سوال ۸۹ شیمی کنکور ریاضی ۱۴۰۳ نوبت اول با پاسخ تشریحی

طبق قانون هس، اگر معادلهٔ واکنش هدف از جمع چند معادله به دست آید، آنتالپی آن نیز برابر مجموع جبری آنتالپی‌های آن معادله‌هاست (شیمی ۲، صفحهٔ ۷۵). هنگام ضرب معادله در یک ضریب، آنتالپی نیز در همان ضریب ضرب می‌شود و با وارونه‌کردن واکنش، علامت آنتالپی تغییر می‌کند.

گام اول: تنظیم ضریب آمونیاک
واکنش اول را نصف می‌کنیم تا ضریب آمونیاک مانند واکنش هدف شود:
$\mathrm{2NH_3(g)+\frac{3}{2}O_2(g)\rightarrow N_2(g)+3H_2O(l)}$
$\Delta H'_1=\frac{1}{2}(-1530)=-765\,\mathrm{kJ}$

گام دوم: تنظیم ضریب نیتروژن مونوکسید
واکنش دوم را در سه ضرب می‌کنیم:
$\mathrm{3N_2O(g)+3H_2(g)\rightarrow 3N_2(g)+3H_2O(l)}$
$\Delta H'_2=3(-376)=-1128\,\mathrm{kJ}$

گام سوم: حذف هیدروژن و اکسیژن
در دو معادلهٔ بالا، هیدروژن و اکسیژن در سمت واکنش‌دهنده‌ها هستند، درحالی‌که در واکنش هدف حضور ندارند. برای حذف آن‌ها، واکنش سوم را وارونه می‌کنیم و در $\frac{3}{2}$ ضرب می‌کنیم:
$\mathrm{3H_2O(l)\rightarrow 3H_2(g)+\frac{3}{2}O_2(g)}$
$\Delta H'_3=\frac{3}{2}(+572)=+858\,\mathrm{kJ}$

گام چهارم: جمع معادله‌ها و آنتالپی‌ها
با جمع سه معادلهٔ تنظیم‌شده، $\mathrm{3H_2(g)}$ و $\mathrm{\frac{3}{2}O_2(g)}$ کاملاً حذف می‌شوند. همچنین از مجموع $\mathrm{6H_2O(l)}$ در سمت فراورده‌ها، $\mathrm{3H_2O(l)}$ با آبِ سمت واکنش‌دهنده‌ها ساده می‌شود؛ پس دقیقاً به واکنش هدف می‌رسیم:
$\mathrm{2NH_3(g)+3N_2O(g)\rightarrow 4N_2(g)+3H_2O(l)}$
بنابراین:
$\Delta H=\Delta H'_1+\Delta H'_2+\Delta H'_3$
$\Delta H=-765-1128+858=-1035\,\mathrm{kJ}$
علامت منفی نشان می‌دهد واکنش گرماده است (شیمی ۲، صفحه‌های ۶۶–۶۷).

پاسخ: گزینهٔ ۲