سوال ۹۸ · شیمی
کنکور تجربی ۱۴۰۲ نوبت اول · سوال ۹۸ · کلید رسمی سازمان سنجش
شیمی · شیمی ۳ · فصل ۱: مولکول‌ها در خدمت تندرستی
بر پایهٔ مدل آرنیوس، کدام دو عنصر در واکنش با اکسیژن، اکسید اسیدی به‌وجود می‌آورند و اسید مربوط به اکسید کدام عنصر، هیدروژن اسیدی بیشتری دارد؟
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۱ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
برای درست بودن یک گزینه، باید دو شرط هم‌زمان برقرار باشد: هر دو عنصر اکسید اسیدی بسازند و مقایسهٔ تعداد هیدروژن‌های اسیدی نیز درست باشد.
گام اول: تشخیص اکسید اسیدی و بازی
طبق مدل آرنیوس، اسید در آب غلظت یون هیدرونیوم را افزایش می‌دهد و باز باعث افزایش غلظت یون هیدروکسید می‌شود (شیمی ۳، صفحهٔ ۱۵). بنابراین اکسیدی که در واکنش با آب اسید تولید کند، اکسید اسیدی است.
در مثال‌های کتاب، اکسیدهای نیتروژن و گوگرد با آب اسید تولید می‌کنند:
پس دی‌نیتروژن پنتااکسید و گوگرد تری‌اکسید، اکسیدهای اسیدی‌اند (شیمی ۳، صفحهٔ ۱۶). دقت کن که لازم نیست همهٔ اکسیدهای یک عنصر اسیدی باشند؛ در اینجا اکسیدهای اسیدیِ شناخته‌شدهٔ آن عنصرها بررسی می‌شوند.
در مقابل، باریم اکسید و کلسیم اکسید با آب باز تولید می‌کنند:
بنابراین گزینه‌های ۲ و ۳ شرط نخست را ندارند (شیمی ۳، صفحهٔ ۱۶).
گام دوم: مقایسهٔ اسیدهای نیتروژن و گوگرد
اسیدهای مربوط به اکسیدهای بالا، نیتریک اسید با فرمول و سولفوریک اسید با فرمول هستند؛ فرمول این دو اسید در جدول اسیدهای کتاب نیز آمده است (شیمی ۳، صفحه‌های ۲۳–۲۴).
نیتریک اسید یک هیدروژن اسیدی و سولفوریک اسید دو هیدروژن اسیدی در هر مولکول دارند. پس اسید مربوط به گوگرد هیدروژن اسیدی بیشتری دارد. منظور، تعداد هیدروژن‌های قابل یونش در هر مولکول است، نه قدرت اسید یا غلظت یون هیدرونیوم محلول؛ همچنین هیدروژن‌های سولفوریک اسید به‌صورت مرحله‌ای جدا می‌شوند.
گام سوم: بررسی جفت کربن و فسفر
کربن و فسفر نیز اکسید اسیدی تشکیل می‌دهند، اما اسیدهای مربوط، کربنیک اسید با فرمول و فسفریک اسید با فرمول هستند. کربنیک اسید دو و فسفریک اسید سه هیدروژن اسیدی دارند؛ پس در این جفت، اسیدِ فسفر هیدروژن اسیدی بیشتری دارد، نه اسیدِ کربن. بنابراین گزینهٔ ۴ نیز نادرست است.
پاسخ: گزینهٔ ۱
چرا گزینه‌های دیگر نادرست‌اند
- گزینهٔ ۲: ممکن است دانش‌آموز همهٔ اکسیدهای واکنش‌دهنده با آب را اسیدی بداند؛ اما باریم اکسید، با فرمول ، در آب باریم هیدروکسید می‌سازد و غلظت یون هیدروکسید را افزایش می‌دهد، پس اکسیدی بازی است.
- گزینهٔ ۳: اسیدی بودن کربن دی‌اکسید ممکن است باعث انتخاب این گزینه شود؛ اما هر دو عنصر باید اکسید اسیدی بسازند. کلسیم اکسید، با فرمول ، اکسیدی بازی است و در آب کلسیم هیدروکسید تولید می‌کند.
- گزینهٔ ۴: بخش نخست درست است و هر دو عنصر اکسید اسیدی دارند؛ خطا در مقایسهٔ اسیدهای مربوط است. کربنیک اسید، ، دو هیدروژن اسیدی دارد، اما فسفریک اسید، ، سه هیدروژن اسیدی دارد؛ بنابراین برتری دادن کربن نادرست است.
راهنمایی قدم‌به‌قدم (پیش از دیدن پاسخ)
- تعریف اسید و باز آرنیوس و مثال‌های واکنش اکسیدها با آب را در صفحه‌های ۱۵ و ۱۶ شیمی ۳ مرور کن؛ ملاک، نوع یونی است که غلظت آن در آب افزایش می‌یابد.
- ابتدا گزینه‌هایی را کنار بگذار که یکی از عناصرشان اکسید بازی می‌سازد. سپس به یاد داشته باش که «تعداد هیدروژن اسیدی» با «قدرت اسیدی» یکسان نیست.
- برای دو جفت باقی‌مانده، فرمول اسید حاصل از آب‌پوشی اکسیدها را بنویس و هیدروژن‌های قابل یونش هر مولکول را بشمار؛ ترتیب مقایسهٔ نوشته‌شده در هر گزینه را هم بررسی کن.