سوال ۱۰۵ · شیمی
کنکور ریاضی ۱۴۰۳ نوبت دوم · سوال ۱۰۵ · کلید رسمی سازمان سنجش
شیمی · شیمی ۳ · فصل ۴: شیمی، راهی بهسوی آیندهای روشنتر
واکنشهای گازی زیر، در دو ظرف جداگانه دربسته و در دمای ثابت در حالت تعادل قرار دارند. کدام مورد دربارهٔ آنها درست است؟
،
،
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۲ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
نکتهٔ اصلی سؤال، تفاوت میان «افزایش غلظت فراوردهها» و «جابهجایی تعادل در جهت رفت» است؛ افزایش غلظت لزوماً به معنای تولید مولهای بیشتر نیست.
گام اول: بررسی کاهش حجم در واکنش
در واکنش
مجموع ضرایب گازی در سمت واکنشدهندهها و در سمت فراوردهها نیز است. طبق کتاب، هنگامی که شمار مولهای گازی دو سوی معادله برابر باشد، تغییر فشار بر اثر تغییر حجم در دمای ثابت، تعادل را جابهجا نمیکند (شیمی ۳، صفحهٔ ۱۰۷).
پس با کاهش حجم، شمار مولهای هر ماده ثابت میماند؛ اما طبق رابطهٔ
با کاهش و ثابت ماندن ، غلظت همهٔ مواد، از جمله هر دو فراورده، افزایش مییابد. بنابراین بخش اول گزینهٔ دوم درست است. توجه کنید که در اینجا غلظت فراوردهها افزایش مییابد، نه شمار مولهای آنها.
گام دوم: بررسی کاهش دما در واکنش
چون برای واکنش دوم است، جهت رفت گرماده است و میتوان اثر گرما را چنین نمایش داد:
با کاهش دما، سامانه در جهت تولید گرما، یعنی جهت رفت، پیش میرود. در نتیجه فراوردههای بیشتری تشکیل میشوند و غلظت آنها افزایش مییابد. این نتیجه با اصل لوشاتلیه و وابستگی اثر دما به گرماده یا گرماگیر بودن واکنش سازگار است (شیمی ۳، صفحههای ۱۰۷ تا ۱۰۸). پس بخش دوم گزینهٔ دوم نیز درست است.
بررسی سایر عبارتها
- در گزینهٔ اول، واکنش دارای و گرماگیر است؛ افزایش دما جهت رفت را تقویت میکند، نه اینکه غلظت فراوردهها را کاهش دهد. در واکنش نیز افزایش حجم، تعادل را به سمت واکنشدهندهها با مجموع ضرایب گازی ، در برابر در سمت فراوردهها، میبرد (شیمی ۳، صفحههای ۱۰۶ تا ۱۰۸).
- در گزینهٔ سوم، افزودن باعث جابهجایی تعادل میشود، اما ثابت تعادل را تغییر نمیدهد؛ برای یک واکنش معین، تنها تغییر دما میتواند مقدار را تغییر دهد (شیمی ۳، صفحههای ۱۰۷ تا ۱۰۸).
- در گزینهٔ چهارم، کاهش فشار ناشی از افزایش حجم در واکنش ، به دلیل برابری مجموع ضرایب گازی دو طرف، تعادل را جابهجا نمیکند؛ بنابراین ادعای جابهجایی در جهت برگشت نادرست است (شیمی ۳، صفحهٔ ۱۰۷).
پاسخ: گزینهٔ ۲
چرا گزینههای دیگر نادرستاند
- گزینهٔ ۱: ممکن است دانشآموز اثر افزایش دما بر واکنش گرماگیر را وارونه در نظر بگیرد. واکنش گرماگیر است؛ بنابراین افزایش دما تعادل را در جهت رفت پیش میبرد و غلظت فراوردهها را افزایش میدهد، نه کاهش.
- گزینهٔ ۳: این گزینه حاصل اشتباه گرفتن «جابهجایی تعادل» با «تغییر ثابت تعادل» است. افزودن در هر دو واکنش تعادل را در جهت مصرف آن جابهجا میکند، اما در دمای ثابت، مقدار تغییر نمیکند.
- گزینهٔ ۴: ممکن است دانشآموز تصور کند کاهش فشار همیشه تعادل را به سمت واکنشدهندهها میبرد. در واکنش شمار مولهای گازی دو طرف برابر است و تغییر فشار ناشی از تغییر حجم، تعادل را جابهجا نمیکند؛ درحالیکه افزایش حجم در واکنش تعادل را در جهت برگشت میبرد.
راهنمایی قدمبهقدم (پیش از دیدن پاسخ)
- بخش تغییر حجم تعادلهای گازی را مرور کنید و به تفاوت «غلظت»، «شمار مول» و «جابهجایی تعادل» توجه داشته باشید؛ این سه مفهوم یکسان نیستند.
- برای بررسی اثر حجم، مجموع ضرایب مواد گازی را در دو سوی هر واکنش مقایسه کنید. اگر این مجموعها برابر باشند، تغییر حجم تعادل را جابهجا نمیکند؛ اما برای غلظت همچنان باید رابطهٔ را در نظر بگیرید.
- اثر کاهش حجم بر غلظت فراوردههای واکنش را با ثابت ماندن شمار مولهای آنها بررسی کنید. سپس در واکنش ، گرما را در سمت فراوردهها بگذارید و جهت پاسخ تعادل به سرد کردن را تعیین کنید.