים (דו־קוטב–דו־קוטב).
בשני החומרים אין קשרי מימן בין המולקולות – אין במולקולות אטום מימן הקשור לאטום F, O או N.

סעיף ד

תשובה:

NH4Cl(s)→NH3(g)+HCl(g)\text{NH}_4\text{Cl}_{(s)} \rightarrow \text{NH}_{3(g)} + \text{HCl}_{(g)}NH4​Cl(s)​→NH3(g)​+HCl(g)​

NH4Cl(s)→NH3(g)+HCl(g)\text{NH}_4\text{Cl}_{(s)} \rightarrow \text{NH}_{3(g)} + \text{HCl}_{(g)}NH4​Cl(s)​→NH3(g)​+HCl(g)​
בדיקה: N: 1 = 1; H: 4 = 3+13+13+1; Cl: 1 = 1.

סעיף ה

תשובה:

(NH4)2CO3(s)→2NH3(g)+CO2(g)+H2O(g)(\text{NH}_4)_2\text{CO}_{3(s)} \rightarrow 2\text{NH}_{3(g)} + \text{CO}_{2(g)} + \text{H}_2\text{O}_{(g)}(NH4​)2​CO3(s)​→2NH3(g)​+CO2(g)​+H2​O(g)​

(NH4)2CO3(s)→2NH3(g)+CO2(g)+H2O(g)(\text{NH}_4)_2\text{CO}_{3(s)} \rightarrow 2\text{NH}_{3(g)} + \text{CO}_{2(g)} + \text{H}_2\text{O}_{(g)}(NH4​)2​CO3(s)​→2NH3(g)​+CO2(g)​+H2​O(g)​
בדיקה: N: 2 = 2; H: 2⋅4=82\cdot 4=82⋅4=8 = 2⋅3+2=82\cdot 3+2=82⋅3+2=8; C: 1 = 1; O: 3 = 2+12+12+1.

סעיף ו

תשובה:

0.0400 mol0.0400\ \text{mol}0.0400 mol של NH3\text{NH}_3NH3​; נפח ≈0.997 L\approx 0.997\ \text{L}≈0.997 L (כ־ 1.00 L1.00\ \text{L}1.00 L).

מספר המולים:
Mw NH4Cl=14.0+4⋅1.0+35.5=53.5 grmolM_{w\,\text{NH}_4\text{Cl}}=14.0+4\cdot 1.0+35.5=53.5\ \frac{\text{gr}}{\text{mol}}MwNH4​Cl​=14.0+4⋅1.0+35.5=53.5 molgr​
nNH4Cl=mMw=2.14 gr53.5 grmol=0.0400 moln_{\text{NH}_4\text{Cl}}=\frac{m}{M_w}=\frac{2.14\ \text{gr}}{53.5\ \frac{\text{gr}}{\text{mol}}}=0.0400\ \text{mol}nNH4​Cl​=Mw​m​=53.5 molgr​2.14 gr​=0.0400 mol
לפי הניסוח בסעיף ד, יחס המולים NH4Cl:NH3=1:1\text{NH}_4\text{Cl} : \text{NH}_3 = 1:1NH4​Cl:NH3​=1:1, ולכן nNH3=0.0400 moln_{\text{NH}_3}=0.0400\ \text{mol}nNH3​​=0.0400 mol.
הנפח: ממירים יחידות:
T=27+273=300 KP=750 mmHg760 mmHgatm=0.987 atmT=27+273=300\ \text{K}\qquad P=\frac{750\ \text{mmHg}}{760\ \frac{\text{mmHg}}{\text{atm}}}=0.987\ \text{atm}T=27+273=300 KP=760 atmmmHg​750 mmHg​=0.987 atm
V=nRTP=0.0400 mol⋅0.082 atm⋅Lmol⋅K⋅300 K0.987 atm=0.997 LV=\frac{nRT}{P}=\frac{0.0400\ \text{mol}\cdot 0.082\ \frac{\text{atm}\cdot\text{L}}{\text{mol}\cdot\text{K}}\cdot 300\ \text{K}}{0.987\ \text{atm}}=0.997\ \text{L}V=PnRT​=0.987 atm0.0400 mol⋅0.082 mol⋅Katm⋅L​⋅300 K​=0.997 L
טעות נפוצה: להציב את הלחץ ב־ mmHg או את הטמפרטורה ב־ oC^{o}\text{C}oC במשוואה PV=nRTPV=nRTPV=nRT.

סעיף ז

תשובה:

לא. התפרקו 0.0200 mol0.0200\ \text{mol}0.0200 mol של (NH4)2CO3(\text{NH}_4)_2\text{CO}_3(NH4​)2​CO3​ לעומת 0.0400 mol0.0400\ \text{mol}0.0400 mol של NH4Cl\text{NH}_4\text{Cl}NH4​Cl – חצי.

לא – מספר המולים אינו זהה.
לפי הניסוח בסעיף ה, יחס המולים (NH4)2CO3:NH3=1:2(\text{NH}_4)_2\text{CO}_3 : \text{NH}_3 = 1:2(NH4​)2​CO3​:NH3​=1:2, ולכן:
n(NH4)2CO3=nNH32=0.0400 mol2=0.0200 moln_{(\text{NH}_4)_2\text{CO}_3}=\frac{n_{\text{NH}_3}}{2}=\frac{0.0400\ \text{mol}}{2}=0.0200\ \text{mol}n(NH4​)2​CO3​​=2nNH3​​​=20.0400 mol​=0.0200 mol
בניסוי 1 התפרקו 0.0400 mol0.0400\ \text{mol}0.0400 mol של NH4Cl\text{NH}_4\text{Cl}NH4​Cl.
נימוק מילולי: בכל יחידה של (NH4)2CO3(\text{NH}_4)_2\text{CO}_3(NH4​)2​CO3​ יש שני יוני אמון, ולכן מכל מול שלה מתקבלים 2 מול אמוניה, ואילו מכל מול NH4Cl\text{NH}_4\text{Cl}NH4​Cl מתקבל מול אמוניה אחד. לכן לקבלת אותה כמות אמוניה דרושים חצי ממספר המולים של (NH4)2CO3(\text{NH}_4)_2\text{CO}_3(NH4​)2​CO3​.

סעיף ח

תשובה:

אנדותרמיות – המערכת קולטת אנרגייה (חום) מהסביבה.

התגובות אנדותרמיות.
הפירוק מתרחש רק כאשר מספקים חום באופן רציף, כלומר במהלך התגובה עוברת אנרגייה (חום) מהסביבה אל המערכת. תגובה שבה המערכת קולטת אנרגייה מהסביבה היא אנדותרמית: אנטלפיית התוצרים (הגזים) גבוהה מאנטלפיית המגיבים (המלח המוצק), ΔH>0\Delta H>0ΔH>0.

שאלה 11 · מימן כדלק וכחומר גלם

שאלה פתוחה25 נקודות

מבנה וקישור ואנרגיה
מימן, H2(g)\text{H}_{2(g)}H2(g)​ , משמש דלק בתאי דלק המניעים כלי רכב, וגם חומר גלם בתעשייה הכימית. בתאי דלק רבים יש לוחות עשויים גרפיט, C(s)\text{C}_{(s)}C(s)​ , המוליכים את הזרם החשמלי.

א.

(i)

גרפיט אינו נמס בלחץ האטמוספרי, ועובר למצב גז (מתנדף) רק בטמפרטורה של כ-3600oC3600^{o}\text{C}3600oC .
הסבר מדוע הטמפרטורה שבה גרפיט עובר למצב גז גבוהה מאוד. בתשובתך התייחס למבנה החומר ולסוג הקשרים בו.

(ii)

הסבר מדוע גרפיט מוליך חשמל. בתשובתך התייחס למבנה החומר.

ב.

בשרֵפה של מימן מתקבלים מים. לפניך ניסוחים של שתי תגובות שרפה של מימן: בתגובה (1) מתקבלים אדי מים, ובתגובה (2) מתקבלים מים נוזליים.
(1)H2(g)+12O2(g)→H2O(g)ΔH(1)o=−241.8 kJ(1)\quad \text{H}_{2(g)} + \tfrac{1}{2}\text{O}_{2(g)} \rightarrow \text{H}_2\text{O}_{(g)} \qquad \Delta H^{o}_{(1)} = -241.8\ \text{kJ}(1)H2(g)​+21​O2(g)​→H2​O(g)​ΔH(1)o​=−241.8 kJ
(2)H2(g)+12O2(g)→H2O(l)ΔH(2)o=−285.8 kJ(2)\quad \text{H}_{2(g)} + \tfrac{1}{2}\text{O}_{2(g)} \rightarrow \text{H}_2\text{O}_{(l)} \qquad \Delta H^{o}_{(2)} = -285.8\ \text{kJ}(2)H2(g)​+21​O2(g)​→H2​O(l)​ΔH(2)o​=−285.8 kJ
בגרף שלפניך מוצגת האנתלפיה של המגיבים בתגובות (1) ו- (2).

