בגרות בכימיה 2022 פתרון

פרק שני (60 נקודות)

10. מבנה וקישור, חישובים, אנרגייה

השאלה עוסקת בחומרים הנקראים מעכבי בעירה.

מטפים לשימוש ביתי מכילים גזים, אבקות או קצף שמעכבים בעירה.

בעבר השתמשו בגז שנוסחתו CBrF_3(g).

היום מחליפה אותו תערובת של שלושה גזים: Ar_(g), CF_4(g), CHCℓ₂CF_3(g).

1. רשמו נוסחאות ייצוג אלקטרונים של המולקולות CHCℓ₂CF_3(g), CBrF_3(g) ו- CF_4(g).
   תשובה:
   

לפניכם טבלה שבה מוצגות טמפרטורות הרתיחה של שני חומרים וצורת המולקולה של כל אחד מהם:

2. ציינו שני גורמים להבדל בין טמפרטורת הרתיחה של שני החומרים.
   תשובה:
   קוטביות המולקולות וגודל ענן האלקטרונים של המולקולות.
3. הסבירו כיצד כל אחד משני הגורמים שציינתם בסעיף ב משפיע על חוזק הכוחות הפועלים בין המולקולות.
   תשובה:
   ככל שענן האלקטרונים יהיה גדול יותר נוצרים יותר קיטובים רגעיים עקב תנועת ענן האלקטרונים ולכן אינטראקציות הואן דר ואלס בין המולקולות הופכות לחזקות יותר.
   במולקולות קוטביות ישנם קטבים קבועים במולקולה שגורמים לאינטראקציות הואן דר ואלס להיות חזקות יותר. (למולקולת CBrF₃ ענן אלקטרונים גדול מענן האלקטרונים של מולקולת CF₄, ומולקולת CBrF₃ היא מולקולה קוטבית ואילו מולקולת CF₄ היא לא קוטבית).

אבקות שמשמשות לכיבוי שרפות גדולות הן בעיקר אלומיניום הידרוקסידי, Aℓ(OH)_3(s), ומגנזיום הידרוקסידי, Mg(OH)_2(s). מטוסים מפזרים אבקות אלה מן האויר על מקום השריפה יחד עם חומר שצבעו אדום.
התרכובת Aℓ(OH)_3(s) מתפרקת בטמפרטורות גבוהות למוצק אלומיניום חמצני, Aℓ₂O_3(s), ואדי מים.
התרכובת Mg(OH)_2(s) מתפרקת בטמפרטורות גבוהות למוצק מגנזיום חמצני, MgO_(s), ואדי מים.

4. רשמו ניסוח מאוזן לתגובת הפירוק של Aℓ(OH)_3(s).
   תשובה:
   2Aℓ(OH)_3(s) → Aℓ₂O_3(s) + 3H₂O_(g)
5. רשמו ניסוח מאוזן לתגובת הפירוק של Mg(OH)_2(s).
   תשובה:
   Mg(OH)_2(s) → MgO_(s) + H₂O_(g)
6. בניסוי 1 חיממו 3.9 גרם של Aℓ(OH)_3(s). כל החומר התפרק.
   מהו מספר המולים של אדי מים שהתקבלו בתגובה? פרטו חישוביכם.
   תשובה:
   

   H2O(g)		Aℓ(OH)3(s)
   3	:	2	יחס מולים
   		3.9	m (גרם)
   		78	Mw (גרם למול)
   0.075	$\stackrel{\mathbf{\times }\frac{3}{2}}{\mathbf{\to }}$	0.05	n (מול)

   בתגובה התקבלו 0.075 מול אדי מים.

