سوال ۸۴ شیمی کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت دوم با پاسخ تشریحی

برای پاسخ، باید هم «حالت سیرشدگی» و هم «مقدار انحلال‌پذیری» را بررسی کنیم.

گام اول: حالت اولیهٔ محلول
انحلال‌پذیری، بیشترین جرم حل‌شونده‌ای است که در دمای معین در $100\,\mathrm{g}$ حلال حل می‌شود. وقتی محلول در دمای ثابت با جامد اضافی در تعادل باشد، محلول سیرشده است؛ جامد ته‌نشین‌شده، جزو بخش حل‌شده نیست (شیمی ۱، صفحه‌های ۱۰۰–۱۰۱). بنابراین وجود رسوب به معنای فراسیرشده بودن محلول نیست و گزینهٔ ۲ رد می‌شود. پس از گرم کردن نیز محلول نهایی می‌تواند سیرشده یا سیرنشده باشد؛ صرفاً از ناپدید شدن رسوب نمی‌توان میان این دو حالت داوری کرد.

گام دوم: توجه به مقدار رسوب
با افزایش دما، باید تمام $25\,\mathrm{g}$ جامد اضافی در آب ظرف حل شود. جرم آب موجود از $200\,\mathrm{g}$ کمتر است؛ زیرا محلول از حلال و حل‌شونده تشکیل شده است (شیمی ۱، صفحهٔ ۹۴). بنابراین حتی اگر مقدار حل‌شوندهٔ اولیه را نادیده بگیریم، انحلال‌پذیری لازم در دمای نهایی باید از مقدار زیر بیشتر باشد:
$\dfrac{25}{200}\times100=12.5\,\mathrm{g}$ حل‌شونده در $100\,\mathrm{g}$ آب.
پس این پدیده به ماده‌ای با انحلال‌پذیری قابل‌توجه نیاز دارد، نه ماده‌ای بسیار کم‌محلول.

گام سوم: بررسی مواد پیشنهادی
ید، $\mathrm{I_2}$، با وجود مولکولی بودن، در آب کم‌محلول است؛ بنابراین انحلال مولکولی آن نمی‌تواند توضیح مناسبی برای حل شدن این مقدار رسوب باشد و گزینهٔ ۱ نادرست است.

جدول کتاب نشان می‌دهد که انحلال‌پذیری کلسیم فسفات و باریم سولفات در $25^\circ\mathrm{C}$، به‌ترتیب فقط $5\times10^{-4}\,\mathrm{g}$ و $1.9\times10^{-4}\,\mathrm{g}$ در $100\,\mathrm{g}$ آب است؛ یعنی این دو نمک بسیار کم‌محلول‌اند (شیمی ۱، صفحهٔ ۱۰۰). گرم کردن متعارف محلول، حل شدن ده‌ها گرم از این مواد را در مقدار آب داده‌شده توجیه نمی‌کند. از طرف دیگر، پتاسیم نیترات نمکی محلول است که انحلال‌پذیری آن با افزایش دما بیشتر می‌شود؛ پس گزینهٔ ۳ نیز نادرست است.

منیزیم سولفات، $\mathrm{MgSO_4}$، برخلاف باریم سولفات، $\mathrm{BaSO_4}$، نمکی محلول در آب است و در بازهٔ دمایی مناسب، افزایش دما می‌تواند موجب حل شدن جامد اضافی آن شود. بنابراین پدیدهٔ توصیف‌شده می‌تواند به منیزیم سولفات مربوط باشد، اما با باریم سولفاتِ بسیار کم‌محلول سازگار نیست.

پاسخ: گزینهٔ ۴