دانشجو؟ ۵۰۰ هزار تومان هدیه همین حالادانشجو؟ با کارت دانشجویی یا ایمیل دانشگاهی ۵۰۰٬۰۰۰ تومان هدیه بگیر، و اگر دانشگاهت تا ۱۶ آذر به ۵۰ دانشجوی فعال برسد ۲ میلیون تومان دیگرجدول دانشگاه‌هادانشجو؟ ۵۰۰ هزار تومان هدیه همین حالادانشجو؟ با کارت دانشجویی یا ایمیل دانشگاهی ۵۰۰٬۰۰۰ تومان هدیه همین حالا، و ۲ میلیون تومان دیگر اگر دانشگاهت تا ۱۶ آذر به ۵۰ دانشجوی فعال برسدجدول دانشگاه‌ها
1xAi
کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت اول · شیمی

سوال ۹۵ شیمی کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت اول با پاسخ تشریحی

سوال ۹۵ دفترچهٔ اختصاصی کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت اول، با کلید رسمی سازمان سنجش. پاسخ تشریحی، دلیل نادرستی گزینه‌های دیگر و راهنمایی‌ها را هوش مصنوعی 1xAi بر پایهٔ همین کلید و متن کتاب درسی نوشته است.

سوال ۹۵ · شیمی

کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت اول · سوال ۹۵ · کلید رسمی سازمان سنجش

شیمی · شیمی ۳ · فصل ۱: مولکول‌ها در خدمت تندرستی

اگر در دمای اتاق، 0/50/5 لیتر محلول 0/10/1 مولار هیدروکلریک اسید (ظرف (I))، توسط مقدار معیّنی از محلول سدیم هیدروکسید (ظرف (II)) خنثی شود، کدام مورد، نادرست است؟

  1. گزینهٔ ۱: ظرف (II)، می‌تواند دارای 0/050/05 مول سدیم هیدروکسید باشد.
  2. گزینهٔ ۲: حاصل‌ضرب [H+][\mathrm{H^+}] و [OH−][\mathrm{OH^-}]، پس از خنثی شدن، برابر 10−1410^{-14} است.
  3. گزینهٔ ۳: اگر حجم محلول (II)، برابر یک لیتر باشد، شمار یون‌های H+\mathrm{H^+}، در ظرف (I)، دو برابر شمار یون‌های OH−\mathrm{OH^-} در ظرف (II)، است.
  4. گزینهٔ ۴: اگر حجم محلول ظرف (II)، برابر ۲۵۰ میلی‌لیتر باشد، غلظت یون هیدروکسید در ظرف (II)، دو برابر غلظت یون هیدرونیوم در ظرف (I) است.
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی

پاسخ درست: گزینهٔ ۳ (کلید رسمی سازمان سنجش)

پاسخ تشریحی

در این سؤال باید عبارت نادرست را پیدا کنیم. نکتهٔ اصلی، تفاوت میان «غلظت» و «شمار یون‌ها» است.

گام اول: محاسبهٔ مقدار اسید و باز لازم
هیدروکلریک اسید، اسیدی قوی و تک‌پروتون‌دار است؛ بنابراین در محاسبات این سؤال، هر مول آن یک مول یون هیدرونیوم تولید می‌کند (شیمی ۳، صفحه‌های ۱۷–۱۸). نماد H+\mathrm{H^+} نیز در محلول آبی، شکل کوتاه‌شدهٔ نمایش یون H3O+\mathrm{H_3O^+} است (شیمی ۳، صفحهٔ ۱۵).

مقدار اسید موجود در ظرف اول برابر است با:
nHCl=CV=(0.1 mol L−1)(0.5 L)=0.05 moln_{\mathrm{HCl}}=CV=(0.1\,\mathrm{mol\,L^{-1}})(0.5\,\mathrm{L})=0.05\,\mathrm{mol}

سدیم هیدروکسید در آب به یون‌های Na+\mathrm{Na^+} و OH−\mathrm{OH^-} تفکیک می‌شود (شیمی ۳، صفحه‌های ۱۷–۱۸). معادلهٔ خنثی‌شدن نیز چنین است:
HCl(aq)+NaOH(aq)⟶NaCl(aq)+H2O(l)\mathrm{HCl(aq)+NaOH(aq)\longrightarrow NaCl(aq)+H_2O(l)}

نسبت مولی اسید به باز برابر 1:11:1 است؛ پس برای خنثی‌شدن اسید داریم:
nNaOH=nOH−=0.05 moln_{\mathrm{NaOH}}=n_{\mathrm{OH^-}}=0.05\,\mathrm{mol}

بنابراین گزینهٔ ۱ درست است.

گام دوم: بررسی گزینهٔ ۲
در دمای اتاق، برای آب و محلول‌های آبی رابطهٔ زیر برقرار است (شیمی ۳، صفحهٔ ۲۶):
[H+][OH−]=10−14[\mathrm{H^+}][\mathrm{OH^-}]=10^{-14}

خنثی‌شدن به معنای حذف کامل این یون‌ها نیست؛ در محلول خنثی غلظت آن‌ها با هم برابر است. پس این رابطه پس از خنثی‌شدن هم برقرار است و گزینهٔ ۲ درست است.