7. בניסוי 2 חיממו מסה נתונה של Mg(OH)_2(s). כל החומר התפרק. מספר המולים של אדי המים שהתקבלו בתגובה היה זהה למספר המולים של אדי המים שחישבתם בסעיף ו.
   האם מספר המולים של Mg(OH)_2(s) שהתפרק בניסוי 2 זהה למספר המולים של Aℓ(OH)_3(s) שהתפרק בניסוי 1? פרטו את חישוביכם או נמקו באופן מילולי.
   תשובה:
   
   

   Mg(OH)2(s)		H2O(g)
   1	:	1	יחס מולים
   0.075	$\stackrel{\mathbf{\times }\frac{1}{1}}{\mathbf{\to }}$	0.075	n (מול)

   מספר המולים לא זהה הגיבו 0.075 מול של Mg(OH)_2(s).

8. שתי תגובות הפירוק של Aℓ(OH)_3(s) ושל Mg(OH)_2(s) תורמות להורדת הטמפרטורה של הסביבה באזור הבעירה. האם תגובות הפירוק הן אנדותרמיות או אקסותרמיות? הסבירו את תשובתכם.
   תשובה:
   הן תגובות אנדותרמיות. היות שטמפרטורת הסביבה יורדת ניתן לקבוע שעוברת אנרגיה מהסביבה למערכת, המערכת קולטת אנרגייה.
   טמפרטורת הסביבה שיורדת מצביעה על ירידה באנרגיה הקינטית הממוצעת של חלקיקי הסביבה ולכן ירידה באנרגיה הפנימית של הסביבה. שינוי האנרגיה הזה עובר מהסביבה למערכת.

11. מבנה וקישור, אנרגייה

השאלה עוסקת בשני חומרים: אתאנול, C₂H₅OH_(ℓ), ואשלגן כלורי, KCℓ_(s).

לפניכם שישה איורים, 1-6, המתארים באופן חלקי מבנים מיקרוסקופיים שונים:

1. קבעו מהו האיור המתאר את המבנה המיקרוסקופי של C₂H₅OH_(ℓ) בטמפרטורת החדר, וקבעו מהו האיור המתאר את המבנה המיקרוסקופי של KCℓ_(s) בטמפרטורת החדר.
   תשובה:
   האיור המתאר את המבנה המיקרוסקופי של C₂H₅OH_(ℓ) בטמפרטורת החדר הוא איור 3.
   האיור המתאר את המבנה המיקרוסקופי של KCℓ_(s) בטמפרטורת החדר הוא איור 6.

לכלי אחד שבתוכו מים הוסיפו אשלגן כלורי, ולכלי שני שבתוכו מים הוסיפו אתאנול. שני החומרים מתמוססים היטב במים.
מהמסת KCℓ_(s) התקבלה תמיסה 1 ומהמסת C₂H₅OH_(ℓ) התקבלה תמיסה 2.

2. נסחו את תהליך ההמסה במים של KCℓ_(s).
   תשובה:
   
   $\mathbf{KC}{\mathbf{\ell }}_{\left(s\right)}\stackrel{{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}\mathbf{O}}{\mathbf{\to }}{\mathbf{K}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{\mathbf{+}}\mathbf{+}{\mathbf{C\ell }}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{\mathbf{–}}$
3. נסחו את תהליך ההמסה במים של C₂H₅OH_(ℓ).
   תשובה:
   
   ${\mathbf{C}}_{\mathbf{2}}{\mathbf{H}}_{\mathbf{5}}{\mathbf{OH}}_{\left(\ell \right)}\stackrel{{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}\mathbf{O}}{\mathbf{\to }}{\mathbf{C}}_{\mathbf{2}}{\mathbf{H}}_{\mathbf{5}}{\mathbf{OH}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}$
4. איזו מן התמיסות, תמיסה 1 או תמיסה 2 מוליכה חשמל? הסבירו מדוע התמיסה שבחרתם מוליכה חשמל.
   תשובה:
   תמיסת KCℓ_(aq) כי יש בה יונים ממוימים ניידים.

נערך ניסוי שבו המיסו 0.2 מול של KCℓ_(s) ב- 200 מ”ל מים בכלי לא מבודד. לפני ההמסה נמדדה טמפרטורת מים התחלתית של 22°C.
לפניכם גרף 1, המתאר את שינוי טמפרטורת המים בזמן המסה ואחריה.

