מתכונת 3 בכימיה - שאלון עיקרי 037381

5 יח"ל (55%) · שאלון 037381 · 14 שאלות · 3 שעות

מבחן מתכונת בכימיה, שאלון עיקרי, 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 לפי חוקי המענה של תשפ"ז: פרק ראשון (40 נק'): שאלות 1–8 רב-ברירה – מספיק לענות נכון על 6 כדי לקבל 20 נקודות; שאלה 9 (מאמר) חובה – 20 נקודות. פרק שני (60 נק'): יש לענות על 3 מתוך 5 שאלות, 20 נקודות לכל שאלה. משך: 3 שעות.

פרק ראשון

שאלה 1 · נוסחה של תרכובת יונית מייצוג אלקטרונים – יסודות x, y, z

רב-ברירה

האותיות x , y , z הן סמלים שרירותיים המייצגים שלושה יסודות בטבלה המחזורית.
לפניך נוסחאות ייצוג אלקטרוניות של אטומי היסודות x , y , z .
בין שניים מן היסודות האלה יכולה להתקיים תגובה שבה תתקבל תרכובת יונית.
מהי הנוסחה האמפירית הנכונה של תרכובת זו?

א.
$\text{x}_3\text{y}_2$
ב.
$\text{x}_2\text{y}_3$
ג.
$\text{xy}$
ד.
$\text{xz}_3$

◂ פתרון מלא לשאלה 1

התשובה הנכונה: ב

תשובה:

ב — x2y3\text{x}_2\text{y}_3x2​y3​: היון x3+\text{x}^{3+}x3+ והיון y2−\text{y}^{2-}y2− מתאחדים ביחס 2:3.

ספירת אלקטרוני הערכיות לפי הייצוג:
•לאטום x יש 3 אלקטרוני ערכיות — מתכת מטור 13; הוא מוסר 3 אלקטרונים ויוצר יון x3+\text{x}^{3+}x3+.
•לאטום y יש 6 אלקטרוני ערכיות — אל־מתכת מטור 16; הוא קולט 2 אלקטרונים ויוצר יון y2−\text{y}^{2-}y2−.
•לאטום z יש 8 אלקטרוני ערכיות — רמה חיצונית מלאה, גז אציל (טור 18); הוא אינו מוסר ואינו קולט אלקטרונים ואינו יוצר תרכובות.
לכן התרכובת היונית נוצרת בין המתכת x לאל־המתכת y. התרכובת ניטרלית חשמלית: 2(+3)+3(−2)=02(+3)+3(-2)=02(+3)+3(−2)=0 ← הנוסחה האמפירית x2y3\text{x}_2\text{y}_3x2​y3​ (כמו Al2O3\text{Al}_2\text{O}_3Al2​O3​). תשובה ב נכונה.
מדוע האחרות שגויות:
•א. x3y2\text{x}_3\text{y}_2x3​y2​: מטען כולל 3(+3)+2(−2)=+5≠03(+3)+2(-2)=+5\neq 03(+3)+2(−2)=+5=0 (היחס הפוך).
•ג. xy\text{xy}xy: מטען כולל +3−2=+1≠0+3-2=+1\neq 0+3−2=+1=0.
•ד. xz3\text{xz}_3xz3​: z הוא גז אציל ואינו יוצר יונים ותרכובות.
טעות נפוצה: לכתוב את היחס בין היונים לפי מספר אלקטרוני הערכיות (3 ו־6) במקום לפי מטעני היונים.

שאלה 2 · מיקום בטבלה המחזורית, סוג היון והיערכות האלקטרונים ביון

רב-ברירה

בכל אחד מן הסעיפים א–ד מוצגים נתונים על אטום של יסוד מסוים ועל היון החד־אטומי שהאטום יוצר.
באיזה סעיף המידע הנתון תואם במלואו?

א.
טור 2, שורה 3; היון שהאטום יוצר: $\text{X}^{2+}$ ; היערכות האלקטרונים ביון: 2,8,2
ב.
טור 6, שורה 2; היון שהאטום יוצר: $\text{X}^{2-}$ ; היערכות האלקטרונים ביון: 2,8
ג.
טור 1, שורה 4; היון שהאטום יוצר: $\text{X}^{-}$ ; היערכות האלקטרונים ביון: 2,8,8
ד.
טור 7, שורה 3; היון שהאטום יוצר: $\text{X}^{-}$ ; היערכות האלקטרונים ביון: 2,8,7

◂ פתרון מלא לשאלה 2

התשובה הנכונה: ב

תשובה:

ב – אטום בטור 6 ובשורה 2 (חמצן, 2,6) מקבל 2 אלקטרונים ויוצר יון X2−\text{X}^{2-}X2− שהיערכותו 2,8.

תשובה: ב.
כללים: מספר השורה = מספר רמות האנרגיה המאוכלסות באטום; מספר הטור = מספר אלקטרוני הערכיות. אטומי מתכות (טורים 1–3) מוסרים את אלקטרוני הערכיות ויוצרים יונים חיוביים; אטומי אל־מתכות (טורים 5–7) מקבלים אלקטרונים עד להשלמת אוקטט ויוצרים יונים שליליים. ביון מתקבלת היערכות אלקטרונים של גז אציל.
- ב – נכון: אטום בשורה 2 ובטור 6 – היערכות 2,6 (חמצן). האטום מקבל 2 אלקטרונים ויוצר יון X2−\text{X}^{2-}X2− (O2−\text{O}^{2-}O2−) שהיערכות האלקטרונים בו 2,8.
- א – לא נכון: אטום בשורה 3 ובטור 2 (מגנזיום, 2,8,2) מוסר את 2 אלקטרוני הערכיות ויוצר יון X2+\text{X}^{2+}X2+, אך היערכות האלקטרונים ביון היא 2,8 ולא 2,8,2 (2,8,2 היא ההיערכות באטום).
- ג – לא נכון: אטום בשורה 4 ובטור 1 (אשלגן, 2,8,8,1) מוסר אלקטרון אחד ויוצר יון חיובי X+\text{X}^{+}X+ (היערכות 2,8,8), ולא יון שלילי.
- ד – לא נכון: אטום בשורה 3 ובטור 7 (כלור, 2,8,7) מקבל אלקטרון אחד ויוצר יון X−\text{X}^{-}X− שהיערכותו 2,8,8 ולא 2,8,7.
טעות נפוצה: לרשום עבור היון את היערכות האלקטרונים של האטום, בלי להוסיף או להחסיר את האלקטרונים שהתקבלו או נמסרו.

שאלה 3 · אלדהיד ואמין – קבוצות פונקציונליות וקשרי מימן

רב-ברירה

הנוסחאות שלפניכם מייצגות את נוסחאות המבנה של שתי מולקולות המסומנות באופן שרירותי a\text{a}a ו־ b\text{b}b .
לפניכם ארבעה היגדים I–IV\text{I–IV}I–IV .
I. במולקולה a\text{a}a הקבוצה הפונקציונלית היא אלדהיד.
II. במולקולה b\text{b}b הקבוצה הפונקציונלית היא אמין.
III. בין מולקולות a\text{a}a עשויים להיווצר גם קשרי מימן.
IV. בין מולקולות b\text{b}b לא נוצרים קשרי מימן.
מה הם ההיגדים הנכונים?

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

◂ פתרון מלא לשאלה 3

התשובה הנכונה: א

תשובה:

א – I ו־II

התשובה הנכונה: א.
- מולקולה a: CH3CH2CHO\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CHO}CH3​CH2​CHO (פרופנאל). אטום הפחמן שבקצה השרשרת קשור בקשר כפול לאטום חמצן ובקשר יחיד לאטום מימן – זו הקבוצה הפונקציונלית אלדהיד. היגד I נכון.
- מולקולה b: CH3CH2CH2NH2\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{NH}_2CH3​CH2​CH2​NH2​ (פרופאן־1־אמין). אטום חנקן קשור לאטום פחמן ולשני אטומי מימן – זו הקבוצה הפונקציונלית אמין (אמין ראשוני). היגד II נכון.
- היגד III – לא נכון: במולקולה a כל אטומי המימן קשורים לאטומי פחמן, ואין אטום מימן הקשור לאטום N, O או F. לכן בין מולקולות a אין קשרי מימן (רק אינטראקציות ואן דר ואלס, ובהן משיכה בין דו־קטבים).
- היגד IV – לא נכון: במולקולה b יש אטומי מימן הקשורים לאטום חנקן (קשר N–H\text{N–H}N–H קוטבי), ולאטום החנקן יש זוג אלקטרונים לא קושר. לכן בין מולקולות b נוצרים קשרי מימן.
לכן ההיגדים הנכונים הם I ו־II.

שאלה 4 · השוואת ΔH בשרפת מתנול

רב-ברירה

לפניך ניסוחים של שלוש תגובות אקסותרמיות של שרפת מתנול:
(1)2CH3OH(l)+3O2(g)→2CO2(g)+4H2O(l)ΔH1(1)\quad 2\text{CH}_3\text{OH}_{(l)} + 3\text{O}_{2(g)} \rightarrow 2\text{CO}_{2(g)} + 4\text{H}_2\text{O}_{(l)} \qquad \Delta H_1(1)2CH3​OH(l)​+3O2(g)​→2CO2(g)​+4H2​O(l)​ΔH1​
(2)2CH3OH(g)+3O2(g)→2CO2(g)+4H2O(l)ΔH2(2)\quad 2\text{CH}_3\text{OH}_{(g)} + 3\text{O}_{2(g)} \rightarrow 2\text{CO}_{2(g)} + 4\text{H}_2\text{O}_{(l)} \qquad \Delta H_2(2)2CH3​OH(g)​+3O2(g)​→2CO2(g)​+4H2​O(l)​ΔH2​
(3)2CH3OH(l)+3O2(g)→2CO2(g)+4H2O(g)ΔH3(3)\quad 2\text{CH}_3\text{OH}_{(l)} + 3\text{O}_{2(g)} \rightarrow 2\text{CO}_{2(g)} + 4\text{H}_2\text{O}_{(g)} \qquad \Delta H_3(3)2CH3​OH(l)​+3O2(g)​→2CO2(g)​+4H2​O(g)​ΔH3​
מהו הסדר הנכון של ערכי ΔH\Delta HΔH על־פי גודלם?

א.
$\Delta H_3 > \Delta H_1 > \Delta H_2$
ב.
$\Delta H_2 > \Delta H_1 > \Delta H_3$
ג.
$\Delta H_1 > \Delta H_3 > \Delta H_2$
ד.
$\Delta H_1 > \Delta H_2 > \Delta H_3$

◂ פתרון מלא לשאלה 4

התשובה הנכונה: א

תשובה:

א – ΔH3>ΔH1>ΔH2\Delta H_3 > \Delta H_1 > \Delta H_2ΔH3​>ΔH1​>ΔH2​ (כל הערכים שליליים; ΔH2\Delta H_2ΔH2​ השלילי ביותר).

התשובה הנכונה: א.
ΔH=Hתוצרים−Hמגיבים\Delta H = H_{\text{תוצרים}} - H_{\text{מגיבים}}ΔH=Hתוצרים​−Hמגיבים​. בשלוש התגובות הערכים שליליים (תגובות אקסותרמיות). נשווה כל תגובה לתגובה (1):
- תגובה (2) לעומת (1): התוצרים זהים, אבל המגיב מתנול נמצא במצב גז. לגז אנתלפיה גבוהה יותר מאשר לנוזל (באידוי משקיעים אנרגיה להתגברות על הכוחות בין המולקולות). המגיבים ב־(2) גבוהים יותר באנתלפיה, ולכן נפלטת יותר אנרגיה: ΔH2\Delta H_2ΔH2​ שלילי יותר מ־ΔH1\Delta H_1ΔH1​, כלומר ΔH1>ΔH2\Delta H_1 > \Delta H_2ΔH1​>ΔH2​.
- תגובה (3) לעומת (1): המגיבים זהים, אבל המים נוצרים במצב גז, שהאנתלפיה שלו גבוהה מזו של מים נוזליים. התוצרים ב־(3) גבוהים יותר באנתלפיה, ולכן נפלטת פחות אנרגיה: ΔH3\Delta H_3ΔH3​ פחות שלילי מ־ΔH1\Delta H_1ΔH1​, כלומר ΔH3>ΔH1\Delta H_3 > \Delta H_1ΔH3​>ΔH1​.
מכאן: ΔH3>ΔH1>ΔH2\Delta H_3 > \Delta H_1 > \Delta H_2ΔH3​>ΔH1​>ΔH2​.
•ב – לא נכון: זהו הסדר של כמות החום הנפלטת (הערך המוחלט), ולא של ערכי ΔH\Delta HΔH השליליים.
•ג – לא נכון: ΔH3\Delta H_3ΔH3​ גדול מ־ΔH1\Delta H_1ΔH1​ ולא קטן ממנו.
•ד – לא נכון: ΔH3\Delta H_3ΔH3​ הוא הגדול מבין השלושה, ולא הקטן ביותר.
טעות נפוצה: להשוות את הערכים המוחלטים של ΔH\Delta HΔH במקום את הערכים עצמם (השליליים).

שאלה 5 · שימור מסה בכלי סגור – נתרן פחמתי וחומצה

רב-ברירה

נערך ניסוי שבו הניחו על מאזניים בקבוק ארלנמייר סגור בפקק.
בבקבוק הייתה תמיסה של נתרן פחמתי, Na2CO3(aq)\text{Na}_2\text{CO}_{3(aq)}Na2​CO3(aq)​ (מסומנת Y), ובתוכה עמדה מבחנה קטנה ובה תמיסה של מימן כלורי, HCl(aq)\text{HCl}_{(aq)}HCl(aq)​ (מסומנת X).
המסה הכוללת שנמדדה במאזניים הייתה 210.50 גרם (ראו איור I) .
הטו את הבקבוק הסגור, כך שהמבחנה נפלה והתמיסות התערבבו. בבקבוק נראו בועות גז (ראו איור II). הפקק לא הוסר במהלך הניסוי.
ניסוח התגובה שהתרחשה הוא:
CO3(aq)2−+2H3O(aq)+→CO2(g)+3H2O(l)\text{CO}^{2-}_{3(aq)} + 2\text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)} \rightarrow \text{CO}_{2(g)} + 3\text{H}_2\text{O}_{(l)}CO3(aq)2−​+2H3​O(aq)+​→CO2(g)​+3H2​O(l)​
לפניכם איורים I–III , המתארים את שלושת השלבים בניסוי.
מהי המסה הכוללת שנמדדה במאזניים בתום התגובה (איור III)?

א.
מסה קטנה מ־ 210.50 גרם, כי בתגובה נוצר גז.
ב.
מסה גדולה מ־ 210.50 גרם, כי נוצרו מולקולות מים נוספות.
ג.
אי אפשר לקבוע את המסה הכוללת ללא נתונים על ריכוז התמיסות ועל הנפח שלהן.
ד.
מסה שווה ל־ 210.50 גרם.

◂ פתרון מלא לשאלה 5

התשובה הנכונה: ד

תשובה:

ד – הבקבוק סגור, הגז נשאר בתוכו, והמסה נשמרת: 210.50 גרם.

