GCH1_E2019WA

1. שאלה:
   
   פתרון:
   המולקולה הנ”ל היא: לטריטיום אחד יש ניוטרונים, פרוטון, ו- אלקטרון. נסכום, נכפיל ב- (ככמות הטריטיום) ונוסיף פרוטונים, ניוטרונים ו- אלקטרונים. נקבל:
2. שאלה:
   
   פתרון:
   נחשב את כמויות המולים שהגיבו.
   • עבור מימן, לפי משוואת הגז האידיאלי: נציב נתונים ונקבל:
     • עבור חמצן:
     לכל היותר של מימן יכול להגיב, ובגלל היחס הסטויכיומטרי בינו לבין החמצן, לכל היותר של חמצן יכול להגיב, כך שנקבל של . נחשב את הלחץ של : נסכום עם הלחץ החלקי של כל ה- שלא הגיב ():
3. שאלה:
   
   פתרון:
   לפי משוואת הגז האידיאלי, נוכל לחשב את כמות המולים של אוויר ():
   
   וכעת נחשב את הנפח בתנאים של המכונה:
   
4. שאלה:
   
   פתרון:
   נחשב את העבודה:
   
   לפי החוק הראשון של התרמודינמיקה:
   
5. שאלה:
   מגיבים גז חמצן שנמצא בכלי בעל נפח של 10 ליטר, בטמפרטורה של 27 מעלות צלזיוס ולחץ של 3.7 אטמוספרות עם גז מימן שנמצא בכלי בעל אותם נפח וטמפרטורה אך בלחץ של 9.85 אטמוספרות. מתקבלים אדי מים לפי התגובה:
   
   בהינתן אנתלפיית קשר, מהו השינוי באנתלפיה כתוצאה מהתגובה?
   פתרון:
   נאזן את התגובה:
   
   נשרטט מבני לואיס:
   
   נסיק כי בתגובה הנ”ל, 2 קשרי וקשר 1 של התפרקו, ונוצרו 4 קשרי . נחשב ונקבל:
   
   נחשב כמה נוצר:
   
   הגורם המגביל שלנו הוא , ולכן מגיבים רק מה- ונוצרים גם כן של . נקבל כי:
   
6. במסגרת ניסוי לבדיקת תאים סולאריים, נעשה שימוש בשכבה דקה של המתכת אבץ () כמקור לאלקטרונים. בגרף המצורף מתוארת האנרגיה הקינטית של האלקטרונים שנפלטו מפני השטח של האבץ כפונקציה של תדירות הפוטונים הפוגעים במשטח. במהלך הניסוי נעשה שימוש אך ורק בפוטונים בטווח התדירויות שבין ל-.
   מה הייתה האנרגיה הקינטית של אלקטרון שנפלט כתוצאה מפגיעת פוטון בעל אורך הגל הארוך ביותר בניסוי זה?
   
   פתרון:
   נחשב את פונקציית העבודה:
   
   אורך הגל הארוך ביותר שייך לפוטון בעל התדירות הנמוכה ביותר, כלומר . נחשב את האנרגיה הקינטית:
   
7. שאלה:
   אלקטרון באטום מימן, מעורר ממצב היסוד לרמה . מבין ההיגדים הבאים, בחר/י את ההיגד הנכון:
   פתרון:
   לפי מודל בוהר, מתקיים:
   
   ובנוסף מתקיים גם:
   
   ולכן:
   
   לכן ההיגד הנכון הוא:
   א. תדירות הפוטון הדרושה למעבר המקביל (ממצב היסוד לרמת ) ביון גדולה מבאטום מימן.
8. שאלה:
   מהי הקונפיגורציה האלקטרונית של אטום חמצן, כאשר מעוררים אותו ממצב היסוד למצב מעורר רביעי?
   פתרון:
   לחמצן 8 אלקטרונים ולכן במצב היסוד, הקונפיגורציה שלו היא:
   
   נערר את האלקטרון האחרון למצב מעורר רביעי:
   
9. שאלה:
   סדר את המולקולות לפי אורך הקשר הממוצע של .
   פתרון:
   נשרטט מבני לואיס:
   
   קל לראות כי מתקיים:
   
10. שאלה:
    דוגמה המכילה בפאזה הגאזית את האטומים הבודדים הנייטרליים הוקרנה באורך גל מסויים . נמצא כי רק שניים מסוגי האטומים יוננו, על אלו אטומים מדובר?
    פתרון:
    מדובר על האטומים . אטומים אלו בעלי אלקטרון ערכיות יחיד - ממש קל להם להיפטר ממנו כדי להגיע לקונפיגורציה של גז אציל. בנוסף, ככל שיורדים במורד טור בטבלה המחזורים, אנרגיית היינון הראשונה קטנה, ולכן בעל אנרגיית יותר גדולה משני אטומים אילו.
11. שאלה:
    עבור יסוד מסוים אנרגיות היוניזציה (היינון) נתונות בטבלה הבאה:
    
    |ראשונה|שנייה|שלישית|רביעית
    -|-|-|-|-
    אנרגיית יוניזציה ()||||
    בנוסף נתון שהמספר הקוונטי המשני של כל האלקטרונים ביסוד זה הוא .
    איזהו היסוד?
    פתרון:
    מהטבלה נוכל להסיק כי היסוד מהטור השני בטבלה המחזורית - כי ישנה קפיצה בין האנרגיה השנייה לשלישית, כלומר לאחר איבוד שני אלקטרונים הוא הגיע לקונפיגורציה של גז אציל.
    לפי הנתון כי המספר הקוונטי המשני של כל האלקטרונים ביסוד הוא , נוכל להסיק כי הוא לכל היותר בעל מספר אטומי - כי מ-, האלקטרונים מתחילים להתמלא באורביטל , שהוא מספר קוונטי .
    לכן הוא היסוד הנ”ל.
12. שאלה:
    בספקטרום הפליטה של יסוד/יון דמוי מימן לרמה המעוררת הראשונה (), נמדדו שלושת קווי הפליטה בעלי האנרגיה הקטנה ביותר. קווים אלו התאימו לתדירויות של . איזהו אטום/יון מדובר?
    פתרון:
    קווי הפליטה בעלי האנרגיה הקטנה ביותר יהיו קווי הפליטה במעברים מ- ל-. עבור , נדרוש שיהיה בעל התדירות הנמוכה ביותר שנתונה:
    
