Q: واکنشهای زیر در دمای $25\,^\circ\text{C}$ و فشار $1\,\text{atm}$ داده شدهاند: $$2\text{NO(g)} + \text{O}_2\text{(g)} \rightarrow 2\text{NO}_2\text{(g)} \quad \Delta H = -114\,\text{kJ}$$ $$\text{N}_2\text{(g)} + \text{O}_2\text{(g)} \rightarrow 2\text{NO(g)} \quad \Delta H = +181\,\text{kJ}$$ از این دادهها، $\Delta H$ برای واکنش $\text{N}_2\text{(g)} + 2\text{O}_2\text{(g)} \rightarrow 2\text{NO}_2\text{(g)}$ بر حسب $\text{kJ}$ کدام است؟

$+67$ — گزینهٔ «$+67$» درست است. هدف $\text{N}_2+2\text{O}_2\to2\text{NO}_2$ است. واکنشِ دوم ($\text{N}_2+\text{O}_2\to2\text{NO}$، $\Delta H=+181$) و واکنشِ اول ($2\text{NO}+\text{O}_2\to2\text{NO}_2$، $\Delta H=-114$) هر دو **مستقیم** (بدونِ وارونکردن و بدونِ ضریب) جمع میشوند؛ در این جمع $2\text{NO}$ از دو طرف حذف میشود و دقیقاً معادلهٔ هدف باقی میماند: $\Delta H=(+181)+(-114)=+67\,\text{kJ}$. وارسیِ مستقل با آنتالپیِ تشکیل: $\Delta H_f(\text{NO})=+90.3$ و $\Delta H_f(\text{NO}_2)=+33.2$؛ پس هدف $=2(33.2)=+66.4\approx+67$ و واکنشِ دوم $=2(90.3)=+180.6\approx+181$ — سازگار. ردِ سایر گزینهها: $-67$ از وارونکردنِ بیدلیلِ معادلهٔ هدف؛ $+295$ از جمعِ $181+114$ (یعنی وارونکردنِ اشتباهِ واکنشِ اول)؛ $-295$ از همان خطا با علامتِ برعکس. تلهٔ تستی: در قانونِ هس فقط واکنشی را وارون کنید که مادهای در سمتِ اشتباهِ آن قرار دارد؛ اینجا $\text{NO}$ در واکنشِ دوم فراورده و در واکنشِ اول واکنشدهنده است، پس بدونِ هیچ وارونکردنی حذف میشود.

Q: برای واکنش $2\text{NO(g)} + \text{O}_2\text{(g)} \rightarrow 2\text{NO}_2\text{(g)}$، سرعت مصرف $\text{O}_2$ برابر $3.0 \times 10^{-3}\,\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}$ است. سرعت تولید $\text{NO}_2$ بر حسب $\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}$ کدام است؟

$6.0 \times 10^{-3}$ — گزینه «$6.0 \times 10^{-3}$» درست است. نسبت استوکیومتری: $\frac{\text{سرعت تولید NO}_2}{2} = \frac{\text{سرعت مصرف O}_2}{1}$، بنابراین $R_{\text{NO}_2} = 2 \times 3.0 \times 10^{-3} = 6.0 \times 10^{-3}$. سایر گزینهها حاصل تقسیم یا ضرب نادرست. تلهٔ تستی: تبدیلِ سرعتِ یک ماده به سرعتِ مادهٔ دیگر (یا به سرعتِ واکنش $v$) باید دقیقاً با نسبتِ ضرایبِ استوکیومتریِ آن دو ماده در معادلهٔ موازنهشده انجام شود؛ معکوسکردنِ این نسبت یا فراموشکردنِ تقسیم بر ضریب، رایجترین خطا در این نوع سؤال است.

