سوال ۹۶ · شیمی
کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت اول · سوال ۹۶ · کلید رسمی سازمان سنجش
شیمی · شیمی ۳ · فصل ۱: مولکولها در خدمت تندرستی
اگر تفاوت شمار اتمهای هیدروژن در مولکول یک پاککنندهٔ صابونی جامد و اتمهای هیدروژن حلقهٔ بنزنی در مولکول یک پاککنندهٔ غیرصابونی گوگرددار، برابر ۳۱ و هر دو دارای زنجیر هیدروکربنی سیرشده باشند، کدام مورد دربارهٔ آنها به یقین درست است؟ ()
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۱ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
گام اول: ساختار دو پاککننده را مشخص میکنیم.
در کتاب، ساختار عمومی صابون به صورت و پاککنندهٔ غیرصابونی گوگرددار به صورت آمده است (شیمی ۳، صفحههای ۱۰–۱۱). در پاککنندهٔ غیرصابونی، حلقهٔ بنزنی به دو گروه متصل است؛ پس بخش حلقه دارای اتم هیدروژن است، نه اتم.
گام دوم: شمار هیدروژنهای صابون را به دست میآوریم.
طبق صورت سؤال، اختلاف شمار هیدروژنهای صابون و هیدروژنهای حلقه برابر است. بنابراین:
گروه هیدروژن ندارد؛ پس همهٔ این هیدروژنها متعلق به زنجیر هیدروکربنیاند.
گام سوم: فرمول صابون را تعیین میکنیم.
زنجیر هیدروکربنی سیرشدهٔ متصل به گروه کربوکسیلات، یک گروه آلکیل با فرمول است. در نتیجه:
پس فرمول صابون برابر است با:
نکتهٔ مهم این است که کربن گروه کربوکسیلات نیز در شمار کل کربنهای صابون حساب میشود.
گام چهارم: جرم مولی را محاسبه میکنیم.
با استفاده از جرمهای مولی اتمی دادهشده:
بنابراین مقدار جرم مولی ذکرشده در گزینهٔ اول درست است؛ البته یکای دقیق جرم مولی، است، نه گرم.
دادهٔ مربوط به پاککنندهٔ غیرصابونی فقط شمار هیدروژنهای حلقه را مشخص میکند و هیچ اطلاعاتی دربارهٔ طول زنجیر آن نمیدهد؛ در نتیجه برابری شمار کربنها، اختلاف طول زنجیرها و مقایسهٔ جرم مولی دو پاککننده به یقین قابل نتیجهگیری نیست.
پاسخ: گزینهٔ ۱
چرا گزینههای دیگر نادرستاند
- گزینهٔ ۲: ممکن است از سیرشده بودن هر دو زنجیر، بهاشتباه برابر بودن طول آنها نتیجه گرفته شود؛ سیرشدگی فقط نوع پیوندهای زنجیر را مشخص میکند. شمار کربنهای صابون تعیین میشود، اما برای تعیین شمار کربنهای پاککنندهٔ غیرصابونی دادهٔ کافی نداریم.
- گزینهٔ ۳: مقایسهٔ جرم مولی فقط بر اساس حضور گوگرد یا طول ظاهری ساختار درست نیست. اگر زنجیر پاککنندهٔ غیرصابونی دارای اتم کربن باشد، جرم مولی آن برابر است؛ چون معلوم نیست، بیشتر بودن جرم مولی صابون قطعی نیست.
- گزینهٔ ۴: وجود اتم کربن در حلقهٔ بنزنی ممکن است باعث انتخاب این گزینه شود، اما کربنهای حلقه جزو زنجیر هیدروکربنی نیستند. افزون بر این، طول زنجیر پاککنندهٔ غیرصابونی مشخص نشده است تا بتوان اختلاف طول دو زنجیر را محاسبه کرد.
راهنمایی قدمبهقدم (پیش از دیدن پاسخ)
- ساختارهای عمومی صابون و پاککنندهٔ غیرصابونی را در شیمی ۳، صفحههای ۱۰–۱۱ مرور کنید؛ دقت کنید سؤال هیدروژنهای کل پاککنندهٔ غیرصابونی را نمیخواهد، بلکه فقط هیدروژنهای حلقه را در نظر دارد.
- در ساختار ، دو هیدروژن بنزن با دو گروه جایگزین شدهاند؛ بنابراین حلقه دارای اتم هیدروژن است.
- زنجیر سیرشدهٔ صابون را بگیرید و از رابطهٔ استفاده کنید. پس از یافتن طول زنجیر، هنگام محاسبهٔ جرم مولی، کربن گروه را نیز بشمارید.