(i)

העתק למחברתך את הגרף והצג בו באופן סכמתי את האנתלפיה של התוצר בתגובה (1) ואת האנתלפיה של התוצר בתגובה (2).

(ii)

בגרף שהעתקת למחברתך, סמן בחצים את ΔH(1)o\Delta H^{o}_{(1)}ΔH(1)o​ ואת ΔH(2)o\Delta H^{o}_{(2)}ΔH(2)o​ .

ג.

לפניך ניסוח תהליך האידוי של מים:
(3)H2O(l)→H2O(g)ΔH(3)o(3)\quad \text{H}_2\text{O}_{(l)} \rightarrow \text{H}_2\text{O}_{(g)} \qquad \Delta H^{o}_{(3)}(3)H2​O(l)​→H2​O(g)​ΔH(3)o​

(i)

בגרף שהעתקת למחברתך, סמן בחץ את ΔH(3)o\Delta H^{o}_{(3)}ΔH(3)o​ .

(ii)

חשב את הערך של ΔH(3)o\Delta H^{o}_{(3)}ΔH(3)o​. פרט את חישוביך.

ד.

בתעשייה מייצרים מתנול, CH3OH\text{CH}_3\text{OH}CH3​OH , ממימן ומפחמן חד-חמצני, CO(g)\text{CO}_{(g)}CO(g)​ , בנוכחות זרז המכיל נחושת, בטמפרטורה של כ-250oC250^{o}\text{C}250oC , על פי התגובה:
(4)CO(g)+2H2(g)→CH3OH(g)(4)\quad \text{CO}_{(g)} + 2\text{H}_{2(g)} \rightarrow \text{CH}_3\text{OH}_{(g)}(4)CO(g)​+2H2(g)​→CH3​OH(g)​
מאותם מגיבים יכולים להתקבל גם מתאן ומים, על פי התגובה:
(5)CO(g)+3H2(g)→CH4(g)+H2O(g)(5)\quad \text{CO}_{(g)} + 3\text{H}_{2(g)} \rightarrow \text{CH}_{4(g)} + \text{H}_2\text{O}_{(g)}(5)CO(g)​+3H2(g)​→CH4(g)​+H2​O(g)​
בגרף שלפניך מוצגות באופן סכמתי שתי עקומות, עבור 1 מול CO ו-3 מול H2\text{H}_2H2​ , בנוכחות הזרז:
בעקומה I מוצגת השתנות האנתלפיה במהלך תגובה (4) (מול H2\text{H}_2H2​ אחד נשאר ללא שינוי).
בעקומה II (קו מרוסק) מוצגת השתנות האנתלפיה במהלך תגובה (5).

(i)

הסבר מדוע בתהליך זה מתקבל בעיקר מתנול ולא מתאן.

(ii)

קבע אם תגובה (4) היא אנדותרמית או אקסותרמית. נמק.

◂ פתרון מלא לשאלה 11

סעיף א

(i)

תשובה:

סריג אטומי – יש לשבור קשרים קוולנטיים חזקים רבים בין אטומי הפחמן.

גרפיט הוא סריג אטומי (קוולנטי): בכל שכבה כל אטום פחמן קשור בקשרים קוולנטיים ל-3 אטומי פחמן שכנים, וכל שכבה היא רשת ענקית של אטומים.
כדי שהחומר יעבור למצב גז יש להפריד את האטומים זה מזה, כלומר לשבור את הקשרים הקוולנטיים ביניהם (לא די להתגבר על הכוחות החלשים שבין השכבות). קשרים קוולנטיים חזקים מאוד, ובגביש יש מספר עצום שלהם – לכן נדרשת אנרגיה רבה מאוד, והטמפרטורה גבוהה מאוד.

(ii)

תשובה:

בגרפיט יש אלקטרונים שאינם מקומיים, החופשיים לנוע לאורך השכבות.

גרפיט מוליך חשמל כי יש בו חלקיקים טעונים – אלקטרונים – החופשיים לנוע.
בגרפיט כל אטום פחמן משתמש רק ב-3 מתוך 4 אלקטרוני הערכיות שלו לקשרים קוולנטיים עם 3 אטומים שכנים. אלקטרון הערכיות הרביעי של כל אטום אינו מקומי – הוא משותף לכל אטומי השכבה וחופשי לנוע לאורכה. כאשר מפעילים מתח חשמלי, האלקטרונים האלה נעים לאורך השכבות ומעבירים זרם.

סעיף ב

(i)

תשובה:

שני קווים מתחת לרמת המגיבים: H2O(g)\text{H}_2\text{O}_{(g)}H2​O(g)​ למעלה, H2O(l)\text{H}_2\text{O}_{(l)}H2​O(l)​ נמוך ממנו.

•שתי התגובות אקסותרמיות, ולכן שני קווי התוצרים נמצאים מתחת לרמת המגיבים H2(g)+12O2(g)\text{H}_{2(g)} + \tfrac{1}{2}\text{O}_{2(g)}H2(g)​+21​O2(g)​.
- H2O(g)\text{H}_2\text{O}_{(g)}H2​O(g)​ – 241.8 kJ241.8\ \text{kJ}241.8 kJ מתחת לרמת המגיבים.
- H2O(l)\text{H}_2\text{O}_{(l)}H2​O(l)​ – 285.8 kJ285.8\ \text{kJ}285.8 kJ מתחת לרמת המגיבים, כלומר נמוך מקו אדי המים בהפרש:
285.8 kJ−241.8 kJ=44.0 kJ285.8\ \text{kJ} - 241.8\ \text{kJ} = 44.0\ \text{kJ}285.8 kJ−241.8 kJ=44.0 kJ

(ii)

תשובה:

שני חצים כלפי מטה מרמת המגיבים: אל H2O(g)\text{H}_2\text{O}_{(g)}H2​O(g)​ ואל H2O(l)\text{H}_2\text{O}_{(l)}H2​O(l)​.

כל חץ מתחיל ברמת המגיבים ומסתיים ברמת התוצר (ΔH=Hתוצרים−Hמגיבים\Delta H = H_{\text{תוצרים}} - H_{\text{מגיבים}}ΔH=Hתוצרים​−Hמגיבים​):
- ΔH(1)o\Delta H^{o}_{(1)}ΔH(1)o​: חץ כלפי מטה מ-H2(g)+12O2(g)\text{H}_{2(g)} + \tfrac{1}{2}\text{O}_{2(g)}H2(g)​+21​O2(g)​ אל H2O(g)\text{H}_2\text{O}_{(g)}H2​O(g)​.
- ΔH(2)o\Delta H^{o}_{(2)}ΔH(2)o​: חץ כלפי מטה, ארוך יותר, מ-H2(g)+12O2(g)\text{H}_{2(g)} + \tfrac{1}{2}\text{O}_{2(g)}H2(g)​+21​O2(g)​ אל H2O(l)\text{H}_2\text{O}_{(l)}H2​O(l)​.
(ראו התרשים בתת-סעיף i.)

סעיף ג

(i)

תשובה:

חץ כלפי מעלה מקו H2O(l)\text{H}_2\text{O}_{(l)}H2​O(l)​ אל קו H2O(g)\text{H}_2\text{O}_{(g)}H2​O(g)​.

בתהליך (3) המגיב הוא H2O(l)\text{H}_2\text{O}_{(l)}H2​O(l)​ והתוצר H2O(g)\text{H}_2\text{O}_{(g)}H2​O(g)​. החץ מתחיל ברמת המגיב ומסתיים ברמת התוצר – חץ קצר כלפי מעלה מקו המים הנוזליים לקו אדי המים (החץ האדום בתרשים שבסעיף ב).

(ii)

תשובה:

ΔH(3)o=+44.0 kJ\Delta H^{o}_{(3)} = +44.0\ \text{kJ}ΔH(3)o​=+44.0 kJ

לפי חוק הס: רושמים את תגובה (2) בכיוון ההפוך (סימן ΔH\Delta HΔH מתהפך) ואת תגובה (1) כפי שהיא:
H2O(l)→H2(g)+12O2(g)−ΔH(2)o=+285.8 kJ\text{H}_2\text{O}_{(l)} \rightarrow \text{H}_{2(g)} + \tfrac{1}{2}\text{O}_{2(g)} \qquad -\Delta H^{o}_{(2)} = +285.8\ \text{kJ}H2​O(l)​→H2(g)​+21​O2(g)​−ΔH(2)o​=+285.8 kJ
H2(g)+12O2(g)→H2O(g)ΔH(1)o=−241.8 kJ\text{H}_{2(g)} + \tfrac{1}{2}\text{O}_{2(g)} \rightarrow \text{H}_2\text{O}_{(g)} \qquad \Delta H^{o}_{(1)} = -241.8\ \text{kJ}H2(g)​+21​O2(g)​→H2​O(g)​ΔH(1)o​=−241.8 kJ
בחיבור מצטמצמים H2(g)\text{H}_{2(g)}H2(g)​ ו-12O2(g)\tfrac{1}{2}\text{O}_{2(g)}21​O2(g)​, ומתקבל תהליך (3):
ΔH(3)o=ΔH(1)o−ΔH(2)o=−241.8 kJ−(−285.8 kJ)=+44.0 kJ\Delta H^{o}_{(3)} = \Delta H^{o}_{(1)} - \Delta H^{o}_{(2)} = -241.8\ \text{kJ} - (-285.8\ \text{kJ}) = +44.0\ \text{kJ}ΔH(3)o​=ΔH(1)o​−ΔH(2)o​=−241.8 kJ−(−285.8 kJ)=+44.0 kJ
התהליך אנדותרמי – כדי לאדות מים יש להשקיע אנרגיה (אנתלפיית אידוי של מול מים).

