سوال ۱۰۳ شیمی کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت دوم با پاسخ تشریحی

سوال ۱۰۳ دفترچهٔ اختصاصی کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت دوم، با کلید رسمی سازمان سنجش. پاسخ تشریحی، دلیل نادرستی گزینه‌های دیگر و راهنمایی‌ها را هوش مصنوعی 1xAi بر پایهٔ همین کلید و متن کتاب درسی نوشته است.

سوال ۱۰۳ · شیمی

کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت دوم · سوال ۱۰۳ · کلید رسمی سازمان سنجش

شیمی · شیمی ۳ · فصل ۴: شیمی، راهی به‌سوی آینده‌ای روشن‌تر

در نمودار «انرژی ـ پیشرفت واکنش»، برای واکنش گازی: $2\mathrm{X} \rightarrow \mathrm{A}$ ، تفاوت سطح انرژی قلّه با فراورده‌ها، دو برابر $|\Delta H|$ است. اگر انرژی فعال‌سازی، برابر ۶۰ کیلوژول و واکنش گرماده باشد، آنتالپی آن، برابر چند کیلوژول است؟

گزینهٔ ۱: $-120$
گزینهٔ ۲: $-80$
گزینهٔ ۳: $-60$
گزینهٔ ۴: $-20$

نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی

پاسخ درست: گزینهٔ ۳ (کلید رسمی سازمان سنجش)

پاسخ تشریحی

۱. فاصله‌های نمودار را مشخص می‌کنیم. انرژی فعال‌سازی، اختلاف سطح انرژی قله و واکنش‌دهنده‌هاست؛ یعنی انرژی لازم برای رسیدن واکنش‌دهنده‌ها به بالای سد انرژی (شیمی ۳، صفحهٔ ۹۷):
$E_a=E_{\text{قله}}-E_{\text{واکنش‌دهنده‌ها}}=60\,\mathrm{kJ}$

۲. چون واکنش گرماده است، فراورده‌ها در سطح انرژی پایین‌تری از واکنش‌دهنده‌ها قرار دارند و آنتالپی واکنش منفی است. این ویژگی در نمودار واکنش گرمادهٔ کتاب نیز دیده می‌شود (شیمی ۳، صفحهٔ ۹۷). اگر اندازهٔ آنتالپی را $x=|\Delta H|$ بنامیم، فاصلهٔ قله تا فراورده‌ها برابر است با:
$E_{\text{قله}}-E_{\text{فراورده‌ها}}=E_a+x$

۳. طبق دادهٔ سؤال، همین فاصله دو برابر اندازهٔ آنتالپی است؛ پس:
$E_a+x=2x$
$60\,\mathrm{kJ}+x=2x$
$x=60\,\mathrm{kJ}$

۴. با توجه به گرماده بودن واکنش، علامت آنتالپی منفی است:
$\Delta H=-x=-60\,\mathrm{kJ}$

ضریب واکنش‌دهنده در معادله، عامل اضافی برای ضرب یا تقسیم این نتیجه نیست؛ داده‌های نمودار به واکنشِ نوشته‌شده مربوط‌اند.

پاسخ: گزینهٔ ۳

چرا گزینه‌های دیگر نادرست‌اند

گزینهٔ ۱: ممکن است با دو برابر کردن مستقیم انرژی فعال‌سازی، مقدار $-120\,\mathrm{kJ}$ به دست آید؛ اما شرط سؤال دربارهٔ فاصلهٔ قله تا فراورده‌هاست، نه دو برابر بودن اندازهٔ آنتالپی نسبت به انرژی فعال‌سازی.
گزینهٔ ۲: این گزینه می‌تواند از نسبت‌گذاری نادرست میان فاصله‌های نمودار به دست آید. اگر $|\Delta H|=80\,\mathrm{kJ}$ باشد، فاصلهٔ قله تا فراورده‌ها $60+80=140\,\mathrm{kJ}$ می‌شود که با $2\times80=160\,\mathrm{kJ}$ برابر نیست.
گزینهٔ ۴: ممکن است دانش‌آموز به‌اشتباه انرژی فعال‌سازی را مجموع فاصلهٔ قله تا فراورده‌ها و اندازهٔ آنتالپی بگیرد و بنویسد $60=3|\Delta H|$ . در واکنش گرماده، فاصلهٔ قله تا فراورده‌ها برابر مجموع انرژی فعال‌سازی و اندازهٔ آنتالپی است، نه برعکس.

راهنمایی قدم‌به‌قدم (پیش از دیدن پاسخ)

نمودار انرژی ـ پیشرفت واکنش و مفهوم سد انرژی را در شیمی ۳، صفحهٔ ۹۷ مرور کن: انرژی فعال‌سازی فاصلهٔ سطح انرژی واکنش‌دهنده‌ها تا قله است.
چون واکنش گرماده است، سطح انرژی فراورده‌ها پایین‌تر از واکنش‌دهنده‌ها قرار دارد؛ بنابراین فاصلهٔ قله تا فراورده‌ها برابر $E_a+|\Delta H|$ است.
اگر $x=|\Delta H|$ بگیری، شرط سؤال به صورت $60+x=2x$ نوشته می‌شود. پس از حل این معادله، علامت آنتالپی واکنش گرماده را در نظر بگیر.

فصل «شیمی، راهی به‌سوی آینده‌ای روشن‌تر» را در پنل یادگیری تمرین کن

در پنل یادگیری 1xAi سوال‌هایی مثل همین را جواب می‌دهی و جوابت ثبت می‌شود؛ پیش از دیدن پاسخ، سه راهنمایی پله‌پله داری و معلم هوشمند بی‌آن‌که جواب را لو بدهد کمکت می‌کند. تمرین و آزمون رایگان است؛ معلم هوشمند هم سهمیهٔ روزانهٔ رایگان دارد.

ساختن حساب رایگان است و بعد از ثبت‌نام مستقیم به همین بخش از پنل برمی‌گردی.