سوال ۹۷ شیمی کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت دوم با پاسخ تشریحی

برای بررسی عبارت‌ها، باید میان «یون‌های واکنش‌دهنده و تماشاگر»، «درجهٔ یونش و غلظت یون» و «ثابت تعادل و سرعت واکنش» تفاوت بگذاریم.

بررسی گزینهٔ اول:
هیدروکلریک اسید در آب یونیده می‌شود و سدیم هیدروکسید نیز به یون‌های سازندهٔ خود تفکیک می‌شود (شیمی ۳، صفحه‌های ۱۷–۱۸ و ۲۳–۲۴). بنابراین معادلهٔ یونی کامل واکنش آن‌ها چنین است:
$\mathrm{H^+(aq)+Cl^-(aq)+Na^+(aq)+OH^-(aq)\rightarrow Na^+(aq)+Cl^-(aq)+H_2O(l)}$
یون‌های $\mathrm{Na^+(aq)}$ و $\mathrm{Cl^-(aq)}$ در دو طرف معادله یکسان‌اند و در تغییر شیمیایی شرکت نمی‌کنند؛ به این یون‌ها «یون تماشاگر» می‌گوییم. با حذف آن‌ها، معادلهٔ یونی خالص به دست می‌آید:
$\mathrm{H^+(aq)+OH^-(aq)\rightarrow H_2O(l)}$
پس عبارت اول درست است. کتاب نیز در توضیح همین واکنش، باقی‌ماندن یون‌های سدیم و کلرید را بیان می‌کند (شیمی ۳، صفحه‌های ۳۰–۳۱). توجه کنید که $\mathrm{H^+(aq)}$ نماد ساده‌شدهٔ یون هیدرونیوم در آب است (شیمی ۳، صفحهٔ ۱۵).

بررسی گزینهٔ دوم:
برای یک اسید تک‌پروتون‌دار، اگر سهم یونش آب ناچیز باشد، رابطهٔ غلظت یون هیدرونیوم با درجهٔ یونش و غلظت اولیه چنین است:
$[\mathrm{H^+}]=\alpha C$
پس از $\alpha_{\mathrm{HA}}=2\alpha_{\mathrm{HX}}$، بدون دانستن غلظت‌های اولیه نمی‌توان ترتیب $\mathrm{pH}$ دو محلول را تعیین کرد. حتی اگر غلظت‌های اولیه برابر باشند، داریم:
$[\mathrm{H^+}]_{\mathrm{HA}}=2[\mathrm{H^+}]_{\mathrm{HX}}$
از آنجا که $\mathrm{pH}=-\log[\mathrm{H^+}]$، در این حالت $\mathrm{pH}$ محلول اسید $\mathrm{HA}$ کمتر است، نه بیشتر. بنابراین ادعای «به یقین بیشتر» نادرست است.

بررسی گزینهٔ سوم:
در دمای یکسان، حاصل‌ضرب غلظت یون‌های هیدرونیوم و هیدروکسید ثابت است. اگر داشته باشیم:
$\mathrm{pH}_{\mathrm{DOH}}=\mathrm{pH}_{\mathrm{AOH}}+1$
آنگاه:
$[\mathrm{H^+}]_{\mathrm{DOH}}=\dfrac{[\mathrm{H^+}]_{\mathrm{AOH}}}{10}$
در نتیجه:
$[\mathrm{OH^-}]_{\mathrm{DOH}}=10[\mathrm{OH^-}]_{\mathrm{AOH}}$
بنابراین گزینه نسبت غلظت‌های هیدروکسید را وارونه بیان کرده است.

بررسی گزینهٔ چهارم:
بزرگ‌تر بودن $K_b$ نشان‌دهندهٔ قدرت بازی بیشتر است؛ اما ثابت تعادل، وضعیت تعادل را توصیف می‌کند و به‌تنهایی اطلاعاتی دربارهٔ زمان رسیدن به تعادل نمی‌دهد. همچنین برای مقایسهٔ شمار یون‌ها باید شرایط محلول‌ها، از جمله غلظت و حجم، مشخص باشد؛ کتاب نیز مقایسهٔ شمار یون‌ها و قدرت الکترولیت‌ها را در شرایط یکسان انجام می‌دهد (شیمی ۳، صفحه‌های ۱۷–۱۸). پس این عبارت به‌صورت کلی درست نیست.

پاسخ: گزینهٔ ۱