------>>>>سری ششم سوالات آمادگی برای المپیاد شیمی<<<<-----

[elichem]

​

سلام . با کسب اجازه از آقای توکلی ششمین سری سوالات رو من تقدیمتون میکنم.​

اینم از شیمی فیزیک...​

​

..................................................................................................................................................​

1. 80 گرم محلول هیدروکلریک اسید 0.548% با یک تکه پتاسیم واکنش می دهد و 6.153 کیلوژول گرما آزاد می شود . مقادیر کلیه ی یونها را در داخل محلول پس از انجام واکنش بیابید .<o></o>​

​

گرماهای تشکیل مولی:<o></o>​

(Q(OH-)=-228.6kj
0=(+ Q(H​

Q(H2O)=-285.9kj Q(K+)=-252.5kj
<o></o>
​

............................................................................................................................................<o></o>​

2. مقداری هیدروژن خالص در ظرفی با اکسیژن هوا به طور آدیاباتیک می سوزد. آنتالپی تشکیل بخار آب در 298 کلوین -242کیلوژول می باشد .<o></o>​

ظرفیت گرمایی گازها در جو( ژول بر مول کلوین )<o></o>​

O2 : 40 N2 :33 H2 : 30 H2O : 41<o></o>​

الف) با فرض کامل بودن واکنش اگر 200% بیشتر از مقدار استوکیومتری لازم هوا مصرف کنیم ترکیب درصد مواد خروجی چگونه خواهد شد؟<o></o>​

ب) اگر دمای اولیه 298 کلوین باشد دمای شعله را بیابید.<o></o>​

............................................................................................................................................ <o></o>​

3. جرم بخار آب موجود در اتاقی با حجم 400مترمکعب بادمای 27 درجه ی سلسیوس رادر روزی که رطوبت 60 % است حساب کنید .<o></o>​

............................................................................................................................................<o></o>​

4.چگالی اندازه گیری شده ی یک آمین گازی در صفر سلسیوس به صورت تابعی از فشار به صورت زیر است:<o></o>​

P(atm) 0.2 0.5 0.8 <o></o>​

d(g/L) 0.2796 0.7080 1.1476
<o></o>
​

P/dرا در مقابل Pرسم کنید و برای پیدا کردن وزن دقیق مولکولی تا P=0 برون یابی کنید . گاز را شناسایی کنید .<o></o>​

.............................................................................................................................................<o></o>
5. یک حباب یک لیتری از گاز متان در فشار 10 کیلوپاسکال به یک حباب سه لیتری از گاز هیدروژن در 20 کیلو پاسکال متصل شده است . در دو حباب در دمای یکسان هستند . <o></o>
الف) بعد از مخلوط شدن گازها فشار کل چقدر است؟ <o></o>
ب) کسر مولی هر جزء در مخلوط چقدر است؟ <o></o>
............................................................................................................................................<o></o>
6. توضیح دهید چرا تعریف یک دیواره ی بی دررو مشخص میکند که باید دیواره ی صلب ناتراوا باشد.<o></o>
(برای مطالعه ی بیشتر به شیمی فیزیک لوین بخش 1-2 مراجعه کنید) <o></o>
<o> </o>
...........................................................................................................................................<o></o>
7. ثابت کنید که معادلات PV/T=C1 برایmثابت و V/m=C2 برایT,P ثابت نتیجه می دهد PV/mT=C3 <o></o>
<o></o>
............................................................................................................................................<o></o>
8. دوحباب به حجمهای یکسان و تخلیه شده از هوا توسط لوله ای با حجم قابل صرف نظر به یکدیگر وصل شده اند . یکی از دو حباب در حمام با دمای ثابت 200کلوین و دیگری در حمام با 300کلوین قرار داده شده است و سپس یک مول گاز ایده آل در سیستم تزریق شده است .تعداد نهایی مولهای گاز را در هر حباب حساب کنید . <o></o>
............................................................................................................................................<o></o>
9. هر خاصیت را به شدتی یا مقداری دسته بندی کنید. <o></o>
دما، جرم ، چگالی ، ظرفیت گرمایی، آنتروپی ، آنتالپی ، کسر مولی یک جزء ،شدت میدان الکتریکی ، ثابت گازها، فشار، فشار در حجم تحت دمای ثابت <o></o>
..........................................................................................................................................................
10.ظرفیت گرمایی مولی مایع AبرابرCA و ظرفیت گرمایی مولی جامدBبرابرCB است . جامد در مایع به طور کامل حل می شود و دمای محلول تغییر میکند. برای ثابت نگه داشتن دما در فرایند انحلال ،گرمای Qلازم است که اگر فرایند گرماگیر باشد مثبت و اگر گرماده باشد منفی است.اگر ظرفیت گرمایی محلول حاصل را Cدر نظر بگیریم کدامیک صحیح است؟
الف)اگرQمثبت باشدc>CA+CB
ب)اگر Qمنفی باشدc>CA+CB
ج)اگر Qنسبت به زمان صعودی باشدC>CA+CB
د)اگر Qنسبت به زمان نزولی باشد C>CA+CB
………………………………………………………………………………………………………………………………………..<
برای فعال تر شدن بخش شیمی هر سوالی رو که حل کردید بنویسید و دوستان خودتون رو از نظرتون محروم نکنید . <o></o>
اللهم اجعل سعینا فیما تحب و ترضی <o></o>
<o> </o>