לפי חוק שימור המסה, בתגובה כימית האטומים אינם נוצרים ואינם נעלמים, אלא רק מתארגנים מחדש, ולכן מסת התוצרים שווה למסת המגיבים.
בניסוי זה נוצר הגז CO2(g)\text{CO}_{2(g)}CO2(g)​, אבל הבקבוק סגור בפקק לאורך כל הניסוי: הגז נשאר בתוך הבקבוק ונשקל יחד עם שאר החומרים. שום חומר לא נכנס למערכת ולא יצא ממנה. לכן המסה הכוללת שנמדדה באיור III שווה ל־ 210.50 גרם – תשובה ד.
- א שגויה: היווצרות גז מקטינה את המסה הנמדדת רק אם הגז יוצא מן הכלי; כאן הכלי סגור.
- ב שגויה: המים שנוצרו בנויים מאטומים שהיו במגיבים (ביוני ההידרוניום ובפחמה), ולא נוספה מסה מבחוץ.
- ג שגויה: שימור המסה במערכת סגורה אינו תלוי בכמויות המגיבים, ולכן אין צורך בנתוני ריכוז ונפח.
טעות נפוצה: לחשוב שכל תגובה שבה נוצר גז מקטינה את המסה, גם כאשר הכלי סגור.

שאלה 6 · לחץ של גזים בעלי מסה שווה

רב-ברירה

נתונים שני כלים סגורים, A ו־ B , שנפחם זהה.
כלי A מכיל 8.0 גרם של הגז הליום, He(g)\text{He}_{(g)}He(g)​ .
כלי B מכיל 8.0 גרם של הגז מתאן, CH4(g)\text{CH}_{4(g)}CH4(g)​ .
הטמפרטורה בשני הכלים שווה.
מהו ההיגד הנכון?

א.
מספר החלקיקים של הגז בכלי A שווה למספר החלקיקים של הגז בכלי B .
ב.
הלחץ בכלי A גדול פי 4 מן הלחץ בכלי B .
ג.
הלחץ בשני הכלים שווה, כי המסות של הגזים שוות.
ד.
הלחץ בכלי B גדול פי 4 מן הלחץ בכלי A .

◂ פתרון מלא לשאלה 6

התשובה הנכונה: ב

תשובה:

ב – בכלי A יש 2.0 mol הליום ובכלי B יש 0.50 mol מתאן; בנפח ובטמפרטורה שווים הלחץ יחסי למספר המולים.

התשובה: ב.
מספר המולים בכל כלי (n=mMn=\frac{m}{M}n=Mm​):
nHe=8.0 g4.0 gmol=2.0 moln_{\text{He}}=\frac{8.0\ \text{g}}{4.0\ \frac{\text{g}}{\text{mol}}}=2.0\ \text{mol}nHe​=4.0 molg​8.0 g​=2.0 mol
MCH4=12.0+4⋅1.0=16.0 gmolnCH4=8.0 g16.0 gmol=0.50 molM_{\text{CH}_4}=12.0+4\cdot1.0=16.0\ \frac{\text{g}}{\text{mol}} \qquad n_{\text{CH}_4}=\frac{8.0\ \text{g}}{16.0\ \frac{\text{g}}{\text{mol}}}=0.50\ \text{mol}MCH4​​=12.0+4⋅1.0=16.0 molg​nCH4​​=16.0 molg​8.0 g​=0.50 mol
לפי PV=nRTPV=nRTPV=nRT: P=nRTVP=\frac{nRT}{V}P=VnRT​. הנפח והטמפרטורה בשני הכלים שווים, ולכן הלחץ יחסי למספר המולים:
PAPB=nAnB=2.0 mol0.50 mol=4\frac{P_A}{P_B}=\frac{n_A}{n_B}=\frac{2.0\ \text{mol}}{0.50\ \text{mol}}=4PB​PA​​=nB​nA​​=0.50 mol2.0 mol​=4
הלחץ בכלי A גדול פי 4 – ב נכון.
- א – לא נכון: מספר המולים שונה, ולכן גם מספר החלקיקים (אטומי He לעומת מולקולות CH4\text{CH}_4CH4​) שונה: בכלי A פי 4 חלקיקים.
- ג – לא נכון: הלחץ תלוי במספר החלקיקים (מספר המולים) ולא במסת הגז.
- ד – לא נכון: היחס הפוך – הלחץ גדול יותר בכלי A, שבו המסה המולרית קטנה יותר ולכן מספר המולים גדול יותר.
טעות נפוצה: להסיק ממסות שוות שמספר המולים שווה, בלי לחלק במסה המולרית.

שאלה 7 · מנגן דו־חמצני וכלוריד – מחמצן ומספר מולי אלקטרונים

רב-ברירה

במעבדה אפשר להכין כמות קטנה של גז כלור בתגובה בין מנגן דו־חמצני, MnO2(s)\text{MnO}_{2(s)}MnO2(s)​ , לבין תמיסה מרוכזת של מימן כלורי, HCl(aq)\text{HCl}_{(aq)}HCl(aq)​. לפניכם ניסוח נטו של התגובה:
MnO2(s)+4H3O(aq)++2Cl(aq)−→Mn(aq)2++Cl2(g)+6H2O(l)\text{MnO}_{2(s)} + 4\text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)} + 2\text{Cl}^{-}_{(aq)} \rightarrow \text{Mn}^{2+}_{(aq)} + \text{Cl}_{2(g)} + 6\text{H}_2\text{O}_{(l)}MnO2(s)​+4H3​O(aq)+​+2Cl(aq)−​→Mn(aq)2+​+Cl2(g)​+6H2​O(l)​
בניסוי נוצרו 0.20 mol0.20\ \text{mol}0.20 mol של Cl2(g)\text{Cl}_{2(g)}Cl2(g)​ .
מהו המחמצן בתגובה, וכמה מול אלקטרונים עברו בתגובה זו?

א.
המחמצן: $\text{MnO}_{2(s)}$ ; עברו $0.40\ \text{mol}$ אלקטרונים
ב.
המחמצן: $\text{Cl}^{-}_{(aq)}$ ; עברו $0.40\ \text{mol}$ אלקטרונים
ג.
המחמצן: $\text{MnO}_{2(s)}$ ; עברו $0.20\ \text{mol}$ אלקטרונים
ד.
המחמצן: $\text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)}$ ; עברו $0.80\ \text{mol}$ אלקטרונים

◂ פתרון מלא לשאלה 7

התשובה הנכונה: א

תשובה:

א – MnO2\text{MnO}_2MnO2​ הוא המחמצן; עברו 0.40 mol0.40\ \text{mol}0.40 mol אלקטרונים.

התשובה הנכונה: א.
דרגות החמצון:
•מנגן: ב־MnO2\text{MnO}_2MnO2​: x+2(−2)=0⇒x=+4x + 2(-2) = 0 \Rightarrow x = +4x+2(−2)=0⇒x=+4 ; ב־Mn2+\text{Mn}^{2+}Mn2+: +2+2+2. דרגת החמצון יורדת – המנגן מקבל 2 אלקטרונים לכל יחידת MnO2\text{MnO}_2MnO2​, ולכן MnO2\text{MnO}_2MnO2​ הוא המחמצן.
•כלור: ב־Cl−\text{Cl}^{-}Cl−: −1-1−1 ; ב־Cl2\text{Cl}_2Cl2​: 0. דרגת החמצון עולה – Cl−\text{Cl}^{-}Cl− הוא המחזר. כדי ליצור מולקולת Cl2\text{Cl}_2Cl2​ אחת, שני יוני כלוריד מוסרים יחד 2 אלקטרונים.
•מימן וחמצן ב־H3O+\text{H}_3\text{O}^{+}H3​O+ וב־H2O\text{H}_2\text{O}H2​O: +1+1+1 ו־−2-2−2 – ללא שינוי; H3O+\text{H}_3\text{O}^{+}H3​O+ אינו מחמצן ואינו מחזר.
יחס המולים: Cl2:e−=1:2\text{Cl}_2 : e^- = 1 : 2Cl2​:e−=1:2
ne−=2⋅nCl2=2⋅0.20 mol=0.40 moln_{e^-} = 2 \cdot n_{\text{Cl}_2} = 2 \cdot 0.20\ \text{mol} = 0.40\ \text{mol}ne−​=2⋅nCl2​​=2⋅0.20 mol=0.40 mol
- ב – מספר האלקטרונים נכון, אך Cl−\text{Cl}^{-}Cl− מוסר אלקטרונים – הוא המחזר, לא המחמצן.
- ג – המחמצן נכון, אך החישוב מניח אלקטרון אחד בלבד לכל מולקולת Cl2\text{Cl}_2Cl2​.
- ד – H3O+\text{H}_3\text{O}^{+}H3​O+ אינו משנה דרגת חמצון; הערך 0.80 מתקבל מהכפלה במקדם של H3O+\text{H}_3\text{O}^{+}H3​O+ (4) במקום ביחס האלקטרונים.

שאלה 8 · גורמים המשפיעים על קצב התגובה בין שיש לחומצה

רב-ברירה

תלמידים רצו לחקור את התגובה בין שיש (סידן פחמתי), CaCO3(s)\text{CaCO}_{3(s)}CaCO3(s)​ , לבין תמיסת מימן כלורי, HCℓ(aq)\text{HC}\ell_{(aq)}HCℓ(aq)​ .
התלמידים הכניסו לכוס 222 גרם שבבי שיש והוסיפו 505050 מ"ל תמיסת HCℓ(aq)\text{HC}\ell_{(aq)}HCℓ(aq)​ בריכוז 1M1\text{M}1M בטמפרטורת החדר. נתון שהחומצה הייתה בעודף.
נתונה התגובה: CaCO3(s)+2HCℓ(aq)→CaCℓ2(aq)+H2O(ℓ)+CO2(g)\text{CaCO}_{3(s)} + 2\text{HC}\ell_{(aq)} \rightarrow \text{CaC}\ell_{2(aq)} + \text{H}_2\text{O}_{(\ell)} + \text{CO}_{2(g)}CaCO3(s)​+2HCℓ(aq)​→CaCℓ2(aq)​+H2​O(ℓ)​+CO2(g)​
התלמידים הציעו שינויים שאפשר לעשות כדי להגביר את קצב התגובה.
איזו מן ההצעות א–ד תגביר את קצב התגובה?

א.
הוספת $50$ מ"ל מים לתמיסת החומצה לפני הוספתה לשיש.
ב.
ביצוע הניסוי בכוס גדולה יותר, עם אותן כמויות של שיש ושל חומצה.
ג.
שימוש ב־ $2$ גרם אבקת שיש במקום $2$ גרם שבבי שיש.
ד.
קירור תמיסת החומצה ל־ $10^{\text{o}}\text{C}$ לפני הוספתה לשיש.

◂ פתרון מלא לשאלה 8

התשובה הנכונה: ג

תשובה:

ג – אבקת שיש היא בעלת שטח פנים גדול יותר, ולכן קצב התגובה גדל.

תשובה ג נכונה. בתגובה משתתף מגיב מוצק (שיש). שטח הפנים של המגיב המוצק הוא גורם המשפיע על קצב התגובה: באבקה שטח הפנים של אותה מסת שיש גדול בהרבה מאשר בשבבים, ולכן התגובה מהירה יותר.
למה האחרות שגויות:
- א. הוספת מים מהלה את החומצה: ריכוז המגיב HCℓ\text{HC}\ellHCℓ קטן, ולכן קצב התגובה קטן.
- ב. גודל הכוס אינו משנה את ריכוז החומצה, את הטמפרטורה או את שטח הפנים של השיש, ולכן אינו משפיע על הקצב.
- ד. הורדת הטמפרטורה מקטינה את קצב התגובה.
טעות נפוצה: לחשוב שהגדלת כמות התמיסה או הכלי (ולא ריכוז המגיב) מגבירה את קצב התגובה.

שאלה 9 · מאמר: מי חמצן – מחומר חיטוי ועד חיפושית מפציצה

שאלת מאמר20 נקודות

ניתוח קטע ממאמר מדעי – חובה
קראו את הקטע שלפניכם, וענו על הסעיפים שאחריו לפי ההנחיות (שאלת חובה – 20 נקודות).
מי חמצן – מחומר חיטוי ועד חיפושית מפציצה
1 מֵי חַמְצָן, H2O2\text{H}_2\text{O}_2H2​O2​, הם נוזל חסר צבע שנראה כמו מים, אך תכונותיו שונות מאוד מתכונות
2 המים. בבתי מרקחת נמכרת תמיסה מימית של מי חמצן בריכוז נמוך (כ־3%), המשמשת לחיטוי פצעים.
3 מי חמצן מתערבבים עם מים בכל יחס. בטבלה שלפניכם מוצגות טמפרטורות הרתיחה של מי חמצן
4 ושל שני חומרים נוספים, בלחץ של 1 אטמוספרה.
שם החומרנוסחה מולקולריתטמפרטורת רתיחה (∘C^{\circ}\text{C}∘C)
מיםH2O\text{H}_2\text{O}H2​O100
מי חמצןH2O2\text{H}_2\text{O}_2H2​O2​150
מימן גופריH2S\text{H}_2\text{S}H2​S−60-60−60
5 מי חמצן מתפרקים לאט למים ולחמצן:
2H2O2(ℓ)⟶2H2O(ℓ)+O2(g)2\text{H}_2\text{O}_{2(\ell)} \longrightarrow 2\text{H}_2\text{O}_{(\ell)} + \text{O}_{2(g)}2H2​O2(ℓ)​⟶2H2​O(ℓ)​+O2(g)​
6 תגובת הפירוק מואצת בחימום, בחשיפה לאור ובנוכחות זרזים. לכן שומרים מי חמצן בבקבוקים
7 אטומים לאור ובמקום קריר. בתאי הגוף יש אנזים בשם קָטָלָאז, המשמש זרז לפירוק מי חמצן.
8 לכן כאשר מטפטפים מי חמצן על פצע, נוצר קצף של בועות חמצן.
9 תכונה חשובה של מי חמצן היא יכולתם לשמש מחמצן. בזכות תכונה זו מי חמצן הורסים חיידקים,
10 ומשמשים גם להלבנה. למשל, בתכשירים להבהרת שיער מי החמצן מגיבים עם הפיגמנט הכהה
11 שבשערה (מֶלָנִין). תכשירים רבים כאלה נמכרים בשני בקבוקים: באחד יש תמיסה של מי חמצן, ובשני –
12 תכשיר המכיל אמוניה, NH3\text{NH}_3NH3​. האמוניה מגיבה עם המים שבתכשיר ויוצרת תמיסה בסיסית.
13 בסביבה בסיסית השכבות החיצוניות של השערה נפתחות, ומי החמצן חודרים לתוכה בקלות רבה יותר.
14 גם בטבע יש שימוש מפתיע במי חמצן. החיפושית המַפְצִיצָה אוגרת בגופה, בתא אחסון, מי חמצן
15 וחומר בשם הידרוקינון, C6H4(OH)2\text{C}_6\text{H}_4(\text{OH})_2C6​H4​(OH)2​. כאשר החיפושית מותקפת, היא מעבירה את החומרים
16 לתא תגובה שבו נמצאים אנזימים המשמשים זרזים, ובו מתרחשות תגובות, ובהן התגובה:
C6H4(OH)2(aq)+H2O2(aq)⟶C6H4O2(aq)+2H2O(ℓ)\text{C}_6\text{H}_4(\text{OH})_{2(aq)} + \text{H}_2\text{O}_{2(aq)} \longrightarrow \text{C}_6\text{H}_4\text{O}_{2(aq)} + 2\text{H}_2\text{O}_{(\ell)}C6​H4​(OH)2(aq)​+H2​O2(aq)​⟶C6​H4​O2(aq)​+2H2​O(ℓ)​
17 בתגובות שבתא התגובה משתחרר חום רב, והתערובת מתחממת עד לטמפרטורה של כ־100 מעלות
18 צלזיוס. החיפושית מתיזה את התרסיס הלוהט והמגרה לעבר התוקף, וכך מרחיקה אותו.
19 תמיסות מרוכזות מאוד של מי חמצן שימשו בעבר גם כחומר הנעה ברקטות. כיום מי חמצן הם
20 חומר תעשייתי חשוב, וחוקרים מחפשים דרכים לייצר אותם בתהליכים ידידותיים יותר לסביבה.
---
ענו על הסעיפים א, ד, ה, ו, ז ועל אחד מן הסעיפים ב או ג.