Q: تغییر آنتالپی برای واکنش زیر با استفاده از آنتالپی پیوندهای دادهشده چند کیلوژول است؟ $$\text{C}_2\text{H}_2\text{(g)} + 2\text{H}_2\text{(g)} \rightarrow \text{C}_2\text{H}_6\text{(g)}$$ آنتالپی پیوندها ($\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$): $\text{C≡C}=837$، $\text{C-H}=415$، $\text{H-H}=436$، $\text{C-C}=347$

$-298\,\text{kJ}$ — «$-298\,\text{kJ}$» درست است زیرا مجموع پیوندهای شکسته $=837+2\times415+2\times436=2539$، مجموع پیوندهای تشکیلشده $=347+6\times415=2837$ و $\Delta H=2539-2837=-298\,\text{kJ}$. سایر گزینهها ناشی از شمارش نادرست پیوندها هستند. تلهٔ تستی: $\Delta H=\Sigma E_{\text{شکسته}}-\Sigma E_{\text{تشکیلشده}}$ باید با شمارشِ دقیقِ تعدادِ هر نوع پیوند (طبقِ ضرایبِ معادلهٔ موازنهشده) اعمال شود؛ برعکسکردنِ ترتیبِ این تفریق، رایجترین منشأِ خطای علامت در این نوع سؤال است.

Q: در واکنش $\text{N}_2\text{(g)} + 3\text{H}_2\text{(g)} \rightarrow 2\text{NH}_3\text{(g)}$، غلظت $\text{N}_2$ پس از $5.0$ ثانیه به اندازه $0.20\,\text{M}$ کاهش مییابد. سرعت متوسط **تولید $\text{NH}_3$** در این بازه بر حسب مول بر لیتر بر ثانیه چقدر است؟

$0.080\,\text{M}\cdot\text{s}^{-1}$ — «$0.080\,\text{M}\cdot\text{s}^{-1}$» درست است زیرا $\frac{\Delta[\text{NH}_3]}{\Delta t} = 2 \times \frac{-\Delta[\text{N}_2]}{\Delta t} = 2 \times \frac{0.20}{5.0} = 0.080\,\text{M}\cdot\text{s}^{-1}$. گزینههای دیگر کاربرد نادرست ضرایب استوکیومتری را نشان میدهند. تلهٔ تستی: سرعتِ مصرف/تولیدِ هر ماده باید با ضریبِ استوکیومتریِ همان ماده در معادلهٔ موازنهشده متناسب شود؛ فراموشکردنِ این ضریب یا اعمالِ آن در جهتِ اشتباه، رایجترین خطا در این نوع سؤال است.

Q: با استفاده از میانگین آنتالپی پیوند $\text{O-H}$ برابر $463\,\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$ و سایر دادههای جدول، تغییر آنتالپی برای واکنش $2\text{H}_2\text{O(g)} \rightarrow 2\text{H}_2\text{(g)} + \text{O}_2\text{(g)}$ چند کیلوژول برآورد میشود؟ آنتالپی پیوندها ($\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$): $\text{H-H}=436$، $\text{O=O}=495$

$+485\,\text{kJ}$ — «$+485\,\text{kJ}$» درست است چون $4$ پیوند $\text{O-H}$ شکسته ($4\times463=1852$) و $2$ پیوند $\text{H-H}$ و $1$ پیوند $\text{O=O}$ تشکیل میشود ($2\times436+495=1367$). $\Delta H = 1852-1367=+485\,\text{kJ}$. گزینهٔ منفی حاصل وارون کردن رابطه است. تلهٔ تستی: $\Delta H=\Sigma E_{\text{شکسته}}-\Sigma E_{\text{تشکیلشده}}$ باید با شمارشِ دقیقِ تعدادِ هر نوع پیوند (طبقِ ضرایبِ معادلهٔ موازنهشده) اعمال شود؛ برعکسکردنِ ترتیبِ این تفریق، رایجترین منشأِ خطای علامت در این نوع سؤال است.

