گام به گام تمرین های دوره ای صفحه 120 درس آب، آهنگ زندگی شیمی (1)

1) اگر در محلول های آبی (1) تا (6) هر ذره حل شونده هم ارز با 0/02 مول باشد، به پرسش های زیر پاسخ دهید.

آ) کدام محلول غلیظ تر است؟ چرا؟

ب) غلظت مولی کدام محلول ها با هم برابر است؟

پ) غلظت مولی محلول به دست آمده از مخلوط کردن محلول (1) و (3) را حساب کنید.

ت) غلظت مولی محلول (4) را پس از افزودن 110 میلی لیتر آب به آن حساب کنید.

ث) غلظت مولی محلول (5) را پس از انحلال 0/02 مول حل شونده به دست آورید (از تغییر حجم چشم پوشی کنید)

2) ادامه زندگی اغلب ماهی ها هنگامی امکان پذیر است که غلظت اکسیژن محلول در آب بیشتر از ppm 5 باشد. با انجام محاسبه مشخص کنید که آیا 9 کیلوگرم آب حاوی 67/5 میلی گرم اکسیژن محلول برای ادامه زندگی ماهی ها مناسب است؟

3) با توجه به نمودار زیر به پرسش های مطرح شده پاسخ دهید. جرم مولی هر سه ماده آلی A و B و C با یکدیگر برابر است.

آ) جهت گیری و منظم شدن مولکول های کدام ترکیب در میدان الکتریکی محسوس تر است؟ چرا؟

ب) سه ترکیب داده شده را بر اساس کاهش قدرت نیروهای بین مولکولی مرتب کنید؟

پ) پیش بینی می کنید کدام ماده در شرایط یکسان انحلال پذیری بیشتری در هگزان دارد؟ چرا؟

4) در نمودار زیر انحلال پذیری گاز اکسیژن در آب آشامیدنی و آب دریا نشان داده شده است.

آ) در دمای 5 درجه سانتی گراد انحلال پذیری گاز اکسیژن چقدر است؟

ب) با افزایش دما چه تغییری در مقدار حل شدن گاز اکسیژن مشاهده می شود؟

پ) آیا می توان گفت با افزایش مقدار نمک در آب، انحلال پذیری گاز اکسیژن کاهش می یابد؟ توضیح دهید.

5) هر یک از شکل های زیر نمایی از آغاز و پایان آزمایشی برای درک مفهوم انحلال پذیری سه ماده در آب و دمای 25 درجه سانتی گراد است.

نتیجه هریک از این آزمایش ها را بنویسید.

6) هر یک از شکل های زیر، کاربردی از یک ترکیب یونی را نشان می دهد.

آ) کدام شکل کاربرد کلسیم سولفات و کدام شکل کاربرد آمونیوم نیترات را نشان می دهد؟ توضیح دهید.

ب) اگر انحلال پذیری کلسیم سولفات و آمونیوم نیترات در آب و دمای 20 درجه سانتی گراد به ترتیب برابر با 0/2 و 65/5 گرم باشد، درصد جرمی محلول سیرشده هریک را در این دما حساب کنید.

7) کوسه های شکارچی حس بویایی بسیار قوی دارند و می توانند بوی خون را از فاصله دورتر حس کنند. اگر یک قطره (0/1 گرم) از خون یک شکار در فضایی از آب دریا به حجم ¹²10 × 4 لیتر پخش شود، این کوسه ها بوی خون را حس می کنند. حساب کنید حس بویایی این کوسه ها به حداقل چند ppm خون حساس است؟ ( جرم یک لیتر آب دریا را یک کیلوگرم در نظر بگیرید).

1) پاسخ به صورت زیر خواهد بود:

آ) زیرا غلظت مولی (تعداد مول های حل شده در واحد حجم محلول) آن بیشتر است.

ب) محلول های 1 و 6 و محلول های 3 و 4 و 5.

پ) پاسخ به صورت زیر خواهد بود:

ت)

ث)

2)

از آن جایی که میزان اکسیژن محلول در نمونه آب مورد نظر کمتر از ppm5 است پس برای حیات آبزیان مناسب نمی باشد.

