سوال ۸۶ شیمی کنکور تجربی ۱۴۰۳ نوبت اول با پاسخ تشریحی

۱. موازنهٔ واکنش

معادلهٔ موازنه‌شده چنین است:

$\mathrm{5FeCl_2(aq)+KMnO_4(aq)+8HCl(aq)\rightarrow 5FeCl_3(aq)+MnCl_2(aq)+KCl(aq)+4H_2O(l)}$

بنابراین به‌ازای تشکیل هر $1\,\mathrm{mol}$ منگنز(II) کلرید، $1\,\mathrm{mol}$ پتاسیم پرمنگنات و $5\,\mathrm{mol}$ آهن(II) کلرید مصرف می‌شود.

۲. محاسبهٔ مقدار نظری فراورده

طبق تعریف کتاب، بازده درصدی از تقسیم مقدار عملی بر مقدار نظری و ضرب آن در $100$ به دست می‌آید (شیمی ۲، صفحهٔ ۲۳–۲۴):

$\text{بازده درصدی}=\dfrac{n_{\text{عملی}}}{n_{\text{نظری}}}\times100$

مقدار داده‌شدهٔ فراورده، $3.2\,\mathrm{mol}$، مقدار عملی است؛ پس:

$n_{\text{نظری}}(\mathrm{MnCl_2})=\dfrac{3.2}{0.80}=4\,\mathrm{mol}$

۳. محاسبهٔ جرم خالص واکنش‌دهنده‌ها

جرم‌های مولی برابرند با:

$M(\mathrm{KMnO_4})=39+55+4(16)=158\,\mathrm{g\,mol^{-1}}$

$M(\mathrm{FeCl_2})=56+2(35.5)=127\,\mathrm{g\,mol^{-1}}$

با استفاده از نسبت‌های مولی معادله، برای تشکیل مقدار نظری فراورده داریم:

$n(\mathrm{KMnO_4})=4\,\mathrm{mol}\quad\Rightarrow\quad m(\mathrm{KMnO_4})=4\times158=632\,\mathrm{g}$

$n(\mathrm{FeCl_2})=5\times4=20\,\mathrm{mol}\quad\Rightarrow\quad m(\mathrm{FeCl_2})=20\times127=2540\,\mathrm{g}$

۴. محاسبهٔ درصد خلوص‌ها و نسبت آن‌ها

درصد خلوص، سهم جرمی مادهٔ خالص در نمونه است (شیمی ۲، صفحهٔ ۲۳):

$\text{درصد خلوص}=\dfrac{\text{جرم مادهٔ خالص}}{\text{جرم نمونهٔ ناخالص}}\times100$

پس:

$\text{درصد خلوص پتاسیم پرمنگنات}=\dfrac{632}{790}\times100=80\%$

$\text{درصد خلوص آهن(II) کلرید}=\dfrac{2540}{3175}\times100=80\%$

در نتیجه، نسبت درصد خلوص پتاسیم پرمنگنات به درصد خلوص آهن(II) کلرید برابر است با:

$\dfrac{80}{80}=1.0$

پاسخ: گزینهٔ ۳