سوال ۹۴ شیمی کنکور تجربی ۱۴۰۵ با پاسخ تشریحی

ابتدا مقدار عملی فراورده‌ها و سپس اختلاف جرم آن‌ها را حساب می‌کنیم.

گام اول: اعمال بازده واکنش
طبق تعریف کتاب، بازده درصدی از نسبت مقدار عملی به مقدار نظری به دست می‌آید (شیمی ۲، صفحه‌های ۲۳ و ۲۴):
$\text{بازده درصدی}=\dfrac{\text{مقدار عملی}}{\text{مقدار نظری}}\times100$

اتانوئیک اسید به مقدار کافی وجود دارد و در معادلهٔ داده‌شده، هر مول آمین، یک مول فراوردهٔ آلی و یک مول آب تولید می‌کند. بنابراین مقدار نظری هر فراورده برابر $0.2\,\mathrm{mol}$ و مقدار عملی آن برابر است با:
$\nu_{\text{آلی}}=\nu_{\text{آب}}=0.2\times\dfrac{60}{100}=0.12\,\mathrm{mol}$

گام دوم: محاسبهٔ جرم مولی فراوردهٔ آلی
فرمول فراوردهٔ آلی، $\mathrm{CH_3(CH_2)_nNHCOCH_3}$، شامل $n+3$ اتم کربن، $2n+7$ اتم هیدروژن، یک اتم نیتروژن و یک اتم اکسیژن است؛ پس:
$M_{\text{آلی}}=12(n+3)+(2n+7)+14+16=(14n+73)\,\mathrm{g\,mol^{-1}}$

جرم مولی آب نیز برابر است با:
$M_{\text{آب}}=2(1)+16=18\,\mathrm{g\,mol^{-1}}$

گام سوم: استفاده از اختلاف جرم دو فراورده
چون مقدار مولی دو فراورده برابر است، اختلاف جرم آن‌ها از حاصل‌ضرب مقدار مولی مشترک در اختلاف جرم مولی به دست می‌آید:
$m_{\text{آلی}}-m_{\text{آب}}=0.12\bigl[(14n+73)-18\bigr]=6.6$

بنابراین:
$0.12(14n+55)=6.6$
$14n+55=55\quad\Rightarrow\quad n=0$

در این حالت جرم مولی فراوردهٔ آلی برابر $73\,\mathrm{g\,mol^{-1}}$ است و اختلاف جرم نیز برابر $0.12(73-18)=6.6\,\mathrm{g}$ می‌شود؛ پس دادهٔ سؤال تأیید می‌شود.

پاسخ: گزینهٔ ۱