سوال 101 دفترچه(سوال 26 شیمی)تجربی،اردیبهشت1403

با توجه به پتانسیل کاهش استاندارد نیم‌سلول‌های داده شده، کدام مورد درست است؟

۱) مجموع ضرایب استوکیومتری مواد در واکنش: Fe³⁺(aq)+Fe(s)→Fe²⁺(aq) پس از موازنۀ معادلۀ آن برابر 6 است و به‌طور طبیعی انجام می‌شود.

۲) مجموع ضرایب استوکیومتری مواد در واکنش: Fe²⁺(aq)+I₂(s)→FeI₃(aq) پس از موازنۀ معادلۀ آن، برابر 7 است و به‌طور طبیعی انجام می‌شود.

۳) ید، برم و محلول آهن (II) کلرید را می‌توان در ظرفی از جنس آهن نگهداری کرد.

۴) قدرت کاهندگی یون یدید، کمتر از قدرت کاهندگی فلز آهن و یون برمید است.

پاسخ:

هرچه E^o بیشتر باشد، قدرت کاهش (اکسندگی) بیشتر است و هرچه E^o کمتر باشد، قدرت اکسایش (کاهندگی) بیشتر خواهد بود و برای طبیعی انجام شدن یک واکنش، باید E^o گونۀ کاهش یافته، بیشتر از E^o گونۀ اکسایش یافته، باشد.

حال به سراغ گزینه‌ها برویم:

۱) مجموع ضرایب استوکیومتری مواد در واکنش: Fe³⁺(aq)+Fe(s)→Fe²⁺(aq) پس از موازنۀ معادلۀ آن برابر 6 است و به‌طور طبیعی انجام می‌شود:

درست است: ابتدا معادله را موازنه بار و جرم می‌کنیم:

2Fe³⁺(aq)+Fe(s)→3Fe²⁺(aq)

مجموع ضرایب استوکیومتری برابر است با:

2+1+3=6

و برای انجام‌پذیری طبیعی باید E^o گونۀ کاهش یافته، بیشتر از E^o گونۀ اکسایش یافته، باشد (تا E^oسلول عددی مثبت شود)؛ طبق واکنش، گونه‌های اکسایش یافته و کاهش یافته را می‌نویسیم:

نیم واکنش اکسایش:

Fe(s)→Fe²⁺(aq)+2e

نیم واکنش کاهش:

Fe³⁺(aq)+e→Fe²⁺(aq)

حال با استفاده از اطلاعات سوال، E^o هر کدام را پیدا می‌کنیم:

E^o(Fe²⁺/Fe)= -0.41V

E^o(Fe³⁺/Fe²⁺)= +0.77 V

+0.77-(-0.41)= +1.18 V

E^oسلول عددی مثبت است، پس واکنش به طور طبیعی انجام می‌شود.

۲) مجموع ضرایب استوکیومتری مواد در واکنش: Fe²⁺(aq)+I₂(s)→FeI₃(aq) پس از موازنۀ معادلۀ آن، برابر 7 است و به‌طور طبیعی انجام می‌شود:

نادرست است: ابتدا معادله را موازنه جرم می‌کنیم:

2Fe²⁺(aq)+3I₂(s)→2FeI₃(aq)

مجموع ضرایب استوکیومتری برابر است با:

2+3+2=7

تا اینجا، این گزینه صحیح است، ولی برای انجام‌پذیری طبیعی باید E^o گونۀ کاهش یافته، بیشتر از E^o گونۀ اکسایش یافته، باشد؛ طبق واکنش، گونه‌های اکسایش یافته و کاهش یافته را می‌نویسیم:

نیم واکنش اکسایش:

Fe²⁺(aq)→Fe³⁺(aq)+e

نیم واکنش کاهش:

I₂(s)+2e→2I^–(aq)

حال با استفاده از اطلاعات سوال، E^o هر کدام را پیدا می‌کنیم:

E^o(Fe³⁺/Fe²⁺)= +0.77 V

E^o(I₂/2I^–)= +0.54 V

+0.54-(+0.77)= -0.23 V

E^oسلول عددی منفی است، پس واکنش به طور طبیعی انجام نمی‌شود.

۳) ید، برم و محلول آهن (II) کلرید را می‌توان در ظرفی از جنس آهن نگهداری کرد:

نادرست است، زیرا: ظرفی که در آن محلولی نگهداری می‌شود، باید E^o بیشتری نسبت به محلول داشته باشد (تا خورده نشود) ولی با توجه به اطلاعات سوال، E^o ید و برم از آهن بیشتر است و ظرف آهنی خورده می‌شود.

۴) قدرت کاهندگی یون یدید، کمتر از قدرت کاهندگی فلز آهن و یون برمید است:

نادرست است، زیرا: طبق توضیحات ابتدای پاسخ، قدرت کاهندگی کمتر، یعنی E^o بیشتر. ولی با توجه به اطلاعات تست، E^o یون یدید از E^o یو برمید، کمتر است.

بنابراین پاسخ گزینۀ 1 هست.

پیش نیاز لازم برای پاسخ به این تست:

• احاطه بر مبحث موازنۀ بار و جرم
• احاطه بر مبحث E^o
• احاطه بر مبحث عدد اکسایش

تحلیل سوال:

• اهمیت موازنۀ بار، در این تست مشهود است و متاسفانه اکثر داوطلبان کنکور تمرکز خود را در بحث موازنه، فقط در قسمت موازنۀ جرم می‌گذارند

بخش زیبای تست:

• ترکیب موازنۀ بار و کاربرد E^o از زیبایی‌های این تست بود.

بخش دوست نداشتنی تست:

• متاسفانه گزینۀ 2 که صحبت از موازنه به میان آمده، نوشتن الکترون در سمت واکنش‌دهنده‌ها فراموش شده است و شاهد یک معادلۀ شیمیایی بالانس نشده از نظر بار هستیم، همچنین گزینۀ 4 که قدرت کاهندگی یون یدید با فلز آهن را مقایسه می‌کند، از آنجایی که با توجه به گزینه4، یون یدید باید کاهش یابد (کمتر بودن قدرت کاهندگی)، پس باید در اطلاعات تست، E^o یون یدید به یون منفی‌تر هم داده میشد.

برای دستیابی به نمره 20 امتحان نهایی و درصد بالای کنکور، به اندازۀ یک کلیک فاصله داری؛ کلیک کن.