سوال ۹۲ · شیمی
کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت اول · سوال ۹۲ · کلید رسمی سازمان سنجش
شیمی · شیمی ۲ · فصل ۲: در پی غذای سالم
کدام واکنش با جذب گرما و کاهش شمار مولهای گازی فراورده(ها) نسبت به واکنشدهنده(ها) همراه است؟
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۲ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
برای انتخاب پاسخ، باید هر دو شرط سؤال همزمان برقرار باشند:
- واکنش گرماگیر باشد؛ یعنی .
- مجموع ضریبهای مواد گازی در سمت فراوردهها کمتر از سمت واکنشدهندهها باشد؛ یعنی .
در شمارش مولهای گازی، مواد مایع و جامد را حساب نمیکنیم. توجه به نماد حالت فیزیکی ضروری است؛ برای نمونه، در معادلهٔ واکنش کلسیم کربنات با هیدروکلریک اسید، کتاب کربندیاکسید را گازی و آب را مایع نشان میدهد (شیمی ۲، صفحهٔ ۸۷–۸۸).
گزینهٔ ۱: تجزیهٔ هیدروژن پراکسید
این واکنش گرماده است، پس شرط جذب گرما را ندارد. همچنین در سمت واکنشدهندهها مادهٔ گازی نداریم، ولی در سمت فراوردهها اکسیژن گازی تولید میشود:
بنابراین هیچیک از دو شرط برقرار نیست.
گزینهٔ ۲: تشکیل هیدرازین از عنصرهای سازنده
تشکیل هیدرازین از نیتروژن و هیدروژن گرماگیر است؛ بنابراین . از سوی دیگر، هیدرازین در شرایط معمول مایع است؛ در نتیجه، در سمت واکنشدهندهها مجموعاً مول گاز داریم، اما در سمت فراوردهها مادهٔ گازی نداریم:
پس این واکنش هم با جذب گرما و هم با کاهش شمار مولهای گازی همراه است.
گزینهٔ ۳: تجزیهٔ آمونیاک
این واکنش، وارونهٔ تشکیل آمونیاک و گرماگیر است. مطابق قواعد ترموشیمی، با وارونه کردن واکنش، علامت تغییر آنتالپی نیز عوض میشود (شیمی ۲، صفحهٔ ۷۴–۷۵). بااینحال:
پس شمار مولهای گازی افزایش مییابد و شرط دوم برقرار نیست.
گزینهٔ ۴: تشکیل متان
گرافیت جامد است و در شمارش مولهای گازی وارد نمیشود؛ بنابراین:
هرچند شمار مولهای گازی کاهش مییابد، تشکیل متان از گرافیت و هیدروژن گرماده است، نه گرماگیر؛ این همان واکنش تشکیل متان است که در بحث قانون هس بررسی میشود (شیمی ۲، صفحهٔ ۷۴–۷۵).
در نتیجه، فقط تشکیل هیدرازین هر دو شرط سؤال را دارد.
پاسخ: گزینهٔ ۲
چرا گزینههای دیگر نادرستاند
- گزینهٔ ۱: ممکن است دانشآموز تصور کند هر واکنش تجزیهای گرماگیر است؛ اما تجزیهٔ هیدروژن پراکسید گرماده است. همچنین با تولید اکسیژن از واکنشدهندهٔ مایع، شمار مولهای گازی افزایش مییابد، نه کاهش.
- گزینهٔ ۳: تجزیهٔ آمونیاک گرماگیر است و از این نظر میتواند انتخاب شود؛ اما در معادلهٔ موازنهشده، از مول گاز آمونیاک، مجموعاً مول گاز تولید میشود. بنابراین شرط کاهش شمار مولهای گازی برقرار نیست.
- گزینهٔ ۴: در تشکیل متان، شمار مولهای گازی کاهش مییابد و ممکن است دانشآموز فقط همین شرط را بررسی کند. بااینحال، این واکنش گرماده است و شرط جذب گرما را ندارد.
راهنمایی قدمبهقدم (پیش از دیدن پاسخ)
- دو شرط مستقل را بررسی کن: گرماگیر بودن واکنش و کاهش شمار مولهای گازی. برای شرط دوم، حالت فیزیکی مواد و ضریبهای معادلهٔ موازنهشده مهماند.
- در مقایسهٔ مولهای گازی، فقط ضریب مواد دارای نماد را جمع کن؛ مواد جامد و مایع در این شمارش وارد نمیشوند. همچنین تجزیه بودن یک واکنش، بهتنهایی نشانهٔ گرماگیر بودن آن نیست.
- تجزیهٔ آمونیاک با افزایش مولهای گازی همراه است و تشکیل متان، با وجود کاهش مولهای گازی، گرماده است. اکنون برای دو واکنش باقیمانده، علامت تغییر آنتالپی و حالت فیزیکی فراوردهها را بررسی کن.