حل تمرین دوره ای فصل 1 شیمی یازدهم - سوال 5 تا 6

پاسخ و توضیح تمرین 5 تمرین دوره ای فصل دوم شیمی یازدهم نام‌گذاری $\mathbf{\text{آیوپاک }}$ آلکان‌های شاخه‌دار از سه مرحله کلیدی پیروی می‌کند: $\mathbf{\text{یافتن بلندترین زنجیر}}$، $\mathbf{\text{شماره‌گذاری صحیح}}$ (کمترین عدد به شاخه‌ها) و $\mathbf{\text{نام‌گذاری الفبایی}}$ گروه‌های فرعی. 📝 --- ## الف) $\mathbf{2, 3, 5, 6\text{-تترا متیل هپتان}}$ 1. **زنجیر اصلی:** بلندترین زنجیر پیوسته $\mathbf{7}$ اتم کربن دارد ($athbf{\text{هپتان}}$). 2. **شاخه‌ها:** $\mathbf{4}$ گروه $\mathbf{CH_3}$ (تترا متیل) وجود دارد. 3. **شماره‌گذاری:** * $\mathbf{\text{از چپ:}} 2, 3, 5, 6 \quad (\text{مجموع } 16)$ * $\mathbf{\text{از راست:}} 2, 4, 5, 6 \quad (\text{مجموع } 17)$ * $\mathbf{\text{صحیح:}}$ $\mathbf{2, 3, 5, 6}$ $$\mathbf{\text{نام: } 2, 3, 5, 6\text{-تترا متیل هپتان}}$$ --- ## ب) $\mathbf{3, 5\text{-دی اتیل هپتان}}$ 1. **زنجیر اصلی:** بلندترین زنجیر $\mathbf{7}$ اتم کربن دارد ($athbf{\text{هپتان}}$). 2. **شاخه‌ها:** $\mathbf{2}$ گروه $\mathbf{CH_2CH_3}$ (دی اتیل) وجود دارد. 3. **شماره‌گذاری:** * $\mathbf{\text{از چپ:}} 3, 5 \quad (\text{مجموع } 8)$ * $\mathbf{\text{از راست:}} 3, 5 \quad (\text{مجموع } 8)$ * $\mathbf{\text{صحیح:}}$ $\mathbf{3, 5}$ $$\mathbf{\text{نام: } 3, 5\text{-دی اتیل هپتان}}$$ --- ## پ) $\mathbf{2, 4\text{-دی متیل هگزان}}$ 1. **زنجیر اصلی:** بلندترین زنجیر $\mathbf{6}$ اتم کربن دارد ($athbf{\text{هگزان}}$). 2. **شاخه‌ها:** $\mathbf{2}$ گروه $\mathbf{CH_3}$ (دی متیل) وجود دارد. 3. **شماره‌گذاری:** * $\mathbf{\text{از چپ:}} 2, 4 \quad (\text{مجموع } 6)$ * $\mathbf{\text{از راست:}} 3, 5 \quad (\text{مجموع } 8)$ * $\mathbf{\text{صحیح:}}$ $\mathbf{2, 4}$ $$\mathbf{\text{نام: } 2, 4\text{-دی متیل هگزان}}$$ --- ## ت) $\mathbf{2, 4\text{-دی متیل پنتان}}$ **ساختار باز شده:** $\mathbf{CH_3 - CH - CH_2 - CH - CH_3} \quad \text{با شاخه } CH_3 \text{ در } C_2 \text{ و } C_4$ $$\underset{CH_3}{\mid} \quad \underset{CH_3}{\mid}$$ 1. **زنجیر اصلی:** بلندترین زنجیر $\mathbf{5}$ اتم کربن دارد ($athbf{\text{پنتان}}$). 2. **شاخه‌ها:** $\mathbf{2}$ گروه $\mathbf{CH_3}$ (دی متیل) وجود دارد. 3. **شماره‌گذاری:** $\mathbf{2, 4}$ (مجموع $\mathbf{6}$). $$\mathbf{\text{نام: } 2, 4\text{-دی متیل پنتان}}$$ --- ## ج) $\mathbf{3, 4\text{-دی متیل هپتان}}$ 1. **زنجیر اصلی:** بلندترین مسیر $\mathbf{7}$ اتم کربن دارد ($athbf{\text{هپتان}}$). 