פרק שני (60 נקודות)

ענו על שלוש מן השאלות 14-10 (לכל שאלה 20 נקודות).

10. מבנה האטום, מבנה וקישור

1. א
   
   1. Z הוא איזוטופ של גופרית. איזוטופים הם אטומים בעלי מספר פרוטונים זהה (מספר אטומי), אבל מספר נויטרונים שונה.
      אטום Z הוא היחיד שמכיל 16 פרוטונים.
   2. S 2, 8, 6
2. ב
   
   1. הקשרים בין אטומי S הם קשרים טהורים, ההפרש בערכי האלקטרושליליות בין האטומים בקשרים הללו הוא 0.
   2. לאטום גופרית יש שני אלקטרונים לא מזווגים, ולכן הוא משתף שני אלקטרונים. כיוון שכל אטום גופרית קשור לשני אטומי גופרית אחרים, הוא ייצור שני קשרים קוולנטים יחידים. אטום הגופרית ישתף עם כל אטום גופרית אחר רק זוג אלקטרונים אחד, קשר קוולנטי יחיד.

3. למולקולת גופרית ענן אלקטרונים גדול מענן האלקטרונים של מולקולת זרחן. לכן אינטראקציות הון-דר-ולס בין מולקולות הגופרית חזקות יותר, ונדרשת אנרגייה רבה יותר לפירוק הקשרים בין מולקולות הגופרית.

4. בין מולקולות הגופרית למולקולות ההקסאן נוצרות אינטראקציות ון-דר-ולס. לכן גופרית נמסה בהקסאן.
5. ה
   
   1. Na₂S_(s)
   2. 
   3. 16Na_(s) + S_8(s) → 8Na₂S_(s)
6. S_8(s) + 8O_2(g) → 8SO_2(g)

11. חומצות שומן

1. כתבו במחברתכם את פרטי המידע 1, 2, 3, 4, 5 החסרים בטבלה (ראו פריטים מסומנים בצהוב).
   

   שם חומצת השומן	ייצוג מקוצר של נוסחת המבנה של המולקולה	רישום מקוצר של חומצת השומן
   חומצה מיריסטית		C14:0
   חומצה בוטירית		C4:0
   חומצה אולאית		C18: 1ω9 cis
   חומצה לינולאית		C18:2 ω 6 all cis

2. החומצה האולאית.

3. לחומצה האולאית טמפרטורת היתוך גבוהה יותר. הגורם הוא דרגת הרוויון.

4. לחומצה מיריסטית טמפרטורת היתוך גבוהה יותר. הגורם הוא גודל ענן האלקטרונים (מספר אטומי הפחמן).
5. חומצה בוטירית.
6. ו
   
   1. החומצה האולאית והחומצה הלינולאית כי הן חומצות שומן לא רוויות (מכילות קשרי C=C). קשרים אלה במולקולות חומצת השומן מגיבים עם מולקולות המימן בתהליך ההידרוגנציה.
   2. C4:0, C14:0, C18:0
   3. בחומצת השומן האולאית יחס המולים למימן הוא 1:1, ולכן לכל מול חומצה אולאית יידרש 1 מול גז מימן.
      בחומצת השומן הלינולאית יחס המולים למימן הוא 1:2, ולכן לכל מול חומצה אולאית יידרשו 2 מול גז מימן.
      בסך הכל יידרשו 3 מול גז מימן.

12. חומצות ובסיסים, חישובים

1. HCℓ_(g) + H₂O_(ℓ) → H₃O⁺_(aq) + Cℓ^–_(aq)

2. n = C × V = 2.5 × 0.1 = 0.25 mol
   m = n × Mw = 0.25× 36.5 = 9.125gram
   צריך 9.125 גרם.
3. ${\mathrm{NaOH}}_{\left(\mathrm{s}\right)}\stackrel{{\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_{\left(\mathrm{\ell }\right)}}{\to }{\mathrm{Na}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{+}+{\mathrm{OH}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{–}$

4. H₃O⁺_(aq) + OH^–_(aq) → 2H₂O_(ℓ)

5. H3O+(aq)		H2SO4(aq)
   2	:	1	יחס מולים
   		1	(M) C
   		0.0125	V (ליטר)
   0.025	$\stackrel{\times \frac{2}{1}}{\to }$	0.0125	n (מול)

   OH–(aq)		H3O+(aq)
   1	:	1	יחס מולים
   0.025	$\stackrel{\times \frac{1}{1}}{\to }$	0.025	n (מול)

   NaOH(aq)		OH–(aq)
   1	:	1	יחס מולים
   0.025	$\stackrel{\times \frac{1}{1}}{\to }$	0.025	n (מול)
   0.02			V (ליטר)
   1.25			(M) C

   ריכוז תמיסת מסיר השומנים הוא 1.25M.