Q: یک فرد $50\,\text{g}$ گلوکز ($\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$، $M=180\,\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$) مصرف میکند. گرمای سوختن گلوکز $-2803\,\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$ است. اگر همهٔ این انرژی صرف گرم کردن $10\,\text{L}$ آب $25\,^\circ\text{C}$ شود، دمای نهایی آب چند درجه سلسیوس میشود؟ (چگالی آب $1\,\text{g/mL}$ و $c_\text{آب}=4.18\,\text{J}\cdot\text{g}^{-1}\cdot{^\circ\text{C}}^{-1}$)

$43.6\,^\circ\text{C}$ — «$43.6\,^\circ\text{C}$» درست است زیرا مول گلوکز $=50/180\approx0.2778\,\text{mol}$، انرژی $=0.2778\times2803=778.6\,\text{kJ}=778600\,\text{J}$، جرم آب $=10000\,\text{g}$، $\Delta T=\frac{778600}{10000\times4.18}\approx18.63\,^\circ\text{C}$ و دمای نهایی $=25+18.63=43.6\,^\circ\text{C}$. سایر گزینهها حاصل اشتباه در تبدیل یکا یا محاسبهٔ مول هستند. تلهٔ تستی: در معادلهٔ $Q=mc\Delta\theta$، $\Delta\theta$ باید دقیقاً تفاضلِ دمای نهایی و اولیهٔ همان جسم باشد؛ در مسائلِ ترکیبی (دو جسم/دو ماده)، خلطِ $\Delta\theta$ یک جسم با جسمِ دیگر یا فراموشکردنِ جرمِ واقعیِ آن، رایجترین خطاست.

Q: با استفاده از دادههای آنتالپی پیوند، $\Delta H$ واکنش $\text{H}_2(g)+\text{Cl}_2(g)\to 2\text{HCl}(g)$ کدام است؟ (پیوندها: $\text{H-H}=+436$، $\text{Cl-Cl}=+242$، $\text{H-Cl}=+431\,\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$)

$-184\,\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$ — گزینه «$-184\,\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$» درست است. $\Delta H = (436+242) - (2\times431) = -184$، واکنش گرماده است. گزینههای دیگر حاصل جمع نادرست پیوندها یا اشتباه در علامت هستند. تلهٔ تستی: $\Delta H=\Sigma E_{\text{شکسته}}-\Sigma E_{\text{تشکیلشده}}$ باید با شمارشِ دقیقِ تعدادِ هر نوع پیوند (طبقِ ضرایبِ معادلهٔ موازنهشده) اعمال شود؛ برعکسکردنِ ترتیبِ این تفریق، رایجترین منشأِ خطای علامت در این نوع سؤال است.

Q: طبق قانون هس، $\Delta H$ تبدیل یک مول گرافیت به الماس ($\text{C}(gr)\to\text{C}(dia)$) با توجه به آنتالپی سوختن آنها ($\Delta H_c^\circ$ گرافیت $-393.5$ و الماس $-395.4\,\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$) کدام است؟

$+1.9\,\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$ — گزینه «$+1.9\,\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$» درست است. $\Delta H = \Delta H_c(gr) - \Delta H_c(dia) = -393.5 - (-395.4) = +1.9$، فرآیند گرماگیر. گزینههای دیگر حاصل اشتباه در علامت یا محاسبهٔ مجموع هستند. تلهٔ تستی: هرچه آنتالپی سوختن یک آلوتروپ منفیتر باشد، آن آلوتروپ انرژی پتانسیل بیشتری داشته و ناپایدارتر است؛ گرافیت با آنتالپی سوختن کمتر منفی ($-393.5$ در برابر $-395.4$ الماس)، همان مادهی پایدارتر است.

Q: برای واکنش $\text{CH}_4(g)+2\text{O}_2(g)\rightarrow\text{CO}_2(g)+2\text{H}_2\text{O}(g)$ و با استفاده از میانگین آنتالپی پیوندهای زیر ($\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$): $\text{C-H}:415$، $\text{O=O}:495$، $\text{C=O}:745$، $\text{O-H}:463$ مقدار $\Delta H$ واکنش برحسب $\text{kJ}$ کدام است؟

$-692$ — «$-692$» درست است. پیوندهای شکسته: $4\times415+2\times495=1660+990=2650$. پیوندهای تشکیلشده: $2\times745+4\times463=1490+1852=3342$. $\Delta H=2650-3342=-692$. سایر گزینهها حاصل اشتباه در شمارش پیوندها یا جابهجایی صورت و مخرج فرمول هستند. تلهٔ تستی: $\Delta H=\Sigma E_{\text{شکسته}}-\Sigma E_{\text{تشکیلشده}}$ باید با شمارشِ دقیقِ تعدادِ هر نوع پیوند (طبقِ ضرایبِ معادلهٔ موازنهشده) اعمال شود؛ برعکسکردنِ ترتیبِ این تفریق، رایجترین منشأِ خطای علامت در این نوع سؤال است.

