دانشجو؟ ۵۰۰ هزار تومان هدیه همین حالادانشجو؟ با کارت دانشجویی یا ایمیل دانشگاهی ۵۰۰٬۰۰۰ تومان هدیه بگیر، و اگر دانشگاهت تا ۱۶ آذر به ۵۰ دانشجوی فعال برسد ۲ میلیون تومان دیگرجدول دانشگاه‌هادانشجو؟ ۵۰۰ هزار تومان هدیه همین حالادانشجو؟ با کارت دانشجویی یا ایمیل دانشگاهی ۵۰۰٬۰۰۰ تومان هدیه همین حالا، و ۲ میلیون تومان دیگر اگر دانشگاهت تا ۱۶ آذر به ۵۰ دانشجوی فعال برسدجدول دانشگاه‌ها
1xAi
کنکور ریاضی ۱۴۰۵ · شیمی

سوال ۱۰۵ شیمی کنکور ریاضی ۱۴۰۵ با پاسخ تشریحی

سوال ۱۰۵ دفترچهٔ اختصاصی کنکور ریاضی ۱۴۰۵، 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 ۱۰۵ · شیمی

کنکور ریاضی ۱۴۰۵ · سوال ۱۰۵ · کلید رسمی سازمان سنجش

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

در دمای معیّن، تعادل گازی: 2NO⇌N2+O22\mathrm{NO}\rightleftharpoons \mathrm{N_2}+\mathrm{O_2} ، با 0/1 مول از هر واکنش‌دهنده و 0/2 مول فراورده، در یک ظرف ۵ لیتری برقرار است. اگر با تزریق مقداری گاز NO\mathrm{NO} به ظرف واکنش، ۵۰ درصد به غلظت آن اضافه شود، پس از برقراری تعادل جدید، غلظت مولی گاز N2\mathrm{N_2} ، کدام خواهد بود؟

  1. گزینهٔ ۱: 0/175
  2. گزینهٔ ۲: 0/125
  3. گزینهٔ ۳: 0/035
  4. گزینهٔ ۴: 0/025
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی

پاسخ درست: گزینهٔ ۴ (کلید رسمی سازمان سنجش)

پاسخ تشریحی

نکتهٔ ضروری دربارهٔ صورت سؤال: داده‌های نوشته‌شده با پاسخ تأییدشده سازگار نیستند. برای رسیدن به پاسخ تأییدشده باید مقدار اولیهٔ واکنش‌دهنده، یعنی NO\mathrm{NO}، برابر 0.2 mol0.2\,\mathrm{mol} و مقدار اولیهٔ هر یک از فراورده‌ها برابر 0.1 mol0.1\,\mathrm{mol} باشد؛ ظاهراً این دو مقدار در نقل سؤال جابه‌جا شده‌اند. حل زیر با این اصلاح انجام می‌شود.

گام اول ـ محاسبهٔ غلظت‌های تعادلی اولیه

با تقسیم شمار مول هر گاز بر حجم ظرف داریم:
[NO]1=0.25=0.040 mol L−1[\mathrm{NO}]_1=\frac{0.2}{5}=0.040\,\mathrm{mol\,L^{-1}}
[N2]1=[O2]1=0.15=0.020 mol L−1[\mathrm{N_2}]_1=[\mathrm{O_2}]_1=\frac{0.1}{5}=0.020\,\mathrm{mol\,L^{-1}}

بنابراین، برای واکنش 2NO⇌N2+O22\mathrm{NO}\rightleftharpoons\mathrm{N_2}+\mathrm{O_2}:
K=[N2][O2][NO]2=(0.020)2(0.040)2=14K=\frac{[\mathrm{N_2}][\mathrm{O_2}]}{[\mathrm{NO}]^2}=\frac{(0.020)^2}{(0.040)^2}=\frac14

گام دوم ـ بررسی اثر تزریق گاز

بلافاصله پس از تزریق، غلظت نیتروژن مونوکسید به‌اندازهٔ 50%50\% افزایش می‌یابد:
[NO]پس از تزریق=1.5×0.040=0.060 mol L−1[\mathrm{NO}]_{\text{پس از تزریق}}=1.5\times0.040=0.060\,\mathrm{mol\,L^{-1}}

در این لحظه غلظت دو فراورده هنوز تغییر نکرده است. مطابق اصل لوشاتلیه، تعادل به سمت راست جابه‌جا می‌شود تا بخشی از گاز افزوده‌شده مصرف شود؛ در عین حال، چون دما ثابت است، مقدار KK تغییر نمی‌کند (شیمی ۳، صفحهٔ ۱۰۵).