    קיבלנו כי היון הוא .
13. שאלה:
    
    פתרון:
    חחחחחח אין לי שמץ זה לא בחומר
14. שאלה:
    נתונה המולקולה .קבע את המבנה המרחבי שלה, המטען הפורמאלי על האטום המרכזי ומומנט הדיפול המולקולארי הנכון עבור המולקולה.
    פתרון:
    נשרטט לואיס:
    
    מכך נסיק כי המטען הפורמאלי על האטום המרכזי הוא , מבנה הוא זוויתי, ומומנט הדיפול שלו לא אפסי (הוא לא סימטרי לאורך כל הצירים).
15. שאלה:
    בשריפה של 2 גרם של החומר הנפיץ הידרזין (), בקלורימטר פצצה (מערכת סגורה ומבודדת חום) עולה הטמפרטורה של הקלורימטר מ- עד ל-. קיבול החום של הקלורימטר הינו . מהו חום השריפה () של הידרזין?
    פתרון:
    נחשב את כמות המולים של ההידרזין:
    
    נחשב את כמות החום שנפלטה בשריפה:
    
    למולים:
    
    התוצאה שלילית כיוון שזהו תהליך אקסותרמי. הוספנו מינוס בחישוב של , כי ה- שחישבנו הוא החום שקלט הקלורימטר - הסביבה, אבל ביקשו את החום שפלטה המערכת - התגובה.
16. שאלה
    נקודת הרתיחה הנורמלית של גז הליום () היא . אנתלפיית האידוי של הליום היא . מה תהיה טמפרטורת הרתיחה של הליום בלחץ של ?
    פתרון:
    נתונה לנו כי כאשר ו-, אז הליום מתאדה. לפי קלאוזיוס-קלפירון, נוכל לחשב את הטמפרטורה הרצויה:
    
17. שאלה:
    עבור התגובה הבאה:
    
    נתון כי מכניסים לכלי בעל נפח של משקלים זהים של מכל אחד מהחומרים המעורבים בתגובה (מגיבים ותוצרים), ומיד לאחר מכן (ללא שחלף זמן) מוציאים מהכלי מ- ו- מ-.
    כמו כן נתון שקבוע ש”מ של התגובה הנ”ל הוא . לאיזה כיוון תלך התגובה לאחר ההוצאה של החומרים? (בחישובים יש להשתמש ב-3 ספרות אחרי הנקודה).
    פתרון:
    נחשב את כמות המולים והריכוזים של כל אחד מהחומרים:
    
    נחשב את מנת התגובה:
    
    קיבלנו כי מנת התגובה מאוד קרובה לערך ולכן התגובה תלך לשני הכיוונים בקצב זהה.
18. שאלה:
    נתון כי הריכוז התחלתי של מלח הנתרן בכל התמיסות הוא וכל המלחים הם אלקטרוליטים חזקים. בנוסף, נתונים ערכי ה- הבאים:
    
    חומצה|
    -|-
    |
    |
    |
    |
    איזו תמיסה של מלח נתרן מבין התמיסות תהיה בעלת ערך ה- הגבוה ביותר?
    פתרון:
    נתון כי הוא הגבוה מבין כל שאר החומצות. לכן זוהי החומצה הכי חלשה. מכך נסיק כי יתפרק לחומצה הכי חלשה ולכן ערך ה- שלה יהיה הגבוה ביותר.
19. שאלה:
    תמיסה א’ מכילה של () בנפח של ליטר.
    תמיסה ב’ מכילה מיליגרם של () בנפח של ליטר.
    מה ההפרש (בערך מוחלט) בערכי ה- בין תמיסה א’ לתמיסה ב’.
    פתרון:
    נחשב מולאריות:
    
    נחשב :
    
    נשים לב כי ערכי שיווי משקל אלה ממש גדולים ולכן נוכל להסיק כי בתמיסה א’:
    
    כי ה- היא חומצה מספיק חזקה כך שהיא מתנהגת כמו תגובה סטויכיומטרית.
    בתמיסה ב’:
    
    אבל, ריכוז זה הוא ממש נמוך, מספיק נמוך כך שנצטרך גם להתייחס להפירוק העצמי של המים:
    
    נבנה טבלה, כאשר נניח כי נוצרו בריכוז :
    
    נחשב:
    
    ולכן הפרש ה-ם הוא .
20. שאלה:
    תגובת חימצון חיזור מתרחשת בתמיסה חומצית בין יוד () ליון החנקה () ליצירת חנקן דו חמצני () ויון היודאט () הינה:
    
    כאשר האותיות הקטנות מציינות את המקדמים הסטויכומטריים השלמים הקטנים ביותר. איזה מהמשפטים הבאים הוא נכון?
    פתרון:
    נחשב חמצון חיזור של התגובה הנ”ל:
    
    נבנה חצי תגובת חמצון:
    
    חצי תגובת חיזור:
    
    נחבר: