سوال ۱۰۳ شیمی کنکور تجربی ۱۴۰۲ نوبت دوم با پاسخ تشریحی

برای داوری دربارهٔ عبارت‌ها، ابتدا نیم‌واکنش‌های زنگ زدن آهن را می‌نویسیم. مطابق فعالیت کتاب، آهن الکترون از دست می‌دهد و اکسیژن در حضور آب الکترون می‌گیرد (شیمی ۳، صفحهٔ ۵۷):

نیم‌واکنش اکسایش:
$\mathrm{Fe(s)\rightarrow Fe^{2+}(aq)+2e^-}$

نیم‌واکنش کاهش:
$\mathrm{O_2(g)+2H_2O(l)+4e^-\rightarrow4OH^-(aq)}$

بررسی عبارت «الف»: نادرست است.
طبق تعریف کتاب، دهندهٔ الکترون «کاهنده» و گیرندهٔ الکترون «اکسنده» است (شیمی ۳، صفحهٔ ۴۰). بنابراین آهن که الکترون از دست می‌دهد، کاهنده است و اکسیژن که الکترون می‌گیرد، اکسنده است؛ در این عبارت نقش‌ها برعکس بیان شده‌اند.

بررسی عبارت «ب»: درست است.
آهن ابتدا به یون $\mathrm{Fe^{2+}}$ تبدیل می‌شود، اما زنگ آهن دارای یون آهن سه‌ظرفیتی است. پس یون دوظرفیتی در مرحله‌ای بعد، مطابق نیم‌واکنش زیر اکسایش می‌یابد:
$\mathrm{Fe^{2+}(aq)\rightarrow Fe^{3+}(aq)+e^-}$
سپس یون سه‌ظرفیتی در تشکیل زنگ آهن نقش دارد. بنابراین $\mathrm{Fe^{2+}}$ واسطهٔ این مسیر است و به‌صورت غیرمستقیم در تشکیل زنگ آهن شرکت می‌کند (شیمی ۳، صفحهٔ ۵۷).

بررسی عبارت «پ»: نادرست است.
با مقایسهٔ دو نیم‌واکنش آغازین می‌بینیم که آب در نیم‌واکنش کاهش اکسیژن حضور دارد؛ در نیم‌واکنش اکسایش آهن، آب نوشته نمی‌شود. پس ضروری بودن رطوبت برای زنگ زدن، به معنای شرکت آن در نیم‌واکنش اکسایش نیست (شیمی ۳، صفحهٔ ۵۷).

بررسی عبارت «ت»: درست است.
با در نظر گرفتن فرمول پیشنهادی کتاب برای زنگ آهن، معادلهٔ کلی موازنه‌شده چنین است:
$\mathrm{4Fe(s)+6H_2O(l)+3O_2(g)\rightarrow4Fe(OH)_3(s)}$
در واکنش‌دهنده‌ها، آهن جامد، آب مایع و اکسیژن گاز است؛ بنابراین سه حالت فیزیکی متفاوت در واکنش کلی حضور دارند. زنگ آهن نیز جامد است و حالت فیزیکی تازه‌ای به این مجموعه اضافه نمی‌کند (شیمی ۳، صفحهٔ ۵۷).

در نتیجه، فقط عبارت‌های «ب» و «ت» درست‌اند.

پاسخ: گزینهٔ ۲