سوال ۸۹ شیمی کنکور ریاضی ۱۴۰۵ با پاسخ تشریحی

طبق قانون هس، اگر از جمع چند معادلهٔ واکنش به معادلهٔ هدف برسیم، آنتالپی هدف نیز برابر جمع جبری آنتالپی همان واکنش‌هاست (شیمی ۲، صفحهٔ ۷۵).

گام اول: تعیین جهت مناسب واکنش‌ها
واکنش نخست صورت سؤال را با نماد $A$ مشخص می‌کنیم و بدون تغییر نگه می‌داریم؛ زیرا مس در سمت واکنش‌دهنده و مس فلوئورید در سمت فراوردهٔ آن قرار دارند، درست مانند واکنش هدف:
$\mathrm{A:\quad 2NF_3(g)+Cu(s)\rightarrow N_2F_4(g)+CuF_2(s)}$
$\Delta H_A=-310\,\mathrm{kJ}$

برای حذف $\mathrm{NF_3}$ و $\mathrm{N_2F_4}$، واکنش $\mathrm{I}$ را وارونه می‌کنیم. در نتیجه علامت آنتالپی آن نیز عوض می‌شود:
$\mathrm{N_2F_4(g)+2NOF(g)\rightarrow 2NF_3(g)+2NO(g)}$
$\Delta H_{\text{وارونهٔ I}}=+83\,\mathrm{kJ}$

گام دوم: افزودن واکنش دوم و حذف مواد مشترک
واکنش $\mathrm{II}$ را در همان جهت داده‌شده اضافه می‌کنیم:
$\mathrm{2NO(g)+F_2(g)\rightarrow 2NOF(g)}$
$\Delta H_{\mathrm{II}}=-320\,\mathrm{kJ}$

با جمع این سه معادله، $\mathrm{2NF_3}$، $\mathrm{N_2F_4}$، $\mathrm{2NO}$ و $\mathrm{2NOF}$ از دو طرف حذف می‌شوند. معادلهٔ باقی‌مانده دقیقاً واکنش هدف است:
$\mathrm{Cu(s)+F_2(g)\rightarrow CuF_2(s)}$

گام سوم: محاسبهٔ آنتالپی
پس ترکیب موردنیاز به‌صورت $\mathrm{III}=A-\mathrm{I}+\mathrm{II}$ است و داریم:
$\Delta H_{\mathrm{III}}=\Delta H_A-\Delta H_{\mathrm{I}}+\Delta H_{\mathrm{II}}$
$\Delta H_{\mathrm{III}}=[-310-(-83)+(-320)]\,\mathrm{kJ}=-547\,\mathrm{kJ}$

بنابراین آنتالپی واکنش هدف منفی است و واکنش گرماده است.

پاسخ: گزینهٔ ۲