جواب فصل اول شیمی یازدهم – تدریس آرایش الکترونی

جواب فصل اول شیمی یازدهم

جواب صفحه به صفحه فصل اول شیمی یازدهم

جواب خود را بیازمایید صفحه 3 شیمی یازدهم

1 – شکل زیر فرایند کلی تولید دو چرخه را نشان می دهد.

الف) درباره این فرایند گفت‌وگو کنید.

پاسخ:

۱- اجزای تشکیل‌دهنده‌ی این دوچرخه از منابع موجود در زمین به‌دست آمده‌اند.
۲- برخی از آن‌ها از مواد معدنی و برخی دیگر از فرآورده‌های نفتی ساخته شده‌اند.
۳- مواد اولیه‌ی مورد استفاده به صورت خام کاربردی ندارند و لازم است پیش از استفاده، فرآوری و آماده‌سازی شوند.

ب) آیا در فرایند تولید ورقه‌های فولادی و تایر دوچرخه، موادی دور ریخته می‌شوند؟

پاسخ: بله، هنگام تولید ورق‌های فولادی، بخشی از مواد ناخالص موجود در سنگ معدن و مقداری از فلز در فرآیند برش به پسماند تبدیل می‌شود. همچنین در زمان ساخت تایر، مواد اضافی برای تمیزکاری و شکل‌دهی بهتر جدا می‌گردند که آن‌ها نیز جزو پسماند محسوب می‌شوند.

پ) پس از چندین سال چه اتفاقی برای قطعه‌های دوچرخه می‌افتد؟

پاسخ: بخش‌های فلزی در اثر تماس با هوا و رطوبت دچار زنگ‌زدگی می‌شوند، و قسمت‌های لاستیکی و پلاستیکی به مرور زمان فرسوده و پوسیده می‌گردند. این قطعات ممکن است در طبیعت رها شوند یا برای بازیافت جمع‌آوری گردند.

2- شکل زیر نمایی از چرخه مواد را نشان می‌دهد. با توجه به آن به پرسش‌ها پاسخ دهید:

الف) آیا جمله «همه مواد طبیعی و مصنوعی از کره زمین به دست می‌آیند» درست است؟ توضیح دهید.
پاسخ: بله، درست است؛ زیرا مواد طبیعی مانند فلزات و سنگ‌های قیمتی مستقیماً از دل زمین استخراج می‌شوند و مواد مصنوعی مانند پلاستیک نیز از منابع طبیعیِ منشأ گرفته از زمین، مثل نفت، تولید می‌شوند. بنابراین همه‌ی آن‌ها ریشه در کره‌ی زمین دارند.

ب) موادی که از طبیعت به دست می‌آوریم، به چه شکلی به طبیعت باز می‌گردند؟
پاسخ: این مواد پس از مصرف، معمولاً به صورت زباله، پسماند یا مواد ترکیب‌شده با عناصر موجود در هوا و خاک دوباره به طبیعت بازمی‌گردند.

پ) آیا به تقریب جرم کل مواد در کره زمین ثابت می‌ماند؟ چرا؟
پاسخ: بله، زیرا بر اساس قانون پایستگی جرم، هیچ ماده‌ای از بین نمی‌رود، بلکه تنها شکل و حالت آن تغییر می‌کند. در نتیجه، تمام موادی که از زمین استخراج و مصرف می‌شوند در نهایت به شکل پسماند یا ترکیب‌های دیگر به زمین بازمی‌گردند.

ت) برخی بر این باورند که: «هر چه میزان بهره‌برداری از منابع یک کشور بیشتر باشد، آن کشور توسعه‌یافته‌تر است.» این دیدگاه را در کلاس نقد کنید.
پاسخ:
۱- وجود منابع طبیعی می‌تواند نشانه‌ای از توان اقتصادی کشور باشد.
۲- میزان برداشت از منابع به سطح فناوری و مدیریت انسانی بستگی دارد.
۳- استفاده‌ی درست از منابع باید همراه با برنامه‌ریزی و ظرفیت اقتصادی باشد.
۴- بنابراین، توسعه‌ی واقعی زمانی معنا دارد که بهره‌برداری از منابع به‌صورت اصولی و در جهت پیشرفت پایدار انجام گیرد.

 جواب خود را بیازمایید صفحه 4 شیمی یازدهم

3- نمودار زیر برآورد میزان تولید و مصرف نسبی برخی مواد را در جهان نشان می‌دهد.

با توجه به نمودار:
الف) در سال 2015 به تقریب چند میلیارد تن فلز در جهان استخراج و مصرف شده است؟
پاسخ: به تقریب حدود 7 میلیارد تن
ب) پیش‌بینی می‌شود که در سال 2030 به تقریب در مجموع چند میلیارد تن از این مواد استخراج و مصرف شوند؟

پاسخ: به طور تقریبی، در مجموع حدود ۷۲ میلیارد تُن از این مواد شامل سوخت‌های فسیلی، فلزات و مواد معدنی از زمین استخراج و مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

پ) درباره این جمله که: «زمین منبع عظیمی از هدایای ارزشمند و ضروری برای زندگی است» گفت‌وگو کنید.