סעיף ד

(i)

תשובה:

אנרגיית השפעול של תגובה (4) (עקומה I) נמוכה מזו של תגובה (5) (עקומה II), ולכן קצב יצירת המתנול גבוה בהרבה.

לפי הגרף, אנרגיית השפעול של תגובה (4), שבה נוצר מתנול (עקומה I – ההפרש בין שיא העקומה לרמת המגיבים), נמוכה בהרבה מאנרגיית השפעול של תגובה (5), שבה נוצרים מתאן ומים (עקומה II).
אנרגיית השפעול היא גורם המשפיע על קצב התגובה: ככל שהיא נמוכה יותר, הקצב באותה טמפרטורה גבוה יותר. לכן בנוכחות הזרז ובטמפרטורה של 250oC250^{o}\text{C}250oC תגובה (4) מהירה בהרבה מתגובה (5), ומתקבל בעיקר מתנול – אף שלתוצרי תגובה (5) אנתלפיה נמוכה יותר.
טעות נפוצה: לבחור את התוצר לפי רמת האנתלפיה הנמוכה ביותר – הקובע כאן הוא הקצב, כלומר אנרגיית השפעול.

(ii)

תשובה:

אקסותרמית.

תגובה (4) אקסותרמית.
נימוק: בגרף, רמת האנתלפיה של התוצרים בעקומה I, CH3OH(g)+H2(g)\text{CH}_3\text{OH}_{(g)} + \text{H}_{2(g)}CH3​OH(g)​+H2(g)​, נמוכה מרמת האנתלפיה של המגיבים CO(g)+3H2(g)\text{CO}_{(g)} + 3\text{H}_{2(g)}CO(g)​+3H2(g)​. לכן ΔH=Hתוצרים−Hמגיבים<0\Delta H = H_{\text{תוצרים}} - H_{\text{מגיבים}} < 0ΔH=Hתוצרים​−Hמגיבים​<0 – במהלך התגובה נפלטת אנרגיה לסביבה.

שאלה 12 · חומצות ובסיסים במעבדה: חומצה חנקתית, בריום הידרוקסידי וחומצה פירובית

שאלה פתוחה25 נקודות

חומצות ובסיסים, חישובים
ענו על הסעיפים א, ג, ד, ו, ז ועל אחד מן הסעיפים ב או ה.
במעבדה של בית הספר יש תמיסות מימיות של חומצות ושל בסיסים.
כדי להכין תמיסה של חומצה חנקתית מערבבים מים וחומצה חנקתית נוזלית, HNO3(l)\text{HNO}_{3(l)}HNO3(l)​ .

א.

נסחו את התגובה של HNO3(l)\text{HNO}_{3(l)}HNO3(l)​ עם מים.

ב.

סעיף ב הוא סעיף בחירה. אם תבחרו לענות עליו, אל תענו על סעיף ה.
הריכוז של HNO3(aq)\text{HNO}_{3(aq)}HNO3(aq)​ בתמיסה שבבקבוק מסוים במעבדה הוא 0.80M .
חשבו מהי מסת החומצה החנקתית, HNO3(l)\text{HNO}_{3(l)}HNO3(l)​ , שיש ב־250 מ"ל של תמיסה זו. פרטו את חישוביכם.

ג.

במעבדה יש גם תמיסה מימית של בריום הידרוקסידי.
נסחו את תגובת ההמסה של בריום הידרוקסידי, Ba(OH)2(s)\text{Ba(OH)}_{2(s)}Ba(OH)2(s)​ , במים.

ד.

כדי לקבוע את הריכוז של Ba(OH)2(aq)\text{Ba(OH)}_{2(aq)}Ba(OH)2(aq)​ בתמיסה הוסיפו לה חומצה גופרתית, H2SO4(aq)\text{H}_2\text{SO}_{4(aq)}H2​SO4(aq)​ . בתגובה נוצרו מים ומשקע לבן של בריום גופרתי, BaSO4(s)\text{BaSO}_{4(s)}BaSO4(s)​ .
רשמו ניסוח נטו של התגובה שהתרחשה.

ה.

סעיף ה הוא סעיף בחירה. אם תבחרו לענות עליו, אל תענו על סעיף ב.
נדרשו 12.0 מ"ל תמיסת H2SO4(aq)\text{H}_2\text{SO}_{4(aq)}H2​SO4(aq)​ בריכוז 0.150M לתגובה מלאה עם 25.0 מ"ל מתמיסת הבריום הידרוקסידי.
חשבו את הריכוז המולרי של Ba(OH)2(aq)\text{Ba(OH)}_{2(aq)}Ba(OH)2(aq)​ בתמיסה. פרטו את חישוביכם.

ו.

לפניכם ייצוג מלא של נוסחת מבנה של מולקולת חומצה פירובית, הנוצרת בתאי הגוף בתהליך פירוק הגלוקוז. במולקולה מסומנות שלוש קבוצות אטומים 1–3.
מבין קבוצות האטומים 1 , 2 , 3 במולקולה זו, קבעו איזו קבוצה מאפשרת לחומצה הפירובית להגיב כחומצה.

ז.

תלמיד שפך בטעות מעט תמיסה של חומצה חנקתית על משטח העבודה. כדי לנטרל את החומצה פיזר עליה אבקה של נתרן מימן פחמתי, NaHCO3(s)\text{NaHCO}_{3(s)}NaHCO3(s)​ , והבחין ביציאת בועות גז.
נתון ניסוח נטו של התגובה שהתרחשה:
NaHCO3(s)+H3O(aq)+→Na(aq)++CO2(g)+2H2O(l)\text{NaHCO}_{3(s)} + \text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)} \rightarrow \text{Na}^{+}_{(aq)} + \text{CO}_{2(g)} + 2\text{H}_2\text{O}_{(l)}NaHCO3(s)​+H3​O(aq)+​→Na(aq)+​+CO2(g)​+2H2​O(l)​
קבעו אם בתום התגובה ערך ה־ pH של התמיסה שעל משטח העבודה היה גבוה מערך ה־ pH של תמיסת החומצה החנקתית שנשפכה, נמוך ממנו או שווה לו. נמקו את קביעתכם.

◂ פתרון מלא לשאלה 12

סעיף א

תשובה:

HNO3(l)+H2O(l)→H3O(aq)++NO3−(aq)\text{HNO}_{3(l)} + \text{H}_2\text{O}_{(l)} \rightarrow \text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)} + \text{NO}_3^{-}{}_{(aq)}HNO3(l)​+H2​O(l)​→H3​O(aq)+​+NO3−​(aq)​

חומצה חנקתית היא חומצה: מולקולת HNO3\text{HNO}_3HNO3​ מוסרת יון H+\text{H}^{+}H+ למולקולת מים (המים משמשים כאן מגיב – בסיס), ונוצרים יוני הידרוניום ויוני חנקה:
HNO3(l)+H2O(l)→H3O(aq)++NO3−(aq)\text{HNO}_{3(l)} + \text{H}_2\text{O}_{(l)} \rightarrow \text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)} + \text{NO}_3^{-}{}_{(aq)}HNO3(l)​+H2​O(l)​→H3​O(aq)+​+NO3−​(aq)​
בדיקת איזון: H – 3, N – 1, O – 4 בכל צד; מטען: 0 בכל צד.
טעות נפוצה: לרשום את המים מעל החץ כממס בלבד – כאן המים הם מגיב.

סעיף ב

תשובה:

m=12.6 gm = 12.6\ \text{g}m=12.6 g

1. מספר המולים של HNO3\text{HNO}_3HNO3​ ב־250 מ"ל: n=C⋅V=0.80 molL⋅0.250 L=0.20 moln = C \cdot V = 0.80\ \frac{\text{mol}}{\text{L}} \cdot 0.250\ \text{L} = 0.20\ \text{mol}n=C⋅V=0.80 Lmol​⋅0.250 L=0.20 mol
2. המסה המולרית: M(HNO3)=1.0+14.0+3⋅16.0=63.0 gmolM(\text{HNO}_3) = 1.0 + 14.0 + 3 \cdot 16.0 = 63.0\ \frac{\text{g}}{\text{mol}}M(HNO3​)=1.0+14.0+3⋅16.0=63.0 molg​
3. המסה: m=n⋅M=0.20 mol⋅63.0 gmol=12.6 gm = n \cdot M = 0.20\ \text{mol} \cdot 63.0\ \frac{\text{g}}{\text{mol}} = 12.6\ \text{g}m=n⋅M=0.20 mol⋅63.0 molg​=12.6 g
תשובה: ב־250 מ"ל תמיסה יש 12.6 g12.6\ \text{g}12.6 g חומצה חנקתית.
טעות נפוצה: להציב את הנפח במ"ל (250) במקום בליטרים (0.250 L).

