سوال ۹۲ · شیمی
کنکور ریاضی ۱۴۰۵ · سوال ۹۲ · کلید رسمی سازمان سنجش
شیمی · شیمی ۲ · فصل ۲: در پی غذای سالم
با توجه به واکنش: ، ، که در ظرف ۴ لیتری انجام میشود، اگر گرمای آزادشده از واکنش در مدت ۲۰ ثانیه، برابر با ۲۰۵ کیلوژول باشد، سرعت متوسط تشکیل در این مدت، برابر چند مول بر لیتر بر دقیقه است؟
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۳ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
گام اول ـ ارتباط گرما با مقدار فراورده
گرمای واکنش به مقدار مواد شرکتکننده وابسته است؛ بنابراین، با تغییر مقدار پیشرفت واکنش، گرمای آن نیز به همان نسبت تغییر میکند (شیمی ۲، صفحههای ۶۳–۶۴ و ۷۴–۷۵).
در معادلهٔ دادهشده، بهازای تشکیل از ، مقدار گرما آزاد میشود. علامت منفی نشاندهندهٔ گرماده بودن واکنش است؛ برای تناسب مقدار ماده با گرمای آزادشده، اندازهٔ گرما را به کار میبریم:
گام دوم ـ محاسبهٔ افزایش غلظت فراورده
با توجه به حجم ثابت ظرف:
گام سوم ـ تبدیل زمان و محاسبهٔ سرعت متوسط تشکیل
زمان را به دقیقه تبدیل میکنیم:
سرعت متوسط تشکیل فراورده برابر با افزایش غلظت آن در واحد زمان است:
نکته: سؤال «سرعت تشکیل » را میخواهد، نه «سرعت واکنش»؛ پس مقدار بهدستآمده را بر ضریب تقسیم نمیکنیم. کتاب نیز سرعت تولید یا مصرف هر ماده را از سرعت واکنش، که با تقسیم بر ضریب استوکیومتری به دست میآید، متمایز میکند (شیمی ۲، صفحههای ۹۲–۹۳).
پاسخ: گزینهٔ ۳
چرا گزینههای دیگر نادرستاند
- گزینهٔ ۱: این گزینه ممکن است از خطا در محاسبهٔ کسر زمانی یا تبدیل ثانیه به دقیقه به دست آید. زمان دادهشده برابر با است و باید افزایش غلظت بر همین زمان تقسیم شود، نه بر یک زمان تقریبی یا نادرست.
- گزینهٔ ۲: ممکن است دانشآموز ضریب آب، یعنی ، را بهجای ضریب به کار ببرد یا در تبدیل زمان اشتباه کند. مقدار فراورده باید با ضریب محاسبه شود و سرعت تشکیل آن از تقسیم افزایش غلظتش بر زمان به دست آید.
- گزینهٔ ۴: این گزینه میتواند از تبدیل نادرست زمان به حاصل شود؛ زیرا . در صورت سؤال، بازهٔ زمانی است و باید همان را در محاسبه به کار برد.
راهنمایی قدمبهقدم (پیش از دیدن پاسخ)
- به ارتباط مقدار ماده و گرمای واکنش در بخش گرماشیمی توجه کن: گرمای نوشتهشده کنار معادله، مربوط به مقدارهای مولی مشخصشده با ضرایب همان معادله است (شیمی ۲، صفحههای ۶۳–۶۴).
- ابتدا نسبت گرمای آزادشده به اندازهٔ گرمای معادله را پیدا کن و آن را در ضریب استوکیومتری ضرب کن تا مقدار مولی فراوردهٔ تشکیلشده به دست آید.
- مقدار مولی بهدستآمده را بر حجم تقسیم کن؛ سپس افزایش غلظت را بر زمان تقسیم کن. چون سرعت تشکیل فراورده خواسته شده، دیگر نباید حاصل را بر ضریب استوکیومتری تقسیم کنی.