پاسخ: زیرا هر سال حجم زیادی از منابع معدنی، فلزی و سوخت‌های فسیلی از زمین استخراج می‌شود تا در زمینه‌هایی مانند ساخت‌وساز، حمل‌ونقل و تأمین رفاه انسان‌ها به کار رود. علاوه بر این، با پیشرفت فناوری و تولید وسایل و تجهیزات جدید، نیاز و وابستگی بشر به این منابع روزبه‌روز افزایش می‌یابد.

 جواب با هم بیندیشیم صفحه 7، 8 و 9 شیمی یازدهم

در شکل‌های زیر، برخی عنصرهای گروه چهاردهم و دوره سوم جدول دوره‌ای عنصرها همراه با برخی ویژگی‌های آنها نشان داده شده است. با بررسی آنها به پرسش‌ها پاسخ دهید.

 جواب صفحه 8 شیمی یازدهم

1- در شکل «الف» سطح کدام عنصرها براق و صیقلی است؟
پاسخ: سیلیسیم (Si) – ژرمانیم (Ge) – قلع (Sn) – سرب (Pb)

2- در شکل «الف» کدام عنصرها ویژگی‌های مشترک بیشتری با یکدیگر دارند (رفتارهای فیزیکی و شیمیایی آنها شبیه هم هستند)؟
پاسخ:

قلع (Sn) با سرب (Pb)
سیلیسیم (Si) با ژرمانیم (Ge)

3- شکل‌های «الف» و «ب» را با هم مقایسه و مشخص کنید رفتار کدام عنصرها به یکدیگر شباهت بیشتری دارند. نتیجه مقایسه خود را یادداشت کنید.

پاسخ: با توجه به رسانایی الکتریکی و گرمایی و رفتار شیمیایی :

۱. عناصر فلزی مانند سدیم، منیزیم، آلومینیوم، قلع و سرب از نظر رسانایی گرما و برق و رفتار شیمیایی به هم شباهت دارند.
۲. عناصر نافلزی مثل کربن، فسفر، گوگرد و کلر ویژگی‌های مشابهی با یکدیگر دارند.
۳. عناصر شبه‌فلزی از جمله سیلیسیم و ژرمانیم نیز خواص مشترکی میان فلزها و نافلزها نشان می‌دهند.

4- با کامل کردن جدول صفحه بعد به یک جمع بندی از یافته‌های خود برسید و عنصرهای مشخص شده در بالا را در سه دسته فلز، نافلز و شبه فلز قرار دهید.

پاسخ:

جواب صفحه 9 شیمی یازدهم

5- در گروه 14 از بالا به پایین، خصلت فلزی چه تغییری کرده است؟
پاسخ: بیشتر می شود.

6 - روند تغییر خصلت فلزی و نافلزی در دوره سوم جدول را بررسی کنید.

پاسخ: هرچه از سمت چپ به راست در جدول تناوبی پیش برویم، خاصیت فلزی عناصر کاهش یافته و در مقابل، خاصیت نافلزی آن‌ها افزایش می‌یابد.

7- پیش‌بینی کنید کدام عنصر در گروه اول جدول دوره‌ای خصلت فلزی بیشتری دارد.
پاسخ: سدیم

8- عبارت زیر را با خط زدن واژه نادرست در هر مورد، کامل کنید.

پاسخ:

جواب صفحه 12 شیمی یازدهم

۱– با توجه به جایگاه عنصرهای لیتیم، سدیم و پتاسیم (فلزهای قلیایی) در جدول دوره‌ای، پیش‌بینی کنید در واکنش با گاز کلر، اتم‌های کدام یک آسان‌تر الکترون از دست خواهد داد؟ چرا؟

پاسخ: پتاسیم، زیرا در گروه پایین‌تری قرار دارد و ویژگی فلزی آن بیشتر است؛ یعنی تمایل بالاتری به از دست دادن الکترون دارد و بنابراین راحت‌تر الکترون خود را از دست می‌دهد.

۲– تصویر زیر واکنش این فلزها با گاز کلر را در شرایط یکسان نشان می‌دهد. آیا داده‌های این تصویر پیش‌بینی شما را تأیید می‌کند؟ (راهنمایی: هرچه ماده‌ای سریع‌تر و شدیدتر واکنش بدهد، فعالیت شیمیایی بیشتری دارد).

پاسخ: بله، در تصویر مشاهده می‌شود که شدت واکنش پتاسیم (با توجه به شدت نور) بیشتر است.

۳– به نظر شما آیا جمله «هرچه شعاع اتمی یک فلز بزرگ‌تر باشد، آسان‌تر الکترون از دست می‌دهد» درست است؟ چرا؟

پاسخ: بله، شعاع اتمی پتاسیم از سدیم و لیتیم بزرگ‌تر است و همان‌طور که در تصویر نشان داده شده، واکنش‌پذیری آن نیز بیشتر است. بنابراین با افزایش اندازه اتم، خاصیت فلزی افزایش یافته و تمایل آن به از دست دادن الکترون بیشتر می‌شود.

