سوال ۷۶ شیمی کنکور تجربی ۱۴۰۳ نوبت اول با پاسخ تشریحی

۱. مقدار گازهای حاصل از تجزیه را حساب می‌کنیم.

طبق کتاب، نسبت ضرایب مواد در معادلهٔ موازنه‌شده، نسبت مول‌های مصرف‌شده و تولیدشده را نشان می‌دهد (شیمی ۱، صفحهٔ ۷۹). در واکنش

$\mathrm{SO_2Cl_2(g)\rightarrow SO_2(g)+Cl_2(g)}$

نسبت مولی هر فراورده به واکنش‌دهنده برابر یک است؛ پس از تجزیهٔ کامل داریم:

$n(\mathrm{SO_2})=n(\mathrm{Cl_2})=0.5\,\mathrm{mol}$

بنابراین مجموع مول‌های گازی پس از تجزیه برابر است با:

$n_1=0.5+0.5=1.0\,\mathrm{mol}$

۲. مقدارهای مصرف‌شده و تولیدشده در واکنش دوم را تعیین می‌کنیم.

$\mathrm{2CO(g)+O_2(g)\rightarrow 2CO_2(g)}$

نسبت مول‌های واردشده برابر نسبت ضرایب واکنش است:

$\dfrac{n(\mathrm{CO})}{n(\mathrm{O_2})}=\dfrac{0.8}{0.4}=\dfrac{2}{1}$

پس با تبدیل‌شدن $50\%$ از هر دو گاز به فراورده، مقدارهای مصرف‌شده عبارت‌اند از:

$n_{\text{مصرفی}}(\mathrm{CO})=0.50\times0.8=0.4\,\mathrm{mol}$

$n_{\text{مصرفی}}(\mathrm{O_2})=0.50\times0.4=0.2\,\mathrm{mol}$

نسبت مولی کربن دی‌اکسید تولیدشده به کربن مونوکسید مصرف‌شده برابر یک است؛ بنابراین:

$n(\mathrm{CO_2})=0.4\,\mathrm{mol}$

مقدار واکنش‌دهنده‌های باقی‌مانده نیز برابر است با:

$n_{\text{باقی‌مانده}}(\mathrm{CO})=0.8-0.4=0.4\,\mathrm{mol}$

$n_{\text{باقی‌مانده}}(\mathrm{O_2})=0.4-0.2=0.2\,\mathrm{mol}$

۳. مجموع مول‌های گازی نهایی را به دست می‌آوریم.

طبق فرض سؤال، واکنش دیگری انجام نمی‌شود؛ بنابراین گوگرد دی‌اکسید و کلر بدون تغییر باقی می‌مانند. همهٔ گازهای موجود، از جمله واکنش‌دهنده‌های مصرف‌نشده، باید در مجموع شمرده شوند:

$n_{\text{کل}}=0.5+0.5+0.4+0.2+0.4=2.0\,\mathrm{mol}$

توجه کنید که پایستگی جرم به معنی ثابت‌ماندن مجموع مول‌های گاز نیست؛ قانون پایستگی جرم بر ثابت‌ماندن شمار اتم‌های هر عنصر تأکید دارد (شیمی ۱، صفحه‌های ۶۳–۶۴).

۴. درصد مولی گوگرد دی‌اکسید را محاسبه می‌کنیم:

$\text{درصد مولی گوگرد دی‌اکسید}=\dfrac{n(\mathrm{SO_2})}{n_{\text{کل}}}\times100=\dfrac{0.5}{2.0}\times100=25\%$

پاسخ: گزینهٔ ۲