سوال ۸۳ · شیمی
کنکور تجربی ۱۴۰۵ · سوال ۸۳ · کلید رسمی سازمان سنجش
شیمی · شیمی ۲ · فصل ۱: قدر هدایای زمینی را بدانیم
در فرایند تقطیر جزء‌به‌جزء نفت خام، روند تغییر کدام ویژگی از هیدروکربن‌ها با کاهش ارتفاع برج، کاهشی است؟
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۴ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
برای حل سؤال، باید ویژگی برش‌های نفتی را از بالای برج به پایین مقایسه کنیم، نه تغییر ویژگی‌های یک مایع معین بر اثر گرم‌شدن را.
۱. جهت تغییر دما را مشخص می‌کنیم: دمای برج از پایین به بالا کاهش می‌یابد؛ بنابراین با کاهش ارتفاع، به قسمت‌های گرم‌تر برج می‌رسیم. مولکول‌های سبک‌تر و فرّارتر بیشتر بالا می‌روند و برش‌های دارای نقطهٔ جوش بالاتر در بخش‌های پایین‌تر جدا می‌شوند (شیمی ۲، صفحهٔ ۴۴–۴۵).
۲. ویژگی برش‌های پایین‌تر را بررسی می‌کنیم: این برش‌ها از هیدروکربن‌های سنگین‌تر تشکیل شده‌اند و به‌طور کلی نقطهٔ جوش، گرانروی و چگالی بیشتری دارند. پس این سه ویژگی با کاهش ارتفاع برج، روند افزایشی دارند.
۳. فرّار بودن یعنی تمایل ماده به بخارشدن. در شرایط یکسان، هیدروکربن‌هایی که نقطهٔ جوش بالاتری دارند، دشوارتر بخار می‌شوند و فرّار بودن کمتری دارند. مقایسهٔ برش‌های سبک مانند بنزین با برش‌های سنگین مانند نفت کوره نیز همین روند را نشان می‌دهد (شیمی ۲، صفحهٔ ۴۴).
بنابراین با حرکت به سمت پایین برج، فرّار بودن کاهش می‌یابد.
پاسخ: گزینهٔ ۴
چرا گزینه‌های دیگر نادرست‌اند
- گزینهٔ ۱: ممکن است با توجه به گرم‌تر بودن پایین برج و کاهش گرانروی یک مایع بر اثر گرم‌شدن، این گزینه انتخاب شود؛ اما پرسش دربارهٔ مقایسهٔ برش‌های متفاوت نفتی است. برش‌های پایین‌تر سنگین‌ترند و به‌طور کلی گرانروی بیشتری دارند.
- گزینهٔ ۲: وارونه در نظر گرفتن جهت تغییر دمای برج می‌تواند باعث انتخاب این گزینه شود. پایین برج گرم‌تر است و برش‌هایی با نقطهٔ جوش بالاتر در آن جدا می‌شوند؛ پس با کاهش ارتفاع، نقطهٔ جوش افزایش می‌یابد.
- گزینهٔ ۳: ممکن است اثر گرم‌شدن بر چگالی یک مایع با تفاوت چگالی برش‌های نفتی اشتباه گرفته شود. در مقایسهٔ برش‌ها، مواد سنگین‌ترِ پایین برج به‌طور کلی چگالی بیشتری از برش‌های سبکِ بالای برج دارند.
راهنمایی قدم‌به‌قدم (پیش از دیدن پاسخ)
- شکل برج تقطیر نفت خام را به یاد بیاورید: کدام بخش گرم‌تر است و مولکول‌های سبک‌تر تا کدام قسمت برج بالا می‌روند؟
- با حرکت از بالای برج به پایین، برش‌های سنگین‌تر با نقطهٔ جوش بالاتر جدا می‌شوند؛ پس جهت حرکت در صورت سؤال را درست مشخص کنید.
- در شرایط یکسان، ماده‌ای که نقطهٔ جوش بالاتری دارد، آسان‌تر بخار می‌شود یا دشوارتر؟ ویژگی مربوط به آسانیِ بخارشدن را بررسی کنید.