 

[elichem]

انقد جواب ندادید که تاپیک ما هم رفت اون تهمها!
دستتون درد نکنه

 

[parastoo]

جواب3 میشه 6.2 کیلوگرم

اینو گفتم تاپیک بیادبالا

 

[najafi2020]

سوال 3 ---> منم 2/6 کیلوگرم آوردم.

سوال1----> فکر کنم راه حلم درست باشه اما جواب را تند حساب کردم.

اول عده ی مول های -Cl و +H را حساب میگنیم که 012/0 مول. پس در آخر هم 012/0 مول یون کلرید باقی می ماند.

وقتی تکه ای از K را داخل محلول اسید رقیق HCl میندازیم اول پتاسیم با +H واکنش میده و هیدروژن آزاد میکنه که اگر مقدار پتاسیم بیشتر از اسید باشه ، پتاسیم باقی مانده با آب واکنش میده که محصول آن یون های +K و -OH است. حالا باید به کمک دلتا H واکنش فلز با اسید باید مشخص کنیم که اگه 012/0 مول +H با K واکنش بده چقدر گرما آزاد میشه که در میاد 03/3 کیلو ژول.پس اسید ما تماما مصرف شده و مقداری از K با آب واکنش داده و یون های ذکر شده را تولید میکند که با توجه به گرمای آزاد شده در واکنش دوم عده ی یون های تولید شده را حساب میکنیم. در نهایت داریم:

Cl[SUP]-[/SUP]=0,012mol K[SUP]+[/SUP]=0,012+0,016=0,028mol​

OH[SUP]-[/SUP]=0,016mol​

 

[najafi2020]

سوال 4--->مقدار d/p را برون یابی کردم که تقریبا در میاد 386/1گرم بر لیتر بر اتمسفر

که به کمک معادله ی حالت گاز ایده آل جرم مولی تقریبا در میاد 08/31 گرم بر مول که به جرم مولی CH3NH2 یعنی متیل آمین نزدیک است. و خدا را شکر متیل آمین در دمای صفر درجه ی سلسیوس گازی شکل است.

 

[amir-tavakoli]

سلام به همه... elichem دستت درد نکنه سوال گذاشتی! اجازه هم نمیخاستا!
​

منم میخاستم به همینجا برسیم که این سری سوالات همینطوری خودجوش ادامه پیدا کنه... راستی دقتت هم در انتخاب موضوع خوب بود چون من تا حالا به اونصورت سوال شیمی فیزیک نذاشته بودم....
اینم جوابام!
................................................................................................................
1. دو تا واکنش رخ میده که یکی واکنش پتاسیم با H[SUP]+[/SUP] و اون یکی هم واکنش پتاسیم با آبه. اول مول HCl (0.012) رو بدست میاریم و از روی واکنش[SUP] +[/SUP]H با پتاسیم(که قبلا آنتالپیشو حساب کردیم میشه 252,5kj-) پی به میزان گرمای حاصل میبریم و متوجه میشیم که به 6.153 نمیرسه( اختلاف رو حساب میکنیم) پس معلومه همه ی
H[SUP]+[/SUP] با پتاسیم واکنش میده و ما به راحتی یون های حاصل از این واکنشو حساب میکنیم. مقدار گرمای اضافی ای که لازمه(یعنی همون اختلاف) از واکنش پتاسیم با آب حاصل شده و از روی معادله واکنش پتاسیم با آب(که قبلا آنتالپیشو حساب کردیم میشه 195,2kj-) به تعداد مول K[SUP]+[/SUP] و OH[SUP]-[/SUP] پی میبریم. البته این خیلی تقریبیه چون در واقع چیزی که پتاسیم میبینه تا باهاش واکنش بده آبه چون خیلی زیاده. این راه حل داره اینو میگه که اول پتاسیم میره با تمام +H ها واکنش میده بعد هر چقدرش موند با H2O!!
جوابم: 0.028 مول[SUP]+[/SUP]K و 0.016 مول[SUP]-[/SUP]OH و 0.012 مول[SUP]-[/SUP] Cl
.................................................................................................................
2.الف) 200 درصد بیشتر استفاده کردیم پس یعنی 3 برابر مقدار استوکیومتری. با فرض اینکه قراره 1 مول بخار آب تولید شه ما 1.5 مول اکسیژن استفاده کردیم (یعنی 3 برابر 0.5مول) که این 1.5 مول اکسیژن از7.5 مول هوا به دست میاد. که آخر سر 6 مول نیتروژن داریم و 1مول مول بخار آب و 1 مول اکسیژن باقیمانده. هیچی هم هیدروژن باقی نمیمونه پس ظرفیت گرماییشو واسه رد گم کنی داده! اگه ترکیب درصد مولیشو خواسته باشه میشه12.5 درصد بخار آب و 12.5 درصد اکسیژن و 0.75 درصد نیتروژن.

