פתרון בגרות בכימיה 2017

משך הבחינה : שלוש שעות
מבנה השאלון ומפתח הערכה : בשאלון זה שני פרקים.
פרק ראשון – חובה – 40 נקודות
פרק שני – 60 נקודות (3×20 נקודות)
סה"כ – 1000 נקודות
חומר עזר מותר בשימוש : מחשבון ( כולל מחשבון גרפי).
הוראות מיוחדות :
1. שימו לב: בפרק הראשון יש 2 שאלות חובה.
  בשאלה 1 שמונה סעיפים א – ח בכל סעיף מוצגות ארבע תשובות, ומהן עליכם לבחור בתשובהה הנכונה.. את התשובות הנכונות עליכם לסמן בתשובון שבסוף מחברת הבחינה (עמוד 19).
  בשאלה 22 (שאלת מאמר) יש לענות על כל הסעיפים.
2. בפרק השני יש לענות על שלוש מבין חמש השאלות.

בהצלחה!

פרק ראשון ( 40 נקודות)

ענו על שתי השאלות 1 ו-2 (לכל שאלה – 20 נקודות)

ענו על כל הסעיפים א – ח (לכל סעיף – 2.5 נקודות)
לכל סעיף מוצעות ארבע תשובות 1 – 4.
לפני שתענו קראו את כל התשובות המוצעות, ובחרו בתשובה המתאימה ביותר.

את התשובה שבחרתם סמנו בתשובון שבכריכה הפנימית בסוף מחברת הבחינה (עמוד 19).
בכל שאלה סמנו בעט X במשבצת שמתחת למספר (1-4) המייצג את התשובה הנכונה.
בכל שאלה יש לסמן X אחד בלבד.
כדי למחוק סימון יש למלא את כל המשבצת כך: ■
אסור למחוק בטיפקס.
שימו לב: כדאי להימנע ככל האפשר ממחיקות בתשובון, לכן מומלץ לסמן את התשובות הנכונות קודם בשאלון עצמו, ורק אחר כך לסמן אותו בתשובון.

האותיות c , b , a הן סמלים שרירותיים המייצגים שלושה יסודות בטבלה המחזורית.
לפניך נוסחאות ייצוג אלקטרוניות של אטומי היסודות c , b , a.
בין שניים מבין היסודות האלה יכולה להתקיים תגובה שבה תתקבל תרכובות יונית.
מהי הנוסחא האמפירית הנכונה של תרכובת זו?
1. a₅b₂
2. a₂b₃
3. ac
4. ac₃a מתכת מהטור השני ויש אל-מתכות מהטור ה-6. a כיון יהיה 2+, c כיון יהיה 2-. ולכן ac.
בעת האחרונה הצליחו מדענים ליצור באופן מלאכותי ארבעה יסודות חדשים שהמספרים האטומיים שלהם: 113 , 115 , 117 ו- 118.
היסוד שמספרו 118 נמצא בטבלה המחזורית מתחת ליסוד ראדון, .
לפניך ארבעה היגדים 1 – 4. מהו ההיגד הלא נכון?
1. ארבעת היסודות החדשים נמצאים באותו טור בטבלה המחזורית.
2. לאטומים של ארבעת היסודות החדשים יש מספר שווה של רמות אנרגייה מאוכלסות.
3. לאטום של היסוד שמספרו האטומי 118, יש 8 אלקטרונים ברמת האנרגייה הגבוהה ביותר.
4. ארבעת היסודות החדשים נמצאים באותה שורה בטבלה המחזורית.
  רק היסוד שמספרו האטומי 118 יהיה בטור השמיני מתחת ליסוד ראדון, $_{ 86 }^{ }{ Rn }$ . כל השאר בטורים אחרים ולכן זהו המשפט הלא נכון.

בטבלה שלפניך מידע על המוליכות החשמלית של ארבעה חומרים מוצקים.
רק חלק מהמידע הוא נכון.

החומר	מוליכות חשמלית במצב מוצק	מוליכות חשמלית במצב נוזל
רובידיום, Rb_(s)	+	+
רובידים ברומי, RbBr_(s)	+	–
גרפיט, C_{גרפיט(s)}	–	+
צורן דו-חמצני SiO_2(s)	–	–

מה הם החומרים שעבורם המידע שבטבלה הוא נכון?

Rb_(s) ו- RbBr_(s)
RbBr_(s) ו- C_{גרפיט(s)}
Rb_(s) ו- C_{גרפיט(s)}
Rb_(s) ו- SiO_2(s)

Rb_(s) מתכת מוליכה במצב מוצק ובמצב נוזל בגלל ‾e ניידים. החומר צורן דו-חמצני SiO_2(s) הוא חומר אטומרי, לא מוליך במצב מוצק וגם לא במצב נוזל. אין לו מטענים חשמליים ניידים (לא אלקטרונים ולא יונים ניידים).

המוצק אמוניום פחמתי, (NH₄)₂CO_3(s) , מתפרק בחימום על פי התגובה:
(NH₄)₂CO_3(s) → 2NH_3(g) + CO_2(g) + H₂O_(g)

חיממו דגימה של (NH₄)₂CO_3(s).
הנפחים של הגזים שהתקבלו נמדדו בתנאים שווים של טמפרטורה ולחץ.
מהי הקביעה הנכונה בנוגע לתוצרים שהתקבלו בתגובה זו?
1. מספר המולקולות של NH_3(g) שווה למספר המולקולות של H₂O_(g).
2. הנפח של NH_3(g) גדול פי 2 מהנפח של CO_2(g).
3. הנפח של H₂O_(g) שווה לנפח של (NH₄)₂CO_3(s).
4. המסה של H₂O_(g) שווה למסה של CO_2(g).
  היות ויחס המקדמים שווה ליחס הנפחים של הגזים הנמצאים באותם תנאים של טמפרטורה ולחץ:
  