2. **شاخه‌ها:** $\mathbf{2}$ گروه $\mathbf{CH_3}$ (دی متیل) در کربن‌های $\mathbf{3}$ و $\mathbf{4}$. 3. **شماره‌گذاری:** $\mathbf{3, 4}$ (مجموع $\mathbf{7}$). $$\mathbf{\text{نام: } 3, 4\text{-دی متیل هپتان}}$$

پاسخ و توضیح تمرین 6 تمرین دوره ای فصل دوم شیمی یازدهم این تمرین به بررسی $\mathbf{\text{فلزات واسطه}}$ ($athbf{Ti}$، $athbf{Fe}$) و $\mathbf{\text{قاعده‌ی فعالیت فلزات}}$ در واکنش‌های جابجایی می‌پردازد و همچنین شامل $\mathbf{\text{مسائل استوکیومتری و بازده درصدی}}$ است. ⚙️ --- ## الف) موازنه واکنش‌ها **واکنش (1) (کاهش $\mathbf{Ti}$):** $$\mathbf{TiCl_4 + 2Mg \xrightarrow{\Delta} Ti + 2MgCl_2}$$ * $\mathbf{\text{Ti}}: 1 \rightarrow 1$؛ $\mathbf{\text{Cl}}: 4 \rightarrow 4$؛ $\mathbf{\text{Mg}}: 2 \rightarrow 2$ **واکنش (2) (احتمالاً جابجایی):** $$\mathbf{2Fe_2O_3 + 3Ti \xrightarrow{\Delta} 4Fe + 3TiO_2}$$ * $\mathbf{\text{Fe}}: 4 \rightarrow 4$؛ $\mathbf{\text{Ti}}: 3 \rightarrow 3$؛ $\mathbf{\text{O}}: 6 \rightarrow 6$ --- ## ب) ترتیب واکنش‌پذیری ($athbf{Mg}$، $\mathbf{Fe}$ و $\mathbf{Ti}$) 1. **از واکنش (1):** $\mathbf{Mg}$ جای $\mathbf{Ti}$ را در $\mathbf{TiCl_4}$ می‌گیرد. $\rightarrow \mathbf{Mg}$ $\mathbf{\text{فعال‌تر از}}$ $\mathbf{Ti}$. ($athbf{Mg > Ti}$) 2. **از واکنش (2):** $\mathbf{Ti}$ جای $\mathbf{Fe}$ را در $\mathbf{Fe_2O_3}$ می‌گیرد (زیرا $\mathbf{Fe}$ به صورت آزاد تولید می‌شود). $\rightarrow \mathbf{Ti}$ $\mathbf{\text{فعال‌تر از}}$ $\mathbf{Fe}$. ($athbf{Ti > Fe}$) **نتیجه:** ترتیب واکنش‌پذیری: $\mathbf{Mg > Ti > Fe}$ --- ## پ) دلیل استفاده از گاز آرگون در تولید تیتانیوم * $\mathbf{\text{تیتانیوم}}$ و $\mathbf{\text{منیزیم}}$ (واکنش‌دهنده‌ها در واکنش 1) در دمای بالا $\mathbf{\text{بسیار فعال}}$ هستند. * $\mathbf{\text{وجود اکسیژن } (O_2)}$ و $\mathbf{\text{نیتروژن } (N_2)}$ در محیط باعث می‌شود این فلزات به جای واکنش با یکدیگر، با $\mathbf{O_2}$ و $\mathbf{N_2}$ واکنش دهند و $\mathbf{\text{اکسیدها } (TiO_2, MgO)}$ و $\mathbf{\text{نیتریدها } (TiN, Mg_3N_2)}$ را تشکیل دهند. * $\mathbf{\text{نیتریدها و اکسیدها ناخالصی هستند}}$ و باعث $\mathbf{\text{کاهش