سوال ۸۴ · شیمی
کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت دوم · سوال ۸۴ · کلید رسمی سازمان سنجش
شیمی · شیمی ۱ · فصل ۳: آب، آهنگ زندگی
در یک ظرف دارای ۲۰۰ گرم محلول در دمای مشخص، ۲۵ گرم از حلشونده تهنشین شده است. اگر افزایش دمای محلول، باعث انحلال مادۀ تهنشینشده شود، کدام مورد درست است؟
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۴ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
برای پاسخ، باید هم «حالت سیرشدگی» و هم «مقدار انحلالپذیری» را بررسی کنیم.
گام اول: حالت اولیهٔ محلول
انحلالپذیری، بیشترین جرم حلشوندهای است که در دمای معین در حلال حل میشود. وقتی محلول در دمای ثابت با جامد اضافی در تعادل باشد، محلول سیرشده است؛ جامد تهنشینشده، جزو بخش حلشده نیست (شیمی ۱، صفحههای ۱۰۰–۱۰۱). بنابراین وجود رسوب به معنای فراسیرشده بودن محلول نیست و گزینهٔ ۲ رد میشود. پس از گرم کردن نیز محلول نهایی میتواند سیرشده یا سیرنشده باشد؛ صرفاً از ناپدید شدن رسوب نمیتوان میان این دو حالت داوری کرد.
گام دوم: توجه به مقدار رسوب
با افزایش دما، باید تمام جامد اضافی در آب ظرف حل شود. جرم آب موجود از کمتر است؛ زیرا محلول از حلال و حلشونده تشکیل شده است (شیمی ۱، صفحهٔ ۹۴). بنابراین حتی اگر مقدار حلشوندهٔ اولیه را نادیده بگیریم، انحلالپذیری لازم در دمای نهایی باید از مقدار زیر بیشتر باشد:
حلشونده در آب.
پس این پدیده به مادهای با انحلالپذیری قابلتوجه نیاز دارد، نه مادهای بسیار کممحلول.
گام سوم: بررسی مواد پیشنهادی
ید، ، با وجود مولکولی بودن، در آب کممحلول است؛ بنابراین انحلال مولکولی آن نمیتواند توضیح مناسبی برای حل شدن این مقدار رسوب باشد و گزینهٔ ۱ نادرست است.
جدول کتاب نشان میدهد که انحلالپذیری کلسیم فسفات و باریم سولفات در ، بهترتیب فقط و در آب است؛ یعنی این دو نمک بسیار کممحلولاند (شیمی ۱، صفحهٔ ۱۰۰). گرم کردن متعارف محلول، حل شدن دهها گرم از این مواد را در مقدار آب دادهشده توجیه نمیکند. از طرف دیگر، پتاسیم نیترات نمکی محلول است که انحلالپذیری آن با افزایش دما بیشتر میشود؛ پس گزینهٔ ۳ نیز نادرست است.
منیزیم سولفات، ، برخلاف باریم سولفات، ، نمکی محلول در آب است و در بازهٔ دمایی مناسب، افزایش دما میتواند موجب حل شدن جامد اضافی آن شود. بنابراین پدیدهٔ توصیفشده میتواند به منیزیم سولفات مربوط باشد، اما با باریم سولفاتِ بسیار کممحلول سازگار نیست.
پاسخ: گزینهٔ ۴
چرا گزینههای دیگر نادرستاند
- گزینهٔ ۱: ممکن است دانشآموز فقط به مولکولی بودن ید توجه کند؛ اما مولکولی بودن، بهتنهایی نشاندهندهٔ انحلالپذیری زیاد نیست. ید در آب کممحلول است و حل شدن این مقدار رسوب در آب موجود در ظرف را توجیه نمیکند.
- گزینهٔ ۲: این گزینه از اشتباه گرفتن «محلول سیرشده در تماس با رسوب» با «محلول فراسیرشده» ناشی میشود. محلول اولیه در حضور جامد اضافی و در حالت تعادل، سیرشده است؛ همچنین ناپدید شدن رسوب پس از گرم کردن، لزوماً سیرشده بودن محلول نهایی را ثابت نمیکند.
- گزینهٔ ۳: ممکن است دانشآموز انحلالپذیری نمکها را یکسان بداند یا رفتار آنها را با گرم کردن جابهجا کند. کلسیم فسفات بسیار کممحلول است، در حالی که پتاسیم نیترات محلول است و افزایش دما میتواند به حل شدن رسوب آن کمک کند؛ بنابراین هر دو بخش این گزینه نادرستاند.
راهنمایی قدمبهقدم (پیش از دیدن پاسخ)
- تعریف انحلالپذیری و محلول سیرشده را در صفحههای ۱۰۰ و ۱۰۱ شیمی ۱ مرور کن. وجود جامد اضافی در کنار محلول، با فراسیرشده بودن آن یکسان نیست.
- فقط به اثر افزایش دما توجه نکن؛ مقدار رسوبی که باید حل شود نیز مهم است. جرم آب از جرم محلول کمتر است، پس حل شدن همهٔ رسوب به انحلالپذیری قابلتوجهی نیاز دارد.
- در هر گزینه، امکان حل شدن مقدار قابلتوجهی از ماده را بررسی کن. برای نمکهای بسیار کممحلول، مانند کلسیم فسفات و باریم سولفات، جدول انحلالپذیری کتاب را مبنا قرار بده.