سوال ۸۴ شیمی کنکور تجربی ۱۴۰۵ با پاسخ تشریحی

۱. محاسبهٔ مقدار نظری اکسیژن
جرم مولی مس(II) اکسید برابر است با:
$M(\mathrm{CuO})=64+16=80\,\mathrm{g\,mol^{-1}}$
بنابراین مقدار اولیهٔ آن:
$n(\mathrm{CuO})=\frac{30}{80}=0.375\,\mathrm{mol}$
طبق ضرایب واکنش اول، از هر $4\,\mathrm{mol}$ مس(II) اکسید، $1\,\mathrm{mol}$ اکسیژن تولید می‌شود؛ پس:
$n_{\text{نظری}}(\mathrm{O_2})=\frac{30}{80}\times\frac{1}{4}=0.09375\,\mathrm{mol}$

۲. اعمال بازده درصدی
بازده درصدی، نسبت مقدار واقعی فراورده به مقدار نظری آن، ضرب‌در صد است؛ بنابراین برای بازده درصدی $a$ داریم (شیمی ۲، صفحهٔ ۲۳):
$n_{\text{واقعی}}(\mathrm{O_2})=0.09375\times\frac{a}{100}\,\mathrm{mol}$

۳. محاسبهٔ جرم کلسیم خالص موردنیاز
طبق واکنش دوم، به‌ازای هر مول اکسیژن، دو مول کلسیم مصرف می‌شود. چون تمام اکسیژن تولیدشده واکنش می‌دهد:
$n(\mathrm{Ca})=2\times0.09375\times\frac{a}{100}\,\mathrm{mol}$
پس جرم کلسیم خالص برابر است با:
$m(\mathrm{Ca})=2\times0.09375\times\frac{a}{100}\times40=0.075a\,\mathrm{g}$

۴. اعمال خلوص نمونه
در محاسبات استوکیومتری باید مقدار خالص واکنش‌دهنده را در نظر گرفت، نه جرم کل نمونهٔ ناخالص (شیمی ۲، صفحه‌های ۲۴–۲۵). نمونهٔ $x\,\mathrm{g}$ با خلوص $60\%$، دارای $0.60x\,\mathrm{g}$ کلسیم است؛ بنابراین:
$0.60x=0.075a$
$\frac{x}{a}=\frac{0.075}{0.60}=0.125$

پاسخ: گزینهٔ ۳