فصل 2 رد پای گازها در زندگی یکی از دالیل اصلی تولید گاز اوزون در جو زمین رعد و برق است. اوزون گازی است سمی که حیات موجودات زمین در زمین به آن وابسته است!
شیمی دهم دلاير و نشها ش مچ ا الايربرد مو د مختلف دلاير گا ها گا ها ستو ومتر ستو ومتر آووگادلايرو تول د دما -حجم قو هن ن گا ها -حجم فشالاير هو ره جز دلايرشر ط دلايرشر ط هو ره لايرتفا لايرتفا سوختن و نش گا ها الايربرد سا ش گا ها جد سا تقط ر جز ء -فشالاير - دما گا ها گا ها STP گا ها پد ده ها مهم به جز ء Ar He و ون و ون لا ه لا ه گلخاهنه الايربرد ثر N 2 پس از مطالعه این فصل و حل دقیق تمرینات آن انتظار میرود بتوانی: {توضیح دهی چه گازهایی در هواکره وجود دارد و چگونه میتوان آنها را از یکدیگر جدا کرد {واکنشها و کاربردهای گازهای مختلف هواکره رابگویی {ترکیبهای دوتایی را نامگذاری کنی {موازنه واکنشها را انجام دهی {نقش گاز در هواکره چیست {شرح دهی چه رابطهای بین ویژگی گازها مانند حجم دما و مقدار آنها وجود دارد )قوانین گازها( {استوکیموتری ومحاسبات مرتبط با آن را انجام دهی. 2
هوا کره فصل دوم ردپای گازها زمین تنها سیاره در سامانه خورشیدی است که برای زندگی مناسب است. موجودات زنده برای ادامة زندگی به آب هوا و غذا نیاز دارند و همة اینها در سیارة زمین مهیا میباشند. این شرایط مناسب به دلیل وجود هواکرة در زمین است. اتمسفر زمین یا همان هواکره الیه فیروزهای پیرامون زمین است که اغلب به آن هوا گفته میشود. در فصل دوم به بررسی هوا گازها و ویژگیهای آنها خواهیم پرداخت. نکاتی در مورد هواکره: {هوا مخلوطی از گازهای گوناگون است که تا فاصله 500 کیلومتری از سطح زمین امتداد یافته است. {جاذبه زمین این گازها را پیرامون خود نگه میدارد و مانع از خروج آنها از اتمسفر میشود. {هواکره از چهار الیه تروپوسفر استراتوسفر مزوسفر و ترموسفر تشکیل شده است. دلیل وجود الیههای هوا تغییر دما با افزایش ارتفاع میباشد بهعنوانمثال در الیه تروپوسفر با افزایش ارتفاع دما کاهش مییابد. تغییر دما در سایر الیهها مطابق شکل زیر است: 500 (km) 12 5 100 75 50 1 1 0 6- atm 2/ 5 1 0 3- atm He + O + + O O 2 H + N 2 O 2 N 2 + - 87 ºC 7+ ºC ( ºC ) 25 0/2 atm N 2 O 2 CO 2 O 3-55 ºC 1 atm 0 H 2O 11 ºC {حدود 75 درصد جرم هواکره در الیه تروپوسفر قرار دارد. {با افزایش ارتفاع هوا رقیقتر میشود. {با افزایش ارتفاع فشار هوا کاهش مییابد که دلیل آن کاهش تعداد ذرات و رقیق شدن هوا با افزایش ارتفاع میباشد. Ar, He, و ذرات یونی )فقط کاتیون( هواکره شامل ذرات مولکولی مانندCO2,O2 ذرات اتمی مانند O + + + + + مانند H, O, O2, N2, He میباشد. {ذرات یونی در الیههای باالتر از تروپوسفر به دلیل برخورد پرتوهای الکترومغناطیس پرانرژی )مانند اشعه فرابنفش و اشعه x( به مولکول و اتمها ایجاد میشوند. {آبوهوا نتیجه برهمکنش میان زمین هواکره آب و خورشید است. {تغییرات آبوهوایی در فاصله 12 10 کیلومتری از سطح زمین )الیه تروپوسفر( اتفاق میافتد. C C در الیة تروپوسفر به ازای افزایش هر یک کیلومتر دما حدود 6 حدود 55 )218 کلوین( میرسد. افت میکند و در انتهای الیه به 3
شیمی دهم 11 مثال: اگر میانگین دما در سطح زمین حدود C محاسبه کنید. 6 به ازای افزایش 1 کیلومتر دما C کاهش مییابد: )284 کلوین( باشد ارتفاع تقریبی الیه تروپوسفر را 66 = 11 55 = اختالف دما در تروپوسفر C I j#yài 1km ~ 6 C x km ~ 66 C 66 x = = 11km 6 )ارتفاع تروپوسفر( پس ارتفاع تقریبی تروپوسفر 11 کیلومتر است که بیشترین مقدار گازهای هواکره در این فاصله از زمین قرار دارند. در بررسی ویژگیها و قوانین گازها در ادامه فصل بیشتر از واحد کلوین K برای دما استفاده خواهیم کرد که ارتباط آن به درجه سلسیوس مطابق زیر رابطه روبرو است: + C 273 = K هوا معجونی ارزشمند برهم کنش هواکره با زیستکره زندگی جانداران گوناگون در زیستکره با گازهای هوا گره خورده است. گیاهان با بهرهگیری از نور خورشید و کربندیاکسید هواکره اکسیژن موردنیاز جانداران را تولید کرده و جانداران ذرهبینی گاز نیتروژن هواکره را برای مصرف گیاهان در خاک تثبیت میکنند. حدود 75 درصد از جرم هواکره در نزدیکترین الیه زمین )تروپوسفر( قرار دارد. هواکره منبع ارزشمندی برای تهیه برخی گازها میباشد. به نام و درصد حجمی گازهای سازنده هوای پاک و خشک در الیه تروپوسفر در جدول زیر دقت کنید: نام گاز تشکیلدهنده نیتروژن اکسیژن آرگون کربندیاکسید نئون هلیم کریپتون زنون و سایر گازها درصد گاز در هوا 78/079 20/952 0/928 0/0385 0/0018 0/0005 0/0001 ناچیز عالوه بر گازهای موجود در جدول بخارآب نیز در هوا وجود دارد. رطوبت هوا متغیر بوده و میانگین بخارآب در هوا حدود یک درصد است. 4
دوم فصل گازها ردپای این است. مانده ثابت تقریبا تاکنون پیش سال میلیون 200 از هوا در موجود گازهای درصد ترکیب نیز و قطبی یخچالهای در موجود یخ بلور در افتاده دام به هوای روی بر دانشمندان تحقیق از واقعیت است. شده حاصل آتشفشانی سنگهای هوا اجزای جداسازی میکنند: تهیه زیر مراحل طی مایع هوای جزءبهجزء تقطیر از را هواکره درون گازهای صنعت در میدهند. عبور صافیها از را هوا مرحله 1 : میشود. جدا هوا از گردوغبار نتیجه: فشار تغییر کمک با 0 C تا دما کاهش 2: مرحله میشود. جدا درجه صفر در یخ بهصورت هوا رطوبت نتیجه: 80 C تا دما کاهش 3: مرحله میشود. جدا هوا از جامد بهصورت کربندیاکسید گاز نتیجه: 200 C تا هوا کردن سرد 4: مرحله میشود. تولید مایع هوای نام به مایع چند سرد بسیار مخلوط نتیجه: جابربن که ای ساده وسیلۀ انبیق طراحی مواد تقطیر منظور به حیان کردن گرم برای ظرف این کرد. هدایت و آوری جمع و مخلوطها رفت. می کار به حاصل بخارهای تقطیر( ستون یک از )عبور با مایع هوای جزءبهجزء تقطیر 5: مرحله میشوند. جدا متفاوت دماهای در هوا اجزای نتیجه: میشود. استفاده نیز فشار از هوا دمای برکاهش عالوه 200 دمای به رسیدن 1 برای 1. ندارد. وجود CO گاز مایع هوای 2 در 2. 2 میباشد. جدا شده مایع هوای اجزای سایر از و بوده گاز بهصورت هنوز هلیم 200 C دمای در 3.3 آرگون نیتروژن گازهای ترتیب به تقطیر ستون در مایع هوای کردن گرم با زیر جدول 4 مطابق 4. میشوند. ذخیره جداگانهای کپسولهای در و شده جدا آن از اکسیژن و C نقطهجوش -269-196 -186-183 گاز هلیم نیتروژن آرگون اکسیژن کرد: مرتب زیر صورت به را هوا در موجود گاز جوش دمای توان می باال اطالعات به باتوجه x¼ ]#ÁI j : H2O > CO2 > O2> Ar > N2 > He میشود جدا مایع هوای از گازی چه زیر حالتهای از هریک در کنید مشخص مثال 1 : پاسخ: 200 C 195 C 185 C نیتروژن گاز 2: حالت آرگون گاز 1: حالت (3) حالت (2) حالت (1) حالت 5
شده رسم ( 196 C, 0 C, 200 C, 183 (C دما کدام در زیر شکلهای از یک هر کنید مشخص 2: مثال است( شده داده نشان CO2,,N2 O2 فقط شکلها این )در است شیمی دهم پ Co 2 ب لف ت پاسخ: هستند. گاز,O2,N2 کهCO2 است 0 C دمای در الف( شکل ندارد. وجود درآن و هستند مایع,N2 O2, که است 200 C در شکلب( میشود. جدا آن از N 2 گاز میباشدکه 196 C دما شکلپ( 183 C دمای در شکلت( 2 O2 گازهای جوش دمای اینکه به توجه با * میشود. جدا مایع هوای از O2 گاز دما این در که است است. دشوار جزءبهجزء تقطیر فرایند در خالص صد در صد اکسیژن تهیه است نزدیک Ar و N, ازاینرو است. کم بسیار هواکره در زنون( و کریپتون آرگون نئون )هلیم نجیب گازهای *مقدار هستند. معروف کمیاب گازهای به کره هوا گازهای ویژگیهای و کاربرد نیتروژن: Ι( میدهد. تشکیل را هواکره جرم درصد 79 {حدود میشود. استفاده غذایی مواد بستهبندی در نیتروژن گاز از ماندگاری افزایش {برای. میشود استفاده خودروها تایر پرکردن برای نیتروژن {از میشود. استفاده پزشکی در بیولوژیک نمونههای نگهداری برای مایع نیتروژن {از یمشود استفاده خودروها تایر کردن پر برای نیتروژن گاز از چرا کن کنکاش 6