שם החומר	נוסחה מולקולרית	טמפרטורת רתיחה ( $^{\circ}\text{C}$ )
מים	$\text{H}_2\text{O}$	100
מי חמצן	$\text{H}_2\text{O}_2$	150
מימן גופרי	$\text{H}_2\text{S}$	$-60$

א.

בבקבוק יש תמיסה של מי חמצן ובה 3.40 g3.40\ \text{g}3.40 g של H2O2\text{H}_2\text{O}_2H2​O2​ . כל מי החמצן בבקבוק התפרקו לפי התגובה המתוארת בקטע.
מהו נפח החמצן, O2(g)\text{O}_{2(g)}O2(g)​ , שנוצר בתגובה, בטמפרטורה של 25∘C25^{\circ}\text{C}25∘C ובלחץ של 750 mmHg750\ \text{mmHg}750 mmHg ? פרטו את חישוביכם.

ב.

סעיף ב הוא סעיף בחירה. אם תבחרו לענות עליו, אל תענו על סעיף ג.
הסבירו מדוע טמפרטורת הרתיחה של מי חמצן גבוהה מטמפרטורת הרתיחה של מים.

ג.

סעיף ג הוא סעיף בחירה. אם תבחרו לענות עליו, אל תענו על סעיף ב.
במולקולת מי חמצן, H2O2\text{H}_2\text{O}_2H2​O2​ , ובמולקולת מימן גופרי, H2S\text{H}_2\text{S}H2​S , יש אותו מספר אלקטרונים.
הסבירו מדוע טמפרטורת הרתיחה של מי חמצן גבוהה בהרבה מטמפרטורת הרתיחה של מימן גופרי.

ד.

לפניכם שני ניסוחי תגובה. התבססו על הקטע וקבעו מהו הניסוח המתאר את התגובה של אמוניה עם מים בתכשיר להבהרת שיער. נמקו את קביעתכם.
I. NH3(aq)+H2O(ℓ)⟶NH2−(aq)+H3O(aq)+\text{NH}_{3(aq)} + \text{H}_2\text{O}_{(\ell)} \longrightarrow \text{NH}_2^{-}{}_{(aq)} + \text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)}NH3(aq)​+H2​O(ℓ)​⟶NH2−​(aq)​+H3​O(aq)+​
II. NH3(aq)+H2O(ℓ)⟶NH4+(aq)+OH(aq)−\text{NH}_{3(aq)} + \text{H}_2\text{O}_{(\ell)} \longrightarrow \text{NH}_4^{+}{}_{(aq)} + \text{OH}^{-}_{(aq)}NH3(aq)​+H2​O(ℓ)​⟶NH4+​(aq)​+OH(aq)−​

ה.

נייר לקמוס הוא נייר שספוג באינדיקטור.
נתונים:
•כאשר טובלים נייר לקמוס בתמיסה של מימן כלורי, HCℓ(aq)\text{HC}\ell_{(aq)}HCℓ(aq)​ , צבעו אדום.
•כאשר טובלים נייר לקמוס בתמיסה של נתרן הידרוקסידי, NaOH(aq)\text{NaOH}_{(aq)}NaOH(aq)​ , צבעו כחול.
טבלו נייר לקמוס בתכשיר שבבקבוק המכיל אמוניה (מתוך שני הבקבוקים של התכשיר להבהרת שיער).
התבססו על המידע בקטע ועל הנתונים, וקבעו מה יהיה צבע נייר הלקמוס. נמקו את קביעתכם.

ו.

התבססו על הקטע, וקבעו אם בתגובה שמתרחשת בתא התגובה של החיפושית המפציצה, מי החמצן, H2O2(aq)\text{H}_2\text{O}_{2(aq)}H2​O2(aq)​ , הם מחמצן או מחזר. נמקו את קביעתכם.

ז.

לפי הקטע, מי חמצן מתערבבים עם מים בכל יחס.
הסבירו מדוע מי חמצן מתמוססים היטב במים.

◂ פתרון מלא לשאלה 9

סעיף א

תשובה:

V(O2)=1.24 LV(\text{O}_2) = 1.24\ \text{L}V(O2​)=1.24 L

לפי הניסוח שבקטע (אחרי שורה 5): 2H2O2(ℓ)→2H2O(ℓ)+O2(g)2\text{H}_2\text{O}_{2(\ell)} \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}_{(\ell)} + \text{O}_{2(g)}2H2​O2(ℓ)​→2H2​O(ℓ)​+O2(g)​ – יחס המולים H2O2:O2=2:1\text{H}_2\text{O}_2 : \text{O}_2 = 2 : 1H2​O2​:O2​=2:1.
1. המסה המולרית של מי חמצן: M(H2O2)=2⋅1.0+2⋅16.0=34.0 gmolM(\text{H}_2\text{O}_2) = 2 \cdot 1.0 + 2 \cdot 16.0 = 34.0\ \frac{\text{g}}{\text{mol}}M(H2​O2​)=2⋅1.0+2⋅16.0=34.0 molg​
2. מספר המולים של מי חמצן: n=mM=3.40 g34.0 gmol=0.100 moln = \frac{m}{M} = \frac{3.40\ \text{g}}{34.0\ \frac{\text{g}}{\text{mol}}} = 0.100\ \text{mol}n=Mm​=34.0 molg​3.40 g​=0.100 mol
3. מספר המולים של החמצן: n(O2)=12⋅n(H2O2)=12⋅0.100 mol=0.0500 moln(\text{O}_2) = \frac{1}{2} \cdot n(\text{H}_2\text{O}_2) = \frac{1}{2} \cdot 0.100\ \text{mol} = 0.0500\ \text{mol}n(O2​)=21​⋅n(H2​O2​)=21​⋅0.100 mol=0.0500 mol
4. המרת יחידות: P=750 mmHg760 mmHgatm=0.987 atmP = \frac{750\ \text{mmHg}}{760\ \frac{\text{mmHg}}{\text{atm}}} = 0.987\ \text{atm}P=760 atmmmHg​750 mmHg​=0.987 atm ; T=25+273=298 KT = 25 + 273 = 298\ \text{K}T=25+273=298 K
5. לפי משוואת הגזים האידיאליים PV=nRTPV = nRTPV=nRT: V=nRTP=0.0500 mol⋅0.082 atm⋅Lmol⋅K⋅298 K0.987 atm=1.24 LV = \frac{nRT}{P} = \frac{0.0500\ \text{mol} \cdot 0.082\ \frac{\text{atm} \cdot \text{L}}{\text{mol} \cdot \text{K}} \cdot 298\ \text{K}}{0.987\ \text{atm}} = 1.24\ \text{L}V=PnRT​=0.987 atm0.0500 mol⋅0.082 mol⋅Katm⋅L​⋅298 K​=1.24 L
תשובה: נוצרים 1.24 L1.24\ \text{L}1.24 L של חמצן.
טעות נפוצה: להציב בנוסחה את הלחץ ביחידות mmHg או את הטמפרטורה במעלות צלזיוס, או לשכוח את יחס המולים 2:1.

סעיף ב

תשובה:

שני החומרים יוצרים קשרי מימן, אך ענן האלקטרונים של מולקולת מי חמצן גדול יותר (18 לעומת 10 אלקטרונים), ובכל מולקולה שתי קבוצות OH – יותר מוקדים לקשרי מימן; לכן האינטראקציות בין מולקולות מי חמצן חזקות יותר.

קביעה: האינטראקציות בין מולקולות מי חמצן חזקות מן האינטראקציות בין מולקולות מים, ולכן טמפרטורת הרתיחה של מי חמצן (150∘C150^{\circ}\text{C}150∘C, לפי הטבלה בקטע) גבוהה מזו של מים (100∘C100^{\circ}\text{C}100∘C).
הסבר:
•שני החומרים מולקולריים; ברתיחה מתפרקות האינטראקציות בין המולקולות.
•בשתי המולקולות יש אטומי H הקשורים לאטומי O (קבוצות OH), ולכן בין מולקולות מים, וכן בין מולקולות מי חמצן (H−O−O−H\text{H}-\text{O}-\text{O}-\text{H}H−O−O−H), נוצרים קשרי מימן, וגם אינטראקציות ון־דר־ולס.
- ענן האלקטרונים: במולקולת H2O2\text{H}_2\text{O}_2H2​O2​ יש 18 אלקטרונים, ובמולקולת H2O\text{H}_2\text{O}H2​O – 10. ענן אלקטרונים גדול יותר – אינטראקציות ון־דר־ולס חזקות יותר.
- מספר המוקדים לקשרי מימן: במולקולת מי חמצן שני אטומי חמצן, ועל כל אחד מהם זוגות אלקטרונים לא קושרים – לכל מולקולה יותר מוקדים ליצירת קשרי מימן.
•לכן נדרשת יותר אנרגיה כדי להפריד בין מולקולות מי חמצן, וטמפרטורת הרתיחה שלהם גבוהה יותר.

סעיף ג

תשובה:

בין מולקולות H2O2\text{H}_2\text{O}_2H2​O2​ יש קשרי מימן (H קשור ל־O), ובין מולקולות H2S\text{H}_2\text{S}H2​S אין קשרי מימן; ענני האלקטרונים בגודל דומה, ולכן ההבדל נובע מקשרי המימן.

קביעה: האינטראקציות בין מולקולות מי חמצן חזקות בהרבה מן האינטראקציות בין מולקולות מימן גופרי, ולכן טמפרטורת הרתיחה של מי חמצן (150∘C150^{\circ}\text{C}150∘C) גבוהה בהרבה מזו של מימן גופרי (−60∘C-60^{\circ}\text{C}−60∘C) – לפי הטבלה בקטע.
הסבר:
•בשתי המולקולות 18 אלקטרונים (2⋅1+2⋅8=182 \cdot 1 + 2 \cdot 8 = 182⋅1+2⋅8=18; 2⋅1+16=182 \cdot 1 + 16 = 182⋅1+16=18), ולכן ענני האלקטרונים בגודל דומה, ואינטראקציות ון־דר־ולס בחוזק דומה.
- מי חמצן: אטומי H קשורים לאטומי O (אלקטרושליליות O – 3.5, הפרש 1.4 בקשר O–H), ולכן בין המולקולות נוצרים קשרי מימן – בנוסף לאינטראקציות ון־דר־ולס.
- מימן גופרי: אטומי H קשורים לאטום S, שאינו N, O או F (הפרש האלקטרושליליות בקשר S–H קטן – 0.4), ולכן אין קשרי מימן; בין המולקולות פועלות אינטראקציות ון־דר־ולס (ודו־קוטב–דו־קוטב חלשות).
•קשרי המימן חזקים יותר, ולכן נדרשת אנרגיה רבה יותר כדי להפריד בין מולקולות מי חמצן.

סעיף ד

תשובה:

ניסוח II.

קביעה: ניסוח II.
נימוק: לפי שורה 12 בקטע, "האמוניה מגיבה עם המים שבתכשיר ויוצרת תמיסה בסיסית". בתמיסה בסיסית נוצרים יוני OH(aq)−\text{OH}^{-}_{(aq)}OH(aq)−​. בניסוח II מולקולת האמוניה מקבלת יון H+\text{H}^{+}H+ ממולקולת מים (משמשת בסיס): זוג האלקטרונים הלא קושר על אטום החנקן יוצר קשר עם יון ה־H+\text{H}^{+}H+, ונוצרים יוני NH4+\text{NH}_4^{+}NH4+​ ויוני OH−\text{OH}^{-}OH−. בניסוח I האמוניה מוסרת יון H+\text{H}^{+}H+ (משמשת חומצה) ונוצרים יוני H3O+\text{H}_3\text{O}^{+}H3​O+ – התמיסה הייתה חומצית, בסתירה לקטע.

סעיף ה

תשובה:

כחול.

קביעה: צבע נייר הלקמוס יהיה כחול.
נימוק: לפי שורות 11–12 בקטע, בבקבוק השני יש תכשיר המכיל אמוניה, והאמוניה מגיבה עם המים שבתכשיר ויוצרת תמיסה בסיסית – נוצרים יוני OH(aq)−\text{OH}^{-}_{(aq)}OH(aq)−​ (NH3(aq)+H2O(ℓ)→NH4+(aq)+OH(aq)−\text{NH}_{3(aq)} + \text{H}_2\text{O}_{(\ell)} \rightarrow \text{NH}_4^{+}{}_{(aq)} + \text{OH}^{-}_{(aq)}NH3(aq)​+H2​O(ℓ)​→NH4+​(aq)​+OH(aq)−​). לפי הנתונים, בתמיסה בסיסית (כמו תמיסת NaOH(aq)\text{NaOH}_{(aq)}NaOH(aq)​) צבע הלקמוס כחול, ובתמיסה חומצית – אדום. לכן בתכשיר הבסיסי צבע הנייר יהיה כחול.

סעיף ו

תשובה:

מחמצן – דרגת החמצון של אטומי O יורדת מ־−1 (ב־H2O2\text{H}_2\text{O}_2H2​O2​) ל־−2 (ב־H2O\text{H}_2\text{O}H2​O).

קביעה: H2O2\text{H}_2\text{O}_2H2​O2​ הם מחמצן.
נימוק: לפי הקטע (שורות 14–16 והניסוח שאחריהן), מי החמצן מגיבים עם הידרוקינון, ונוצרים בין השאר מים.
•דרגת החמצון של O ב־H2O2\text{H}_2\text{O}_2H2​O2​: 2⋅(+1)+2x=0⇒x=−12 \cdot (+1) + 2x = 0 \Rightarrow x = -12⋅(+1)+2x=0⇒x=−1
•דרגת החמצון של O ב־H2O\text{H}_2\text{O}H2​O: 2⋅(+1)+x=0⇒x=−22 \cdot (+1) + x = 0 \Rightarrow x = -22⋅(+1)+x=0⇒x=−2
דרגת החמצון של אטומי החמצן שמקורם במי החמצן ירדה (מ־−1 ל־−2) – אטומים אלה קיבלו אלקטרונים ועברו חיזור. חומר שמקבל אלקטרונים גורם לחמצון של המגיב האחר (ההידרוקינון), ולכן מי החמצן משמשים מחמצן – בהתאם לנאמר בשורה 9, שמי חמצן יכולים לשמש מחמצן.

סעיף ז

תשובה:

בין מולקולות H2O2\text{H}_2\text{O}_2H2​O2​ ובין מולקולות מים נוצרים קשרי מימן.

קביעה: מי חמצן מתמוססים היטב במים משום שבין מולקולות מי החמצן ובין מולקולות המים נוצרים קשרי מימן.
הסבר: (לפי שורה 3 בקטע, מי חמצן מתערבבים עם מים בכל יחס.)
•במולקולת מי חמצן, H−O−O−H\text{H}-\text{O}-\text{O}-\text{H}H−O−O−H, יש אטומי H הקשורים לאטומי O, ועל אטומי O יש זוגות אלקטרונים לא קושרים. גם במולקולת מים יש אטומי H הקשורים ל־O וזוגות אלקטרונים לא קושרים על אטום O.
•לכן אטום H של מולקולת H2O2\text{H}_2\text{O}_2H2​O2​ יכול ליצור קשר מימן עם זוג אלקטרונים לא קושר על אטום O של מולקולת מים, ולהפך.
•קשרי המימן הנוצרים בין המולקולות של שני החומרים חזקים בדומה לקשרי המימן בכל אחד מן החומרים לחוד, ולכן החומרים מתערבבים היטב.