Question 1

واکنش‌های زیر در دمای $25\,^\circ	ext{C}$ و فشار $1\,	ext{atm}$ داده شده‌اند:
$$2	ext{NO(g)} + 	ext{O}_2	ext{(g)} ightarrow 2	ext{NO}_2	ext{(g)} \quad \Delta H = -114\,	ext{kJ}$$
$$	ext{N}_2	ext{(g)} + 	ext{O}_2	ext{(g)} ightarrow 2	ext{NO(g)} \quad \Delta H = +181\,	ext{kJ}$$
از این داده‌ها، $\Delta H$ برای واکنش $	ext{N}_2	ext{(g)} + 2	ext{O}_2	ext{(g)} ightarrow 2	ext{NO}_2	ext{(g)}$ بر حسب $	ext{kJ}$ کدام است؟

Accepted Answer

$+67$ — گزینهٔ «$+67$» درست است. هدف $	ext{N}_2+2	ext{O}_2	o2	ext{NO}_2$ است. واکنشِ دوم ($	ext{N}_2+	ext{O}_2	o2	ext{NO}$، $\Delta H=+181$) و واکنشِ اول ($2	ext{NO}+	ext{O}_2	o2	ext{NO}_2$، $\Delta H=-114$) هر دو **مستقیم** (بدونِ وارون‌کردن و بدونِ ضریب) جمع می‌شوند؛ در این جمع $2	ext{NO}$ از دو طرف حذف می‌شود و دقیقاً معادلهٔ هدف باقی می‌ماند: $\Delta H=(+181)+(-114)=+67\,	ext{kJ}$. وارسیِ مستقل با آنتالپیِ تشکیل: $\Delta H_f(	ext{NO})=+90.3$ و $\Delta H_f(	ext{NO}_2)=+33.2$؛ پس هدف $=2(33.2)=+66.4\approx+67$ و واکنشِ دوم $=2(90.3)=+180.6\approx+181$ — سازگار. ردِ سایر گزینه‌ها: $-67$ از وارون‌کردنِ بی‌دلیلِ معادلهٔ هدف؛ $+295$ از جمعِ $181+114$ (یعنی وارون‌کردنِ اشتباهِ واکنشِ اول)؛ $-295$ از همان خطا با علامتِ برعکس. تلهٔ تستی: در قانونِ هس فقط واکنشی را وارون کنید که ماده‌ای در سمتِ اشتباهِ آن قرار دارد؛ اینجا $	ext{NO}$ در واکنشِ دوم فراورده و در واکنشِ اول واکنش‌دهنده است، پس بدونِ هیچ وارون‌کردنی حذف می‌شود.

Question 2

برای واکنش $2	ext{NO(g)} + 	ext{O}_2	ext{(g)} ightarrow 2	ext{NO}_2	ext{(g)}$، سرعت مصرف $	ext{O}_2$ برابر $3.0 	imes 10^{-3}\,	ext{mol}\cdot	ext{L}^{-1}\cdot	ext{s}^{-1}$ است. سرعت تولید $	ext{NO}_2$ بر حسب $	ext{mol}\cdot	ext{L}^{-1}\cdot	ext{s}^{-1}$ کدام است؟

