سوال ۸۱ شیمی کنکور تجربی ۱۴۰۵ با پاسخ تشریحی

۱. شناسایی ترکیب‌ها

سه عنصر نخست گروه هفدهم، فلوئور، کلر و برم هستند؛ ترکیب‌های حاصل از واکنش آن‌ها با هیدروژن به‌ترتیب $\mathrm{HF}$، $\mathrm{HCl}$ و $\mathrm{HBr}$ است. طبق جدول کتاب، نقطهٔ جوش این ترکیب‌ها چنین است (شیمی ۱، صفحهٔ ۱۰۷):

$T_b(\mathrm{HCl})=-85\,{}^\circ\mathrm{C}$

$T_b(\mathrm{HBr})=-67\,{}^\circ\mathrm{C}$

$T_b(\mathrm{HF})=19\,{}^\circ\mathrm{C}$

بنابراین ترتیب نقطهٔ جوش برابر است با:

$\mathrm{HCl}<\mathrm{HBr}<\mathrm{HF}$

چون $\mathrm{A}$ کمترین و $\mathrm{D}$ بیشترین نقطهٔ جوش را دارد، نتیجه می‌گیریم:

$\mathrm{A}=\mathrm{HCl},\qquad \mathrm{X}=\mathrm{HBr},\qquad \mathrm{D}=\mathrm{HF}$

۲. بررسی عبارت «الف»: درست

در فشار یکسان، هرچه نقطهٔ جوش ماده بالاتر باشد، گاز آن هنگام سرد شدن در دمای بالاتری مایع می‌شود؛ یعنی برای میعان به سرد کردن کمتری نیاز دارد. بنابراین $\mathrm{D}$ آسان‌تر و $\mathrm{A}$ دشوارتر مایع می‌شود. این نتیجه با نقش نیروهای بین‌مولکولی در کنار هم نگه داشتن مولکول‌ها سازگار است (شیمی ۱، صفحه‌های ۱۰۵–۱۰۶).

۳. بررسی عبارت «ب»: نادرست

جرم‌های مولی جدول کتاب عبارت‌اند از (شیمی ۱، صفحهٔ ۱۰۷):

$M(\mathrm{HF})=20\,\mathrm{g\,mol^{-1}}$

$M(\mathrm{HCl})=36.5\,\mathrm{g\,mol^{-1}}$

$M(\mathrm{HBr})=81\,\mathrm{g\,mol^{-1}}$

پس ترتیب درست چنین است:

$M(\mathrm{D})<M(\mathrm{A})<M(\mathrm{X})$

در نتیجه، جرم مولی $\mathrm{X}$ از جرم مولی هر دو مادهٔ دیگر بیشتر است، نه اینکه میان آن‌ها باشد.

۴. بررسی عبارت «ج»: درست

در چارچوب کتاب درسی، وقتی هیدروژن مستقیماً به فلوئور، اکسیژن یا نیتروژن متصل باشد، امکان تشکیل پیوند هیدروژنی میان مولکول‌ها وجود دارد. بنابراین در $\mathrm{D}=\mathrm{HF}$ جاذبهٔ غالب، پیوند هیدروژنی است؛ اما $\mathrm{A}=\mathrm{HCl}$ و $\mathrm{X}=\mathrm{HBr}$ پیوند هیدروژنی ندارند و جاذبهٔ بین‌مولکولی آن‌ها از نوع واندروالس است (شیمی ۱، صفحهٔ ۱۰۷).

۵. بررسی عبارت «د»: نادرست

گشتاور دوقطبی معیاری برای میزان قطبیت مولکول است و با افزایش قطبیت افزایش می‌یابد (شیمی ۱، صفحه‌های ۱۰۶–۱۰۷). ترتیب گشتاور دوقطبی این هیدروژن‌هالیدها چنین است:

$\mu(\mathrm{HBr})<\mu(\mathrm{HCl})<\mu(\mathrm{HF})$

پس:

$\mu(\mathrm{X})<\mu(\mathrm{A})<\mu(\mathrm{D})$

بنابراین گشتاور دوقطبی $\mathrm{X}$ از گشتاور دوقطبی $\mathrm{A}$ کمتر است و عبارت «د» نادرست است. توجه کنید که ترتیب نقطهٔ جوش لزوماً با ترتیب گشتاور دوقطبی یکسان نیست؛ جرم مولکولی و نوع جاذبهٔ بین‌مولکولی نیز مؤثرند.

در نتیجه، فقط عبارت‌های «الف» و «ج» درست‌اند.

پاسخ: گزینهٔ ۱