سوال ۸۷ شیمی کنکور ریاضی ۱۴۰۵ با پاسخ تشریحی

گام اول ـ موازنهٔ واکنش

با برابر کردن تعداد اتم‌های هر عنصر در دو طرف، داریم:

$\mathrm{2HNO_3(aq)+3H_2S(g)\longrightarrow 3S(s)+2NO(g)+4H_2O(l)}$

گام دوم ـ تشخیص ترکیب‌های مولکولیِ تولیدشده

نیتروژن مونوکسید، $\mathrm{NO}$، و آب، $\mathrm{H_2O}$، ترکیب‌های مولکولی‌اند؛ اما گوگرد، $\mathrm{S}$، ماده‌ای عنصری است و نباید در مجموع مول ترکیب‌ها شمرده شود. مایع بودن آب نیز مانع شمارش آن نیست؛ پرسش دربارهٔ ترکیب‌های مولکولی است، نه فقط فراورده‌های گازی.

گام سوم ـ محاسبهٔ مول هیدروژن سولفید

در شرایط $\mathrm{STP}$، حجم هر مول گاز برابر $22.4\,\mathrm{L}$ است. بنابراین:

$n(\mathrm{H_2S})=\dfrac{6.72\,\mathrm{L}}{22.4\,\mathrm{L\,mol^{-1}}}=0.30\,\mathrm{mol}$

چون نیتریک اسید به مقدار کافی وجود دارد، مقدار نظری فراورده‌ها را بر اساس هیدروژن سولفید محاسبه می‌کنیم.

گام چهارم ـ محاسبهٔ مجموع مول نظری ترکیب‌های مولکولی

طبق معادلهٔ موازنه‌شده، مصرف $3\,\mathrm{mol}$ هیدروژن سولفید در حالت نظری، مجموعاً $2+4=6\,\mathrm{mol}$ ترکیب مولکولی تولید می‌کند. پس:

$n_{\text{نظری}}(\mathrm{NO}+\mathrm{H_2O})=0.30\times\dfrac{2+4}{3}=0.60\,\mathrm{mol}$

این روشِ استفاده از نسبت ضرایب برای محاسبهٔ مقدار نظری، همان روش نمونهٔ حل‌شدهٔ کتاب است (شیمی ۲، صفحات ۲۳–۲۴).

گام پنجم ـ محاسبهٔ بازده درصدی

کتاب، مقدار مورد انتظار از محاسبات واکنش را «مقدار نظری» و مقدار به‌دست‌آمده در عمل را «مقدار عملی» می‌نامد و بازده را از نسبت این دو به دست می‌آورد (شیمی ۲، صفحات ۲۳–۲۴). در این سؤال، مجموع مول عملی ترکیب‌های مولکولی برابر $0.45\,\mathrm{mol}$ است؛ بنابراین:

$\text{بازده درصدی}=\dfrac{\text{مقدار عملی}}{\text{مقدار نظری}}\times100=\dfrac{0.45}{0.60}\times100=75\%$

پاسخ: گزینهٔ ۴