6. קבוצה 1.
7. ערך ה-pH יהיה גבוה יותר. מתרחשת תגובה בין יוני ההידרוניום לאבנית. מספר המולים של יוני ההידרוניום יקטן, ונפח התמיסה לא ישתנה (הוסיפו מוצק לתמיסה). לכן ריכוז יוני ההידרוניום יפחת, וערך ה-pH בתום התגובה יהיה גבוה מערך ה-pH בתמיסת הלימון שהכינו.

13. חמצון־חיזור, מבנה וקישור

1. א
   
   1. סליל הנחושת מוליך חשמל כי נחושת מוצקה היא מתכת ויש בה אלקטרונים ניידים.
   2. הכסף החנקתי הוא חומר יוני ותמיסת הכסף החנקתי מוליכה חשמל, מכיוון שיש בתמיסה יונים ממוימים ניידים.

2. 2Ag⁺_(aq) + Cu_(s) → Cu²⁺_(aq) + 2Ag_(s)

3. 3Cu²⁺_(aq) + 2Fe_(s) → 2Fe³⁺_(aq) + 3Cu_(s)
   

4. המגנזיום הוא המחזר הטוב ביותר כי אף מתכת מהמתכות שבשאלה אינה מוסרת אלקטרונים ליונים של המגנזיום, ולא גורמת ליוני מגנזיום (Mg²⁺_(aq)) לעבור תהליך חיזור.
   לפי סעיף ג אפשר לקבוע שהמתכת ברזל (Fe_(s)) מחזרת טובה יותר מהנחושת (Cu_(s)), כי בתגובה בין הברזל המוצק ובין יוני הנחושת, המתכת ברזל העבירה אלקטרונים ליוני הנחושת, (התרחשה תגובת חמצון־חיזור ביניהם).
   לכן הרצף היחיד שמתאים הוא דירוג I.
   
   1. Mg_(s) > Fe_(s) > Cu_(s) > Ag_(s)
   2. Ag_(s) > Cu_s) > Fe_(s) > Mg_(s)
   3. Mg_(s) > Cu_(s) > Ag_(s) > Fe_(s)

5. ה
   
   1. 
      ההיגד נכון. אטומי המימן ביוני ההידרוניום (H₃O⁺_(aq)) הם בדרגת חמצון 1+ והם יורדים בדרגת החמצון ל- 0. הם מקבלים אלקטרונים. זהו תהליך חיזור. לכן המימן הוא תוצר של תהליך חיזור.
   2. ההיגד לא נכון. אפשר לראות שאין שינויים בדרגות החמצון של אטומי החמצן בתגובה.

6. ו
   
   1. 
      ההיגד לא נכון כי אטומי המימן (H) ואטומי החמצן (O) במולקולות המים לא עברו שינוי בדרגת החמצון יחסית למגיבים.
   2. ההיגד נכון. אטומי Mg במגיבים הם בדרגת חמצון 0, ואילו בתוצרים 2+. חלה עלייה בדרגת החמצון של המגנזיום. כלומר, המגנזיום במגיבים מסר אלקטרונים ועבר תהליך חמצון. לכן Mg²⁺_(aq) הוא תוצר של תהליך חמצון.

