سوال ۹۸ شیمی کنکور ریاضی ۱۴۰۵ با پاسخ تشریحی

گام اول: داده‌ها را به ترتیب پتانسیل‌های کاهشی تبدیل می‌کنیم.

در جدول پتانسیل‌های کاهشی استاندارد، هرچه پتانسیل کاهشی بزرگ‌تر باشد، گونهٔ اکسنده قوی‌تر و فلز متناظر کاهندهٔ ضعیف‌تری است (شیمی ۳، صفحهٔ ۴۶–۴۷).

پس از بیشتر بودن قدرت اکسندگی $\mathrm{A^{2+}}$ نسبت به $\mathrm{X^{2+}}$ نتیجه می‌گیریم:

$E^\circ(\mathrm{A^{2+}/A})>E^\circ(\mathrm{X^{2+}/X})$

از طرفی، طبق صورت سؤال:

$E^\circ(\mathrm{X^{2+}/X})>0$

بنابراین:

$E^\circ(\mathrm{A^{2+}/A})>E^\circ(\mathrm{X^{2+}/X})>0$

پس مثبت بودن پتانسیل کاهشی استاندارد زوج $\mathrm{A^{2+}/A}$ قطعی است.

همچنین چون قدرت کاهندگی $\mathrm{A}$ کمتر از $\mathrm{Y}$ است، داریم:

$E^\circ(\mathrm{Y^{2+}/Y})<E^\circ(\mathrm{A^{2+}/A})$

دقت کنید این نامساوی نه علامت پتانسیل $\mathrm{Y}$ را تعیین می‌کند و نه جایگاه آن را نسبت به $\mathrm{X}$.

گام دوم: امکان نگهداری محلول در ظرف را بررسی می‌کنیم.

برای نگهداری محلول در یک ظرف فلزی، نباید یونِ محلول با فلز ظرف واکنش دهد؛ این همان معیاری است که در تمرین انتخاب ظرف مناسب نیز بررسی می‌شود (شیمی ۳، صفحهٔ ۶۴). واکنش احتمالی در اینجا چنین است:

$\mathrm{X(s)+A^{2+}(aq)\rightarrow X^{2+}(aq)+A(s)}$

در این واکنش، $\mathrm{X}$ اکسید و $\mathrm{A^{2+}}$ کاهش می‌یابد. اختلاف پتانسیل استاندارد برابر پتانسیل کاهشی کاتد منهای پتانسیل کاهشی آند است (شیمی ۳، صفحهٔ ۴۷–۴۸):

$E^\circ_{\mathrm{cell}}=E^\circ(\mathrm{A^{2+}/A})-E^\circ(\mathrm{X^{2+}/X})>0$

بنابراین واکنش در جهت نوشته‌شده به‌طور طبیعی انجام می‌شود؛ فلز ظرف مصرف می‌شود و محلول $\mathrm{A^{2+}(aq)}$ را نمی‌توان در ظرفی از جنس $\mathrm{X}$ نگهداری کرد.

در نتیجه، هر دو بخش گزینهٔ نخست درست‌اند: ظرف با محلول واکنش می‌دهد و پتانسیل کاهشی استاندارد زوج $\mathrm{A^{2+}/A}$ مثبت است.

پاسخ: گزینهٔ ۱