سوال ۸۰ · شیمی
کنکور ریاضی ۱۴۰۲ نوبت اول · سوال ۸۰ · کلید رسمی سازمان سنجش
شیمی · شیمی ۱ · فصل ۳: آب، آهنگ زندگی
چند مورد از مطالب زیر، درست است؟
- مولکولهای آب در حالت بخار، جدا از هم بوده و آزادانه در جنبوجوش هستند.
- در شرایط یکسان (دمای و فشار )، چگالی آب از چگالی یخ بیشتر است.
- در ساختار یخ، هر مولکول آب از طریق پیوندهای اشتراکی و هیدروژنی، به چهار مولکول آب دیگر متصل است.
- در ساختار یخ، مولکولهای آب، بهگونهای قرار دارند که اتم اکسیژن آنها در رأس حلقههای ششضلعی، جای دارند.
- در حالت مایع، بین مولکولهای آب، پیوند هیدروژنی قوی وجود دارد و در جایگاههایی به نسبت ثابتی قرار دارند.
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۲ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
برای تعیین تعداد مطالب درست، هر عبارت را جداگانه بررسی می‌کنیم.
مطلب اول: درست است. در حالت بخار، مولکولهای آب از یکدیگر جدا هستند و آزادانه و نامنظم جابه‌جا می‌شوند؛ در توصیف کتاب، گویی پیوند هیدروژنی میان آنها وجود ندارد. بنابراین عبارت اول با رفتار بخار آب سازگار است. (شیمی ۱، صفحه‌های ۱۰۸–۱۰۹)
مطلب دوم: درست است. ساختار یخ شبکه‌ای باز با فضاهای خالی منظم است. بنابراین در دمای و فشار ، جرم یکسانی از یخ نسبت به آب مایع حجم بیشتری اشغال می‌کند. با استفاده از رابطهٔ داریم:
پس چگالی آب از یخ بیشتر است. (شیمی ۱، صفحه‌های ۱۰۸–۱۰۹)
مطلب سوم: نادرست است. در ساختار یخ، هر مولکول آب با چهار مولکول همسایه پیوند هیدروژنی برقرار می‌کند؛ پیوند اشتراکی، مولکولهای آب را به یکدیگر متصل نمی‌کند. پیوندهای اشتراکی میان اکسیژن و دو هیدروژنِ همان مولکول قرار دارند. نکتهٔ کتاب این است که هر اتم اکسیژن با دو هیدروژنِ مولکول خودش پیوند اشتراکی و با دو هیدروژن از مولکولهای همسایه پیوند هیدروژنی دارد؛ این توصیف را نباید با اتصال اشتراکی میان مولکول‌ها اشتباه گرفت. (شیمی ۱، صفحه‌های ۱۰۳–۱۰۴ و ۱۰۸–۱۰۹)
مطلب چهارم: درست است. در شبکهٔ منظم یخ، اتم‌های اکسیژن در رأس حلقههای ششضلعی قرار می‌گیرند. این آرایش، شبکه‌ای سه‌بعدی و دارای فضاهای خالی ایجاد می‌کند. (شیمی ۱، صفحه‌های ۱۰۸–۱۰۹)
مطلب پنجم: نادرست است. وجود پیوندهای هیدروژنی قوی میان مولکولهای آب مایع درست است، اما این مولکول‌ها در جایگاه‌های نسبتاً ثابت نمی‌مانند؛ آنها می‌توانند روی هم بلغزند و جابه‌جا شوند. قرارگرفتن در جایگاه‌های نسبتاً ثابت، ویژگی مولکولهای آب در یخ است. (شیمی ۱، صفحه‌های ۱۰۸–۱۰۹)
در نتیجه، مطالب اول، دوم و چهارم درست‌اند؛ یعنی سه مورد درست است.
پاسخ: گزینهٔ ۲
چرا گزینه‌های دیگر نادرست‌اند
- گزینهٔ ۱: ممکن است با تعمیم رفتار معمول جامدها، چگالی یخ را بیشتر از آب بدانید و مطلب دوم را نادرست بشمارید. اما شبکهٔ باز یخ فضای خالی بیشتری دارد و چگالی آن از آب مایع کمتر است؛ پس شمار مطالب درست بیش از دو مورد است.
- گزینهٔ ۳: ممکن است مطلب سوم را به‌دلیل ارتباط هر مولکول آب با چهار همسایه درست بدانید. اشتباه این مطلب در نوع پیوندهاست: اتصال مولکولهای مجاور در یخ هیدروژنی است، نه اشتراکی؛ پیوندهای اشتراکی درون هر مولکول قرار دارند.
- گزینهٔ ۴: انتخاب این گزینه یعنی همهٔ مطالب درست دانسته شده‌اند؛ احتمالاً هم تفاوت پیوندهای درون‌مولکولی و بین‌مولکولی نادیده گرفته شده و هم ویژگی جایگاه‌های نسبتاً ثابت به آب مایع نسبت داده شده است. مطالب سوم و پنجم به همین دلایل نادرست‌اند.
راهنمایی قدم‌به‌قدم (پیش از دیدن پاسخ)
- توصیف حالت‌های فیزیکی آب در شیمی ۱، صفحه‌های ۱۰۸–۱۰۹ را به یاد بیاورید؛ به نوع پیوند میان مولکول‌ها و میزان آزادی حرکت آنها توجه کنید.
- پیوند اشتراکی را از پیوند هیدروژنی جدا کنید: کدام‌یک درون مولکول آب و کدام‌یک میان مولکولهای مجاور است؟ برای مقایسهٔ چگالی نیز از رابطهٔ و فضای خالی شبکهٔ یخ کمک بگیرید.
- در مطلب سوم، نوع پیوند اتصال به مولکولهای همسایه را بررسی کنید؛ در مطلب پنجم نیز ببینید آیا وجود پیوند هیدروژنی قوی، مانع جابه‌جایی مولکولهای مایع می‌شود. سپس مطالب باقی‌مانده را بشمارید.