סעיף ג

תשובה:

Ba(OH)2(s)→H2OBa(aq)2++2OH(aq)−\text{Ba(OH)}_{2(s)} \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} \text{Ba}^{2+}_{(aq)} + 2\text{OH}^{-}_{(aq)}Ba(OH)2(s)​H2​O​Ba(aq)2+​+2OH(aq)−​

בריום הידרוקסידי הוא חומר יוני. בהמסה במים היונים נפרדים זה מזה ומוקפים במולקולות מים – המים משמשים ממס ולכן נרשמים מעל החץ:
Ba(OH)2(s)→H2O(l)Ba(aq)2++2OH(aq)−\text{Ba(OH)}_{2(s)} \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}_{(l)}} \text{Ba}^{2+}_{(aq)} + 2\text{OH}^{-}_{(aq)}Ba(OH)2(s)​H2​O(l)​​Ba(aq)2+​+2OH(aq)−​
בדיקת איזון: Ba – 1, O – 2, H – 2 בכל צד; מטען: (+2)+2⋅(−1)=0(+2) + 2 \cdot (-1) = 0(+2)+2⋅(−1)=0.
טעות נפוצה: לרשום OH2−\text{OH}_2^{-}OH2−​ או (OH)22−\text{(OH)}_2^{2-}(OH)22−​ במקום שני יוני הידרוקסיד נפרדים.

סעיף ד

תשובה:

Ba(aq)2++2OH(aq)−+2H3O(aq)++SO42−(aq)→BaSO4(s)+4H2O(l)\text{Ba}^{2+}_{(aq)} + 2\text{OH}^{-}_{(aq)} + 2\text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)} + \text{SO}_4^{2-}{}_{(aq)} \rightarrow \text{BaSO}_{4(s)} + 4\text{H}_2\text{O}_{(l)}Ba(aq)2+​+2OH(aq)−​+2H3​O(aq)+​+SO42−​(aq)​→BaSO4(s)​+4H2​O(l)​

בתמיסת הבריום הידרוקסידי יש יוני Ba(aq)2+\text{Ba}^{2+}_{(aq)}Ba(aq)2+​ ו־OH(aq)−\text{OH}^{-}_{(aq)}OH(aq)−​, ובתמיסת החומצה הגופרתית – יוני H3O(aq)+\text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)}H3​O(aq)+​ ו־SO42−(aq)\text{SO}_4^{2-}{}_{(aq)}SO42−​(aq)​. בתגובה מתרחשים שני תהליכים בבת אחת:
•תגובת סתירה: 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)​
•תגובת שיקוע: Ba(aq)2++SO42−(aq)→BaSO4(s)\text{Ba}^{2+}_{(aq)} + \text{SO}_4^{2-}{}_{(aq)} \rightarrow \text{BaSO}_{4(s)}Ba(aq)2+​+SO42−​(aq)​→BaSO4(s)​
כל ארבעת סוגי היונים משתתפים בתגובה (אין יונים צופים), ולכן הניסוח נטו הוא:
Ba(aq)2++2OH(aq)−+2H3O(aq)++SO42−(aq)→BaSO4(s)+4H2O(l)\text{Ba}^{2+}_{(aq)} + 2\text{OH}^{-}_{(aq)} + 2\text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)} + \text{SO}_4^{2-}{}_{(aq)} \rightarrow \text{BaSO}_{4(s)} + 4\text{H}_2\text{O}_{(l)}Ba(aq)2+​+2OH(aq)−​+2H3​O(aq)+​+SO42−​(aq)​→BaSO4(s)​+4H2​O(l)​
בדיקת איזון: Ba – 1, S – 1, O – 8, H – 8 בכל צד; מטען: (+2)+2(−1)+2(+1)+(−2)=0(+2) + 2(-1) + 2(+1) + (-2) = 0(+2)+2(−1)+2(+1)+(−2)=0 בכל צד.
טעות נפוצה: לרשום רק את תגובת הסתירה ולשכוח את המשקע, או להשמיט את יוני Ba2+\text{Ba}^{2+}Ba2+ ו־SO42−\text{SO}_4^{2-}SO42−​ כאילו היו יונים צופים.

סעיף ה

תשובה:

C(Ba(OH)2)=0.0720 MC(\text{Ba(OH)}_2) = 0.0720\ \text{M}C(Ba(OH)2​)=0.0720 M

1. מספר המולים של החומצה: n(H2SO4)=C⋅V=0.150 molL⋅0.0120 L=1.80×10−3 moln(\text{H}_2\text{SO}_4) = C \cdot V = 0.150\ \frac{\text{mol}}{\text{L}} \cdot 0.0120\ \text{L} = 1.80 \times 10^{-3}\ \text{mol}n(H2​SO4​)=C⋅V=0.150 Lmol​⋅0.0120 L=1.80×10−3 mol
2. כל מולקולת H2SO4\text{H}_2\text{SO}_4H2​SO4​ מוסרת שני יוני H+\text{H}^{+}H+: n(H3O+)=2⋅1.80×10−3 mol=3.60×10−3 moln(\text{H}_3\text{O}^{+}) = 2 \cdot 1.80 \times 10^{-3}\ \text{mol} = 3.60 \times 10^{-3}\ \text{mol}n(H3​O+)=2⋅1.80×10−3 mol=3.60×10−3 mol
3. לפי הניסוח (סעיף ד) היחס H3O+:OH−=1:1\text{H}_3\text{O}^{+} : \text{OH}^{-} = 1:1H3​O+:OH−=1:1, ולכן n(OH−)=3.60×10−3 moln(\text{OH}^{-}) = 3.60 \times 10^{-3}\ \text{mol}n(OH−)=3.60×10−3 mol
4. לפי תגובת ההמסה (סעיף ג) בכל יחידת Ba(OH)2\text{Ba(OH)}_2Ba(OH)2​ שני יוני OH−\text{OH}^{-}OH−: n(Ba(OH)2)=3.60×10−3 mol2=1.80×10−3 moln(\text{Ba(OH)}_2) = \frac{3.60 \times 10^{-3}\ \text{mol}}{2} = 1.80 \times 10^{-3}\ \text{mol}n(Ba(OH)2​)=23.60×10−3 mol​=1.80×10−3 mol
5. הריכוז: C=nV=1.80×10−3 mol0.0250 L=0.0720 molLC = \frac{n}{V} = \frac{1.80 \times 10^{-3}\ \text{mol}}{0.0250\ \text{L}} = 0.0720\ \frac{\text{mol}}{\text{L}}C=Vn​=0.0250 L1.80×10−3 mol​=0.0720 Lmol​
(בדרך קצרה: לפי הניסוח נטו היחס Ba2+:SO42−=1:1\text{Ba}^{2+} : \text{SO}_4^{2-} = 1:1Ba2+:SO42−​=1:1, כלומר n(Ba(OH)2)=n(H2SO4)=1.80×10−3 moln(\text{Ba(OH)}_2) = n(\text{H}_2\text{SO}_4) = 1.80 \times 10^{-3}\ \text{mol}n(Ba(OH)2​)=n(H2​SO4​)=1.80×10−3 mol.)
תשובה: ריכוז Ba(OH)2(aq)\text{Ba(OH)}_{2(aq)}Ba(OH)2(aq)​ הוא 0.0720 M0.0720\ \text{M}0.0720 M.
טעות נפוצה: להכפיל ב־2 רק בצד החומצה (חומצה דו־פרוטית) ולשכוח שגם בבסיס שני יוני OH−\text{OH}^{-}OH− – ולקבל 0.144 M0.144\ \text{M}0.144 M.

סעיף ו

תשובה:

קבוצה 3 – הקבוצה הקרבוקסילית (COOH).

קביעה: קבוצה 3 – הקבוצה הקרבוקסילית, COOH.
הסבר: בקבוצה הקרבוקסילית אטום ה־H קשור לאטום O, והקשר O–H קוטבי מאוד; לאותו אטום פחמן קשור אטום O נוסף (בקשר כפול). לכן בתמיסה מימית הקבוצה יכולה למסור יון H+\text{H}^{+}H+ למולקולת מים וליצור יוני H3O+\text{H}_3\text{O}^{+}H3​O+:
R-COOH+H2O(l)→R-COO(aq)−+H3O(aq)+\text{R-COOH} + \text{H}_2\text{O}_{(l)} \rightarrow \text{R-COO}^{-}_{(aq)} + \text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)}R-COOH+H2​O(l)​→R-COO(aq)−​+H3​O(aq)+​
•קבוצה 1 (קבוצת CH3\text{CH}_3CH3​) – הקשרים C–H כמעט אינם קוטביים, ולכן אינם משחררים H+\text{H}^{+}H+.
•קבוצה 2 (קבוצה קטונית, C=O) – אין בה אטום מימן כלל, ולכן אינה יכולה למסור H+\text{H}^{+}H+.
טעות נפוצה: לבחור בקבוצה 1 משום שיש בה הכי הרבה אטומי מימן – החומציות תלויה ב־H הקשור לאטום חמצן בקבוצה הקרבוקסילית.

