سوال ۱۰۵ · شیمی
کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت دوم · سوال ۱۰۵ · کلید رسمی سازمان سنجش
شیمی · شیمی ۳ · فصل ۴: شیمی، راهی بهسوی آیندهای روشنتر
در یک ظرف ۲ لیتری دربسته، 0/9 مول گاز وارد میشود تا تعادل گازی: ، در دمای معیّن برقرار شود. اگر مجموع شمار مولهای فراوردهها، ۳ برابر شمار مولهای واکنشدهنده باشد، ثابت تعادل واکنش کدام است؟
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۲ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
گام اول: عبارت ثابت تعادل را بنویسیم.
برای واکنش ، غلظت فراوردهها در صورت و غلظت واکنشدهنده در مخرج قرار میگیرد و ضریب هر ماده، توان غلظت آن است:
.
همین واکنش و نوشتن عبارت ثابت تعادل آن در بخش «با هم بیندیشیم» کتاب آمده است (شیمی ۳، صفحهٔ ۱۰۸).
گام دوم: مقدار مول مواد را در تعادل تعیین کنیم.
در آغاز فقط گوگرد تریاکسید داریم. اگر تا رسیدن به تعادل، اکسیژن تولید شود، طبق نسبت ضرایب واکنش، گوگرد دیاکسید تولید و گوگرد تریاکسید مصرف میشود. بنابراین:
،
،
.
طبق شرط سؤال، مجموع مولهای فراوردهها سه برابر مولهای واکنشدهندهٔ باقیمانده است؛ پس:
.
در نتیجه، مقدارهای تعادلی عبارتاند از:
، و .
گام سوم: مولها را به غلظت تبدیل کنیم.
در عبارت ثابت تعادل باید غلظت مولی را قرار دهیم، نه مقدار مول را. اهمیت ارتباط حجم و غلظت در تعادلهای گازی نیز در کتاب بررسی شده است (شیمی ۳، صفحهٔ ۱۰۶). با توجه به حجم ظرف:
،
،
.
گام چهارم: ثابت تعادل را حساب کنیم.
.
پاسخ: گزینهٔ ۲
چرا گزینههای دیگر نادرستاند
- گزینهٔ ۱: اگر توان غلظتهای گوگرد دیاکسید و گوگرد تریاکسید را فراموش کنید، از عبارت نادرست به مقدار میرسید. ضرایب این دو ماده در معادلهٔ موازنهشده باید بهصورت توان در عبارت ثابت تعادل وارد شوند.
- گزینهٔ ۳: مجموع مقدار فراوردهها در تعادل برابر است و ممکن است این عدد با ثابت تعادل اشتباه گرفته شود. ثابت تعادل، مجموع مولهای فراوردهها نیست؛ باید آن را از نسبت غلظتهای تعادلی با توانهای مناسب حساب کرد.
- گزینهٔ ۴: اگر بهجای غلظت، مستقیماً مقدار مولهای تعادلی را در عبارت ثابت تعادل قرار دهید، حاصل میشود. چون مجموع ضرایب گازی دو طرف برابر نیست، حجم ظرف از عبارت حذف نمیشود و باید مولها را بر حجم تقسیم کرد.
راهنمایی قدمبهقدم (پیش از دیدن پاسخ)
- عبارت ثابت تعادل همین واکنش در بخش «با هم بیندیشیم» شیمی ۳، صفحهٔ ۱۰۸ مطرح شده است. ضرایب معادله، توان غلظتها را تعیین میکنند و باید از غلظتهای تعادلی استفاده کنید.
- اگر مقدار اکسیژن تولیدشده را بگیرید، مقدار گوگرد دیاکسید تولیدشده و مقدار گوگرد تریاکسید باقیمانده خواهد بود. شرط سؤال را بهصورت بنویسید.
- پس از بهدستآوردن ، مقدار مول تعادلی هر ماده را بر حجم تقسیم کنید؛ سپس غلظتها را در رابطهٔ قرار دهید.