לפניכם שתי דיאגרמות אנרגייה a ו- b:

5. איזו מן הדיאגרמות a או b , מתארת נכון את שינוי הטמפרטורה בתהליך ההמסה במים של KCℓ_(s)?
   נמקו את בחירתכם ובססו אותה על גרף 1.
   תשובה:
   גרף B. ניתן לראות שבשלב הראשון חלה ירידה בטמפרטורת התמיסה (המים) שהם הסביבה. חלה ירידה באנרגייה של הסביבה. אנרגייה זו עברה אל המערכת. לכן התגובה היא אנדותרמית, בגרף האנרגייה המגיבים יהיו למטה והתוצרים למעלה.
   (ירידת הטמפרטורה במים, הסביבה מצביעה על כך שמולקולות המים נעות במהירות ממוצעת איטית יותר,  חלה ירידה באנרגיה הקינטית הממוצעת שלהם, חלה ירידה באנרגיה הפנימית של מולקולות המים בתמיסה שהיא הסביבה, האנרגיה הזו עוברת למערכת. לכן ניתן לקבוע שהתגובה היא אנדותרמית כי היא קבלה אנרגייה).

מזגו את החומר ציקלוהקסאן, C₆H_12(l), לשני כלים: לכלי אחד הוסיפו KCℓ_(s) ולכלי השני הוסיפו C₂H₅OH_(ℓ).
ערבבו את החומרים בכל אחד מן הכלים.
רק אחד מן החומרים התמוסס בציקלוהקסאן. התקבלה תמיסה שאינה מוליכה חשמל.

6. איזה חומר מבין החומרים התמוסס? נמקו מדוע.
   תשובה:
   החומר הוא C₂H₅OH_(ℓ).
   בין מולקולות חומר זה יש אינטראקציות ואן דר ואלס וקשרי מימן. בין מולקולות הציקלוהקסאן ישנן אינטראקציות ואן דר ואלס ולכן בערבוב החומרים הללו נוצרות אינטראציות ואן דר ואלס בין מולקולות הציקלוהקסאן למולקולות ה- C₂H₅OH_(ℓ).
7. נסחו את תהליך ההמסה בציקלוהקסאן.
   תשובה:
   
   ${\mathbf{C}}_{\mathbf{2}}{\mathbf{H}}_{\mathbf{5}}{\mathbf{OH}}_{\left(\ell \right)}\stackrel{{\mathbf{C}}_{\mathbf{6}}{\mathbf{H}}_{\mathbf{12}}}{\mathbf{\to }}{\mathbf{C}}_{\mathbf{2}}{\mathbf{H}}_{\mathbf{5}}{\mathbf{OH}}_{\left(C_6{H}_{12}\right)}$

12. חומצות שומן

לפניכם טבלה שבה מוצגות כמה חומצות שומן:

חומצת שומן	סמל	ייצוג מקוצר לנוסחת המבנה של מולקולת החומר	טמפרטורת היתוך (C°)
חומצה בוטירית	B		-5.7
חומצה קפרילית	Oc		16.3
חומצה לאורית	La		43.8
חומצה סטארית	S		69.3
חומצה לינולאית	L		-5.9

1. כתבו רישום מקוצר של כל אחת מחומצות השומן שמוצגות בטבלה.
   תשובה:
   
   

   חומצת שומן	רישום מקוצר
   חומצה בוטירית	C4:0
   חומצה קפרילית	C8:0
   חומצה לאורית	C12:0
   חומצה סטארית	C18:0
   חומצה לינולאית	C18:2 ω 6 aℓℓ cis

2. מהו הגורם לכך שטמפרטורת ההיתוך של חומצה לינולאית (L) נמוכה מטמפרטורת ההיתוך של חומצה סטארית (S)?
   תשובה:
   ההבדל במספר הקשרים הכפולים C=C, מידת הריוויון של חומצת השומן. חומצת שומן סטארית היא חומצת שומן רוויה ואילו חומצה שומן לינולאית לא רוויה.