ب) با توجه به تعداد مولها و ظرفیت گرمایی هر گاز این معادله رو حل میکنیم.​

+ 1*40*x-298​

+1*41*x-298​

=6*33*x-298​

242000​

که نتیجه میشه x=1165.4 K​

..................................................................................................................
3.برای حل این سوال باید فشار بخار آب تو دمای 27 درجه رو میدادید ولی من نگاه کردم میشه 26,5 میلی متر جیوه. چون رطوبت 60 درصده پس 60 درصد این مقدار وجود داره یعنی 15,9 میلی متر جیوه. با حل معادله PV=nRT جرم بخار آب رو حساب میکنیم. جواب: 6,123 کیلوگرم
..................................................................................................................
4. از اونجایی که d=PM/RT اگر بخایم نمودار P/d رو بکشیم باید معادله رو به صورت P=dRT/M بنویسیم. همونطور که معلومه تو دمای ثابت معادله به صورت P=d*C که C یه مقدار ثابته(مقدارشم RT/M) پس معادله خطیه و از مبدأ مختصات میگذره و شیب اون برابر RT/M هستش که به دما و جرم مولکولی گاز بستگی داره. برای بدست آوردن جرم دقیق مولکولی بهتره بیایم M رو با هر مقدار P و d حساب کنیم و آخر سر میانگین بگیریم میشه تقریبا 31 . فرمول عمومی آمین ها به صورت C[SUB]n[/SUB]H[SUB]2n+3[/SUB]N هستش که اگه 14n+17 رو مساوی 31. بذاریم n تقریبا میشه 1 یعنی این گاز متیل آمینه.
..................................................................................................................
5. برای هرکدوم از حباب ها معادله P[SUB]1[/SUB]V[SUB]1[/SUB]=P[SUB]2[/SUB]V[SUB]2[/SUB] رو حل میکنیم. فشار کل میشه 17,5 کیلو پاسکال. باید دقت کنیم که حجم نهایی 4 لیتره. کسر مولی هر جزء هم نسبت فشار جزئیش به فشار کله که برای متان میشه0.143 = 17.5/2.5 و برای هیدروژن0.857=17.5/15
...................................................................................................................
6. دیواره بی در رو دیواره ای هستش که گرما رو منتقل نکنه... حالا اگه قرار باشه که ناتراوا نباشه (یعنی تراوا) باشه خوب ماده جابجا میشه و به همراه ماده گرما هم منتقل میشه(چون انرژی گرمایی یه خاصیت مقداریه)
...................................................................................................................
7. تو معادله PV/T=C1 (با فرض m ثابت) اگر دو طرفو بر m تقسیم کنیم میرسیم به PV/mT=C1/m که چون m ثابته مقدار C1/m رو مساوی C3 در نظر میگیریم و حکم اثبات میشه. خیلی هم واضحه اگه تو حکم ما هر کمیتی رو ثابت بگیریم میتونیم ببریمش اونور معادله و به معادله جدید برسیم. اصلا از معادله V/m=C2 (با فرض P,T ثابت) استفاده نشد!
...................................................................................................................
8. چون حجم دو حباب یکسانه و فشار اولیه هر گاز هم صفره. فرض میکنیم فرآیند پر شدن حبابها در فشار ثابت صورت میگیره. چون دو حباب تو حمام گرما هم هستن دمای هر حباب در طول فرآیند ثابته. پس طبق معادله T1n1=T2n2و اینکه n1+n2=1 میرسیم به: n1=0.6 و n2=0,4 که n1 تعداد مول گازی تو حباب 200 کلوینیه.
...................................................................................................................
9. شدتی ها: دما ـ چگالی ـ آنتروپی ـ کسر مولی ـ ثابت گازها ـ فشار ـ شدت میدان الکتریکی
هر چی موند مقداریه!
راجع به آنتالپی باید در نظر بگیریم که H=U+PV . چون انرژی درونی یک خاصیت مقداریه و حاصلضرب PV هم همینطوریک خاصیت مقداریه و به مول بستگی داره، پس جمع دو تا خاصیت مقداری میشه مقداری.
یه راه حل واسه فهمیدن مقداری یا شدتی بودن خواص نگاه کردن به یکاست. اگر توی مخرج یکا mol یا g وجود داشته باشه(مثل آنتروپی که واحدش J/mol*K هستش) اون خاصیت حتما شدتیه. در ضمن هر خاصیتی هم که از تقسیم دو تا خاصیت مقداری بدست میاد (مثل ظرفیت گرمایی ویژه) حتما شدتیه.
...................................................................................................................