گام سوم: بررسی گزینهٔ ۳
اگر حجم محلول باز برابر 1 L1\,\mathrm{L} باشد، غلظت یون هیدروکسید آن برابر می‌شود با:
[OH−]II=0.05 mol1 L=0.05 mol L−1[\mathrm{OH^-}]_{\mathrm{II}}=\dfrac{0.05\,\mathrm{mol}}{1\,\mathrm{L}}=0.05\,\mathrm{mol\,L^{-1}}

غلظت یون هیدرونیوم در ظرف اول برابر 0.1 mol L−10.1\,\mathrm{mol\,L^{-1}} است؛ پس غلظت آن دو برابر غلظت یون هیدروکسید ظرف دوم است. اما سؤال در این گزینه دربارهٔ شمار یون‌ها صحبت می‌کند، نه غلظت آن‌ها.

شمار یون‌ها از رابطهٔ N=nNA=CVNAN=nN_A=CVN_A به دست می‌آید؛ بنابراین:
NH+,INOH−,II=0.1×0.50.05×1=1\dfrac{N_{\mathrm{H^+},\mathrm{I}}}{N_{\mathrm{OH^-},\mathrm{II}}}=\dfrac{0.1\times0.5}{0.05\times1}=1

پس شمار این یون‌ها در دو ظرف برابر است، نه دو برابر؛ در نتیجه گزینهٔ ۳ نادرست است.

گام چهارم: بررسی گزینهٔ ۴
اگر حجم محلول باز برابر 250 mL=0.250 L250\,\mathrm{mL}=0.250\,\mathrm{L} باشد:
[OH−]II=0.05 mol0.250 L=0.20 mol L−1[\mathrm{OH^-}]_{\mathrm{II}}=\dfrac{0.05\,\mathrm{mol}}{0.250\,\mathrm{L}}=0.20\,\mathrm{mol\,L^{-1}}

در نتیجه:
[OH−]II[H3O+]I=0.200.10=2\dfrac{[\mathrm{OH^-}]_{\mathrm{II}}}{[\mathrm{H_3O^+}]_{\mathrm{I}}}=\dfrac{0.20}{0.10}=2

بنابراین غلظت یون هیدروکسید در ظرف دوم دو برابر غلظت یون هیدرونیوم در ظرف اول است و گزینهٔ ۴ درست است.

پاسخ: گزینهٔ ۳

چرا گزینه‌های دیگر نادرست‌اند

  • گزینهٔ ۱: ممکن است با اشتباه گرفتن غلظت مولی و مقدار ماده، این عبارت را نادرست بدانید؛ اما مقدار اسید از رابطهٔ n=CVn=CV برابر 0.05 mol0.05\,\mathrm{mol} است و برای خنثی‌کردن آن همین مقدار سدیم هیدروکسید لازم است؛ پس این عبارت درست است.
  • گزینهٔ ۲: ممکن است تصور کنید پس از خنثی‌شدن، هیچ یون هیدرونیوم یا هیدروکسیدی باقی نمی‌ماند و حاصل‌ضرب غلظت‌ها صفر می‌شود؛ اما در همهٔ محلول‌های آبی در دمای اتاق، رابطهٔ [H+][OH−]=10−14[\mathrm{H^+}][\mathrm{OH^-}]=10^{-14} برقرار است.
  • گزینهٔ ۴: ممکن است از برابری مول‌های اسید و باز، برابری غلظت آن‌ها را نتیجه بگیرید و این عبارت را نادرست بدانید؛ درحالی‌که حجم محلول باز نصف حجم محلول اسید است و بنابراین غلظت یون هیدروکسید آن دو برابر غلظت یون هیدرونیوم محلول اسید می‌شود.

راهنمایی قدم‌به‌قدم (پیش از دیدن پاسخ)

  1. تفاوت «غلظت یون» و «شمار یون» را به یاد بیاورید. همچنین هیدروکلریک اسید، اسیدی قوی و تک‌پروتون‌دار است و هر واحد سدیم هیدروکسید در آب یک یون هیدروکسید ایجاد می‌کند.
  2. ابتدا با رابطهٔ n=CVn=CV مقدار مول اسید را به دست آورید؛ سپس از نسبت مولی یک‌به‌یک اسید و باز در واکنش خنثی‌شدن، مقدار باز لازم را تعیین کنید.
  3. برای مقایسهٔ شمار یون‌ها، نسبت N1/N2=(C1V1)/(C2V2)N_1/N_2=(C_1V_1)/(C_2V_2) را بررسی کنید؛ صرفِ مقایسهٔ غلظت‌ها کافی نیست. برای مقایسهٔ غلظت‌ها نیز مقدار مول ثابت باز را بر حجم داده‌شدهٔ آن تقسیم کنید.

شیمی ۳ · فصل ۱: مولکول‌ها در خدمت تندرستی

سوال‌های رسمی دیگر کنکور تجربی از همین فصل:

فصل «مولکول‌ها در خدمت تندرستی» را در پنل یادگیری تمرین کن

در پنل یادگیری 1xAi سوال‌هایی مثل همین را جواب می‌دهی و جوابت ثبت می‌شود؛ پیش از دیدن پاسخ، سه راهنمایی پله‌پله داری و معلم هوشمند بی‌آن‌که جواب را لو بدهد کمکت می‌کند. تمرین و آزمون رایگان است؛ معلم هوشمند هم سهمیهٔ روزانهٔ رایگان دارد.

ساختن حساب رایگان است و بعد از ثبت‌نام مستقیم به همین بخش از پنل برمی‌گردی.

شیمی · ریاضی ۱۴۰۴ نوبت اول