סעיף ז

תשובה:

גבוה יותר.

קביעה: ערך ה־pH בתום התגובה גבוה מערך ה־pH של תמיסת החומצה החנקתית שנשפכה.
נימוק: לפי הניסוח, יוני ההידרוניום, H3O(aq)+\text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)}H3​O(aq)+​, הם מגיבים – הם נצרכים בתגובה עם הנתרן מימן פחמתי והופכים למים (והפחמן הדו־חמצני יוצא כגז). לכן ריכוז יוני ההידרוניום בתמיסה קטן, התמיסה פחות חומצית, וערך ה־pH עולה.
טעות נפוצה: לטעון שה־pH לא משתנה כי נוצרים מים, או לקשור את ה־pH למספר המולים של יוני ההידרוניום במקום לריכוזם.

שאלה 13 · אמינים – מבנה, טמפרטורות רתיחה ואנתלפייה

שאלה פתוחה25 נקודות

מבנה וקישור, אנרגייה
ענה על הסעיפים א, ב, ג, ד ועל אחד מן הסעיפים ה או ו.
אמינים הם תרכובות פחמן שיש בהן קבוצה אמינית, −NH2-\text{NH}_2−NH2​ . אמינים משמשים בתעשייה כחומרי גלם להכנת תרופות, צבעים וחומרי הדברה.
לפניך ייצוג מקוצר לנוסחאות המבנה של ארבעה אמינים, וטבלה ובה נתונים עליהם.
שם האמיןטמפרטורת רתיחה (∘C^\circ\text{C}∘C)
1אתילאמין17
21-פרופילאמין48
32-פרופילאמין32
41,2-דיאמינואתאן

	שם האמין	טמפרטורת רתיחה ( $^\circ\text{C}$ )
1	אתילאמין	17
2	1-פרופילאמין	48
3	2-פרופילאמין	32
4	1,2-דיאמינואתאן

א.

(i)

רשום נוסחת ייצוג אלקטרונית לכל אחת ממולקולות האמינים הרשומות בטבלה.

(ii)

אֵילו שני אמינים מבין האמינים הנתונים בטבלה הם איזומרים? נמק.

ב.

הסבר מדוע טמפרטורת הרתיחה של 1-פרופילאמין גבוהה מטמפרטורת הרתיחה של אתילאמין.

ג.

איזה מבין ההיגדים (1)-(3) שלפניך מסביר את ההבדל בין טמפרטורת הרתיחה של 1-פרופילאמין לבין טמפרטורת הרתיחה של 2-פרופילאמין? נמק.
(1) מולקולת 1-פרופילאמין היא קוטבית, וְאילו מולקולת 2-פרופילאמין אינה קוטבית.
(2) מספר האלקטרונים במולקולת 1-פרופילאמין גדול ממספר האלקטרונים במולקולת 2-פרופילאמין.
(3) שטח הפנים של מולקולת 1-פרופילאמין גדול משטח הפנים של מולקולת 2-פרופילאמין.

ד.

קבע אם טמפרטורת הרתיחה של 1,2-דיאמינואתאן גבוהה מטמפרטורת הרתיחה של 2-פרופילאמין או נמוכה ממנה.
נמק את קביעתך.
בתשובתך התייחס לכל סוגי הכוחות הפועלים בין המולקולות בכל אחת משתי התרכובות.

ה.

סעיף ה הוא סעיף בחירה. אם תבחר לענות עליו, אל תענה על סעיף ו.
בתעשייה שומרים אתילאמין במְכלים, כנוזל תחת לחץ. כאשר משחררים אתילאמין נוזלי מן המכל דרך ברז, הוא הופך לגז, והברז והצנרת שלידו מתקררים מאוד.

(i)

האם בתהליך המתואר הברז והצנרת קולטים אנרגייה או פולטים אנרגייה? נמק.

(ii)

קבע איזו מן התגובות (1) או (2) היא התגובה הגורמת לקירור הברז והצנרת.
נמק את קביעתך.
(1)C2H5NH2(l)⟶C2H5NH2(g)ΔH0>0(1)\quad \text{C}_2\text{H}_5\text{NH}_{2(l)}\longrightarrow\text{C}_2\text{H}_5\text{NH}_{2(g)}\qquad \Delta H^0>0(1)C2​H5​NH2(l)​⟶C2​H5​NH2(g)​ΔH0>0
(2)C2H5NH2(l)→H2O(l)C2H5NH2(aq)ΔH0<0(2)\quad \text{C}_2\text{H}_5\text{NH}_{2(l)}\xrightarrow{\text{H}_2\text{O}_{(l)}}\text{C}_2\text{H}_5\text{NH}_{2(aq)}\qquad \Delta H^0<0(2)C2​H5​NH2(l)​H2​O(l)​​C2​H5​NH2(aq)​ΔH0<0

(iii)

מהו השינוי שעובר האתילאמין על פי התגובה שבחרת בתת־סעיף ii : אידוי, המסה במים, עיבוי או פירוק?

ו.

סעיף ו הוא סעיף בחירה. אם תבחר לענות עליו, אל תענה על סעיף ה.
אמינים הם חומרים דליקים.
נתונות ארבע דיאגרמות של שינוי אנתלפייה.
מהי הדיאגרמה שמתארת בצורה הנכונה את שינוי האנתלפייה בתגובת השרפה של 1-פרופילאמין?
נמק את בחירתך, והסבר מדוע פסלת כל אחת מן הדיאגרמות האחרות.

◂ פתרון מלא לשאלה 13

סעיף א

(i)

תשובה:

ראו איור: כל אטום C בארבעה קשרים יחידים, כל אטום N בשלושה קשרים יחידים ועם זוג אלקטרונים לא קושר אחד.

בכל המולקולות: לכל אטום פחמן ארבעה קשרים קוולנטיים יחידים, לכל אטום מימן קשר יחיד אחד, ולכל אטום חנקן שלושה קשרים יחידים וזוג אלקטרונים לא קושר אחד.
1. אתילאמין, CH3CH2NH2\text{CH}_3\text{CH}_2\text{NH}_2CH3​CH2​NH2​: שני אטומי C בשרשרת; על C השני קבוצת NH2\text{NH}_2NH2​.
2. 1-פרופילאמין, CH3CH2CH2NH2\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{NH}_2CH3​CH2​CH2​NH2​: שלושה אטומי C בשרשרת; קבוצת NH2\text{NH}_2NH2​ על אטום C בקצה.
3. 2-פרופילאמין, CH3CH(NH2)CH3\text{CH}_3\text{CH(NH}_2\text{)CH}_3CH3​CH(NH2​)CH3​: שלושה אטומי C; קבוצת NH2\text{NH}_2NH2​ על אטום הפחמן האמצעי.
4. 1,2-דיאמינואתאן, H2NCH2CH2NH2\text{H}_2\text{NCH}_2\text{CH}_2\text{NH}_2H2​NCH2​CH2​NH2​: שני אטומי C; קבוצת NH2\text{NH}_2NH2​ על כל אחד מהם.
(הקווים מייצגים זוגות אלקטרונים קושרים; הנקודות – זוגות אלקטרונים לא קושרים.)

(ii)

תשובה:

1-פרופילאמין ו־2-פרופילאמין.

1-פרופילאמין ו־2-פרופילאמין הם איזומרים: לשניהם אותה נוסחה מולקולרית, C3H9N\text{C}_3\text{H}_9\text{N}C3​H9​N, אבל נוסחאות המבנה שונות – קבוצת ה־NH2\text{NH}_2NH2​ קשורה לאטום פחמן בקצה השרשרת ב־1-פרופילאמין, ולאטום הפחמן האמצעי ב־2-פרופילאמין.
(לאתילאמין C2H7N\text{C}_2\text{H}_7\text{N}C2​H7​N ול־1,2-דיאמינואתאן C2H8N2\text{C}_2\text{H}_8\text{N}_2C2​H8​N2​ נוסחאות מולקולריות שונות.)

סעיף ב

תשובה:

לשני האמינים קבוצת NH2\text{NH}_2NH2​ אחת (קשרי מימן דומים), אך ענן האלקטרונים של 1-פרופילאמין גדול יותר – אינטראקציות ואן דר ואלס חזקות יותר.