)ΙI گاز هلیم فصل دوم ردپای گازها {سبکترین گاز نجیب بیبو و بیمزه است. {از هلیم برای پر کردن بالنهای هواشناسی تفریحی و تبلیغاتی و در جوشکاری استفاده میشود. {هلیم در کپسول غواصی به همراه اکسیژن مورد استفاده قرار میگیرد. {از هلیم برای خنک کردن قطعات الکترونیکی در دستگاههای تصویربرداری مانند MRI استفاده میکنند. {هلیم در کره زمین به مقدار خیلی کم یافت میشود. بهطوریکه مقدار ناچیزی از آن در هوا و مقدار بیشتری در الیههای زیرین پوسته زمین وجود دارد. {هلیم در زیر الیههای زمین از واکنشهای هستهای تولید شده و وارد میدانهای گاز طبیعی میشود. {حدود 7 درصد حجمی از مخلوط گاز طبیعی را هلیم تشکیل میدهد. {هلیم را میتوان افزون بر هوای مایع از تقطیر جزءبهجزء گاز طبیعی نیز به دست آورد. تهیه گاز هلیم از گاز طبیعی به دلیل درصد بیشتر آن نسبت به هلیم موجود در هوا مقرون بهصرفهتر است. {اگر گاز طبیعی سوزانده شود هلیم بدون مصرف به همراه سایر فرآوردههای سوختن وارد هواکره میشود. )چرا ( {جداسازی هلیم از گاز طبیعی به دانش و فناوری پیشرفتهای نیاز دارد. متخصصان کشورمان تاکنون به جداسازی و تهیه آن موفق نشدهاند و همچنان هلیم از دیگر کشورها وارد میشود. )ΙΙΙ آرگون: {گاز نجیب بیرنگ و بیبو و غیرسمی میباشد. {واژة آرگون به معنای تنبل است )زیرا واکنشپذیری آن بسیار ناچیز بوده و در عمل واکنشناپذیر است(. {گاز آرگون داخل المپهای رشتهای به کار میرود.)زیرا با رشتة ملتهب درون المپ حتی در دماهای باال واکنش نمیدهد(. از این گاز بهعنوان محیط بیاثر در جوشکاری و برش فلزها استفاده میشود. {این گاز در پتروشیمی شیراز از تقطیر جزءبهجزء هوای مایع با خلوص بسیار زیاد تهیه میشود. )ΙV اکسیژن: بیتردید اکسیژن یکی از مهمترین گازهای موجود در هوا است که ویژگیهای مهم آن عبارتند از: {در فرایند تنفس سلولی و آزاد شدن انرژی از مولکولهای مانند قندها و چربیها در بدن موجودات زنده استفاده میشود. )تنفس و فتوسنتز مکمل هماند یعنی فراوردههای تولیدشده در تنفس بهعنوان مادة اولیه در فتوسنتز استفاده میشوند(. uÿ¹u انرژی + آب + کربندیاکسید # اکسیژن + گلوکز qt¹w¼tî انرژی + آب + کربندیاکسید اکسیژن + چربیها یا قندها اکسیژن در هواکره به شکل O, 2 در آبکره به شکل HO 2 و در سنگکره بهصورت ترکیب با دیگر عنصرها وجود دارد. {اکسیژن در ساختار همة مولکولهای زیستی مانند کربوهیدراتها چربیها و پروتئینها یافت میشود 7
شیمی دهم {گاز اکسیژن بهطور عمده در هواکره بهصورت O 2 بوده و با افزایش ارتفاع از غلظت آن کاسته میشود. 7/9 7/3 6/7 6 4/8 4/2 3/6 3/0 2/4 1/8 0/6 0/3 0 ارتفاع از سطح )km( زمین 7/6 8/4 9 9/7 11/4 12/3 13/2 14/3 15/4 16/6 19/4 20/1 20/9 فشار گاز اكسیژن 2 ( 10 atm) {با توجه به کاهش اکسیژن در ارتفاعات کوهنوردان از کپسول اکسیژن استفاده میکنند. به همین دلیل در هواپیما نیز اتاقک گاز اکسیژن تعبیه میشود. {اکسیژن واکنشپذیری زیادی دارد و با اغلب عنصرها و مواد واکنش میدهد. {اکسیژن در واکنشهایی مانند فساد مواد غذایی پوسیدن چوب فرسایش سنگ و خاک زنگ زدن وسایل فلزی سوختن سوختها در نیروگاهها و... شرکت دارد. ببینش 201 واکنش سوختن به واکنش شیمیایی سریع مواد با اکسیژن که طی آن بخشی از انرژی شیمیایی آنها بهصورت گرما و نور آزاد میشود. واکنش سوختن گفته میشود. دستههای مهم واکنش سوختن: 1( سوختن ترکیبهای آلی )ترکیبهای کربن دار( از سوختن کامل ترکیبهای آلی مانند بنزین گازوئیل گاز شهری چربیها قندها و... گاز کربندیاکسید بخارآب و گرما و نور آزاد میشود. با توجه به مقدار اکسیژن در محیط مادهای مانند متان )در گاز شهری وجود دارد( میتوان کامل ناقص و یا خیلی ناقص بسوزد که در هر سه حالت فرآوردههای تولیدشده گرما و نور آزاد شده و رنگ شعله متفاوت خواهد بود: : CH + 2O CO + H O + q سوختن کامل متان ) 4 ( CH )در حضور اکسیژن کافی( 4( g) 2( g) 2( g) 2 ( g) 1 در سوختن کامل متان رنگ شعله آبی است و H2O فرآوردههای واکنش میباشند., CO2 8
دوم فصل گازها ردپای 2CH + 3O 2CO + 4H O ( ) ( ) ( ) ( ) + q 4 1.1 g 2 g g 2 2 کم( اکسیژن حضور )در متان ناقص سوختن : واکنش فرآوردههای ( CO ) مونواکسید کربن است. زرد شعله رنگ متان ناقص سوختن 2 در 2. 3.3 هستند. ( q 2 ) ناقص سوختن در آزادشده گرمای از ( q 1 ) متان کامل سوختن در آزادشده گرمای است. بیشتر سوختن حین فرآورده یک بهعنوان نیز )کربن( دوده باشد کم بسیار محیط در اکسیژن 4 اگر 4. میشود. تولید اتفاق متفاوت درصدهای با ناقص و کامل سوختن همزمان بنزین یا متان سوختن حین 5 در 5. اگزوز از درنتیجه میسوزد ناقص آن درصد 10 و کامل بنزین درصد 90 بهعنوانمثال میافتد. میشود. خارج بخارآب و دوده و CO, CO 2 همزمان خودرو مونواکسید کربن گاز ویژگیهای است. سمی بسیار و بیبو بیرنگ {گازی است. زیاد بسیار محیط در آن انتشار قابلیت و است کمتر هوا از آن {چگالی است. ( O 2 ) اکسیژن برابر 200 از بیش و زیاد بسیار CO با هموگلوبین ترکیبی میل باعث و شده بدن بافتهای به اکسیژن رسیدن مانع و شده متصل هموگلوبین به CO {مولکول میشود. مرگ و عصبی سامانة شدن فلج مسمومیت مونوکسید کربن حسگر دستگاه نافلزها سوختن 2( بسوزند. اکسیژن حضور در میتوانند گوگرد هیدروژن کربن مانند فلزها برخی زغال : C() s + O2 CO2 + نور و گرما ( g) ( g) هیدروژن سوختن : 2H2 + O HO ( ) ( ) ( ) + g 2 2 g 2 g نور و گرما گوگرد سوختن : S() s + O2 SO2 ( g) + نور و گرما ( g) فرآوردههایی سوختن اثر در که میباشد... گوگرد کربن مانند متنوعی ترکیبهای حاوی زغالسنگ میکند. تولید کربندیاکسید و دیاکسید گوگرد بخارآب مانند زغالسنگ + اکسیژن دیاکسید گوگرد + کربندیاکسید + بخارآب + نور و گرما 9
شیمی دهم 3( سوختن فلزها اغلب فلزها در شرایط مناسب با گاز اکسیژن میسوزند. مانند سوختن فلزهای گروه Ι و ΙΙ جدول تناوبی عنصرها و یا فلزهایی مانندآهن و آلومینیوم O() : Na() s + O2 Na سوختن سدیم گرما و نور + s : 2Mg() s + O2 سوختن منیزیم 2 MgO() گرما و نور + s : 4Fe() s + 3O2 2 Fe2O3 سوختن پودر آهن گرما و نور + 2 خالصه انواع سوختن 1( سوختن ترکیبهای آلی )کربندار( )2 سوختن برخی نافلزها C) ( SH, 2, )3 سوختن اغلب فلزها ) Na ( Fe, Mg, ببینش 202 عالوه بر واکنش سوختن واکنشهای دیگری نیز بین عنصرها و مواد روی میدهد که نشانههای واکنشهای شیمیایی میتواند یک یا چند مورد از تغییرات زیر باشد: {تغییر رنگ {آزاد شدن گاز {ایجاد رسوب {آزاد شدن مقدار زیادی گرما و نور در اغلب واکنشهای شیمیایی یک یا چند مورد از تغییرات باال مشاهده میشود ولی واکنشهای شیمیایی وجود دارد که نشانه ظاهری خاصی ندارند و یا واکنشهای فیزیکی وجود دارند که در آن گاز یا رسوب یا گرما تولید میشود. واکنشهای شیمیایی را با معادله شیمیایی نشان میدهند که دو نوع معادله وجود دارد: 1( معادلة نوشتاری: در این نوع معادله فقط نام واکنشدهندهها و فرآوردهها نوشته میشود و اطالعات دیگری در آن وجود ندارد. هیدروژن + سدیم هیدروکسید آب + سدیم :معادله نوشتاری 2( معادلة نمادی: معادلهای است که از نمادها و فرمولها برای واکنشدهندهها و فرآوردهها استفاده میشود. اطالعات موجود در یک معادله نمادی: 1( فرمول و یا نماد مواد شرکتکننده 2( حالت فیزیکی مواد جامد )s(, مایع )l(, گاز )g(, محلول در آب )aq( 3( شرایط مختصر انجام واکنش: در معادلة نمادی از نمادهایی استفاده میشود که شرایط مختصری از انجام واکنش را نشان میدهد مانند نمادهای مقابل: 10
