سوال105دفترچه (سوال 30 شیمی)رشته ریاضی، تیر 1403
واکنش‌های گازی زیر در دو ظرف جداگانه دربسته و در دمای ثابت و درحالت تعادل قرار دارند. کدام مورد دربارۀ آنها درست است؟
I) CO+H2O⇌CO2+H2 , ΔH>0
II) CO+3H2⇌CH4+H2O , ΔH<0
1) افزایش دما در واکنش (I)، بر خلاف افزایش حجم ظرف در واکنش (II)، غلظت فرآورده‌ها را کاهش می‌دهد.
2) کاهش حجم ظرف در واکنش (I)، همانند کاهش دما در واکنش (II)، غلظت فرآورده‌ها افزایش می‌دهد.
3) افزایش غلظت CO(g) در واکنش (II)، همانند افزایش غلظت این گاز در واکنش (I)، مقدار K واکنش را افزایش می‌دهد.
4) کاهش فشار در واکنش (I)، برخلاف افزایش حجم ظرف در واکنش (II)، تعادل را در جهت برگشت جابه‌جا می‌کند.
پاسخ:
واکنش (I) با توجه به علامت آنتالپی آن، گرماگیر بوده و واکنش (II)، گرماده است، حال با استفاده از اصل لوشاتلیه به سراغ گزینه‌ها می‌رویم:
1) افزایش دما در واکنش (I)، بر خلاف افزایش حجم ظرف در واکنش (II)، غلظت فرآورده‌ها را کاهش می‌دهد:
این گزینه نادرست است زیرا: با توجه به گرماگیر بودن واکنش (I)، با افزایش دما، واکنش به سمت فراورده‌ها رفته و غلظت فراورده‌ها افزایش می‌یابد
2) کاهش حجم ظرف در واکنش (I)، همانند کاهش دما در واکنش (II)، غلظت فرآورده‌ها افزایش می‌دهد:
این گزینه درست است زیرا: کاهش حجم ظرف در واکنش (I)، باعث افزایش فشار در این واکنش شده و واکنش به سمتی می‌رود که فشار کمتر بوده یا مول‌های گازی کمتر باشند، اما در واکنش (I)، تعداد مول‌های گازی در طرفین برابر است، پس با افزایش فشار، واکنش به هیچ سمتی جابه‌جا نمی‌شود، منتها با کاهش حجم، (با توجه به فرمول غلظت مولار) غلظت مواد شرکت کننده در واکنش افزایش می‌یابد (چون غلظت با حجم رابطه عکس دارد) پس می‌توان گفت: با کاهش حجم ظرف در واکنش (I)، غلظت فرآورده‌ها افزایش می‌یابد،
از طرفی این گزینه اشاره کرده با کاهش دما در واکنش (II)، غلظت فرآورده‌ها افزایش می‌یابد، که این هم درست است، زیرا واکنش (II)، گرماده بوده و با کاهش دما، واکنش به سمت فراورده‌ها رفته و غلظت فراورده‌ها افزایش می‌یابد.
3) افزایش غلظت CO(g) در واکنش (II)، همانند افزایش غلظت این گاز در واکنش (I)، مقدار K واکنش را افزایش می‌دهد:
این گزینه نادرست است زیرا: K یا ثابت تعادل، فقط با تغییرات دما، تغییر می‌کند و تغییرات غلظت، تاثیری بر روی K ندارد.
4) کاهش فشار در واکنش (I)، برخلاف افزایش حجم ظرف در واکنش (II)، تعادل را در جهت برگشت جابه‌جا می‌کند:
این گزینه نادرست است زیرا: طبق توضیحات گزینه 2، تغییرات فشار تاثیری بر روی جابه‌جایی واکنش (I) ندارد و با تغییر فشار، واکنش به هیچ سمتی جابه‌جا نمی‌شود. ولی در واکنش (II)، با افزایش حجم یا کاهش فشار، واکنش به سمت مول‌های گازی بیشتر (یعنی به سمت واکنش دهنده‌ها) یا در جهت برگشت جابه‌جا می‌شود.
بنابراین پاسخ گزینه 2 خواهد بود.
پیش نیازهای لازم برای پاسخ این تست:
- احاطه بر مبحث اصل لوشاتلیه
- احاطه بر مبحث ثابت تعادل
- آشنایی با واکنش‌های گرماگیر و گرماده
تحلیل سوال:
در این سوال که تمرکز آن بر اصل لوشاتلیه بود، 8 مورد برای بررسی داشتیم (هر گزینه دو مورد) که موارد هر گزینه وابسته به هم بود. سوال‌های از این دسته نیاز به تمرکز بالای داوطلب دارد.
بخش زیبای تست:
تاثیرات فشار بر روی تغییرات غلظت مواد، در واکنشی که، فشار بر روی آن تاثیر ندارد از قسمت‌های زیبای این تست بود. (گزینه 2 و 4)
بخش دوست نداشتنی تست:
ندارد، تست جامعی از اصل لوشاتلیه بود؛ تبریک به طراح این تست.