۴- جدول زیر را کامل کنید و توضیح دهید بین شمار لایه‌های الکترونی با شعاع اتم چه رابطه‌ای وجود دارد.

پاسخ:

5 – با توجه به جدول زیر، پیش‌بینی کنید اتم کدام یک از فلزهای گروه دوم جدول دوره‌ای در واکنش با نافلزها، آسان‌تر به کاتیون ^+۲ M تبدیل می‌شود. چرا؟

پاسخ: استرانسیم (Sr)، زیرا با بزرگ‌تر بودن شعاع اتمی، تمایل آن به از دست دادن الکترون نیز بیشتر می‌شود.

جواب خود را بیازمایید صفحه 13 و 14  شیمی یازدهم

الف) جدول زیر را کامل کنید.

پاسخ:

ب) پیش‌بینی کنید در شرایط یکسان کدام هالوژن واکنش پذیرتر است. چرا؟

پاسخ: فلوئور، زیرا شعاع اتمی کوچک‌تری دارد و بنابراین تمایل بالاتری به جذب الکترون نشان می‌دهد.

جواب صفحه 14 شیمی یازدهم

پ) در جدول زیر شرایط واکنش این نافلزها با گاز هیدروژن نشان داده شده است. با توجه به آن، مشخص کنید آیا پیش‌بینی شما درست است.

پاسخ: بله، همان‌طور که مشاهده می‌شود، فلوئور در دمای پایین‌تر و با سرعت بیشتری نسبت به سایر عناصر واکنش نشان می‌دهد.

ت) توضیح دهید خصلت نافلزی با شعاع اتمی چه رابطه‌ای دارد.

پاسخ: رابطه معکوس است؛ هرچه شعاع اتمی یک نافلز کوچک‌تر باشد، خاصیت نافلزی آن، یعنی تمایل به جذب الکترون، بیشتر خواهد بود.

جواب خود را بیازمایید صفحه 16 شیمی 11

1- اسکاندیم Sc21 نخستین فلز واسطه در جدول دوره‌ای است که در وسایل خانه مانند تلویزیون رنگی و برخی شیشه‌ها وجود دارد.
الف) آرایش الکترونی اتم آن را بنویسید.

پاسخ:

ب) کاتیون این فلز در ترکیب‌هایش، سه بار مثبت دارد. آرایش الکترونی فشرده کاتیون اسکاندیم را رسم کنید.

پاسخ:

2 – جدول زیر را کامل کنید.

پاسخ:

جواب کاوش کنید 1 صفحه 19 شیمی یازدهم

چگونه می‌توان فلز موجود در یک نمونه را شناسایی کرد؟
وسایل و مواد مورد نیاز: آهن (II)(II) کلرید، آهن (III)(III) کلرید، آب مقطر، سدیم هیدروکسید، محلول هیدروکلریک اسید، لوله آزمایش، قطره چکان، قاشقک.

آزمایش ۱
الف) سه لوله آزمایش بردارید و آنها را شماره‌ گذاری کنید.
ب) مقدار کمی از آهن (II)(II) کلرید را با قاشقک بردارید و در لوله آزمایش شماره «1» بریزید. سپس درون آن تا نیمه آب مقطر بریزید و آن را تکان دهید تا محلول شفافی به دست آید.
پ) مقدار کمی از سدیم هیدروکسید را با قاشقک بردارید و در لوله آزمایش شماره «2» بریزید. سپس درون آن تا نیمه آب بریزید و آن را تکان دهید تا محلول شفافی به دست آید.
ت) با استفاده از قطرهچکان در لوله آزمایش شماره «3» در حدود یک میلیلیتر از محلول آهن (II)(II) کلرید را بریزید و به آن قطره قطره محلول سدیم هیدروکسید بیفزایید.
ث) چه مشاهده می‌کنید؟ مشاهده‌های خود را بنویسید.

پاسخ:

وقتی محلول سدیم هیدروکسید به‌صورت قطره‌قطره به محلول آهن (II) کلرید افزوده می‌شود، رنگ محلول به سبز تیره درمی‌آید و پس از مدتی، رسوبی سبزرنگ در ته ظرف تشکیل می‌گردد.

ج) در این واکنش، آهن (II) هیدروکسید و سدیم کلرید تشکیل می‌شود. معادله نمادی واکنش انجام شده را بنویسید و موازنه کنید. 

پاسخ:

چ) از این آزمایش چه نتیجه‌ای می‌گیرید؟

پاسخ: یون آهن (II) در واکنش با محلول نمک‌هایی که دارای یون هیدروکسید هستند، شناسایی می‌شود و رسوبی سبزرنگ تشکیل می‌دهد.

آزمایش ۲

الف) در آزمایش ۲ به جای آهن(II) کلرید، آهن (III) کلرید بردارید و آزمایش را تکرار کنید.
ب) مشاهده‌های خود را بنویسید.

پاسخ: وقتی محلول سدیم هیدروکسید به‌صورت قطره‌قطره به محلول آهن (III) کلرید اضافه می‌شود، رنگ محلول به قرمز آجری تبدیل می‌گردد و پس از مدتی رسوب آن ظاهر می‌شود.