פרק שני

שאלה 10 · הקסאן ואיזומר מסועף שלו – ייצוגים, איזומרים וטמפרטורת רתיחה

שאלה פתוחה20 נקודות

תרכובות פחמן ומבנה וקישור
הקסאן ופחמימנים הדומים לו הם רכיבים עיקריים בממסים תעשייתיים, למשל בממסים לדבקים ולצבעים.

א.

לפניך ייצוג מקוצר לנוסחאות המבנה של שני פחמימנים, I ו־ II .

(i)

כתוב את הנוסחה המולקולרית ואת נוסחת המבנה המקוצרת (בכתיב שורה) של כל אחד מן הפחמימנים I ו־ II .

(ii)

לאחד מן הפחמימנים I ו־ II טמפרטורת רתיחה של 69 ∘C69\ ^\circ\text{C}69 ∘C , ולאחר – טמפרטורת רתיחה של 50 ∘C50\ ^\circ\text{C}50 ∘C .
קבע לאיזה מן הפחמימנים, I או II , טמפרטורת הרתיחה היא 50 ∘C50\ ^\circ\text{C}50 ∘C .
נמק את קביעתך.

ב.

סעיף ב הוא רשות
קבע עבור ההיגד שלפניך אם הוא נכון או לא נכון. נמק את קביעתך.
פחמימן II הוא איזומר של 2־מתיל פנטאן, שנוסחת המבנה המקוצרת שלו היא CH3CH(CH3)CH2CH2CH3\text{CH}_3\text{CH}(\text{CH}_3)\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3CH3​CH(CH3​)CH2​CH2​CH3​ .

ג.

בטבלה שלפניך מוצגות המסות של שלושה פחמימנים ב־ 100 גרם של שלוש תערובות ממסים, A , B ו־ C (שאר המסה בכל תערובת – חומרים אחרים שאינם פחמימנים).
הפחמימנים הם: הקסאן (פחמימן I), 2,2־די־מתיל בוטאן (פחמימן II) וציקלוהקסאן.
לפניך ייצוג מקוצר לנוסחת המבנה של ציקלוהקסאן:
התערובתמסת הקסאן (g)מסת 2,2־די־מתיל בוטאן (g)מסת ציקלוהקסאן (g)
A42.08.535.0
B20.525.044.0
C15.031.012.0
איזו מבין שלוש התערובות היא העשירה ביותר בפחמימנים שהנוסחה המולקולרית שלהם היא C6H14\text{C}_6\text{H}_{14}C6​H14​?
פרט את חישוביך ונמק.

התערובת	מסת הקסאן (g)	מסת 2,2־די־מתיל בוטאן (g)	מסת ציקלוהקסאן (g)
A	42.0	8.5	35.0
B	20.5	25.0	44.0
C	15.0	31.0	12.0

ד.

הקסאן משמש ממס לחומרים רבים.
מבין ההיגדים (1)-(4) שלפניך, ציין מה הם ההיגדים המתאימים לתיאור התכונות של הקסאן.
(1) מולקולות הקסאן אינן קוטביות.
(2) בין מולקולות הקסאן נוצרים קשרי מימן.
(3) הקסאן מתמוסס היטב במים.
(4) בין מולקולות הקסאן פועלות אינטראקציות ון־דר־ולס בלבד.

◂ פתרון מלא לשאלה 10

סעיף א

(i)

תשובה:

I: C6H14\text{C}_6\text{H}_{14}C6​H14​, CH3CH2CH2CH2CH2CH3\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3CH3​CH2​CH2​CH2​CH2​CH3​ (הקסאן); II: C6H14\text{C}_6\text{H}_{14}C6​H14​, (CH3)3CCH2CH3(\text{CH}_3)_3\text{CCH}_2\text{CH}_3(CH3​)3​CCH2​CH3​ (2,2־די־מתיל בוטאן).

בייצוג המקוצר כל קצה של קו וכל נקודת שבירה (קודקוד) מייצגים אטום פחמן. אטומי המימן אינם מסורטטים: לכל אטום פחמן יש מספר אטומי מימן המשלים את מספר הקשרים שלו ל־4.
פחמימן I: שרשרת לא מסועפת של 6 אטומי פחמן. שני אטומי הפחמן שבקצוות קשורים כל אחד לאטום פחמן אחד, ולכן הם CH3\text{CH}_3CH3​; ארבעת האטומים הפנימיים קשורים כל אחד לשני אטומי פחמן, ולכן הם CH2\text{CH}_2CH2​.
מספר אטומי המימן: 2⋅3+4⋅2=142\cdot 3 + 4\cdot 2 = 142⋅3+4⋅2=14 ⇐ נוסחה מולקולרית C6H14\text{C}_6\text{H}_{14}C6​H14​.
נוסחת מבנה מקוצרת: CH3CH2CH2CH2CH2CH3\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3CH3​CH2​CH2​CH2​CH2​CH3​ (אפשר גם CH3(CH2)4CH3\text{CH}_3(\text{CH}_2)_4\text{CH}_3CH3​(CH2​)4​CH3​).
פחמימן II: שרשרת עיקרית של 4 אטומי פחמן, ובאטום הפחמן השני שלה שני מסעפים של קבוצת מתיל. אטום הפחמן המרכזי קשור ל־4 אטומי פחמן, ולכן אין עליו אטומי מימן. אליו קשורות שלוש קבוצות CH3\text{CH}_3CH3​ (שני המסעפים ואטום הפחמן הראשון בשרשרת) וקבוצת CH2\text{CH}_2CH2​, שאליה קשורה קבוצת CH3\text{CH}_3CH3​ נוספת.
מספר אטומי הפחמן: 1+3+1+1=61 + 3 + 1 + 1 = 61+3+1+1=6; מספר אטומי המימן: 0+3⋅3+2+3=140 + 3\cdot 3 + 2 + 3 = 140+3⋅3+2+3=14 ⇐ נוסחה מולקולרית C6H14\text{C}_6\text{H}_{14}C6​H14​.
נוסחת מבנה מקוצרת: (CH3)3CCH2CH3(\text{CH}_3)_3\text{CCH}_2\text{CH}_3(CH3​)3​CCH2​CH3​ (2,2־די־מתיל בוטאן).

(ii)

תשובה:

לפחמימן II – המולקולות שלו מסועפות וכדוריות יותר, שטח הפנים שלהן קטן יותר, ולכן אינטראקציות ון־דר־ולס ביניהן חלשות יותר.

טמפרטורת הרתיחה של פחמימן II היא 50 ∘C50\ ^\circ\text{C}50 ∘C.
•שני הפחמימנים הם חומרים מולקולריים. המולקולות שלהם אינן קוטביות, ובין המולקולות פועלות אינטראקציות ון־דר־ולס בלבד (אין קשרי מימן – אין אטום מימן הקשור לאטום N\text{N}N, O\text{O}O או F\text{F}F).
•לשני הפחמימנים אותה נוסחה מולקולרית, C6H14\text{C}_6\text{H}_{14}C6​H14​, ולכן מספר האלקטרונים במולקולה זהה (50 אלקטרונים) – גודל ענני האלקטרונים זהה.
•הגורם השונה הוא שטח הפנים של המולקולות: מולקולת I היא שרשרת ארוכה ולא מסועפת, ומולקולת II מסועפת ו"כדורית" יותר. לכן שטח המגע בין מולקולות II קטן יותר, ואינטראקציות ון־דר־ולס ביניהן חלשות יותר.
•כדי להפריד בין מולקולות בעת רתיחה דרושה אנרגייה קטנה יותר כאשר האינטראקציות ביניהן חלשות יותר ⇐ טמפרטורת הרתיחה של II נמוכה יותר (50 ∘C50\ ^\circ\text{C}50 ∘C), ושל I גבוהה יותר (69 ∘C69\ ^\circ\text{C}69 ∘C).
טעות נפוצה: לטעון שלפחמימן המסועף "יותר אטומים" או "ענן אלקטרונים גדול יותר" – לשני האיזומרים אותו מספר אלקטרונים, וההבדל נובע משטח הפנים בלבד.

סעיף ב

תשובה:

נכון – לשני החומרים אותה נוסחה מולקולרית, C6H14\text{C}_6\text{H}_{14}C6​H14​, אך נוסחאות מבנה שונות.

ההיגד נכון.
איזומרים הם חומרים שיש להם אותה נוסחה מולקולרית ונוסחאות מבנה שונות.
- 2־מתיל פנטאן: CH3CH(CH3)CH2CH2CH3\text{CH}_3\text{CH}(\text{CH}_3)\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3CH3​CH(CH3​)CH2​CH2​CH3​ – אטומי פחמן: 1+1+1+1+1+1=61+1+1+1+1+1 = 61+1+1+1+1+1=6; אטומי מימן: 3+1+3+2+2+3=143+1+3+2+2+3 = 143+1+3+2+2+3=14 ⇐ C6H14\text{C}_6\text{H}_{14}C6​H14​.
•פחמימן II (2,2־די־מתיל בוטאן): C6H14\text{C}_6\text{H}_{14}C6​H14​ (סעיף א i).
הנוסחאות המולקולריות זהות, אך המבנים שונים: ב־2־מתיל פנטאן שרשרת עיקרית של 5 אטומי פחמן ומסעף אחד, וב־II שרשרת עיקרית של 4 אטומי פחמן ושני מסעפים על אותו אטום פחמן. לכן החומרים הם איזומרים.

סעיף ג

תשובה:

תערובת A – 50.5 g50.5\ \text{g}50.5 g פחמימנים שנוסחתם C6H14\text{C}_6\text{H}_{14}C6​H14​ ב־100 גרם תערובת.

קביעת הנוסחה המולקולרית של כל פחמימן:
•הקסאן (I) ו־2,2־די־מתיל בוטאן (II): C6H14\text{C}_6\text{H}_{14}C6​H14​ (סעיף א i).
•ציקלוהקסאן: בייצוג המקוצר טבעת של 6 אטומי פחמן. כל אטום פחמן קשור לשני אטומי פחמן בלבד, ולכן קשורים אליו 2 אטומי מימן (CH2\text{CH}_2CH2​). מספר אטומי המימן: 6⋅2=126\cdot 2 = 126⋅2=12 ⇐ C6H12\text{C}_6\text{H}_{12}C6​H12​. ציקלוהקסאן אינו פחמימן שנוסחתו C6H14\text{C}_6\text{H}_{14}C6​H14​, ולכן אין לכלול אותו בחישוב.
המסה של פחמימנים שנוסחתם C6H14\text{C}_6\text{H}_{14}C6​H14​ ב־100 גרם של כל תערובת (הקסאן + 2,2־די־מתיל בוטאן):
התערובתחישובמסת פחמימני C6H14\text{C}_6\text{H}_{14}C6​H14​ (g)
A42.0 g+8.5 g42.0\ \text{g} + 8.5\ \text{g}42.0 g+8.5 g50.5
B20.5 g+25.0 g20.5\ \text{g} + 25.0\ \text{g}20.5 g+25.0 g45.5
C15.0 g+31.0 g15.0\ \text{g} + 31.0\ \text{g}15.0 g+31.0 g46.0
המסה הגדולה ביותר – בתערובת A (50.5 g50.5\ \text{g}50.5 g ב־100 גרם). לכן תערובת A היא העשירה ביותר בפחמימנים שנוסחתם C6H14\text{C}_6\text{H}_{14}C6​H14​.
טעות נפוצה: לחבר גם את מסת הציקלוהקסאן (שנוסחתו C6H12\text{C}_6\text{H}_{12}C6​H12​). כך מתקבלת בטעות תערובת B (89.5 g89.5\ \text{g}89.5 g).

התערובת	חישוב	מסת פחמימני $\text{C}_6\text{H}_{14}$ (g)
A	$42.0\ \text{g} + 8.5\ \text{g}$	50.5
B	$20.5\ \text{g} + 25.0\ \text{g}$	45.5
C	$15.0\ \text{g} + 31.0\ \text{g}$	46.0

סעיף ד

תשובה:

ההיגדים (1) ו־(4).

ההיגדים המתאימים: (1) ו־(4).
- (1) מתאים. במולקולת הקסאן יש קשרי C–C\text{C–C}C–C (קשר קוולנטי טהור) וקשרי C–H\text{C–H}C–H שהקוטביות שלהם זניחה (הפרש אלקטרושליליות 2.5−2.1=0.42.5 - 2.1 = 0.42.5−2.1=0.4). המולקולה כולה אינה קוטבית.
- (2) לא מתאים. קשר מימן נוצר רק כאשר במולקולה יש אטום מימן הקשור לאטום N\text{N}N, O\text{O}O או F\text{F}F. בהקסאן כל אטומי המימן קשורים לאטומי פחמן, ולכן אין קשרי מימן בין מולקולותיו.
- (3) לא מתאים. בין מולקולות המים יש קשרי מימן חזקים. מולקולות הקסאן אינן יכולות ליצור קשרי מימן עם מולקולות המים, אלא רק אינטראקציות ון־דר־ולס חלשות. לכן הקסאן כמעט אינו מתמוסס במים.
- (4) מתאים. המולקולות אינן קוטביות ואינן יוצרות קשרי מימן, ולכן בין מולקולות הקסאן פועלות רק אינטראקציות ון־דר־ולס.

שאלה 11 · תחמוצות חנקן ותרכובותיהן – חמצון-חיזור וחישובים

שאלה פתוחה20 נקודות

חמצון-חיזור וסטויכיומטריה
חנקן דו־חמצני, NO2(g)\text{NO}_{2(g)}NO2(g)​, הוא גז חום הנפלט לאוויר בעיקר ממנועי כלי רכב ומתחנות כוח. באוויר הוא מגיב עם מים, ונוצרת חומצה חנקתית – אחד הגורמים לגשם חומצי.
לפניך תגובה (1):
(1)3NO2(g)+H2O(ℓ)→2HNO3(aq)+NO(g)(1)\quad 3\text{NO}_{2(g)} + \text{H}_2\text{O}_{(\ell)} \rightarrow 2\text{HNO}_{3(aq)} + \text{NO}_{(g)}(1)3NO2(g)​+H2​O(ℓ)​→2HNO3(aq)​+NO(g)​

א.

(i)

קבע אם NO2(g)\text{NO}_{2(g)}NO2(g)​ מגיב בתגובה (1) רק כמחמצן, רק כמחזר או גם כמחמצן וגם כמחזר. נמק את קביעתך.

(ii)

לתמיסה של נתרן חנקני (נתרן ניטריט), NaNO2(aq)\text{NaNO}_{2(aq)}NaNO2(aq)​, הכניסו חומר מחמצן. התרחשה תגובה.
קבע איזה מן החלקיקים נוצר מיוני NO2(aq)−\text{NO}^{-}_{2(aq)}NO2(aq)−​ בתגובה זו: יוני NO3(aq)−\text{NO}^{-}_{3(aq)}NO3(aq)−​ או NO(g)\text{NO}_{(g)}NO(g)​. נמק את קביעתך.

ב.