בין המולקולות של שני האמינים פועלים קשרי מימן ואינטראקציות ואן דר ואלס.
- קשרי מימן: בכל אחת מן המולקולות יש קבוצת NH2\text{NH}_2NH2​ אחת (אטומי H הקשורים לאטום N), ולכן מספר קשרי המימן בין המולקולות דומה.
- ואן דר ואלס: במולקולת 1-פרופילאמין יש אטום פחמן נוסף (C3H9N\text{C}_3\text{H}_9\text{N}C3​H9​N, 34 אלקטרונים, לעומת C2H7N\text{C}_2\text{H}_7\text{N}C2​H7​N, 26 אלקטרונים) – ענן האלקטרונים גדול יותר ושטח הפנים גדול יותר, ולכן אינטראקציות ואן דר ואלס חזקות יותר.
סך הכוחות בין מולקולות 1-פרופילאמין חזק יותר, נדרשת יותר אנרגייה כדי להפריד ביניהן, ולכן טמפרטורת הרתיחה שלו גבוהה יותר (48°C לעומת 17°C).

סעיף ג

תשובה:

היגד (3).

היגד (3). שני האמינים הם איזומרים: לשניהם אותו מספר אלקטרונים (34) וקבוצת NH2\text{NH}_2NH2​ אחת (קשרי מימן דומים). מולקולת 1-פרופילאמין מוארכת (שרשרת לא מסועפת), ולכן שטח הפנים שלה ושטח המגע בין מולקולות שכנות גדולים יותר מאשר במולקולת 2-פרופילאמין, שבה קבוצת ה־NH2\text{NH}_2NH2​ מסתעפת מן הפחמן האמצעי והמולקולה דחוסה יותר. לכן אינטראקציות ואן דר ואלס בין מולקולות 1-פרופילאמין חזקות יותר, וטמפרטורת הרתיחה שלו גבוהה יותר (48°C לעומת 32°C).
•היגד (1) שגוי – שתי המולקולות קוטביות (בשתיהן קבוצת NH2\text{NH}_2NH2​ קוטבית ומבנה לא סימטרי).
•היגד (2) שגוי – לאיזומרים אותה נוסחה מולקולרית (C3H9N\text{C}_3\text{H}_9\text{N}C3​H9​N), ולכן אותו מספר אלקטרונים.

סעיף ד

תשובה:

גבוהה יותר.

טמפרטורת הרתיחה של 1,2-דיאמינואתאן גבוהה יותר.
בין המולקולות של שני החומרים פועלים קשרי מימן ואינטראקציות ואן דר ואלס.
- ואן דר ואלס: מספר האלקטרונים במולקולת 1,2-דיאמינואתאן (C2H8N2\text{C}_2\text{H}_8\text{N}_2C2​H8​N2​, 34 אלקטרונים) שווה למספר האלקטרונים במולקולת 2-פרופילאמין (C3H9N\text{C}_3\text{H}_9\text{N}C3​H9​N, 34 אלקטרונים). גודל ענני האלקטרונים דומה, ולכן אינטראקציות ואן דר ואלס דומות בחוזקן.
- קשרי מימן: במולקולת 1,2-דיאמינואתאן שתי קבוצות NH2\text{NH}_2NH2​, ובמולקולת 2-פרופילאמין קבוצה אחת בלבד. לכן כל מולקולת 1,2-דיאמינואתאן יוצרת יותר קשרי מימן עם מולקולות שכנות.
סך הכוחות בין מולקולות 1,2-דיאמינואתאן חזק יותר, נדרשת יותר אנרגייה להפרדתן, ולכן טמפרטורת הרתיחה שלו גבוהה יותר (בפועל כ־116°C).
טעות נפוצה: להתייחס רק לקשרי המימן. השאלה דורשת להתייחס גם לאינטראקציות ואן דר ואלס – כאן הן דומות, ולכן ההבדל נובע ממספר קשרי המימן.

סעיף ה

(i)

תשובה:

הברז והצנרת פולטים אנרגייה.

הברז והצנרת פולטים אנרגייה. הם מתקררים – הטמפרטורה שלהם יורדת, ולכן אנרגייה עוברת מהם אל האתילאמין. התהליך שעובר האתילאמין קולט אנרגייה, והברז והצנרת (הסביבה) פולטים אותה.

(ii)

תשובה:

תגובה (1).

תגובה (1). ל־(1) ΔH0>0\Delta H^0>0ΔH0>0 – זהו תהליך אנדותרמי, הקולט אנרגייה מן הסביבה (הברז והצנרת), ולכן הם מתקררים. בנוסף, לפי התיאור האתילאמין הנוזלי הופך לגז, וזה מה שמתואר בתגובה (1). בתגובה (2) ΔH0<0\Delta H^0<0ΔH0<0 – תהליך אקסותרמי שפולט אנרגייה לסביבה; הוא היה גורם להתחממות, ולא מתאים לתיאור (אין המסה במים).

(iii)

תשובה:

אידוי.

לפי תגובה (1) האתילאמין עובר אידוי: C2H5NH2(l)\text{C}_2\text{H}_5\text{NH}_{2(l)}C2​H5​NH2(l)​ הופך ל־C2H5NH2(g)\text{C}_2\text{H}_5\text{NH}_{2(g)}C2​H5​NH2(g)​ – מעבר ממצב נוזל למצב גז. המולקולות אינן מתפרקות ואינן מתמוססות במים.

סעיף ו

תשובה:

דיאגרמה 3.

תגובת השרפה של 1-פרופילאמין: 4C3H7NH2(l)+21O2(g)→12CO2(g)+18H2O(l)+2N2(g)4\text{C}_3\text{H}_7\text{NH}_{2(l)}+21\text{O}_{2(g)}\rightarrow12\text{CO}_{2(g)}+18\text{H}_2\text{O}_{(l)}+2\text{N}_{2(g)}4C3​H7​NH2(l)​+21O2(g)​→12CO2(g)​+18H2​O(l)​+2N2(g)​.
דיאגרמה 3 נכונה: שרפה היא תגובה אקסותרמית (נפלטים חום ואור), ולכן אנתלפיית התוצרים נמוכה מאנתלפיית המגיבים ו־ΔH0<0\Delta H^0<0ΔH0<0 – החץ פונה כלפי מטה מן המגיבים אל התוצרים.
- דיאגרמה 1 – אותם מגיבים ותוצרים, אבל מתוארת תגובה אנדותרמית (ΔH0>0\Delta H^0>0ΔH0>0, התוצרים גבוהים מן המגיבים) – שגוי עבור שרפה.
- דיאגרמה 2 – אינה מתארת שרפה אלא אידוי של 1-פרופילאמין (תהליך פיזיקלי, אין חמצן ואין תוצרי שרפה).
- דיאגרמה 4 – המגיבים והתוצרים במקומם והחץ פונה כלפי מטה, אבל רשום עליה ΔH0>0\Delta H^0>0ΔH0>0. כאשר אנתלפיית התוצרים נמוכה מאנתלפיית המגיבים, ΔH0=Hתוצרים−Hמגיבים<0\Delta H^0=H_{\text{תוצרים}}-H_{\text{מגיבים}}<0ΔH0=Hתוצרים​−Hמגיבים​<0 – הדיאגרמה סותרת את עצמה.

שאלה 14 · איזוטופים, ייצוג אלקטרונים ותרכובות זרחן וכלור

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 מסה2827303132
מספר נויטרונים1414161616

האטום	a	b	c	f	g
מספר מסה	28	27	30	31	32
מספר נויטרונים	14	14	16	16	16

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 צורן, Si . נמק את קביעתך.

ג.

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

ד.

לפניך נוסחאות של ארבע מולקולות:
PH3 ,  PCl3 ,  SiH4 ,  P2H4\text{PH}_3\ ,\ \ \text{PCl}_3\ ,\ \ \text{SiH}_4\ ,\ \ \text{P}_2\text{H}_4PH3​ ,  PCl3​ ,  SiH4​ ,  P2​H4​
רשום נוסחת ייצוג אלקטרונים לכל אחת מן המולקולות הנתונות.

ה.

טמפרטורת הרתיחה של זרחן תלת־כלורי, PCl3(l)\text{PCl}_{3(l)}PCl3(l)​ , גבוהה מטמפרטורת הרתיחה של פוספין, PH3(l)\text{PH}_{3(l)}PH3(l)​ .
הסבר מדוע.

ו.

זרחן תלת־כלורי, PCl3(l)\text{PCl}_{3(l)}PCl3(l)​ , משמש, בין השאר, לייצור חומרי הדברה. בתעשייה מייצרים אותו מזרחן לבן, P4(s)\text{P}_{4(s)}P4(s)​ , ומכלור, Cl2(g)\text{Cl}_{2(g)}Cl2(g)​ , ומשתמשים בו לייצור תרכובות זרחן נוספות.
לפניך תגובות (1)-(3):
(1)P4(s)+6Cl2(g)→4PCl3(l)(1)\quad \text{P}_{4(s)} + 6\text{Cl}_{2(g)} \rightarrow 4\text{PCl}_{3(l)}(1)P4(s)​+6Cl2(g)​→4PCl3(l)​
(2)PCl3(l)+Cl2(g)→PCl5(s)(2)\quad \text{PCl}_{3(l)} + \text{Cl}_{2(g)} \rightarrow \text{PCl}_{5(s)}(2)PCl3(l)​+Cl2(g)​→PCl5(s)​
(3)PCl5(s)+4H2O(l)→H3PO4(aq)+5HCl(aq)(3)\quad \text{PCl}_{5(s)} + 4\text{H}_2\text{O}_{(l)} \rightarrow \text{H}_3\text{PO}_{4(aq)} + 5\text{HCl}_{(aq)}(3)PCl5(s)​+4H2​O(l)​→H3​PO4(aq)​+5HCl(aq)​
מבין תרכובות הזרחן המופיעות בתגובות (1), (2), (3), ציין את התרכובות שיכולות להגיב כמחזר. נמק.