پ) با توجه به اینکه فراورده‌های این واکنش آهن (III) هیدروکسید و سدیم کلرید است، معادله نمادی واکنش شیمیایی انجام شده را بنویسید و موازنه کنید

پاسخ:

یون آهن (III) در واکنش با محلول نمک‌هایی که دارای یون هیدروکسید هستند، شناسایی می‌شود و رسوبی به رنگ قرمز آجری به وجود می‌آورد.

آزمایش ۳

الف) یک میخ زنگ زده یا یک وسیله آهنی زنگ زده را بردارید و زنگ آهن سطح آن را با قاشقک خراش بدهید و جمع‌آوری کنید.
ب) زنگ آهن جمع‌آوری شده را در یک لوله آزمایش بریزید و قطره قطره محلول هیدروکلریک اسید به آن بیفزایید. این عمل را تا جایی ادامه دهید که همه زنگ آهن حل شود.
پ) قطره قطره محلول سدیم هیدروکسید به لوله بیفزایید، این عمل را تا جایی ادامه دهید که رسوب رنگی تشکیل شود.
ت) مشاهده‌های خود را بنویسید.

پاسخ:

با افزودن تدریجی محلول سدیم هیدروکسید به درون لوله، رسوبی به رنگ قرمز آجری ایجاد می‌گردد.

ث) در زنگ آهن کدام یون آهن وجود دارد؟ چرا؟

پاسخ:

یون آهن (III) شناسایی می‌شود، زیرا با افزودن تدریجی محلول سدیم هیدروکسید به لوله‌ی دارای زنگ آهن، رسوبی قرمز آجری تشکیل می‌گردد که بیانگر حضور یون +3Fe است.

جواب کاوش کنید 2 صفحه 20 شیمی یازدهم

درباره اینکه «کدام فلز واکنش‌پذیرتر است؟» کاوش کنید.
مواد و وسایل: میخ آهنی، مس (II) سولفات، آب مقطر، استوانه مدرج.
۱- درون بشری تا یک سوم حجم آن آب بریزید و نصف قاشق چای خوری مس (II) سولفات به آن بیفزایید و آن را هم بزنید تا محلول آبی رنگ به دست آید.

۲- دو عدد میخ آهنی درون بشر بیندازید و مدتی صبر کنید.

۳- مشاهده‌های خود را بنویسید.

پاسخ: رسوب حاصل که شامل یون‌های مس (II) است، بر سطح میخ آهنی ته‌نشین می‌شود و به‌تدریج رنگ محلول از آبی به سبز و در نهایت با کاهش یون‌های مس (II)، به رنگ نارنجی درمی‌آید.

۴– اگر فراورده‌های واکنش انجام شده، فلز مس و محلول آهن (II) سولفات باشند، معادله نمادی واکنش را بنویسید.

پاسخ:

۵– از این آزمایش چه نتیجه‌ای می‌گیرید؟

پاسخ:

الف) یکی از روش‌های به‌دست‌آوردن فلز مس، استفاده از محلول‌های آبی حاوی یون‌های مس است.
ب) از آن‌جا که فلز آهن از نظر شیمیایی واکنش‌پذیرتر از فلز مس است، واکنش میان آن‌ها انجام می‌شود؛ در غیر این صورت، هیچ واکنشی رخ نمی‌داد.

۶– به نظر شما کدام فلز واکنش‌پذیرتر است؟ دلیل شما چیست؟ برای درستی دلیل خود شواهد تجربی ارائه کنید.

پاسخ:فلز آهن، زیرا انجام این واکنش نشان‌دهنده‌ی آن است. در صورتی که فلز مس در محلول حاوی یون‌های آهن (II) و آهن (III) قرار گیرد، واکنشی رخ نمی‌دهد و هیچ تغییری مشاهده نمی‌شود.

جواب با هم بیندیشیم صفحه 20 شیمی یازدهم

در جدول زیر واکنش‌پذیری سه گروه از فلزها با هم مقایسه شده است. با توجه به آن، به پرسش‌های مطرح شده پاسخ دهید.

الف) در شرایط یکسان کدام فلزها برای تبدیل شدن به کاتیون تمایل کمتری دارند؟
پاسخ: مس ، نقره ، طلا

ب) در شرایط یکسان کدام فلز در هوای مرطوب، سریع‌تر واکنش می‌دهد؟

پاسخ:

پ) تأمین شرایط نگهداری کدام فلزها دشوارتر است؟ چرا؟

پاسخ: سدیم و پتاسیم، زیرا هر دو از نظر شیمیایی بسیار فعال هستند.

جواب صفحه 21 شیمی یازدهم

ت) درباره درستی جمله زیر نخست گفت‌وگو نموده سپس بر اساس آن مشخص کنید کدام واکنش انجام می‌شود. چرا؟ «به طور کلی در هر واکنش شیمیایی که به طور طبیعی انجام می‌شود، واکنش‌پذیری فراورده‌ها از واکنش‌دهنده‌ها کمتر است».

