سوال 87دفترچۀتجربی(سوال 12 شیمی)،اردیبهشت1404

با توجه به واکنش‌های داده‌شده، اگر درصد خلوص KMnO₄​ دو برابر درصد خلوص FeCO₃​ و بازده درصدی واکنش (II) 1.2 برابر بازده درصدی واکنش (I) و مول‌های برابر از گازهای O₂​ و CO₂​ در دو ظرف جداگانه تشکیل شده باشد، به ازای استفاده از 63.2 گرم KMnO₄ ناخالص در واکنش (I)، چند گرم FeCO₃​ ناخالص در واکنش (II) استفاده شده است؟ (ناخالصی در واکنش شرکت نمی‌کند و معادلۀ واکنش‌ها موازنه شود.) (C=12,O=16,K=39,Mn=55,Fe=56:g.mol⁻¹)

I) KMnO₄(s)→K₂MnO₄(s)+MnO₂(s)+O₂(g)

II) FeCO₃(s)→Fe₂O₃(s)+CO₂(g)+CO(g)

1) 58

2) 87

3) 29

4) 16

پاسخ:

ابتدا هر دو واکنش را موازنه می‌کنیم:

I) 2KMnO₄(s)→K₂MnO₄(s)+MnO₂(s)+O₂(g)

II) 3FeCO₃(s)→Fe₂O₃(s)+2CO₂(g)+CO(g)

درصد خلوص KMnO₄ را P₁ و درصد خلوص FeCO₃​ را P₂ و بازده درصدی واکنش I را R₁ و بازده درصدی واکنش II را R₂ فرض می‌کنیم، پس طبق اطلاعات تست خواهیم داشت:

P₁=2P₂

1.2R₁=R₂

از آنجایی که مول‌های برابر از گازهای O₂​ و CO₂​ در دو واکنش تولید می‌شوند، می‌توان با داشتن مقادیر خالص KMnO₄ و FeCO₃​ با استفاده از استوکیومتری، به آنها رسید، پس برای به دست آوردن مقدار خالص آنها باید مقدار ناخالص داده شدۀ آنها را در درصد خلوص ضرب کنیم:

KMnO₄(ناخالص)×P₁=KMnO₄(خالص)

FeCO₃(ناخالص)×P₂=FeCO₃(خالص)

حال با استفاده از استوکیومتری طبق واکنش I خواهیم داشت:

همچنین با استفاده از استوکیومتری طبق واکنش II خواهیم داشت:

پس از آنجایی که مول‌های برابر از گازهای O₂​ و CO₂​ در دو واکنش تولید می‌شوند، با برابر قرار دادن دو معادلۀ بالامقدار x (یا همان جرم FeCO₃​ ناخالص در واکنش II) را به دست می‌آوریم:

بنابراین پاسخ گزینۀ 1 هست.

پیش نیاز لازم برای پاسخ به این تست:

• احاطه بر استوکیومتری
• احاطه بر درصد خلوص و بازده درصدی

تحلیل سوال:

• استوکیومتری از مباحث پایه کنکور بوده که هر ساله، حدود 30 درصد کنکور به طور مستقیم و غیرمستقیم، حضور خود را در تست‌ها نشان می‌دهد.

بخش زیبای تست:

• استفاده همزمان از درصد خلوص و بازده درصدی و نسبت دادن فراورده‌های دو واکنش از زیبایی‌های این تست بود.

بخش دوست نداشتنی تست:

• با توجه به طولانی بودن تست، بهتر بود معادلات دو واکنش، موازنه باشند.

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