ז.

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

(i)

בתגובה (1) הכלור, Cl2(g)\text{Cl}_{2(g)}Cl2(g)​ , פועל כמחמצן.

(ii)

בתגובה (3) זרחן חמש־כלורי, PCl5(s)\text{PCl}_{5(s)}PCl5(s)​ , פועל כמחמצן.

◂ פתרון מלא לשאלה 14

סעיף א

תשובה:

לאטום b (13 פרוטונים).

מספר הפרוטונים (המספר האטומי) = מספר המסה − מספר הנויטרונים:
האטוםabcfg
מספר פרוטונים28−14=1428-14=1428−14=1427−14=1327-14=1327−14=1330−16=1430-16=1430−16=1431−16=1531-16=1531−16=1532−16=1632-16=1632−16=16
היסודSiAlSiPS
לאטום b המטען הגרעיני הקטן ביותר. המטען הגרעיני נקבע לפי מספר הפרוטונים בגרעין (הנויטרונים אינם טעונים). לאטום b יש 13 פרוטונים – המספר הקטן ביותר בטבלה – ולכן המטען הגרעיני שלו +13+13+13.
טעות נפוצה: לבחור לפי מספר הנויטרונים (ל־a ול־b אותו מספר נויטרונים) או לפי מספר המסה.

האטום	a	b	c	f	g
מספר פרוטונים	$28-14=14$	$27-14=13$	$30-16=14$	$31-16=15$	$32-16=16$
היסוד	Si	Al	Si	P	S

סעיף ב

תשובה:

a ו־c.

מספר הפרוטונים (המספר האטומי) = מספר המסה − מספר הנויטרונים:
האטוםabcfg
מספר פרוטונים28−14=1428-14=1428−14=1427−14=1327-14=1327−14=1330−16=1430-16=1430−16=1431−16=1531-16=1531−16=1532−16=1632-16=1632−16=16
היסודSiAlSiPS
האטומים a ו־c הם איזוטופים של צורן. איזוטופים של יסוד הם אטומים בעלי אותו מספר פרוטונים (אותו מספר אטומי) ומספר נויטרונים שונה. לצורן מספר אטומי 14. לאטומים a ו־c יש 14 פרוטונים, ומספר נויטרונים שונה (14 ו־16), ולכן הם 28Si^{28}\text{Si}28Si ו־30Si^{30}\text{Si}30Si.
טעות נפוצה: לבחור באטומים בעלי מספר נויטרונים זהה (c, f, g) – הם יסודות שונים.

האטום	a	b	c	f	g
מספר פרוטונים	$28-14=14$	$27-14=13$	$30-16=14$	$31-16=15$	$32-16=16$
היסוד	Si	Al	Si	P	S

סעיף ג

תשובה:

c: 2,8,4 ; f: 2,8,5 ; g: 2,8,6

באטום ניטרלי מספר האלקטרונים שווה למספר הפרוטונים (ראו החישוב בסעיפים א/ב):
•c – 14 אלקטרונים: 2,8,4
•f – 15 אלקטרונים: 2,8,5
•g – 16 אלקטרונים: 2,8,6

סעיף ד

תשובה:

ראו האיור: בכל אטום זרחן שלושה קשרים יחידים וזוג לא קושר אחד; ב־SiH4\text{SiH}_4SiH4​ ארבעה קשרים יחידים בלי זוגות לא קושרים; ב־P2H4\text{P}_2\text{H}_4P2​H4​ קשר יחיד P−P\text{P}-\text{P}P−P.

כללים: לזרחן 5 אלקטרוני ערכיות – 3 קשרים וזוג אלקטרונים לא קושר אחד; לצורן 4 – ארבעה קשרים; לכלור 7 – קשר אחד ושלושה זוגות לא קושרים; למימן קשר אחד.
- PH3\text{PH}_3PH3​: P במרכז, קשור בקשרים יחידים לשלושה אטומי H; על P זוג לא קושר אחד. (8 אלקטרוני ערכיות)
- PCl3\text{PCl}_3PCl3​: P במרכז, קשור בקשרים יחידים לשלושה אטומי Cl; על P זוג לא קושר אחד, ועל כל Cl שלושה זוגות לא קושרים. (26 אלקטרוני ערכיות)
- SiH4\text{SiH}_4SiH4​: Si במרכז, קשור בקשרים יחידים לארבעה אטומי H; אין זוגות לא קושרים. (8 אלקטרוני ערכיות)
- P2H4\text{P}_2\text{H}_4P2​H4​: שלד H2P−PH2\text{H}_2\text{P}-\text{PH}_2H2​P−PH2​ – קשר יחיד בין שני אטומי הזרחן, וכל P קשור גם לשני אטומי H; על כל P זוג לא קושר אחד. (14 אלקטרוני ערכיות)

סעיף ה

תשובה:

בשני החומרים אין קשרי מימן; ענן האלקטרונים של PCl3\text{PCl}_3PCl3​ (66 אלקטרונים) גדול בהרבה מזה של PH3\text{PH}_3PH3​ (18 אלקטרונים), ולכן האינטראקציות ואן דר ואלס בין מולקולות PCl3\text{PCl}_3PCl3​ חזקות יותר.

שני החומרים מולקולריים; ברתיחה מחלישים את הקשרים בין המולקולות.
- אין קשרי מימן באף אחד מהם: ב־PCl3\text{PCl}_3PCl3​ אין אטומי מימן, וב־PH3\text{PH}_3PH3​ המימן קשור לזרחן, שאינו מן האטומים N, O, F (האלקטרושליליות של P ושל H שוות, 2.1).
•לשתי המולקולות מבנה של פירמידה משולשת, ובין מולקולות כל אחד מהחומרים פועלות אינטראקציות ואן דר ואלס (ובין מולקולות PCl3\text{PCl}_3PCl3​ הקוטביות גם דו־קוטב–דו־קוטב).
- גודל ענן האלקטרונים: במולקולת PCl3\text{PCl}_3PCl3​ יש 15+3⋅17=6615+3\cdot17=6615+3⋅17=66 אלקטרונים, ובמולקולת PH3\text{PH}_3PH3​ רק 15+3⋅1=1815+3\cdot1=1815+3⋅1=18. ענן האלקטרונים של PCl3\text{PCl}_3PCl3​ גדול בהרבה, ולכן האינטראקציות ואן דר ואלס בין מולקולותיו חזקות בהרבה.
לכן נדרשת יותר אנרגיה כדי להפריד בין מולקולות PCl3\text{PCl}_3PCl3​, וטמפרטורת הרתיחה שלו גבוהה יותר (כ־76∘C76^{\circ}\text{C}76∘C לעומת כ־−88∘C-88^{\circ}\text{C}−88∘C).

סעיף ו

תשובה:

רק PCl3\text{PCl}_3PCl3​ (לא PCl5\text{PCl}_5PCl5​ ולא H3PO4\text{H}_3\text{PO}_4H3​PO4​).

דרגות החמצון של הזרחן בתרכובות (הכלור אלקטרושלילי יותר מזרחן, ולכן דרגת החמצון שלו בתרכובות אלה −1-1−1):
התרכובתPCl3\text{PCl}_3PCl3​PCl5\text{PCl}_5PCl5​H3PO4\text{H}_3\text{PO}_4H3​PO4​
דרגת החמצון של P+3+3+3+5+5+5+5+5+5
(חישוב: ב־PCl3\text{PCl}_3PCl3​: x+3(−1)=0⇒x=+3x + 3(-1) = 0 \Rightarrow x = +3x+3(−1)=0⇒x=+3; ב־H3PO4\text{H}_3\text{PO}_4H3​PO4​: 3(+1)+x+4(−2)=0⇒x=+53(+1) + x + 4(-2) = 0 \Rightarrow x = +53(+1)+x+4(−2)=0⇒x=+5.)
מחזר הוא חומר שמוסר אלקטרונים – דרגת החמצון של אחד מאטומיו עולה. לזרחן 5 אלקטרוני ערכיות, ולכן דרגת החמצון הגבוהה ביותר (המרבית) שלו היא +5+5+5.
- PCl3\text{PCl}_3PCl3​ יכולה להגיב כמחזר: דרגת החמצון של P בה (+3+3+3) נמוכה מ־+5+5+5, ולכן הזרחן יכול למסור אלקטרונים ודרגת החמצון שלו יכולה לעלות (כפי שקורה בתגובה (2)).
- PCl5\text{PCl}_5PCl5​ ו־H3PO4\text{H}_3\text{PO}_4H3​PO4​ אינן יכולות להגיב כמחזר (מבחינת הזרחן): דרגת החמצון של P בהן היא +5+5+5, המרבית האפשרית, ולכן הזרחן אינו יכול למסור עוד אלקטרונים.

