سوال ۱۰۰ · شیمی
کنکور ریاضی ۱۴۰۵ · سوال ۱۰۰ · کلید رسمی سازمان سنجش
شیمی · شیمی ۳ · فصل ۲: آسایش و رفاه در سایهٔ شیمی
با توجه به معادلة واکنش: ، اگر بهازای مصرف 0/04 مول فلز کروم، 0/12 مول الکترون مبادله شود، پس از موازنة معادلة واکنش، نسبت به ، کدام خواهد شد؟
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۲ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
گام اول: شمار الکترونهای ازدسترفتهٔ هر اتم کروم را بررسی میکنیم.
طبق کتاب، اکسایش یعنی از دست دادن الکترون و هر نیمواکنش باید از نظر اتمها و بار الکتریکی موازنه باشد (شیمی ۳، صفحهٔ ۴۰). از دادههای مسئله داریم:
بنابراین هر اتم کروم سه الکترون از دست میدهد؛ پس نیمواکنش اکسایش آن چنین است:
دقت کنید که عدد بهدستآمده، شمار الکترونهای ازدسترفتهٔ هر اتم کروم است، نه ضریب .
گام دوم: نیمواکنش کاهش را مینویسیم.
هر یون برای تبدیل شدن به اتم خنثی، باید الکترون بگیرد:
چون ضریب این یون در معادله است، در مجموع الکترون دریافت میشود. همچنین با ضریب برای کروم، در مجموع الکترون آزاد میشود.
گام سوم: الکترونهای دادهشده و گرفتهشده را برابر میکنیم.
در واکنش اکسایش ــ کاهش، الکترونهای ازدسترفتهٔ یک گونه را گونهٔ دیگر دریافت میکند؛ مانند واکنش روی و یون مس در کتاب (شیمی ۳، صفحههای ۴۰–۴۱). بنابراین:
در نتیجه:
این نتیجه از موازنهٔ بار معادله نیز به دست میآید؛ زیرا بار کل سمت واکنشدهندهها و بار کل سمت فراوردهها است.
پاسخ: گزینهٔ ۲
چرا گزینههای دیگر نادرستاند
- گزینهٔ ۱: ممکن است با دو بار شمردن الکترونهای مبادلهشده، نسبت را نصف مقدار درست به دست آورید. الکترونهای ازدسترفتهٔ کروم همان الکترونهای دریافتشدهٔ یونهای فلز هستند و نباید این دو مقدار را جمع کرد.
- گزینهٔ ۳: ممکن است با فرض بیدلیلِ و به این گزینه برسید. در این حالت، یونهای فلز در مجموع الکترون میگیرند، اما اتمهای کروم فقط الکترون میدهند؛ پس معادله موازنه نیست.
- گزینهٔ ۴: ممکن است با دو برابر گرفتن بار کل یونهای فلز در سمت واکنشدهندهها به این گزینه برسید. بار این سمت و بار سمت فراوردهها است؛ بنابراین موازنهٔ بار، برابری این دو را لازم میداند، نه دو برابر بودن یکی.
راهنمایی قدمبهقدم (پیش از دیدن پاسخ)
- مفهوم اکسایش و کاهش و ضرورت موازنهٔ بار در نیمواکنشها را از شیمی ۳، صفحهٔ ۴۰ مرور کنید.
- نسبت مول الکترون به مول کروم مصرفشده، شمار الکترونهای ازدسترفته بهازای هر اتم کروم را نشان میدهد؛ این نسبت، ضریب کروم در معادله نیست.
- در معادلهٔ دادهشده، یونهای فلز در مجموع الکترون میگیرند و کرومها در مجموع الکترون میدهند. این دو عبارت را برابر قرار دهید و نسبت خواستهشده را استخراج کنید.