فصل دوم ردپای گازها نماد معنا میدهد یا تولید میکند. واکنش برگشتپذیر است. برای انجام واکنش باید واکنشدهندهها را حرارت داد. برای انجام واکنش نیاز به کاتالیزور) ) Pt است. 250 واکنش در دمای C انجام میشود. واکنش در فشار 20 اتمسفر انجام میشود. Pt 250 C 20atm 4( از ضرایب موجود در معادلة نمادی موازنهشده در محاسبات استوکیومتری بهعنوان ضرایب مولی استفاده میشود. ازاینرو میبایستی معادلههای نمادی موازنه باشند. g) : 2Na( s) + 2H2O() l 2NaOH( aq) + H2( معادلة نمادی قانون پایستگی و موازنه واکنشها قانون پایستگی جرم: در واکنشهای شیمیایی اتمها نه از بین میروند و نه به وجود میآیند بلکه آرایش آنها تغییر میکند. برای رعایت قانون پایستگی باید واکنش شیمیایی را موازنه کرد. نکته: باتوجه به قانو پایستگی جرم در یک معادله موازنهشده: 1( جرم کل واکنشدهندهها با جرم کل فرآوردهها برابر است. 2( الزاما معادلهای که تعداد کل اتمهای چپ و راست آن یکسان است موازنه نیست! : Fe2O3 + Al Fe + Al2O موازنه نیست 3 6 اتم 6 اتم Fe2O3 + 2Al 2Fe + Al2O :موازنه است 3 7 اتم 7 اتم 3( معادلهای که موازنه است الزاما تعداد کل اتمهای چپ و راست آن برابر است. 4( الزاما تعداد اتمهای یک عنصر در دو سمت معادله موازنهشده باهم برابر است. 5( الزاما تعداد مولکولها در دو سمت معادله موازنهشده برابر نیست. 6( الزاما تعداد مول در دو سمت معادله موازنهشده برابر نیست. هر یک از شکلهای زیر نشان میدهند که تعداد اتمهای یک عنصر قبل و بعد از واکنش تعداد برابری دارند )قانون پایستگی جرم( 11
شیمی دهم مثال: جای خالی را پر کنید: نقره سولفید گوگرد + فلز نقره پاسخ: 32 گرم گوگرد 215/8g...g 247/8g مثال 2: آیا آزمایش زیر قانون پایستگی جرم را نقض میکند توضیح دهید. پاسخ: خیر در ظاهر جرم میخ پس از واکنش افزایش یافته است که اگر معادله واکنش اکسایش آهن نوشته شود جرم افزایشیافته پس از واکنش سهم اکسیژن میباشد. )جرم کل مواد موجود در مخلوط واکنش ثابت است.( 4Fe( s) + 3O2( g) 2Fe2O3( g) 2/ 21g 0/ 06 g 2/ 27 g البته در این واکنش میخ کامل اکسید نشده و میتوان با محاسبات استوکیومتری اعداد دقیقتری برای این واکنش نوشت )عمال مقدار 2/07 گرم آهن واکنش نداده است.( Fe = 0/ 14g برای نمونه معادله روبرو را در نظر بگیرید. O = / g = / gfe O واکنش داده 2 006 تولید شده 0 2 2 3 02 / g موازنه به روش وارسی 1( اغلب موازنه با عنصری آغاز میشود که در ترکیب پیچیدهتری قرار دارد. برای انتخاب عنصر برای شروع موازنه نکات زیر مهم است: آ( عنصری که برای شروع موازنه انتخاب میشودکه در هر سمت معادله در یک ترکیب مشاهده شود. مثال: K BrO + K Br + H Cl Br + H O + KCl 3( s) ( aq) ( aq) 2( aq) 2 ( l) ( aq) همانطور که مالحظه میکنید عنصر K سمت چپ معادله در 2 فرمول KBr) ( KBrO3, مشاهده میشود که در نتیجه برای شروع موازنه مناسب نیست. ولی عنصر O در هر سمت معادله در یک فرمول وجود دارد که برای شروع مناسب است. ب( عنصرهایی که به شکل آزاد ) O2,...) P4, Fe, در معادله حضور دارند را برای شروع موازنه انتخاب نمیکنیم. 12
پ( اگر دو یا چند عنصر شرط»آ و ب«را داشتند بهتر است عنصری که زیروند)اندیس( عددی بزرگتری دارد برای شروع انتخاب کنیم. 2( موازنه را با عنصری که فقط یکجا )در یک فرمول( ضریب نداشته باشد ادامه میدهیم و این کار را با گذاشتن اعداد پشت فرمولها تا انتها ادامه میدهیم. فصل دوم ردپای گازها 1( از کوچکترین اعداد صحیح )غیرکسری( ممکنه در موازنه استفاده میکنیم و اگردر حین موازنه ضریب کسری به وجود آمد با ضرب کردن تمام ضرایب در مخرج آن کسر به اعداد صحیح تبدیل میکنیم. 2( در موازنه واکنشها زیروندهای عددی فرمولها را تغییر نمیدهیم و فقط حق داریم پشت فرمولها عدد قرار دهیم. مثال: معادلة زیر را موازنه کنید: KBrO + KBr + HCl Br + H O + KCl 3( s) ( aq) ( aq) 2( aq) 2 ( l) ( aq) 1( انتخاب ترکیب پیچیده: ترکیب پیچیده ترکیبی است که تعداد اتم بیشتری دارد و میتواند سمت راست یا چپ واکنش باشد. )در این معادله KBrO 3 ترکیب پیچیده میباشد. اغلب پشت ترکیب پیچیده ضریب یک قرار میدهیم( 1KBrO + KBr + HCl Br + H O + KCl 3( s) ( aq) ( aq) 2( aq) 2 ( l) ( aq) 2( انتخاب عنصر آغازی برای شروع موازنه: اکسیژن در هر سمت معادله فقط در یک ترکیب وجود دارد و برای شروع مناسب است. 1KBrO3 + KBr ( s) ( aq) + HCl( aq) Br2( aq) + 3H2O( l) + KCl( aq) 3( ادامة موازنه با عنصری است که در یک فرمول ضریب ندارد: هیدروژن برای ادامه مناسب است چراکه فقط در HCl ضریب ندارد. 1KBrO3 + KBr ( s) ( aq) + 6HCl( aq) Br2( aq) + 3H2O( l) + KCl( aq) 4( ادامة موازنه با عنصری است که فقط یکجا ضریب ندارد: عنصر Cl فقط یکجا ضریب ندارد. 13 1K Br O3 + K Br ( s) ( aq) + 6HCl( aq) Br2( aq) + 3H2O( l) + 6KCl( aq) تذکر: اگر دو عنصری شرایط یکسان را داشتند با هرکدام موازنه را ادامه دهیم صحیح است.
شیمی دهم ندارد. ضریب یکجا چراکه میدهیم ادامه K با را موازنه 5( 1KBrO3 + 5KBr ( ) ( ) + ( ) ( ) + ( ) + s aq 6HCl aq Br2 aq 3H2O l 6KCl( aq) Br برم با موازنه: پایان 6( 1KBrO3 + 5KBr ( ) ( ) + ( ) ( ) + ( ) + s aq 6HCl aq 3Br2 aq 3H2O l 6KCl( aq) نمینویسیم: معادله در را 1 ضرایب موازنه انتهای در تذکر: شده موازنه KBrO3 معادله + 5KBr ( ) ( ) + ( ) ( ) + ( ) + s aq 6HCl aq 3Br2 aq 3H2O l 6KCl( aq) کنید. موازنه را زیر معادلة مثال: Ca ( OH ) + H PO Ca ( PO ) + H O 2( aq) 3 4( aq) 3 4 2( s) 2 () l سمت دو در عینا 2 3 NO3, SO4, PO4 مانند اتمی چند یونهای که واکنشهایی معادله در میکنیم. موازنه و شمارش یکجا عنصر یک مانند را یونها این شدهاند تکرار معادله Ι( پاسخ میکنیم: انتخاب را مناسب آغازی عنصر و پیچیده ترکیب ابتدا 1( است. مناسب شروع برای Ca عنصر و بوده Ca3( PO4) پیچیده 2 ترکیب 3Ca ( OH ) + H PO 1Ca ( PO ) + H O دادن قرار با دارد وجود ΙΙ( 2( aq) 3 4( aq) 3 4 2( s) 2 () l PO 3 4 یون عدد دو راست سمت میدهیم: ادامه 3Ca ( OH ) + 2H PO 1Ca ( PO ) + H O PO 3 4 یونهای با را موازنه 2( میشود. موازنه یون این چپ سمت در پشتH3PO4 2 ضریب 2( aq) 3 4( aq) 3 4 2( s) 2 () l میکنیم. موازنه انتها در را اکسیژن یا و هیدروژن 3( ΙΙΙ( 3Ca ( OH ) + 2H PO 1Ca ( PO ) + 6H O 2( aq) 3 4( aq) 3 4 2( s) 2 () l میکنیم. حذف فرمولها پشت از را 1 ضرایب موازنه از پس درنهایت و کنید: موازنه را زیر واکنشهای معادله )آ )ب )پ C2H5OH + O2 CO2 + H2O C3H5N3O9 CO2 + H2O + N2 + O2 As2S3 + HNO3 + H2O H3AsO4 + H2SO4 + NO باش پاسخگو 14