התרכובת	$\text{PCl}_3$	$\text{PCl}_5$	$\text{H}_3\text{PO}_4$
דרגת החמצון של P	$+3$	$+5$	$+5$

סעיף ז

(i)

תשובה:

נכון.

נכון. בתגובה (1) דרגת החמצון של Cl יורדת מ־0 ב־Cl2\text{Cl}_2Cl2​ ל־−1-1−1 ב־PCl3\text{PCl}_3PCl3​: כל אטום כלור קולט אלקטרון (עובר חיזור). חומר שקולט אלקטרונים הוא המחמצן. (המחזר הוא P4\text{P}_4P4​: דרגת החמצון של P עולה מ־0 ל־+3+3+3.)

(ii)

תשובה:

לא נכון.

לא נכון. בתגובה (3) דרגת החמצון של P היא +5+5+5 גם ב־PCl5\text{PCl}_5PCl5​ וגם ב־H3PO4\text{H}_3\text{PO}_4H3​PO4​, ודרגות החמצון של Cl (−1-1−1), של H (+1+1+1) ושל O (−2-2−2) אינן משתנות. אין מעבר אלקטרונים – תגובה (3) אינה תגובת חמצון־חיזור, ולכן PCl5\text{PCl}_5PCl5​ אינו פועל בה כמחמצן.

טבלת התשובות

שאלה	סעיף	תשובה
1	-	ג – $Z=16$ (גופרית), מספר המסה $16+16=32$ .
2	-	א
3	-	א – $\text{CHF}_3$ ו־ $\text{OCS}$
4	-	א – ב־a וב־c דרגת החמצון של כל אטומי Cl יורדת מ־0 ל־ $-1$ ; ב־b אטום Cl אחד מחוזר ואחד מתחמצן.
5	-	ד – S ב־ $\text{SO}_2$ מתחמצן מ־ $(+4)$ ל־ $(+6)$ ומוסר אלקטרונים; Br ב־ $\text{Br}_2$ מתחזר מ־ $(0)$ ל־ $(-1)$ וקולט אותם.
6	-	א
7	-	ד – הנוסחה המולקולרית של ג'רניול היא $\text{C}_{10}\text{H}_{18}\text{O}$ , זהה לזו של ציטרונלאל, והמבנה שונה – ולכן הם איזומרים.
8	-	ב – אתיל אמין הוא בסיס: הוא מקבל פרוטון ממולקולת מים, ונוצרים יוני $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{NH}_3^{+}$ ויוני הידרוקסיד.
9	א	$\text{HCl}_{(g)} + \text{H}_2\text{O}_{(l)} \rightarrow \text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)} + \text{Cl}^{-}_{(aq)}$
	ב	$1.50\times 10^{4}\ \text{mol}$
	ג	$3.29\times10^{6}\ \text{g}$ = 3.29 טון HCl ביום.
	ד	למשל: מצמצם את כמות הפסולת; החומצה הכלורית מתקבלת מחדש ונחסכת קניית חומצה חדשה; נוצר $\text{Fe}_2\text{O}_3$ שמשמש חומר גלם לפיגמנטים ולמגנטים.
	ה	גרף II: בכלי A ה־pH עולה, ובכלי B ה־pH נשאר קבוע.
	ו	$\text{FeCl}_3$ ; ביון $\text{Cl}^{-}$ : 2,8,8.
	ז	מים.
10	א	בכל מולקולה אטום C מרכזי עם 4 קשרים יחידים (ללא זוגות לא קושרים); לכל אטום Cl – 3 זוגות לא קושרים; ל־ H אין זוגות לא קושרים.
	ב	(1) גודל ענן האלקטרונים – גדול יותר ב־ $\text{CH}_3\text{Cl}$ ; (2) קוטביות המולקולה – $\text{CH}_3\text{Cl}$ קוטבית ו־ $\text{CH}_4$ לא קוטבית.
	ג	$\text{CH}_4$ – לא קוטבית (ארבעה קשרים זהים בסידור סימטרי); בין המולקולות: ואן דר ואלס בין דו־קטבים רגעיים בלבד. $\text{CH}_3\text{Cl}$ – קוטבית; בין המולקולות: ואן דר ואלס, כולל משיכה בין דו־קטבים קבועים.
	ד	$\text{NH}_4\text{Cl}_{(s)} \rightarrow \text{NH}_{3(g)} + \text{HCl}_{(g)}$
	ה	$(\text{NH}_4)_2\text{CO}_{3(s)} \rightarrow 2\text{NH}_{3(g)} + \text{CO}_{2(g)} + \text{H}_2\text{O}_{(g)}$
	ו	$0.0400\ \text{mol}$ של $\text{NH}_3$ ; נפח $\approx 0.997\ \text{L}$ (כ־ $1.00\ \text{L}$ ).
	ז	לא. התפרקו $0.0200\ \text{mol}$ של $(\text{NH}_4)_2\text{CO}_3$ לעומת $0.0400\ \text{mol}$ של $\text{NH}_4\text{Cl}$ – חצי.
	ח	אנדותרמיות – המערכת קולטת אנרגייה (חום) מהסביבה.
11	א i	סריג אטומי – יש לשבור קשרים קוולנטיים חזקים רבים בין אטומי הפחמן.
	א ii	בגרפיט יש אלקטרונים שאינם מקומיים, החופשיים לנוע לאורך השכבות.
	ב i	שני קווים מתחת לרמת המגיבים: $\text{H}_2\text{O}_{(g)}$ למעלה, $\text{H}_2\text{O}_{(l)}$ נמוך ממנו.
	ב ii	שני חצים כלפי מטה מרמת המגיבים: אל $\text{H}_2\text{O}_{(g)}$ ואל $\text{H}_2\text{O}_{(l)}$ .
	ג i	חץ כלפי מעלה מקו $\text{H}_2\text{O}_{(l)}$ אל קו $\text{H}_2\text{O}_{(g)}$ .
	ג ii	$\Delta H^{o}_{(3)} = +44.0\ \text{kJ}$
	ד i	אנרגיית השפעול של תגובה (4) (עקומה I) נמוכה מזו של תגובה (5) (עקומה II), ולכן קצב יצירת המתנול גבוה בהרבה.
	ד ii	אקסותרמית.
12	א	$\text{HNO}_{3(l)} + \text{H}_2\text{O}_{(l)} \rightarrow \text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)} + \text{NO}_3^{-}{}_{(aq)}$
	ב	$m = 12.6\ \text{g}$
	ג	$\text{Ba(OH)}_{2(s)} \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} \text{Ba}^{2+}_{(aq)} + 2\text{OH}^{-}_{(aq)}$
	ד	$\text{Ba}^{2+}_{(aq)} + 2\text{OH}^{-}_{(aq)} + 2\text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)} + \text{SO}_4^{2-}{}_{(aq)} \rightarrow \text{BaSO}_{4(s)} + 4\text{H}_2\text{O}_{(l)}$
	ה	$C(\text{Ba(OH)}_2) = 0.0720\ \text{M}$
	ו	קבוצה 3 – הקבוצה הקרבוקסילית (COOH).
	ז	גבוה יותר.
13	א i	ראו איור: כל אטום C בארבעה קשרים יחידים, כל אטום N בשלושה קשרים יחידים ועם זוג אלקטרונים לא קושר אחד.
	א ii	1-פרופילאמין ו־2-פרופילאמין.
	ב	לשני האמינים קבוצת $\text{NH}_2$ אחת (קשרי מימן דומים), אך ענן האלקטרונים של 1-פרופילאמין גדול יותר – אינטראקציות ואן דר ואלס חזקות יותר.
	ג	היגד (3).
	ד	גבוהה יותר.
	ה i	הברז והצנרת פולטים אנרגייה.
	ה ii	תגובה (1).
	ה iii	אידוי.
	ו	דיאגרמה 3.
14	א	לאטום b (13 פרוטונים).
	ב	a ו־c.
	ג	c: 2,8,4 ; f: 2,8,5 ; g: 2,8,6
	ד	ראו האיור: בכל אטום זרחן שלושה קשרים יחידים וזוג לא קושר אחד; ב־ $\text{SiH}_4$ ארבעה קשרים יחידים בלי זוגות לא קושרים; ב־ $\text{P}_2\text{H}_4$ קשר יחיד $\text{P}-\text{P}$ .
	ה	בשני החומרים אין קשרי מימן; ענן האלקטרונים של $\text{PCl}_3$ (66 אלקטרונים) גדול בהרבה מזה של $\text{PH}_3$ (18 אלקטרונים), ולכן האינטראקציות ואן דר ואלס בין מולקולות $\text{PCl}_3$ חזקות יותר.
	ו	רק $\text{PCl}_3$ (לא $\text{PCl}_5$ ולא $\text{H}_3\text{PO}_4$ ).
	ז i	נכון.
	ז ii	לא נכון.