تمرین‌های دوره‌ای فصل دوم شیمی (1) کلاس دهم رشته ریاضی و تجربی

1- برای هر جمله زیر دلیلی بنویسید.
آ) در ساختار لوویس $NOCl$ همۀ اتم‌ها به آرایش هشت‌تایی رسیده‌اند.
در مولکول $NOCl$ اتم‌ها با اشتراک‌گذاری الکترون‌ها لایه ظرفیت خود را کامل کرده‌اند و همگی به آرایش هشت‌تایی رسیده‌اند.
ب) همۀ واکنش‌های شیمیایی از قانون پایستگی جرم پیروی می‌کنند.
چون در واکنش‌های شیمیایی اتم‌ها تنها جابه‌جا می‌شوند و از بین نمی‌روند، جرم مواد قبل و بعد ثابت می‌ماند.
پ) $S{O_3}$ برخلاف $CaO$، یک اکسید اسیدی به شمار می‌رود.
$S{O_3}$ با آب اسید تولید می‌کند ولی $CaO$ با آب باز می‌دهد؛ بنابراین $S{O_3}$ یک اکسید اسیدی است.
ت) هرچه شمار مولکول‌های یک گاز در دما و حجم ثابت بیشتر باشد، فشار گاز بیشتر است.
با افزایش تعداد مولکول‌ها در حجم و دمای ثابت، تعداد برخوردها با دیواره ظرف بیشتر می‌شود و فشار افزایش می‌یابد.

---

2- واکنش‌های زیر را موازنه کنید.

$NaB{H_4}(s) + {H_2}S{O_4}(aq) \to {H_2}(g) + N{a_2}S{O_4}(aq) + {B_2}{H_6}(g)$ (آ
$2NaB{H_4}(s) + {H_2}S{O_4}(aq) \to 2{H_2}(g) + N{a_2}S{O_4}(aq) + {B_2}{H_6}(g)$

${H_2}S(g) + {O_2}(g)\xrightarrow{{}}S{O_2}(g) + {H_2}O(g)$ (ب
$2{H_2}S(g) + 3{O_2}(g) \to 2S{O_2}(g) + 2{H_2}O(g)$

$F{e_2}{O_3}(s) + Ti(s)\xrightarrow{{}}Fe(s) + Ti{O_2}(s)$ (پ
$2F{e_2}{O_3}(s) + 3Ti(s)\xrightarrow{{}}4Fe(s) + 3Ti{O_2}(s)$

$N{H_3}(g) + {O_2}(g)\xrightarrow{{}}NO(g) + {H_2}O(g)$ (ت
$4N{H_3}(g) + 5{O_2}(g) \xrightarrow{{}} 4NO(g) + 6{H_2}O(g)$

$CaC{l_2}(aq) + NaF(aq)\xrightarrow{{}}NaCl(aq) + Ca{F_2}(s)$ (ث
$CaC{l_2}(aq) + 2NaF(aq)\xrightarrow{{}}2NaCl(aq) + Ca{F_2}(s)$

---

3- جدول زیر را کامل کنید.

نام	فرمول
نیتروژن مونواکسید	$NO$
آهن ($II$) برمید	$FeBr_2$
سیلیسیم دی‌اکسید	$Si{O_2}$
نیتروژن تری‌کلرید	$NCl_{3}$
اکسیژن دی فلوئورید	$OF_2$
کروم ($III$) فلوئورید	$CrF_{3}$

---

4- معادلۀ موازنه شدۀ واکنش تولید آمونیاک به صورت زیر است:

${N_2}(g) + 3{H_2}(g)\xrightarrow{{}}2N{H_3}(g)$

آ) برای تهیۀ 42/5 کیلوگرم آمونیاک به چند مول گاز هیدروژن نیاز است؟

${{N}_{2}}(g)+\frac{3{{H}_{2}}(g)}{?mol}\to \frac{2N{{H}_{3}}(g)}{42/5kg}$

مراحل تبدیل:

$\left[ 42/5kgN{{H}_{3}}\to gN{{H}_{3}}\to molN{{H}_{3}}\to mol{{H}_{2}} \right]$

$?mol{{H}_{2}}=42/5kgN{{H}_{3}}\times \frac{1000gN{{H}_{3}}}{1kgN{{H}_{3}}}\times \frac{1molN{{H}_{3}}}{17gN{{H}_{3}}}\times \frac{3mol{{H}_{2}}}{2molN{{H}_{3}}}=3750mol{{H}_{2}}$

مقادیر جرم اتمی:

 $N=14\frac{g}{mol})$ ، $(H=1\frac{g}{mol}$

ب) برای تولید 3360 لیتر آمونیاک در STP به چند گرم گاز نیتروژن نیاز است؟

$\frac{{{N}_{2}}(g)}{?g}+\frac{3{{H}_{2}}(g)}{?g}\to \frac{2N{{H}_{3}}(g)}{3360L}$

مقادیر جرم اتمی:

 $N=14\frac{g}{mol}$

${{N}_{2}}:2(14)=28\frac{g}{mol}$

$g{{N}_{2}}=3360LN{{H}_{3}}\times \frac{1molN{{H}_{3}}}{22/4LN{{H}_{3}}}\times \frac{1mol{{N}_{2}}}{2molN{{H}_{3}}}\times \frac{28g{{N}_{2}}}{1mol{{N}_{2}}}=2100g{{N}_{2}}$

---

5- شتر جانوری است که می‌تواند چندین روز را بدون نوشیدن آب در هوای گرم بیابان سپری کند. در این شرایط، چربی ذخیره شده در کوهان آن مطابق واکنش زیر اکسایش یافته و افزون بر تولید انرژی، آب مورد نیاز جانور را نیز تأمین می‌کند:

$2{{C}_{57}}{{H}_{110}}{{O}_{6}}(s)+163{{O}_{2}}(g)\xrightarrow{{}}114C{{O}_{2}}(g)110{{H}_{2}}O(l)$

جرم آب تولید شده از اکسایش یک کیلوگرم چربی را حساب کنید.

$\frac{2{{C}_{57}}{{H}_{110}}{{O}_{6}}(S)}{1kg}+163{{O}_{2}}(g)\to 114C{{O}_{2}}(g)+\frac{110{{H}_{2}}O(1)}{?kg}$ 

$?kg{{H}_{2}}O=1kg{{C}_{57}}{{H}_{110}}{{O}_{6}}\times \frac{1mol{{C}_{57}}{{H}_{110}}{{O}_{6}}}{890g{{C}_{57}}{{H}_{110}}{{O}_{6}}}\times \frac{18g{{H}_{2}}O}{1mol{{H}_{2}}O}=1/112kg{{H}_{2}}O$ 

و اگر جرم آب را بر حسب گرم بخواهیم:

$1/112kg{{H}_{2}}O\times \frac{1000g{{H}_{2}}O}{1kg{{H}_{2}}O}=1112g{{H}_{2}}O$ 

مقادیر جرم اتمی:

$O=16\frac{g}{mol})$ ، $H=1$ ، $(C=12$ ${{C}_{57}}{{H}_{110}}{{O}_{6}}=57(12)+110(1)+6(16)=890\frac{g}{mol}$ 

---

6- واکنش آلومینیم با نمکی از آمونیوم به صورت زیر انجام می‌شود.

$Al(s) + N{H_4}Cl{O_4}(s)\xrightarrow{{}}A{l_2}{O_3}(s) + AlC{l_3}(s) + {H_2}O(l) + {N_2}(g)$

(واکنش شیمیایی، موازنه نشده است.)

$10Al + 6NH_4ClO_4 \longrightarrow 4Al_2O_3 + 2AlCl_3 + 12H_2O + 3N_2$ :موازنه

آ) با مصرف 2/16 کیلوگرم فلز آلومینیم چند لیتر گاز در STP تولید می‌شود؟

$?L\,N_2=2.16\,\mathrm{kg\,Al}
\times \frac{1000\,\mathrm{g\,Al}}{1\,\mathrm{kg\,Al}}
\times \frac{1\,\mathrm{mol\,Al}}{27\,\mathrm{g\,Al}}
\times \frac{3\,\mathrm{mol\,N_2}}{10\,\mathrm{mol\,Al}}
\times \frac{22.4\,\mathrm{L\,N_2}}{1\,\mathrm{mol\,N_2}}
= 537.6\,\mathrm{L\,N_2}$

ب) نسبت جرمی آلومینیم کلرید به آلومینیم اکسید تولید شده را حساب کنید.

$\frac{m(AlCl_3)}{m(Al_2O_3)}=\frac{2\,\mathrm{mol\,AlCl_3}}{4\,\mathrm{mol\,Al_2O_3}}
\times \frac{133.5\,\mathrm{g\,AlCl_3}}{1\,\mathrm{mol\,AlCl_3}}
\times \frac{1\,\mathrm{mol\,Al_2O_3}}{102\,\mathrm{g\,Al_2O_3}}
\approx 0.65$

---

7- گاز شهری به طور عمده از متان تشکیل شده و در محیطی که اکسیژن کم است به صورت ناقص می‌سوزد و بخار آب، کربن مونوکسید، نور و گرما تولید می‌کند.

