سوال ۸۴ شیمی کنکور تجربی ۱۴۰۴ نوبت اول با پاسخ تشریحی

ابتدا دو نکته را در نظر می‌گیریم:

• در محلول حاصل از دو مایع امتزاج‌پذیر، جزء دارای مقدار مولی بیشتر را حلال در نظر می‌گیریم؛ بنابراین باید از رابطهٔ $n=\frac{m}{M}$ استفاده کنیم، نه اینکه فقط جرم‌ها را مقایسه کنیم.

• اتانول و استون به هر نسبتی در آب حل می‌شوند؛ پس مخلوط هرکدام از آن‌ها با آب، محلول تشکیل می‌دهد (شیمی ۱، صفحهٔ ۱۰۹).

۱. محاسبهٔ جرم مولی مواد

برای آب، استون و اتانول داریم:

$M(\mathrm{H_2O})=2(1)+16=18\ \mathrm{g\,mol^{-1}}$

$M(\mathrm{C_3H_6O})=3(12)+6(1)+16=58\ \mathrm{g\,mol^{-1}}$

$M(\mathrm{C_2H_6O})=2(12)+6(1)+16=46\ \mathrm{g\,mol^{-1}}$

۲. بررسی گزینهٔ دوم

در حالت اول، جرم آب $x$ گرم و جرم استون $4x$ گرم است. نسبت مقدار مولی استون به آب برابر است با:

$\frac{n_{\text{استون}}}{n_{\text{آب}}}=\frac{4x/58}{x/18}=\frac{72}{58}>1$

پس مقدار مولی استون بیشتر است و استون حلال محسوب می‌شود.

در حالت دوم، جرم دو مایع برابر است. اگر جرم هرکدام را $m$ بگیریم:

$n_{\text{آب}}=\frac{m}{18}>\frac{m}{58}=n_{\text{استون}}$

بنابراین آب مقدار مولی بیشتری دارد و حلال است. در نتیجه، هر دو بخش گزینهٔ دوم درست‌اند.

۳. بررسی نادرستی سایر گزینه‌ها

گزینهٔ اول: در جرم‌های برابر، مقدار مولی آب از اتانول بیشتر است؛ پس بخش نخست درست است. برای اینکه پس از افزودن اتانول، مقدار مولی آن از آب بیشتر شود، باید داشته باشیم:

$\frac{m_{\text{اتانول}}}{46}>\frac{y}{18}\quad\Rightarrow\quad m_{\text{اتانول}}>\frac{46}{18}y\simeq2.56y$

جرم نهایی اتانول با افزودن مقدار گفته‌شده به این حد نمی‌رسد؛ بنابراین آب همچنان حلال است و بخش دوم نادرست است.

گزینهٔ سوم: آلی بودن یک حلال به معنی ناقطبی بودن آن نیست. طبق جدول کتاب، استون گشتاور دوقطبی غیرصفر دارد، ولی گشتاور دوقطبی هگزان تقریباً صفر است (شیمی ۱، صفحهٔ ۱۰۹). همچنین استون با آبِ قطبی محلول تشکیل می‌دهد؛ پس نمی‌توان گفت این حلال‌ها «تنها» مواد ناقطبی را حل می‌کنند (شیمی ۱، صفحهٔ ۱۱۱).

گزینهٔ چهارم: جرم مولی هگزان برابر است با:

$M(\mathrm{C_6H_{14}})=6(12)+14(1)=86\ \mathrm{g\,mol^{-1}}$

پس جرم مولی هگزان از آب بیشتر است. مخلوط آب و هگزان نیز ناهمگن است (شیمی ۱، صفحهٔ ۱۱۰). بااین‌حال، چگالی هگزان از آب کمتر است؛ بنابراین این گزینه به دلیل ادعای بیشتر بودن چگالی هگزان نادرست است.

پاسخ: گزینهٔ ۲