ترکیب اکسیژن با فلزها و نافلزها فصل دوم ردپای گازها واکنش اکسایش: به واکنش مواد با اکسیژن اکسایش گفته میشود و به فرآوردة تولیدشده اکسید گفته میشود. نکاتی در مورد اکسیدها اغلب فلزها در طبیعت به شکل ترکیب یافت میشوند که بخش قابلتوجهی از آنها به شکل اکسید است. آلومینیم در طبیعت بهصورت ترکیب بوکسیت )آلومینیم اکسید, ) Al 2 O 3 و فلز آهن بهصورت هماتیت )آهن) ΙΙΙ ( اکسید, ) Fe O 2 3 یافت میشود. {به ترد شدن خرد شدن و فروریختن فلزها در اثر اکسایش خوردگی گفته میشود. سنگ معدن آلومینیم سنگ معدن آهن زنگ زدن فلزهایی مانند آهن در حضور اکسیژن و رطوبت هوا باعث خوردگی و از بین رفتن استحکام آنها میشود که نتیجة آن هزینههای هنگفت اقتصادی میباشد. نکته 5: هردو فلز آهن و آلومینیم در معرض هوا اکسید میشوند. سرعت اکسایش آلومینیم به دلیل واکنشپذیری آن از آهن بیشتر است اما آهن طول عمر کمتری نسبت به وسایل آلومینیمی دارند. )چرا ( > Al : سرعت اکسایش > Al : طول عمر Fe Fe : 4Al s + 3O2 2Al2O3 اکسایش آلومینیم () ( g) ( s) : 4Fe + 3O 2Fe O اکسایش آهن () s 2( g) 2 3( s) دلیل این واقعیت به ساختار الیة اکسید این دو فلز مربوط میشود. آلومینیم بهسرعت اکسید شده و الیة اکسید Al O 2 3 بر روی آن ایجاد میشود الیة Al O 2 3 جامدی با ساختار یکنواخت متراکم و پایدار بوده و در برابر خوردگی مقاوم است و مانع رسیدن اکسیژن به الیههای زیرین میشود: اما اکسید آهن متخلخل بوده و سبب میشود تا اکسیژن و بخارآب به الیههای زیرین نفوذ کرده و باقیماندة فلز آهن نیز مورد حمله قرار گیرد. بهاینترتیب اکسایش آهن تا آنجا پیش میرود که همة فلز به زنگار تبدیل شود. س ژنو لايرطوبت هو م تو هند هنفوذ ند. Al 2 O 3 ماهنع لايرس دن س ژن به لا ه ها ر ن م شود Al 2 O 3 Fe2O3 Al Fe 15
Al 2/7 شیمی دهم استفاده فشارقوی برق انتقال برای آلومینیمی و فوالدی سیمهای از کشورها برخی در و فوالد از آنها درونی رشتة ازاینرو باشند مقاوم و ضخیم باید سیمها این میشود. هم و باشند مقاوم خوردگی و اکسایش برابر در هم اینکه تا است آلومینیم از آنها روکش فوالد از همزمان استفاده طرفی از شود. سبکتر آلومینیم کم چگالی دلیل به آنها وزن کنیم. پیدا دست بیشتری رسانایی و قطر به که میکند ایجاد را امکان این آلومینیوم و g cm 3 چگالی فوالد 7/8 آلومینیوم شده روکش آلومینیوم سیم آلومینیوم با دار روکش مغزی برق انتقال های دکل بلوک فلزهای ترکیبهای ولی هستند رنگی تناوبی جدول d بلوک فلزهای ترکیبهای سایر و {اکسیدها کنید. دقت زیر شکلهای به بهعنوانمثال هستند. سفید یا و بیرنگ p و s رنگ قهوهای اکسید )ΙΙΙ( آهن : Fe O 2 3 رنگ نارنجی کلرید )ΙΙΙ( آهن : FeCl 3 رنگ سبز کلرید )ΙΙ( آهن : FeCl 2 رنگ آبی کلرید )ΙΙ( مس :CuCl 2 رنگ سبز کلرید )Ι( مس :CuCl رنگ سفید اکسید آلومینیم Al O 2 3 رنگ سفید اکسید کلسیم CaO یعنی دارند اکسید یک از بیش میشود( ختم d به آنها الکترونی )آرایش d بلوک فلزهای {اغلب متفاوت باهم کاتیونها این اکسیدهای و ترکیبها خواص که کنند ایجاد کاتیون چند یا دو میتوانند کنید: دقت کاتیونها این معروفترین به است. + Cu )Ι( مس Fe 2+ )ΙΙ( آهن Cr 2+ )ΙΙ( کروم Cu 2+ )ΙΙ( مس Fe 3+ )ΙΙΙ( آهن Cr 3+ )ΙΙΙ( کروم اسیدها با فلزها واکنش فلزها شیمیایی فعالیت به توجه با میکنند. آزاد هیدروژن گاز و میدهند واکنش اسیدها با فلزها اغلب هب روی و آهن آلومینیم فلز سه واکنش سرعت بهعنوانمثال است متفاوت اسید با آنها واکنش سرعت است: زیر ترتیب اسید با واکنش سرعت : Al > Zn > Fe 2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2 Zn + 2HCl ZnCl2 + H2 Fe + 2HCl FeCl2 + H2 16
دوم فصل گازها ردپای هک میشود ظاهر رنگی قهوهای رسوب زدن زنگ دلیل به آهنی اشیای و لولهها روی بر بهمرورزمان + Fe 2 یونهای وجود آن دلیل یونهای به آن تبدیل و آب در + Fe 3 این میباشد. آهن( )زنگ بآ وارد و جداشده سطح از سرکه یا آبلیمو در موجود اسید مانند اسیدی با بهراحتی رسوبها میشود. دوتایی ترکیبهای نامگذاری ترکیبهای شکل به اغلب فلزها با اسیدها یا و متفاوت عنصرهای با اکسیژن واکنشهای از حاصل ترکیبهای کرد: طبقهبندی دسته دو به میتوان را ترکیبها این نامگذاری برای است. دوتایی دوتایی ترکیبهای نافلز با فلز 1( نافلز با نافلز 2( نافلز با فلز ترکیبهای نامگذاری آنیون نام از سپس و کاتیون نام ابتدا ترکیبها نوع این نامگذاری برای شد اشاره اول فصل در که همانطور میکنیم: استفاده کاتیون نام کرد: تقسیم دسته دو به توان رامی ها کاتیون آنیون نام + کاتیون نام 2 و 1 گروه کاتیونهای )مانند دارند ثابت بار همواره که هستند کاتیونهایی ظرفیتی: تک کاتیون 1( 3+ 2+ + است. آنها فلز نام همان کاتیونها این نام ) Al, Zn, Ag Sr 2+ + آلومینیم یون : Al 3 + + سدیم یون : Na پتاسیم یون : K استرانسیم یون : ظرفیتی چند کاتیونهای آنها به که میکنند ایجاد کاتیون نوع چند یا دو فلزها برخی ظرفیتی: چند کاتیون 2( کنیم. ذکر پرانتز داخل رومی عدد با را آنها ظرفیت باید کاتیونها این نامگذاری در میشود. گفته + Cu 2+ Cu () I u # ¼Ä ( II) u # ¼Ä 2+ Cr 3+ Cr ( II) ³»o # ¼Ä ( III) ³»o # ¼Ä 2+ Fe 3+ Fe ( II) ÀA# ¼Ä ( III) ÀA# ¼Ä فلزهای یون فقط دهم سال کتاب در یونها این بین از هستند. ظرفیتی چند d بلوک فلزهای اغلب تذکر: هستند. مهم Cr, Fe, Cu نیست. رومی عدد بهصورت آنها ظرفیت یا بار نوشتن به نیازی تکظرفیتی کاتیونهای نامگذاری در تذکر: )ΙΙ( کلسیم یون کلسیم یون نادرست : Ca 2 درست : Ca 2 + + 17
شیمی دهم نام آنیون برای نامگذاری آنیونهای تک اتمی به انتهای نام عنصر یا ریشة عنصر باید پسوند»ید«اضافه شود. H فلوئورید F 2 O اکسید نیترید هیدرید N 3 کلرید Cl سولفید 3 P فسفید S 2 Br برمید سلنید 3 As آرسنید Se 2 I یدید مثال 1 : نام اکسیدهای زیر را بنویسید. Rb O 2 Cu O 2 CuO MgO Fe O 2 3 FeO پاسخ: CaO کلسیم اکسید آهن )ΙΙ( اکسید آهن )ΙΙΙ( اکسید منیزیم اکسید مس )ΙΙ( اکسید مس )Ι( اکسید روبیدیم اکسید مثال 2 : جدول زیر را کامل کنید. نام فرمول کاتیون آنیون کروم )ΙΙ( اکسید CuBr 2 Al 3+ آلومینیم فلوئورید پاسخ: نام فرمول کاتیون آنیون O 2 Br Cr 2+ Cu 2+ Cr O مس )ΙΙ( برمید F Al F 3 ت( Li I مثال 3 : نام ترکیبهای زیرا بنویسید. پاسخ: الف( CuCl ب( Ba S پ( Cr O 2 3 الف( مس )Ι( کلرید ب( باریم سولفید پ( کروم )ΙΙΙ( اکسید ت( لیتیم یدید مثال 4 : فرمول ترکیبهای زیر را بنویسید. پاسخ: الف( آلومینیم سولفید ب( منیزیم نیترید پ( بریلیم کلرید ت( آهن )ΙΙΙ( اکسید الف( Al S 2 3 ب( Mg N 3 2 پ( BeCl 2 ت( Fe O 2 3 18
مثال 5 : نام یا فرمول ترکیبهای زیر نادرست است آنها را اصالح کنید. فصل دوم ردپای گازها BaF 2 MgO K Cl 2 CaO CuCl 2 نام فرمول مس کلرید کلسیم )ΙΙ( اکسید پتاسیم کلرید منگنزاکسید باریم دی فلوئورید پاسخ: BaF 2 MgO KCl CaO CuCl 2 نام مس )ΙΙ( کلرید فرمول کلسیم اکسید پتاسیم کلرید منیزیم اکسید باریم فلوئورید مثال 6 : فرمول اکسیدها و کلریدهای حاصل از فلز کروم ( پاسخ: نامگذاری ترکیبهای نافلز با نافلز, O : Cr اکسید Cr O 2 3 : Cr Cl2, Cr Cl3 کلرید 2 + 3 + ) Cr, Cr را بنویسد. واکنش عنصرها با اکسیژن تنها به فلزها محدود نمیشود بلکه اکسیژن با نافلزها نیز واکنش میدهد. عالوه بر اکسیژن بسیاری از نافلزها میتوانند با یکدیگر واکنش داده و ترکیبهای دوتایی نافلز نافلز )کوواالنسی( ایجاد کنند. برای نامگذاری ترکیب دو نافلز از روش زیر استفاده میشود. )تعداد + نام عنصر اول( + )تعداد + نام عنصر دوم +»ید«( در این نامگذاری از پیشوندهای زیر برای بیان تعداد اتمها استفاده میشود: تعداد پیشوند 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 مونو مثال 1 : نام ترکیب تترا تری دی NO, NO را بنویسید. 2 3 2 4 دکا نونا اوکتا هپتا هگزا پنتا : NO 2 4 دی نیتروژن تترا اکسید : NO 2 3 دی نیتروژن تری اکسید مثال 2 : جدول زیر را کامل کنید. نام فرمول نام فرمول نام فرمول نام فرمول NF 3 Xe F 6 CO Si Br 4 SO 2 SO 3 P Cl 3 CS 2 BrCl 3 Cl 2 O 7 CCl 4 NO 2 پاسخ: نام فرمول نام فرمول نام فرمول نام فرمول NF 3 Xe F 6 CO سلیسیم تترابرمید Si Br 4 کربنمونواکسید زنونهگزافلوئورید نیتروژن تری فلوئورید SO 2 BrCl 3 SO 3 Cl 2 O 7 P Cl 3 CCl 4 CS 2 NO 2 کربندیسولفید نیتروژن دیاکسید فسفرتریکلرید کربن تتراکلرید گوگردتریاکسید دیکلروهپتا اکسید گوگرد دیاکسید برم تری کلرید 19