  CO_2(g) NH_3(g)
  
  1 : 2 יחס מולים
  ⇓
  
  1 $\xrightarrow { \times \frac { 1 }{ 2 } }$ 2 יחס נפחים
ערבבו 400 מ"ל תמיסת 0.4M KCℓ_(aq) עם 400 מ"ל תמיסת 0.8M MgCℓ_2(aq).
מהי הקביעה הנכונה בנוגע לריכוז של יוני Cℓ‾_(aq) בתמיסה שהתקבלה?
1. 0.6M, כי נפח התמיסה גדל פי 2 ולכן ריכוז יוני Cℓ‾_(aq) קטן פי 2.
2. 0.8M, כי בתמיסה שהתקבלה יש 0.8 מול יוני Cℓ‾_(aq).
3. 1.0M, כי בתמיסה שהתקבלה יש 0.8 מול יוני Cℓ‾_(aq).
4. 1.0M, כי נפח התמיסה גדל פי 2 ומספר המולים הכולל של יוני Cℓ‾_(aq) הוא 2 מול.
  
  Cℓ‾_(aq) KCℓ_(aq)
  
  1 : 1 יחס מולים
  
  0.4 C (מול/ליטר)
  
  0.4 V (ליטר)
  
  0.16 $\xrightarrow { \times \frac { 1 }{ 1 } }$ 0.16 n (מול)
  
  Cℓ‾_(aq) MgCℓ_2(aq)
  
  1 : 1 יחס מולים
  
  0.8 C (מול/ליטר)
  
  0.4 V (ליטר)
  
  0.64 $\xrightarrow { \times \frac { 2 }{ 1 } }$ 0.32 n (מול)
בתוך כלי העשוי מן המתכת כסף, Ag_(s) , ערבבו שתי תמיסות:
תמיסת כסף חנקתי AgNO_3(aq), ותמיסת מגנזיום חנקתי, Mg(NO₃)_2(aq).
נתון: יוני הם מחמצן חזק יותר מיוני [.
מהי הקביעה הנכונה?
1. יוני ${ Ag }_{ (aq) }^{ + }$ מחמצנים את יוני ${ Mg }_{ (aq) }^{ 2+ }$ .
2. יוני ${ Mg }_{ (aq) }^{ 2+ }$ מחמצנים את יוני ${ Ag }_{ (aq) }^{ + }$ .
3. יוני ${ Mg }_{ (aq) }^{ 2+ }$ מחמצנים את המתכת Ag_(s).
4. אפשר לאחסן את שתי התמיסות בכלי שעשוי מתכת כסף, Ag_(s).
  אם כמחמצן ${ Mg }_{ (aq) }^{ 2+ }<{ Ag }_{ (aq) }^{ + }$
  אז כמחזרים ${ Mg }_{ (s) }>{ Ag }_{ (s) }$
  ולכן ניתן לאחסן את שתי התמיסות בכלי שעשוי מתכת כסף, Ag_(s). יוני ${ Ag }_{ (aq) }^{ + }$ לא יגיבו עם Ag_(s), וגם יוני ${ Mg }_{ (aq) }^{ 2+ }$ לא יקבלו מה- Ag_(s) ‾e כי הוא מחזר פחות טוב מה- ${ Mg }_{ (s) }>{ Ag }_{ (s) }$ .
הכינו 50 מ"ל של כל אחת מן התמיסות: ${ Ca(OH) }_{ 2(aq) }$ , ${ HNO }_{ 3(aq) }$ , ${ Ca({ NO }_{ 3 }) }_{ 2(aq) }$ ומדדו pH שלהם.
לכל אחת מן התמיסות הוסיפו 50 מ"ל של מים.
איזו מן השורות 1 – 4 בטבלה שלפניך מציגה נכון את השינוי שחל ב- pHH של כל אחת מן התמיסות?

${ Ca(OH) }_{ 2(aq) }$ ${ HNO }_{ 3(aq) }$ ${ Ca({ NO }_{ 3 }) }_{ 2(aq) }$

1 עלה ירד לא השתנה

2 ירד עלה לא השתנה

3 עלה ירד ירד

4 ירד עלה עלה

תמיסת ${ Ca({ NO }_{ 3 }) }_{ 2(aq) }$ לא מכילה יוני ${ H }_{ 3 }{ O }_{ (aq) }^{ + }$ או יוני ${ OH }_{ (aq) }^{ - }$ ולכן ה- pH=7 וגם בעקבות הוספת מים ריכוזם יקטן וה- pH ירד ולכן התשובה היא 2.
מתכת אבץ Zn_(s) , מגיבה עם תמיסה חומצית על פי התגובה:
Zn_(s) + 2H₃O⁺_(aq) → Zn²⁺_(aq) + H_2(g) + 2H₂O_(ℓ)

לתוך כלי זכוכית המכיל 50 מ"ל של תמיסה חומצית מימן כלורי, HCℓ_(aq) , בריכוז 1.0M , הכניסו פס אסץ שמסתו 3 גרם. בעבות זאת התרחשה תגובה שבמהלכה נפלט גז, והמסה של פס האבץ ירדה.
מהי הדרך המתאימה שיותר כדי להגדיל את קצב התגובה?
1. לבצע את התגובה בכלי שנפחו גדול יותר.
2. לבצע את התגובה בכלי סגור החובר למזרק.
3. להגדיל ל- 100 מ"ל את הנפח של תמיסת HCℓ_(aq).
4. להכניס לתוך הכלי 3 גרם של אבקת אבץ במקום פס האבץ.
  כי הגדלת שטח הפנים של באבץ תגרום ליותר התנגשויות בין חלקיקי המגיבים ולכן יותר התנגשויות פוריות ליחידת זמן.

