שאלה 1 - מבנה וקישור
מה המבנה הגיאומטרי של המולקולה $\text{ClF}_3$
- למולקולה ClF3 יש בסה”כ 5 זוגות אלקטרונים מסביב לאטום הכלור:
- 3 קשרים (Cl-F)
- 2 זוגות לא קושרים (lone pairs)
- לפי תאוריית VSEPR (AX3E2), המבנה המרחבי הוא T-shaped.
שאלה 2 - ספונטניות ויחס בין ΔG° ל-K
אם עבור תגובה ידוע כי $\Delta \text{G}^\circ = 0$ מה ערכו של $k$?
- ידוע כי: ΔG° = -RT ln(K).
כלומר אם האנרגיה החופשית הסטנדרטית שווה ל-0, אז קבוע שיווי המשקל K שווה ל-1.
שאלה 3 - קלאוזיס קלפאון
מהי נקודת הרתיחה הנורמלית של $\text{COCl}_2$?
נתון:
- $\Delta H_{\text{vap}} = 27.4 \, \text{kJ/mol}$
- $T_1 = -35.6 \, \text{C}$
- $P_1 = 100\text{mmHg}$
שאלה 3 – קלאוזיוס קלפירון: נקודת הרתיחה הנורמלית של COCl2
נתונים:
- ΔHvap = 27.4 kJ/mol = 27,400 J/mol
- T1 = -35.6°C = 237.6 K
- P1 = 100 mmHg
- P2 = 760 mmHg (לחץ אטמוספרי)
- נשתמש במשוואת קלאוזיוס-קלפירון בצורתה הלוגריתמית: ln(P2/P1) = (ΔHvap / R) * (1/T1 - 1/T2)
צעד חישוב:
- P2/P1 = 760 / 100 = 7.6
- ln(7.6) ≈ 2.028
- $\frac{\Delta H_{vap}}{R} = \frac{27400}{8.314} \approx 3295 \; K$
-
נציב:
\[\begin{aligned} 2.028 &= 3295 \times \left(\frac{1}{237.6} - \frac{1}{T2}\right) \\ \frac{1}{237.6} - \frac{1}{T2} &= \frac{2.028}{3295} \\ \frac{1}{T2} &= \frac{1}{237.6} - \frac{2.028}{3295} \\ \frac{1}{T2} &\approx 0.00421 - 0.000615 \\ \frac{1}{T2} &\approx 0.003595 \\ T2 &\approx \frac{1}{0.003595} \approx 278 \, K \end{aligned}\]
המרה לצלזיוס:
\[278 K - 273 \approx 5^{\circ} \text{C}\]נפלתי בשאלה הזאת כי סימנתי מייד 278, בלי להמיר לצלזיוס. באסה.
התשובה: נקודת הרתיחה הנורמלית של COCl2 היא בערך 5°C.
שאלה 4 - לחץ אוסמוטי
תלמיד בודד חלבון כדי לקבוע מסה מולרית. הכין תמיסה בנפח $0.9 \text{ L}$ המכילה 30 גרם ומצא לחחץ אוסמוצה 12.7 טור ב-25 מעלות צלזיוס. מה המסה המולארית?
שאלה 4 – לחץ אוסמוטי ומסה מולרית של חלבון
נתונים:
- לחץ אוסמוטי (π) = 12.7 טור
- נפח התמיסה (V) = 0.9 L
- מסה מומסת = 30 גרם
- טמפרטורה = 25°C ≈ 298 K
- קבוע הגזים R = 0.08206 L·atm/(mol·K) (בעת עבודה ב-atm וליטרים)
שלבי החישוב:
- ממירים את הלחץ מטור ל-atm: 12.7 טור / 760 ≈ 0.0167 atm
- נוסחת הלחץ האוסמוטי: π = (n/V) · R · T → n = (π · V) / (R · T)
-
מציבים:
\[n = \frac{0.0167 \text{ atm} \times 0.9 \text{ L}}{(0.08206 \times 298)}\]המחנה: 0.08206 × 298 ≈ 24.45 המונה: 0.0167 × 0.9 ≈ 0.01503
\[\Rightarrow n = \frac{0.01503}{24.45} \approx 0.000615 \text{ mol}\] -
המסה המולרית (M): M = (מסה בגרם) / (כמות ב- moles)
⇒ $M = \frac{30 \text{ g}}{0.000615 \text{ mol}} \approx 48,780 \text{ g/mol}$
נעגל לסדר גודל ~ 4.9×10^4 g/mol.
התשובה הקרובה ביותר להבנתי הייתה $43,900 \text{ g/mol}$.
שאלה 5 - קוניגורציית אלקטרונים
$1s^2 2s^2 2p^6 3s^1$
ספירת אלקטרונים:
- 1s^2 = 2 אלקטרונים
- 2s^2 = 2 אלקטרונים
- 2p^6 = 6 אלקטרונים
- 3s^1 = 1 אלקטרון
סה”כ 11 אלקטרונים, המתאים ליסוד נתרן (Na).
שאלה 6 - חומצות ובסיסים
מה ערך $\text{pKa}$ של חומצה חלשה בריכוז $0.02 \text{ M}$ אם ph שלה הוא 3.7?
