شیمی دوازدهم صفحه ۱۱۰ - با هم بیندیشیم - تمرین ۱
۱- با توجه به شکل زیر که نمایی از فناوری تولید آمونیاک به روش هابر را نشان میدهد به پرسشها پاسخ دهید.
(تصویر شامل بخشهای ورودی گازهای $N_{2}$ و $H_{2}$، محفظه گرمکننده و کاتالیزگر، بخش سردکننده، خروجی آمونیاک مایع و مسیر برگشت گازهای واکنش نداده است)
آ) در مورد روش کار هابر در این فناوری با یکدیگر گفتگو کنید.
ب) اگر نقطه جوش آمونیاک، نیتروژن و هیدروژن به ترتیب $−۳۳$، $−۱۹۶$ و $−۲۵۳$ درجه سلسیوس باشد، کدام دما ($−۴۰^{\circ}C$ یا $−۲۰۰^{\circ}C$) را برای سردکننده مناسب میدانید؟ توضیح دهید.
پاسخ تشریحی و گام به گام شیمی دوازدهم صفحه ۱۱۰ - با هم بیندیشیم - تمرین ۱
سلام به شیمیدانهای باهوش! در این بخش میخواهیم هوشمندی فرآیند هابر را در جداسازی محصولات از واکنشدهندهها بررسی کنیم.
**پاسخ بخش آ (روش کار هابر):**
در این فناوری، مخلوط گازهای نیتروژن و هیدروژن پس از عبور از روی **کاتالیزگر** در دمای بالا، مقداری آمونیاک تولید میکنند.
چون واکنش تعادلی است، همواره مقداری از واکنشدهندهها باقی میمانند.
هابر با استفاده از یک **سردکننده**، دمای مخلوط را تا حدی پایین میآورد که فقط آمونیاک به حالت مایع درآید و از مخزن خارج شود.
سپس گازهای واکنش نداده دوباره به چرخه واکنش برگردانده میشوند تا بازدهی به حداکثر برسد.
**پاسخ بخش ب (انتخاب دمای سردکننده):**
دمای **$-40^{\circ}C$** برای سردکننده مناسب است.
**دلیل علمی**:
هدف ما این است که فقط آمونیاک را مایع کنیم و نیتروژن و هیدروژن همچنان به صورت گاز باقی بمانند تا دوباره به محفظه واکنش برگردند.
دمای **$-40^{\circ}C$** پایینتر از نقطه جوش آمونیاک ($-33^{\circ}C$) است، پس آمونیاک در این دما **مایع** میشود.
اما این دما هنوز بسیار بالاتر از نقطه جوش نیتروژن ($-196^{\circ}C$) و هیدروژن ($-253^{\circ}C$) است؛ بنابراین این دو گاز در دمای $-40$ درجه **مایع نمیشوند** و به راحتی از آمونیاک جدا میگردند.
اگر دما را به $-200$ میرساندیم، نیتروژن هم همراه آمونیاک مایع میشد و جداسازی مختل میگشت.
شیمی دوازدهم صفحه ۱۱۰ - با هم بیندیشیم - تمرین ۲
۲- نمودار زیر تغییر غلظت فرآورده را برای واکنش تعادلی $A(g) + B(g) \rightleftharpoons AB(g)$ در دو شرایط متفاوت نشان میدهد.
آ) این واکنش گرماده است یا گرماگیر؟ چرا؟
ب) فشار $P_{2}$ از $P_{1}$ بزرگتر است یا کوچکتر؟ پاسخ خود را توضیح دهید.
پاسخ تشریحی و گام به گام شیمی دوازدهم صفحه ۱۱۰ - با هم بیندیشیم - تمرین ۲
این نمودار به زیبایی اثر همزمان دما و فشار را بر غلظت تعادلی محصولات نشان میدهد.
**پاسخ بخش آ (تعیین نوع واکنش از نظر گرمادهی):**
واکنش **گرماده** ($\Delta H < 0$) است.
**دلیل علمی**: با دقت در نمودار میبینیم که در هر دو منحنی، با **افزایش دما**، غلظت فرآورده ($AB$) **کاهش** یافته است.
طبق اصل لوشاتلیه، در واکنشهای گرماده، افزایش دما باعث جابهجایی تعادل در جهت برگشت (مصرف محصول) میشود.
بنابراین چون گرم کردن سامانه باعث کاهش مقدار محصول شده، واکنش قطعاً گرماده است.
**پاسخ بخش ب (مقایسه فشارها):**
فشار **$P_{2}$ بزرگتر از $P_{1}$** است. ($P_{2} > P_{1}$)
**دلیل علمی**:
در معادله واکنش ($A(g) + B(g) \rightleftharpoons AB(g)$)، در سمت چپ **۲ مول گاز** و در سمت راست **۱ مول گاز** داریم.
طبق اصل لوشاتلیه، **افزایش فشار** باعث جابهجایی تعادل به سمت تعداد مول گازی **کمتر** (یعنی سمت راست یا تولید فرآورده) میشود.
در نمودار مشاهده میکنیم که منحنی مربوط به $P_{2}$ در تمام دماها غلظت فرآورده بیشتری نسبت به $P_{1}$ دارد.
پس $P_{2}$ فشاری است که باعث پیشرفت بیشتر واکنش به سمت فرآورده شده و مقدار آن حتماً از $P_{1}$ بیشتر است.
Hami
1402/11/30
درود با توجه به تعریف کتاب، اگر واکنشی گرماگیر باشد مقدار -واکنش دهنده- کاهش میابد، در صورتی که در س
علی جلالی
1403/02/03
سلام این نمودار غلظت AB یعنی فراورده ها را بر حسب دما نوشته است... پس با افزایش دما در واکنش های گرم
ابوالفضل امیری مهر
1404/01/05
سه تا سایتید ماگرتا،مای درس و پادرس معلوم نیست کدومتون از رو کدوماتون کپی میزنه این چندمین باریه که از اینجور سایتا اشتباه در میاد اگر بلد نیستید مجبور نیستید جواب بدید، بچه مردم رو کارنامشو خراب کنید، سوال ۲ بخش آ ص ۱۱۰ واکنش گرماده هستش نه گرماگیر عجیب اینه که ۳ تا سایتم نوشتن گرماگیر تا اونجا که من دیدم ، اگر با افزایش دما واکنشی مقدار فرآوردش کم شه یعنی واکنش رفته اونو (چون دما زیاد شده) مصرف کنه در عین حال با کاهش دما فرآورده هم مصرف کرده پس انرژی سمت فرآورده نوشته میشه که یعنی گرماده هستش برید تو اینترنت تحقیق کنید اگه نفهمیدید چی نوشتم
هدی
1404/01/26
سلام با تشکر ولی پاسخ سوال 2 اشتباه است