10. اگر فرض کنیم گرمای Q منتقل شده باشه و دما به اندازه t تغییر کرده باشه و ما نیاز به صرف گرمای q داشته باشیم میتونیم معادلات زیر رو بنویسیم. m برابر جرم کل و c هم برابر ظرفیت گرمایی ویژه کل​

Q=mct=m[SUB]A[/SUB]c[SUB]A[/SUB]t+m[SUB]B[/SUB]c[SUB]B[/SUB]t+q => Ct=CAt+CBt+q=>Ct=t(CA+CB+q/t)=> C=CA+CB+q/t​

واضحه که اگر q نسبت به دما صعودی باشه، C>CA+CB ولی نمیدونم چرا تو گزینه ها اومده نسبت به زمان. ​

...................................................................................................................​

 

[najafi2020]

سوال5--->فشار را به پاسکال و حجم را به متر مکعب تبدیل می کنیم(البته لازم نیست و کار بیهوده است)

عده ی مول های متان و هیدروژن در ظرف خودشون را حساب می کنیم:

n=PV/RT​

n(CH4)=10/RT​

n(H2)=30/RT​

n(total)=40/RT​

V(t)=4L=0/004 m3​

P(t)=n(t)RT/V(t)=40/0/004Pa=10000Pa=10KPa​

X(CH4)=0/25 , X(H2)=0/75​

اگه اشتباهی کردم من را عفو کنید

 

[najafi2020]

در مورد سوال 2---> امیر شما گفتی 2 مول اکسیژن از 5 مول هوا به دست میاد که 8 مول N2 باقی می مونه. فکر کنم منظور شما 10 مول هوا بود.

سوال گفته که 200 درصد بیشتر هوا مصرف می کنیم که شما گفتید یعنی 4 برابر استوکیومتری هوا مصرف می کنیم. به نظر من 200 درصد هوا بیشتر مصرف می کنیم یعنی مقدار هوای اضافی(که شامل N2 و O2 میشه) 2 برابر مقدار هوای لازم است یعنی 3 برابر استوکیومتری هوا مصرف شده است.

مثلا x مول هوا نیاز است و ما 3X مول هوا وارد می کنیم که 2x مول باقی می ماند که میشه 2 برابر یا اگه درصد بگیریم میشه 200%

 

[amir-tavakoli]

آره محمد اشتباه چاپی بود! درستش کردم ولی جواب همونه.
200 درصد بیشتر مصرف میکنیم یعنی 4 برابرا ! آخه وقتی ما میگیم مثلا نرخ بیکاری 50 درصد افزایش پیدا کرده یعنی 1,5 برابر شده دیگه!

 

[najafi2020]

امیر جان نرخ بیکاری 50 یعنی میزان افزایش بیکاری 50 درصد مقدار اولیه بوده که میشهx 5/0 افزایش که در کل میشه 5/1 x

 

[amir-tavakoli]

راست میگی عجب بحث شیرینی بود! (نرخ بیکاری)

 

[amir-tavakoli]

تو راه حلت واسه سوال 5 ، مول H2 رو نوشتی 30 تقسیم بر RT(به جای 60 تقسیم بر RT). به خاطر این جوابت فرق کرده.

 

[najafi2020]

تو راه حلت واسه سوال 5 ، مول H2 رو نوشتی 30 تقسیم بر RT(به جای 60 تقسیم بر RT). به خاطر این جوابت فرق کرده.

آره حق با شماست.3 ضرب در 20 را نوشتم 30!