חומצה קפרית, שסמלה D, היא חומצת שומן רוויה שמכילה 10 אטומי פחמן.

3. רשמו ייצוג מקוצר לנוסחת המבנה של מולקולת חומצה קפרית.
   תשובה:
   
4. היעזרו בנתונים שבטבלה וקבעו אם טמפרטורת ההיתוך של חומצה קפרית היא 4°C או 31.6°C.
   ציינו את הגורם שהתבססתם עליו בתשובתכם.
   תשובה:
   31.6°C
   על פי גודל ענן האלקטרונים של המולקולות (אורך השרשרת, מספר אטומי הפחמן).
5. כאשר מוסיפים מימן, H_2(g) , לחומצה לינולאית בנוכחות זרז מתאים, מקבלים חומצה סטארית.
   כמה מול מימן, H_2(g), נדרשים לתגובה מלאה עם 1 מול חומצה לינולאית? הסבירו את תשובתכם.
   תשובה:
   בחומצת השומן הלינולאית יש 2 קשרי C=C ולכן בכל מול של החומצה הלינולאית יש 2 מול קשרי C=C.
   על כל מול קשרי C=C צריך 1 מול גז מימן. לכן יידרשו 2 מול גז מימן.
6. שמן קוקוס עשיר בטריגליצרידים שמורכבים מחומצות שומן רוויות, שלהן שרשרות אטומי פחמן באורך בינוני.
   לדוגמה, הטריגליצריד OcLaD, שנוצר מגליצרול, חומצה קפרילית, חומצה לאורית וחומצה קפרית.
   לפניכם ייצוג מקוצר לנוסחת המבנה של מולקולת הגליצרול:
   איזה ייצוג מקוצר מבין שלוש המולקולות (1) – (3) שלפניכם מתאר נכון את נוסחת המבנה של מולקולת הטריגליצריד OcLaD?
   
   תשובה:
   איור (1).
   
7. עשב טרי מכיל, בין השאר בטא קרוטן, שצבעו צהוב כתום.
   לפניכם ייצוג מקוצר לנוסחת מבנה של מולקולת בטא- קרוטן:
   חמאה, שמיוצרת מחלב פרות שניזונות מעשב טרי, צבעה צהוב בגלל החומר בטא-קרוטן שנמצא בחלב של פרות אלה. חמאה מכילה 81% שומנים, כ-18% מים ועוד חומרים.
   קבעו אם בטא קרוטן מתמוסס בשומנים או במים שבחמאה. הסבירו את קביעתכם. בתשובתכם התייחסו לכוחות הפועלים בין המולקולות.
   תשובה:
   בשומנים, בין מולקולות בטא קרוטן יש רק אינטראקציות ואן דר ואלס ולכן בערבוב בטא קרוטן עם החמאה יווצרו בין מולקולות בטא קרוטן לשומנים בחמאה אינטראקציות ואן דר ואלס.

13. חמצון חיזור, חישובים

השאלה עוסקת בשני ניסויים.

ניסוי 1:

נתונות שלוש מבחנות 1-3:

מבחנה 1 מכילה תמיסה של יוני כלור Cℓ^–_(aq) ויוני נתרן Na⁺_(aq).
מבחנה 2 מכילה תמיסה של יוני ברום Br^–_(aq) ויוני נתרן Na⁺_(aq).
מבחנה 3 מכילה תמיסה של יוני יוד I^–_(aq) ויוני נתרן Na⁺_(aq).

לכל אחת מהמבחנות הוסיפו תמיסת Cℓ_2(aq).

