سوال ۸۳ شیمی کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت دوم با پاسخ تشریحی

ابتدا باید نقش غشا و فشار را مشخص کنیم. غشای نیمه‌تراوا در این فرایند به آب اجازهٔ عبور می‌دهد، اما یون‌های حل‌شده را عبور نمی‌دهد. با اعمال فشار کافی بر محلول نمک، آب از ستون $(1)$ به ستون $(2)$ می‌رود؛ این فرایند «اسمز معکوس» است.

بررسی عبارت «الف»: نادرست
با خروج آب از ستون $(1)$، مقدار نمک و شمار یون‌های آن ثابت می‌ماند. آنچه افزایش می‌یابد، غلظت یون‌هاست، نه شمار آن‌ها. بنابراین نباید «افزایش غلظت» را با «افزایش تعداد ذرات» یکی دانست.

بررسی عبارت «ب»: نادرست
هیچ‌یک از یون‌های $\mathrm{Na^+}$ و $\mathrm{Cl^-}$ از این غشا عبور نمی‌کنند؛ پس نمی‌توان گفت یون کلرید بیشتر از یون سدیم وارد ستون $(2)$ می‌شود.

بررسی عبارت «ج»: درست
غلظت مولی، نسبت مقدار مولی حل‌شونده به حجم محلول برحسب لیتر است (شیمی ۱، صفحهٔ ۹۹):
$M=\frac{n}{V}$
در ستون $(1)$، مقدار مولی نمک ثابت است، ولی با خروج آب، حجم محلول کاهش می‌یابد؛ در نتیجه غلظت مولی نمک افزایش پیدا می‌کند. هم‌زمان آب عبورکرده وارد ستون $(2)$ می‌شود و مقدار آب آن افزایش می‌یابد. پس هر دو بخش عبارت «ج» درست‌اند.

بررسی عبارت «د»: درست
با برداشتن غشا و مخلوط‌شدن کامل محتویات دو ستون، مقدار کل نمک همان مقدار اولیه است. با استفاده از تعریف غلظت مولی داریم (شیمی ۱، صفحهٔ ۹۹):
$n_{\mathrm{NaCl}}=MV=0.1\times0.200=0.020\,\mathrm{mol}$
در طول فرایند، آب فقط میان دو ستون جابه‌جا می‌شود؛ بنابراین با فرض جمع‌پذیری حجم‌ها در این مسئله، حجم کل مایع ثابت می‌ماند:
$V_{\text{کل}}=200+200=400\,\mathrm{mL}=0.400\,\mathrm{L}$
پس پس از برداشتن غشا و یکنواخت‌شدن محلول، در هر مرحله خواهیم داشت:
$M_{\text{نهایی}}=\frac{0.020}{0.400}=0.05\,\mathrm{mol\,L^{-1}}$
بنابراین عبارت «د» نیز درست است و عبارت‌های درست، «ج» و «د» هستند.

پاسخ: گزینهٔ ۳