سوال ۱۴ — سؤال ۱۴ امتحان نهایی شیمی ۳ — مرداد ۱۴۰۵

آ) $\Delta H = -566\ \mathrm{kJ}$ (نوشتن علامت منفی الزامی است.)

ب) $200\ \mathrm{kJ}$؛ زیرا انرژی فعال‌سازی واکنش برابر $900 - 566 = 334\ \mathrm{kJ}$ است و با استفاده از کاتالیزگر انرژی فعال‌سازی کاهش می‌یابد.

پ) فراورده

آ) سطح انرژی فراورده‌ها ($\mathrm{2CO_2(g)}$) به اندازهٔ $566\ \mathrm{kJ}$ پایین‌تر از سطح واکنش‌دهنده‌ها ($\mathrm{2CO(g) + O_2(g)}$) است؛ یعنی واکنش گرماده است و این مقدار گرما آزاد می‌کند:

$$\Delta H = -566\ \mathrm{kJ}$$

ب) انرژی فعال‌سازی فاصلهٔ سطح واکنش‌دهنده‌ها تا قلهٔ نمودار است. عدد $900\ \mathrm{kJ}$ در نمودار از سطح فراورده‌ها تا قله است و سطح واکنش‌دهنده‌ها $566\ \mathrm{kJ}$ بالاتر از فراورده‌هاست؛ پس انرژی فعال‌سازی واکنش بدون کاتالیزگر برابر است با:

$$E_a = 900 - 566 = 334\ \mathrm{kJ}$$

کاتالیزگر مسیر تازه‌ای با انرژی فعال‌سازی کمتر پیش پای واکنش می‌گذارد (منحنی با قلهٔ کوتاه‌تر)؛ پس انرژی فعال‌سازی با کاتالیزگر باید کمتر از $334\ \mathrm{kJ}$ باشد. از میان عددهای داده‌شده فقط $200\ \mathrm{kJ}$ این شرط را دارد.

پ) آنتالپی واکنش را می‌توان با آنتالپی پیوندها تخمین زد:

$$\Delta H = \text{مجموع آنتالپی پیوندهای واکنش‌دهنده‌ها} - \text{مجموع آنتالپی پیوندهای فراورده‌ها}$$

چون $\Delta H$ منفی است، مجموع آنتالپی پیوندها در فراورده بیشتر است؛ یعنی هنگام تشکیل پیوندهای فراورده انرژی بیشتری آزاد می‌شود تا انرژی‌ای که برای شکستن پیوندهای واکنش‌دهنده‌ها لازم است.