سوال ۲۵۲ · شیمی
کنکور تجربی ۱۴۰۰ · سوال ۲۵۲ · کلید رسمی سازمان سنجش
شیمی · شیمی ۲ · فصل ۲: در پی غذای سالم
جدول زیر، به آزمایش انحلال قرص جوشان در آب و در دماهای داده شده مربوط است. چند مورد از مطالب زیر درست است؟
| آزمایش | مقدار قرص جوشان | دمای آب () |
|---|---|---|
| ۱ | یک قرص | ۰ |
| ۲ | نصف قرص (پودر) | ۰ |
| ۳ | یک قرص | ۲۵ |
| ۴ | نصف قرص (پودر) | ۲۵ |
- سرعت واکنش در آزمایش ۳، از آزمایش ۱ بیشتر است.
- سرعت واکنش در آزمایش ۲، نصف سرعت واکنش در آزمایش ۱ است.
- آزمایش ۴، در قیاس با ۳ آزمایش دیگر، بیشترین سرعت واکنش را دارد.
- با کامل شدن واکنشها، حجم گاز جمعآوری شده در آزمایش ۲، نسبت به ۳ آزمایش دیگر، کمتر است.
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۲ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
برای حل سؤال باید «سرعت واکنش» را از «مقدار نهایی گاز تولیدشده» جدا کنیم. در کتاب آمده است که افزایش دما و افزایش سطح تماس واکنش‌دهنده‌ها می‌تواند سرعت واکنش را افزایش دهد؛ آزمایش قرص جوشان نیز برای بررسی همین عوامل مطرح شده است (شیمی ۲، صفحه‌های ۸۱ و ۸۲).
۱. عبارت اول درست است. در آزمایش‌های اول و سوم، مقدار و شکل قرص یکسان است؛ اما دمای آب از به افزایش یافته است. بنابراین سرعت واکنش در آزمایش سوم بیشتر است. داده‌های آزمایش کتاب نیز نشان می‌دهد که با افزایش دمای آب، زمان پایان‌یافتن خروج گاز کاهش می‌یابد (شیمی ۲، صفحهٔ ۸۲).
۲. عبارت دوم نادرست است. در آزمایش دوم، علاوه بر نصف‌شدن مقدار قرص، قرص پودر شده و سطح تماس آن با آب افزایش یافته است. پس نمی‌توان تنها از نصف‌شدن مقدار قرص نتیجه گرفت که سرعت نیز نصف می‌شود؛ کتاب نیز چنین تناسب عددی‌ای برای این مقایسه ارائه نکرده است (شیمی ۲، صفحهٔ ۸۲).
۳. عبارت سوم درست است. در تحلیل کیفی موردنظر این آزمایش، آزمایش چهارم هر دو عامل مساعد برای افزایش سرعت را دارد: آب با دمای بالاتر و قرص پودرشده با سطح تماس بیشتر. بنابراین این آزمایش سریع‌ترین واکنش را در مقایسهٔ مطرح‌شده دارد (شیمی ۲، صفحهٔ ۸۲).
۴. عبارت چهارم نادرست است. پس از کامل‌شدن واکنش، مقدار کل گاز به مقدار قرص مصرف‌شده بستگی دارد، نه به تند یا کند بودن واکنش. آزمایش‌های دوم و چهارم هر دو با نصف قرص انجام شده‌اند؛ بنابراین مقدار گاز تولیدشدهٔ آن‌ها برابر است. در مقایسهٔ حجم گازها در دما و فشار یکسان نیز حجم نهایی این دو برابر خواهد بود؛ پس نمی‌توان گفت گاز آزمایش دوم از هر سه آزمایش دیگر کمتر است. پودرکردن و افزایش دما در این بحث، بر سرعت رسیدن به پایان واکنش اثر دارند، نه بر مقدار گاز حاصل از مصرف کامل مقدار معینی قرص.
در نتیجه، عبارت‌های اول و سوم درست‌اند و تعداد عبارت‌های درست برابر با دو است.
پاسخ: گزینهٔ ۲
چرا گزینه‌های دیگر نادرست‌اند
- گزینهٔ ۱: ممکن است دانش‌آموز فقط اثر افزایش دما را بپذیرد و نقش پودرکردن قرص را نادیده بگیرد. در تحلیل کیفی موردنظر سؤال، افزایش سطح تماس نیز سرعت واکنش را افزایش می‌دهد؛ بنابراین عبارت سوم هم درست است.
- گزینهٔ ۳: ممکن است دانش‌آموز عبارت چهارم را نیز درست بداند، چون در آزمایش دوم فقط نصف قرص مصرف شده است. اما آزمایش چهارم هم همین مقدار قرص دارد و مقدار نهایی گاز تولیدشده در این دو آزمایش یکسان است؛ پس آزمایش دوم به‌تنهایی کمترین گاز را تولید نمی‌کند.
- گزینهٔ ۴: این انتخاب می‌تواند از فرض تناسب مستقیم سرعت با مقدار قرص و نیز اشتباه‌گرفتن سرعت تولید گاز با مقدار نهایی آن ناشی شود. نصف‌شدن مقدار قرص، به‌ویژه همراه با پودرکردن آن، به معنای نصف‌شدن سرعت نیست و عبارت چهارم نیز مقایسهٔ درستی ارائه نمی‌کند.
راهنمایی قدم‌به‌قدم (پیش از دیدن پاسخ)
- عوامل مؤثر بر سرعت واکنش را در بخش «آهنگ واکنش» مرور کن؛ در این سؤال، دما و سطح تماس اهمیت ویژه‌ای دارند.
- برای بررسی عبارت دوم، توجه کن که علاوه بر مقدار قرص، شکل آن نیز تغییر کرده است. برای عبارت چهارم هم مقدار کل گاز پس از پایان واکنش را از سرعت تولید آن جدا کن.
- برای مقایسهٔ سرعت‌ها، آزمایشی را بررسی کن که هم آب گرم‌تر و هم قرص پودرشده دارد. سپس برای داوری دربارهٔ گاز نهایی، دو آزمایش دارای مقدار یکسان قرص را پیدا کن.