ניתוח קטע ממאמר מדעי – חובה

קרא את הקטע שלפניך, וענה על כל הסעיפים א-ה שאחריו (שאלת חובה – 20 נקודות).

גילוי הגז הטבעי – הזדמנות היסטורית

בתחילת המאה ה- 21 התגלה מאגר גדול של גז טבעי במים הכלכליים של ישראל. הגז הטבעי שהתגלה מכיל 99% מתאן, CH_4(g).

כיום, הגז הטבעי משמש בעיקר חומר דלק להפקת חשמל בתחנות כוח, המקום פחם, C_(s), וחומרי דלק שמקורם בנפט. הנפט הוא תערובת של פחמימנים (תרכובת של פחמן ומימן). בתגובת שרפה מגיבים הפחמימנים עם חמצן, O_2(g). נוצרים פחמן דו-חמצני, CO_2(g) ומים H₂O_(ℓ) , ונפלטת אנרגייה המנוצלתת להפקת חשמל. תגובה 11 היא תגובת השרפה של מתאן.

(1) CH_4(g) + O_2(g) → CO_2(g) + 2H₂O_(ℓ) ΔH⁰=-890kJ

כאשר אותה כמות אנרגייה נפלטת בשרפה של פחמימנים שונים, יש יתרון למתאן, מכיוון שנפח ה- CO_2(g) שנוצר בשריפתו הוא הקטן ביותר. CO_2(g) הוא גז התורם להגברת אפקט החממה ולכן המעבר לשימושש בגז טבעי כחומר דלק מפחית את הפליטה של CO_2(g) לאטמוספרה.

המתאן שמקורו בגז טבעי יכול לשמש לא רק חומר דלק, אלא גם חומר מוצא בתעשייה הכימית להפקת מימן, H_2(g), ומתאנול CH₃OH_(ℓ).

מתאן מגיב עם קיטור, H₂O_(aq) , על-פי תגובה (2):

(2) CH_4(g) + H₂O_(g) → CO_(g) + 3H_2(g)

תערובת הגזים CO_2(g) ו- H_2(g) שמתקבלת בתגובה (2) מכונה סינגז (syngas), והיא מקור למימן בתעשייה הכימית.

המימן מנוצל בין השאר להפקת אמוניה, NH_3(g), שהיא חומר מוצא בתעשיית הדשנים.

מסינגז אפק להפיק גם מתאנול CH₃OH_(ℓ), על פי תגובה (3):

(3) CO_(g) + H_2(g) → CH₃OH_(ℓ)

ממתאנול אפשר להפיק חומרים המשמשים חומרי גלם בתעשיית הפלסטיקה, הטקסטיל, הצבעים והתרופות.

ממתאנול אפשר להפיק גם דו-מתיל אתר, CH₃OCH_3(g), על פי תגובה (4):

(4) 2CH₃OH_(ℓ)→ CH₃OCH_3(g) + H₂O_(ℓ)

דו מתיל אתר עציד לשמש דלק חלופי למנועי דיזל בכלי תחבורה כבדים ובתעשייה.

גילוי הגז הטבעי מאפשר להקטין את התלות של מדינת ישראל ביבוא פחם ונפט גולמי ממדינות אחרות ויוצר הזדמנות לפיתוח חברה מדעית-טכנולוגית מתקדמת.

מקורות:

http://www.ynet.co.il/articles/0.7340.L-4386628.11.html

טישלר, א' הרט, ד' (2012) מפעל לייצור מתאנול מגז טבעי ברמת חובבף תקציר מנהלים.

על פי הקטע, ציין שלושה יתרונות שיש לשימוש בגז הטבעי שהתגלה במים הכלכליים של ישראל.
- בשריפת מתאן נפלט פחות CO_2(g) לאוויר מקטין את הפגיעה באפקט החממה.
- ניתן לייצר בעזרתו את גז המימן שמהווה חומר מוצא לייצור אמוניה, NH_3(g), שהיא חומר חשוב בתעשייה.
- ניתן בעזרתו לייצר מתאנול, CH₃OH_(ℓ), שגם הוא משמש להפקת חומרים הנדרשים בתעשיית הפלסטיק.
- מפחית את התלות של מדינת ישראל ביבוא נפט גולמי ופחם.
- משמש חומר דלק במקום פחם ונפט.
בעת צריכת שיא של חשמל, שורפים בתחנות הכוח גם חומרי דלק שמקורם בנפט, כמו סולר ומזוט. אחד מן המרכיבים של סולר הוא פחמימן שנוסחתו C₁₃H₂₈.
לפניך ניסוח תגובת השרפה של C₁₃H_28(ℓ):

C₁₃H_28(ℓ) + 20 O_2(g) → 13CO_2(g) + 14H₂O_(g)
1. חשב את מספר המולים של CO_2(g) שנוצרים בתגובה של C₁₃H_28(ℓ) שבה נפלטים 890kJ. פרט את חישוביך.
  
  CO2(g) (מול) אנרגיה (kJ)
  
  13 : 8740
  
  1.323 $\xrightarrow { \times \frac { 13 }{ 8740 } }$ 890
2. מהו מספר המולים של CO_2(g) שנוצר בתגובת השרפה של CH_4(g) שבה נפלטים 890kJ.
  