לפניך תגובה (2), שהיא שלב בייצור תעשייתי של חומצה חנקתית:
(2)4NH3(g)+5O2(g)→4NO(g)+6H2O(g)(2)\quad 4\text{NH}_{3(g)} + 5\text{O}_{2(g)} \rightarrow 4\text{NO}_{(g)} + 6\text{H}_2\text{O}_{(g)}(2)4NH3(g)​+5O2(g)​→4NO(g)​+6H2​O(g)​

(i)

כמה מול אלקטרונים עברו בתגובה שבה הגיב 1 מול O2(g)\text{O}_{2(g)}O2(g)​? נמק.

(ii)

יוני חנקה, NO3(aq)−\text{NO}^{-}_{3(aq)}NO3(aq)−​, מגיעים למי תהום מדשנים. בדגימה של מי באר מסוימת נמצא ריכוז של 25 מיליגרם יוני NO3−\text{NO}^{-}_3NO3−​ בליטר מים.
נתון: 1 מיליגרם =1×10−3= 1\times 10^{-3}=1×10−3 גרם.
מהו מספר יוני NO3(aq)−\text{NO}^{-}_{3(aq)}NO3(aq)−​ בכוס המכילה 250 מ"ל ממי באר זו? פרט את חישוביך.
נתון: במול אחד של חלקיקים יש 6.02×10236.02\times 10^{23}6.02×1023 חלקיקים.

ג.

כאשר מחממים בזהירות אמוניום חנקתי מוצק, NH4NO3(s)\text{NH}_4\text{NO}_{3(s)}NH4​NO3(s)​, מתרחשת תגובה (3), שבה נוצר הגז דו־חנקן חמצני, N2O(g)\text{N}_2\text{O}_{(g)}N2​O(g)​ (״גז צחוק״):
(3)NH4NO3(s)→N2O(g)+2H2O(g)(3)\quad \text{NH}_4\text{NO}_{3(s)} \rightarrow \text{N}_2\text{O}_{(g)} + 2\text{H}_2\text{O}_{(g)}(3)NH4​NO3(s)​→N2​O(g)​+2H2​O(g)​

(i)

קבע אם בתגובה (3), יון האמוניום, NH4+\text{NH}_4^{+}NH4+​, מגיב כמחמצן בלבד, כמחזר בלבד או גם כמחמצן וגם כמחזר.

(ii)

כמה קילוגרם מים נוצרים כאשר מתפרקים בשלמות 4.0 ק"ג NH4NO3(s)\text{NH}_4\text{NO}_{3(s)}NH4​NO3(s)​? פרט את חישוביך.

(iii)

מהו נפח הגז N2O(g)\text{N}_2\text{O}_{(g)}N2​O(g)​ הנוצר כאשר מתפרקים 4.0 ק"ג NH4NO3(s)\text{NH}_4\text{NO}_{3(s)}NH4​NO3(s)​, בטמפרטורה של 27∘C27^{\circ}\text{C}27∘C ובלחץ של 912 מ"מ כספית (mmHg)?
פרט את חישוביך.
נתונים: R=0.082 atm⋅Lmol⋅KR = 0.082\ \frac{\text{atm}\cdot\text{L}}{\text{mol}\cdot\text{K}}R=0.082 mol⋅Katm⋅L​; 1 אטמוספרה = 760 mmHg.

◂ פתרון מלא לשאלה 11

סעיף א

(i)

תשובה:

גם כמחמצן וגם כמחזר.

NO2\text{NO}_2NO2​ מגיב גם כמחמצן וגם כמחזר.
דרגות החמצון של חנקן:
•ב־NO2\text{NO}_2NO2​: x+2(−2)=0⇒x=+4x + 2(-2) = 0 \Rightarrow x = +4x+2(−2)=0⇒x=+4.
•ב־HNO3\text{HNO}_3HNO3​: +1+x+3(−2)=0⇒x=+5+1 + x + 3(-2) = 0 \Rightarrow x = +5+1+x+3(−2)=0⇒x=+5.
•ב־NO\text{NO}NO: x+(−2)=0⇒x=+2x + (-2) = 0 \Rightarrow x = +2x+(−2)=0⇒x=+2.
שניים משלושת אטומי N עולים מ־+4+4+4 ל־+5+5+5 (מוסרים אלקטרונים – מתחמצנים), ולכן NO2\text{NO}_2NO2​ משמש כמחזר; אטום N השלישי יורד מ־+4+4+4 ל־+2+2+2 (מקבל אלקטרונים – מתחזר), ולכן NO2\text{NO}_2NO2​ משמש גם כמחמצן.

(ii)

תשובה:

יוני NO3(aq)−\text{NO}^{-}_{3(aq)}NO3(aq)−​.

נוצרים יוני NO3(aq)−\text{NO}^{-}_{3(aq)}NO3(aq)−​.
המחמצן מקבל אלקטרונים, ולכן יוני NO2−\text{NO}_2^{-}NO2−​ מוסרים אלקטרונים ומשמשים כמחזר – דרגת החמצון של החנקן עולה.
דרגת החמצון של N ב־NO2−\text{NO}_2^{-}NO2−​: x+2(−2)=−1⇒x=+3x + 2(-2) = -1 \Rightarrow x = +3x+2(−2)=−1⇒x=+3. ב־NO3−\text{NO}_3^{-}NO3−​: x+3(−2)=−1⇒x=+5x + 3(-2) = -1 \Rightarrow x = +5x+3(−2)=−1⇒x=+5 (עלייה – חמצון). ב־NO\text{NO}NO: +2+2+2 (ירידה – חיזור).
רק המעבר ל־NO3−\text{NO}_3^{-}NO3−​ מתאים לחמצון, ולכן נוצרים יוני NO3−\text{NO}_3^{-}NO3−​.

סעיף ב

(i)

תשובה:

4 מול אלקטרונים.

דרגת החמצון של O ב־O2\text{O}_2O2​ (יסוד): 0; ב־NO\text{NO}NO וב־H2O\text{H}_2\text{O}H2​O: −2-2−2.
•חיזור: במולקולת O2\text{O}_2O2​ אחת יש 2 אטומי O, וכל אחד יורד מ־0 ל־−2-2−2 – מקבל 2 אלקטרונים. לכל 1 מול O2\text{O}_2O2​: 2⋅2=42\cdot 2 = 42⋅2=4 מול אלקטרונים.
•בדיקה (חמצון): דרגת החמצון של N ב־NH3\text{NH}_3NH3​ היא −3-3−3 וב־NO\text{NO}NO היא +2+2+2 – כל אטום N מוסר 5 אלקטרונים. 4 מול NH3\text{NH}_3NH3​ מוסרים 4⋅5=204\cdot 5 = 204⋅5=20 מול אלקטרונים, ומגיבים 5 מול O2\text{O}_2O2​: 20 mol5=4\frac{20\ \text{mol}}{5} = 4520 mol​=4 מול אלקטרונים לכל מול O2\text{O}_2O2​.
עברו 4 מול אלקטרונים.

(ii)

תשובה:

6.07⋅10196.07\cdot 10^{19}6.07⋅1019 יונים

מסת היונים בכוס:
m=25 mgL⋅0.250 L=6.25 mg=6.25⋅10−3 gm = 25\ \frac{\text{mg}}{\text{L}}\cdot 0.250\ \text{L} = 6.25\ \text{mg} = 6.25\cdot 10^{-3}\ \text{g}m=25 Lmg​⋅0.250 L=6.25 mg=6.25⋅10−3 g
מסה מולרית: MNO3−=14.0+3⋅16.0=62.0 g/molM_{\text{NO}_3^-} = 14.0 + 3\cdot 16.0 = 62.0\ \text{g/mol}MNO3−​​=14.0+3⋅16.0=62.0 g/mol.
n=mM=6.25⋅10−3 g62.0 g/mol=1.01⋅10−4 moln = \frac{m}{M} = \frac{6.25\cdot 10^{-3}\ \text{g}}{62.0\ \text{g/mol}} = 1.01\cdot 10^{-4}\ \text{mol}n=Mm​=62.0 g/mol6.25⋅10−3 g​=1.01⋅10−4 mol
N=n⋅NA=1.01⋅10−4 mol⋅6.02⋅1023 יוניםmol=6.07⋅1019 יוניםN = n\cdot N_A = 1.01\cdot 10^{-4}\ \text{mol}\cdot 6.02\cdot 10^{23}\ \frac{\text{יונים}}{\text{mol}} = 6.07\cdot 10^{19}\ \text{יונים}N=n⋅NA​=1.01⋅10−4 mol⋅6.02⋅1023 molיונים​=6.07⋅1019 יונים
בכוס יש 6.07⋅10196.07\cdot 10^{19}6.07⋅1019 יוני NO3−\text{NO}_3^{-}NO3−​.
טעות נפוצה: לשכוח להמיר מיליליטר לליטר (250 מ"ל = 0.250 ליטר) או מיליגרם לגרם.

סעיף ג

(i)

תשובה:

כמחזר בלבד.

כמחזר בלבד.
דרגת החמצון של N ב־NH4+\text{NH}_4^{+}NH4+​: x+4(+1)=+1⇒x=−3x + 4(+1) = +1 \Rightarrow x = -3x+4(+1)=+1⇒x=−3.
ב־N2O\text{N}_2\text{O}N2​O: 2x+(−2)=0⇒x=+12x + (-2) = 0 \Rightarrow x = +12x+(−2)=0⇒x=+1.
אטום N של יון האמוניום עולה מ־−3-3−3 ל־+1+1+1 – מתחמצן. דרגת החמצון של המימן (+1+1+1) אינה משתנה. אין אטום ב־NH4+\text{NH}_4^{+}NH4+​ שדרגת החמצון שלו יורדת, ולכן NH4+\text{NH}_4^{+}NH4+​ מגיב כמחזר בלבד.
(המחמצן הוא יון החנקה: N ב־NO3−\text{NO}_3^{-}NO3−​ יורד מ־+5+5+5 ל־+1+1+1.)

(ii)

תשובה:

1.8 ק"ג

MNH4NO3=2⋅14.0+4⋅1.0+3⋅16.0=80.0 g/molM_{\text{NH}_4\text{NO}_3} = 2\cdot 14.0 + 4\cdot 1.0 + 3\cdot 16.0 = 80.0\ \text{g/mol}MNH4​NO3​​=2⋅14.0+4⋅1.0+3⋅16.0=80.0 g/mol
nNH4NO3=mM=4.0⋅103 g80.0 g/mol=50 moln_{\text{NH}_4\text{NO}_3} = \frac{m}{M} = \frac{4.0\cdot 10^{3}\ \text{g}}{80.0\ \text{g/mol}} = 50\ \text{mol}nNH4​NO3​​=Mm​=80.0 g/mol4.0⋅103 g​=50 mol
יחס מולים לפי תגובה (3): NH4NO3:H2O=1:2\text{NH}_4\text{NO}_3 : \text{H}_2\text{O} = 1 : 2NH4​NO3​:H2​O=1:2
nH2O=2⋅50 mol=100 moln_{\text{H}_2\text{O}} = 2\cdot 50\ \text{mol} = 100\ \text{mol}nH2​O​=2⋅50 mol=100 mol
MH2O=18.0 g/molM_{\text{H}_2\text{O}} = 18.0\ \text{g/mol}MH2​O​=18.0 g/mol
m=n⋅M=100 mol⋅18.0 g/mol=1.8⋅103 g=1.8 kgm = n\cdot M = 100\ \text{mol}\cdot 18.0\ \text{g/mol} = 1.8\cdot 10^{3}\ \text{g} = 1.8\ \text{kg}m=n⋅M=100 mol⋅18.0 g/mol=1.8⋅103 g=1.8 kg

(iii)

תשובה:

1.03⋅1031.03\cdot 10^{3}1.03⋅103 ליטר (1025 ליטר)

יחס מולים: NH4NO3:N2O=1:1\text{NH}_4\text{NO}_3 : \text{N}_2\text{O} = 1 : 1NH4​NO3​:N2​O=1:1, לכן nN2O=50 moln_{\text{N}_2\text{O}} = 50\ \text{mol}nN2​O​=50 mol.
המרת יחידות:
P=912 mmHg760 mmHg/atm=1.2 atmT=27+273=300 KP = \frac{912\ \text{mmHg}}{760\ \text{mmHg/atm}} = 1.2\ \text{atm}\qquad T = 27 + 273 = 300\ \text{K}P=760 mmHg/atm912 mmHg​=1.2 atmT=27+273=300 K
לפי משוואת הגזים PV=nRTPV = nRTPV=nRT:
V=nRTP=50 mol⋅0.082 atm⋅Lmol⋅K⋅300 K1.2 atm=1025 LV = \frac{nRT}{P} = \frac{50\ \text{mol}\cdot 0.082\ \frac{\text{atm}\cdot\text{L}}{\text{mol}\cdot\text{K}}\cdot 300\ \text{K}}{1.2\ \text{atm}} = 1025\ \text{L}V=PnRT​=1.2 atm50 mol⋅0.082 mol⋅Katm⋅L​⋅300 K​=1025 L
נוצרים כ־1.03⋅1031.03\cdot 10^{3}1.03⋅103 ליטר גז N2O\text{N}_2\text{O}N2​O.

שאלה 12 · היסוד מגנזיום ותרכובותיו

שאלה פתוחה20 נקודות

חמצון-חיזור, מבנה האטום ותכונות חומרים
השאלה עוסקת ביסוד מגנזיום ובאחדות מתרכובותיו.

א.

ליסוד מגנזיום שלושה איזוטופים יציבים בטבע. הסימול של אטום האיזוטופ הנפוץ ביותר הוא 1224Mg{}^{24}_{12}\text{Mg}1224​Mg .
בגרעין של אטום האיזוטופ השני יש 13 נויטרונים, ובגרעין של אטום האיזוטופ השלישי יש 14 נויטרונים.
רשום את הסימול של אטום האיזוטופ השני ושל אטום האיזוטופ השלישי.

ב.

סעיף ב הוא רשות
חלקיק X מכיל 12 פרוטונים ו־ 12 נויטרונים. היערכות האלקטרונים בחלקיק X היא 2,8 .
קבע מהו חלקיק X , ורשום את הסימול שלו (כולל מספר המסה, המספר האטומי והמטען). נמק.

ג.

מגנזיום חמצני, MgO(s)\text{MgO}_{(s)}MgO(s)​ , משמש לציפוי פנימי של תנורים תעשייתיים, כי טמפרטורת ההיתוך שלו גבוהה מאוד: 2852 ∘C2852\ ^\circ\text{C}2852 ∘C .
הסבר מדוע.

ד.

אין לכבות שרפת מגנזיום במטף פחמן דו־חמצני, כי מגנזיום בוער ממשיך לבעור גם באווירה של פחמן דו־חמצני, CO2(g)\text{CO}_{2(g)}CO2(g)​ .
בתגובה בין מגנזיום, Mg(s)\text{Mg}_{(s)}Mg(s)​ , לבין CO2(g)\text{CO}_{2(g)}CO2(g)​ נוצרים מגנזיום חמצני, MgO(s)\text{MgO}_{(s)}MgO(s)​ , ופחמן, C(s)\text{C}_{(s)}C(s)​ .

(i)

נסח ואזן את התגובה בין Mg(s)\text{Mg}_{(s)}Mg(s)​ לבין CO2(g)\text{CO}_{2(g)}CO2(g)​ .

(ii)

קבע אם בתגובה זו CO2(g)\text{CO}_{2(g)}CO2(g)​ מגיב כמחמצן או כמחזר. נמק.

ה.

