سوال ۹۲ شیمی کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت اول با پاسخ تشریحی

برای انتخاب پاسخ، باید هر دو شرط سؤال هم‌زمان برقرار باشند:

• واکنش گرماگیر باشد؛ یعنی $\Delta H>0$.
• مجموع ضریب‌های مواد گازی در سمت فراورده‌ها کمتر از سمت واکنش‌دهنده‌ها باشد؛ یعنی $\Delta n_g<0$.

در شمارش مول‌های گازی، مواد مایع و جامد را حساب نمی‌کنیم. توجه به نماد حالت فیزیکی ضروری است؛ برای نمونه، در معادلهٔ واکنش کلسیم کربنات با هیدروکلریک اسید، کتاب کربن‌دی‌اکسید را گازی و آب را مایع نشان می‌دهد (شیمی ۲، صفحهٔ ۸۷–۸۸).

گزینهٔ ۱: تجزیهٔ هیدروژن پراکسید

$\mathrm{2H_2O_2(l)\rightarrow 2H_2O(l)+O_2(g)}$

این واکنش گرماده است، پس شرط جذب گرما را ندارد. همچنین در سمت واکنش‌دهنده‌ها مادهٔ گازی نداریم، ولی در سمت فراورده‌ها اکسیژن گازی تولید می‌شود:

$\Delta n_g=1-0=+1$

بنابراین هیچ‌یک از دو شرط برقرار نیست.

گزینهٔ ۲: تشکیل هیدرازین از عنصرهای سازنده

$\mathrm{N_2(g)+2H_2(g)\rightarrow N_2H_4(l)}$

تشکیل هیدرازین از نیتروژن و هیدروژن گرماگیر است؛ بنابراین $\Delta H>0$. از سوی دیگر، هیدرازین در شرایط معمول مایع است؛ در نتیجه، در سمت واکنش‌دهنده‌ها مجموعاً $3$ مول گاز داریم، اما در سمت فراورده‌ها مادهٔ گازی نداریم:

$\Delta n_g=0-(1+2)=-3$

پس این واکنش هم با جذب گرما و هم با کاهش شمار مول‌های گازی همراه است.

گزینهٔ ۳: تجزیهٔ آمونیاک

$\mathrm{2NH_3(g)\rightarrow N_2(g)+3H_2(g)}$

این واکنش، وارونهٔ تشکیل آمونیاک و گرماگیر است. مطابق قواعد ترموشیمی، با وارونه کردن واکنش، علامت تغییر آنتالپی نیز عوض می‌شود (شیمی ۲، صفحهٔ ۷۴–۷۵). بااین‌حال:

$\Delta n_g=(1+3)-2=+2$

پس شمار مول‌های گازی افزایش می‌یابد و شرط دوم برقرار نیست.

گزینهٔ ۴: تشکیل متان

$\mathrm{C(s,graphite)+2H_2(g)\rightarrow CH_4(g)}$

گرافیت جامد است و در شمارش مول‌های گازی وارد نمی‌شود؛ بنابراین:

$\Delta n_g=1-2=-1$

هرچند شمار مول‌های گازی کاهش می‌یابد، تشکیل متان از گرافیت و هیدروژن گرماده است، نه گرماگیر؛ این همان واکنش تشکیل متان است که در بحث قانون هس بررسی می‌شود (شیمی ۲، صفحهٔ ۷۴–۷۵).

در نتیجه، فقط تشکیل هیدرازین هر دو شرط سؤال را دارد.

پاسخ: گزینهٔ ۲