  CO2(g) (מול) אנרגיה (kJ)
  
  1 : 890
  
  1 $\xrightarrow { \times \frac { 1 }{ 890 } }$ 890
3. קבע אם תשובותיך לתת סעיפים i ו- ii תואמות את המידע שבקטע בנוגע לנפח CO_2(g) שנוצר בתגובת השריפה של CH_4(g) לעומת השרפה של פחמימנים אחרים. נמק.
  כן. התשובות תואמות כי בשריפת המתאן ליצירת אותה כמות אנרגיה נוצרים פחות מולים של גז פחמן דו-חמצני.
תערובת 15% מתאנול ו- 85% בנזין משמשת דלק איכותי למכוניות, המכונה M15.
בנזין הוא תערובת של פחמימנים.
הסבר מדוע מתאנול מתמוסס בבנזין.
בין מולקולות המתאנול ישנן אינטראקציות ואן דר ואלס וקשרי מימן. בין מולקולות תערובת הפחמימנים ישנן אינטראקציות ואן דר ואלס. נוצרות אינטראקציות ואן דר ואלס בין מולקולות האתאנול לבין המולקולות שבבנזין ולכן המתאנול מתמוסס בבנזין.
התרשים שלפניך מציג בצורה סכמטית חלק מהתהליכים המוזכרים בקטע.
העתק את התרשים למחברתך, וכתוב בכל אחת מן המסגרות את הנוחה של החומר המתאים.

CH₃OCH_3(g) → → CO_(g)+H_2(g) →

↓

תשובה

CH₃OCH_3(g) → CH₃OH_(ℓ) → CO_(g)+H_2(g) → CH_4(g)+H₂O_(g)

↓

NH_3(g)
יש הסוברים שהגז הטבעי שהתגלה בישראל צריך לשמש רק חומר דלק בתחנות כוח ובתעשייה.
רשום טיעון אחד התומך בדעה זו או טיעון אחד המתנגד לה. נמק.
טיעון בעד:
יש לשמר עד כמה שניתן את כמויות המתאן. בעתיד הם יהוו יתרון אסטרטגי כשמאגרי הנפט יגמרו. וכן שימוש בהם מקטין את פליטת הפחמן הדו חמצני ובכך הפגיעה בסביבה קטנה יותר.
טיעון נגד:
לאפשר לכל התעשיות לנצל את משאב הטבע שהוא זול יותר ופחות מזהם ובעזרתו להוריד מחירים למגוון מוצרים גדול יותר ועל ידי כך להקל התושבים במדינה .
ניתן לייצר מגוון גדול של מוצרים ולפתח את התעשייה הכימית בישראל.

פרק שני (60 נקודות)

ענה על שלוש מן השאלות 3 – 7 (לכל שאלה 20 נקודות)

מבנה האטום ותכונות חומרים

השאלה עוסקת ביסוד מימן ובאחדים משימושיו.
1. ליסוד מימן שלושה איזוטופים טבעיים ולהם שמות שונים: מימן , H, דאוטריום, D, וטריטיום, T. הסימול של אטום המימן הוא .
  אטום D כבד פי 2 מאטום H, ואילו אטום T כבד פי 3 מאטום HH.
  1. רשום את הסימול של אטום D ושל אטום T.
    $_{ 1 }^{ 3 }{ T }\quad \quad \quad _{ 1 }^{ 2 }{ D }$
  2. רק אחד משלושת האיזוטופים D, H ו- T פולט קרינה רדיואקטיבית.
    נסמן איזוטופ זה באות X.
    לפניך ניסוח התהליך שבו איזוטופ XX פולט קרינה רדיואקטיבית.
    
    $X\longrightarrow _{ 3 }^{ 2 }{ He } +\beta$
    
    קבע מהו האיזוטופ של היסוד מימן המסומן באות X. נמק.
    האיזוטופ הוא $_{ 1 }^{ 3 }{ T }$ .
    בקרינת β המספר האטומי גדל ב-1 ומספר המסה אינו משתנה ולכן לאיזטופ X היה תיאור $_{ 1 }^{ 3 }{ X }$ .
2. טמפרטורת הרתיחה, T_b, של מימן נוזלי, H_2(ℓ), היא נמוכה מאוד, T_b=20K. הסבר מדוע.
  בין מולקולות המימן יש רק אינטראקציות ואן דר ואלס. ענן האלקטרונים של מולקולות המימן קטן מאוד (2 אלקטרונים), ולכן אינטראקציות הואן דר ואלס בין המולקולות חלשות מאוד ונדרשת אנרגיה קטנה מאוד לניתוק אינטראקציות אלה וטמפרטורת הרתיחה של המימן נמוכה מאוד.
3. משתמשים בגז מימן, H_2(g), כדי למנוע פליטה לאוויר של תרכובות גפרית רעילות בעת שרפת חומרי דלק שמופקים מנפט גולמי.
  בחומרי דלק אלה יש תרכובות גופרית, כגון פנטאן-תיול, CH₃(CH₂)₃CH₂SH_(ℓ). בתנאים מתאימים מימן מגיב עם פנטאן תיול.
  תוצרי התגובה הם מימן גופרי, H₂S_(g), ופנטאן, CH₃(CH₂)₃CH_3(ℓ).
  1. נסח ואזן את התגובה בין H_2(g) לבין CH₃(CH₂)₃CH₂SH_(ℓ).
  2. קבע אם בתגובה זו H_2(g) מגיב כמחמצן או כמחזר. נמק.
    
    המימן עולה בדרגת החמצון מ- 0 ל- 1+ ולכן מוסר אלקטרונים הוא עובר תהליך חמצון והוא מגיב כמחזר.
4. גז מימן, H_2(g), יכול לשמש גם חומר דלק למכוניות.
  אפשר להפיק H_2(g) בתגובה בין מגנזיום מימני MgH_2(s), לבין מים H₂O_(ℓ).
  על פי תגובה (11).
  
