سوال 78دفترچۀتجربی(سوال 3 شیمی)،اردیبهشت1404

با توجه به آرایش الکترونی بیرونی‌ترین زیرلایۀ الکترونی یون‌های A²⁺: 3d⁵ ، E³⁺: 3p⁶ ، X²⁻: 3p⁶ ، D³⁻: 2p⁶

کدام مورد درست است؟

1. تفاوت عدد اتمی A و E، با شمار الکترون‌های l=0 در اتم D، برابر است.
2. شمار الکترون‌های ظرفیت اتم A، برابر با مجموع شمار الکترون‌های ظرفیتی E و D است.
3. مجموع اعداد کوانتومی اصلی و فرعی الکترون‌های بیرونی‌ترین زیرلایه اتم همه عنصرها، برابر 40 است.
4. از واکنش جداگانۀ اتم‌های D و E با گاز اکسیژن، امکان تشکیل مولکول‌های قطبی و ناقطبی وجود دارد.

پاسخ:

ابتدا به تبدیل هر یون به حالت خنثی، مشخص می‌کنیم که هر یون کدام عنصر است:

A²⁺: 3d⁵

A: [₁₈Ar] 4s² 3d⁵

با توجه به اینکه عنصر A در حالت خنثی دارای 25 الکترون بوده، پس عدد اتمی آن 25 هست که همان عنصر ₂₅Mn می‌باشد.

E³⁺: 3p⁶

E: [₁₈Ar] 4s² 3d¹

با توجه به اینکه عنصر E در حالت خنثی دارای 21 الکترون بوده، پس عدد اتمی آن 21 هست که همان عنصر ₂₁Sc می‌باشد.

X²⁻: 3p⁶

X : [₁₀Ne] 3s² 3p⁴

با توجه به اینکه عنصر X در حالت خنثی دارای 16 الکترون بوده، پس عدد اتمی آن 16 هست که همان عنصر ₁₆S می‌باشد.

D³⁻: 2p⁶

D : [2He] 2s² 2p³

با توجه به اینکه عنصر X در حالت خنثی دارای 7 الکترون بوده، پس عدد اتمی آن 7 هست که همان عنصر ₇N می‌باشد.

حال با مشخص شدن عناصر به سراغ گزینه‌ها می‌رویم:

1) تفاوت عدد اتمی A و E، با شمار الکترون‌های l=0 در اتم D، برابر است:

درست است: عنصر A که همان ₂₅Mn بوده و عنصر E نیز ₂₁Sc هست، که تفاوت عدد اتمی آنها برابر با 4 می‌شود (4=21-25)؛ حال اتم D، که ₇N هست در حالت خنثی آرایش الکترونی آن به صورت زیر است:

₇N : 1s² 2s² 2p³

و l=0 همان زیرلایه s بوده که دارای 4 تا الکترون می‌باشد.

2) شمار الکترون‌های ظرفیت اتم A، برابر با مجموع شمار الکترون‌های ظرفیتی E و D است:

نادرست است، زیرا: شمار الکترون‌های ظرفیت اتم A یا ₂₅Mn با توجه به آرایش الکترونی فشردۀ آن، برابر با 7 بوده و شمار الکترون‌های ظرفیتی E یا ₂₁Sc برابر با 3 و شمار الکترون‌های ظرفیتی D یا ₇N برابر با 5 می‌باشد، که مجموع شمار الکترون‌های ظرفیتی عناصر E و D برابر با 8 می‌شود (8=5+3)

3) مجموع اعداد کوانتومی اصلی و فرعی الکترون‌های بیرونی‌ترین زیرلایه اتم همه عنصرها، برابر 40 است:

نادرست است، زیرا: بیرونی‌ترین زیرلایه عنصر A یا ₂₅Mn با توجه به آرایش الکترونی آن 4s² هست، پس دارای 2تا الکترون در زیرلایۀ s می‌باشد، که عدد کوانتومی اصلی آن برابر با 4 بوده و عدد کوانتومی فرعی آن (که زیرلایه s است برابر با صفر می‌باشد)، پس خواهیم داشت:

2(4+0)=8

بیرونی‌ترین زیرلایه عنصر D یا ₇N با توجه به آرایش الکترونی آن نیز 2p³ هست، پس دارای 3تا الکترون در زیرلایۀ p می‌باشد، که عدد کوانتومی اصلی آن برابر با 2 بوده و عدد کوانتومی فرعی آن (که زیرلایه p است برابر با یک می‌باشد)، پس خواهیم داشت:

3(2+1)=9

بیرونی‌ترین زیرلایه عنصر E یا ₂₁Sc با توجه به آرایش الکترونی آن نیز 4s² هست، پس دارای 2تا الکترون در زیرلایۀ s می‌باشد، که عدد کوانتومی اصلی آن برابر با 4 بوده و عدد کوانتومی فرعی آن (که زیرلایه s است برابر با صفر می‌باشد)، پس خواهیم داشت:

2(4+0)=8

بیرونی‌ترین زیرلایه عنصر X یا ₁₆S با توجه به آرایش الکترونی آن نیز 3p⁴ هست، پس دارای 4تا الکترون در زیرلایۀ p می‌باشد، که عدد کوانتومی اصلی آن برابر با 3 بوده و عدد کوانتومی فرعی آن (که زیرلایه p است برابر با یک می‌باشد)، پس خواهیم داشت:

4(3+1)=16

در نتیجه مجموع این اعداد برابر خواهد بود با:

8+9+8+16=41

4) از واکنش جداگانۀ اتم‌های D و E با گاز اکسیژن، امکان تشکیل مولکول‌های قطبی و ناقطبی وجود دارد:

نادرست است، زیرا: عنصر E یا ₂₁Sc که یک فلز است در ترکیب با گاز اکسیژن (اتم اکسیژن یک نافلز است) یک ترکیب یونی به حالت Sc₂O₃ تشکیل می‌دهد، و از آنجایی که ترکیب‌های یونی، ساختار مولکولی ندارند این گزینه در مورد عنصر E غلط است، حال در مورد ترکیب عنصر D یا ₇N با گاز اکسیژن، دو مولکول به حالت‌های NO و NO₂ می‌توانند تشکیل شوند که هر دو مولکول قطبی بوده و مولکول ناقطبی تشکیل نمی‌شود، پس در مورد عنصر D هم، این گزینه غلط خواهد بود.

بنابراین پاسخ گزینۀ 1 هست.

پیش نیاز لازم برای پاسخ به این تست:

• احاطه بر اعداد کوانتومی
• احاطه بر آرایش الکترونی
• احاطه بر مفهوم مولکول و قطبیت آنها

تحلیل سوال:

• آرایش الکترونی و اعداد کوانتومی یکی از مبانی شیمی کنکور بوده که در این تست از تلفیق این مبحث با قطبیت مولکول‌ها شاهد گزینه‌های مفهومی بودیم.

بخش زیبای تست:

• تنوع هر گزینه در مفهوم با وجود یکسان بودن مبحث تست از زیبایی‌های آن بود.

بخش دوست نداشتنی تست:

• گزینۀ سوم با وجود زیبایی که داشت مقداری مدیریت زمان کنکور را دشوار می‌کرد (وقت‌گیر بود)

برای دستیابی به نمره 20 امتحان نهایی و درصد بالای کنکور، به اندازۀ یک کلیک فاصله داری.