شیمی دهم بنویسید. را زیر ترکیبهای فرمول مثال 3 : پاسخ: فلوئورید گوگردهگزا ب( دینیتروژنپنتااکسید {الف( تتراکلرید کربن ت( اکسید گوگردتری {پ( اکسید نیتروژن دی ج( اکسید دکا فسفر تترا {ث( SF 6 پ( NO 2 5 {الف( CCl 4 ت( SO 3 {پ( NO 2 ج( PO 4 10 {ث( لوویس ساختار شور بخش این در شدهاید. آشنا مولکولها و اتمها برای لوویس( )آرایش نقطهای الکترون آرایش با اول فصل در میشوید. آشنا دارند کوواالنسی پیوند خود ساختار در که یونهایی و مولکولها بعدی دو رسم برای کاملتری کنید: توجه زیر نکات به لوویس ساختار روش یادگیری از قبل یکسان واقعی مقدار با آن در موجود زوایای الزاما که است مولکولها از بعدی دو فرم یک لوویس ساختار 1( نیست. آن راست سمت و باال در را یون بار و کرده استفاده کروشه عالمت از یون لوویس ساختار رسم 2 ({{برای میدهیم. قرار لوویس ساختار مثال: o s o o o 2- SO4 2 میدهد تشکیل پیوند یک همواره هیدروژن )اتم میشود. رعایت لوویس ساختار رسم در هشتتایی قاعده 3( اهداف جزو نمیکنند پیروی هشتتایی قاعده از که مولکولهای و میشود پایدار پیوند یک همین با و نیستند.( دهم کتاب آموزشی الکترونهای جفت بهصورت اتمها ظرفیت الکترونهای تمام میبایستی مولکول یک لوویس ساختار در 4( شود. داده نمایش ناپیوندی یا پیوندی میکنیم. استفاده عنصرها تناوبی جدول از یون یا مولکول یک ظرفیت الکترونهای مجموع محاسبه برای 5( هستند: مهم لوویس ساختار رسم در که عنصرهایی H تعد د لكترون ظرف ت = 1 2 13 14 15 16 17 Be B C N O F 2 Al Si P S Cl 3 4 5 6 Br I 7 20
شیمی دهم شیمیدان هوا کره کیست شیمیدان هوا متخصصی است که ترکیب شیمیایی هواکره را بشناسد و از شیوههای برهمکنش گازها مایعها و جامدهای موجود در هواکره با سطح زمین و موجودات زندهای که روی آنها زندگی میکنندآگاه باشد. برای شناخت بهتر هواکره و یافتن راهحلهای مناسب برای محافظت آن باید رفتار و ویژگیهای ذرههای سازندة هواکره و واکنش میان آنها را بهخوبی مطالعه کرد. این مهمترین وظیفة شیمیدان هواکره است. خواص و رفتار گازها مقایسة خواص عمومی گازها با مایعات و جامدات: 1( سرعت حرکت ذرات سازنده: گاز مایع < جامد 2( تنوع حرکت مولکولها: گاز < مایع < جامد 3( میزان جاذبة بین ذرات یک ماده در 3 حالت فیزیکی: گاز > مایع > جامد 4( حجم مقدار مشخصی از یک ماده در سه حالت: گاز < مایع جامد 5( فاصلة بینمولکولی: گاز < مایع < جامد 6( تراکمپذیری: گاز برخالف جامدها و مایعها تراکم پذیرند. مثال: شکلهای زیر چه مفهومی در مورد سه حالت فیزیکی ماده بیان میکنند پاسخ: آ( شکل و حجم یک ماده جامد به شکل ظرف بستگی ندارد. ب( مایعها به شکل ظرف محتوی آنها در میآیند. پ( بهمحض باز کردن شیر در لوله رابط بین دو طرف گاز در هر دو محفظه پخش میشود. قوانین گازها برای توصیف یک نمونه گاز باید مقدار )مول( حجم فشار و دمای آن را بیان کنیم. قوانین گازها ارتباط بین کمیتها را بررسی میکنند: 1( قانون فشار حجم: در دما و مقدار مول ثابت با افزایش فشار حجم گازها کاهش مییابد. فشار : P حجم : V 1 Pα V, PV 11= ثابت( 2 PV 2 )دما و مقدار مول 2 3 1 با افزایش فشار گازها متراکم میشوند و حجم آنها کاهش مییابد. 36
فصل دوم ردپای گازها 2( قانون دما حجم: در فشار و مقدار مول ثابت با افزایش دما حجم گازها افزایش مییابد. )دما( V αt )حجم( V1 V = 2 T1 T2 )فشار و مول ثابت(: 3( قانون مقدار گاز حجم: در دما و فشار ثابت مقدار حجم یک گاز با مقدار مول گاز رابطة مستقیم دارد. n: مول گاز V V Vα n, 1 = 2 )در فشار و دمای ثابت( : n1 n2 200k 300k 400k قانون آووگادرو: در دما و فشار یکسان حجم یک مول از گازهای گوناگون باهم برابر است. PV 11 PV = 2 2 nt 11 nv 2 2 یا L. atm PV = nrt( IÀpI #º I ]#SMIYR = 00 / 82 ) mol. K 4( ادغام 3 قانون به دمای صفر درجه سلسیوس و فشار یک اتمسفر شرایط استاندارد ( STP مخفف شده( گفته میشود. مثال گاز 1 H 2 2 Ne 3 CO 2 4 O 2 5 He ظرف محتوی گاز 0/25 مول )mol( 0/25 0/50 0/50 1/0 5/6 حجم) L ( 5/6 11/2 11/2 22/4 0/50 جرم )g( 0/50 22/0 16/0 4/0 با توجه به قانون آووگادرو در شرایط استاندارد ( STP ) حجم یک مول از هر گازی برابر 22/4 لیتر است که به آن حجم مولی گازها گفته میشود. ( STP) = 22 / حجم مولی گازها در 4L = 22400ml 37
شیمی دهم مثال 1 : شکل زیر را کامل کنید )هر ذره را معادل 0/1 مول در نظر بگیرید( ( N = 14, C = 12, O = 16 g. mol 1 )...mol STP نکته: 1 5 حجم هوا را اکسیژن تشکیل میدهد. پاسخ: در هر دو ظرف تعداد برابر مولکول )10 عدد( وجود دارد که هر مولکول را اگر معادل 0/1 مول در نظر بگیریم هر دو ظرف در شرایط STP یک مول گاز دارند. N2 = 1mol مول CO2 = 1mol N2 = 22 / 4 L حجم CO2 = 22 / 4L N2 = NA تعداد مول CO2 = NA 1 جرم مولی N2 = 28g. mol 1 CO2 = 44g. mol مثال 2: هر فرد بهطور میانگین 12 بار در دقیقه نفس میکشد و هر بار 0/5 لیتر هوا به ریههایش وارد میشود. آ( در طول شبانهروز چند لیتر هوا و چند لیتر اکسیژن وارد ششهای او میشود 60min 12 nim 0/ 5LH¼À 24h = 8640L#H¼À 1h 1min 1nIM 1LO 8640LH¼À 2 = 1728LO 5LH¼À 2 ب( حجم اکسیژن واردشده به ششها در طول شبانهروز برابر با چند مول است )شرایط STP است( 1mol O 1728L O 2 2 / / = 77 14mol O 22 4LO 2 2 مثال 3: حجم گاز موجود در 3 ظرفA C, B, را در شرایط STP با محاسبه مقایسه کنید: g ) O = 16 )جرم )O ظرف : A 80 گرم گاز اکسیژن ( 2 mol 38
دوم فصل گازها ردپای ) Ne ( نئون اتم عدد / 24 3 01 10 :B ظرف 1mol O / LO A حجم : go 2 22 4 80 2 2 = 56LO 32 go mol O 2 2 1 2 24 1mol Ne 22 / 4LNe B حجم : 3 / 01 10 Ne = 112LNe 23 6 / 022 10 Ne 1mol Ne 22 / 4LCO C حجم : 1/ 5molCO 2 2 = 33 / 6LCO 1mol CO 2 2 حجم مقایسه : B > A> C ( CO 2 ) کربندیاکسید گاز مول 1/5 :C ظرف چقدر ( گاز هر )از گازها استوکیومتری شرکتکننده مواد میان کمی ارتباط مطالعه به که میشود گفته شیمی دانش از بخشی به استوکیومتری نیا آزمایشگاه و صنعت در استوکیومتری میپردازد. شیمیایی واکنش یک در فراوردهها( و )واکنشدهندهها یک از معینی مقدار تولید برای که کنند مشخص بتوانند که میدهد شیمیدانها و مهندسین به را امکان است. نیاز واکنشدهندهها از یک هر از مقدار چه به فرآورده تپشهای و التهاب تب کاهش برای آسپرین قرص میلیارد 50 حدود جهان سراسر مردم ساالنه نمونه برای تولید دارویی شرکتهای در واکنش استوکیومتری از بهرهگیری با قرصها این میکنند. مصرف قلبی میشوند. واکنش: در استوکیومتری محاسبات مراحل مینویسیم. را واکنش معادلة ابتدا 1( میکنیم. موازنه را واکنش معادلة 2( مول معادله در موجود استوکیومتری ضرایب از استفاده با و میکنیم تبدیل آن مول به را مسئله داده 3( است. محاسبه قابل آن حجم یا و تعداد جرم خواستهشده مول روی از میکنیم. محاسبه را خواستهشده مادة است: کلر گاز مسئله خواسته و HCl مسئله داده کنید فرض بگیرید: نظر در را زیر واکنش MnO2 4HCl ag MnCl2 Cl2 2HO 2 () s ( g) ( g) ( l ) جر حجم تعد مسي له مسي له خو سته 1molCl2 4molHCl molhcl molcl 2 جرم حجم تعد د میگویند. استوکیومتری ضریب موازنهشده معادله یک در شرکتکننده مواد ضرایب از یک هر به 1( تابهحال که روابطی از گازها استوکیومتری محاسبات در تبدیلها کسر انواع تشکیل برای 2( میکنیم: استفاده داشتهایم 1mol گاز = 22 / 4 L = گاز مولی جرم = NA اتم یا مولکول 39
