جواب خودرابیازمایید صفحه 102 شیمی دوازدهم

پاسخ تشریحی و گام به گام شیمی دوازدهم صفحه ۱۰۲ - خود را بیازمایید سلام به شیمی‌دان‌های باهوش! این سوال به یکی از چالش‌های مهم در طراحی خودروهای سبز اشاره دارد. **آ) دلیل پدیده:** مبدل کاتالیستی برای اینکه بتواند واکنش‌های تجزیه و اکسایش آلاینده‌ها را با سرعت بالا انجام دهد، باید به یک **دمای بهینه** (معمولاً بالای $۳۰۰$ درجه سانتی‌گراد) برسد. در لحظه روشن شدن خودرو، به ویژه در سرمای زمستان، بدنه مبدل و کاتالیزورهای داخل آن سرد هستند. در این دمای پایین، انرژی جنبشی مولکول‌های آلاینده کافی نیست و کاتالیزور هم نمی‌تواند انرژی فعال‌سازی واکنش‌ها را به قدری پایین بیاورد که واکنش در لحظه انجام شود. بنابراین تا زمانی که گرمای گازهای خروجی اگزوز، دمای مبدل را بالا نبرد، آلاینده‌ها بدون تغییر از آن عبور کرده و خارج می‌شوند. **ب) راهکار پیشنهادی:** برای حل این مشکل، مهندسان روش‌های مختلفی را پیشنهاد داده‌اند: ۱- **استفاده از گرم‌کن‌های الکتریکی**: قرار دادن یک المنت حرارتی کوچک در ورودی مبدل که قبل از استارت زدن یا بلافاصله پس از آن، کاتالیزور را به دمای کاری برساند. ۲- **نزدیک‌تر کردن مبدل به موتور**: با نصب مبدل در فاصله‌ای نزدیک‌تر به خروجی موتور، گرمای موتور سریع‌تر به آن منتقل شده و زمان «پیش‌گرم شدن» کوتاه می‌گردد. ۳- **عایق‌بندی حرارتی**: پوشاندن بدنه مبدل با مواد عایق تا گرمای خود را دیرتر از دست بدهد و در توقف‌های کوتاه، دمای آن حفظ شود.

پاسخ تشریحی و گام به گام شیمی دوازدهم صفحه ۱۰۲ - تمرین ۲ در این بخش به بررسی ویژگی‌های کلیدی یک کاتالیزگر ایده‌آل می‌پردازیم. **بررسی مورد اول (اختصاصی بودن):** این جمله **درست** است. هر کاتالیزگر دارای جایگاه‌های فعالی با شکل و ویژگی‌های شیمیایی خاص است که فقط با مولکول‌های واکنش‌دهنده‌ای خاص جفت می‌شود. به همین دلیل است که برای حذف $NO$ از یک نوع فلز و برای اکسایش $CO$ از نوعی دیگر در مبدل خودرو استفاده می‌شود؛ چون هر کاتالیزگر در «انتخاب» مسیر واکنش خود بسیار دقیق عمل می‌کند. **بررسی مورد دوم (جلوگیری از واکنش ناخواسته):** این جمله **درست** است. اگر کاتالیزگر باعث شود که واکنش‌دهنده‌ها به جای فرآورده مطلوب، محصولات جانبی و سمی تولید کنند، کارایی خود را از دست می‌دهد. در صنعت، هدف از کاتالیزگر افزایش **بهره‌وری** واکنش اصلی و کاهش ضایعات است. **بررسی مورد سوم (پایداری):** این جمله نیز **درست** است. محیط بسیاری از واکنش‌ها (مانند داخل اگزوز یا کوره‌های صنعتی) بسیار خشن است و دماهای بالایی دارد. اگر کاتالیزگر در این دما ذوب شود، تغییر ساختار دهد یا با مواد دیگر واکنش داده و تجزیه شود، دیگر نمی‌تواند به واکنش اصلی کمک کند. بنابراین پایداری در شرایط عملیاتی، شرط اصلی عمر طولانی کاتالیزگر است.