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

با استفاده از واژه‌های درون کادر، عبارت‌های زیر را کامل کنید. (تعدادی از واژه‌های درون کادر اضافی است.) (1/25)

 آ) تنوع عددهای اکسایش از جمله رفتارهای ............ عنصرها است.

ب) گاز ............ یکی از مهم‌ترین خوراک‌ها در صنایع پتروشیمی است.

پ) در یک سامانه تعادلی گرماده، با افزایش دما مقدار ............ در سامانه کاهش می‌یابد.

ت) در ساختار یخ هر اتم اکسیژن به دو اتم هیدروژن از مولکول‌های دیگر با پیوندهای ............ متصل است.

ث) شربت معده، مخلوط ............ است که نور را پخش می‌کند.

درستی یا نادرستی هر یک از عبارت‌های زیر را مشخص کنید. شکل درست عبارت‌های نادرست را بنویسید. (2)

آ) آرایش الکترونی وانادیم ${(}_{23}V)$ در حالت اکسایش $(II)$ به‌صورت $\left[Ar\right]3d^{1}4s^2$ است.

ب) برای افزایش کارایی مبدل‌های کاتالیستی، گاهی سرامیک را به شکل مش (دانه)های ریز درمی‌آورند و کاتالیزگرها را روی آن می‌نشانند.

پ) اتیلن گلیکول و ترفتالیک اسید را به‌طور مستقیم نمی‌توان، از نفت خام به‌دست آورد.

ت) عدد اکسایش اکسیژن در $O{F}_2$ برابر $-2$ است.

ث) در سلول سوختی هیدروژن - اکسیژن، بخش قابل توجهی از انرژی الکتریکی به انرژی شیمیایی تبدیل می‌شود.

با توجه به فرمول مولکولی ترکیب‌های زیر، به پرسش‌ها پاسخ دهید. (1/5)

 آ) کدام ماده در آب‌های سخت، خاصیت پاک‌کنندگی خود را حفظ می‌کند؟ چرا؟

ب) در ماده $(a)$ بخش $(-COOH)$ آب‌دوست یا آب‌گریز است؟

پ) ماده $(d)$ در آب حل می‌شود یا در هگزان؟ چرا؟

ت) کدام ترکیب، یکی از مواد مؤثر در ضد اسید معده است؟

غلظت تعادلی یون هیدرونیوم در محلول هیدروفلوئوریک اسید در دمای معین برابر $0/005mol{L}^{-1}$ است، با توجه به معادله یونش این اسید در آب، به پرسش‌های زیر پاسخ دهید. (1/25)

$HF(aq)\rightleftharpoons H^{+}(aq)+F^{-}(aq)$

آ) غلظت تعادلی یون فلوئورید $\left[F^{-}\right]$ را با نوشتن دلیل تعیین کنید.

ب) اگر ثابت یونش $(K_a)$ اسید در این دما برابر $5/90\times {10}^{-4}mol{L}^{-1}$ باشد، غلظت تعادلی $\left[HF\right]$ را حساب کنید.

معادله‌های شیمیایی موازنه نشده زیر تهیه ماده $A$ را به دو روش نشان می‌دهد.

$a)C_6{H}_6+H_{2}S{O}_4+NaOH\to A+X+Y$

$b)C_6{H}_6+C_3{H}_6+O_2\to A+Z$

در این واکنش‌ها $X$ و $Y$ پسماند هستند، اما $Z$ یک حلال صنعتی است.

بر اساس اصول شیمی سبز، کدام واکنش از دیدگاه اتمی صرفه اقتصادی دارد؟ چرا؟ (0/75)

نمودارهای زیر غلظت نسبی گونه‌های موجود در محلول اسیدهای $HA$ و $HX$ را در دما  و غلظت یکسان نشان می‌دهد. (1/25)

آ) رسانایی الکتریکی کدام محلول بیشتر است؟ چرا؟

ب) $pH$ کدام محلول بزرگ‌تر است؟ دلیل بنویسید.

با توجه به شکل زیر که الگوی ساده‌ای از واکنش بین اتم‌های آهن $(Fe)$ و اکسیژن $(O)$ را با ساختار لایه‌ای نشان می‌دهد، به پرسش‌ها پاسخ دهید. (1/5)

آ) کدام ساختار (1) یا (2) اتم آهن را نشان می‌دهد؟

ب) کدام گونه (آهن یا اکسیژن) اکسایش یافته است؟

پ) کدام گونه اکسنده است؟ دلیل بنویسید.