  (1) MgH_2(s) + H₂O_(ℓ) → Mg(OH)_2(s) + 2H_2(g)
  1. קבע אם בתגובה (1) יש מעבר אלקטרונים. נמק.
    ניתן לראות על פי הניסוח שאטומי המימן משנים את דרגות החמצון שלהם ולכן יש מעברי אלקטרונים בתגובה.
  2. מדענים מציעים להשתמש ב- MgH_2(s) כ"חומר אחסון" שממנו יופק מימן.
    חשב את המסה של MgH_2(s) הדרושה לקבלת 10,000 ליטר H_2(g). פרט את חישוביך.
    נתון: בתנאי התגובה הנפח של 1 ליטר מול גז הוא 25 ליטר.
    
    MgH_2(s) H_2(g)
    
    1 : 2 יחס מולים
    
    10,000 V (ליטר)
    
    25 Vm (ליטר/מול)
    
    200 $\xrightarrow { \times \frac { 1 }{ 2 } }$ $n=\frac { V }{ Vm } = 400$ n (מול)
    
    26.31 Mw (גרם/מול)
    
    $m=n\times Mw=5262$ m (גרם)
    
    המסה של של MgH_2(s) הדרושה לקבלת 10,000 ליטר H_2(g) היא 5262 גרם.

כימיה של מזון

מומחי תזונה ממליצים על אכילת אגוזים מדי יום, מכיוון שהם עשירים בין עשירים בין השאר בחומצות שומן רב-בלתי-רוויות המסייעות במניעת מחלות.

לפניך ייצוג מקוצר לנוסחאות המבנה של שתי חומצות שומן I ו- II.
1. כתוב רישום מקוצר לכל אחת מחומצות השומן I ו- II.
  C18:3ω3 all cis .I
  C18:2ω6 all cis .II
2. נוסחאות I ו- II הן ייצוג מקוצר לנוסחאות המבנה של שתי חומצות שומן המצויות באגוזים חומצה לינולאית וחומצה אלפא-לינולנית.
  טמפרטורת ההיתוך של חומצה אלפא-לינולנית נמוכה מטמפרטורת ההיתוך של חומצה לינולאית.
  קבע איזו מן הנוסחאות I או II היא ייצוג מקוצר לנוסחת המבנה של חומצה אלפא-לינולנית. נמק את קביעתך.
  החומצה האלפא-לינולנית היא I כי במבנה המולקולה ישנם יותר קשרים כפולים. נוצרים במולקולה יותר אזורים מכופפים ולכן האריזה במצב מוצק פחות צפופה. אינטראקציות הואן דר ואלס בין המולקולות שלה חלשות יותר נדרשת פחות אנרגיה לניתוק אינטראקציות הואן דר ואלס בין המולוקלות ולכם טמפרטורת ההיתוך שלה נמוכה יותר.
קבע עבור כל אחד מן ההיגדים i ו- ii שלפניך אם הוא נכון או לא נכון. נמק כל קביעה.
1. חומצה אלפא-לינולנית היא איזומר של חומצה לינולאית.
  ההיגד אינו נכון. החומצות אינן איזומרים כי יש להן הרכב כימי שונה (נוסחה מולקולרית שונה).
2. אפשר לקבל חומצה לינולאית מחומצה אלפא-לינולנית בתהליך הידרוגנציה מבוקר (סיפוח מימן).
  ההיגד נכון. בהידרוגנציה מבוקרת ניתן לפרק רק את הקשר הכפול הראשון בין אטומי פחמן 3 ל-4 ועל ידי כך לקבל את החומצה הלינולאית.

בטבלה שלפני מוצג מידע על המסה של חומצות השומן העיקריות ב- 100 גרם של אגוזים משולשה סוגים: אגוזי ברזיל, אגוזי מלך ואגוזי אדמה (בוטנים).

סוג האגוזים	המסה של חומצות השומן (גרם)
סוג האגוזים	חומצה אלפא-לינולנית	חומצה לינולאית	חומצה אולאית
אגוזי ברזיל	0.04	20.5	24.2
אגוזי מלך	9.1	38.1	8.8
אגוזי אדמה (בוטנים)	0.003	15.7	24.0

הרישום המקוצר של חומצה אולאית הוא: C18:1ω9cis.
איזב מבין שלושת סוגי האגוזים הוא העשיר ביותר בחומצות שומן רב-בלתי-רוויות?
פרט את חישוביך ונמק.

אגוזי אדמה (בוטנים)	אגוזי מלך	אגוזי ברזיל
15.703	47.2	20.54	מסה כוללת של חומצות שומן רב-בלתי-רוויות (גרם)
נחשב את אחוז חומצות השומן הרב-בלתי-רוויות בעזרת הנוסחה:
15.703%	47.2%	20.54%	אחוז חומצות שומן רב-בלתי-רוויות

אגוזי מלך הם העשירים ביותר בחומצות שומן רב-בלתי-רוויות.

האגוזים עשירים גם בנוגדי חמצון (אנטיאוקסידנטים) כגון ויטמין E.
מבין ההיגדים 1 – 4 שלפניך, ציין מה הם ההיגדים המתאימים לתיאור פעילותו של ויטמין E כנוגד חמצון.
ויטמין E:
1. מגיב כמחמצן בתהליכי חמצון-חיזור.
2. מנטרל את פעילותם המזיקה של רדיקלים חופשיים.
3. עובר חמצון בתוך כדי פעילותו.
4. מונע תהליכי חמצון בלתי רצויים בגוף.
  ההיגדים המתאימים הם 2,3 ו-4.