1mol 22 / 4 LpI IÄ 22 / 4 L pi 1mol 1mol CO 112LCO 2 2 = 5moLCO 22 / 4LCO 2 2 1mol ½jI #²¼ #³o] IÄ ½jI #²¼ # ³o] 1mol شیمی دهم کنید: دقت گازها برای زیر تبدیل کسر چند به بهعنوانمثال برعکس یا مول به STP شرایط در حجم تبدیل 1( است مول چند STP شرایط در CO 2 لیتر 112 مثال: پاسخ: برعکس یا مول به جرم تبدیل 2( ) S = 32, O = 16 ( است مول چند برابر SO 3 گاز گرم 16 مثال: g مولی جرم : SO3 = 80 پاسخ: mol 1mol SO 16g SO 3 3 = 0/ 2mol SO 80 gso 3 3 ( ϼ ²¼ ) ( ) برعکس یا مول به ماده یک اتم یا مولکول تعداد تبدیل 3( ( ) ( ) 23 23 1mol 1mol 6 / 02 10 ϼ ²¼ 6 / 02 10 UH # (, ) یا ( ), ) 23 23 6 / 02 10 6 / 02 10 UH # 1mol 1mol است مول چند آمونیاک مولکول عدد 3 / 01 10 26 مثال ( ) / 26 1mol NH 3 01 10 ( NH3) 3 = 500mol NH پاسخ: 23 3 6 / 02 10 ( NH3 ) تهیة فرآیندهای از یک هر بهطوریکه دارد. بسیاری کاربردهای و اهمیت صنعت در گازها واکنش )Ι( 2SO + O 2SO 2( g) 2( g) 3( g) )ΙΙ( SO g + H O( l) H SO 3( ) 2 2 4 ( g) 2SO2( g) + O2( g) 2SO3( g) molso3 molo2( g) است نیاز O 2 مول چند به ( SO 3 ) 1molO 10molSO 2 3 = 5molO 2molSO 2 3 است. گازی واکنش چندین شامل اسید نیتریک و اسید سولفوریک میشود: تولید زیر واکنش دو طی اسید سولفوریک بهعنوانمثال اکسید تری گوگرد گاز مول 10 تولید برای مثال: پاسخ: میشود تولید اسید سولفوریک گرم چند آب کافی مقدار با SO 3 گاز مول 10 واکنش از مثال: ( H, O, S g. mol 1 = 1 = 16 = 32 ) پاسخ: مولی جرم H2SO4 = 98 g. mol 1 SO3 + H2O() l H2SO4( aq) 1mol H SO g H SO molso 2 4 98 10 2 4 3 = 98g H SO 1mol SO mol H SO 2 4 3 1 2 4 40
است: زیر بهصورت انرژی تولید برای بدن در گلوکز اکسایش معادله مثال: C6H12O6( aq) + 6O2( g) 6CO2( g) + 6HO2( I) رد گلوکز مقدار این برای میکند مصرف گلوکز مول 2/5 میانگین بهطور شبانهروز هر در انسان بدن الف( است الزم اکسیژن لیتر چند STP شرایط 6mol O / LO / mol G 2 22 4 2 5 2 = 336LO mol G mol O 2 پاسخ: 1 1 2 میشود تولید STP شرایط در CO 2 گاز لیتر 560 مقدار گلوکز گرم چند اکسایش از ب( ) C = 12, O = 16, H = 1 g. mol 1 ( پاسخ: گلوکز مولی جرم =.180g mol 1 1mol CO mol G gg LCO 2 1 180 560 2 = 750gG )گلوکز( 22 / 4LCO2 6mol CO2 1molG است نیاز هوا لیتر چند به STP شرایط در گلوکز گرم 450 اکسایش برای پ( و میکنیم محاسبه را O 2 حجم ابتدا هوا حجم محاسبة برای پس میدهد تشکیل O 2 را هوا حجم 1 5 مقدار دوم فصل گازها ردپای شود. محاسبه موردنیاز هوای حجم تا میکنیم برابر پنج سپس 1mol G 6mol O / LO Lair gg 2 22 4 2 5 450 = 1680L هوا 180gG 1mol G 1molO2 1LO2 ) صنعت در گازها واکنش از )کاربردی آمونیاک تولید نیتروژن گاز خواص بررسی میباشد کره هوا سازنده جزء فراوانترین نیتروژن گاز 1( است واکنشناپذیر و غیرفعال شیمیایی نظر از اکسیژن با مقایسه در 2( شیمیایی تغییر ایجاد عامل اکسیژن گاز که محیطهایی در و یافته شهرت اثر بی جو به نیتروژن گاز اینرو از غذایی( مواد بندی بسته و نگهداری در مثال )برای میشود استفاده نیتروژن گاز از آن جای به است و میشوند منفجر شدید و سریع واکنش یک در جرقه یا کاتالیزگر حضور در هیدوژن و اکسیژن گاز 3( واکنش هیچ کاتالیزگر یا جرقه حضور در حتی هیدروژن و نیتروژن گازهای مخلوط اما میکنند تولید آب دهند. نمی ¾ o ]#IÄ#o qã²iui 2H2( g) + O2 2HO 2 ( g) 2H ( g) + N ¾ o #IÄ#o qã²iui 2 2( g) ] kàj#⵺ #fn#y¹ H» نمیشکند! راحتی به و شده پیوند این استحکام کاهش باعث نیتروژن لوویس ساختار در گانه سه پیوند وجود 4( N N 41
شیمی دهم 5( از نیتروژن برای پر کردن و تنظیم باد تایر خودروها به جای هوا به دالیل زیر استفاده میشود. دلیل : {نیتروژن واکنشپذیری بسیار کمتری دارد و نتیجه طول عمر الستیک بیشتری میشود نیتروژن تمایل به واکنش با خود الستیک و یا سیم داخل تایر را ندارد.( {مولکولهای نیتروژن از اکسیژن{{بزرگتر بوده نفوذپذیری کمتری دارند و از تایر دیرتر خارج میشوند در نتیجه تایر مدت زمان طوالنیتر پر باد خواهد بود. {در هوا مقداری بخار آب وجود دارد که با سرد شدن هوا به مایع تبدیل شده و حجم گاز تایر به طور نامحسوس کاهش مییابد. نیتروژن در دماهای بسیار پایینی به مایع تبدیل می شود. 6( کشاورزان کودهای شیمیایی نیتروژندار را به خاک میافزایند. یکی از این کودها آمونیاک است که به طور مستقیم به خاک تزریق میشود. تولید آمونیاک به روش هابر هرچند گاز نیتروژن واکنش پذیری ناچیزی دارد ولی برای اولین بار دانشمندان به نام فریتس هابر درسال 1918 میالدی مولکولهای{{نیتروژن را تسلیم کرد و از واکنش گازهای N 2 و H 2 توانست گاز آمونیاک) )NH 3 تولید کند و برنده جایزه نوبل شیمی شود. واکنش هابر: 3H ( g) + N ¾¹Ã M#ˆÄ 2 2( g) Ho{ 2NH3( g) بزرگترین چالش مهم که هابر برای یافتن شرایط بهینه برای انجام این واکنش بود. دو چالش مهم که هابر برای آنها راه حل ارائه دارد 1( واکنش در دما و فشار اتاق انجام نمی شد. هابر واکنش میان گاز های هیدروژن و نیتروژن را بارها در دماها و فشارهای گوناگون انجام داد تا بتواند شرایط بهینه آن را پیدا کند. سرانجام دریافت که این واکنش در دمای 450 C و فشار 200 atm و در حضور کاتالیزور آهن مقدار قابل توجهی آمونیاک تولید میکند. {هابر هیچ وقت نتوانست تمام N 2 و 2 H را به NH 3 تبدیل کند چرا که واکنش تولید آمونیاک یک N2( g) + 3H2( g) واکنش برگشت پذیر است 2NH 3( g) در نتیجه با چالش دوم روبرو شد همواره داخل ظرف واکنش مخلوط گازهای N 2 و H 2 و NH 3 وجود داشت 42
فصل دوم ردپای گازها 2( چگونه می توان فرآوردة واکنش )آمونیاک( را از مخلوط واکنش جدا کند. او با بررسی نقطه جوش این مواد راه حلی را برای جدا سازی آمونیاک پیدا کرد. دمای جوش آمونیاک در مقایسه با دوگاز نیتروژن و هیدروژن باالتر است به عبارت دیگر چون جاذبه بین مولکول های آمونیاک قوی تر میباشد راحتر و در دماهای باالتری به مایع تبدیل شده و از مخلوط جدا می شود از این رو هابر مخلوط گازها را تا مایع شدن آمونیاک سرد می کرد و پس از جدا شدن آمونیاک مایع گاز نیتروژن و هیدروژن واکنش نداده را دوباره مطابق طرح زیر وارد واکنش میکرد نام ماده نقطه جوش C هیدروژن 253- -196-34 نیتروژن اکسیژن 00 50 43