כאשר מגנזיום נשרף באוויר נוצר, נוסף על מגנזיום חמצני, גם מגנזיום חנקני, Mg3N2(s)\text{Mg}_3\text{N}_{2(s)}Mg3​N2(s)​ .
מגנזיום חנקני מגיב עם מים על פי תגובה (1) :
(1) Mg3N2(s)+6H2O(l)→3Mg(OH)2(s)+2NH3(g)\text{Mg}_3\text{N}_{2(s)} + 6\text{H}_2\text{O}_{(l)} \rightarrow 3\text{Mg(OH)}_{2(s)} + 2\text{NH}_{3(g)}Mg3​N2(s)​+6H2​O(l)​→3Mg(OH)2(s)​+2NH3(g)​

(i)

קבע אם בתגובה (1) יש מעבר של אלקטרונים. נמק.

(ii)

חשב את המסה של Mg3N2(s)\text{Mg}_3\text{N}_{2(s)}Mg3​N2(s)​ שהגיבה עם מים, אם נוצרו 5.00 ליטר NH3(g)\text{NH}_{3(g)}NH3(g)​ בטמפרטורה של 27 ∘C27\ ^\circ\text{C}27 ∘C ובלחץ של 1.20 atm1.20\ \text{atm}1.20 atm .
פרט את חישוביך.

◂ פתרון מלא לשאלה 12

סעיף א

תשובה:

1225Mg{}^{25}_{12}\text{Mg}1225​Mg ו־1226Mg{}^{26}_{12}\text{Mg}1226​Mg

לכל האיזוטופים של מגנזיום אותו מספר פרוטונים – 12 (המספר האטומי), והם נבדלים במספר הנויטרונים.
מספר המסה = מספר הפרוטונים + מספר הנויטרונים:
•האיזוטופ השני: 12+13=2512 + 13 = 2512+13=25 ⇐ 1225Mg{}^{25}_{12}\text{Mg}1225​Mg.
•האיזוטופ השלישי: 12+14=2612 + 14 = 2612+14=26 ⇐ 1226Mg{}^{26}_{12}\text{Mg}1226​Mg.
(בדיקה: ב־1224Mg{}^{24}_{12}\text{Mg}1224​Mg יש 24−12=1224 - 12 = 1224−12=12 נויטרונים.)

סעיף ב

תשובה:

X הוא יון מגנזיום של האיזוטופ מגנזיום־24: 1224Mg2+{}^{24}_{12}\text{Mg}^{2+}1224​Mg2+.

- סוג היסוד: 12 פרוטונים ⇐ מספר אטומי 12 ⇐ מגנזיום.
- מספר המסה: 12+12=2412 + 12 = 2412+12=24.
- המטען: בהיערכות 2,8 יש 2+8=102 + 8 = 102+8=10 אלקטרונים, 2 פחות ממספר הפרוטונים ⇐ מטען 2+2+2+. זהו קטיון שנוצר כאשר אטום מגנזיום (היערכות 2,8,2) מוסר את שני אלקטרוני הערכיות שלו.
הסימול: 1224Mg2+{}^{24}_{12}\text{Mg}^{2+}1224​Mg2+.

סעיף ג

תשובה:

MgO\text{MgO}MgO הוא חומר יוני – סריג של יוני Mg2+\text{Mg}^{2+}Mg2+ ו־O2−\text{O}^{2-}O2−; בין היונים יש משיכה חשמלית חזקה מאוד (מטענים 2+2+2+ ו־2−2-2−, יונים קטנים) לכל הכיוונים בסריג, ולכן דרושה אנרגייה רבה כדי להתיך אותו.

•מגנזיום חמצני הוא חומר יוני: הוא בנוי מסריג של קטיונים Mg2+\text{Mg}^{2+}Mg2+ ואניונים O2−\text{O}^{2-}O2−.
•בסריג כל יון מוקף ביונים בעלי מטען הפוך, ובין היונים פועל קשר יוני – משיכה חשמלית חזקה בין יונים בעלי מטענים מנוגדים, הפועלת לכל הכיוונים בכל הסריג.
•המטענים של היונים גדולים (2+2+2+ ו־2−2-2−) והיונים קטנים יחסית, ולכן המשיכה ביניהם חזקה במיוחד.
•בהיתוך היונים צריכים להשתחרר ממקומותיהם הקבועים בסריג, ולשם כך יש להחליש קשרים יוניים רבים וחזקים. דרושה אנרגייה רבה ⇐ טמפרטורת היתוך גבוהה מאוד.

סעיף ד

(i)

תשובה:

2Mg(s)+CO2(g)→2MgO(s)+C(s)2\text{Mg}_{(s)} + \text{CO}_{2(g)} \rightarrow 2\text{MgO}_{(s)} + \text{C}_{(s)}2Mg(s)​+CO2(g)​→2MgO(s)​+C(s)​

2Mg(s)+CO2(g)→2MgO(s)+C(s)2\text{Mg}_{(s)} + \text{CO}_{2(g)} \rightarrow 2\text{MgO}_{(s)} + \text{C}_{(s)}2Mg(s)​+CO2(g)​→2MgO(s)​+C(s)​
בדיקת האיזון: Mg – 2 בכל צד; C – 1 בכל צד; O – 2 במגיבים ו־2⋅1=22\cdot 1 = 22⋅1=2 בתוצרים.

(ii)

תשובה:

כמחמצן – דרגת החמצון של C יורדת מ־+4+4+4 ב־CO2\text{CO}_2CO2​ ל־0 ב־C\text{C}C (CO2\text{CO}_2CO2​ קולט אלקטרונים).

CO2\text{CO}_2CO2​ מגיב כמחמצן.
דרגות החמצון:
•C ב־CO2\text{CO}_2CO2​: x+2(−2)=0⇒x=+4x + 2(-2) = 0 \Rightarrow x = +4x+2(−2)=0⇒x=+4; C ב־C(s)\text{C}_{(s)}C(s)​ (יסוד): 0.
•Mg ב־Mg(s)\text{Mg}_{(s)}Mg(s)​ (יסוד): 0; ב־MgO\text{MgO}MgO: +2+2+2.
•O: −2-2−2 גם ב־CO2\text{CO}_2CO2​ וגם ב־MgO\text{MgO}MgO (אינה משתנה).
דרגת החמצון של C יורדת מ־+4+4+4 ל־0 – אטום הפחמן קולט אלקטרונים ועובר חיזור. החומר שקולט אלקטרונים מן המחזר הוא המחמצן. (המחזר הוא Mg: דרגת החמצון שלו עולה מ־0 ל־+2+2+2.)

סעיף ה

(i)

תשובה:

לא – דרגות החמצון של כל האטומים נשארות ללא שינוי (Mg: +2+2+2, N: −3-3−3, H: +1+1+1, O: −2-2−2).

בתגובה (1) אין מעבר אלקטרונים.
דרגות החמצון:
•ב־Mg3N2\text{Mg}_3\text{N}_2Mg3​N2​: Mg: +2+2+2; N: 3(+2)+2x=0⇒x=−33(+2) + 2x = 0 \Rightarrow x = -33(+2)+2x=0⇒x=−3.
•ב־H2O\text{H}_2\text{O}H2​O: H: +1+1+1; O: −2-2−2.
•ב־Mg(OH)2\text{Mg(OH)}_2Mg(OH)2​: Mg: +2+2+2; O: −2-2−2; H: +1+1+1.
•ב־NH3\text{NH}_3NH3​: N: x+3(+1)=0⇒x=−3x + 3(+1) = 0 \Rightarrow x = -3x+3(+1)=0⇒x=−3; H: +1+1+1.
דרגת החמצון של כל אחד מסוגי האטומים זהה במגיבים ובתוצרים, ולכן אין מעבר אלקטרונים – זו אינה תגובת חמצון־חיזור.

(ii)

תשובה:

12.3 g12.3\ \text{g}12.3 g של Mg3N2\text{Mg}_3\text{N}_2Mg3​N2​.

המרת טמפרטורה: T=27+273=300 KT = 27 + 273 = 300\ \text{K}T=27+273=300 K
מספר המולים של NH3\text{NH}_3NH3​ (PV=nRTPV = nRTPV=nRT):
n(NH3)=PVRT=1.20 atm⋅5.00 L0.082 atm⋅Lmol⋅K⋅300 K=0.244 moln(\text{NH}_3) = \frac{PV}{RT} = \frac{1.20\ \text{atm} \cdot 5.00\ \text{L}}{0.082\ \frac{\text{atm}\cdot\text{L}}{\text{mol}\cdot\text{K}} \cdot 300\ \text{K}} = 0.244\ \text{mol}n(NH3​)=RTPV​=0.082 mol⋅Katm⋅L​⋅300 K1.20 atm⋅5.00 L​=0.244 mol
יחס המולים לפי תגובה (1): Mg3N2:NH3=1:2\text{Mg}_3\text{N}_2 : \text{NH}_3 = 1 : 2Mg3​N2​:NH3​=1:2
n(Mg3N2)=0.244 mol2=0.122 moln(\text{Mg}_3\text{N}_2) = \frac{0.244\ \text{mol}}{2} = 0.122\ \text{mol}n(Mg3​N2​)=20.244 mol​=0.122 mol
המסה: M(Mg3N2)=3⋅24.3+2⋅14.0=100.9 gmolM(\text{Mg}_3\text{N}_2) = 3\cdot 24.3 + 2\cdot 14.0 = 100.9\ \frac{\text{g}}{\text{mol}}M(Mg3​N2​)=3⋅24.3+2⋅14.0=100.9 molg​
m=n⋅M=0.122 mol⋅100.9 gmol=12.3 gm = n \cdot M = 0.122\ \text{mol} \cdot 100.9\ \frac{\text{g}}{\text{mol}} = 12.3\ \text{g}m=n⋅M=0.122 mol⋅100.9 molg​=12.3 g

שאלה 13 · אתרים וכהלים – מבנה, טמפרטורות רתיחה ואנתלפייה

שאלה פתוחה20 נקודות

מבנה וקישור, אנרגייה
ענה על הסעיפים א, ב, ג, ד ועל אחד מן הסעיפים ה או ו.
אתרים וכהלים משמשים בתעשייה ממסים, דלקים ותוספים. דימתיל אתר, למשל, משמש גז דוחף בתרסיסים.
לפניך ייצוג מקוצר לנוסחאות המבנה של ארבע תרכובות, וטבלה ובה נתונים עליהן.
שם התרכובתטמפרטורת רתיחה (∘C^\circ\text{C}∘C)
1דימתיל אתר−24
2דיאתיל אתר35
31-בוטנול118
41,2-אתאנדיול

	שם התרכובת	טמפרטורת רתיחה ( $^\circ\text{C}$ )
1	דימתיל אתר	−24
2	דיאתיל אתר	35
3	1-בוטנול	118
4	1,2-אתאנדיול

א.

(i)

רשום נוסחת ייצוג אלקטרונית לכל אחת מן המולקולות הרשומות בטבלה.

(ii)

אֵילו שתי תרכובות מבין התרכובות הנתונות בטבלה הן איזומרים? נמק.

ב.

הסבר מדוע טמפרטורת הרתיחה של דיאתיל אתר גבוהה מטמפרטורת הרתיחה של דימתיל אתר.

ג.

איזה מבין ההיגדים (1)-(3) שלפניך מסביר את ההבדל בין טמפרטורת הרתיחה של 1-בוטנול לבין טמפרטורת הרתיחה של דיאתיל אתר? נמק.
(1) מולקולת 1-בוטנול היא קוטבית, וְאילו מולקולת דיאתיל אתר אינה קוטבית.
(2) בין מולקולות 1-בוטנול נוצרים קשרי מימן, וְאילו בין מולקולות דיאתיל אתר לא נוצרים קשרי מימן.
(3) ענן האלקטרונים של מולקולת 1-בוטנול גדול מענן האלקטרונים של מולקולת דיאתיל אתר.

ד.

קבע אם טמפרטורת הרתיחה של 1,2-אתאנדיול גבוהה מטמפרטורת הרתיחה של דיאתיל אתר 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.
כאשר דוחסים גז דימתיל אתר בתוך מכל סגור והוא הופך לנוזל, דפנות המכל מתחממות.

(i)

האם בתהליך המתואר דפנות המכל קולטות אנרגייה או פולטות אנרגייה? נמק.

(ii)

קבע איזו מן התגובות (1) או (2) היא התגובה הגורמת להתחממות דפנות המכל.
נמק את קביעתך.
(1)CH3OCH3(g)⟶CH3OCH3(l)ΔH0<0(1)\quad \text{CH}_3\text{OCH}_{3(g)}\longrightarrow\text{CH}_3\text{OCH}_{3(l)}\qquad \Delta H^0<0(1)CH3​OCH3(g)​⟶CH3​OCH3(l)​ΔH0<0
(2)CH3OCH3(l)⟶CH3OCH3(g)ΔH0>0(2)\quad \text{CH}_3\text{OCH}_{3(l)}\longrightarrow\text{CH}_3\text{OCH}_{3(g)}\qquad \Delta H^0>0(2)CH3​OCH3(l)​⟶CH3​OCH3(g)​ΔH0>0

(iii)

מהו השינוי שעובר הדימתיל אתר 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.
יש להרחיק מכלי תרסיס ממקור אש, שכן דימתיל אתר הוא חומר דליק.
נתונות ארבע דיאגרמות של שינוי אנתלפייה.
מהי הדיאגרמה שמתארת בצורה הנכונה את שינוי האנתלפייה בתגובת השרפה של דימתיל אתר?
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 O בשני קשרים יחידים ועם שני זוגות אלקטרונים לא קושרים.

בכל המולקולות: לכל אטום פחמן ארבעה קשרים קוולנטיים יחידים, לכל אטום מימן קשר יחיד אחד, ולכל אטום חמצן שני קשרים יחידים ושני זוגות אלקטרונים לא קושרים.
1. דימתיל אתר, CH3OCH3\text{CH}_3\text{OCH}_3CH3​OCH3​: אטום O בין שני אטומי C.
2. דיאתיל אתר, CH3CH2OCH2CH3\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OCH}_2\text{CH}_3CH3​CH2​OCH2​CH3​: אטום O בין שתי קבוצות אתיל (שני אטומי C מכל צד).
3. 1-בוטנול, CH3CH2CH2CH2OH\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{OH}CH3​CH2​CH2​CH2​OH: ארבעה אטומי C בשרשרת; קבוצת O–H על אטום C בקצה.
4. 1,2-אתאנדיול, HOCH2CH2OH\text{HOCH}_2\text{CH}_2\text{OH}HOCH2​CH2​OH: שני אטומי C; קבוצת O–H על כל אחד מהם.
(הקווים מייצגים זוגות אלקטרונים קושרים; הנקודות – זוגות אלקטרונים לא קושרים.)

(ii)

תשובה:

דיאתיל אתר ו־1-בוטנול.

דיאתיל אתר ו־1-בוטנול הם איזומרים: לשניהם אותה נוסחה מולקולרית, C4H10O\text{C}_4\text{H}_{10}\text{O}C4​H10​O, אבל נוסחאות המבנה שונות – בדיאתיל אתר אטום ה־O קשור לשני אטומי פחמן (קבוצת אתר), וב־1-בוטנול אטום ה־O קשור לאטום פחמן ולאטום מימן (קבוצת הידרוקסיל).
(לדימתיל אתר C2H6O\text{C}_2\text{H}_6\text{O}C2​H6​O ול־1,2-אתאנדיול C2H6O2\text{C}_2\text{H}_6\text{O}_2C2​H6​O2​ נוסחאות מולקולריות שונות.)

סעיף ב

תשובה:

בין המולקולות של שני האתרים פועלות רק אינטראקציות ואן דר ואלס; ענן האלקטרונים של דיאתיל אתר גדול יותר, ולכן האינטראקציות חזקות יותר.