מבנה וקישור ומצב גז

הגזים אתאן,, ומתאנאל, , משמשים חומרי מוצא בתעשיית החומרים הפלסטיים.
1. ציין שני מאפיינים ברמה המיקרוסקופית של גז הנמצא בכלי סגור.
  מאפיין ראשון: צפיפות נמוכה.(אפשר גם כוחות בין מולקולרים חלשים/מרחק גדול בין המולקולות יחסית לגודל המולקולות)
  מאפיין שני: תנועת מעתק, סיבוב, תנודה.
  מאפיין נוסף: המולקולות מתנגשות בינן לבין עצמן ובדפנות הכלי
  מאפיין נוסף: הגז מורכב ממולקולות
2. מתאנאל,, מתמוסס גם במים H₂O_(ℓ) , וגם בבנזן,.
  1. קבע איזה מן האיורים I-III שלפניך הוא תיאור סכמטי נכון של קשרי המימן שיכולים להיווצר בין מולקולה של מתאנאל ומולקולות של מים.
    הסבר מדוע פסלת את שני האיורים האחרים.
    האיור הנכון הוא איור II.
    איור I אינו נכון כי מצויר קשר בין זוגות אלקטרונים לא קושרים.
    איור III אינו נכון כי אטומי המימן בחומר ${ H }_{ 2 }{ CO }_{ (g) }$ אינם חשופים מאלקטרונים ואינם יכולים ליצור קשרי מימן.
  2. נסח את תהליך ההמסה.
    ${ H }_{ 2 }{ CO }_{ (g) }\xrightarrow { { C }_{ 6 }{ H }_{ 6 } } { H }_{ 2 }{ CO }_{ ({ C }_{ 6 }{ H }_{ 6 }) }$
3. מקררים בהדרגה את שני הגזים ${ C }_{ 2 }{ H }_{ 6(g) }$ ו- ${ H }_{ 2 }{ CO }_{ (g) }$ , כל גז בכלי אחר.
  הראשון במתעבה (הופך לנוסל) הוא מתאנאל, ${ C }_{ 2 }{ H }_{ 6(g) }$ .
  הסבר מדוע הגז ${ C }_{ 2 }{ H }_{ 6(g) }$ מתעבה ראשון.
  ${ H }_{ 2 }{ CO }_{ (g) }$ הוא חומר מולקולרי שבין המולקולות שלו אינטראקציות ואן דר ואלס חזקות מאינטראקציות הואן דר ואלס שקיימות בין מולקולות ${ C }_{ 2 }{ H }_{ 6(g) }$ ולכן טמפרטורת הרתיחה שלו גבוהה יותר והוא מתעבה ראשון.
אתאן, ${ C }_{ 2 }{ H }_{ 6(g) }$ , מגיב עם חמצן, ${ O }_{ 2(g) }$ , על פי התגובה:

2C₂H_6ׂׂ(g) + 7O_2(g) → 4CO_2(g) + 6H₂O_(g)

ביצעו שני ניסויים. בכל אחד מן הניסויים הכניסו לתוך כלי דגימה של ${ C }_{ 2 }{ H }_{ 6(g) }$ וכמות מתאימה של ${ O }_{ 2(g) }$ והדליקו את תערובת הגזים.
1. בניסוי הראשון ביצעו את התגובה בכלי סגור שנפחו קבוע. במהלך הניסוי שמרו על טמפרטורה קבועה ומדדו את לחץ הגז בתוך הכלי.
  קבע איזה מן הגרפים I – III שלפניך מתאר נכון את השתנות לחץ הגז בתוך הכלי. נמק.
  
  הגרף המתאים הוא גרף III. כי על פי הניסוח הנתון חלה עליה במספר המולים של בגז בכלי (על פי המקדמים של התגובה) ולכן הלחץ גדל.
2. בניסוי השני ביצעו את התגובה בכלי סגור שצורתו מזרק.
  לתוך הכלי הכניסו 0.02 מול וכמות מתאימה של והדליקו את תערובת הגזים. הגזים הגיבו בשלמות.
  במהלך הניסוי שמרו על לחץ וטמפרטורה קבועים.
  בתום התגובה מדדו את נפח הכלי.
  בתנאי הניסוי, הנפח של 1 מול גז הוא 300 ליטר.
  1. חשב את נפח החמצן שהגיב. פרט את חישוביך.
    
    O_2(g) C₂H_6(g)
    
    7 : 2 יחס מולים
    
    0.07 $\xrightarrow { \times \frac { 7 }{ 2 } }$ 0.02 n (מול)
    
    30 Vm (ליטר/מול)
    
    $V=n\times Vm=2.1$ V (ליטר)
    
    נפח החמצן, ${{{ O }_{ 2(g) }$ , שיגיב הוא 2.1 ליטר.
  2. מהו נפח הכלי שנמדד בתום הניסוי? פרט את חישוביך והסבר.
    
    H₂O_(g) CO_2(g) O_2(g)
    
    6 : 4 : 7 יחס מולים / נפחים
    
    1.8 $\xrightarrow { \times \frac { 6 }{ 4 } }$ 1.2 $\xrightarrow { \times \frac { 4 }{ 7 } }$ 2.1 נפח (ליטר)
    
    הנפח הנמדד הוא: 3 ליטר שהוא סכום הנפחים: 1.2+1.8.

חמצון-חיזור, חומצות ובסיסים וסטוכיומטריה

השאלה עוסקת בתגובות של שני חומרים: אמוניה, , וחומצה חנקתית, . שני החומרים האלה משמשים בתעשייה הכימית, בין השאר לייצור דשנים.
1. בתנאים מסויימים, אמוניה, , מגיבה עם תמיסה המכילה יוני מימן פחמתי, , על פי תגובה (1):
  1. תגובה (1) היא תגובת חומצה-ביסי. הסבר מדוע.
    התגובה היא תגובת חומצה-בסיס כי יש מעבר פרוטון בתגובה. האמוניה מקבלת פרוטון והיון מימן פחמתי מוסר פרוטון.
  2. 750 מ"ל ${ NH }_{ 3(g) }$ הגיבו עם 150 מ"ל תמיסת נתרן מימן פחמתי, ${ NaHCO }_{ 3(aq) }^{ - }$ , המגיבים הגיבו בשלמות.
    בתנאי התגובה, הנפח של 1 מול גז הוא 25 ליטר.
    חשב את הריכוז המולרי של יוני ${ HCO }_{ 3(aq) }^{ - }$ בתמיסה. פרט את חישוביך.
    
