پاسخ تشریحی المپیاد شیمی اول بهمن 1388

پاسخ تشریحی تعدادی از سوالات المپیاد شیمی ایران اول بهمن 1388

امسال دانش آموزان خوارزمی از شرکت در المپیادها جا ماندند اما جهت آشنایی و آمادگی برای سالهای آینده پاسخ تعدادی از سوالات المپیاد شیمی در ادامه قرار داده شده است.

1-      عدد اکسایش فسفر در   K[PF₆]  با عدد اکسایش فسفر در کدام ترکیب یکسان است؟

الف )  NaH₂PO₃       ب ) P₄       ج )  H₃PO₃     د ) H₃PO₄ 

پاسخ : بدون محاسبه می توان تشخیص داد که گزینه " د " صحیح است زیر گزینه "الف " نمک اسید گزینه " ج " است پس عدد اکسایش آنها با هم برابر است ، گزینه " ب " هم عنصر به حالت آزاد است و عدد اکسایش آن صفر می باشد پس تنها گزینه باقیمانده گزینه " د " می باشد.

عدد اکسایش فسفر در  [PF₆] ^– برابر 5 + ، در  H₂PO₃^- و  H₃PO₃  برابر 3 +  و در  H₃PO₄  برابر 5 + است .

2-      می خواهیم یک کیلوگرم محلول 15 درصد وزنی استیک اسید را از محلول اولیه ای که 36 درصد وزنی استیک اسید دارد و چگالی آن 045 / 1 گرم بر میلی لیتر است تهیه کنیم. داده های کدام گزینه این منظور را بر آورده می کنند؟

الف ) رقیق کردن 417 میلی لیتر محلول 36 درصد وزنی با 583 میلی لیتر آب مقطر

 ب ) رقیق کردن 417 گرم محلول 36 درصد وزنی با 583 میلی لیتر آب مقطر

 ج ) رقیق کردن 360 میلی لیتر محلول 36 درصد وزنی با 640 میلی لیتر آب مقطر

الف ) رقیق کردن 360 گرم محلول 36 درصد وزنی با 640  میلی لیتر آب مقطر

پاسخ : گرم استیک اسید لازم ( موجود در محلول رقیق ) را حساب می کنیم ، این مقدار را باید از محلول غلیظ ( 36 درصد ) برداریم در نتیجه : 

جرم محلول رقیق * درصد وزنی محلول رقیق = جرم محلول غلیظ * درصد غلیظ

1000 گرم       *            15                 =    جرم             *    36

جرم محلول غلیظ لازم  = 417   بقیه ( 583  =  417  -  1000  ) را آب مقطر اضافه می کنیم

حجم محلول غلیظ لازم = 399 میلی لیتر

گزینه " ب " صحیح است

3-      در چه تعداد از گونه های شیمیایی شناخته شده ی زیر از نیتروژن ، حالت اکسایش قراردادی نیتروژن مثبت است؟

NH₃  ,  N₂H₄ ,  NH₂OH , N₂  , N₂O  , NO  , NO₂^-  ,NO₂  , NO₃^- 

الف) 4       ب) 3         ج ) 5        د ) 6

پاسخ : گزینه " ج " صحیح است زیرا وقتی حالت قراردادی نیتروژن مثبت خواهد شد که تعداد اکسیژن بیشتر از نصف تعداد هیدروژنها باشد.  

۴- آنیون کدام عنصر زیر شعاع بزرگ تری دارد؟

الف)  S₁₆      ب) P₁₅      ج)  Cl₁₇      د) O₈

پاسخ : هرچه آنیون در جدول پایین تر و دارای بار منفی بیشتر باشد شعاع آن بزرگتر است ، گزینه " ب" صحیح است.

5- حل پذیری شکر معمولی ( M = 345 g.mol^-1 ) در آب ، 200 گرم در 100 میلی لیتر محلول است. ساخارین ( M = 183/2g.mol^-1 ) قندی است که 500 بار از شکر معمولی شیرین تر است. شیرینی یک لیتر محلول سیر شده ی شکر معمولی با محلول چند گرم در لیتر ساخارین برابر می کند؟

الف) 36 / 3       ب) 4       ج) 12 / 2       د) 012 / 0

پاسخ : یک لیتر محلول سیر شده ی شکر دارای 2000 گرم یا 797 / 5 مول شکر می باشد و از نظر شیرینی برابر 0115942 / 0 مول یا 124 / 2 گرم ساخارین می باشد. گزینه " ج " صحیح است