پاسخ: یک واکنش زمانی رخ می‌دهد که واکنش‌پذیری مواد واکنش‌دهنده بیشتر از محصولات آن‌ها باشد؛ یعنی عناصر با انجام واکنش‌های شیمیایی به حالت پایدارتر و با واکنش‌پذیری کمتر می‌رسند.
در مورد اول، واکنش امکان‌پذیر است زیرا فلز سدیم فعال‌تر از آهن بوده و تمایل بیشتری به تشکیل ترکیب دارد.
در مورد دوم، واکنش رخ نمی‌دهد زیرا مس نسبت به آهن واکنش‌پذیری کمتری دارد.

ث) دانش آموزی با بررسی منابع علمی معتبر از دو واکنش زیر برای مقایسه واکنش پذیری آهن با سدیم بهره برده است، روش مقایسه را توضیح دهید. 

پاسخ:در مورد اول، واکنش امکان‌پذیر است زیرا نافلز کربن فعال‌تر از آهن بوده و تمایل بیشتری به تشکیل ترکیب دارد.
در مورد دوم، واکنش انجام نمی‌شود زیرا کربن نسبت به سدیم واکنش‌پذیری کمتری دارد.

جواب خود را بیازمایید صفحه 22 شیمی یازدهم

مطابق واکنش بالا، از واکنش ۴۰ گرم آهن (III) اکسید با مقدار کافی کربن، انتظار می رود چند گرم آهن به دست آید؟

پاسخ:

جواب پیوند ریاضی صفحه 23 شیمی یازدهم

اگر ۶۵ درصد از نوعی کیک را آرد تشکیل دهد، به این معناست که هر ۱۰۰ گرم کیک شامل ۶۵ گرم آرد و ۳۵ گرم از مواد دیگر است. با توجه به این مفهوم، پاسخ پرسش‌های زیر را بیابید.
۱– الف) آهن در طبیعت به صورت کانۀ هماتیت یافت می‌شود. اگر درصد خلوص این کانه برابر با۷۰ درصد باشد، معنی آن چیست؟

پاسخ: این بدان معناست که در هر ۱۰۰ گرم کانه هماتیت، ۷۰ گرم آن را آهن خالص تشکیل می‌دهد و ۳۰ گرم باقی‌مانده شامل ناخالصی‌های موجود در هماتیت است.

ب) رابطه ای برای درصد خلوص مواد بیابید. 

پاسخ:

۲– الف) شیمی‌دان‌ها برای محاسبۀ مقدار واقعی فراوردۀ تولید شده در یک واکنش از مفهومی به نام بازده درصدی استفاده می‌کنند، (کمیتی که کارایی یک واکنش را نشان می‌دهد). رابطه‌ای برای آن بنویسید.

پاسخ:

ب) با توجه به داده‌های جدول زیر، بازده درصدی واکنش را حساب کنید.

پاسخ:

خود را بیازمایید صفحه 24 شیمی یازدهم

۱– یکی از واکنش‌هایی که در صنعت جوشکاری از آن استفاده می‌شود واکنش ترمیت است.

الف) مشخص کنید کدام فلز فعال‌تر است، آلومینیم یا آهن. چرا؟

پاسخ:

آلومینیوم، زیرا با آهن واکنش داده و ترکیبی به نام آلومینیوم اکسید تشکیل می‌دهد؛ بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که واکنش‌پذیری آلومینیوم بیشتر از آهن است.

ب) حساب کنید برای تولید ۲۷۹ گرم آهن، چند گرم آلومینیم با خلوص ۸۰ درصد لازم است.

پاسخ:

۲– آهن (ΙΙΙ) اکسید به عنوان رنگ قرمز در نقاشی به کار می‌رود. از واکنش ۱۰ کیلوگرم از این ماده با گاز کربن مونوکسید طبق معادلۀ زیر، ۵۲۰۰ گرم آهن به دست آمده است. بازده درصدی واکنش را به دست آورید.

پاسخ:

۳– یکی از روش‌های بیرون کشیدن فلز از لابه‌لای خاک، استفاده از گیاهان است. در این روش در معدن یا خاک دارای فلز، گیاهانی را می‌کارند که می‌توانند آن فلز را جذب کنند. سپس گیاه را برداشت می‌کنند، می‌سوزانند و از خاکستر حاصل، فلز را جداسازی می‌کنند. در جدول زیر، داده‌هایی دربارۀ این روش ارائه شده است. با توجه به آن:

الف) در صورتی که در پالایش طلا به کمک گیاهان، در هر هکتار بتوان ۲۰ تن گیاه برداشت کرد. حساب کنید در هر هکتار چند گرم طلا از زمین بیرون کشیده می‌شود.

پاسخ:

ب) یک کیلوگرم از گیاهی که برای پالایش نیکل به کار می‌رود، ۱۵۹ گرم خاکستر می‌دهد. درصد نیکل را در این خاکستر حساب کنید.