بازده واکنش اصلی}}$ و $\mathbf{\text{تخریب کیفیت فلز تیتانیوم}}$ تولید شده می‌شوند. * $\mathbf{\text{آرگون } (Ar)}$ یک $\mathbf{\text{گاز نجیب و کاملاً بی‌اثر}}$ است و با هیچ یک از واکنش‌دهنده‌ها واکنش نمی‌دهد، در نتیجه محیط را $\mathbf{\text{محافظت}}$ می‌کند. (برخلاف $\mathbf{N_2}$ که در دمای بالا با $\mathbf{Mg}$ و $\mathbf{Ti}$ واکنش می‌دهد.) --- ## ت) پیش‌بینی واکنش $\mathbf{Mg + Fe_2O_3}$ **واکنش:** $\mathbf{Mg + Fe_2O_3 \xrightarrow{\Delta} \dots}$ **پیش‌بینی:** واکنش $\mathbf{\text{انجام می‌شود}}$. **چرا؟** از بند (ب) می‌دانیم $\mathbf{Mg}$ $\mathbf{\text{فعال‌ترین}}$ فلز در بین این سه ($athbf{Mg > Fe}$) است. فلز $\mathbf{\text{فعال‌تر } (Mg)}$ می‌تواند جای $\mathbf{\text{یون فلز کم‌فعال‌تر } (Fe^{3+})}$ را در ترکیب بگیرد. **معادله موازنه شده:** (واکنش جایگزینی) $$\mathbf{3Mg(s) + Fe_2O_3(s) \xrightarrow{\Delta} 3MgO(s) + 2Fe(s)}$$ --- ## ث) محاسبه‌ی بازده درصدی واکنش **معادله موازنه شده:** $\mathbf{TiCl_4 + 2Mg \rightarrow Ti + 2MgCl_2}$ (نسبت $\mathbf{1:1}$ بین $\mathbf{TiCl_4}$ و $\mathbf{Ti}$) **جرم‌های مولی:** $\mathbf{M(Ti)} = 47.9 \text{ g/mol}$, $\mathbf{M(TiCl_4)} = 47.9 + 4(35.5) = 189.9 \text{ g/mol}$ 1. **فرآورده‌ی عملی (واقعی):** $\mathbf{3.5 \times 10^4 \text{ g } Ti}$ 2. **فرآورده‌ی نظری (محاسبه از $\mathbf{TiCl_4}$ مصرفی):** * $\mathbf{\text{جرم } Ti \text{ نظری}} = 7.91 \times 10^4 \text{ g } TiCl_4 \times \frac{1 \text{ mol } TiCl_4}{189.9 \text{ g } TiCl_4} \times \frac{1 \text{ mol } Ti}{1 \text{ mol } TiCl_4} \times \frac{47.9 \text{ g } Ti}{1 \text{ mol } Ti}$ * $\mathbf{\text{جرم } Ti \text{ نظری}} \approx 7.91 \times 10^4 \times 0.252 \approx 1.99 \times 10^4 \text{ g}$ 3. **محاسبه‌ی بازده درصدی:** $$\mathbf{\text{بازده درصدی} = \frac{\text{مقدار عملی}}{\text{مقدار نظری}} \times 100}$$ $$\mathbf{\text{بازده درصدی}} = \frac{3.5 \times 10^4 \text{ g}}{1.99 \times 10^4 \text{ g}} \times 100 \approx \mathbf{175.9\%}$$ **نکته:** چون $\mathbf{\text{بازده از } 100\%}$ بیشتر شده است ($\mathbf{175.9\%}$)، این امر $\mathbf{\text{نشان‌دهنده‌ی خطای بزرگی در داده‌های مسئله}}$ (مانند ناخالصی در فرآورده یا واحد اشتباه) است. اما بر اساس داده‌های ارائه شده، مقدار محاسبه شده $\mathbf{175.9\%}$ است.