- קשרי מימן: בשני האתרים אטום החמצן קשור לשני אטומי פחמן, וכל אטומי המימן קשורים לפחמן. לכן בין מולקולות כל אחד מן האתרים אין קשרי מימן.
- ואן דר ואלס: בין המולקולות של שני האתרים פועלות אינטראקציות ואן דר ואלס בלבד. במולקולת דיאתיל אתר (C4H10O\text{C}_4\text{H}_{10}\text{O}C4​H10​O, 42 אלקטרונים) ענן האלקטרונים גדול יותר מאשר במולקולת דימתיל אתר (C2H6O\text{C}_2\text{H}_6\text{O}C2​H6​O, 26 אלקטרונים), וגם שטח הפנים גדול יותר. לכן אינטראקציות ואן דר ואלס בין מולקולות דיאתיל אתר חזקות יותר.
נדרשת יותר אנרגייה כדי להפריד בין מולקולות דיאתיל אתר, ולכן טמפרטורת הרתיחה שלו גבוהה יותר (35°C לעומת −24°C).

סעיף ג

תשובה:

היגד (2).

היגד (2). במולקולת 1-בוטנול יש אטום מימן הקשור לאטום חמצן (קבוצת O–H), ולכן בין מולקולותיו נוצרים קשרי מימן. בדיאתיל אתר אין אטום מימן הקשור לחמצן, ולכן בין מולקולותיו אין קשרי מימן. קשרי מימן חזקים מאינטראקציות ואן דר ואלס, ולכן טמפרטורת הרתיחה של 1-בוטנול גבוהה בהרבה (118°C לעומת 35°C).
•היגד (1) שגוי – גם מולקולת דיאתיל אתר קוטבית: הקשרים C–O קוטביים והמבנה סביב אטום החמצן זוויתי, כך שהדו־קטבים אינם מתבטלים.
•היגד (3) שגוי – שתי התרכובות הן איזומרים (C4H10O\text{C}_4\text{H}_{10}\text{O}C4​H10​O), ולכן מספר האלקטרונים (42) וגודל ענן האלקטרונים שווים.

סעיף ד

תשובה:

גבוהה יותר.

טמפרטורת הרתיחה של 1,2-אתאנדיול גבוהה יותר.
- ואן דר ואלס: בין המולקולות של שני החומרים פועלות אינטראקציות ואן דר ואלס. ענן האלקטרונים של דיאתיל אתר (C4H10O\text{C}_4\text{H}_{10}\text{O}C4​H10​O, 42 אלקטרונים) גדול מעט מזה של 1,2-אתאנדיול (C2H6O2\text{C}_2\text{H}_6\text{O}_2C2​H6​O2​, 34 אלקטרונים), ולכן אינטראקציות ואן דר ואלס חזקות מעט יותר בדיאתיל אתר.
- קשרי מימן: במולקולת 1,2-אתאנדיול שתי קבוצות O–H, ולכן בין מולקולותיו נוצרים קשרי מימן רבים. בין מולקולות דיאתיל אתר אין קשרי מימן (אין אטום H הקשור ל־O).
קשרי מימן חזקים בהרבה מאינטראקציות ואן דר ואלס. ההבדל הקטן באינטראקציות ואן דר ואלס אינו מפצה על קשרי המימן הרבים שבין מולקולות 1,2-אתאנדיול, ולכן סך הכוחות בין מולקולות 1,2-אתאנדיול חזק יותר, וטמפרטורת הרתיחה שלו גבוהה יותר (בפועל כ־197°C).
טעות נפוצה: לקבוע לפי גודל ענן האלקטרונים בלבד שלדיאתיל אתר טמפרטורת רתיחה גבוהה יותר, בלי להתחשב בקשרי המימן.

סעיף ה

(i)

תשובה:

דפנות המכל קולטות אנרגייה.

דפנות המכל קולטות אנרגייה. הן מתחממות – הטמפרטורה שלהן עולה, ולכן אנרגייה עוברת אליהן מן התהליך שעובר הדימתיל אתר. התהליך פולט אנרגייה, ודפנות המכל (הסביבה) קולטות אותה.

(ii)

תשובה:

תגובה (1).

תגובה (1). ל־(1) ΔH0<0\Delta H^0<0ΔH0<0 – זהו תהליך אקסותרמי שבו נפלטת אנרגייה לסביבה (דפנות המכל), ולכן הן מתחממות. גם לפי התיאור הגז הופך לנוזל, כמתואר בתגובה (1). בתגובה (2) ΔH0>0\Delta H^0>0ΔH0>0 – תהליך אנדותרמי שקולט אנרגייה מן הסביבה ולכן היה גורם לקירור הדפנות.

(iii)

תשובה:

עיבוי.

לפי תגובה (1) הדימתיל אתר עובר עיבוי: CH3OCH3(g)\text{CH}_3\text{OCH}_{3(g)}CH3​OCH3(g)​ הופך ל־CH3OCH3(l)\text{CH}_3\text{OCH}_{3(l)}CH3​OCH3(l)​ – מעבר ממצב גז למצב נוזל. המולקולות אינן מתפרקות; רק המרחקים ביניהן קטנים והכוחות ביניהן מתחזקים, ולכן נפלטת אנרגייה.

סעיף ו

תשובה:

דיאגרמה 2.

תגובת השרפה של דימתיל אתר: CH3OCH3(g)+3O2(g)→2CO2(g)+3H2O(l)\text{CH}_3\text{OCH}_{3(g)}+3\text{O}_{2(g)}\rightarrow2\text{CO}_{2(g)}+3\text{H}_2\text{O}_{(l)}CH3​OCH3(g)​+3O2(g)​→2CO2(g)​+3H2​O(l)​.
דיאגרמה 2 נכונה: שרפה היא תגובה אקסותרמית, ולכן אנתלפיית התוצרים (2CO2+3H2O2\text{CO}_2+3\text{H}_2\text{O}2CO2​+3H2​O) נמוכה מאנתלפיית המגיבים (CH3OCH3+3O2\text{CH}_3\text{OCH}_3+3\text{O}_2CH3​OCH3​+3O2​) ו־ΔH0<0\Delta H^0<0ΔH0<0 – החץ פונה כלפי מטה מן המגיבים אל התוצרים.
- דיאגרמה 1 – מתארת עיבוי של דימתיל אתר (מעבר מגז לנוזל, תהליך פיזיקלי), ולא את תגובת השרפה – אין חמצן ואין תוצרי שרפה.
- דיאגרמה 3 – אותם מגיבים ותוצרים, אבל מתוארת תגובה אנדותרמית (ΔH0>0\Delta H^0>0ΔH0>0, התוצרים גבוהים מן המגיבים) – שגוי עבור שרפה.
- דיאגרמה 4 – התוצרים מעל המגיבים והחץ פונה כלפי מעלה, אבל רשום ΔH0<0\Delta H^0<0ΔH0<0. כאשר אנתלפיית התוצרים גבוהה מאנתלפיית המגיבים, ΔH0>0\Delta H^0>0ΔH0>0 – הדיאגרמה סותרת את עצמה (וגם הכיוון שגוי לשרפה).

שאלה 14 · תמיסות HCl ומתילאמין: pH, מיהול וסתירה

שאלה פתוחה20 נקודות

חומצות ובסיסים וסטויכיומטריה
בכל אחד משני כלים A ו־ B יש 400 מ"ל מים, H2O(l)\text{H}_2\text{O}_{(l)}H2​O(l)​ .
לכלי A הזרימו 244 מ"ל גז מימן כלורי, HCl(g)\text{HCl}_{(g)}HCl(g)​ .
לכלי B הזרימו 244 מ"ל גז מתילאמין, CH3NH2(g)\text{CH}_3\text{NH}_{2(g)}CH3​NH2(g)​ .
נפחי הגזים נמדדו בטמפרטורה של 25∘C25^{\circ}\text{C}25∘C ובלחץ של 1 atm1\ \text{atm}1 atm.

א.

(i)

נסח את התגובה שהתרחשה בכלי A ואת התגובה שהתרחשה בכלי B .

(ii)

קבע אם ה־ pH של התמיסה בכל אחד מן הכלים A ו־ B בתום התגובה היה גדול מ־ 7 , קטן מ־ 7 או שווה ל־ 7. נמק.

(iii)

חשב את הריכוז המולרי של התמיסה שהתקבלה בכלי A . פרט את חישוביך.
נתון: R=0.082 atm⋅Lmol⋅KR=0.082\ \frac{\text{atm}\cdot\text{L}}{\text{mol}\cdot\text{K}}R=0.082 mol⋅Katm⋅L​ . הנח שנפח התמיסה שווה לנפח המים.

ב.

ל־ 100 מ"ל מן התמיסה שבכלי B הוסיפו בהדרגה 900 מ"ל מים ומדדו את ה־ pH של התמיסה.
קבע איזה מן הגרפים IV-I שלפניך מתאר נכון את השינוי ב־ pH של התמיסה במהלך הוספת המים. נמק.

ג.

ערבבו 50 מ"ל מן התמיסה שבכלי A עם 50 מ"ל מי סיד – תמיסת סידן הידרוקסידי, Ca(OH)2(aq)\text{Ca}(\text{OH})_{2(aq)}Ca(OH)2(aq)​ .
התרחשה תגובה. ה־ pH של התמיסה בתום התגובה היה שווה ל־ 7 .

(i)

רשום ניסוח נטו לתגובה שהתרחשה.

(ii)

חשב את הריכוז המולרי של תמיסת Ca(OH)2(aq)\text{Ca}(\text{OH})_{2(aq)}Ca(OH)2(aq)​ . פרט את חישוביך ונמק.

ד.

כאשר הגז HCl(g)\text{HCl}_{(g)}HCl(g)​ בא במגע עם הגז CH3NH2(g)\text{CH}_3\text{NH}_{2(g)}CH3​NH2(g)​ , נוצר "עשן" לבן של חלקיקי מוצק:
HCl(g)+CH3NH2(g)→CH3NH3Cl(s)\text{HCl}_{(g)}+\text{CH}_3\text{NH}_{2(g)}\rightarrow\text{CH}_3\text{NH}_3\text{Cl}_{(s)}HCl(g)​+CH3​NH2(g)​→CH3​NH3​Cl(s)​
המוצק מתילאמוניום כלורי, CH3NH3Cl(s)\text{CH}_3\text{NH}_3\text{Cl}_{(s)}CH3​NH3​Cl(s)​ , הוא חומר יוני.
קבע עבור כל אחד מן ההיגדים i ו־ ii שלפניך, אם הוא נכון או לא נכון. נמק כל קביעה.

(i)

התגובה בין HCl(g)\text{HCl}_{(g)}HCl(g)​ ובין CH3NH2(g)\text{CH}_3\text{NH}_{2(g)}CH3​NH2(g)​ היא תגובת חומצה־בסיס.

(ii)

המוצק CH3NH3Cl(s)\text{CH}_3\text{NH}_3\text{Cl}_{(s)}CH3​NH3​Cl(s)​ מוליך זרם חשמלי.

◂ פתרון מלא לשאלה 14

סעיף א

(i)

תשובה:

A: 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)−​; B: CH3NH2(g)+H2O(l)→CH3NH3+(aq)+OH(aq)−\text{CH}_3\text{NH}_{2(g)}+\text{H}_2\text{O}_{(l)}\rightarrow\text{CH}_3\text{NH}_3^{+}{}_{(aq)}+\text{OH}^{-}_{(aq)}CH3​NH2(g)​+H2​O(l)​→CH3​NH3+​(aq)​+OH(aq)−​

כלי A – HCl הוא חומצה: מולקולות HCl מוסרות פרוטון למולקולות המים:
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)−​
כלי B – מתילאמין הוא בסיס (אמין ראשוני, RNH2\text{RNH}_2RNH2​): אטום החנקן, שיש לו זוג אלקטרונים לא קושר, קולט פרוטון ממולקולת מים:
CH3NH2(g)+H2O(l)→CH3NH3+(aq)+OH(aq)−\text{CH}_3\text{NH}_{2(g)}+\text{H}_2\text{O}_{(l)}\rightarrow\text{CH}_3\text{NH}_3^{+}{}_{(aq)}+\text{OH}^{-}_{(aq)}CH3​NH2(g)​+H2​O(l)​→CH3​NH3+​(aq)​+OH(aq)−​
(בשתי התגובות האטומים והמטען מאוזנים.)

(ii)

תשובה:

A: קטן מ־7; B: גדול מ־7.

- כלי A – pH קטן מ־7. בתגובה נוצרו יוני H3O(aq)+\text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)}H3​O(aq)+​, ולכן [H3O+]>[OH−][\text{H}_3\text{O}^{+}]>[\text{OH}^{-}][H3​O+]>[OH−] – התמיסה חומצית.
- כלי B – pH גדול מ־7. בתגובה נוצרו יוני OH(aq)−\text{OH}^{-}_{(aq)}OH(aq)−​, ולכן [OH−]>[H3O+][\text{OH}^{-}]>[\text{H}_3\text{O}^{+}][OH−]>[H3​O+] – התמיסה בסיסית.

(iii)

תשובה:

0.0250 M0.0250\ \text{M}0.0250 M

שלב 1 – מולי HCl לפי PV=nRTPV=nRTPV=nRT: V=244 mL=0.244 LV=244\ \text{mL}=0.244\ \text{L}V=244 mL=0.244 L, T=25+273=298 KT=25+273=298\ \text{K}T=25+273=298 K
n=PVRT=1 atm⋅0.244 L0.082 atm⋅Lmol⋅K⋅298 K=9.99⋅10−3 moln=\frac{PV}{RT}=\frac{1\ \text{atm}\cdot0.244\ \text{L}}{0.082\ \frac{\text{atm}\cdot\text{L}}{\text{mol}\cdot\text{K}}\cdot298\ \text{K}}=9.99\cdot10^{-3}\ \text{mol}n=RTPV​=0.082 mol⋅Katm⋅L​⋅298 K1 atm⋅0.244 L​=9.99⋅10−3 mol
שלב 2 – ריכוז: נפח התמיסה – 400 מ"ל = 0.400 L0.400\ \text{L}0.400 L:
C=nV=9.99⋅10−3 mol0.400 L=0.0250 molL=0.0250 MC=\frac{n}{V}=\frac{9.99\cdot10^{-3}\ \text{mol}}{0.400\ \text{L}}=0.0250\ \frac{\text{mol}}{\text{L}}=0.0250\ \text{M}C=Vn​=0.400 L9.99⋅10−3 mol​=0.0250 Lmol​=0.0250 M
טעות נפוצה: לחלק בנפח הגז (0.244 L) או בסכום הנפחים במקום בנפח התמיסה, או להציב טמפרטורה במעלות צלזיוס.

סעיף ב

תשובה:

גרף II

הגרף המתאים: II.
התמיסה בכלי B בסיסית (pH>7\text{pH}>7pH>7). בהוספת מים, מספר המולים של יוני OH−\text{OH}^{-}OH− אינו משתנה (כמעט), אבל נפח התמיסה גדל, ולכן ריכוז יוני OH−\text{OH}^{-}OH− יורד – התמיסה פחות בסיסית וה־pH יורד. עם זאת, התמיסה נשארת תמיסה של בסיס – [OH−][\text{OH}^{-}][OH−] נשאר גדול מ־[H3O+][\text{H}_3\text{O}^{+}][H3​O+] – ולכן ה־pH נשאר גדול מ־7 ורק מתקרב אליו.
- גרף I – לא נכון: ה־pH עולה – כלומר התמיסה נעשית בסיסית יותר, בניגוד לירידת ריכוז OH−\text{OH}^{-}OH− במיהול.
- גרף III – לא נכון: מתאר תמיסה חומצית (pH<7\text{pH}<7pH<7).
- גרף IV – לא נכון: ה־pH יורד אל מתחת ל־7 – מיהול במים אינו יכול להפוך תמיסה בסיסית לחומצית.
טעות נפוצה: לחשוב שמיהול "מנטרל" את הבסיס עד pH חומצי.

