سوال ۹۱ · شیمی
کنکور ریاضی ۱۴۰۳ نوبت دوم · سوال ۹۱ · کلید رسمی سازمان سنجش
شیمی · شیمی ۲ · فصل ۲: در پی غذای سالم
در یک واکنش شیمیایی، سرعت متوسط تغییر مولهای مادهٔ ، ۳ برابر سرعت متوسط تغییر مولهای مادهٔ ، است. کدام مورد همواره درست است؟
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۱ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
گام اول ــ ارتباط سرعت تغییر مولها با ضرایب استوکیومتری را مینویسیم.
طبق کتاب، سرعت متوسط تولید یا مصرف شرکتکنندههای یک واکنش با ضرایب استوکیومتری آنها متناسب است. همچنین با تقسیم سرعت تولید یا مصرف هر ماده بر ضریب آن، سرعت واکنش به دست میآید (شیمی ۲، صفحههای ۹۲–۹۳).
اگر ضرایب استوکیومتری و را بهترتیب و بنامیم، برای یک بازهٔ زمانی مشترک داریم:
در این رابطه، سرعت تولید یا مصرف را بهصورت مقداری مثبت در نظر میگیریم؛ یعنی:
گام دوم ــ دادهٔ سؤال را به کار میبریم.
صورت سؤال میگوید:
پس:
بنابراین ضریب استوکیومتری حتماً سه برابر ضریب استوکیومتری است؛ این همان گزارهٔ گزینهٔ اول است.
گام سوم ــ دلیل «همواره» درست نبودن سایر گزارهها را بررسی میکنیم.
کاتالیزگر نسبت استوکیومتری تولید یا مصرف مواد را تغییر نمیدهد؛ بنابراین افزایش عددی سرعتهای دو ماده برابر نیست. همچنین از رابطهٔ روشن است که سرعت واکنش فقط در صورت با سرعت تولید یا مصرف برابر میشود، اما دادهٔ سؤال مقدار را تعیین نمیکند. در نهایت، نسبت اندازهٔ سرعتها مشخص نمیکند که دو ماده در یک سمت معادلهاند یا در دو سمت آن؛ پس همسمت بودن آنها نیز الزامی نیست.
پاسخ: گزینهٔ ۱
چرا گزینههای دیگر نادرستاند
- گزینهٔ ۲: ممکن است افزایش سرعت بر اثر کاتالیزگر را با افزایش عددیِ برابر برای همهٔ مواد اشتباه بگیریم. نسبت سرعتهای تولید یا مصرف همچنان تابع ضرایب استوکیومتری است؛ بنابراین اگر افزایش سرعت برای برابر باشد، افزایش متناظر برای برابر خواهد بود، نه .
- گزینهٔ ۳: این انتخاب از یکی دانستن «سرعت واکنش» و «سرعت تولید یا مصرف هر ماده» ناشی میشود. سرعت واکنش از تقسیم سرعت تولید یا مصرف ماده بر ضریب استوکیومتری آن به دست میآید؛ پس برابری موردنظر فقط برای ضریب برقرار است، درحالیکه ضریب مشخص نیست.
- گزینهٔ ۴: ممکن است دانشآموز تصور کند مقایسهٔ سرعتهای دو ماده، همسمت بودن آنها را نیز نشان میدهد. نسبت اندازهٔ سرعتها تنها نسبت ضرایب را مشخص میکند و دو ماده میتوانند یکی واکنشدهنده و دیگری فراورده باشند.
راهنمایی قدمبهقدم (پیش از دیدن پاسخ)
- بخش «سرعت واکنش» را مرور کنید: چه ارتباطی میان سرعت متوسط تولید یا مصرف هر شرکتکننده و ضریب آن در معادلهٔ موازنهشده وجود دارد؟
- سرعت متوسط تولید یا مصرف هر ماده را بر ضریب استوکیومتری خودش تقسیم کنید؛ حاصل این تقسیم برای همهٔ شرکتکنندههای یک واکنش، در بازهٔ زمانی یکسان، برابر است.
- ضرایب دو ماده را و بنامید و از رابطهٔ استفاده کنید. اکنون نسبت سرعتهای دادهشده را جایگذاری کنید و ببینید کدام ویژگی معادله، مستقل از شرایط انجام واکنش تعیین میشود.