سوال ۸۳ شیمی کنکور ریاضی ۱۴۰۲ نوبت اول با پاسخ تشریحی

گام اول: تعیین مقدار مول گاز

چون اسید به مقدار کافی وجود دارد و ناخالصی با آن واکنش نمی‌دهد، گاز آزادشده تنها حاصل واکنش آهن‌(II) سولفید خالص است. بنابراین نباید تمام جرم نمونه را جرم مادهٔ واکنش‌دهنده در نظر بگیریم؛ اهمیت این تمایز در بحث مواد ناخالص کتاب نیز مطرح شده است (شیمی ۲، صفحهٔ ۲۲).

در شرایط $\mathrm{STP}$، حجم هر مول گاز برابر $22.4\,\mathrm{L}$ است. پس:

$V(\mathrm{H_2S})=448\,\mathrm{mL}=0.448\,\mathrm{L}$

$n(\mathrm{H_2S})=\dfrac{0.448\,\mathrm{L}}{22.4\,\mathrm{L\,mol^{-1}}}=0.020\,\mathrm{mol}$

گام دوم: استفاده از نسبت‌های مولی واکنش

در معادلهٔ موازنه‌شدهٔ داده‌شده، نسبت مولی آهن‌(II) سولفید به هیدروژن سولفید و آهن‌(II) کلرید، برابر $1:1:1$ است. مانند روش تبدیل مقدار مواد با استفاده از ضرایب واکنش در نمونهٔ حل‌شدهٔ کتاب، داریم (شیمی ۲، صفحه‌های ۲۳–۲۴):

$n(\mathrm{FeS})=n(\mathrm{FeCl_2})=n(\mathrm{H_2S})=0.020\,\mathrm{mol}$

گام سوم: محاسبهٔ درصد خلوص نمونه

جرم مولی آهن‌(II) سولفید برابر است با:

$M(\mathrm{FeS})=56+32=88\,\mathrm{g\,mol^{-1}}$

بنابراین جرم بخش خالص نمونه به دست می‌آید:

$m(\mathrm{FeS})=0.020\,\mathrm{mol}\times88\,\mathrm{g\,mol^{-1}}=1.76\,\mathrm{g}$

درصد خلوص، نسبت جرم مادهٔ خالص به جرم کل نمونه، ضرب در صد است:

$\text{درصد خلوص}=\dfrac{\text{جرم مادهٔ خالص}}{\text{جرم کل نمونه}}\times100=\dfrac{1.76}{3.15}\times100\approx56\%$

گام چهارم: محاسبهٔ جرم آهن‌(II) کلرید

$M(\mathrm{FeCl_2})=56+2(35.5)=127\,\mathrm{g\,mol^{-1}}$

$m(\mathrm{FeCl_2})=0.020\,\mathrm{mol}\times127\,\mathrm{g\,mol^{-1}}=2.54\,\mathrm{g}$

پس درصد خلوص تقریبی نمونه $56\%$ است و $2.54\,\mathrm{g}$ آهن‌(II) کلرید تشکیل می‌شود.

پاسخ: گزینهٔ ۱