سوال ۸۱ شیمی کنکور ریاضی ۱۴۰۵ با پاسخ تشریحی

گام اول ـ موازنهٔ واکنش تجزیه
برای موازنه، باید شمار اتم‌های هر عنصر در دو سوی واکنش برابر باشد و زیروندهای فرمول‌ها تغییر نکنند (شیمی ۱، صفحه‌های ۶۳–۶۵). بنابراین:
$\mathrm{2KClO_3(s)\xrightarrow{\Delta}2KCl(s)+3O_2(g)}$
در این معادله، شمار اتم‌های پتاسیم، کلر و اکسیژن در دو طرف برابر است.

گام دوم ـ محاسبهٔ مول اکسیژن تولیدشده
ضرایب معادلهٔ موازنه‌شده، نسبت مولی مواد را نشان می‌دهند و می‌توان از آن‌ها به‌عنوان عامل تبدیل استفاده کرد (شیمی ۱، صفحهٔ ۷۹). پس:
$n(\mathrm{O_2})=0.20\,\mathrm{mol\,KClO_3}\times\frac{3\,\mathrm{mol\,O_2}}{2\,\mathrm{mol\,KClO_3}}=0.30\,\mathrm{mol\,O_2}$

گام سوم ـ تعیین ویژگی سوخت موردنظر
باید از سوختن کامل $0.15\,\mathrm{mol}$ سوخت، همین مقدار کربن‌دی‌اکسید تولید شود. بنابراین نسبت مولی لازم برابر است با:
$\frac{n(\mathrm{CO_2})}{n(\text{سوخت})}=\frac{0.30}{0.15}=2$
در سوختن کامل این مواد، تمام کربن سوخت به کربن‌دی‌اکسید تبدیل می‌شود؛ پس هر مول سوخت باید دو مول کربن‌دی‌اکسید تولید کند، یعنی مولکول آن باید دو اتم کربن داشته باشد. این رابطه در نمونهٔ موازنهٔ سوختن پروپان نیز دیده می‌شود (شیمی ۱، صفحه‌های ۶۴–۶۵).

گام چهارم ـ بررسی اتانول
اتانول با فرمول $\mathrm{C_2H_5OH}$ دو اتم کربن دارد. معادلهٔ موازنه‌شدهٔ سوختن کامل آن، که واکنش آن در تمرین کتاب آمده است، چنین است (شیمی ۱، صفحهٔ ۶۵):
$\mathrm{C_2H_5OH(l)+3O_2(g)\rightarrow2CO_2(g)+3H_2O(g)}$
پس:
$n(\mathrm{CO_2})=0.15\times2=0.30\,\mathrm{mol}$
این مقدار دقیقاً با مول اکسیژن حاصل از تجزیهٔ پتاسیم کلرات برابر است.

پاسخ: گزینهٔ ۲