סעיף ג

(i)

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)​

זו תגובת סתירה בין יוני ההידרוניום מן החומצה לבין יוני ההידרוקסיד מן הבסיס. יוני Ca2+\text{Ca}^{2+}Ca2+ ו־Cl−\text{Cl}^{-}Cl− הם יונים צופים ואינם נכללים בניסוח נטו:
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)​

(ii)

תשובה:

0.0125 M0.0125\ \text{M}0.0125 M

נימוק: ה־pH בתום התגובה שווה ל־7, כלומר הסתירה הייתה מלאה – מספר מולי OH−\text{OH}^{-}OH− שהוסיפו שווה למספר מולי H3O+\text{H}_3\text{O}^{+}H3​O+ (יחס 1:1 בניסוח).
שלב 1 – מולי H3O+\text{H}_3\text{O}^{+}H3​O+ ב־50 מ"ל מתמיסה A (ריכוז 0.0250 M0.0250\ \text{M}0.0250 M מסעיף א iii):
nH3O+=C⋅V=0.0250 molL⋅0.0500 L=1.25⋅10−3 moln_{\text{H}_3\text{O}^{+}}=C\cdot V=0.0250\ \frac{\text{mol}}{\text{L}}\cdot0.0500\ \text{L}=1.25\cdot10^{-3}\ \text{mol}nH3​O+​=C⋅V=0.0250 Lmol​⋅0.0500 L=1.25⋅10−3 mol
שלב 2 – מולי Ca(OH)2\text{Ca}(\text{OH})_2Ca(OH)2​: nOH−=1.25⋅10−3 moln_{\text{OH}^{-}}=1.25\cdot10^{-3}\ \text{mol}nOH−​=1.25⋅10−3 mol. כל יחידת Ca(OH)2\text{Ca}(\text{OH})_2Ca(OH)2​ נותנת שני יוני OH−\text{OH}^{-}OH− (Ca(OH)2→Ca(aq)2++2OH(aq)−\text{Ca}(\text{OH})_{2}\rightarrow\text{Ca}^{2+}_{(aq)}+2\text{OH}^{-}_{(aq)}Ca(OH)2​→Ca(aq)2+​+2OH(aq)−​):
nCa(OH)2=1.25⋅10−3 mol2=6.25⋅10−4 moln_{\text{Ca}(\text{OH})_2}=\frac{1.25\cdot10^{-3}\ \text{mol}}{2}=6.25\cdot10^{-4}\ \text{mol}nCa(OH)2​​=21.25⋅10−3 mol​=6.25⋅10−4 mol
שלב 3 – ריכוז:
C=nV=6.25⋅10−4 mol0.0500 L=0.0125 MC=\frac{n}{V}=\frac{6.25\cdot10^{-4}\ \text{mol}}{0.0500\ \text{L}}=0.0125\ \text{M}C=Vn​=0.0500 L6.25⋅10−4 mol​=0.0125 M
טעות נפוצה: לשכוח שכל יחידת Ca(OH)2\text{Ca}(\text{OH})_2Ca(OH)2​ משחררת שני יוני OH−\text{OH}^{-}OH− ולקבל 0.0250 M0.0250\ \text{M}0.0250 M.

סעיף ד

(i)

תשובה:

נכון – פרוטון עובר ממולקולת HCl למולקולת CH3NH2\text{CH}_3\text{NH}_2CH3​NH2​.

ההיגד נכון. בתגובה עובר פרוטון, H+\text{H}^{+}H+, ממולקולת HCl (חומצה – מוסרת פרוטון) לאטום החנקן במולקולת CH3NH2\text{CH}_3\text{NH}_2CH3​NH2​ (בסיס – קולט פרוטון בעזרת זוג האלקטרונים הלא קושר). נוצרים יוני CH3NH3+\text{CH}_3\text{NH}_3^{+}CH3​NH3+​ ויוני Cl−\text{Cl}^{-}Cl−, הבונים את המוצק היוני. תגובה שבה עובר פרוטון היא תגובת חומצה־בסיס.

(ii)

תשובה:

לא נכון – במוצק היוני היונים אינם ניידים.

ההיגד לא נכון. CH3NH3Cl\text{CH}_3\text{NH}_3\text{Cl}CH3​NH3​Cl הוא חומר יוני, אבל במצב מוצק היונים CH3NH3+\text{CH}_3\text{NH}_3^{+}CH3​NH3+​ ו־Cl−\text{Cl}^{-}Cl− קבועים במקומם בסריג היוני ואינם יכולים לנוע, ואין בו אלקטרונים חופשיים. לכן המוצק אינו מוליך זרם חשמלי (רק תמיסה מימית או נוזל של החומר, שבהם היונים ניידים, מוליכים).

טבלת התשובות

שאלה	סעיף	תשובה
1	-	ב — $\text{x}_2\text{y}_3$ : היון $\text{x}^{3+}$ והיון $\text{y}^{2-}$ מתאחדים ביחס 2:3.
2	-	ב – אטום בטור 6 ובשורה 2 (חמצן, 2,6) מקבל 2 אלקטרונים ויוצר יון $\text{X}^{2-}$ שהיערכותו 2,8.
3	-	א – I ו־II
4	-	א – $\Delta H_3 > \Delta H_1 > \Delta H_2$ (כל הערכים שליליים; $\Delta H_2$ השלילי ביותר).
5	-	ד – הבקבוק סגור, הגז נשאר בתוכו, והמסה נשמרת: 210.50 גרם.
6	-	ב – בכלי A יש 2.0 mol הליום ובכלי B יש 0.50 mol מתאן; בנפח ובטמפרטורה שווים הלחץ יחסי למספר המולים.
7	-	א – $\text{MnO}_2$ הוא המחמצן; עברו $0.40\ \text{mol}$ אלקטרונים.
8	-	ג – אבקת שיש היא בעלת שטח פנים גדול יותר, ולכן קצב התגובה גדל.
9	א	$V(\text{O}_2) = 1.24\ \text{L}$
	ב	שני החומרים יוצרים קשרי מימן, אך ענן האלקטרונים של מולקולת מי חמצן גדול יותר (18 לעומת 10 אלקטרונים), ובכל מולקולה שתי קבוצות OH – יותר מוקדים לקשרי מימן; לכן האינטראקציות בין מולקולות מי חמצן חזקות יותר.
	ג	בין מולקולות $\text{H}_2\text{O}_2$ יש קשרי מימן (H קשור ל־O), ובין מולקולות $\text{H}_2\text{S}$ אין קשרי מימן; ענני האלקטרונים בגודל דומה, ולכן ההבדל נובע מקשרי המימן.
	ד	ניסוח II.
	ה	כחול.
	ו	מחמצן – דרגת החמצון של אטומי O יורדת מ־−1 (ב־ $\text{H}_2\text{O}_2$ ) ל־−2 (ב־ $\text{H}_2\text{O}$ ).
	ז	בין מולקולות $\text{H}_2\text{O}_2$ ובין מולקולות מים נוצרים קשרי מימן.
10	א i	I: $\text{C}_6\text{H}_{14}$ , $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3$ (הקסאן); II: $\text{C}_6\text{H}_{14}$ , $(\text{CH}_3)_3\text{CCH}_2\text{CH}_3$ (2,2־די־מתיל בוטאן).
	א ii	לפחמימן II – המולקולות שלו מסועפות וכדוריות יותר, שטח הפנים שלהן קטן יותר, ולכן אינטראקציות ון־דר־ולס ביניהן חלשות יותר.
	ב	נכון – לשני החומרים אותה נוסחה מולקולרית, $\text{C}_6\text{H}_{14}$ , אך נוסחאות מבנה שונות.
	ג	תערובת A – $50.5\ \text{g}$ פחמימנים שנוסחתם $\text{C}_6\text{H}_{14}$ ב־100 גרם תערובת.
	ד	ההיגדים (1) ו־(4).
11	א i	גם כמחמצן וגם כמחזר.
	א ii	יוני $\text{NO}^{-}_{3(aq)}$ .
	ב i	4 מול אלקטרונים.
	ב ii	$6.07\cdot 10^{19}$ יונים
	ג i	כמחזר בלבד.
	ג ii	1.8 ק"ג
	ג iii	$1.03\cdot 10^{3}$ ליטר (1025 ליטר)
12	א	${}^{25}_{12}\text{Mg}$ ו־ ${}^{26}_{12}\text{Mg}$
	ב	X הוא יון מגנזיום של האיזוטופ מגנזיום־24: ${}^{24}_{12}\text{Mg}^{2+}$ .
	ג	$\text{MgO}$ הוא חומר יוני – סריג של יוני $\text{Mg}^{2+}$ ו־ $\text{O}^{2-}$ ; בין היונים יש משיכה חשמלית חזקה מאוד (מטענים $2+$ ו־ $2-$ , יונים קטנים) לכל הכיוונים בסריג, ולכן דרושה אנרגייה רבה כדי להתיך אותו.
	ד i	$2\text{Mg}_{(s)} + \text{CO}_{2(g)} \rightarrow 2\text{MgO}_{(s)} + \text{C}_{(s)}$
	ד ii	כמחמצן – דרגת החמצון של C יורדת מ־ $+4$ ב־ $\text{CO}_2$ ל־0 ב־ $\text{C}$ ( $\text{CO}_2$ קולט אלקטרונים).
	ה i	לא – דרגות החמצון של כל האטומים נשארות ללא שינוי (Mg: $+2$ , N: $-3$ , H: $+1$ , O: $-2$ ).
	ה ii	$12.3\ \text{g}$ של $\text{Mg}_3\text{N}_2$ .
13	א i	ראו איור: כל אטום C בארבעה קשרים יחידים, כל אטום O בשני קשרים יחידים ועם שני זוגות אלקטרונים לא קושרים.
	א ii	דיאתיל אתר ו־1-בוטנול.
	ב	בין המולקולות של שני האתרים פועלות רק אינטראקציות ואן דר ואלס; ענן האלקטרונים של דיאתיל אתר גדול יותר, ולכן האינטראקציות חזקות יותר.
	ג	היגד (2).
	ד	גבוהה יותר.
	ה i	דפנות המכל קולטות אנרגייה.
	ה ii	תגובה (1).
	ה iii	עיבוי.
	ו	דיאגרמה 2.
14	א i	A: $\text{HCl}_{(g)}+\text{H}_2\text{O}_{(l)}\rightarrow\text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)}+\text{Cl}^{-}_{(aq)}$ ; B: $\text{CH}_3\text{NH}_{2(g)}+\text{H}_2\text{O}_{(l)}\rightarrow\text{CH}_3\text{NH}_3^{+}{}_{(aq)}+\text{OH}^{-}_{(aq)}$
	א ii	A: קטן מ־7; B: גדול מ־7.
	א iii	$0.0250\ \text{M}$
	ב	גרף II
	ג i	$\text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)}+\text{OH}^{-}_{(aq)}\rightarrow 2\text{H}_2\text{O}_{(l)}$
	ג ii	$0.0125\ \text{M}$
	ד i	נכון – פרוטון עובר ממולקולת HCl למולקולת $\text{CH}_3\text{NH}_2$ .
	ד ii	לא נכון – במוצק היוני היונים אינם ניידים.

פרק ראשון

שאלה 1 · נוסחה של תרכובת יונית מייצוג אלקטרונים – יסודות x, y, z

ספירת אלקטרוני הערכיות לפי הייצוג:

מדוע האחרות שגויות:

שאלה 2 · מיקום בטבלה המחזורית, סוג היון והיערכות האלקטרונים ביון

תשובה: ב.

שאלה 3 · אלדהיד ואמין – קבוצות פונקציונליות וקשרי מימן

התשובה הנכונה: א.

שאלה 4 · השוואת ΔH בשרפת מתנול

התשובה הנכונה: א.

שאלה 5 · שימור מסה בכלי סגור – נתרן פחמתי וחומצה

שאלה 6 · לחץ של גזים בעלי מסה שווה

התשובה: ב.

שאלה 7 · מנגן דו־חמצני וכלוריד – מחמצן ומספר מולי אלקטרונים

התשובה הנכונה: א.

שאלה 8 · גורמים המשפיעים על קצב התגובה בין שיש לחומצה

למה האחרות שגויות:

שאלה 9 · מאמר: מי חמצן – מחומר חיטוי ועד חיפושית מפציצה

ניתוח קטע ממאמר מדעי – חובה

מי חמצן – מחומר חיטוי ועד חיפושית מפציצה

נתונים:

סעיף א

סעיף ב

הסבר:

סעיף ג

הסבר:

סעיף ד

סעיף ה

סעיף ו

סעיף ז

פרק שני

שאלה 10 · הקסאן ואיזומר מסועף שלו – ייצוגים, איזומרים וטמפרטורת רתיחה

תרכובות פחמן ומבנה וקישור

סעיף ב הוא רשות

סעיף א

טמפרטורת הרתיחה של פחמימן II היא 50 ∘C50\ ^\circ\text{C}50 ∘C.

סעיף ב

ההיגד נכון.

סעיף ג

קביעת הנוסחה המולקולרית של כל פחמימן:

סעיף ד

ההיגדים המתאימים: (1) ו־(4).

שאלה 11 · תחמוצות חנקן ותרכובותיהן – חמצון-חיזור וחישובים

חמצון-חיזור וסטויכיומטריה

סעיף א

NO2\text{NO}_2NO2​ מגיב גם כמחמצן וגם כמחזר.

נוצרים יוני NO3(aq)−\text{NO}^{-}_{3(aq)}NO3(aq)−​.

סעיף ב

סעיף ג

כמחזר בלבד.

שאלה 12 · היסוד מגנזיום ותרכובותיו

חמצון-חיזור, מבנה האטום ותכונות חומרים

סעיף ב הוא רשות

סעיף א

סעיף ב

סעיף ג

סעיף ד

CO2\text{CO}_2CO2​ מגיב כמחמצן.

סעיף ה

בתגובה (1) אין מעבר אלקטרונים.

שאלה 13 · אתרים וכהלים – מבנה, טמפרטורות רתיחה ואנתלפייה

מבנה וקישור, אנרגייה

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

סעיף ה הוא סעיף בחירה. אם תבחר לענות עליו, אל תענה על סעיף ו.

סעיף ו הוא סעיף בחירה. אם תבחר לענות עליו, אל תענה על סעיף ה.

סעיף א

סעיף ב

סעיף ג

סעיף ד

טמפרטורת הרתיחה של 1,2-אתאנדיול גבוהה יותר.

סעיף ה

סעיף ו

שאלה 14 · תמיסות HCl ומתילאמין: pH, מיהול וסתירה

חומצות ובסיסים וסטויכיומטריה

סעיף א

סעיף ב

הגרף המתאים: II.

סעיף ג

שלב 3 – ריכוז:

סעיף ד

טמפרטורת הרתיחה של פחמימן II היא $50\ ^\circ\text{C}$ .

$\text{NO}_2$ מגיב גם כמחמצן וגם כמחזר.

נוצרים יוני $\text{NO}^{-}_{3(aq)}$ .

$\text{CO}_2$ מגיב כמחמצן.