    ${ HCO }_{ 3(aq) }^{ - }$ ${ NH }_{ 3(g) }$
    
    1 : 1 יחס מולים
    
    0.75 V (ליטר) גז
    
    25 Vm (ליטר/מול)
    
    0.03 $\xrightarrow { \times \frac { 1 }{ 1 } }$ $n=\frac { V }{ Vm }=0.03$
    n (מול)
    
    0.15 V (ליטר) תמיסה
    
    $C=\frac { n }{ V }=0.2$ C (מול/ליטר)
    
    ריכוז היון מימן פחמתי בתמיסה הוא 0.2M.
2. שני החומרים ו- , מגיבים בתגובת חמצון-חיזור.
  1. התייחס לאטומי N, וקבע איזה משני החומרים יכול להגיב רק כמחזר. נמק.
    אטומי החנקן בחומר ${ NH }_{ 3(g) }$ הם בעלי דרגת חמצון 3- היות וזו דרגת החמצון המינימלית של החנקן הוא יכול רק למסור אלקטרונים ולשמש במחזר בלבד (בחומר השני דרגת החמצון של החנקן היא 5+ ולכן הוא יכול רק לקבל אלקטרונים ולתפקד כמחמצן).
  2. אמוניה, ${ NH }_{ 3(g) }$ , מגיבה עם תמיסת מימן על-חמצני, ${ H }_{ 2 }{ O }_{ 2(aq) }$ .
    קבע איזה חומר יכול להיות אחד מתוצרי התגובה: ${ O }_{ 2(g) }$ או ${ H }_{{ 2 }{ O }_{ (l) }$ . נמק.
    החומר הוא ${{ H }_{{ 2 }{ O }_{ (l) }$ כי אטומי החנקן יכולים לשמש רק כמחזר כפי שהסברנו בתת סעיף הקודם. לכן אטומי החמצן בחומר ${ H }_{ 2 }{ O }_{ 2(aq) }$ שדרגת החמצון שלהם היא 1- יקבלו אלקטרון וישמשו כמחמצן ויהפכו לאטומי חמצן בעלי דרגת חמצון 2- כמו במולקולת המים.
  3. תמיסת ${ HNO }_{ 3(aq) }$ מגיבה עם פחמן ${ C }_{ (s) }$ , על פי תגובה (2):
    $(2)\quad { 4H }_{ 3 }{ O }_{ (aq) }^{ + }+4{ NO }_{ 3(aq) }^{ - }+3{ C }_{ (s)) }\longrightarrow 4{ NO }_{ (g) }+3{ CO }_{ 2(g) }+6{ H }_{ 2 }{ O }_{ (l) }$
    קבע כמה מול אלקטרונים עוברים בתגובה שבה מגיבים 0.15 מול ${ C }_{ (s) }$ .. פרט את חישוביך.
    
    e‾ C_(s)
    
    12 : 3 יחס מולים
    
    0.6 $\xrightarrow { \times \frac { 12 }{ 3 } }$ 0.15 n (מול)
    
    בתגובה עוברים 0.6 מול אלקטרונים.
3. תמיסת ${ HNO }_{ 3(aq) }$ מגיבה עם מגנזיום חמצני ${ MgO}_{ (s) }$ , על פי תגובה (3).
  $(3)\quad { MgO }_{ (s) }+{ 2H }_{ 3 }{ O }_{ (aq) }^{ + }+2{ NO }_{ 3(aq) }^{ -- }\longrightarrow { Mg }_{ (aq) }^{ 2+ }+2{ NO }_{ 3(aq) }+3{ H }_{ 2 }{ O }_{ (l) }$
  בכל אחד משני כלים A ו- B יש 200 מ"ל תמיסת ${ HNO }_{ 3(aq) }$ בריכוז 0.5M.
  לכלי A הכניסו 1.0 גרם ${ MgO}_{ (s) }$ .
  לכלי B הכניסו 1.5 גרם ${ MgO}_{ (s) }$ .
  בתום התגובה ה- pH של התמיסה בכל אחד מהכלים A ו- B עדיין היה חומצי.
  קבע באיזה משני הכלים – A או B – ה- pH בתום התגובה היה נמוך יותר. נמק את קביעתך.
  היות ובכלי A הגיבו פחות מולים של ${ MgO}_{ (s) }$ כי המסה שלו קטנה יותר, אז הגיבו גם פחות מולים של יוני H₃O⁺_(aq) ולכן נותרה בתמיסה כמות גדולה יותר של מולים של יוני H₃O⁺_(aq). ריכוזם גדול יותר ולכן ה- pH של תמיסה זו קטן יותר.

מבנה וקישור ואנרגייה

השאלה דנה בהיבטים אנרגטיים הנוגעים ליסודות ממשפחת ההלוגנים.
1. הערך של אנתלפיית האידוי, ${ \Delta H }_{ v }^{ 0 }$ , של ברום, ${ Br }_{ 2(l) }$ , בטמפרטורת הרתיחה, הוא ${ \Delta H }_{ v }^{ 0 }=30.0\frac { kJ }{ mol }$ .
  קבע איזה משלושת התיאורים הגרפיים I-III שלפניך מציג נכון את שינויי הנתלפיה בתהליך האידוי שלל ${ Br}_{ 2(l) }$ . נמק את קביעתך.
  