گام سوم ـ نوشتن غلظت‌های تعادل جدید

اگر افزایش غلظت هر فراورده را xx بگیریم، بر اساس ضرایب واکنش، کاهش غلظت NO\mathrm{NO} برابر 2x2x خواهد بود:
[N2]2=[O2]2=0.020+x[\mathrm{N_2}]_2=[\mathrm{O_2}]_2=0.020+x
[NO]2=0.060−2x[\mathrm{NO}]_2=0.060-2x

با جای‌گذاری در رابطهٔ ثابت تعادل:
(0.020+x)2(0.060−2x)2=14\frac{(0.020+x)^2}{(0.060-2x)^2}=\frac14

چون غلظت‌ها مثبت‌اند، از دو طرف ریشهٔ مثبت می‌گیریم:
0.020+x0.060−2x=12\frac{0.020+x}{0.060-2x}=\frac12
0.040+2x=0.060−2x0.040+2x=0.060-2x
4x=0.020⇒x=0.005 mol L−14x=0.020\quad\Rightarrow\quad x=0.005\,\mathrm{mol\,L^{-1}}

پس غلظت مولی نیتروژن در تعادل جدید برابر است با:
[N2]2=0.020+0.005=0.025 mol L−1[\mathrm{N_2}]_2=0.020+0.005=0.025\,\mathrm{mol\,L^{-1}}

برای روشن‌شدن اشکال صورت سؤال: اگر متن را به معنای وجود اولیهٔ 0.1 mol0.1\,\mathrm{mol} از NO\mathrm{NO} و 0.2 mol0.2\,\mathrm{mol} از هر فراورده بگیریم، محاسبهٔ مشابه غلظت نهایی نیتروژن را 0.044 mol L−10.044\,\mathrm{mol\,L^{-1}} می‌دهد که در گزینه‌ها نیست. بنابراین نتیجهٔ بالا وابسته به اصلاح ذکرشده است.

پاسخ: گزینهٔ ۴

چرا گزینه‌های دیگر نادرست‌اند

  • گزینهٔ ۱: این انتخاب می‌تواند ناشی از مخلوط‌کردن شمار مول و غلظت مولی یا خطا در محاسبهٔ پیشرفت واکنش باشد. با داده‌های سازگار با پاسخ تأییدشده، مقدار 0.175 mol L−10.175\,\mathrm{mol\,L^{-1}} حتی از بیشترین غلظت ممکن نیتروژن، یعنی 0.050 mol L−10.050\,\mathrm{mol\,L^{-1}}، بیشتر است.
  • گزینهٔ ۲: با داده‌های سازگار با پاسخ تأییدشده، شمار مول نیتروژن در تعادل جدید 0.125 mol0.125\,\mathrm{mol} می‌شود؛ بنابراین این انتخاب احتمالاً از گزارش شمار مول به‌جای غلظت ناشی شده است. برای محاسبهٔ غلظت باید این مقدار را بر حجم 5 L5\,\mathrm{L} تقسیم کرد.
  • گزینهٔ ۳: این انتخاب می‌تواند از رعایت‌نکردن نسبت ضرایب در جدول تغییر غلظت‌ها حاصل شود. به‌ازای افزایش xx در غلظت هر فراورده، غلظت NO\mathrm{NO} باید به‌اندازهٔ 2x2x کاهش یابد؛ مقدار پیشنهادی این گزینه رابطهٔ ثابت تعادل را برقرار نمی‌کند.

راهنمایی قدم‌به‌قدم (پیش از دیدن پاسخ)

  1. اصل لوشاتلیه و ثابت‌ماندن ثابت تعادل در دمای ثابت را مرور کنید: افزودن واکنش‌دهنده، تعادل را به سمت مصرف بخشی از آن جابه‌جا می‌کند. پیش از محاسبه، توجه کنید که ظاهراً مقدارهای اولیهٔ واکنش‌دهنده و فراورده‌ها در متن سؤال جابه‌جا شده‌اند.
  2. برای حل سازگار با پاسخ تأییدشده، مقدار اولیهٔ NO\mathrm{NO} را 0.2 mol0.2\,\mathrm{mol} و مقدار هر فراورده را 0.1 mol0.1\,\mathrm{mol} بگیرید. ابتدا غلظت‌های تعادلی اولیه و سپس K=[N2][O2][NO]2K=\frac{[\mathrm{N_2}][\mathrm{O_2}]}{[\mathrm{NO}]^2} را محاسبه کنید.
  3. پس از تزریق، غلظت NO\mathrm{NO} برابر 0.060 mol L−10.060\,\mathrm{mol\,L^{-1}} است. اگر غلظت هر فراورده به‌اندازهٔ xx افزایش یابد، معادلهٔ تعادل جدید (0.020+x)2(0.060−2x)2=14\frac{(0.020+x)^2}{(0.060-2x)^2}=\frac14 خواهد بود؛ از دو طرف ریشه بگیرید و سپس غلظت نیتروژن را به دست آورید.

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

نمونه سوال این فصل

سوال‌های رسمی دیگر کنکور تجربی از همین فصل:

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.

تمرین رایگانتمرین در پنل یادگیری

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

شیمی · ریاضی ۱۴۰۵

تمرین رایگان
تمرین در پنل یادگیری