شیمی دهم کن. جمعبندی کنید. کامل را است فصل چکیده که زیر متن مناسب کلمههای انتخاب 1.1 با این در میشود نامیده oÿw¼uhotwh 10 12 آن کیلومتری حدود ارتفاع که است شده تشکیل الیه چهار از هواکره oÿw¼qou# 14 16 مختلف گازهای از ارزشمند معجونی هوا مییابد. yähqîh yähqîh فشار و ذرات تعداد و دما ارتفاع افزایش با الیه yài # yài # گازهای مهمترین از یکی اکسیژن کرد. جدا را آن اجزای میتوان Eq ] ¾M#q ] #oã U # روش از استفاده با که است ²¼µ #oã U واکنش مواد اغلب با اکسیژن میشود. جدا مایع هوای از سانتیگراد درجه 196 دردمای که میباشد هواکره 183 همه اکسیژن واکنشهای عالوهبر میشود. نامیده yäiv H شود مشاهده نور و گرما واکنش در اگر که میدهد Ti¼w# آب در ÁkÃwH نافلزی اکسیدهای و ÁkÃwH ³o ]#ÁI M خاصیت فلزی اکسیدهای میکنند. تبعیت قانون از واکنشها ÁpIM# ÁpIM#»njI»»A# ÂÄIU»j نامیده ترکیب هستند نوع دو دارای که ترکیبهای برخی و مختلف اکسیدهای میدهند. نشان خودشان از ÂÄIUk¹a# yähqîh yài # اثر این وجود نتیجه میباشد. ÁH#¾ºIh± #oyh#ji\äh # عامل که است نافلزی اکسیدهای از یکی CO 2»pH#pH#SÊÎId دارای اکسیژن میشود. هواکره دمای میباشد. طبیعت در O 3 و O 2 N»oU¼²A o»qäh# oÿw¼qou# yÿ¹mhoî الیه در پرتوهای برخورد با oÿw¼uhotwh fow»oî# میشود. انجام ¾ÎoŠ# Ä # بهصورت شکل این میشکنند O 3 مولکولهای oämq#sz om زغالسنگ و طبیعی گاز هیدروژن گاز بنزین مانند سوختهایی بین در میکنند. تولید otzãm انرژی otµ # nizî#»#i j#, nhk گاز نمونه یک توصیف برای ªº n#»# \e, #I j# باشد. مشخص باید آن 1 g 1 mol بهازی r»nkãà#pi  ÃLŠ#pI # بقیه از à Tv à Tv رابطه گاز مقدار با حجم ثابت دمای و فشار در و رابطه فشار با گاز حجم ثابت مقدار و دردما u # u # ³o حجم مختلف گازهای همه از ϼ # یک ( P = 1atm T = 0 C P = 1tam T = 25C ) STP شرایط در دارد. میباشد. دارند. #omhom#»#smiy R»IŸT 22 / 4 L برابر STP شرایط در گازها مولی حجم 560 L 44
فصل دوم ردپای گازها میشوند. ترجمه واژه علمی ترجمه واژه علمی استوکیومتری اکسید اسیدی باران اسیدی تقطیر جزء بهچزء لغتنامه Basic oxside Trpposphere Sustainable development Non-bonding elec- اکسید بازی تروپوسفر توسعه پایدار جفت الکترون Stoichiometry Acidi oxcide Acid rain Fractional distillation tron pair Inspection method Bonding electron جفت الکترون پیوندی نایوندی روش وارسی Lewis structure Ollotrope دگر شکل ساختار لوویس Fossil fuel Complete combustion Green chemistry The law of the con- Biodegradation Green fule Combustion Incomplete com- Bustion زیست تخریبپذیر سوخت سبز سوختن سوختن ناقص سوخت فسیلی سوختن کامل شیمی سبز قانون پایستگی Servation of mass قانون آووگادرو Avogadro s law جرم Greenhouse gases Vatalyst کاتالیزگر گازهای گلخانهای Chemicad equation Ozone layer الیه اوزون معادله شیمایی Word equation معادله نمادی Symbol equation معادله نوشتاری chemical reaction Balancing موازنه کردن واکنش شیمیایی Atmose phere Reactant واکنش دهنده هواکره Oxidation اکسایش 45
شیمی دهم شهر فرنگ Chemistry+about.com این سایت مطالب و فیلمهای بسیار جالب و ارزشمندی در مورد موضوعات منتوع علم شییم ارائه یمدهد. ایدههای آزمایش موجود در این سایت در بسیاری آزمایشگاههای ساده قابل اجرا است. پیشنهاد بازدید ایستگاه سنجش آلودگی هوا در برخی از شهرها و اکثر کالن شهرهای کشورمان به علت مشکل آلودیگ هوا سازمان هواشنایس و شهرداریها در مراکزی به صورت متناوب وضعیت گازهای موجود در هوا و ذرات آالینده را یمسنجد. اگر در شهر شما این ایستگاهها وجود دارند یمتوانید با هماهنیگ با ییک از ارگانهای گفته شده از آن بازدید کرده و نحوه اندازهگیری میزان گازهای مختلف هوا در آن را ببینید. 46
تمرینها 1 جاهای 1. خالی را با عبارت مناسب پر کنید. آ( هوا را می توان به عنوان منبع غنی برای تهیه...... و... در نظر گرفت. ب( در تقطیر جزء به جزء هوای مایع گازی که نقطه جوش... دارد زودتر جداسازی می شود. پ( بخش قابل توجهی از واکنش های شیمیایی پیرامون ما به دلیل وجود... در محیط است. ت( معادله نمادی افزون بر نمایش... و... واکنش دهنده ها و فراورده ها اطالعاتی درباره... ارائه می دهد. ث( به واکنش مواد با اکسیژن... گفته می شود. ج( به ترد شدن خرد شدن و فروریختن فلزات در اثر اکسایش... می گویند. چ( اکسیدهای فلزی را اکسیدهای... و اکسیدهای نافلزی را اکسیدهای... می نامند. ح(... می تواند بیانگر میزان اثر گذاری هر یک از انسان ها بر روی کره زمین و هوا کره باشد. 2 برای 2. هر یک از موارد زیر از کدام یک از گازهای موجود در هواکره می توان استفاده نمود آ( برای اینکه مواد غذایی در مجاورت هوا طعم کهنگی نگیرند باید در یک جو بی اثر قرار داده شوند. ب( متمرکز کردن شعله جوشکاری باعث افزایش کیفیت کار می شود. برای این منظور بهتر است گازی که تمایلی به انجام واکنش های شیمیایی ندارد در اطراف شعله بدمیم. پ( اگر مواد غذایی و نمونه های آزمایشگاهی را با سرعت باال منجمد کنیم ساختار سلول های آن ها از بین نمی رود و کیفیت آن حفظ می شود. ت( در فضای بین پنجره های دو جداره باید از گازی با هدایت گرمایی کم استفاده شود. ث( استفاده از گازی بی اثر و نسبتا ارزان برای پر کردن تایر ماشین عمر تایر را افزایش می دهد. ج( از آنجایی که درون المپ های رشته ای به شدت گرم می شود باید آن را با گازی که تمایلی به واکنش ندارد پر کرد. 3 محصوالت 3. سوختن هر کدام از مواد زیر را از بین موارد مشخص شده انتخاب کنید. CO 2, N 2, SO 2, Al 2 O 3, Na 2 O, CO, NO 2, O 2, H 2 O, MgO آ( چربی ب( آلومینیم پ( کربن ت( زغال سنگ ث( قند ج( سدیم 47
4 هریک 4. از موارد ستون )آ( با یکی از موارد ستون )ب( ارتباط دارد. آنها را پیدا کنید. )1 مورد در ستون )ب( اضافی است.( آ آ. در هوای مایع وجود ندارد. ب. در بسته بندی مواد خوراکی استفاده می شود. پ. به عنوان محیط بی اثر در جوشکاری کاربرد دارد. ت. در ساختار همه مولکول های زیستی یافت می شود. ث. تهیه این گاز از هواکره مقرون به صرفه نیست. ب a. آرگون b. هلیم d. اکسیژن e. کربن دی اکسید f. نیتروژن g. نئون 5 درستی 5. یا نادرستی عبارتهای زیر را مشخص کنید. آ( تعداد مولکول های دو طرف یک واکنش شیمیایی همواره برابر است. ب( نوع و تعداد کل اتم های شرکت کننده در یک واکنش شیمیایی ثابت است. پ( در یک واکنش شیمیایی نوع مولکول ها تغییری نمی کند. ت( گاهی تعداد مول های مواد اولیه و محصوالت یک واکنش شیمیایی برابر است. 6 درستی 6. یا نادرستی عبارتهای زیر را مشخص کنید. آ( اگر یک واکنش شیمیایی را بر روی کفه یک ترازو انجام دهیم حین واکنش جرم نشان داده شده توسط ترازو تغییری نمیکند. ب( از سوختن 10 گرم زغال سنگ 10 گرم خاکستر بر جای میماند. پ( پایستگی جرم همان پایستگی مول است. ت( در یک واکنش شیمیایی تعداد مولکولهای فراوردهها ممکن است بیشتر کمتر و یا مساوی تعداد مولکول های واکنش دهندهها باشند. 7 درستی 7. یا نادرستی عبارتهای زیر را مشخص کنید. آ( اگر تعداد کل اتم ها در دو طرف معادله برابر باشد واکنش موازنه شده است. ب( در واکنش موازنه شده جرم کل اتم ها در دو طرف معادله برابر است. پ( در واکنش موازنه شده تعداد مول های واکنش دهنده ها و محصوالت برابرند. ت( اگر تعداد اتم های یک عنصر در دوطرف معادله برابر باشد واکنش موازنه شده است. 8 معادله 8. واکنشهای زیر را موازنه کنید. NO + H 2 O NH 3 + O 2 Al 2 O 3 + SO 3 Al 2 (SO 4 ) 3 CO 2 + H 2 O C 6 H 12 O 6 + O 2 C 2 H 5 OH + CO 2 C 6 H 12 O 6 ZnCl 2 + Ag Zn + AgCl HNO 3 + NO NO 2 + H 2 O H 3 PO 4 P 2 O 5 + H 2 O N 2 + CO 2 + O 2 + H 2 O C 3 H 5 (NO 3 ) 3 P 4 O 10 + H 2 O PH 3 + O 2 48