  גרף III הוא הגרף הנכון כי הוא מתאר תהליך אידוי שבו לתוצרים אנרגיה פנימית גבוהה יותר כי במעבר מברום נוזל לברום גז יש להשקיע אנרגיה לפירוק האינטראקציות הבין מולקולוריות.
  
  Br_2(ℓ) → Br_2(g) ΔH⁰=30kJ
2. בטבלה שלפניך מוצגים ערכי ${ \Delta H }_{ v }^{ 0 }$ עבור שלושה יסודות ממשפחת ההלוגנים.
  
  היסוד אנתלפיית אידוי ${ \Delta H }_{ v }^{ 0 }$
  $\left( \frac { kJ }{ mol } \right)$
  
  Cℓ_2(ℓ) 20.4
  
  Br_2(ℓ) 30.0
  
  I_2(ℓ) 41.8
  
  לפניך שני ערכים של אנתלפיית אידוי, ${ \Delta H }_{ v }^{ 0 }$ :
  $6.6\frac { kJ }{ mol }$ ו- $26.4\frac { kJ }{ mol }$ .
  קבע איזה משני הערכים האלה הוא הערך המתאים עבור ${ \Delta H }_{ v }^{ 0 }$ שלל פלואור, ${ F }_{ 2(l) }$ . נמק קביעתך.
  הערך הוא $6.6\frac { kJ }{ mol }$ כי בין מולקולות הפלואור ישנן אינטראקציות ואן דר ואלס היות וענן האלקטרונים שלו קטן מבין כל ההלוגנים אינטראקציות הואן דר ואלס בין המולקולות שלו הם החלשות ביותר ונדרשת אנרגיה קטנה יותר לניתוק אינטראקציות אלה.
3. בטבלה שלפניך מוצגים ערכים של אנתלפיית קשר.
  
  הקשר H–Cℓ Br–Br H–Br Cℓ–Cℓ
  
  אנתלפיית הקשר $\left( \frac { kJ }{ mol } \right)$ 431 193 366 242
  1. הסבר מדוע הערך של אנתלפיית הקשר Br–Br גדול מהערך של אנתלפיית האידוי ${ \Delta H }_{ v }^{ 0 }$ , של ברום ${ Br }_{ 2(l) }$ .
    בפירוק הקשר בין אטומי הברום מפרקים קשר קוולנטי שהוא חזק יותר מאינטראקציות הואן דר ואלס שקיימות בין מולקולות הברום ומתנתקות בתהליך האידוי ולכן אנתלפיית הקשר של הברום גדולה מאנתלפיית האידוי של ברום.
  2. ציין מהו הגורם לכך שהערך של אנתלפיית הקשר Cℓ–Cℓ גדול מהערך של אנתלפיית הקשר Br–Br.
    הרדיוס של אטומי הכלור קטן מהרדיוס של אטומי הברום.
4. סעיף ד
  1. כלור ${ Cl }_{ 2(g) }$ מגיב עם מימן ברומי ${ HBr }_{ (g) }$ על פי תגובה (1):
    $(1)\quad { Cl }_{ 2(g) }+2{ HBr }_{ (g) }\longrightarrow { Br }_{ 2(g) }+{ 2HCl }_{{ (g) }$
    היעזר בנתונים שבטבלה וחשב את הערך של ΔH⁰ עבור תגובה (1).
    פרט את חישוביך.
    
    ΔH⁰ = ΔH⁰_{(Cℓ–Cℓ)} + 2ΔH⁰_(H–Br) – [ΔH⁰_(Br–Br) + 2ΔH⁰_(H–Cℓ)] =
    = 242+2×366-(193+2×431) = -81kJ
5. כלור ${ Cl }_{ 2(g) }$ מגיב עם מימן ברומי ${ HBr }_{ (g) }$ על פי תגובה (1):
  $(2)\quad { Cl }_{ 2(g) }+2{ HBr }_{ (g) }\longrightarrow { Br }_{ 2(l) }+{ 2HCl }_{{ (g) }$
  היעזר בנתונים שבטבלה וחשב את הערך של ΔH⁰ עבור תגובה (2).
  פרט את חישוביך.
  נתון:
  Br_2(ℓ) → Br_2(g) ΔH⁰=30kJ
  נהפוך את התגובה ונסכום אותה עם התגובה שחישבנו בתת סעיף הקודם:
  
  ~~Br_2(g)~~ → Br_2(ℓ) ΔH⁰=-30kJ
  Cℓ_2(g) + 2HBr_(g) → ~~Br_2(g)~~ + 2HCℓ_(g) ΔH⁰=-81kJ
  
  Cℓ_2(g) + 2HBr_(g) → Br_2(ℓ) + 2HCℓ_(g) ΔH⁰=-111kJ

CO_2(g)		NH_3(g)
1	:	2	יחס מולים ⇓
1	$\xrightarrow { \times \frac { 1 }{ 2 } }$	2	יחס נפחים

Cℓ‾_(aq)		KCℓ_(aq)
1	:	1	יחס מולים
		0.4	C (מול/ליטר)
		0.4	V (ליטר)
0.16	$\xrightarrow { \times \frac { 1 }{ 1 } }$	0.16	n (מול)

Cℓ‾_(aq)		MgCℓ_2(aq)
1	:	1	יחס מולים
		0.8	C (מול/ליטר)
		0.4	V (ליטר)
0.64	$\xrightarrow { \times \frac { 2 }{ 1 } }$	0.32	n (מול)

	${ Ca(OH) }_{ 2(aq) }$	${ HNO }_{ 3(aq) }$	${ Ca({ NO }_{ 3 }) }_{ 2(aq) }$
1	עלה	ירד	לא השתנה
2	ירד	עלה	לא השתנה
3	עלה	ירד	ירד
4	ירד	עלה	עלה