آ) معادلۀ واکنش سوختن ناقص متان را بنویسید و موازنه کنید.

نور و گرما + $2CH_4(g) + 3O_2(g) \longrightarrow 2CO(g) + 4H_2O(g) +$

ب) چند لیتر گاز CO از سوختن ناقص 48 گرم متان در STP تولید می‌شود؟

$?LCO=
48\mathrm{g\,CH_4}
\times \frac{1\,\mathrm{mol\,CH_4}}{16\,\mathrm{g\,CH_4}}
\times \frac{2\,\mathrm{mol\,CO}}{2\,\mathrm{mol\,CH_4}}
\times \frac{22.4\,\mathrm{L\,CO}}{1\,\mathrm{mol\,CO}}
= 67.2\,\mathrm{L\,CO}$

---

8- در برخی کشورها از اتانول ($C_2H_5OH$) به عنوان سوخت سبز به‌جای سوخت‌های فسیلی استفاده می‌شود.

آ) واکنش نمادی سوختن کامل اتانول را بنویسید و موازنه کنید.

${{C}_{2}}{{H}_{5}}OH+3{{O}_{2}}\to 2C{{O}_{2}}+3{{H}_{2}}O$

ب) استفاده از اتانول به جای سوخت‌های فسیلی چه اثری بر میزان آلاینده‌هایی دارد که به هواکره وارد می‌شود؟ توضیح دهید.
اتانول پاک‌ترین سوخت است که سوزاندن آن موجب کاهش آلاینده‌های موجود در هواکره می‌گردد.

---

9- جدول زیر داده‌هایی را درباره خودروهای یک کشور توسعه یافته نشان می‌دهد.

برچسب آلایندگی خودرو	گسترۀ انتشار گاز کربن دی‌اکسید (گرم) به ازای طی یک کیلومتر
A	کمتر از 120
B	140 - 120
C	155 - 140
D	170 - 155
E	190 - 170
F	225 - 190
G	بیشتر از 225

آ) نوعی خودرو در این کشور به ازای طی یک کیلومتر، 105 گرم گاز کربن دی‌اکسید منتشر می‌کند. برچسب این خودرو را تعیین کنید. $A$

$ ?\,kg\,CO_2
=
18000\,\text{km}
\times
\frac{120\,g\,CO_2}{1\,\text{km}}
\times
\frac{1\,kg\,CO_2}{1000\,g\,CO_2}
=
216\,kg\,CO_2 $

ب) هر خودرو به طور میانگین سالانه مسافتی حدود 18000 کیلومتر طی می‌کند. حساب کنید سالانه چند کیلوگرم گاز کربن دی‌اکسید بر اثر استفاده از هر خودرو وارد هواکره می‌شود؟

مقدار کربن دی اکسید تولید شده در طی یک سال به طور میانگین برابر با $3290kg$ می‌باشد، بنابراین:

یورو  $3240-2160=1080kg\to \div 100km\to 10/8\to \times 3\to 21/6$

پ) فرض کنید این کشور در راستای توسعۀ پایدار سالانه دو نوع مالیات از مالکان خودرو دریافت می‌کند. مالیات سالانه برابر با 100 یورو و مالیات متغیر که به میزان گاز کربن دی‌اکسید تولید شده از خودرو بستگی دارد. اگر خودروهای دارای برچسب A از پرداخت مالیات متغیر معاف باشند، خودرو با برچسب E سالانه چند یورو مالیات می‌پردازد؟ (راهنمایی: هر خودرو به ازای تولید هر صد کیلوگرم $CO_2$ اضافی دو یورو مالیات متغیر می‌پردازد).

اگر خودرو $E$ به ازای طی یک کیلومتر به طور میانگین $180g$ کربن دی‌اکسید تولید کند آنگاه ما به تفاوت با خودرو $A$:

$180-120=60g$

و با تبدیل‌های لازم داریم:

$60g\times \frac{1kg}{1000g}=0/06kg\times 18000=1080kg$

در طول یکسال $1080$ کیلوگرم کربن دی اکسید تولید می‌کند.

$\frac{100kg}{1080kg}=\frac{2euro}{\chi ?}\to \chi =\frac{1080\times 2}{100}=21/6euro$

در نتیجه مقدار کل مالیات:

$100+21/6=121/6euro$