پاسخ:

پ) چرا این روش برای استخراج فلزهای روی و نیکل مقرون به صرفه نیست؟

پاسخ:

زیرا مقدار این فلزات در کانه‌های سنگی به حدی است که استخراج آن‌ها از معادن از نظر اقتصادی به‌صرفه‌تر است. علاوه بر این، استفاده از گیاهان برای استخراج فلزات به دلیل درصد پایین فلز در بافت گیاه و نیاز به سطح وسیع زمین، از نظر هزینه و بازده اقتصادی مقرون‌به‌صرفه نیست.

جواب در میان تارنما ها صفحه 26 شیمی یازدهم

با مراجعه به منابع معتبر دربارۀ ذخایر بستر دریا (Minerals Seabed)، چگونگی تشکیل آنها و سازمان بین‌المللی بستر دریا (Authority Seabed International) اطلاعاتی جمع‌آوری و به کلاس گزارش کنید.

پاسخ:

ذخایر بستر دریا موادی هستند که در کف اقیانوس‌ها و دریاها در اثر رسوب مواد معدنی و فعالیت‌های آتشفشانی تشکیل می‌شوند. مهم‌ترین آن‌ها شامل نودول‌های منگنز، رسوبات سولفیدی و پوسته‌های کبالت‌دار هستند که سرشار از فلزاتی مانند مس، نیکل، آهن، کبالت و منگنز می‌باشند.

در بستر دریای خزر، خلیج فارس و دریای عمان نیز ذخایری از تیتانیم، آهن، فسفات و منگنز پیدا شده است. همچنین نوعی منبع انرژی به نام هیدرات گازی در این دریاها وجود دارد که از ارزش بالایی برخوردار است، چون از هر مترمکعب آن بیش از هزار مترمکعب گاز متان به‌دست می‌آید.

به دلیل عیار بالای فلزات و کمبود منابع زمینی، بسیاری از کشورها به استخراج این مواد از بستر دریاها علاقه‌مند شده‌اند. با این حال، این کار می‌تواند به محیط زیست دریایی آسیب برساند.

برای مدیریت و نظارت بر این فعالیت‌ها، سازمان بین‌المللی بستر دریا (ISA) در سال ۱۹۹۴ بر اساس قوانین سازمان ملل تشکیل شد. وظیفه‌ی آن صدور مجوز استخراج، حفظ محیط زیست و تقسیم منصفانه منافع حاصل از منابع دریایی بین کشورهاست.

جواب با هم بیندیشیم صفحه 27 شیمی یازدهم

در شکل زیر فرایند استخراج فلز از طبیعت و برگشت آن به طبیعت نشان داده شده است.

با توجه به آن، پاسخ پرسش‌های زیر را بیابید.

الف) آیا آهنگ مصرف و استخراج فلز با آهنگ برگشت فلز به طبیعت به شکل سنگ معدن یکسان است؟ توضیح دهید.
پاسخ:

خیر، میزان استخراج و مصرف فلزها بسیار سریع‌تر از سرعتی است که این عناصر می‌توانند دوباره در طبیعت به شکل سنگ معدن تشکیل شوند.

ب) فلزها منابع تجدیدپذیرند یا تجدیدناپذیر؟ چرا؟
پاسخ:

فلزها جزو منابع تجدیدناپذیر هستند، زیرا تشکیل دوباره آن‌ها در طبیعت زمان بسیار طولانی می‌برد و سرعت بازگشتشان بسیار کمتر از مقدار مصرف است.

پ) دربارهٔ شکل صفحهٔ بعد گفت‌وگو و مشخص کنید کدام عبارت‌ها درست و کدام نادرست‌اند. چرا؟

– بازیافت فلزها و از جمله فلز آهن:

• ردپای کربن دی‌اکسید را کاهش می‌دهد.

پاسخ: درست، چون در فرآیند بازیافت، مراحل سنگین استخراج، ذوب و حمل‌ونقل حذف می‌شوند و در نتیجه انتشار گازهای گلخانه‌ای مانند CO₂ کاهش می‌یابد.

• سبب کاهش سرعت گرمایش جهانی می‌شود.

پاسخ: درست، زیرا با کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی در هنگام بازیافت، مقدار کمتری گاز گلخانه‌ای تولید شده و روند گرم‌شدن زمین کندتر می‌شود.

• گونه‌های زیستی بیشتری را از بین می‌برد.

پاسخ: نادرست، چون با کاهش استخراج از معادن و تولید زباله‌های صنعتی، محیط‌زیست آسیب کمتری می‌بیند و در نتیجه تنوع زیستی بهتر حفظ می‌شود.

• به توسعه پایدار کشور کمک می‌کند.

پاسخ: درست، چون بازیافت فلزها باعث صرفه‌جویی در منابع طبیعی، کاهش هزینه‌های اقتصادی و جلوگیری از آلودگی محیط‌زیست می‌شود.

جواب خود را بیازمایید صفحه 31 شیمی یازدهم

الف) آرایش الکترونی اتم کربن را بنویسید.

پاسخ:

ب) آرایش الکترون نقطه‌ای اتم کربن را رسم کنید.