Accepted Answer

$6.0 	imes 10^{-3}$ — گزینه «$6.0 	imes 10^{-3}$» درست است. نسبت استوکیومتری: $\frac{	ext{سرعت تولید NO}_2}{2} = \frac{	ext{سرعت مصرف O}_2}{1}$، بنابراین $R_{	ext{NO}_2} = 2 	imes 3.0 	imes 10^{-3} = 6.0 	imes 10^{-3}$. سایر گزینه‌ها حاصل تقسیم یا ضرب نادرست. تلهٔ تستی: تبدیلِ سرعتِ یک ماده به سرعتِ مادهٔ دیگر (یا به سرعتِ واکنش $v$) باید دقیقاً با نسبتِ ضرایبِ استوکیومتریِ آن دو ماده در معادلهٔ موازنه‌شده انجام شود؛ معکوس‌کردنِ این نسبت یا فراموش‌کردنِ تقسیم بر ضریب، رایج‌ترین خطا در این نوع سؤال است.

Question 3

تغییر آنتالپی برای واکنش زیر با استفاده از آنتالپی پیوندهای داده‌شده چند کیلوژول است؟

$$	ext{C}_2	ext{H}_2	ext{(g)} + 2	ext{H}_2	ext{(g)} ightarrow 	ext{C}_2	ext{H}_6	ext{(g)}$$

آنتالپی پیوندها ($	ext{kJ}\cdot	ext{mol}^{-1}$): $	ext{C≡C}=837$، $	ext{C-H}=415$، $	ext{H-H}=436$، $	ext{C-C}=347$

Accepted Answer

$-298\,	ext{kJ}$ — «$-298\,	ext{kJ}$» درست است زیرا مجموع پیوندهای شکسته $=837+2	imes415+2	imes436=2539$، مجموع پیوندهای تشکیل‌شده $=347+6	imes415=2837$ و $\Delta H=2539-2837=-298\,	ext{kJ}$. سایر گزینه‌ها ناشی از شمارش نادرست پیوندها هستند. تلهٔ تستی: $\Delta H=\Sigma E_{	ext{شکسته}}-\Sigma E_{	ext{تشکیل‌شده}}$ باید با شمارشِ دقیقِ تعدادِ هر نوع پیوند (طبقِ ضرایبِ معادلهٔ موازنه‌شده) اعمال شود؛ برعکس‌کردنِ ترتیبِ این تفریق، رایج‌ترین منشأِ خطای علامت در این نوع سؤال است.

Question 4

در واکنش $	ext{N}_2	ext{(g)} + 3	ext{H}_2	ext{(g)} ightarrow 2	ext{NH}_3	ext{(g)}$، غلظت $	ext{N}_2$ پس از $5.0$ ثانیه به اندازه $0.20\,	ext{M}$ کاهش می‌یابد. سرعت متوسط **تولید $	ext{NH}_3$** در این بازه بر حسب مول بر لیتر بر ثانیه چقدر است؟

Accepted Answer

$0.080\,	ext{M}\cdot	ext{s}^{-1}$ — «$0.080\,	ext{M}\cdot	ext{s}^{-1}$» درست است زیرا $\frac{\Delta[	ext{NH}_3]}{\Delta t} = 2 	imes \frac{-\Delta[	ext{N}_2]}{\Delta t} = 2 	imes \frac{0.20}{5.0} = 0.080\,	ext{M}\cdot	ext{s}^{-1}$. گزینه‌های دیگر کاربرد نادرست ضرایب استوکیومتری را نشان می‌دهند. تلهٔ تستی: سرعتِ مصرف/تولیدِ هر ماده باید با ضریبِ استوکیومتریِ همان ماده در معادلهٔ موازنه‌شده متناسب شود؛ فراموش‌کردنِ این ضریب یا اعمالِ آن در جهتِ اشتباه، رایج‌ترین خطا در این نوع سؤال است.

