سوال ۹۷ · شیمی
کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت اول · سوال ۹۷ · کلید رسمی سازمان سنجش
شیمی · شیمی ۳ · فصل ۱: مولکولها در خدمت تندرستی
اگر حجم محلولی که از حل کردن گرم نمونه دارای سدیم اکسید و گرم پتاسیم اکسید خالص در آب مقطر در دمای اتاق تشکیل میشود برابر لیتر و باشد، درصد خلوص نمونه سدیم اکسید کدام است؟ (ناخالصی، یون تولید نمیکند و )
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۲ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
در این سؤال، نشانهٔ «/» در دادهها جداکنندهٔ اعشار است؛ بنابراین جرم نمونهٔ ناخالص و جرم پتاسیم اکسید خالص است.
گام اول: محاسبهٔ غلظت و مول کل یون هیدروکسید
در دمای اتاق، حاصلضرب غلظت یونهای هیدروژن و هیدروکسید برابر است (شیمی ۳، صفحهٔ ۲۶). بنابراین با استفاده از تعریف داریم:
پس مقدار کل هیدروکسید در محلول برابر است با:
گام دوم: محاسبهٔ سهم پتاسیم اکسید
سدیم هیدروکسید و پتاسیم هیدروکسید بازهای قویاند؛ بنابراین هیدروکسید تولیدشده از واکنش اکسیدها را بهطور کامل در محلول در نظر میگیریم (شیمی ۳، صفحههای ۲۸–۲۹). طبق واکنش دادهشده، هر مول پتاسیم اکسید دو مول هیدروکسید تولید میکند:
گام سوم: تعیین جرم سدیم اکسید خالص
چون ناخالصی یون تولید نمیکند، باقیماندهٔ هیدروکسید از سدیم اکسید به دست آمده است:
هر مول سدیم اکسید نیز دو مول هیدروکسید میدهد؛ پس:
گام چهارم: محاسبهٔ درصد خلوص نمونه
پاسخ: گزینهٔ ۲
چرا گزینههای دیگر نادرستاند
- گزینهٔ ۱: اگر مول هیدروکسیدِ حاصل از سدیم اکسید را مستقیماً برابر مول سدیم اکسید بگیرید، خلوص به دست میآید. این کار نادرست است؛ هر مول سدیم اکسید، دو مول یون هیدروکسید تولید میکند.
- گزینهٔ ۳: این گزینه ممکن است بر اثر خطا در تبدیل غلظت هیدروکسید به مقدار ماده انتخاب شود. خلوص به تولید مجموعاً هیدروکسید و در نتیجه میانجامد که با دادهٔ سؤال سازگار نیست.
- گزینهٔ ۴: اگر سهم پتاسیم اکسید را نادیده بگیرید و تمام هیدروکسید محلول را حاصل از سدیم اکسید بدانید، خلوص به دست میآید. درحالیکه باید ابتدا هیدروکسید حاصل از پتاسیم اکسید را از مقدار کل کم کنید.
راهنمایی قدمبهقدم (پیش از دیدن پاسخ)
- رابطهٔ حاصلضرب غلظت یونهای هیدروژن و هیدروکسید در دمای اتاق را مرور کنید؛ با استفاده از آن و تعریف میتوان غلظت هیدروکسید را یافت.
- غلظت هیدروکسید را در حجم محلول ضرب کنید تا مقدار کل آن بر حسب مول به دست آید. سپس با توجه به معادلهٔ واکنش پتاسیم اکسید، سهم این ماده را جدا کنید.
- هیدروکسید باقیمانده از سدیم اکسید تولید شده است؛ مقدار مول آن را بر دو تقسیم و سپس به جرم تبدیل کنید. نسبت این جرم به جرم نمونه، مبنای محاسبهٔ درصد خلوص است.