לפניכם איורים המתארים את המבחנות 1-3 לפני הוספת תמיסת Cℓ_2(aq) ואחריה:

1. על פי איור 2, תארו תצפית אחת לכל אחת מן המבחנות לאחר הוספת תמיסת Cℓ_2(aq).
   תשובה:
   במבחנה מספר 1 נפח התמיסה גדל. במבחנות 2 ו- 3 נפח התמיסה גדל וכן חל שינוי בצבע התמיסות.

בניסוי התרחשו תגובות רק בשתיים משלוש המבחנות.

לפניכם ניסוח נטו של התגובות שהתרחשו במהלך הניסוי:

Cℓ_2(aq) +2I^–_(aq)  →  I_2(aq) + 2Cℓ^–_(aq)    : I תגובה

Cℓ_2(aq) +2Br^–_(aq)  →  Br_2(aq) + 2Cℓ^–_(aq)    : II תגובה

2. קבעו את דרגות החמצון של כל אחד מן החלקיקים המשתתפים בשתי התגובות.
   תשובה:
   
   $$\begin{gathered} \underset{\overline{)\mathbf{0}}}{{\stackrel{}{\mathbf{C\ell }}}_{\mathbf{2}\left(\mathrm{aq}\right)}}\mathbf{+}\underset{\overline{)\mathbf{–}\mathbf{1}}}{\mathbf{2}\stackrel{}{{\mathbf{I}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{\mathbf{–}}}}\mathbf{\to }\underset{\overline{)\mathbf{0}}}{{\stackrel{}{\mathbf{I}}}_{\mathbf{2}\left(\mathrm{aq}\right)}}\mathbf{+}\mathbf{2}\underset{\overline{)\mathbf{–}\mathbf{1}}}{\stackrel{}{{\mathbf{C\ell }}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{\mathbf{–}}}} \\ \underset{\overline{)\mathbf{0}}}{{\stackrel{}{\mathbf{C\ell }}}_{\mathbf{2}\left(\mathrm{aq}\right)}}\mathbf{+}\mathbf{2}\underset{\overline{)\mathbf{–}\mathbf{1}}}{\stackrel{}{{\mathbf{Br}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{\mathbf{–}}}}\mathbf{\to }\underset{\overline{)\mathbf{0}}}{{\stackrel{}{\mathbf{Br}}}_{\mathbf{2}\left(\mathrm{aq}\right)}}\mathbf{+}\mathbf{2}\underset{\overline{)\mathbf{–}\mathbf{1}}}{\stackrel{}{{\mathbf{C\ell }}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{\mathbf{–}}}} \end{gathered}$$
3. לפניכם שני היגדים (1) ו- (2) המתייחסים לתגובות שהתרחשו. קבעו עבור כל היגד אם הוא נכון או לא נכון.
   נמקו כל אחת מן הקביעות:
   (1)   בשתי התגובות I ו- II המחמצן הוא Cℓ_2(aq).
   (2)   בשתי התגובות I ו- II המחזר הוא Cℓ^–_(aq).
   תשובה:
   היגד (1) נכון. דרגת החמצון של אטומי הכלור ירדה מ- 0 ל- 1-. אטומי הכלור קיבלו אלקטרונים ועברו תהליך חיזור ולכן Cℓ_2(aq) הוא המחמצן בתגובה.
   היגד (2) לא נכון. יוני הכלור _(aq)^–Cℓ הם תוצרים ולא מגיבים בתגובות. לכן הם לא מחזרים.    

בתום הניסוי היה נפח התמיסה במבחנה שבה התרחשה תגובה IIפ5 מ”ל.

ריכוז יוני הכלור Cℓ^–_(aq) בתום התגובה היה 0.1M.

4. מהו מספר מולקולות הברום, Br_2(aq), שהתקבלו בתגובה? פרטו חישוביכם.
   נתון: ב-1 מול יש 10²³×6.02 חלקיקים.
   תשובה:
   ראשית נחשב את מספר המולים של יוני הכלור Cℓ^–_(aq)
   n = C × V = 0.1 × 0.005 = 0.0005 moℓ
   

   Br2(aq)		Cℓ–(aq)
   1	:	2	יחס מולים
   0.00025	$\stackrel{\times \frac{1}{2}}{\to }$	0.0005	n (מול)

   N = n × N_A = 0.00025 × 6.02 × 10²³ = 1.505 × 10²⁰ _{מולקולות}
   מספר מולקולות הברום המתקבלות הוא 10²⁰×1.505.

