سوال ۹۵ شیمی کنکور تجربی ۱۴۰۴ نوبت اول با پاسخ تشریحی

گام اول: ارتباط مقدار ماده و گرمای واکنش

گرمای واکنش به مقدار مواد شرکت‌کننده بستگی دارد؛ بنابراین اگر مقدار انجام واکنش چند برابر شود، گرمای آن نیز به همان نسبت تغییر می‌کند (شیمی ۲، صفحه‌های ۶۳–۶۴ و ۷۴–۷۵). چون هر دو واکنش گرماده‌اند، برای محاسبهٔ مجموع گرمای آزادشده، قدرمطلق گرمای آنها را جمع می‌کنیم.

گام دوم: تعیین نسبت مولی مواد

مقدار اکسیژن مصرفی در هر ظرف را $n$ مول در نظر می‌گیریم. طبق معادلهٔ اول، نسبت مولی کربن به اکسیژن برابر یک است؛ پس:

$n(\mathrm{C})=n$

در معادلهٔ دوم، به ازای هر نیم مول اکسیژن، یک مول هیدروژن مصرف می‌شود؛ بنابراین:

$n(\mathrm{H_2})=2n$

گام سوم: محاسبهٔ اکسیژن مصرفی هر واکنش

از سوختن $n$ مول کربن، $394n\,\mathrm{kJ}$ و از سوختن $2n$ مول هیدروژن، $286(2n)\,\mathrm{kJ}$ گرما آزاد می‌شود. در نتیجه:

$394n+286(2n)=193.2$

$966n=193.2\quad\Rightarrow\quad n=0.2\,\mathrm{mol}$

پس در هر واکنش، $0.2\,\mathrm{mol}$ اکسیژن مصرف شده است؛ این مقدار را نباید دوباره بین دو ظرف تقسیم کرد.

گام چهارم: محاسبهٔ مجموع جرم‌ها

جرم مولی کربن $12\,\mathrm{g\,mol^{-1}}$ و جرم مولی گاز هیدروژن $2\,\mathrm{g\,mol^{-1}}$ است. بنابراین:

$x=0.2\times12=2.4\,\mathrm{g}$

$y=(2\times0.2)\times2=0.8\,\mathrm{g}$

$x+y=2.4+0.8=3.2\,\mathrm{g}$

بنابراین مجموع جرم‌ها $3.2\,\mathrm{g}$ و اکسیژن مصرفی در هر واکنش $0.2\,\mathrm{mol}$ است.

پاسخ: گزینهٔ ۱