سوال ۲۷۰ شیمی کنکور تجربی ۱۴۰۰ با پاسخ تشریحی

برای بررسی عبارت‌ها، ابتدا تغییر عدد اکسایش ید و منگنز را مشخص می‌کنیم. افزایش عدد اکسایش نشان‌دهندهٔ اکسایش و از دست دادن الکترون، و کاهش آن نشان‌دهندهٔ کاهش و گرفتن الکترون است (شیمی ۳، صفحه‌های ۵۲–۵۳).

عبارت اول: درست است.
عدد اکسایش یون تک‌اتمی برابر بار آن و عدد اکسایش عنصر در حالت آزاد برابر صفر است؛ بنابراین عدد اکسایش ید در تبدیل $\mathrm{I^-}$ به $\mathrm{I_2}$ از $-1$ به $0$ افزایش می‌یابد (شیمی ۳، صفحه‌های ۵۲–۵۳). پس یون یدید الکترون از دست می‌دهد و کاهنده است. از سوی دیگر، یون پرمنگنات، $\mathrm{MnO_4^-}$، الکترون می‌گیرد و اکسنده است. طبق تعریف کتاب، دهندهٔ الکترون کاهنده و گیرندهٔ الکترون اکسنده است (شیمی ۳، صفحهٔ ۴۰). در نتیجه، کاهنده آنیون تک‌اتمی و اکسنده آنیون چنداتمی است.

عبارت دوم: درست است.
با در نظر گرفتن عدد اکسایش $-2$ برای اکسیژن، عدد اکسایش منگنز در یون پرمنگنات از رابطهٔ زیر به دست می‌آید:
$x+4(-2)=-1\Rightarrow x=+7$
در ترکیب خنثای $\mathrm{MnO_2}$ نیز داریم:
$y+2(-2)=0\Rightarrow y=+4$
بنابراین عدد اکسایش منگنز از $+7$ به $+4$ می‌رسد؛ یعنی $3$ واحد کاهش می‌یابد.

عبارت سوم: درست است.
کاهش عدد اکسایش هر اتم منگنز به اندازهٔ $3$ واحد، معادل دریافت $3$ الکترون است. هر یون پرمنگنات نیز یک اتم منگنز دارد؛ پس به ازای مصرف $2\,\mathrm{mol}$ از این یون، مقدار الکترون مبادله‌شده برابر است با:
$n(e^-)=2\times3=6\,\mathrm{mol}$
این نتیجه با نیم‌واکنش موازنه‌شدهٔ کاهش نیز سازگار است:
$\mathrm{MnO_4^-+2H_2O+3e^-\rightarrow MnO_2+4OH^-}$
در شمارش الکترون‌های مبادله‌شده، مقدار الکترون ازدست‌رفته و دریافت‌شده را با هم جمع نمی‌کنیم؛ این دو مقدار برابرند و همان الکترون‌ها میان گونه‌ها جابه‌جا می‌شوند.

عبارت چهارم: نادرست است.
نیم‌واکنش اکسایش یدید، با رعایت موازنهٔ اتم و بار، چنین است؛ موازنهٔ هر نیم‌واکنش از نظر اتم و بار در کتاب تأکید شده است (شیمی ۳، صفحهٔ ۴۰):
$\mathrm{2I^-\rightarrow I_2+2e^-}$
بنابراین هر $1\,\mathrm{mol}$ یون یدید، $1\,\mathrm{mol}$ الکترون از دست می‌دهد، اما فقط $\tfrac{1}{2}\,\mathrm{mol}$ ید مولکولی تولید می‌کند، نه $1\,\mathrm{mol}$. پس بخش اول عبارت درست و بخش دوم آن نادرست است.

در نتیجه، سه عبارت نخست درست و عبارت چهارم نادرست است.

پاسخ: گزینهٔ ۴