ניסוי 2:

הדליקו צמר ברזל, המורכב בעיקר מברזל מוצק, Fe_(s).
בתגובה Fe_(s) מגיב עם החמצן שבאוויר O_2(s), ומתקבלת התרכובת היונית המוצקה ברזל חמצני.
אטומי ברזל יוצרים שני סוגי יונים: Fe²⁺ ו- Fe³⁺. לכן קיימות שתי תרכובות אפשריות של ברזל חמצני, שכל אחת מהן מתאימה לאחד מן היונים האלה.

5. רשמו את הנוסחאות של שתי התרכובות האפשריות של ברזל חמצני בטמפרטורת החדר.
   תשובה:
   התחמוצות המתקבלות הן: FeO_(s), Fe₂O_3(s).

בניסוי המתואר התקבל המוצק היוני שבו יון הברזל Fe³⁺.

6. נסחו ואזנו את התגובה שהתרחשה בניסוי.
   תשובה:
   4Fe_(s) + 3O_2(g) → 2Fe₂O_3(s)
7. האם התגובה שניסחתם היא תגובת חמצון חיזור?
   אם כן, קבעו מהו המחמצן ומהו המחזר. אם לא, נמקו את תשובתכם.
   תשובה:
   
   $\mathbf{4}\underset{\overline{)\mathbf{0}}}{{\stackrel{}{\mathbf{Fe}}}_{\left(s\right)}\mathbf{ }}\mathbf{+}\mathbf{ }\mathbf{3}\underset{\overline{)\mathbf{0}}}{{\stackrel{}{\mathbf{O}}}_{\mathbf{2}\left(g\right)}}\mathbf{ }\mathbf{\to }\mathbf{ }\mathbf{2}\underset{\overline{)\mathbf{+}\mathbf{3}}}{{\stackrel{}{\mathbf{Fe}}}_{\mathbf{2}}}\underset{\overline{)\mathbf{–}\mathbf{2}}}{{\stackrel{}{\mathbf{O}}}_{\mathbf{3}\left(s\right)}}$

   התגובה היא תגובת חמצון חיזור (יש בתגובה שינויים בדרגת החמצון במעבר מהמגיבים לתוצרים ולכן יש מעברי אלקטרונים בתגובה).
   המחזר בתגובה הוא Fe_(s) והמחמצן הוא O_2(g).

8. בניסוי הגיבו 9.8 גרם צמר ברזל, Fe_(s), עם חמצן, O_2(g), לפי התגובה שניסחתם בסעיף ו.
   מהי מסת הברזל החמצני שהתקבל בתגובה? פרטו את חישוביכם.
   תשובה:
   נחשב את מספר המולים של הברזל שמגיבים:
   $\mathbf{n}\mathbf{=}\frac{m}{\mathrm{Mw}}\mathbf{=}\frac{9.8}{55.8}\mathbf{=}\mathbf{0}\mathbf{.}\mathbf{1756}\mathbf{mo\ell }$

   Fe2O3(s)		Fe(s)
   2	:	4	יחס מולים
   0.0878	$\stackrel{\mathbf{\times }\frac{2}{4}}{\mathbf{\to }}$	0.1756	n (מול)
   159.6			Mw (גרם למול)
   14.01			m (גרם)

   מסת הברזל החמצני שהתקבל בתגובה היא 14.01 גרם.

14. חומצות ובסיסים

בטבלה שלפניכם מוצגים נתונים על ארבע תמיסות מימיות (1) – (4). כל התמיסות חסרות צבע.