Question 5

با استفاده از میانگین آنتالپی پیوند $	ext{O-H}$ برابر $463\,	ext{kJ}\cdot	ext{mol}^{-1}$ و سایر داده‌های جدول، تغییر آنتالپی برای واکنش $2	ext{H}_2	ext{O(g)} ightarrow 2	ext{H}_2	ext{(g)} + 	ext{O}_2	ext{(g)}$ چند کیلوژول برآورد می‌شود؟

آنتالپی پیوندها ($	ext{kJ}\cdot	ext{mol}^{-1}$): $	ext{H-H}=436$، $	ext{O=O}=495$

Accepted Answer

$+485\,	ext{kJ}$ — «$+485\,	ext{kJ}$» درست است چون $4$ پیوند $	ext{O-H}$ شکسته ($4	imes463=1852$) و $2$ پیوند $	ext{H-H}$ و $1$ پیوند $	ext{O=O}$ تشکیل می‌شود ($2	imes436+495=1367$). $\Delta H = 1852-1367=+485\,	ext{kJ}$. گزینهٔ منفی حاصل وارون کردن رابطه است. تلهٔ تستی: $\Delta H=\Sigma E_{	ext{شکسته}}-\Sigma E_{	ext{تشکیل‌شده}}$ باید با شمارشِ دقیقِ تعدادِ هر نوع پیوند (طبقِ ضرایبِ معادلهٔ موازنه‌شده) اعمال شود؛ برعکس‌کردنِ ترتیبِ این تفریق، رایج‌ترین منشأِ خطای علامت در این نوع سؤال است.

Question 6

یک فرد $50\,	ext{g}$ گلوکز ($	ext{C}_6	ext{H}_{12}	ext{O}_6$، $M=180\,	ext{g}\cdot	ext{mol}^{-1}$) مصرف می‌کند. گرمای سوختن گلوکز $-2803\,	ext{kJ}\cdot	ext{mol}^{-1}$ است. اگر همهٔ این انرژی صرف گرم کردن $10\,	ext{L}$ آب $25\,^\circ	ext{C}$ شود، دمای نهایی آب چند درجه سلسیوس می‌شود؟ (چگالی آب $1\,	ext{g/mL}$ و $c_	ext{آب}=4.18\,	ext{J}\cdot	ext{g}^{-1}\cdot{^\circ	ext{C}}^{-1}$)

Accepted Answer

$43.6\,^\circ	ext{C}$ — «$43.6\,^\circ	ext{C}$» درست است زیرا مول گلوکز $=50/180\approx0.2778\,	ext{mol}$، انرژی $=0.2778	imes2803=778.6\,	ext{kJ}=778600\,	ext{J}$، جرم آب $=10000\,	ext{g}$، $\Delta T=\frac{778600}{10000	imes4.18}\approx18.63\,^\circ	ext{C}$ و دمای نهایی $=25+18.63=43.6\,^\circ	ext{C}$. سایر گزینه‌ها حاصل اشتباه در تبدیل یکا یا محاسبهٔ مول هستند. تلهٔ تستی: در معادلهٔ $Q=mc\Delta	heta$، $\Delta	heta$ باید دقیقاً تفاضلِ دمای نهایی و اولیهٔ همان جسم باشد؛ در مسائلِ ترکیبی (دو جسم/دو ماده)، خلطِ $\Delta	heta$ یک جسم با جسمِ دیگر یا فراموش‌کردنِ جرمِ واقعیِ آن، رایج‌ترین خطاست.

Question 7

با استفاده از داده‌های آنتالپی پیوند، $\Delta H$ واکنش $	ext{H}_2(g)+	ext{Cl}_2(g)	o 2	ext{HCl}(g)$ کدام است؟ (پیوندها: $	ext{H-H}=+436$، $	ext{Cl-Cl}=+242$، $	ext{H-Cl}=+431\,	ext{kJ}\cdot	ext{mol}^{-1}$)

Accepted Answer

$-184\,	ext{kJ}\cdot	ext{mol}^{-1}$ — گزینه «$-184\,	ext{kJ}\cdot	ext{mol}^{-1}$» درست است. $\Delta H = (436+242) - (2	imes431) = -184$، واکنش گرماده است. گزینه‌های دیگر حاصل جمع نادرست پیوندها یا اشتباه در علامت هستند. تلهٔ تستی: $\Delta H=\Sigma E_{	ext{شکسته}}-\Sigma E_{	ext{تشکیل‌شده}}$ باید با شمارشِ دقیقِ تعدادِ هر نوع پیوند (طبقِ ضرایبِ معادلهٔ موازنه‌شده) اعمال شود؛ برعکس‌کردنِ ترتیبِ این تفریق، رایج‌ترین منشأِ خطای علامت در این نوع سؤال است.

