سوال ۱۶ — سؤال ۱۶ امتحان نهایی شیمی ۳ — شهریور ۱۴۰۵، نوبت صبح

الف) کاهش دما

ب)

$$K = \frac{[\mathrm{AB}]}{[\mathrm{A}][\mathrm{B}]}$$

پ) شمارش درست ذره‌های هر ماده در سامانهٔ (۱) (۲ ذرهٔ AB، ۴ ذرهٔ A و ۵ ذرهٔ B) و محاسبهٔ غلظت‌ها:

$$K = \frac{\left(\dfrac{2\times0.01}{2}\right)}{\left(\dfrac{4\times0.01}{2}\right)\left(\dfrac{5\times0.01}{2}\right)} = 20$$

الف) کاهش دما. نخست ذره‌ها را می‌شماریم:

• سامانهٔ (۱): ۴ ذرهٔ A، ۵ ذرهٔ B و ۲ ذرهٔ AB
• سامانهٔ (۲): ۲ ذرهٔ A، ۳ ذرهٔ B و ۴ ذرهٔ AB

از سامانهٔ (۱) به (۲)، ذره‌های A و B کم و ذره‌های AB زیاد شده‌اند؛ یعنی تعادل در جهت رفت (تولید AB) جابه‌جا شده است. (شمار کل اتم‌های A در هر دو سامانه ۶ و شمار کل اتم‌های B در هر دو ۷ است؛ پس ماده‌ای از ظرف برداشته یا به آن افزوده نشده است.) حالا سه گزینه را بررسی می‌کنیم:

• کاهش دما: واکنش گرماده است ($\Delta H < 0$) و گرما مانند یک فراورده رفتار می‌کند. طبق اصل لوشاتلیه، با کاهش دما تعادل به سمت تولید گرما، یعنی جهت رفت، جابه‌جا می‌شود و AB بیشتر می‌شود. این با شکل جور است.
• کاهش فشار: تعادل به سمتی می‌رود که مول‌های گازی بیشتری دارد، یعنی سمت واکنش‌دهنده‌ها (۲ مول گاز در برابر ۱ مول)؛ پس AB باید کمتر می‌شد.
• کاهش $[\mathrm{B}]$: تعادل برای جبران، به سمت تولید B یعنی جهت برگشت می‌رود؛ پس AB باید کمتر می‌شد.

بنابراین تغییر اعمال‌شده کاهش دما است.

ب) همهٔ مواد گازی‌اند؛ ثابت تعادل برابر است با غلظت فراورده تقسیم بر حاصل‌ضرب غلظت واکنش‌دهنده‌ها (هر یک به توان ضریبش، که اینجا ۱ است):

$$K = \frac{[\mathrm{AB}]}{[\mathrm{A}][\mathrm{B}]}$$

پ) غلظت هر ماده = (شمار ذره‌ها × $0.01$ مول) ÷ ۲ لیتر:

$$[\mathrm{AB}] = \frac{2\times0.01}{2} = 0.01\ \mathrm{mol\,L^{-1}}$$ $$[\mathrm{A}] = \frac{4\times0.01}{2} = 0.02\ \mathrm{mol\,L^{-1}}$$ $$[\mathrm{B}] = \frac{5\times0.01}{2} = 0.025\ \mathrm{mol\,L^{-1}}$$ $$K = \frac{0.01}{0.02\times0.025} = \frac{0.01}{0.0005} = 20$$