سوال ۱۰۸ شیمی کنکور تجربی ۱۴۰۲ نوبت اول با پاسخ تشریحی

برای یافتن عبارت نادرست، باید «تغییر آنتالپی» را از «انرژی فعال‌سازی» جدا کنیم.

گام اول: تعیین گرماگیر یا گرماده بودن واکنش
در نمودار، سطح انرژی فراورده‌های $\mathrm{D+E}$ بالاتر از واکنش‌دهندهٔ $\mathrm{A}$ است؛ بنابراین:
$\Delta H=H_{\text{فراورده‌ها}}-H_{\text{واکنش‌دهنده‌ها}}>0$
پس واکنش گرماگیر است و گزینهٔ اول درست است. برای تشخیص نوع واکنش، سطح انرژی ابتدا و انتها را مقایسه می‌کنیم، نه ارتفاع قله را؛ این همان روش بررسی نمودارهای انرژی در کتاب است (شیمی ۳، صفحهٔ ۹۷–۹۸).

گام دوم: مقایسهٔ انرژی فعال‌سازی و سرعت
انرژی فعال‌سازی، اختلاف انرژی میان قلهٔ مسیر و سطح واکنش‌دهنده‌هاست. چون هر دو مسیر از سطح یکسانی آغاز می‌شوند، ولی قلهٔ مسیر $(1)$ بلندتر است، داریم:
$E_{\mathrm{a},1}>E_{\mathrm{a},2}$
در شرایط یکسان، سد انرژی بزرگ‌تر باعث کمتر شدن سرعت واکنش می‌شود؛ بنابراین مسیر $(1)$ کندتر است و گزینهٔ دوم درست است (شیمی ۳، صفحهٔ ۹۷).

گام سوم: بررسی نقش کاتالیزگر
کاتالیزگر با فراهم کردن مسیری با انرژی فعال‌سازی کمتر، سرعت واکنش را افزایش می‌دهد. بنابراین مسیر $(2)$ با مسیر کاتالیزشده سازگار است و گزینهٔ چهارم نیز درست است (شیمی ۳، صفحهٔ ۹۷–۹۸).

گام چهارم: بررسی عبارت نادرست
کوتاه‌تر بودن قلهٔ مسیر $(2)$ به معنای انجام واکنش در دمای بالاتر نیست؛ کاهش انرژی فعال‌سازی می‌تواند انجام واکنش با سرعت مناسب در دمای پایین‌تر را امکان‌پذیر کند. همچنین کاتالیزگر سطح انرژی آغاز و پایان را تغییر نمی‌دهد؛ پس:
$\Delta H_1=\Delta H_2>0$
در نتیجه هر دو مسیر گرماگیرند و ادعای «آزاد شدن گرمای بیشتر» نیز نادرست است. گزینهٔ سوم، هم در برداشت از دما و هم در برداشت از گرمای واکنش خطا دارد.

پاسخ: گزینهٔ ۳