سوال ۲۳۶ شیمی کنکور تجربی ۱۴۰۱ با پاسخ تشریحی

۱) ابتدا قدرت دو اسید را مقایسه می‌کنیم. مطابق جدول ثابت یونش اسیدها، استیک اسید ضعیف است و تنها بخشی از مولکول‌های آن یونیده می‌شوند، اما نیتریک اسید قوی است و در آب تقریباً به‌طور کامل یونیده می‌شود (شیمی ۳، صفحهٔ ۲۳–۲۴):

$\mathrm{CH_3COOH(aq)\rightleftharpoons H^+(aq)+CH_3COO^-(aq)}$

$\mathrm{HNO_3(aq)\rightarrow H^+(aq)+NO_3^-(aq)}$

در این معادله‌ها، نماد $\mathrm{H^+(aq)}$ برای نمایش یون هیدرونیوم به کار رفته است (شیمی ۳، صفحهٔ ۱۵).

۲) غلظت مولار اولیهٔ مشترک دو اسید را $C$ و درجهٔ یونش استیک اسید را $\alpha$ می‌نامیم. با صرف‌نظر از سهم ناچیز خودیونش آب، داریم:

$[\mathrm{H^+}]_{\mathrm{I}}=[\mathrm{CH_3COO^-}]=\alpha C$

$[\mathrm{H^+}]_{\mathrm{II}}=[\mathrm{NO_3^-}]\simeq C$

چون $\alpha<1$ است، غلظت یون‌های حاصل از اسید در محلول استیک اسید کمتر است. کامل بودن تقریبی یونش نیتریک اسید در تمرین‌های کتاب نیز به کار رفته است (شیمی ۳، صفحهٔ ۳۳–۳۴).

۳) با افزایش دما، تعادل یونش استیک اسید در جهت تولید یون‌های بیشتر جابه‌جا می‌شود و درجهٔ یونش آن افزایش می‌یابد. در مقابل، نیتریک اسید از ابتدا تقریباً کامل یونیده است و از نظر افزایش میزان یونش، تغییر محسوسی ندارد. بنابراین غلظت یون‌ها در محلول استیک اسید به غلظت یون‌ها در محلول نیتریک اسید نزدیک‌تر می‌شود.

برای مجموع غلظت یون‌های حاصل از اسید، اختلاف اولیه چنین است:

$\Delta c_{\text{یون‌ها}}\simeq 2C-2\alpha C=2C(1-\alpha)$

پس با افزایش $\alpha$، این اختلاف کاهش می‌یابد و عبارت گزینهٔ سوم درست است.

۴) برای بررسی سایر عبارت‌ها، توجه کنید که مجموع غلظت مولکول‌های اسیدِ یونیده‌نشده و یون‌های حاصل از آن در محلول استیک اسید برابر است با:

$C(1-\alpha)+2\alpha C=C(1+\alpha)<2C$

پس این مجموع از مقدار متناظر در محلول نیتریک اسید کمتر است، نه بیشتر. همچنین افزایش دمای یکسان، الزاماً تغییر یکسان $\mathrm{pH}$ ایجاد نمی‌کند؛ زیرا پاسخ یونش دو اسید به گرم کردن یکسان نیست. در نهایت، ثابت یونش در دمای ثابت به غلظت اولیه وابسته نیست، بنابراین تغییر غلظت نمی‌تواند ثابت یونش دو اسید را به یکدیگر نزدیک کند.

پاسخ: گزینهٔ ۳