جواب سوالات المپیاد شیمی ۱۴۰۰ مرحله اول – پاسخ سوال ۱۸ – دکتر نباتی

جواب تشریحی سوالات المپیاد شیمی مرحله اول دوره ۳۲

دکتر مهدی نباتی – استاد برتر شیمی کنکور و المپیاد ایران

تدریس خصوصی شیمی در آجودانیه تهران تدریس خصوصی شیمی کنکور در آجودانیه تهران تدریس خصوصی المپیاد شیمی در آجودانیه تهران تدریس شیمی در آجودانیه تهران

سوال ۱۸ المپیاد شیمی ۱۴۰۰

از مخلوط کردن ۶۹ گرم الکل A با ۳۶ گرم ترکیب معدنی B، ترکیب X و ۳۳٫۶ لیتر گاز هیدروژن (در دمای صفر درجه و فشار یک اتمسفر) آزاد می شود. همین مقدار هیدروژن را می توان از الکترولیز ۷۲ گرم B مذاب به دست آورد که در این فرایند هیدروژن در آند آزاد می شود. چنانچه ۱۲ گرم از B در آب حل شده و حجم محلول به نیم لیتر رسانده شود، pH محلول چقدر خواهد بود؟

الف: ۰٫۳

ب: ۱۴

ج: ۱۳٫۷

د: صفر

 

پاسخ:

دانش آموزان المپیادی عزیزم، الکل ها با ترکیبات هیدریدی واکنش داده و هیدروژن ⁺H الکل ها توسط هیدرید ^–H کنده شده و به صورت گاز هیدروژن آزاد می شود:

ROH  +  MH  →   ROM  +  H₂

 

از طرفی، در الکترولیز هیدریدهای قلیایی، در واکنش آندی، دو یون هیدرید اکسید شده و یک مول گاز هیدروژن آزاد می کند:

۲ H^–  →   ۲ e^–  +  H₂

۲ M⁺  +  ۲ e^–   →   ۲ M

⇓

۲ MH  →   ۲ M  +  H₂

 

بنابراین می توان با یک استوکیومتری ساده از واکنش الکتروشیمیایی موازنه شده، جرم مولی باز هیدرید قلیایی را حساب کرد:

۲ B   →   H₂

 

داده ها و خواسته مساله:

 

ضریب مولی ضرب در حجم مولی ۲۲٫۴ × ۲	ضریب مولی ضرب در جرم مولی B × ۲
گاز هیدروژن	B
حجم ۳۳٫۶	جرم ۷۲

 

 

محاسبه:

B×۲×۳۳٫۶ = ۲۲٫۴×۲×۷۲

⇓

B = 24 g/mol

بنابراین جرم مولی ترکیب معدنی داده شده (باز هیدریدی) برابر با ۲۴ گرم بر مول است (البته اگر سوال نوع فلز قلیایی را خواسته بود فلز سدیم می شد چون جرم مولی سدیم هیدرید برابر با ۲۴ گرم بر مول می شود).

در ادامه سوال گفته شده که ۱۲ گرم از این ترکیب معدنی در نیم لیتر آب حل می شود. بنابراین غلظت این باز برابر خواهد بود با:

[B] = m/MV

[B] = 12/(24×۰٫۵)

⇓

[B] = 1 mol/L

 

در نهایت، چون ترکیب بازی است پس pH از رابطه زیر به دست می آید:

pH = 14 + Log [B]

⇓

pH = 14 + Log 1 = 14

 

*** توجه شود که اطلاعات اولیه برای این داده شده بوده که تشخیص دهیم ترکیب معدنی داده شده یک باز قلیایی است. ولی چون واکنش الکل ها با بازهای هیدریدی را می دانیم لذا آن اطلاعات اضافی است و نیازی به استفاده در حل مساله نیست (در حقیقت با دانستن واکنش آلی مربوطه، سختترین مرحله سوال را دور زدیم. به همین آسانی!!!).

 

گزینه صحیح:

با توجه به محاسبات انجام شده، گزینه ب پاسخ صحیح سوال ۱۸ آزمون مرحله اول المپیاد شیمی ۱۴۰۰ می باشد.

 

دکتر مهدی نباتی

استاد برند شیمی کنکور و المپیاد ایران

تدریس خصوصی شیمی المپیاد ۱۴۰۱ – ۱۴۰۲ در تهران زعفرانیه قیطریه محمودیه کامرانیه ولنجک نیاوران فرشته فرمانیه الهیه آجودانیه مینی سیتی اقدسیه تجریش سوهانک ازگل اوین دارآباد دربند کاشانک باغ فردوس جعفرآباد تهران

تدریس خصوصی شیمی هفتم در آجودانیه تهران تدریس خصوصی شیمی هشتم در آجودانیه تهران تدریس خصوصی شیمی نهم در آجودانیه تهران تدریس خصوصی شیمی دهم در آجودانیه تهران تدریس خصوصی شیمی یازدهم در آجودانیه تهران تدریس خصوصی شیمی دوازدهم در آجودانیه تهران مدرس خصوصی شیمی در آجودانیه تهران مدرس شیمی کنکور ۱۴۰۲

تدریس خصوصی آنلاین و حضوری شیمی کنکور و المپیاد شیمی

معلم خصوصی شیمی در آجودانیه تهران دبیر خصوصی شیمی در آجودانیه تهران کلاس خصوصی شیمی در آجودانیه تهران آموزش خصوصی شیمی در آجودانیه تهران