سوال 89 دفترچه (سوال 14 شیمی)تجربی، اردیبهشت1403

کدام مورد درست است؟

۱) اگر واکنش: 2Y(g) + X(g) → XY₂(g)، گرماده باشد، واکنش: 2Y(g) + X(s) → XY₂(g) می‌تواند گرماگیر یا گرماده باشد.
۲) اگر واکنش: X₂(g) + H₂(g) → 2HX(g)، گرماده باشد، واکنش: X₂(s) + H₂(g) → 2HX(g) نیز به یقین گرماده است.
۳) اگر واکنش: X₂(g) + Y₂(g) → 2XY(g)، گرماگیر باشد، واکنش: X₂(g) + Y₂(g) → 2XY(s) نیز به یقین گرماگیر است.
۴) اگر واکنش: XH₂(s) → X(g) + 2H(g)، گرماگیر باشد، واکنش: XH₂(g) → X(g) + 2H(g) می‌تواند گرماگیر یا گرماده باشد.

پاسخ:

در ابتدا باید بدانیم که یک ماده در حالت گاز بیشترین سطح انرژی و در حالت جامد، دارای کمترین سطح انرژی هست. حال از دید گرماگیر و گرماده بودن، (با توجه به شکل زیر) گزینه‌ها را بررسی می‌کنیم:

۱) اگر واکنش: 2Y(g) + X(g) → XY₂(g)، گرماده باشد، واکنش: 2Y(g) + X(s) → XY₂(g) می‌تواند گرماگیر یا گرماده باشد:

درست است: مادۀ Y که در سمت واکنش دهنده‌ها است، از حالت گازی به حالت جامد تغییر کرده است، پس با توجه به توضیح ابتدای پاسخ، سطح انرژی واکنش دهنده‌ها کاهش می‌یابد و از آنجایی که واکنش گرماده بوده (مطابق شکل بالا، در واکنش گرماده، سطح انرژی فراورده‌ها پایین‌تر از واکنش دهنده‌هاست) ممکن است با کاهش سطح انرژی واکنش‌دهنده‌ها، واکنش گرماگیر شود؛ زیرا اگر سطح انرژی واکنش‌دهنده‌ها، زیاد کاهش یابد، آنتالپی واکنش دهنده‌ها می‌تواند کمتر از فراورده‌ها شود، در غیر این صورت اگر سطح انرژی واکنش‌دهنده، اندکی کاهش یابد، آنتالپی واکنش‌دهنده‌ها هنوز بیشتر از فراورده‌ها خواهد بود و واکنش گرماده می‌ماند.

۲) اگر واکنش: X₂(g) + H₂(g) → 2HX(g)، گرماده باشد، واکنش: X₂(s) + H₂(g) → 2HX(g) نیز به یقین گرماده است:

نادرست است: طبق توضیحات گزینۀ 1، زمانی که یک واکنش دهنده‌ از حالت گازی به حالت جامد تغییر حالت دهد (مانند مادۀ X در این گزینه)، سطح انرژی واکنش دهنده‌ها کاهش می‌یابد و این کاهش سطح انرژی می‌تواند تا حدی باشد که یک واکنش گرماده را به یک واکنش گرماگیر تبدیل کند، پس به یقین گرماده، باقی نمی‌ماند.

۳) اگر واکنش: X₂(g) + Y₂(g) → 2XY(g)، گرماگیر باشد، واکنش: X₂(g) + Y₂(g) → 2XY(s) نیز به یقین گرماگیر است:

نادرست است: در اینجا یک ماده در فراورده، از حالت گازی به حالت جامد، تغییر کرده است (مادۀ XY)، پس سطح انرژی فراورده، کاهش یافته است و از آنجایی که واکنش گرماگیر است (مطابق شکل بالا) ممکن است این کاهش سطح انرژی فراورده، تا حدی ادامه داشته باشد که انرژی آن (فراورده) از سطح انرژی واکنش دهنده‌ها نیز کمتر شده و واکنش گرماده شود، پس به یقین واکنش گرماگیر، باقی نمی‌ماند.

۴) اگر واکنش: XH₂(s) → X(g) + 2H(g)، گرماگیر باشد، واکنش: XH₂(g) → X(g) + 2H(g) می‌تواند گرماگیر یا گرماده باشد:

نادرست است: قبل از اینکه این گزینه را از دید تغییر حالت فیزیکی XH₂ بررسی کنیم، توجه کنیم که این واکنش مربوط به شکستن پیوند میان X و H₂ می‌باشد و آنتالپی شکستن پیوند همواره گرماگیر بوده و ارتباطی به حالت فیزیکی مواد ندارد؛ پس این واکنش نمی‌تواند گرماده شود و به یقین گرماگیر است.

بنابراین پاسخ گزینه 1 هست.

پیش نیاز لازم برای پاسخ به این تست:

• احاطه بر مفهوم آنتالپی
• آشنایی با واکنش‌های گرماده و گرماگیر

تحلیل سوال:

• بررسی واکنش‌های گرماده و گرماگیر از مبانی اصلی ترموشیمی بوده که یادگیری آن و مفهوم آنتالپی از الزامات کنکور و امتحان نهایی می‌باشد.

بخش زیبای تست:

• از سری تست‌های نسل جدید کنکور بوده که مشخص بود از یک ذهن خلاق طراحی شده است.

بخش دوست نداشتنی تست:

• نداشت، تبریک به طراح خلاق این تست.