سوال ۲۴۴ شیمی کنکور تجربی ۱۴۰۰ با پاسخ تشریحی

برای یافتن غلظت اولیهٔ باز، ابتدا از جرم نمک تشکیل‌شده، مقدار مول باز مصرف‌شده را محاسبه می‌کنیم و سپس آن را بر حجم اولیهٔ محلول باز تقسیم می‌کنیم.

گام اول: موازنهٔ واکنش
در هر واحد فرمولی پتاسیم فسفات، سه اتم پتاسیم وجود دارد؛ بنابراین ضریب پتاسیم هیدروکسید باید $3$ باشد. با موازنهٔ هیدروژن و اکسیژن داریم:
$\mathrm{H_3PO_4(aq)+3KOH(aq)\rightarrow K_3PO_4(aq)+3H_2O(l)}$
پس به‌ازای تشکیل هر $1\,\mathrm{mol}$ نمک، $3\,\mathrm{mol}$ باز مصرف می‌شود.

گام دوم: تبدیل جرم نمک به مول
جرم مولی پتاسیم فسفات برابر است با:
$M(\mathrm{K_3PO_4})=3(39)+31+4(16)=212\,\mathrm{g\,mol^{-1}}$
بنابراین:
$n(\mathrm{K_3PO_4})=\frac{m}{M}=\frac{53\,\mathrm{g}}{212\,\mathrm{g\,mol^{-1}}}=0.25\,\mathrm{mol}$

گام سوم: محاسبهٔ مول باز
از نسبت ضرایب در معادلهٔ موازنه‌شده استفاده می‌کنیم:
$n(\mathrm{KOH})=0.25\,\mathrm{mol}\times 3=0.75\,\mathrm{mol}$
چون اسید به مقدار کافی افزوده شده و واکنش کامل است، این مقدار همان مول باز موجود در محلول اولیه است.

گام چهارم: محاسبهٔ غلظت مولی
غلظت مولی، نسبت مول حل‌شونده به حجم محلول برحسب لیتر است (شیمی ۱، صفحهٔ ۹۹). مطابق روش نمونهٔ حل‌شدهٔ کتاب، ابتدا حجم را به لیتر تبدیل می‌کنیم (شیمی ۱، صفحهٔ ۱۰۰):
$V=200\,\mathrm{mL}=0.200\,\mathrm{L}$
در نتیجه:
$c=\frac{n}{V}=\frac{0.75\,\mathrm{mol}}{0.200\,\mathrm{L}}=3.75\,\mathrm{mol\,L^{-1}}$
توجه کنید که حجم موردنیاز، حجم اولیهٔ محلول باز است، نه حجم مخلوط پس از افزودن اسید.

پاسخ: گزینهٔ ۲