6- اگر میزان کربن مونواکسید ( CO ) در هوای اتاقی  4*10^{- 6}mol.L^-1 باشد ، غلظت کربن مونواکسید در خون یک انسان بالغ که به مدت 8 ساعت از این هوا تنفس می کند چه مقدار خواهد بود؟ ( میزان تنفس هوا را در انسان بالغ که حجم خون وی 5 لیتر است ، 12 لیتر در دقیقه بگیرید. )

الف)  0/28M        ب) 0/64M      ج) 7/80 * 10^-5M       د)  4/61 * 10^-3  

پاسخ : گزینه " د "  ( 4 * 10^-6 *8 * 60 * 12 ) / 5 = 4/608 * 10^-3    

7- مجموع آنتالپی 1 مول  CO₂ (g)  و 2 مول  H₂O (g)   به مقدار  802/34KJ از مجموع آنتالپی 1 مول  CH₄(g) و 2 مول O₂(g)  در دمای 25⁰C  کوچک تر است. از سوحتن کامل 2 / 3 گرم  CH₄(g) در گاز اکسیژن ، چند کیلوژول گرما در فشار ثابت آزاد می شود؟ ( قدر مطلق گرما مورد نیاز است. )   ( H = 1  ,  C = 12 )

الف) 250 / 54       ب)  234 / 80        ج) 468 / 160      د) 340 / 802

پاسخ : CH₄  + 2O₂  à CO₂  + 2H₂O    

با توجه به معادله واکنش ، 34 / 802 مقدار گرمای سوختن یک مول ( 16 گرم ) متان است با یک تناسب ساده مقدار گرمای حاصل از سوختن 2 / 3 گرم متان بدست می آید.

            CH₄                         KJ

        34 / 802                16

      468 / 160  x=        2 / 3

گزینه " ج "  

8- انرژی پیوند  O – O در مولکول  H – O – O – H (g) با در نظر گرفتن معلومات داده شده بر حسب کیلوژول بر مول در شرایط یکسان کدام است ؟

H – O – O – H (g) à 2O (g) + 2 H (g)  : ∆H = 1133 KJ

H – O – H (g) à O (g) + 2 H (g)           : ∆H = 920 KJ

( انرژی پیوند O – H  را در   H – O – O - H و  H – O – H  یکسان فرض کنید انرژى پیوند و آنتالپی پیوند را یکسان فرض کنید )

الف) 5 / 106     ب ) 67 / 377      ج ) 213      د ) 426

پاسخ : گزینه " ج " واکنش اولی شکستن همه پیوندهاست ، واکنش دومی شکستن 2 پیوند  O – H   است ، اختلاف این دو عدد مربوط به شکستن پیوند  O – O  است.  213 = 920 – 1133

9- آنتالپی تشکیل ( گرمای تشکیل )  H₂O (L) با در نظر گرفتن معلومات داده شده بر حسب  KJ.mol^-1 کدام است؟ ( در شرایط یکسان )

2H₂O (L) à 2H₂ (g) + O₂ (g)   :   ∆H^O = 572 KJ

الف) 572 +     ب ) 286 +     ج ) 572 -       د ) 286 –

پاسخ : گزینه " د " صحیح است ، طبق تعریف آنتالپی تشکیل ، یک مول آب باید از عناصر سازنده اش تشکیل شود پس واکنش نصف و معکوس می شود در نتیجه عدد نصف و قرینه می شود. 

10 - ∆H⁰_f بنزن مایع ،  C₆H₆ (L) ، با در نظر گرفتن معلومات داده شده ، بر حسب کیلوژول بر مول در شرایط یکسان کدام است ؟  

6 C ( گرافیت  ) +  H₂(g)   à C₆H₁₂ (L)    :  ∆H⁰ = -156 KJ

 C₆H₆ (L)  + 3 H₂(g)   à  C₆H₁₂ (L)           :   ∆H⁰ = -205 KJ   

الف ) 49 +        ب ) 49 -         ج ) 5 / 180 +      د ) 45 / 45 +

پاسخ : معادله تشکیل بنزن بصورت زیر نوشته می شود

6 C ( گرافیت ) +  H₂ (g)  à C₆H₆ (L)  

با استفاده از قانون هس ، گرمای واکنش را بدست می آوریم واکنش دوم را معکوس نوشته با اولی جمع می کنیم

گزینه "الف " صحیح است    49 = 205 + 156 –

بزودی تکمیل می شود