کلاس خصوصی المپیاد شیمی – جواب سوال ۳۰ المپیاد شیمی مرحله اول ۱۴۰۱ – نمودار تغییرات انرژی واکنش های دو مرحله ای

تدریس المپیاد شیمی و شیمی کنکور

استاد شیمی آنلاین (همه شهرها) و حضوری (فقط تهران)

دکتر مهدی نباتی – مدرس شیمی رتبه های برتر ایران

المپیاد شیمی مرحله اول المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس المپیاد شیمی مرحله اول تدریس المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس خصوصی المپیاد شیمی مرحله اول

المپیاد شیمی مرحله اول المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس المپیاد شیمی مرحله اول تدریس المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس خصوصی المپیاد شیمی مرحله اول

سوال ۳۰ المپیاد شیمی ۱۴۰۱ مرحله اول

با توجه به انرژی پیوندهای داده شده، کدام شکل نشان دهنده ی تغییرات انرژی در مسیر ساز و کار دو مرحله ای زیر است؟

المپیاد شیمی مرحله اول المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس المپیاد شیمی مرحله اول تدریس المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس خصوصی المپیاد شیمی مرحله اول

پاسخ:

دانش آموزان عزیزم با توجه به اینکه این واکنش دو مرحله ای است بنابراین در نمودار تغییرات انرژی، دو قله انرژی و یک دره انرژی خواهیم دید.

از طرفی واکنش کلی از جمع دو واکنش در دو مرحله ۱ و ۲ به دست خواهد آمد که به صورت زیر می باشد:

H₂ + Br₂  →  ۲ HBr

المپیاد شیمی مرحله اول المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس المپیاد شیمی مرحله اول تدریس المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس خصوصی المپیاد شیمی مرحله اول

از طرفی آنتالپی برای هر واکنش از اختلاف انرژی پیوندی واکنش دهنده ها و فراورده ها به دست می آید:

ΔH  = E_{پیوند واکنش دهنده} – E_{پیوند فراورده}

المپیاد شیمی مرحله اول المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس المپیاد شیمی مرحله اول تدریس المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس خصوصی المپیاد شیمی مرحله اول

آنتالپی واکنش مرحله ۱:

برای به دست آوردن آنتالپی واکنش مرحله اول کافی است انرژی پیوند فراورده (HBr) را از انرژی پیوند واکنش دهنده  (H₂) کم کنیم:

ΔH₁  = ۴۳۶ – ۳۶۳ = + ۷۳ kJ/mol

بنابراین، این واکنش گرماگیر بوده یعنی سطح انرژی فراورده ها باید بالاتر از واکنش دهنده ها باشد. پس تا اینجای کار، نمودار گزینه ۴ اشتباه است.

المپیاد شیمی مرحله اول المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس المپیاد شیمی مرحله اول تدریس المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس خصوصی المپیاد شیمی مرحله اول

آنتالپی واکنش مرحله ۲:

برای به دست آوردن آنتالپی واکنش مرحله دوم کافی است انرژی پیوند فراورده (HBr) را از انرژی پیوند واکنش دهنده  (Br₂) کم کنیم:

ΔH₁  = ۳۶۶ – ۳۶۳ = + ۳ kJ/mol

بنابراین، این واکنش گرماگیر بوده یعنی سطح انرژی فراورده ها باید بالاتر از واکنش دهنده ها باشد. پس، نمودار گزینه ۳ اشتباه است.

حالا باید از بین دو نمودار ۱ و ۲ یکی را انتخاب کنیم.

با توجه به اینکه هر دو مرحله واکنش گرماگیر بوده و برای هر مرحله، بایستی سطح انرژی فراورده ها بالاتر از سطح انرژی واکنش دهنده ها باشد، که با این تفاسیر، هر دو نمودار گزینه های ۱ و ۲ دقیقا همین را نشان می دهند.

اما، چون آنتالپی واکنش مرحله ۲ در مقایسه با آنتالپی واکنش مرحله ۱ بسیار کوچک است، لذا سطح انرژی فراورده ها و واکنش دهنده ها در مرحله دوم باید نزدیک به هم باشند. لذا نمودار گزینه ۱ درست است.

از طرفی برای درستی نمودار گزینه ۱، دلیل دیگری نیز وجود دارد و آن این است که بیشتر بودن آنتالپی واکنش مرحله ۱ نسبت به مرحله ۲ نشان می دهد که مرحله ۱ مرحله تعیین کننده سرعت این واکنش دو مرحله ای است. لذا طبیعی است که انرژی فعالسازی مرحله اول بسیار بزرگتر از انرژی فعالسازی واکنش مرحله دوم باشد. که باز در مقایسه نمودارهای مرحله های ۱ و ۲ مشاهده می کنیم که انرژی فعالسازی واکنش مرحله ۱ در نمودار گزینه ۱ بزرگتر از انرژی فعالسازی واکنش مرحله ۱ در نمودار گزینه ۲ می باشد.

المپیاد شیمی مرحله اول المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس المپیاد شیمی مرحله اول تدریس المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس خصوصی المپیاد شیمی مرحله اول

پاسخ صحیح:

با توجه به تحلیل های انجام شده متوجه می شویم که گزینه ۱ پاسخ صحیح سوال ۳۰ المپیاد شیمی مرحله اول ۱۴۰۱ می باشد.

تدریس خصوصی آنلاین المپیاد شیمی تهران کرج تبریز مشهد اصفهان شیراز رشت خرم آباد ارومیه اردبیل کرمان اهواز ساری بابل کرمانشاه قم همدان سنندج زنجان

تدریس خصوصی آنلاین المپیاد شیمی تهران کرج تبریز مشهد اصفهان شیراز رشت خرم آباد ارومیه اردبیل کرمان اهواز ساری بابل کرمانشاه قم همدان سنندج زنجان

دکتر مهدی نباتی

استاد المپیاد شیمی ایران

تدریس خصوصی آنلاین المپیاد شیمی تهران کرج تبریز مشهد اصفهان شیراز رشت خرم آباد ارومیه اردبیل کرمان اهواز ساری بابل کرمانشاه قم همدان سنندج زنجان

تدریس خصوصی آنلاین المپیاد شیمی تهران کرج تبریز مشهد اصفهان شیراز رشت خرم آباد ارومیه اردبیل کرمان اهواز ساری بابل کرمانشاه قم همدان سنندج زنجان

تدریس خصوصی آنلاین شیمی کنکور و المپیاد شیمی ایران

تدریس خصوصی آنلاین المپیاد شیمی تهران کرج تبریز مشهد اصفهان شیراز رشت خرم آباد ارومیه اردبیل کرمان اهواز ساری بابل کرمانشاه قم همدان سنندج زنجان