3) هر چه گشتاور دوقطیی مولکول ها سازنده ماده ای بزرگتر باشد ، مولکول های آن قطبی تر و با جرم مولی مشابه ، نیروهای بین مولکولی آن قوی تر است و دمای جوش آن ها نیز بالاتر.

آ) C – زیرا با توجه به داده های تجربی مولکول های آن قطبی تر است.

ب) C > B > A

پ) A – زیرامیزان قطبی بودن با گشتاور دو قطبی مولکول های آن کم بوده و می توان گفت ناقطبی اند پس ناقطبی مانند هگزان به میزان بیشتری حل می شود.

4) آ) در آب آشامیدنی، 1/4 و در آب دریا، 1/1 است.

ب) با افزایش دما از میزان انحلال پذیری اکسیژن، هم در آب آشامیدنی و هم در آب دریا کاسته می شود.

پ) بله – نمک ها ترکیب های یونی هستند که هنگام انحلال در آب، یون ها جاذبه های قوی یون – دوقطبی با مولکول های تشکیل می دهند، از این رو اغلب آن ها به خوبی در آب حل می شوند. حال اگر در یک نمونه آب، حل شونده های یونی به میزان زیادی حل شده باشند مولکول های آب تمایل کمتری برای انحلال مواد دیگر و نیز گازها دارد و می توان گفت انحلال ترکیب جامد در مایع راه خروج گازهای حل شده هموار کرده و گاز کمتری در مایع حل می شود.

توجه: افزودن نمک خوراکی به باطری محتوای نوشابه و خروج سریع و شدید گاز از آن، نشان می دهد که آب تمایل بیشتری به انحلال NaCl دارد، تا به انحلال گازهایی مانند O₂ – CO₂ همچنین ذرات جامد اگر در مایع حل شوند به خروج گاز از مایع کمک می کنند.

5) آ) برخی مواد مانند شکر، انحلال پذیری معینی در آب با دمای 25 درجه سانتی گراد دارند. یعنی با افزودن حل شونده بیشتر، انحلال تا پدید آمدن محلول سیر شده پیش می رود به طوری که در هر 100 گرم آب 25 درجه سانتی گراد، حداکثر 205 گرم شکر حل شده و 305 گرم محلول سیر شده پدید می آید و مطابق شکل 95 گرم در ته ظرف به صورت حل شده باقی می ماند.

ب) برخی مواد مانند روغن (ترکیب های ناقطبی) در آب نا محلول هستند. یعنی به میزان بسیار ناچیز در آب حل می شوند یا به عبارت دیگر بلافاصله به محلول سیر شده تبدیل می شوند.

پ) برخی مواد مانند اتانول، به هر نسبتی در آب حل می شوند و هیچ گاه نمی توان از آن ها محلول سیر شده تهیه کرد. در واقع با افزایش بیشتر اتانول به آب به محلول هایی دست می یابیم که در آن ها میزان اتانول به حدی از آب آ بیشتر می شود که اتانول را حلال و آب را حل شونده در نظر می گیریم.

6) آ) کلسیم سولفات، ترکیب یونی جامد است که به عنوان گچ طبی به کار می رود و در حالی که آمونیوم نیترات یکی از کودهای شیمیایی محلول در آب است که برای رشد گیاهان مصرف می شود.

ب) انحلال پذیری: جرم (گرم) حل شونده در 100 گرم آب در دمای معینی را نشان می دهد. پس جرم محلول سیر نشده کلسیم سولفات و آمونیوم نیترات را به ترتیب 100/2 گرم و 165/5 گرم است از این رو:

7) چون چگالی آب گرم بر میلی لیتر است لذا 10¹²×4 لیتر آب دریا هم ارز یا 10¹²×4 کیلوگرم از آن است.

این مقدار، حساسیت بسیار بالایی حس بویایی را نشان می دهد. زیرا ppm غلظتی است برای محلول های بسیار رقیق به کار می رود، اما این مقدار بسیار کوچکتر از ppm است.

توجه: روش آسانتر، نسبت میلی گرم حل شونده به هر متر مکعب محلول است به طوری که

(در صورتیکه محلول به حدی رقیق باشد که بتوان چگالی  1g.ml^-1باشد و  1000kg = 1m³شود.)