سوال ۲۴۳ شیمی کنکور تجربی ۱۴۰۰ با پاسخ تشریحی

گام اول ـ موازنهٔ معادله‌ها
طبق قانون پایستگی جرم، تعداد اتم‌های هر عنصر باید در دو سوی معادله برابر باشد (شیمی ۱، صفحه‌های ۶۳ و ۶۴). هنگام موازنه فقط ضریب‌ها را تغییر می‌دهیم، نه زیروندهای فرمول‌ها؛ همچنین ضرایب نهایی باید کوچک‌ترین عددهای طبیعی ممکن باشند (شیمی ۱، صفحه‌های ۶۴ و ۶۵).

در معادلهٔ $a$، با قرار دادن ضریب $1$ برای نمک، برای موازنهٔ کبالت و گروه سولفات به‌ترتیب به هیدروکسید و اسید ضرایب $2$ و $3$ می‌دهیم. سپس با موازنهٔ هیدروژن، ضریب آب برابر $6$ می‌شود:
$\mathrm{2Co(OH)_3(s)+3H_2SO_4(aq)\rightarrow Co_2(SO_4)_3(aq)+6H_2O(l)}$
پس مجموع ضرایب برابر است با:
$S_a=2+3+1+6=12$

در معادلهٔ $b$، با ضریب $1$ برای نمک، برای موازنهٔ نیکل و گروه فسفات، ضرایب کربنات نیکل و اسید فسفریک به‌ترتیب $3$ و $2$ می‌شوند. موازنهٔ کربن و هیدروژن نیز به هر دو فراوردهٔ دیگر ضریب $3$ می‌دهد:
$\mathrm{3NiCO_3(s)+2H_3PO_4(aq)\rightarrow Ni_3(PO_4)_2(s)+3CO_2(g)+3H_2O(l)}$
بنابراین:
$S_b=3+2+1+3+3=12$

در معادلهٔ $c$، برای تأمین دو گروه نیترات نمک، به اسید نیتریک ضریب $2$ می‌دهیم و سایر ضرایب برابر با $1$ می‌شوند:
$\mathrm{MgCO_3(s)+2HNO_3(aq)\rightarrow Mg(NO_3)_2(aq)+CO_2(g)+H_2O(l)}$
پس:
$S_c=1+2+1+1+1=6$
توجه کنید که ضریب $1$ معمولاً در معادله نوشته نمی‌شود، اما در جمع ضرایب باید حساب شود (شیمی ۱، صفحه‌های ۶۴ و ۶۵).

گام دوم ـ بررسی عبارت‌ها

• عبارت اول درست است؛ زیرا مجموع ضرایب دو معادلهٔ نخست برابر است:

$S_a=S_b=12$

• عبارت دوم درست است. عددهای اکسایش عنصرها در دو سوی هر واکنش ثابت می‌مانند:

در واکنش $a$، عدد اکسایش کبالت $+3$ و گوگرد $+6$ است؛ در واکنش $b$، عدد اکسایش نیکل $+2$، فسفر $+5$ و کربن، هم در کربنات و هم در کربن دی‌اکسید، $+4$ است؛ در واکنش $c$ نیز عدد اکسایش منیزیم $+2$، نیتروژن $+5$ و کربن $+4$ باقی می‌ماند. در تمام این مواد، عدد اکسایش هیدروژن $+1$ و اکسیژن $-2$ است. بنابراین هیچ‌کدام از واکنش‌ها اکسایش‌ـ‌کاهش نیست؛ تولید گاز یا تشکیل رسوب به‌تنهایی نشانهٔ تغییر عدد اکسایش نیست.

• عبارت سوم درست است؛ زیرا اختلاف مجموع ضرایب معادله‌های $b$ و $c$ برابر است با:

$S_b-S_c=12-6=6$

• عبارت چهارم نیز درست است؛ در معادلهٔ $c$، مجموع ضرایب واکنش‌دهنده‌ها و فراورده‌ها به‌ترتیب برابرند با:

$S_{\text{واکنش‌دهنده‌ها}}=1+2=3$
$S_{\text{فراورده‌ها}}=1+1+1=3$
این برابری از موازنهٔ همین واکنش به دست آمده است و یک قانون همیشگی برای همهٔ واکنش‌ها نیست.

در نتیجه، هر چهار عبارت درست‌اند.
پاسخ: گزینهٔ ۴