Question 8

طبق قانون هس، $\Delta H$ تبدیل یک مول گرافیت به الماس ($	ext{C}(gr)	o	ext{C}(dia)$) با توجه به آنتالپی سوختن آن‌ها ($\Delta H_c^\circ$ گرافیت $-393.5$ و الماس $-395.4\,	ext{kJ}\cdot	ext{mol}^{-1}$) کدام است؟

Accepted Answer

$+1.9\,	ext{kJ}\cdot	ext{mol}^{-1}$ — گزینه «$+1.9\,	ext{kJ}\cdot	ext{mol}^{-1}$» درست است. $\Delta H = \Delta H_c(gr) - \Delta H_c(dia) = -393.5 - (-395.4) = +1.9$، فرآیند گرماگیر. گزینه‌های دیگر حاصل اشتباه در علامت یا محاسبهٔ مجموع هستند. تلهٔ تستی: هرچه آنتالپی سوختن یک آلوتروپ منفی‌تر باشد، آن آلوتروپ انرژی پتانسیل بیشتری داشته و ناپایدارتر است؛ گرافیت با آنتالپی سوختن کمتر منفی ($-393.5$ در برابر $-395.4$ الماس)، همان ماده‌ی پایدارتر است.

Question 9

مقدار گرمای یکسانی به جرم‌های برابر از آب ($c_{	ext{آب}}=4.18\,	ext{J}\cdot	ext{g}^{-1}\cdot{}^{\circ}	ext{C}^{-1}$)، اتانول ($c_{	ext{اتانول}}=2.44\,	ext{J}\cdot	ext{g}^{-1}\cdot{}^{\circ}	ext{C}^{-1}$) و آهن ($c_{	ext{آهن}}=0.45\,	ext{J}\cdot	ext{g}^{-1}\cdot{}^{\circ}	ext{C}^{-1}$) داده می‌شود. اگر هر سه در دمای اولیه یکسانی باشند، کدام گزینه درست است؟

Accepted Answer

دمای نهایی آهن از همه بیشتر است. — «دمای نهایی آهن از همه بیشتر است» درست است، زیرا در $Q=mc\Delta	heta$ با $Q$ و $m$ یکسان، هرچه $c$ کوچک‌تر باشد $\Delta	heta$ بزرگ‌تر می‌شود. کمترین $c$ مربوط به آهن است، بنابراین بیشترین افزایش دما و بیشترین دمای نهایی را دارد. سایر گزینه‌ها غلطند: آب با $c$ بزرگ‌ترین کمترین افزایش دما را دارد؛ اتانول بین این دو قرار می‌گیرد و دماها برابر نیستند. تلهٔ تستی: در معادلهٔ $Q=mc\Delta	heta$، $\Delta	heta$ باید دقیقاً تفاضلِ دمای نهایی و اولیهٔ همان جسم باشد؛ در مسائلِ ترکیبی (دو جسم/دو ماده)، خلطِ $\Delta	heta$ یک جسم با جسمِ دیگر یا فراموش‌کردنِ جرمِ واقعیِ آن، رایج‌ترین خطاست.

Question 10

برای واکنش $	ext{CH}_4(g)+2	ext{O}_2(g)ightarrow	ext{CO}_2(g)+2	ext{H}_2	ext{O}(g)$ و با استفاده از میانگین آنتالپی پیوندهای زیر ($	ext{kJ}\cdot	ext{mol}^{-1}$):
$	ext{C-H}:415$، $	ext{O=O}:495$، $	ext{C=O}:745$، $	ext{O-H}:463$
مقدار $\Delta H$ واکنش برحسب $	ext{kJ}$ کدام است؟

