پاسخ تشریحی سوال ۱ المپیاد شیمی ۹۹-۱۴۰۰ – دبیر خصوصی المپیاد شیمی

تحلیل و پاسخ تشریحی سوالات مرحله اول المپیاد شیمی

دکتر مهدی نباتی – استاد برتر المپیاد شیمی ایران

استاد برند المپیاد شیمی استاد برند شیمی المپیاد استاد خفن المپیاد شیمی استاد خفن شیمی المپیاد معلم برند المپیاد شیمی معلم برند شیمی المپیاد شیمی کنکور

دانش آموزان المپیادی عزیزم، در سوالات المپیاد شیمی امسال چندتا سوال خوب و خفن بود که به صورت ترکیبی طرح شده بودند و نیاز به یک تحلیل قوی داشتند. یکی از سوالات بسیار زیبای المپیاد شیمی ۹۹-۱۴۰۰ همان سوال اول بود که به صورت ترکیبی از مباحث ترکیبات یونی و آرایش الکترونی مطرح شده بود. در حقیق سوال آسانی بود ولی فقط همان قدم اولش که تحلیل کردن می خواست سخت بود، یعنی اگر با تحلیل، نوع ترکیبات اکسیدی تشخیص داده می شد بقیه سوال مثل آب خوردن بود.

 

سوال ۱ مرحله اول المپیاد شیمی ۹۹-۱۴۰۰

اگر نسبت شمار اتم اکسیژن در اکسیدی از فلز آهن (ترکیب A) به شمار اتم مس در اکسیدی از فلز مس (ترکیب B) برابر با ۱٫۵ باشد، شمار الکترون های با l = 2 در کاتیون ترکیب A به تقریب چند برابر شمار الکترون های با l = 0 در کاتیون ترکیب B است؟ (عدد اتمی آهن و مس به ترتیب ۲۶ و ۲۹ است.)

الف: ۲

ب: ۰٫۸۳

ج: ۱٫۵

د: ۱٫۲

 

پاسخ:

با توجه به اینکه آنیون پایدار اکسیژن موقع تشکیل ترکیبات یونی به صورت ^–O² می باشد، لذا ترکیبات یونی A و B به صورت زیر خواهد بود:

ترکیب A خواهد بود: Fe₂O_n

ترکیب B خواهد بود: Cu₂O_m

از طرفی طبق اطلاعات داده شده در سوال، داریم:

n = 1.5m

حالا کافی است مقادیری را به m داده تا n به دست بیاید. اما قبل از همه چیز باید به ۲ نکته مهم توجه کنیم:

نکته ۱: ضرایب اتم ها حتما باید عدد صحیح باشد و اعشاری نباشد.

نکته ۲: مس فقط کاتیون های یک یا دو بار مثبت می تواند تشکیل دهد. (البته در کمپلکس های معدنی در مواردی هم دیده شده است که کاتیون های ۳ یا ۴ بار مثبت هم تشکیل داده است. ولی چون اینجا بحث ترکیب اکسید مس هست بنابراین فقط ⁺Cu یا ⁺Cu² می تواند باشد) بنابراین مقدار m را ۱ و ۲ در نظر بگیریم:

m = 1  ⇒  n = 1.5

m = 2  ⇒  n = 3

نتیجه گیری: با توجه به نکات گفته شده، فقط حالت دوم می تواند درست باشد. بنابراین اکسیدهای ما Fe₂O₃ و CuO می باشند. یعنی کاتیون های ⁺Fe³ و ⁺Cu² داریم.

 

از طرفی:

آرایش الکترونی کاتیون آهن (III):

۱s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁵

آرایش الکترونی کاتیون مس (II):

۱s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁸

کاتیون آهن (III) دارای ۵ الکترون l = 2 و کاتیون مس (II) دارای ۶ الکترون l = 0 می باشد. بنابراین:

۰٫۸۳ = ۶ ÷ ۵

 

گزینه صحیح:

با توجه به تحلیل سنگین انجام شده در بالا، مشاهده می کنیم که گزینه ب پاسخ صحیح سوال ۱ مرحله اول المپیاد شیمی ۹۹-۱۴۰۰ می باشد.

 

دکتر مهدی نباتی

استاد برند المپیاد شیمی ایران

 

دبیر المپیاد شیمی تهران مشهد اصفهان کرج شیراز تبریز قم اهواز کرمانشاه ارومیه رشت زاهدان همدان کرمان یزد اردبیل بندرعباس اراک اسلامشهر زنجان قزوین سنندج خرم آباد گرگان ساری شهریار شهر قدس کاشان ملارد دزفول نیشابور بابل خمینی شهر سبزوار گلستان آمل پاکدشت نجف آباد بروجرد آبادان قرچک بجنورد ورامین بوشهر ساوه 

تدریس خصوصی آنلاین و حضوری شیمی کنکور و المپیاد شیمی

قائم شهر بیرجند نسیم شهر سیرجان خوی ایلام بوکان شهرکرد سمنان فردیس مراغه شاهین شهر ملایر مهاباد سقز بندر ماهشهر رفسنجان گنبد کاووس شاهرود مرودشت کمال شهر