تمرینهای دوره ای کتاب درسی 1 1. در هر یک از واکنش های زیر نام مواد شرکت کننده را بنویسید و آن را موازنه کنید. آ( SiCl 4 Si + Cl 2 ب( SO 2 + H 2 O H 2 S + O 2 پ( Al 2 O 3 + Fe Al + F 2 O 3 ت( NO + H 2 O NH 3 + O 2 ث( NaCl + CaF 2 CaCl 2 + NaF 2 معادله 2. موازنه شده واکنش تولید آمونیاک به صورت زیر است: 2NH 3( g ) 3H 2( g ) +N 2( g ) آ( برای تهیه 42/5 کیلوگرم آمونیاک به چند مول گاز هیدروژن نیاز است ب( برای تولید 3360 لیتر آمونیاک در STP به چند گرم هیدروژن و چند گرم گاز نیتروژن نیاز است 3 شتر 3. جانوری است که می تواند چندین روز را بدون نوشیدن آب در هوای گرم بیابان سپری کند. در این شرایط چربی ذخیره شده در کوهان این جانور مطابق واکنش زیر اکسایش یافته و افزون بر تولید انرژی آب مورد نیاز جانور را نیز تامین می کند: 110H 2 O ( l ) + 114CO 2( g ) 163O 2( g ) +2C 57 H 110 O 6( s ) جرم آب تولید شده از اکسایش یک کیلوگرم چربی را حساب کنید. 4. 4. آ( جدول زیر را کامل کنید. نام گاز نماد یا فرمول شیمیایی میزان واکنش پذیری در دما و فشار اتاق آرایش الکترون نقطه ای قیمت هر لیتر )ریال( آالینده یا غیر آالینده 192 35 3 13 71 آرگون اکسیژن متان کربن دی اکسید نیتروژن ب( در بسته بندی خوراکی استفاده از کدام گاز مناسب تر است چرا 5 گاز 5. شهری به طور عمده از متان تشکیل شده و در محیطی که اکسیژن کم است به صورت ناقص می سوزد و بخار آب کربن مونوکسید نور و گرما تولید می کند. آ( معادله واکنش سوختن ناقص متان را بنویسید و موازنه کنید. ب( حجم گاز CO حاصل از سوختن ناقص 48 گرم متان در STP چند لیتر است 53
1515 اگر دو واکنش کامل 10 گرم گرد آهن دارای ناخالصی زنگآهن با مقدار کافی محلول سولفوریکاسید 3/36 لیتر گاز )سراسری تجربی 95( هیدروژن در شرایط STP آزد شود چند درصد جرم این نمونه را زنگ آهن تشکیل میدهد. ( Fe, O ; g mol 1 = 56 = 16 ) 18 )4 16 )3 14 )2 12 )1 1616 چند گرم آلومینیم باید با هیدروکلریک اسید واکنش دهد تا گاز به دست آمده با 16 گرم اکسیژن واکنش کامل دهد )ریاضی 94( ) g/mol 16 = O,27 = Al( ت( 18 پ( 13/5 ب( 9 آ( 2/7 )ریاضی 92( 0/61717 مول از کدام فلز در واکنش با یون فلوئورید ترکیبی به جرم 46/8 گرم تشکیل می دهد ) GA = 70, Ca = 40, Al = 27, Mg = 24, F = 19 g/mol( آ( Al ب( Mg پ( Ca ت( Ga 1818 شمار اتم های شرکت کننده در معادله موازنه شده واکنش سوختن اتان در مقایسه با معادله موازنه شده واکنش آلومینیم با هیدروکلریک اسید... و در... واکنش فراورده های گازی تولید... )ریاضی 92( آ( کمتر-یکی از این دو-نمی شود ب( بیش تر-هر دو-می شود پ( کمتر-هیچ یک از این دو-نمی شود ت( بیش تر-یکی از این دو-می شود 1919 شمار مول ها در کدام نمونه ماده بیشتر است )ریاضی 91( )H = 1, C = 12, O = 16, Na = 23, Cl = 35.5 g/mol( آ( 1/38 گرم فلز سدیم ب( 2/34 گرم سدیم کلرید پ( 2 لیتر گاز کلر با چگالی 2/84 g/l ت( 0/56 لیتر گاز هیدروژن در شرایط STP )المپیاد 26( 2 عنصر 020 با عدد اتمی 52 جدول تناوبی کدام ویژگی را ندارد ب( داشتن الیه ظرفیت چهار الکترونی XO 3 آ( تشکیل اکسید اسیدی با فرمول ت( تشکیل یون پایدار با فرمول -2 X پ( دارا بودن خاصیت شبه فلزی 65
P 2, C 6 H 6, XeO 2, C 5 H 10, C 2 N 2, C 2 Cl 2 آ( 3 ب( 2 پ( 1 ت( 4 )2MX (s) + X2 (g( 2MX2 (s( آ( 70 و 80 ب( 64 و 35/5 پ( 64 و 80 ت( 70 و 35/5 Zn 2 P 2 O 7 + H 2 O + NH 3 ZnNH 4 PO 4 آ( 11 ب( 8 پ( 5 ت( 6 سواالت المپیاد 1 چگالی.1 NH3 در 100 ºC و 1/15 اتمسفر چند گرم بر لیتر است N( = H,14 = )1 )المپیاد )26 آ( 0/56 ب( 0/48 پ( 0/64 ت( 0/36 2 2. برای چه تعدادی از گونه های زیر می توان ساختاری با پیوند سه گانه رسم کرد )المپیاد 25( )المپیاد 25( 3 تعداد 3. الکترون های ناپیوندی کدام گونه بیشتر است ICl 3 )4 N 2 O 3 )3 ICl - )2 XeO 3 )1 4 فرض 4. کنید هوا دقیقا شامل 78 درصد مولی گاز N2 21 درصد مولی گاز O2 و 1 درصد مولی گاز Ar است. اگر کل اکسیژن موجود در هوا را خارج کنیم جرم مولی متوسط هوای باقی مانده چند گرم بر مول می شود Ar( = N 16, = O 40, = 14( 1 1 )المپیاد 25( ت( 30/96 پ( 28/56 ب( 28/15 آ( 28/84 5 چگالی 5. مخلوطی از کربن دی اکسید و اکسیژن در دما و فشار معین 1/357 برابر چگالی نیتروژن در همان دما و فشار است. نسبت جرم اکسیژن به کربن دی اکسید در این مخلوط چقدر است )N = C 16, = O 14, = 12( المپیاد 25 ت( 44 به 32 پ( 32 به 22 ب( 32 به 44 آ( 22 به 32 6 در 6. ترکیب MX2 عنصر M یک فلز و X یک هالوژن است. اگر 1/12 گرم از MX2 را گرم کنیم طبق واکنش زیر 0/720 گرم از MX و 56/0 میلی لیتر گاز X2 )در شرایط متعارفی( به دست می آید. جرم اتمی متوسط عناصر M و X به ترتیب کدامند )المپیاد 24( 7 مجموع 7. ضرایب استوکیومتری در واکنش زیر پس از موازنه برابر است با: )المپیاد 24( 8 دلیل 8. باران های اسیدی کدام است )المپیاد 23( H 2 موجود در هوا در آب باران SO 4 آ( حل شدن بخار CO 2 موجود در هوا در آب باران NO X SO 2 و ب( حل شدن اکسیدهایی مانند NH 3 موجود در هوا در آب باران پ( حل شدن بخار HCl و ت( حل شدن ذرات بسیار ریز نمک های اسیدی موجود در هوا در آب باران 9 9. لیتیم هیدروکسید) LiOH ( در اثر واکنش با CO2 تولید لیتیم کربنات) Li2CO3 ) و آب می کند و به همین دلیل برای جذب CO2 در ماشین های فضایی از آن استفاده می شود. 1 کیلوگرم لیتیم هیدروکسید چند کیلوگرم از گاز CO2 را جذب می 66
2 شماره آزمون پاسخ»4«1 گزینه.1 بنابراین دارد. حجم واحد در موجود گازی ذرههای تعداد با مستقیم ارتباط فشار طرفی از است. فشار ارتفاع نمودار 1 نمودار هستند. درست دو هر 2 و 1 گزینههای میدهد. نشان زمین سطح از ارتفاع در را دما تغییرات 2 نمودار»2«2 گزینه.2 200 C از کمتر جوش نقاط که است هوا از بخشهایی فاقد مایع هوای 1( هستند. HO 2 و CO 2 ندارند وجود مایع هوای در که گازهایی جمله از 2( ندارد. را تروپوسفری هوای ترکیب همان بنابراین دارند حبابهای بهصورت و شده تبدیل بخار به مایع هوای فشار شدن برداشته با بنابراین است 1atm برابر فشار با باز در ظرف در 3( میشوند. خارج مایع درون از گازی است. هلیم گاز است شده جدا محلول از مایع هوای به گازی هوای تبدیل از قبل و ندارد وجود مایع هوای در که دیگری گاز 4(»4«3 گزینه.3 در و اکسیژن حضور در ناقص سوختن در شده تولید CO که بهطوری است ناپایدارتر دیاکسید کربن از مونوکسید کربن 1( میشود. تبدیل CO 2 به و میسوزد دوباره مناسب شرایط CO 2 نه است CO با مسمومیت به مربوط اصطالح سرپوشیده مکانهای در گرفتگی گاز 2( نمیبرد. ازبین را هموگلوبین و میشود اکسیژن جایگزین تنها هموگلوبین با باال ترکیبی میل علت به دیاکسید کربن 3( است. ناپایدارتر دیاکسید کربن از مونوکسید کربن گفتیم 1 گزینة پاسخ در که همانطور 4(»4«4 گزینه.4 گزینة اما است. درست هستهای( واکنشهای )نه شیمایی واکنشهای مورد در 2 گزینة هستند. درست کامال 3 و 1 گزینههای مثال: برای نیست. درست لزوما 4 N2+ 3H2 2NH3 1( C3H5N3O9 CO2+ H2O + N2+ O2 2( C2H5OH CO2+ H2O 3( زغالسنگ + O2 H2O + SO2+ CO2»3«5 گزینه.5 است. هوا آالیندة SO 2 4( C6Hl12O 6 + O2 CO2+ H2O»4«6گزینه.6 ( CO 2 ) دیاکسید کربن مول( )3 برابر میزان به 3 هر واکنش کامل انجام از پس بنابراین هستند )C( کربن 3 دارای ترکیب 3 هر میکنند. تولید 75