 

[elichem]

خسته نباشید .سنگ تموم گذاشتین...
فکر کنم ما هم داریم فعال میشیم کم کم

 

[elichem]

​

9. شدتی ها: دما ـ چگالی ـ آنتروپی ـ کسر مولی ـ ثابت گازها ـ فشار ـ شدت میدان الکتریکی
هر چی موند مقداریه!
راجع به آنتالپی باید در نظر بگیریم که H=U+PV . چون انرژی درونی یک خاصیت مقداریه و حاصلضرب PV هم همینطوریک خاصیت مقداریه و به مول بستگی داره، پس جمع دو تا خاصیت مقداری میشه مقداری.
یه راه حل واسه فهمیدن مقداری یا شدتی بودن خواص نگاه کردن به یکاست. اگر توی مخرج یکا mol یا g وجود داشته باشه(مثل آنتروپی که واحدش J/mol*K هستش) اون خاصیت حتما شدتیه. در ضمن هر خاصیتی هم که از تقسیم دو تا خاصیت مقداری بدست میاد (مثل ظرفیت گرمایی ویژه) حتما شدتیه.


اتفاقا آنتروپی یه کمیت مقداریه حتما شما اونو با آنتروپی مولی اشتباه گرفتید که واحدشو نوشتید j/mol.k
G=H-TS چون آنتالپی انرژی ست پس TSهم انرژیست و Sمیشه انرژی تقسیم بر دما(واحد:j/k)
در تکمیل توضیحات amir-tavakoli باید بگم نه تنها جرم و تعداد مول بلکه هر کمیتی که دیمانسیون آن دارای مخرج مقداری باشه شدتی است مثلا:
P=F/A=m.a/d2=m.d/d2.t2>>> P=m/d.t2
کمیتهای مقداری مسافت و زمان در مخرج باعث شده اند که فشار مقداری باشد .همین طور : سرعت ، شدت جریان ، شتاب،توان ، اختلاف پتانسیل (در این مورد کمیت مقداری بار الکتریکی است)
حالا یه سوال: آیا نیرو شدتی است؟(خودم هم جوابشو مطمئن نیستم شما نظرتونو بگید تا بحث کنیم)
راستی سوال آخر هم باید دما باشه ، حق با شماست

 

[elichem]

راستی دیواره ی بی دررو چرا باید صلب باشه ؟

 

[septal_2006]

بیشتر سوالتون رو نوضیح بدین

 

[amir-tavakoli]

راستی دیواره ی بی دررو چرا باید صلب باشه ؟

اگه منظورت سوال شیشه من یه چیزایی راجع بهش گفتم تو صفحه قبل.
.......................................................................................................................................................
راجع به انتروپی هم راست میگی من اشتباه کردم نباید آنتالپی مولی رو در نظر میگرفتم!
.......................................................................................................................................................
نیرو رو میشه از دو راه ثابت کرد که یه کمیت مقداریه. یکی از راه P=F/A . اگر A رو ببریم اونور میشه F=PA . فشار یه کمیت شدتیه ولی A که سطح باشه یه کمیت مقداریه و از ضرب یه کمیت مقداری در یک کمیت شدتی، یه کمیت مقداری بدست میاد.
یکی هم از راه F=ma که به همون شکل از مقداری بودن m نتیجه میگیریم که F مقداریه.

 

[elichem]

شما گفتید چرا باید ناتراوا باشه که این یه قسمت از سواله !
دیواره ی بی دررو چرا باید صلب ناتراوا باشد ،یعنی چرا هم ماده رو عبور نمیده هم خودش در اثر تغییر فشار ثابت میمونه و تکون نمیخوره . البته قسمت اولش واضحه
(مگه بی دررو به این معنی نیست که نباید رسانای گرما باشه ؟ این سوال که توی لوین بود منظورش اینه که باید هیچ جوری انرژی مبادله نکنه.درسته؟ چرا ؟)

 

[elichem]

من هم اول maبه ذهنم رسید ولی فکر کنم در این مورد یکم فرق کنه . چیزی که منو به شک انداخت اینه که شتاب خیلی شدتیه! یعنی مخرجش توان دومی از یه کمیت مقداریه .میتونیم نیرو رو به شکل ضرب دو کمیت شدتی بنویسیم: F= m/t* d/t چون شتابو خودمون تعریف کردیم میتونیم m/tهم تعریف کنیم . (واحدش هم kg/sیا eاست
به پاس خدمات (!)elichem

) فکر نکنم هیچ کمیت مقداری دیگه رو بشه به حاصل ضرب دو کمیت شدتی تبدیل کرد . البته اگه نیرو مقداری باشه!