سوال ۹۲ شیمی کنکور تجربی ۱۴۰۴ نوبت دوم با پاسخ تشریحی

۱. گرمای آزادشده از چگالش را حساب می‌کنیم.
طبق معادلهٔ سؤال، تبدیل هر مول کربن‌دی‌اکسید گازی به جامد با آزاد شدن $25\,\mathrm{kJ}$ گرما همراه است. گرمای یک فرایند به مقدار ماده و حالت فیزیکی آن بستگی دارد (شیمی ۲، صفحه‌های ۶۳–۶۴). بنابراین:
$Q=3\,\mathrm{mol}\times25\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}}=75\,\mathrm{kJ}$

۲. آنتالپی واکنش اتین با هیدروژن را به دست می‌آوریم.
برای این محاسبه، مجموع انرژی پیوندهای تشکیل‌شده را از مجموع انرژی پیوندهای شکسته‌شده کم می‌کنیم؛ زیرا شکستن پیوند گرماگیر و تشکیل آن گرماده است (شیمی ۲، صفحه‌های ۶۸–۶۹):
$\Delta H=\sum E_{\text{پیوندهای شکسته‌شده}}-\sum E_{\text{پیوندهای تشکیل‌شده}}$

اتین دارای یک پیوند $\mathrm{C\equiv C}$ و دو پیوند $\mathrm{C-H}$ است. در سمت واکنش‌دهنده‌ها، دو پیوند $\mathrm{H-H}$ نیز وجود دارد. اتان دارای یک پیوند $\mathrm{C-C}$ و شش پیوند $\mathrm{C-H}$ است. با استفاده از عددهای داده‌شده در خود سؤال، برای مصرف یک مول اتین داریم:
$\Delta H=[840+2(415)+2(435)]-[350+6(415)]=-300\,\mathrm{kJ}$
پس به‌ازای مصرف هر مول اتین، $300\,\mathrm{kJ}$ گرما آزاد می‌شود. علامت منفی آنتالپی نیز گرماده بودن واکنش را نشان می‌دهد.

۳. مقدار اتین لازم برای آزاد کردن گرمای برابر را حساب می‌کنیم:
$n(\mathrm{C_2H_2})=\frac{75\,\mathrm{kJ}}{300\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}}}=0.25\,\mathrm{mol}$

جرم مولی اتین و جرم موردنیاز برابرند با:
$M(\mathrm{C_2H_2})=2(12)+2(1)=26\,\mathrm{g\,mol^{-1}}$
$m=nM=0.25\,\mathrm{mol}\times26\,\mathrm{g\,mol^{-1}}=6.50\,\mathrm{g}$

پاسخ: گزینهٔ ۳