تدریس المپیاد شیمی – پاسخ سوال ۲۱ المپیاد شیمی مرحله اول ۱۴۰۱ – انرژی انیشتین

تدریس خصوصی المپیاد شیمی و شیمی کنکور

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

دکتر مهدی نباتی – استاد 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 ۲۱ المپیاد شیمی ۱۴۰۱ مرحله اول

بر حسب واحد جرم اتمی، جرم هسته هلیم _۲^۴He برابر با ۴٫۰۰۱۵۰ و جرم پروتون و نوترون به ترتیب برابر با ۱٫۰۰۷۲۷۶۵ و ۱٫۰۰۸۶۶۵ است. برای تبدیل هسته هلیم به اجزای سازنده اش به چند کیلوژول بر مول انرژی نیاز است؟

(یک واحد جرم اتمی معادل ^۲۷-۱۰ × ۱٫۶۶۰۵۴ کیلوگرم، سرعت نور ۱۰^۸ × ۲٫۹۹۷۹ متر بر ثانیه و عدد آووگادرو ۱۰^۲۳ × ۶٫۰۲۲ است.)

الف: ۱۰^۱۲ × ۲٫۷

ب: ۱۰^۹ × ۲٫۷

ج: ۱۰^۶ × ۲٫۷

د: ۱۰^۳ × ۲٫۷

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:

قدم اول:

نوشتن واکنش هسته ای تجزیه ایزوتوپ هلیم به ذرات سازنده:

متاسفانه این سوال یک اشتباه علمی بزرگی کرده و آن هم اینکه اجزای سازنده هلیم را فقط نوترون ها و پروتون ها در نظر گرفته است و الکترون ها را مد نظر قرار نداده است.

اما خب می دانیم که الکترون ها نیز جزو اجزای سازنده ایزوتوپ هلیم می باشد. و من نیز این سوال را بر مبنای درستش براتون حل می کنم و توضیح می دهم. اما از جواب نترسید چون جرم الکترون ها کم است و بنابراین تغییر آنچنانی در جواب ایجاد نخواهد کرد.

واکنش هسته ای تجزیه ایزتوپ هلیم به ذرات زیراتمی سازنده اش به صورت زیر است:

_۲^۴He  →   ۲ p  +  ۲ n  +  ۲ e

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

قدم دوم:

تعیین اختلاف جرم یک ایزوتوپ هلیم با اجزای سازنده اش:

Δm = 2 m_p + 2 m_n + 2 m_n – m_He

Δm = (2 × ۱٫۰۰۷۲۷۶۵) +  (۲ × ۱٫۰۰۸۶۶۵) +  (۲ × ۰٫۰۰۰۵) –  ۴٫۰۰۱۵۰

⇓

Δm = 0.031383 amu

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

قدم سوم:

تبدیل اختلاف جرم به کیلوگرم به ازای یک ایزوتوپ:

Δm = 0.031383 × ۱٫۶۶۶۰۵۴ × ۱۰^-۲۷

⇓

Δm = 0.05211 × ۱۰^-۲۷ kg

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

قدم چهارم:

محاسبه انرژی انیشتین به ژول به ازای یک ایزوتوپ:

E = Δm × C²

E = 0.05211 × ۱۰^-۲۷ × (۲٫۹۹۷۹ × ۱۰^۸)^۲

⇓

E = 0.468358 × ۱۰^-۱۱ J

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

قدم پنجم:

تبدیل اختلاف انرژی به کیلوژول به ازای یک ایزوتوپ:

E = 0.468358 × ۱۰^-۱۱ × ۱۰^-۳

⇓

E = 0.468358 × ۱۰^-۱۴ kJ

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

قدم ششم:

محاسبه انرژی به کیلوژول به ازای یک مول ایزوتوپ:

E = 0.468358 × ۱۰^-۱۴ × ۶٫۰۲۲ × ۱۰^۲۳

⇓

E = 2.82 × ۱۰^۹ kJ/mol

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 و بررسی انجام شده متوجه می شویم که گزینه ب پاسخ صحیح سوال ۲۱ 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