1. נסחו את התהליך שמתרחש כאשר מכניסים למים כל אחד מן החומרים המוצגים בטבלה.
   KOH_(s) , Ba(OH)_2(s) , HCℓ_(g) , H₂SO_4(ℓ)
   תשובה:
   
   

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

   H₂SO_4(ℓ) + 2H₂O_(ℓ) → 2H₃O⁺_(aq) + SO₄^2-_(aq)
   

   $$\begin{gathered} {\mathbf{KOH}}_{\left(s\right)}\stackrel{{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}\mathbf{O}}{\mathbf{\to }}{\mathbf{K}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{\mathbf{+}}\mathbf{+}{\mathbf{OH}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{\mathbf{–}} \\ \mathbf{Ba}{\left(\mathrm{OH}\right)}_{\mathbf{2}\left(s\right)}\stackrel{{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}\mathbf{O}}{\mathbf{\to }}{\mathbf{Ba}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{\mathbf{2}\mathbf{+}}\mathbf{+}\mathbf{2}{\mathbf{OH}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{\mathbf{–}} \end{gathered}$$

2. דרגו את התמיסות (1) – (4) לפי ה- pH מן הנמוך לגבוה.
   תשובה:
   Ba(OH)₂ > KOH > HCℓ > H₂SO₄
3. הוסיפו 100 מ”ל מים מזוקקים לכל אחת מן התמיסות.
   קבעו עבור כל אחד מן ההיגדים II-I אם הוא נכון או לא נכון. נמקו כל קביעה.
   
   1. 1. ריכוז התמיסה השתנה.
      2. דירוג התמיסות לפי ה- pH השתנה.

   תשובה:
   היגד I נכון. הוספת מים גורמת לעליה בנפח התמיסה, אין שינוי במספר המולים של המומס. לכן ריכוז התמיסה קטן, משתנה.
   היגד II לא נכון. לכל התמיסות הוסיפו את אותו נפח של מים ולכן בכל התמיסות ריכוז יוני ההידרוניום או יוני ההידרוקסיד ייקטן, היות שהוסיפו את אותו נפח מים אז הריכוז ייקטן באותו יחס בהתאמה ולכן דירוג התמיסות יישאר אותו הדבר.
   [גם לאחר הוספת המים תמיסת H₂SO_4(aq) תהיה בעלת ריכוז יוני הידרוניום גדול משל תמיסת HCℓ_(aq). (חומצה H₂SO_4(aq) היא חומצה דו פרוטית ושתי החומצות הן באותו ריכוז) ולכן ערך ה- pH שלה יישאר הנמוך ביותר. (ריכוז יוני ההידרוניום בשתי החומצות ייקטן אבל עדיין בחומצה H₂SO_4(aq) הוא יהיה גדול יותר)].
   [ערך ה-pH של שתי התמיסות הנוספות יהיה בתחום הבסיסי. ועדיין בהשוואה ביניהן לתמיסת Ba(OH)_2(aq) יהיה ערך pH גבוה מזה של תמיסת KOH_(aq). שתי תמיסות אלה הן בעלות אותו ריכוז אבל בחומר Ba(OH)_2(aq) היחס ליוני ההידרוקסיד OH^–_(aq) הוא 1:2 ואילו בחומר KOH_(aq) היחס ליוני ההידרוקסיד הוא 1:1].

לפניכם טבלה שבה מוצגים הנתונים על הצבע של שלושה אינדיקטורים בערכי pH שונים.

צבעים של אינדיקטורים בערכי pH שונים

4. התבססו על הנתונים וקבעו עבור כל אחד מן ההיגדים iii-i אם הוא נכון או לא נכון. נמקו כל קביעה.
   
   1. פנול פתלאין הוא אינדיקטור המאפשר את זיהוי התמיסות הבסיסיות מבין התמיסות (1) – (4).
   2. אפשר להבחין בין תמיסה (2) ובין תמיסה (3) בעזרת האינדיקטור מי כרוב.
   3. אפשר להבחין בין תמיסה (1) ובין תמיסה (2) בעזרת האינדיקטור מתיל אורנג’.

