حل تشریحی سوالات سؤالات امتحان نهایی درس شیمی (3) دوازدهم دی 1401 (ریاضی - تجربی) - امتحان نهایی دی 1401

هر یک از جمله‌های زیر توصیف یک واژه در علم شیمی است. واژه درست را انتخاب کنید و بنویسید. (1/5)

آ) نوعی آهن که با پوششی از قلع تهیه می‌شود. (آهن سفید / حلبی)

ب) یکی از مونومرهای سازنده $PET$ است. (پارازایلن / ترفتالیک اسید)

پ) کمیتی که یک سامانه تعادلی را از نظر کمی توصیف می‌کند. (ثابت تعادل / ثابت یونش اسید)

ت) فراورده واکنش یک فلز با یک نافلز است. (ترکیب یونی چندتایی / ترکیب یونی دوتایی)

ث) ماده‌ای است که با اتانوئیک اسید واکنش می‌دهد و اتیل استات تولید می‌شود. (اتانول / اتن)

ج) نوعی پاک‌کننده که افزون بر، برهم‌کنش میان ذره‌های آلاینده با آن‌ها واکنش می‌دهد. (غیرصابونی / خورنده)

درستی یا نادرستی هر یک از عبارت‌های زیر را مشخص کنید. شکل درست عبارت‌های نادرست را بنویسید. (1/75)

آ) آرایش الکترونی تیتانیم ${(}_{22}Ti)$ در حالت اکسایش $(II)$ به صورت $\left[Ar\right]4s^2$ است.

ب) نیروی جاذبه غالب بین مولکول‌های عسل و آب از نوع وان دروالس است.

پ) گاز اتن در اثر واکنش با محلول آبی و غلیظ پتاسیم پرمنگنات در شرایط مناسب به اتیلن گلیکول تبدیل می‌شود.

ت) برخی رفتارهای فیزیکی فلزها وابسته به الکترون‌های ظرفیت آن‌ها است.

با توجه به ساختار پاک کننده داده شده به پرسش‌ها پاسخ دهید. (1)

آ) بخش آب‌دوست این ترکیب، چند کربن دارد؟

ب) برای تولید این پاک‌کننده، از چربی یا مواد پتروشیمی استفاده شده است؟

پ) آیا این ترکیب در آب‌های سخت قدرت پاک‌کنندگی خود را حفظ می‌کند؟ چرا؟

آ) شکل زیر، نقشه پتانسیل الکتروستاتیکی کدام مولکول $O{F}_2$ یا $H_{2}O$ را نشان می‌دهد؟ دلیل انتخاب خود را بنویسید.

ب) آیا این مولکول در میدان الکتریکی جهت‌گیری می‌کند؟ چرا؟

در مورد دو ترکیب یخ «$H_{2}O(s)$» و سیلیس «$Si{O}_2(s)$» به پرسش‌ها پاسخ دهید. (1)

آ) سیلیس چه نوع جامدی است؟

ب) کدام ترکیب، سخت اما زود گداز است؟ توضیح دهید.

یک دستیار آزمایشگاه فراموش کرده است که روی بطری‌های حاوی محلول‌هایی با غلظت یکسان از ترکیب‌های آمونیاک، گلوکز، استیک اسید و پتاسیم هیدروکسید تهیه شده را برچسب بزند. برای شناسایی آن‌ها، برچسب‌های (1) تا (4) روی بطری‌ها قرار داده و رسانایی الکتریکی و $pH$ هر محلول در دمای ${25}^{\circ }C$ اندازه‌گیری شد. نتایج در جدول زیر نشان داده شده است. با توجه به آن، به پرسش‌های زیر پاسخ دهید. (1/25)

 آ) کدام محلول گلوکز است؟ علت انتخاب خود را بنویسید.

ب) شماره برچسب هر یک از ترکیب‌های استیک اسید، پتاسیم هیدروکسید و آمونیاک را تعیین کنید.

شکل‌های زیر واکنش تعادلی «$2A(g)\rightleftharpoons B(g);\Delta H<0$» را در سه دمای متفاوت نشان می‌دهد. (1/5)

آ) اگر دما در شکل (1) ${25}^{\circ }C$ باشد، کدام شکل (2) یا (3) تعادل را در دمای $5^{\circ }C$ نشان می‌دهد؟ چرا؟

ب) اگر هر ذره $B$ و $A$ هم‌ارز با 0/01 مول باشد، مقدار ثابت تعادل واکنش را در شکل (1) حساب کنید.

حجم سامانه 5 لیتر است.

برای هر یک از موارد زیر دلیل بنویسید. (1/5)

آ) ژله، نور را پخش می‌کند.

ب) محلول آبی گوگرد تری اکسید $(S{O}_3)$ اسید آرنیوس است.