14. חישובים

1. ${\mathrm{NaC\ell }}_{\left(\mathrm{s}\right)}\stackrel{{\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_{\left(\mathrm{\ell }\right)}}{\to }{\mathrm{Na}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{+}+{\mathrm{C\ell }}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{–}$
2. ${\mathrm{Na}}_2{\mathrm{SO}}_{4\left(\mathrm{s}\right)}\stackrel{{\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_{\left(\mathrm{\ell }\right)}}{\to }2{\mathrm{Na}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{+}+{\mathrm{SO}}_{4\left(\mathrm{aq}\right)}^{2–}$

3. ${\mathrm{n}}_{\left({\mathrm{AgC\ell }}_{\left(\mathrm{s}\right)}\right)}=\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{Mw}}=\frac{0.574}{143.4}=0.004\mathrm{mo\ell }$

   מספר המולים הוא 0.004 מול של AgCℓ_(s)

4. Cℓ–(aq)		AgCℓ(s)
   1	:	1	יחס מולים
   0.004	$\stackrel{\times \frac{1}{1}}{\to }$	0.004	n (מול)

   ב- 40 מ”ל של התמיסה יש 0.004 מול של יוני כלור (Cℓ^–_(aq)).
   לכן ב- 200 מ”ל תמיסה פי 5 בנפח) מספר המולים גם יהיה פי 5 ממספר המולים של יוני הכלור הנמצאים ב- 40 מ”ל של אותה התמיסה (התמיסה והדגימה בריכוז זהה). כלומר,
   0.004 × 5 = 0.02 moℓ
   אפשר לחשב גם כך:
   הריכוז בתמיסת הדגימה הוא:

   ${\mathrm{C}}_{\left({\mathrm{C\ell }}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{–}\right)}=\frac{\mathrm{n}}{\mathrm{V}}=\frac{0.004}{0.4}=0.1\mathrm{M}$

   הריכוז בתמיסה המקורית זהה לריכוז בדגימה, ולכן:
   n = C × V = 0.1 × 0.2 = 0.02 moℓ

5. NaCℓ(s)		Cℓ–(aq)
   1	:	1	יחס מולים
   0.02	$\stackrel{\times \frac{1}{1}}{\to }$	0.02	n (מול)
   58.5			Mw (גרם/מול)
   1.17			m (גרם)

   בתערובת המוצקים יש 1.17 גרם של NaCℓ_(s).

6. ו
   
   1. $$\begin{gathered} {\mathrm{m}}_{\left(\mathrm{תערובת}\right)}–{\mathrm{m}}_{\left({\mathrm{NaC\ell }}_{\left(\mathrm{s}\right)}\right)}={\mathrm{m}}_{\left({\mathrm{Na}}_2{\mathrm{SO}}_{4\left(\mathrm{s}\right)}\right)} \\ 2.59–1.17=1.42 \mathrm{gram} \end{gathered}$$
   2. ${\mathrm{n}}_{\left({\mathrm{Na}}_2{\mathrm{SO}}_{4\left(\mathrm{s}\right)}\right)}=\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{Mw}}=\frac{1.42}{142}=0.01\mathrm{mo\ell }$

7. Na+(aq)		NaCℓ(s)
   1	:	1	יחס מולים
   0.02	$\stackrel{\times \frac{1}{1}}{\to }$	0.02	n (מול)

   Na+(aq)		Na2SO4(s)
   2	:	1	יחס מולים
   0.02	$\stackrel{\times \frac{2}{1}}{\to }$	0.01	n (מול)

   ${\mathrm{C}}_{\left({\mathrm{Na}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{+}\right)}=\frac{\mathrm{n}}{\mathrm{V}}=\frac{0.02+0.02}{0.2}=0.2\mathrm{M}$

   ריכוז יוני הנתרן הוא 0.2M.

8. מצאנו שב- 200 מ”ל תמיסה המסו 0.01 מול של Na₂SO_4(s).
   מכיוון שחילקו ב- 5, ב- 40 מ”ל תמיסה יהיו 0.002 מול של המומס Na₂SO_4(s).
   

   SO4-2(aq)		Na2SO4(s)
   1	:	1	יחס מולים
   0.002	$\stackrel{\times \frac{1}{1}}{\to }$	0.002	n (מול)

   BaSO4(s)		SO4-2(aq)
   1	:	1	יחס מולים
   0.002	$\stackrel{\times \frac{1}{1}}{\to }$	0.002	n (מול)
   233.4			Mw (גרם/מול)
   0.4668			m (גרם)

   יתקבלו 0.4668 גרם של BaSO_4(s).

בהצלחה!