حل تمرین های دوره ای(سوال 1و2) فصل 3 شیمی دهم

پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین دوره ای فصل سوم شیمی دهم - تمرین ۱ سلام به دوستان عزیز و پرتلاش! برای حل این تمرین، ابتدا باید تعداد مول‌ها را در هر ظرف مشخص کنیم و سپس با استفاده از رابطه **غلظت مولی** ($M = \frac{n}{V}$)، محاسبات را انجام دهیم. **گام اول: محاسبه غلظت مولی هر ظرف** حجم‌ها را به لیتر تبدیل می‌کنیم ($50\,mL = 0/05\,L$ و $25\,mL = 0/025\,L$). ۱) $M_1 = \frac{5 \times 0/02}{0/05} = 2\,M$ ۲) $M_2 = \frac{10 \times 0/02}{0/05} = 4\,M$ ۳) $M_3 = \frac{4 \times 0/02}{0/05} = 1/6\,M$ ۴) $M_4 = \frac{4 \times 0/02}{0/05} = 1/6\,M$ ۵) $M_5 = \frac{3 \times 0/02}{0/025} = 2/4\,M$ ۶) $M_6 = \frac{4 \times 0/02}{0/025} = 3/2\,M$ **آ) غلیظ‌ترین محلول:** محلول **(۲)** غلیظ‌ترین است. چرا که بیشترین مقدار ماده حل‌شونده ($0/2$ مول) را در حجم یکسان با سایر ظرف‌های ۵۰ میلی‌لیتری دارد و مقدار عددی غلظت آن ($4\,M$) از همه بیشتر است. **ب) غلظت‌های برابر:** غلظت مولی محلول‌های **(۳) و (۴)** با هم برابر است. هر دو محلول دارای ۴ ذره در ۵۰ میلی‌لیتر هستند که معادل غلظت $1/6\,M$ می‌باشد. **پ) مخلوط کردن (۱) و (۳):** $$M = \frac{n_{total}}{V_{total}} = \frac{(5 \times 0/02) + (4 \times 0/02)}{0/05 + 0/05} = \frac{0/1 + 0/08}{0/1} = 1/8\,M$$ **ت) رقیق‌سازی محلول (۴):** حجم جدید برابر است با: $50 + 110 = 160\,mL = 0/16\,L$ $$M_{new} = \frac{4 \times 0/02}{0/16} = \frac{0/08}{0/16} = 0/5\,M$$ **ث) افزودن حل‌شونده به محلول (۵):** تعداد مول اولیه در ظرف ۵ برابر است با $0/06$ مول. با افزودن $0/02$ مول جدید: $$n_{new} = 0/06 + 0/02 = 0/08\,mol$$ $$M = \frac{0/08}{0/025} = 3/2\,M$$

پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین دوره ای فصل سوم شیمی دهم - تمرین ۲ برای حل این مسئله باید غلظت اکسیژن داده شده را به واحد **ppm** تبدیل کنیم و با عدد استاندارد (۵) مقایسه کنیم. **گام ۱: یادآوری فرمول ppm:** $$ppm = \frac{\text{جرم حل‌شونده (میلی‌گرم)}}{\text{جرم محلول (کیلوگرم)}}$$ **گام ۲: جایگذاری داده‌ها:** * جرم اکسیژن (حل‌شونده) = $67/5\,mg$ * جرم آب (محلول) = $9\,kg$ $$ppm = \frac{67/5}{9} = 7/5\,ppm$$ **گام ۳: نتیجه‌گیری:** چون غلظت محاسبه شده ($7/5\,ppm$) از حداقل مقدار لازم برای زندگی ماهی‌ها ($5\,ppm$) **بیشتر** است، بنابراین این آب برای ادامه زندگی ماهی‌ها **مناسب** می‌باشد.

پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین دوره ای فصل سوم شیمی دهم - تمرین ۳ سلام به شیمی‌دان‌های باهوش! در این تمرین می‌خواهیم تأثیر **گشتاور دو قطبی** را بر خواص فیزیکی مواد با جرم مولی یکسان بررسی کنیم. **آ) جهت‌گیری در میدان الکتریکی:** مولکول‌های **ترکیب C** به صورت محسوس‌تری در میدان الکتریکی جهت‌گیری می‌کنند. زیرا این ماده بیشترین مقدار **گشتاور دو قطبی** ($2/69\,D$) را در میان این سه ماده دارد. هرچه گشتاور دو قطبی یک مولکول بیشتر باشد، خاصیت قطبی آن قوی‌تر بوده و تمایل بیشتری برای هم‌سو شدن با خطوط میدان الکتریکی نشان می‌دهد. **ب) مرتب‌سازی بر اساس کاهش قدرت نیروهای بین‌مولکولی:** ترتیب به صورت **A < B < C** است. از آنجا که جرم مولی هر سه ماده برابر است، نیروهای ناپایدار لاندن در آن‌ها مشابه است؛ بنابراین تفاوت در قدرت جاذبه به **نیروهای دوقطبی-دوقطبی** برمی‌گردد. با توجه به نمودار، ماده C بالاترین **نقطه جوش** را دارد که نشان‌دهنده قوی‌ترین نیروهای بین‌مولکولی است و ماده A با کمترین گشتاور دو قطبی و پایین‌ترین نقطه جوش، ضعیف‌ترین نیروها را دارد. **پ) انحلال‌پذیری در هگزان:** ماده **A** انحلال‌پذیری بیشتری در هگزان دارد. طبق قاعده علمی «**شبیه، شبیه را حل می‌کند**»، از آنجا که هگزان یک حلال **ناقطبی** است، موادی را بهتر در خود حل می‌کند که گشتاور دو قطبی آن‌ها به صفر نزدیک‌تر باشد. ماده A با گشتاور دو قطبی بسیار ناچیز ($0/01\,D$) شبیه‌ترین رفتار را به هگزان دارد و به راحتی در آن حل می‌شود.

پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین دوره ای فصل سوم شیمی دهم - تمرین ۴ این نمودار به ما نشان می‌دهد که انحلال گازها در آب، تحت تأثیر چه عواملی تغییر می‌کند. **آ) استخراج مقدار از نمودار:** با نگاه به محور افقی در دمای $5^{\circ}C$ و حرکت عمودی به سمت نمودارها: * برای **آب آشامیدنی**، مقدار انحلال‌پذیری حدود $1/4\,mg$ اکسیژن در ۱۰۰ گرم آب است. * برای **آب دریا**، این مقدار حدود $1/1\,mg$ اکسیژن در ۱۰۰ گرم آب می‌باشد. **ب) تأثیر دما:** با افزایش دما، میزان حل شدن گاز اکسیژن در هر دو نوع آب **کاهش** می‌یابد. این یک رفتار کلی برای اکثر گازهاست؛ زیرا با گرم شدن محلول، جنبش مولکول‌های گاز زیاد شده و از میان مولکول‌های آب فرار می‌کنند. **پ) تأثیر نمک (شوری):** **بله**، کاملاً درست است. در تمام دماها، منحنی مربوط به **آب دریا** (که حاوی نمک‌های حل شده است) پایین‌تر از منحنی **آب آشامیدنی** قرار دارد. این نشان می‌دهد که حضور ذرات حل‌شونده‌ای مثل نمک، فضای بین مولکول‌های آب را اشغال کرده و «ظرفیت» آب را برای پذیرش مولکول‌های گاز اکسیژن کم می‌کند.

پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین دوره ای فصل سوم شیمی دهم - تمرین ۵ این آزمایش تفاوت میان مواد **محلول**، **کم‌محلول** و **نامحلول** را به خوبی نشان می‌دهد. **آ) نتیجه انحلال شکر در آب:** شکر یک ماده **جامد محلول** در آب است، اما انحلال‌پذیری آن **محدود** می‌باشد. طبق محاسبات آزمایش، اگر ۳۰۰ گرم شکر اضافه کنیم و ۹۵ گرم آن حل نشود، یعنی در این دما حداکثر **۲۰۵ گرم** شکر در حجم مشخصی از آب (احتمالاً ۱۰۰ گرم) حل می‌شود و پس از آن محلول **سیرشده** می‌گردد. **ب) نتیجه مخلوط کردن روغن با آب:** روغن در آب **نامحلول** است. حتی با اضافه کردن مقدار کمی روغن، ذرات آن به دلیل تفاوت در قطبیت (روغن ناقطبی و آب قطبی) با آب مخلوط نمی‌شوند و به صورت یک **لایه مجزا** روی سطح آب باقی می‌مانند. **پ) نتیجه انحلال اتانول در آب:** اتانول به **هر نسبتی** در آب حل می‌شود. برخلاف شکر، اتانول حد اشباع ندارد و با اضافه کردن قطره‌های بیشتر نیز همچنان محلول شفاف و یکنواختی باقی می‌ماند. دلیل این انحلال فوق‌العاده، توانایی تشکیل **پیوندهای هیدروژنی** قوی بین مولکول‌های اتانول و آب است.

پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین دوره ای فصل سوم شیمی دهم - تمرین ۶ در این سوال با کاربردهای واقعی ترکیبات یونی و محاسبات غلظت آن‌ها آشنا می‌شویم. **آ) شناسایی کاربردها:** * **کلسیم سولفات ($CaSO_4$):** تصویر سمت چپ (گچ‌گرفتن دست) را نشان می‌دهد. گچ ساختمانی عمدتاً از کلسیم سولفات تشکیل شده که با جذب آب سخت شده و برای ثابت نگه داشتن استخوان‌های شکسته به کار می‌رود. * **آمونیوم نیترات ($NH_4NO_3$):** تصویر سمت راست (کود شیمیایی کشاورزی) را نشان می‌دهد. این ماده به دلیل داشتن درصد بالای نیتروژن، یکی از مهم‌ترین کودها برای رشد گیاهان است. **ب) محاسبه درصد جرمی محلول‌های سیرشده:** فرمول درصد جرمی برابر است با: $$\text{درصد جرمی} = \frac{\text{جرم حل‌شونده}}{\text{جرم محلول}} \times 100$$ **۱. کلسیم سولفات:** جرم محلول = $0/2\,g\,(\text{نمک}) + 100\,g\,(\text{آب}) = 100/2\,g$ $$\text{درصد جرمی} = \frac{0/2}{100/2} \times 100 \approx 0/199\%$$ **۲. آمونیوم نیترات:** جرم محلول = $65/5\,g\,(\text{نمک}) + 100\,g\,(\text{آب}) = 165/5\,g$ $$\text{درصد جرمی} = \frac{65/5}{165/5} \times 100 \approx 39/57\%$$ این تفاوت فاحش نشان می‌دهد که آمونیوم نیترات یک نمک بسیار محلول، اما کلسیم سولفات یک نمک **کم‌محلول** است.

پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین دوره ای فصل سوم شیمی دهم - تمرین ۷ این مسئله به ما کمک می‌کند تا بفهمیم واحد **ppm** برای بیان چه غلظت‌های بسیار ناچیزی استفاده می‌شود. **گام ۱: تبدیل جرم خون به میلی‌گرم:** $0/1\,g = 100\,mg$ **گام ۲: محاسبه جرم آب دریا (محلول):** چون جرم هر لیتر ۱ کیلوگرم است، پس جرم کل محلول برابر است با: $4 \times 10^{12}\,L = 4 \times 10^{12}\,kg$ **گام ۳: استفاده از فرمول ppm:** $$ppm = \frac{\text{جرم حل‌شونده (میلی‌گرم)}}{\text{جرم محلول (کیلوگرم)}}$$ $$ppm = \frac{100}{4 \times 10^{12}} = \frac{1}{4 \times 10^{10}} = 0/25 \times 10^{-10}$$ $$ppm = 2/5 \times 10^{-11}$$ **نتیجه‌گیری:** حس بویایی کوسه به غلظت خیره‌کننده **$۲/۵ \times ۱۰^{-۱۱}$ پی‌پی‌ام** حساس است! این یعنی کوسه می‌تواند حضور یک واحد خون را در میان هزاران میلیارد واحد آب تشخیص دهد.