سوال ۹۱ · شیمی
کنکور تجربی ۱۴۰۳ نوبت اول · سوال ۹۱ · کلید رسمی سازمان سنجش
شیمی · شیمی ۲ · فصل ۲: در پی غذای سالم
با توجه به واکنش داده‌شده، تغییر کدام عامل، سبب کاهش سرعت واکنش (با یکای مول بر لیتر بر ثانیه) می‌شود؟
الف: اضافه کردن آب به مخلوط واکنش
ب: افزایش مقدار روی
پ: افزایش غلظت محلول هیدروکلریک اسید
ت: استفاده از تکه‌ای روی به‌جای گرد آن
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۳ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
برای بررسی این واکنش باید اثر تغییر غلظت محلول و سطح تماس فلز با محلول را در نظر بگیریم. کتاب این دو عامل را از عوامل مؤثر بر سرعت واکنش معرفی می‌کند و نشان می‌دهد که افزایش سطح تماس می‌تواند واکنش را سریع‌تر کند (شیمی ۲، صفحه‌های ۸۰ تا ۸۲).
الف) اضافه‌کردن آب به مخلوط واکنش: با افزودن آب، حجم محلول افزایش می‌یابد، درحالی‌که در لحظهٔ رقیق‌کردن، مقدار اسید تغییر نمی‌کند. طبق رابطهٔ ، غلظت اسید کاهش می‌یابد؛ بنابراین واکنش کندتر می‌شود. پس «الف» عامل کاهش سرعت است.
ب) افزایش مقدار روی: افزایش مقدار یک جامد را نباید با افزایش غلظت یک مادهٔ حل‌شده یکسان دانست. واکنش روی با اسید در سطح فلز انجام می‌شود؛ افزودن روی، به‌خودی‌خود سرعت را کاهش نمی‌دهد و اگر سطح تماس در دسترس را بیشتر کند، می‌تواند سرعت را افزایش دهد. پس «ب» عامل کاهش سرعت نیست (شیمی ۲، صفحهٔ ۸۲).
پ) افزایش غلظت محلول هیدروکلریک اسید: با افزایش غلظت اسید، ذرات واکنش‌دهندهٔ بیشتری در حجم معینی از محلول حضور دارند و امکان برخورد آن‌ها با سطح روی بیشتر می‌شود؛ بنابراین سرعت افزایش می‌یابد، نه کاهش (شیمی ۲، صفحه‌های ۸۰ و ۸۱).
ت) استفاده از تکه‌ای روی به‌جای گرد آن: در مقایسهٔ جرم‌های یکسان، تکهٔ روی سطح تماس کمتری از گرد روی دارد. در نتیجه، تماس فلز با اسید کمتر و واکنش کندتر می‌شود. پس «ت» نیز عامل کاهش سرعت است (شیمی ۲، صفحهٔ ۸۲).
یکای سرعت در صورت سؤال، ، بیانگر تغییر غلظت در واحد زمان است؛ نباید آن را با مقدار کل مادهٔ مصرف‌شده یا تولیدشده تا پایان واکنش اشتباه گرفت.
بنابراین دو تغییر «الف» و «ت» سبب کاهش سرعت واکنش می‌شوند.
پاسخ: گزینهٔ ۳
چرا گزینه‌های دیگر نادرست‌اند
- گزینهٔ ۱: ممکن است به‌دلیل درست‌بودن اثر «ت»، این گزینه را انتخاب کنید؛ اما افزایش غلظت اسید در «پ»، سرعت واکنش را افزایش می‌دهد، نه کاهش.
- گزینهٔ ۲: این گزینه می‌تواند از اشتباه‌گرفتن افزایش مقدار واکنش‌دهنده با کاهش سرعت ناشی شود. افزایش مقدار روی به‌خودی‌خود عامل کاهش سرعت نیست و افزایش غلظت اسید نیز واکنش را سریع‌تر می‌کند.
- گزینهٔ ۴: اثر کاهندهٔ «الف» درست است، اما افزایش مقدار روی در «ب» باعث کاهش سرعت نمی‌شود؛ اگر سطح تماس روی با محلول افزایش یابد، حتی می‌تواند سرعت را بیشتر کند.
راهنمایی قدم‌به‌قدم (پیش از دیدن پاسخ)
- عوامل مؤثر بر سرعت واکنش، به‌ویژه غلظت و سطح تماس واکنش‌دهنده‌ها، را از بخش «آهنگ واکنش» به یاد بیاورید.
- افزودن آب، محلول اسید را رقیق می‌کند. همچنین برای جرم یکسان از یک جامد، گرد آن سطح تماس بیشتری از یک تکهٔ درشت دارد.
- هر مورد را از نظر کاهش غلظت اسید یا کاهش سطح تماس روی بررسی کنید؛ افزایش مقدار جامد را به‌خودی‌خود عامل کندشدن واکنش ندانید.