   תשובה:
   i. היגד נכון. על פי הטבלה האינדיקטור פנול פתלאין משנה את צבעו רק במגע עם תמיסות בעלות pH>7 תמיסות הנמצאות בתחום הבסיסי. רק במקרים אלה התמיסה תהפוך מחסרת צבע לוורודה.
   ii. היגד נכון. תמיסה (2) היא תמיסה בסיסית ואילו תמיסה (3) היא תמיסה חומצית. ולכן במגע עם מי כרוב יתקבל צבע שונה בתמיסה ולכן ניתן להבדיל ביניהן.
   iii. לא נכון כי תמיסות (1) ו- (2) הן תמיסות הנמצאות בתחום הבסיסי ולכן במגע עם האינדיקטור מתיל אורנג’ הן יצבעו שתיהן בצבע צהוב ולא נוכל להבדיל ביניהם.

ערבבו את התמיסות זו עם זו על פי המתואר בטבלה שלפניכם. התרחשה תגובה בכל ערבוב.
נתון: כל תרכובות האשלגן (K) הן חומרים קלי תמס, ואילו באריום גופרתי, BaSO_4(s), הוא חומר לבן קשה תמס.

5. ענו בנוגע לכל אחד מן הניסויים IV-I שלפניכם:
   
   • מהו תחום ה- pH של התמיסה לאחר הערבוב?
   • האם התמיסה לאחר הערבוב מוליכה חשמל?

   מספר ניסוי	התמיסות שעורבבו	תצפיות על התמיסה לאחר הערבוב	תחום ה- pH של התמיסה לאחר הערבוב (חומצי או בסיסי או ניטרלי)	הולכת חשמל של התמיסה לאחר הערבוב (מוליכה חשמל או לא מוליכה חשמל)
   I	(1) ו- (3)	התמיסה צלולה
   II	(1) ו- (4)	התמיסה צלולה
   II	(2) ו- (3)	התמיסה צלולה
   IV	(2) ו- (4)	נוצר משקע לבן

   תשובה:

   מספר ניסוי	התמיסות שעורבבו	תצפיות על התמיסה לאחר הערבוב	תחום ה- pH של התמיסה לאחר הערבוב (חומצי או בסיסי או ניטרלי)	הולכת חשמל של התמיסה לאחר הערבוב (מוליכה חשמל או לא מוליכה חשמל)
   I	(1) ו- (3)	התמיסה צלולה	ניטרלי	מוליכה חשמל
   II	(1) ו- (4)	התמיסה צלולה	חומצי	מוליכה חשמל
   II	(2) ו- (3)	התמיסה צלולה	בסיסי	מוליכה חשמל
   IV	(2) ו- (4)	נוצר משקע לבן	ניטרלי	לא מוליכה חשמל

6. בניסויים III-I התרחשו תגובות שיש להן אותו ניסוח נטו. כתבו ניסוח זה.
   תשובה:
   H₃O⁺_(aq) + OH^–_(aq) → 2H₂O_(ℓ)
7. בחרו מבין הניסוחים (1)-(3), מהו הניסוח המתאים לתגובה שהתרחשה בניסוי IV.

(1)  Ba²⁺_(aq) + 2OH^–_(aq) + 2H₃O⁺_(aq) + SO₄^2-_(aq)→ Ba²⁺_(aq) + SO₄^2-_(aq) + 2H₂O_(ℓ)

(2)  Ba(OH)_2(aq) + H₂SO_4(ℓ) → BaSO_4(s) + 2H₂O_(ℓ)

(3)  Ba²⁺_(aq) + 2OH^–_(aq) + 2H₃O⁺_(aq) + SO₄^2-_(aq) → BaSO_4(s) + 4H₂O_(ℓ)

תשובה:
הניסוח המתאים לתגובה שהתרחשה בניסוי IV הוא ניסוח (3).