سوال ۸۴ شیمی کنکور تجربی ۱۴۰۲ نوبت دوم با پاسخ تشریحی

سوال ۸۴ دفترچهٔ اختصاصی کنکور تجربی ۱۴۰۲ نوبت دوم، با کلید رسمی سازمان سنجش. پاسخ تشریحی، دلیل نادرستی گزینه‌های دیگر و راهنمایی‌ها را هوش مصنوعی 1xAi بر پایهٔ همین کلید و متن کتاب درسی نوشته است.

سوال ۸۴ · شیمی

کنکور تجربی ۱۴۰۲ نوبت دوم · سوال ۸۴ · کلید رسمی سازمان سنجش

شیمی · شیمی ۱ · فصل ۳: آب، آهنگ زندگی

غلظت یک نمونه محلول نمک $\mathrm{MNO_3}$ برابر $170\,\mathrm{ppm}$ است. اگر شمار مول‌های نمک در ۳۰۰ گرم محلول آن، به‌تقریب، برابر $6\times10^{-4}$ باشد، فلز M کدام است؟ ( $\mathrm{N=14,\ O=16: g.mol^{-1}}$ )

گزینهٔ ۱: $^{7}\mathrm{Li}$
گزینهٔ ۲: $^{23}\mathrm{Na}$
گزینهٔ ۳: $^{39}\mathrm{K}$
گزینهٔ ۴: $^{108}\mathrm{Ag}$

نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی

پاسخ درست: گزینهٔ ۲ (کلید رسمی سازمان سنجش)

پاسخ تشریحی

گام اول ـ محاسبهٔ جرم نمک در نمونه
طبق تعریف قسمت در میلیون، نسبت جرم حل‌شونده به جرم محلول را در $10^6$ ضرب می‌کنیم؛ یکای جرم در صورت و مخرج باید یکسان باشد (شیمی ۱، صفحه‌های ۹۴–۹۵):
$\mathrm{ppm}=\dfrac{m_{\text{حل‌شونده}}}{m_{\text{محلول}}}\times10^6$
بنابراین جرم نمک موجود در $300\,\mathrm{g}$ محلول برابر است با:
$m_{\text{نمک}}=\dfrac{170\times300}{10^6}=0.051\,\mathrm{g}$

گام دوم ـ محاسبهٔ جرم مولی نمک
با استفاده از رابطهٔ جرم مولی و شمار مول‌ها داریم:
$M_{\mathrm{MNO_3}}=\dfrac{m}{n}\simeq\dfrac{0.051\,\mathrm{g}}{6\times10^{-4}\,\mathrm{mol}}=85\,\mathrm{g\,mol^{-1}}$

گام سوم ـ جدا کردن سهم نیترات از جرم مولی نمک
هر واحد فرمولی این نمک، یک اتم فلز و یک گروه نیترات دارد. سهم نیترات از جرم مولی نمک برابر است با:
$M_{\mathrm{NO_3}}=14+3\times16=62\,\mathrm{g\,mol^{-1}}$
پس جرم مولی فلز برابر می‌شود با:
$M_{\text{فلز}}=85-62=23\,\mathrm{g\,mol^{-1}}$
این مقدار با سدیم، $\mathrm{Na}$ ، در گزینه‌ها مطابقت دارد؛ بنابراین نمک موردنظر سدیم نیترات است.

پاسخ: گزینهٔ ۲

چرا گزینه‌های دیگر نادرست‌اند

گزینهٔ ۱: ممکن است دانش‌آموز صرفاً با توجه به تک‌بار بودن فلز در این نمک، لیتیم را انتخاب کند؛ اما تک‌بار بودن برای شناسایی فلز کافی نیست. جرم مولی لیتیم نیترات برابر $69\,\mathrm{g\,mol^{-1}}$ است و با جرم مولی به‌دست‌آمده از داده‌های سؤال سازگار نیست.
گزینهٔ ۳: پتاسیم نیز مانند سدیم می‌تواند نمکی با فرمول $\mathrm{MNO_3}$ تشکیل دهد و از این جهت ممکن است انتخاب شود. اما جرم مولی پتاسیم نیترات برابر $101\,\mathrm{g\,mol^{-1}}$ است و با مقدار محاسبه‌شده تطابق ندارد.
گزینهٔ ۴: نقره نیز نیتراتی با همین نسبت اتمی تشکیل می‌دهد، ولی انتخاب آن بدون بررسی عددی جرم مولی نادرست است. جرم مولی نقره نیترات برابر $170\,\mathrm{g\,mol^{-1}}$ است؛ یکسان بودن عدد آن با عدد غلظت داده‌شده، به معنای یکسان بودن این دو کمیت نیست.

راهنمایی قدم‌به‌قدم (پیش از دیدن پاسخ)

تعریف قسمت در میلیون را در شیمی ۱، صفحه‌های ۹۴–۹۵ مرور کن: این کمیت نسبت جرم حل‌شونده به جرم محلول را بیان می‌کند، نه نسبت شمار مول‌های آن‌ها را.
ابتدا با رابطهٔ $m_{\text{نمک}}=\dfrac{170}{10^6}\times 300\,\mathrm{g}$ جرم نمک موجود در نمونه را پیدا کن؛ سپس جرم نمک را بر شمار مول‌های داده‌شده تقسیم کن.
جرم مولی به‌دست‌آمده مربوط به کل نمک است. برای یافتن جرم مولی فلز، سهم گروه نیترات، یعنی $(14+3\times16)\,\mathrm{g\,mol^{-1}}$ ، را از آن کم کن و حاصل را با گزینه‌ها بسنج.

فصل «آب، آهنگ زندگی» را در پنل یادگیری تمرین کن

در پنل یادگیری 1xAi سوال‌هایی مثل همین را جواب می‌دهی و جوابت ثبت می‌شود؛ پیش از دیدن پاسخ، سه راهنمایی پله‌پله داری و معلم هوشمند بی‌آن‌که جواب را لو بدهد کمکت می‌کند. تمرین و آزمون رایگان است؛ معلم هوشمند هم سهمیهٔ روزانهٔ رایگان دارد.

ساختن حساب رایگان است و بعد از ثبت‌نام مستقیم به همین بخش از پنل برمی‌گردی.