سوال ۱۱۰ شیمی کنکور تجربی ۱۴۰۴ نوبت دوم با پاسخ تشریحی

۱. اثر تغییر حجم را بررسی می‌کنیم.

در تعادل $\mathrm{H_2(g)+Br_2(g)\rightleftharpoons 2HBr(g)}$، مجموع ضرایب گازی سمت واکنش‌دهنده‌ها $1+1=2$ و سمت فراورده‌ها نیز $2$ است. مطابق کتاب، تغییر فشار ناشی از تغییر حجم در دمای ثابت، تعادلی با شمار مول‌های گازی برابر در دو طرف را جابه‌جا نمی‌کند (شیمی ۳، صفحهٔ ۱۰۷). بنابراین، با تغییر حجم، مقدار هر ماده همان $1\,\mathrm{mol}$ باقی می‌ماند.

۲. غلظت‌ها را پس از انتقال به ظرف بزرگ‌تر حساب می‌کنیم.

غلظت اولیهٔ هر ماده در ظرف $2\,\mathrm{L}$ برابر است با:

$c_1=\frac{n}{V_1}=\frac{1}{2}=0.5\,\mathrm{mol\,L^{-1}}$

پس از انتقال به ظرف $5\,\mathrm{L}$، غلظت هر ماده می‌شود:

$c_2=\frac{1}{5}=0.2\,\mathrm{mol\,L^{-1}}$

بنابراین:

$\frac{c_2}{c_1}=\frac{0.2}{0.5}=0.4$

پس غلظت هر سه ماده به $0.4$ برابر مقدار اولیه می‌رسد و گزینهٔ ۱ درست است. دقت کنید که «جابه‌جا نشدن تعادل» به معنی «ثابت ماندن غلظت‌ها» نیست.

۳. سایر گزینه‌ها را بررسی می‌کنیم.

گزینهٔ ۲: واکنش رفت گرماده است؛ بنابراین کاهش دما تعادل را در جهت تولید فراورده جابه‌جا می‌کند و ثابت تعادل افزایش می‌یابد، نه کاهش (شیمی ۳، صفحه‌های ۱۰۷–۱۰۸). برای بررسی عددی، ثابت تعادل اولیه برابر است با:

$K_1=\frac{[\mathrm{HBr}]^2}{[\mathrm{H_2}][\mathrm{Br_2}]}=\frac{(0.5)^2}{0.5\times0.5}=1$

اگر مقدار فراورده $20\%$ زیاد شود، مقدار آن از $1$ به $1.2\,\mathrm{mol}$ می‌رسد. طبق ضرایب واکنش، با تولید $0.2\,\mathrm{mol}$ فراورده، از هر واکنش‌دهنده $0.1\,\mathrm{mol}$ مصرف می‌شود؛ پس مقدار هرکدام $0.9\,\mathrm{mol}$ خواهد بود. در همان ظرف داریم:

$K_2=\frac{(1.2/2)^2}{(0.9/2)(0.9/2)}=\frac{16}{9}$

در نتیجه، $K_2/K_1=16/9$ است، نه $0.8$.

گزینهٔ ۳: با انتقال به ظرف $1\,\mathrm{L}$، غلظت فراورده از $0.5$ به $1\,\mathrm{mol\,L^{-1}}$ می‌رسد؛ یعنی دو برابر می‌شود، نه نصف. همچنین به علت برابری مجموع ضرایب گازی دو طرف، تعادل جابه‌جا نمی‌شود (شیمی ۳، صفحهٔ ۱۰۷).

گزینهٔ ۴: افزایش دما، تعادل گرماده را در جهت برگشت، یعنی جهت مصرف گرما، جابه‌جا می‌کند؛ پس بخش اول درست است (شیمی ۳، صفحه‌های ۱۰۷–۱۰۸). اما افزایش دما و انرژی جنبشی ذرات به معنای بالارفتن سطح انرژی شیمیایی واکنش‌دهنده‌ها در نمودار انرژی واکنش نیست؛ بنابراین کل عبارت درست نیست.

پاسخ: گزینهٔ ۱