سوال ۱۰۱ شیمی کنکور تجربی ۱۴۰۲ نوبت اول با پاسخ تشریحی

برای پاسخ، باید هر دو شرط سؤال برقرار باشد: واکنش خودبه‌خودی انجام شود و دست‌کم یکی از فراورده‌ها رنگی باشد. در واکنش اکسایش ـ کاهش، یک گونه الکترون از دست می‌دهد و گونهٔ دیگر آن را دریافت می‌کند (شیمی ۳، صفحه‌های ۴۰–۴۱).

۱) مس و هیدروکلریک اسید: مس از هیدروژن کم‌فعال‌تر است؛ بنابراین نمی‌تواند یون هیدروژنِ این اسید را به گاز هیدروژن کاهش دهد. در شرایط معمول، واکنشی انجام نمی‌شود و این مورد شرط نخست را ندارد.

۲) آهن و محلول پتاسیم نیترات: آهن از پتاسیم کم‌فعال‌تر است و نمی‌تواند یون پتاسیم را به پتاسیم فلزی تبدیل کند؛ پس واکنش جانشینی مورد انتظار انجام نمی‌شود. کتاب نیز توضیح می‌دهد که فلزهای بسیار فعال را باید با صرف انرژی و از راه برقکافت نمک مذاب تهیه کرد، نه با جانشینی به‌وسیلهٔ فلزی کم‌فعال‌تر در محلول آبی (شیمی ۳، صفحه‌های ۵۵–۵۶).

۳) روی و محلول نقره سولفات: روی از نقره فعال‌تر است؛ بنابراین اتم‌های روی اکسایش می‌یابند و یون‌های نقره کاهش پیدا می‌کنند:
$\mathrm{Zn(s)+2Ag^+(aq)\longrightarrow Zn^{2+}(aq)+2Ag(s)}$
این واکنش خودبه‌خودی است. الگوی انتقال الکترون از روی به کاتیون فلز کم‌فعال‌تر، در واکنش روی با یون مس نیز در کتاب بررسی شده است (شیمی ۳، صفحه‌های ۴۰–۴۱). بااین‌حال، محلول روی سولفات بی‌رنگ است و نقرهٔ فلزیِ تولیدشده جلای نقره‌ای دارد؛ بنابراین این مورد فراوردهٔ رنگیِ موردنظر سؤال را تولید نمی‌کند.

۴) کلر و محلول سدیم برمید: کلر اکسندهٔ قوی‌تری از برم است؛ بنابراین از یون برمید الکترون می‌گیرد و آن را به برم تبدیل می‌کند. نیم‌واکنش‌ها عبارت‌اند از:
$\mathrm{Cl_2(g)+2e^-\longrightarrow 2Cl^-(aq)}$
$\mathrm{2Br^-(aq)\longrightarrow Br_2(aq)+2e^-}$
پس معادلهٔ یونی خالص چنین است:
$\mathrm{Cl_2(g)+2Br^-(aq)\longrightarrow 2Cl^-(aq)+Br_2(aq)}$
یون سدیم در این واکنش تماشاگر است. واکنش خودبه‌خودی انجام می‌شود و برمِ تولیدشده، رنگ نارنجی تا قهوه‌ای به محلول می‌دهد؛ بنابراین هر دو شرط سؤال برقرار است.

پاسخ: گزینهٔ ۴