پاسخ:

پ) اتم کربن برای رسیدن به آرایش هشت‌تایی چند پیوند اشتراکی یگانه، دوگانه یا سه گانه می‌تواند تشکیل دهد؟

پاسخ: چهار پیوند یگانه ، یک پیوند دوگانه و دو پیوند ساده ، یا دو پیوند دوگانه ، یک پیوند سه گانه و یک پیوند یگانه

جواب خود را بیازمایید صفحه 34 شیمی یازدهم

فرمول ساختاری یا نقطه – خط را برای هر هیدروکربن داده شده رسم کنید.

پاسخ:

جواب با هم بیندیشیم صفحه 35 و 36 شیمی یازدهم

۱– شکل زیر برخی ویژگی‌ها و رفتارهای فیزیکی و شیمیایی آلکان‌های راست زنجیر را نشان می‌د‌هد. با توجه به آن به پرسش‌ها پاسخ دهید:

الف) با افزایش شمار کربن‌ها، نقطه جوش هیدروکربن‌ها در فشار یک اتمسفر چه تغییری می‌کند؟

پاسخ: افزایش می‌یابد

ب) پیش‌بینی کنید نقطه جوش کدام هیدروکربن بالاتر است؟

پاسخ:

پ) در شرایط یکسان کدام هیدروکربن فرّارتر است؟ چرا؟

پاسخ:

چون تعداد کربن و هیدروژن کمتری دارد.

ت) پژوهش‌ها نشان می‌د‌هد که گشتاور دو قطبی آلکان‌ها حدود صفر است. با این توصیف مولکول‌های این مواد، قطبی یا ناقطبی هستند؟

پاسخ: ناقطبی

ث) نیروی بین مولکولی در آلکان‌ها از چه نوعی است؟ افزایش شمار اتم‌های کربن بر این نیروها چه اثری دارد؟

پاسخ: واندروالسی، با افزایش تعداد اتم‌های کربن، نیروهای واندروالسی میان مولکول‌ها قوی‌تر می‌شوند.

ج) چرا با بزرگ‌تر شدن زنجیر کربنی، گران روی آلکان افزایش می‌یابد؟

پاسخ: زیرا با افزایش نیروهای بین‌مولکولی، میزان جاذبه و چسبندگی میان مولکول‌ها بیشتر می‌شود.

چ) پیش‌بینی کنید کدام ماده چسبنده‌تر است؟ چرا؟

پاسخ: وازلین، زیرا دارای تعداد بیشتری اتم کربن است و در نتیجه نیروهای بین‌مولکولی در آن قوی‌تر عمل می‌کنند.

ح) نمودار صفحه بعد ترتیب نقطه جوش آلکان‌های راست زنجیر را نشان می‌دهد. با توجه به آن:

الف) کدام آلکان ها در دمای ۲۲˚C به حالت گاز هستند؟

پاسخ: متان، اتان، پروپان، بوتان

ب) رابطه بین نقطهجوش و جرم مولی آلکان ها را توصیف کنید.

پاسخ: با زیاد شدن تعداد اتم‌های کربن، جرم مولی بیشتر می‌شود، نیروهای واندروالسی قوی‌تر می‌گردند و در نتیجه نقطهٔ جوش نیز بالا می‌رود.

جواب پیوند با ریاضی صفحه 36 شیمی یازدهم

در جدول زیر نام، فرمول مولکولی و شمار اتم‌های کربن و هیدروژن برای برخی اعضای خانواده آلکان‌ها داده شده است. جدول را کامل کنید و فرمول مولکولی عضو nام را بیابید.

پاسخ:

جواب خود را بیازمایید صفحه 37 شیمی یازدهم

تجربه نشان می‌دهد که گشتاور دو قطبی مولکول‌های سازنده چربی‌ها حدودصفر است. با توجه به آن:

الف) چرا افرادی که با گریس کار می‌کنند دستشان را با بنزین یا نفت (مخلوطی از هیدروکربن‌ها) می‌شویند؟

پاسخ: چون گریس، بنزین و نفت همگی از نوع آلکان‌ها هستند و مولکول‌های ناقطبی دارند؛ بنابراین بر اساس اصل «شبیه، شبیه را در خود حل می‌کند»، بنزین می‌تواند گریس را در خود حل کرده و از بین ببرد.

ب) توضیح دهید چرا پس از شستن دست با بنزین، پوست خشک می‌شود؟

پاسخ: زیرا بنزین بخشی از چربی طبیعی پوست را در خود حل می‌کند و در نتیجه رطوبت و نرمی پوست کاهش یافته و پوست خشک می‌شود.

پ) شستن پوست یا تماس آن با آلکان‌های مایع در درازمدت به بافت‌های پوست آسیب می‌رساند. چرا؟

پاسخ: چون این مواد باعث حل شدن چربی محافظ پوست می‌شوند و تکرار این فرایند موجب خشکی، ترک‌خوردگی و در نهایت آسیب دیدن بافت‌های پوستی خواهد شد.

با هم بیندیشیم صفحه 38 شیمی یازدهم

1 – نام دو آلکان زیر را در نظر بگیرید.