ت) هرگاه به جای آهن از پلاتین استفاده شود، آیا واکنشی انجام می‌شود؟ چرا؟

با توجه به جدول زیر که آنتالپی فروپاشی شبکه را برای برخی ترکیب‌های یونی، بر حسب $kJmo{l}^{-1}$ نشان می‌دهد، به پرسش‌ها پاسخ دهید. (1/25)

آ) به جای علامت سؤال کدام‌یک از اعداد (2488، 840 یا 4235) را باید قرار داد؟ دلیل بنویسید.

ب) نقطه ذوب $Mg{F}_2$ و $MgO$ را با بیان دلیل مقایسه کنید.

دلیل هر یک از عبارت‌های زیر را بنویسید. (2)

آ) مولکول‌های $CO$ در میدان الکتریکی جهت‌گیری می‌کنند.

ب) برای کاهش میزان اسیدی بودن خاک به آن آهک «$CaO$» می‌افزایند.

پ) با بازیافت آلومینیم، در مقایسه با تولید آن به روش هال، می‌توان هزینه تولید آلومینیم را کاهش داد.

ت) تیغه روی «$Zn(s)$» می‌تواند با محلول اسیدی «$H^{+}(aq)$» واکنش دهد.

$E^{\circ }(H^{+}/H_2)=0/00V,E^{\circ }(Z{n}^{2+}/Zn)=-0/76V$

با توجه به جدول زیر به پرسش‌های داده شده پاسخ دهید. (1/25)

 آ) در ساخت مته و ابزار برش شیشه از الماس استفاده می‌شود یا سیلیسیم کربید؟ چرا؟

ب) اگر سیلیسیم خالص، ساختاری همانند الماس داشته باشد، نقطه ذوب الماس کمتر است یا سیلیسیم؟

پ) سختی سیلیسیم کربید $(SiC)$ بیشتر است یا سیلیسیم؟

در سامانه تعادلی $2NO(g)+O_2(g)\rightleftharpoons 2N{O}_2(g)$ با افزایش حجم سامانه در دمای ثابت پس از برقراری تعادل جدید، هر یک از کمیت‌های زیر چه تغییری کرده‌اند؟ برای هر مورد دلیل بنویسید. (1/25)

آ) شمار مول‌های $NO$

ب) ثابت تعادل واکنش

$pH$ محلولی از یک نمونه شیشه‌پاک‌کن در دمای ${25}^{\circ }C$ برابر با 10/7 است. $(\log 2=0/3)$ (1/75)

آ) کاغذ $pH$ در این محلول به چه رنگی تغییر می‌کند؟ چرا؟

ب) غلظت یون‌های هیدرونیوم $\left[H_3{O}^{+}\right]$ و هیدروکسید $\left[O{H}^{-}\right]$ را در این محلول حساب کنید.

جدول زیر برخی داده‌ها برای واکنش میان گازهای هیدروژن و اکسیژن را در دمای ${25}^{\circ }C$ نشان می‌دهد، با توجه به آن پاسخ دهید. (1/5)

 آ) نقش جرقه در آزمایش (2) را بنویسید.

ب) نقش توری پلاتینی در آزمایش (4) چیست؟

پ) انرژی فعال‌سازی واکنش در آزمایش (3) بیشتر است یا آزمایش (4)؟ دلیل بنویسید.

ت) در آزمایش (1) و (3) تغییر آنتالپی $(\Delta H)$ واکنش‌ها را با نوشتن دلیل مقایسه کنید.

یکی از نیم‌واکنش‌های انجام شده در سلول الکترولیتی هنگام برقکافت آب به‌صورت زیر است: (1/5)

$H_{2}O(l)\to H^{+}(aq)+O_2(g)$

آ) با وارد کردن نماد الکترون $(e)$ در این نیم‌واکنش مشخص کنید، نیم‌واکنش آندی یا کاتدی است؟

ب) نیم‌واکنش را موازنه کنید.

پ) این نیم‌واکنش در کدام قطب مثبت یا منفی سلول الکترولیتی انجام می‌شود؟