Accepted Answer

$-692$ — «$-692$» درست است. پیوندهای شکسته: $4	imes415+2	imes495=1660+990=2650$. پیوندهای تشکیل‌شده: $2	imes745+4	imes463=1490+1852=3342$. $\Delta H=2650-3342=-692$. سایر گزینه‌ها حاصل اشتباه در شمارش پیوندها یا جابه‌جایی صورت و مخرج فرمول هستند. تلهٔ تستی: $\Delta H=\Sigma E_{	ext{شکسته}}-\Sigma E_{	ext{تشکیل‌شده}}$ باید با شمارشِ دقیقِ تعدادِ هر نوع پیوند (طبقِ ضرایبِ معادلهٔ موازنه‌شده) اعمال شود؛ برعکس‌کردنِ ترتیبِ این تفریق، رایج‌ترین منشأِ خطای علامت در این نوع سؤال است.

ماده	$c\ (\text{J}\cdot\text{g}^{-1}\cdot{^\circ\text{C}}^{-1})$
آب	$4.18$
اتانول	$2.44$
آلومینیم	$0.90$
آهن	$0.45$
مس	$0.38$
جیوه	$0.14$

فرایند	علامت $Q$ سامانه	دمای محیط
گرماده	$Q < 0$	بالا می‌رود
گرماگیر	$Q > 0$	پایین می‌آید

پیوند	$\Delta H\ (\text{kJ/mol})$	پیوند	$\Delta H\ (\text{kJ/mol})$
$\text{H-H}$	$+436$	$\text{C-H}$	$+415$
$\text{Cl-Cl}$	$+242$	$\text{C-C}$	$+347$
$\text{H-Cl}$	$+431$	$\text{C=C}$	$+611$
$\text{O=O}$	$+495$	$\text{C=O}$	$+745$
$\text{N≡N}$	$+945$	$\text{O-H}$	$+463$

ماده	$\Delta H_c^\circ\ (\text{kJ/mol})$
متان	$-890$
پروپان	$-2220$
اتانول	$-1368$
گلوکز	$-2803$

ماده غذایی	ارزش سوختی $(\text{kJ/g})$
کربوهیدرات	$17$
پروتئین	$17$
چربی	$38$

02_در پی غذای سالم (علوم ریاضی)

خلاصه‌ی درسنامه

دما، گرما و انرژی جنبشی

گرمای ویژه

سامانه و محیط

آنتالپی

آنتالپی پیوند

آنتالپی سوختن

قانون هس

سرعت واکنش

عوامل مؤثر بر سرعت

انرژی فعال‌سازی

نگهداری مواد غذایی

ردپای غذا

جدول فرمول‌های پرکاربرد

مطالب فراتر از کتاب

نمونه تست

مباحث مرتبط

ادامه‌ی این مبحث رو ببین

عامل	اثر	دلیل ذره‌ای
دمای بالاتر	افزایش	تندی و انرژی بیشتر ذرات
غلظت بیشتر	افزایش	برخوردهای بیشتر در واحد حجم
سطح تماس بیشتر	افزایش	برخورد بیشتر در مرز فاز
کاتالیزگر	افزایش	مسیر جایگزین با $E_a$ کمتر

روش	عامل کنترل‌شده	دلیل شیمیایی
سردخانه	دما	کاهش سرعت واکنش‌های فساد
خشک کردن	رطوبت	حذف محیط رشد میکروب
بسته‌بندی در خلأ	اکسیژن	توقف واکنش‌های اکسایش
نمک‌سود	فعالیت آبی	جلوگیری از رشد میکروب
ترشی	pH	عدم رشد اکثر میکروب‌ها
پاستوریزاسیون	میکروب	انعقاد پروتئین میکروب

کمیت	فرمول
گرما	$Q = mc\Delta\theta$
تغییر آنتالپی	$\Delta H = H_f - H_i = Q_p$
از روی پیوند	$\Delta H = \Sigma E_{\text{شکسته}} - \Sigma E_{\text{تشکیل‌شده}}$
سرعت واکنش	$v = \frac{\Delta n}{\Delta t \cdot \nu_i}$
قانون هس	$\Delta H_{\text{هدف}} = \Sigma \Delta H_i$
ارزش انرژی	$E = m \times \text{ارزش سوختی}$