الف) هر عدد و هر واژه در نام هیدروکربن نشان‌دهنده چیست؟

پاسخ: عدد، جایگاه اتم کربنی را مشخص می‌کند که شاخه روی آن قرار دارد. واژه‌ی «متیل» بیانگر نوع شاخه جانبی است و «پنتان» نام زنجیر اصلی آلکانی را نشان می‌دهد.

ب) تفاوت این دو ترکیب در چیست؟

پاسخ: تفاوت آن‌ها در محل اتصال شاخه‌ها روی زنجیر اصلی کربنی است؛ یعنی شاخه‌ها در موقعیت‌های متفاوتی قرار گرفته‌اند.

۲– ساختار ۳- متیل هگزان و ۴- متیل هپتان را رسم کنید.

پاسخ:

۳– در ساختار ۳- متیل هگزان، سه زنجیر کربین وجود دارد. نخست آنها را بیابید سپس از میان آنها زنجیر اصلی را انتخاب کنید.

پاسخ:

۴– با توجه به داده‌های زیر روشی برای تشخیص زنجیر اصلی (زنجیری که بیشترین تعداد اتم‌های کربن را دارد) و شماره‌گذاری کربن‌ها در این زنجیر بیابید.

پاسخ: بلندترین زنجیره‌ی کربنی، زنجیره‌ای است که بیشترین تعداد اتم کربن را به‌صورت پیوسته در بر داشته باشد. شماره‌گذاری زنجیره اصلی باید از سمتی انجام شود که شاخه‌های فرعی به آن نزدیک‌ترند تا اتم‌های دارای شاخه، شماره‌های کوچک‌تری بگیرند.

۵– با توجه به نام‌گذاری زیر، روشی برای نامیدن آلکان‌های با بیش از یک شاخه فرعی را بیابید.

پاسخ: ابتدا عدد اتم‌های کربنی که شاخه‌های فرعی به آن‌ها وصل شده‌اند نوشته می‌شود، سپس با استفاده از پیشوندهای مناسب تعداد شاخه‌ها مشخص می‌گردد و در پایان، نام آلکان مربوط به زنجیر اصلی آورده می‌شود.

جواب خود را بیازمایید صفحه 39 و 40 شیمی یازدهم

۱– آلکان‌های زیر را نام‌گذاری کنید. (راهنمایی: در نام‌گذاری آلکان‌های شاخه‌دار، نوشتن نام اتیل بر متیل مقدم است).

پاسخ:

۲– چرا نام ۲- اتیل پنتان برای ترکیب زیر نادرست است؟

پاسخ: زیرا زنجیره اصلی شامل شش اتم کربن است، بنابراین نام صحیح ترکیب «۳-متیل‌هگزان» می‌باشد.

جواب خود را بیازمایید صفحه 42 شیمی یازدهم

۱– شکل زیر نمایی از واکنش تکه‌ای گوشت چرب با بخار برم را نشان می‌د‌هد. با توجه به آن پیش‌بینی کنید مولکول چربی موجود در این گوشت سیر شده است یا سیر نشده؟ چرا؟

پاسخ: چربی موجود در گوشت از نوع غیراشباع است، زیرا دارای پیوند دوگانه بین اتم‌های کربن می‌باشد؛ این موضوع با توجه به واکنش آن با برم و جذب بخار برم مشخص می‌شود.

جواب خود را بیازمایید صفحه 43 شیمی یازدهم

الف) فرمول مولکولی هر یک از هیدروکربن‌های حلقوی بالا را بنویسید.

پاسخ:

ب) ساختار نقطه – خط هر یک از آنها را رسم کنید.

پاسخ:

جواب با هم بیندیشیم صفحه 44 شیمی یازدهم

در شکل زیر چهار نوع نفت خام بر اساس مواد و اجزای سازنده مقایسه شده‌اند. با توجه به آن به پرسش‌ها پاسخ دهید.

الف) اندازه مولکول‌های نفت کوره با بنزین چه تفاوتی دارد؟

پاسخ: مولکول‌های نفت کوره بزرگ‌تر هستند، زیرا مولکول‌های سبک‌تر و فرارتر مانند بنزین، اندازه و جرم کمتری دارند.

ب) کدام دسته از مواد در نفت سنگین بیشتر از نفت سبک وجود دارد؟

پاسخ: هیدروکربن‌های سنگین‌تر مانند نفت کوره در نفت سنگین بیشتر از نفت سبک هستند.

پ) مالک دسته بندی نفت خام به دو دسته سبک و سنگین چیست؟

پاسخ: هرچه درصد هیدروکربن‌های سبک مثل بنزین و خوراک پتروشیمی بالاتر باشد، نفت سبک است؛ اگر درصد نفت کوره بیشتر باشد، نفت در دسته سنگین قرار می‌گیرد.

ت) چرا قیمت نفت برنت دریای شمال از دیگر نفت‌ها بیشتر اما قیمت نفت سنگین کشورهای عربی کمتر است؟

پاسخ: نفت برنت ارزش بالاتری دارد زیرا حاوی بنزین و خوراک پتروشیمی بیشتری است و امکان تولید مواد اولیه صنعتی بیشتری از آن وجود دارد، در حالی که نفت سنگین عربی این ویژگی‌ها را کمتر دارد.