שאלה 6 – חומצות ובסיסים: pKa של חומצה חלשה
נתון:
\[\text{Given:} \quad C = 0.02\,M \quad\quad pH = 3.7 \quad\Longrightarrow\quad [\mathrm{H}^+] = 10^{-3.7} \approx 2 \times 10^{-4}\,M\] \[\text{Assume the dissociation:} \quad HA \rightleftharpoons H^+ + A^-\] \[\text{If } [\mathrm{H}^+] = x = 2 \times 10^{-4}, \quad [\mathrm{A}^-] \approx x = 2 \times 10^{-4}, \quad [HA] \approx 0.02 - x \approx 0.0198\] \[\begin{aligned} K_a &= \frac{[\mathrm{H}^+][\mathrm{A}^-]}{[HA]} \\ &= \frac{x \cdot x}{0.02 - x} \\ &\approx \frac{(2 \times 10^{-4})^2}{0.0198} \\ &= \frac{4 \times 10^{-8}}{0.0198} \\ &\approx 2 \times 10^{-6} \end{aligned}\] \[\begin{aligned} pK_a &= -\log(K_a) \\ &= -\log\bigl(2 \times 10^{-6}\bigr) \\ &\approx 5.7 \end{aligned}\]הערה: לא הצלחתי את השאלה הזאת. בחרתי ג׳ 3.2 כי לא יצא לי ג׳ באף שאלה אחרת וזה היה נראה לי ערך מיוחד (נמוך מה ph). נראה לי שטעיתי.
שאלה 7 - גזים
בכלי A יש 22 גרם של גז פחמן דו חמצני $CO_2$ ובכלי B 22 גרם של גז פרופאן $C_3H_8$. הטמפרטורות שוות אך הלחץ בכלי A קטן יותר. מה נכון?
- יותר מולים ב A
- יותר מולים ב B
- נפח A קטן יותר
- נפח A גדול יותר
אפשר פשוט לפתור מהיגיון. בכל מקרה להלן פתרון מפורט של הבינה:
שאלה 7 – גזים: 22 גרם CO2 (בכלי A) מול 22 גרם C3H8 (בכלי B)
- מסה מולרית של CO2 ≈ 44 g/mol => מספר מולק’ ≈ 0.5 mol
- מסה מולרית של C3H8 ≈ 44 g/mol => מספר מולק’ ≈ 0.5 mol
הערה: בחישוב מדויק דווקא יצא לי שהיו מעט יותר מולים של $\text{A}$ - אבל ברמת דיוק של הרבה ספרות אחרי הנקודה ולא לשם כיוון השאלה.
כלומר בשני הכלים יש בערך אותו מספר מולים. הטמפרטורה זהה אך בכלי A הלחץ קטן יותר, לכן בהנחה שהנפחים יכולים להשתנות: $P = \frac{nRT}{V}$
- אם P(A) קטן אך n,T זהים, בהכרח V(A) גדול יותר.
לכן התשובה הנכונה: “נפח A גדול יותר”.
שאלה 8 - חלקיקים כגלים
מה אורך הגל של דהברולי עבור כדור במסה של 100 גרם הנע במהירות של 100 מטר לשנייה?
שאלה 8 – אורך גל דה ברויי (de Broglie) לכדור מסה 100 גרם ומהירות 100 מ’/ש
נוסחה:
\[\lambda = \frac{h}{p} = \frac{h}{mv}\]- h (קבוע פלאנק) ≈ 6.626×10^-34 J·s
- m = 0.1 kg (100 גרם)
- v = 100 m/s
התשובה שבחרתי: $6.63 \times 10^{-35}$ מטר.
שאלה 9 - זמן מחצית חיים
מה ערך מחצית החיים של תגובה מסדר ראשון אם נתון 45 אחוז מהתגובה מתרחשת בתוך 43 דקות.
שאלה 9 – זמן מחצית חיים של תגובת סדר ראשון
ידוע ש-45% מהחומר מגיב ב-43 דקות, כלומר נותרו 55% => 0.55 מהחומר.
משוואת קינטיקה סדר ראשון:
\[\ln\left(\frac{[A]_0}{[A]}\right) = k \cdot t\]או
\[[A] = [A]_0 e^{-kt}\]אם אחרי 43 דקות נותר 55%, אז:
\[\begin{aligned} [A]/[A]_0 &= 0.55 \\ &\Rightarrow ln(0.55) = -k·43 \\ &\Rightarrow k = -\frac{\ln(0.55)}{43} \end{aligned}\]חישוב בקירוב:
- ln(0.55) ≈ -0.5988
- לכן k ≈ 0.5988 / 43 ≈ 0.0139 min^-1
זמן מחצית החיים (t½) לסדר ראשון:
\[t_{1/2} = \frac{\ln(2)}{k} \approx \frac{0.693}{0.0139} \approx 50 \text{ min}\]כלומר, $50$ דקות.
שאלה 10 - דיאגרמת פאזות
נקודות שבהן החומר נמצא רק בפאזה אחת, להבנתי.