پ) هوای آلوده به رنگ قهوه‌ای دیده می‌شود.

ت) شیر منیزی، $pH$ شیره معده را افزایش می‌دهد.

ث) با وجود آنکه آلومینیم فلزی فعال است و به سرعت در هوا اکسید می‌شود، از آن در ساخت لوازم خانگی، هواپیما و ... استفاده می‌شود.

در نوعی سلول سوختی که برای تأمین انرژی رایانه‌های قابل حمل و دستگاه‌های برقی کوچک مناسب است از متانول به‌عنوان سوخت استفاده می‌شود. در این دستگاه متانول $(C{H}_{4}O)$ با اکسیژن به کربن دی‌اکسید و آب تبدیل می‌شود. نیم‌واکنش‌های انجام شده در این سلول سوختی به صورت زیر است: (1/75)

$1)O_2(g)+4H^{+}(aq)+4e^{-}\to 2H_{2}O(l)(E^{\circ }=+1/230V)$

$2)C{H}_{4}O(l)+H_{2}O(l)\to H^{+}(aq)+C{O}_2(g)+e^{-}(E^{\circ }=+0/016V)$

آ) نیم‌واکنش (2) را موازنه کنید.

ب) عدد اکسایش کربن را در $C{H}_{4}O$ و $C{O}_2$ تعیین کنید.

پ) $\mathrm{emf}$ سلول را حساب کنید.

ت) از دید محیط‌زیست سوخت متانول با سوخت هیدروژن در سلول سوختی را مقایسه کنید.

باران اسیدی یک عامل خطرناک برای ماهی‌ها است، زیرا اغلب ماهی‌ها در آب با $pH$ کمتر از 4/7 زنده نمی‌مانند. غلظت مولی یون هیدرونیوم در نمونه آب یک دریاچه پس از بارش باران در دمای ${25}^{\circ }C$ برابر $7\times {10}^{-5}mol{L}^{-1}$ است. (1/25)

آ) $pH$ این نمونه آب را حساب کنید. $(\log 7=0/85)$

ب) آیا ماهی‌ها در این نمونه آب زنده می‌مانند؟

پ) غلظت یون هیدروکسید را در آب دریاچه حساب کنید.

با توجه به جدول پاسخ دهید. (1)

 آ) کدام عنصر یک فلز است؟ چرا؟

ب) مقدار بار یون $A$ را محاسبه کنید.

با توجه به واکنش کلی سلول گالوانی داده شده، به پرسش‌ها پاسخ دهید. (1/75)

$Mn(s)+N{i}^{2+}(aq)\to Ni(s)+M{n}^{2+}(aq)$

آ) نیم‌واکنش اکسایش آن را بنویسید.

ب) کدام گونه «$N{i}^{2+}$ یا $Mn$» کاهنده است؟

پ) کدام الکترود (نیکل یا منگنز)، افزایش جرم دارد؟ توضیح دهید.

ت) در این سلول، کدام ($E^{\circ }(M^{2+}/M)=-0/25V$ یا $E^{\circ }(M^{2+}/M)=-1/18V$) پتانسیل کاهشی استاندارد الکترود نیکل است؟ چرا؟

شکل و نمودارهای زیر دو مسیر پیشنهاد شده برای تهیه آمونیاک از گاز نیتروژن و گاز هیدروژن را نشان می‌دهد. با بررسی دقیق آن‌ها به پرسش‌ها پاسخ دهید. (1/75)

آ) کدام‌یک از نمودارهای (آ) یا (ب) مربوط به مسیر (1) است؟ علت انتخاب خود را توضیح دهید.

ب) آهن در مسیر (2) چه نقشی دارد؟

پ) این واکنش در دمای معین در تعادل است درصد مولی آمونیاک با افزایش فشار، افزایش یا کاهش می‌یابد؟ توضیح دهید.

ت) این واکنش گرماده یا گرماگیر است؟

در سلول الکترولیتی یک حلقه مسی با فلز پلاتین آبکاری شده است: (0/75)

آ) الکترولیت این سلول دارای کدام نمک مس یا نمک پلاتین است؟

ب) فلز پلاتین آند یا کاتد است؟

پ) حلقه مسی به کدام قطب باتری متصل است؟

با توجه به نمودارهایی که محلول‌های یک اسید با غلظت‌های متفاوت را در دمای ثابت نشان می‌دهد، پاسخ دهید. (غلظت $HA$ را غلظت مولی پیش از یونش فرض کنید) (1/25)

آ) $pH$ کدام محلول بیشتر است؟

ب) درجه یونش کدام محلول کمتر است؟ چرا؟

پ) ثابت یونش این اسید را در دو حالت داده شده مقایسه کنید. دلیل بنویسید.