سوال ۲۴۲ شیمی کنکور تجربی ۱۴۰۰ با پاسخ تشریحی

گام اول ـ تعیین مقدار کل مخلوط
در شرایط $\mathrm{STP}$، حجم هر مول گاز برابر $22.4\,\mathrm{L}$ است؛ بنابراین:
$n_{\text{کل}}=\frac{11.2\,\mathrm{L}}{22.4\,\mathrm{L\,mol^{-1}}}=0.50\,\mathrm{mol}$

گام دوم ـ تعیین نسبت مصرف هیدروژن
اتن دارای پیوند دوگانه و سیرنشده است و با واکنش افزایشی می‌تواند به ترکیبی سیرشده تبدیل شود (شیمی ۲، صفحهٔ ۴۱). اتین نیز یک پیوند سه‌گانه دارد و از اتن سیرنشده‌تر است (شیمی ۲، صفحهٔ ۴۲). معادله‌های تبدیل کامل آن‌ها به اتان عبارت‌اند از:
$\mathrm{C_2H_4+H_2\longrightarrow C_2H_6}$
$\mathrm{C_2H_2+2H_2\longrightarrow C_2H_6}$
پس هر مول اتن، یک مول هیدروژن و هر مول اتین، دو مول هیدروژن مصرف می‌کند. اتان اولیه سیرشده است و در این واکنش افزایشی هیدروژن مصرف نمی‌کند.

گام سوم ـ محاسبهٔ مقدار گازهای سیرنشده
طبق صورت سؤال، مقدار مولی اتن و اتین برابر است. اگر مقدار هر کدام را $x\,\mathrm{mol}$ بگیریم، با استفاده از ضرایب معادله‌های موازنه‌شده داریم؛ این همان روش استفاده از نسبت‌های مولی در محاسبات واکنش است (شیمی ۲، صفحه‌های ۲۳–۲۴):
$x+2x=0.15\quad\Rightarrow\quad x=0.05$
بنابراین:
$n_{\text{اتن}}+n_{\text{اتین}}=0.05+0.05=0.10\,\mathrm{mol}$

گام چهارم ـ محاسبهٔ درصد مولی اتان اولیه
$n_{\text{اتان اولیه}}=0.50-0.10=0.40\,\mathrm{mol}$
درصد مولی اتان از تقسیم مقدار اتان اولیه بر مقدار کل مخلوط اولیه به دست می‌آید:
$\text{درصد مولی اتان}=\frac{0.40}{0.50}\times100=80\%$
دقت کنید اتان تولیدشده در واکنش نباید در صورت این کسر وارد شود؛ سؤال سهم اتان را در مخلوط اولیه می‌خواهد.

پاسخ: گزینهٔ ۴