سوال ۹۹ شیمی کنکور ریاضی ۱۴۰۳ نوبت دوم با پاسخ تشریحی

چون سؤال عبارت «نادرست» را می‌خواهد، باید گزینه‌ای را پیدا کنیم که با ساختار یا عملکرد فرایند موردنظر سازگار نیست.

گام اول: بررسی باتری دکمه‌ای روی ـ نقره
در تمرین کتاب، واکنش این باتری به صورت زیر آمده است (شیمی ۳، صفحهٔ ۶۳):
$\mathrm{Zn(s)+Ag_2O(s)\rightarrow ZnO(s)+2Ag(s)}$

عدد اکسایش روی از $0$ به $+2$ افزایش می‌یابد؛ بنابراین روی اکسایش پیدا می‌کند و آند از جنس $\mathrm{Zn(s)}$ است. در مقابل، عدد اکسایش نقره در $\mathrm{Ag_2O}$ برابر با $+1$ است و با تبدیل‌شدن به نقرهٔ فلزی به $0$ می‌رسد؛ پس اکسید نقره در بخش کاتدی کاهش می‌یابد.

بنابراین مادهٔ فعال کاتد، اکسید نقرهٔ جامد با فرمول $\mathrm{Ag_2O(s)}$ است، نه یون نقرهٔ محلول، یعنی $\mathrm{Ag^+(aq)}$. دقت کنید که عدد اکسایش $+1$ برای نقره در یک ترکیب جامد، به معنای وجود یون آزاد آن در محلول نیست. پس بخش مربوط به آند در گزینهٔ ۱ درست، اما بخش مربوط به کاتد نادرست است.

گام دوم: بررسی عبارت مربوط به بوکسیت
بوکسیت سنگ معدن مهم آلومینیم است. از فراوری آن، آلومینا با فرمول $\mathrm{Al_2O_3}$ به دست می‌آید و آلومینا در فرایند هال برای تولید آلومینیم به کار می‌رود. بنابراین استفاده از بوکسیت به‌عنوان سنگ معدن درست است؛ البته منظور، ورود مستقیم بوکسیت خام به سلول هال نیست.

گام سوم: بررسی تعریف آبکاری
در آبکاری، سطح جسم فلزی با لایه‌ای نازک از فلزی ارزشمند و مقاوم به خوردگی پوشانده می‌شود. این کار در سلول الکترولیتی انجام می‌گیرد؛ بنابراین گزینهٔ ۳ با تعریف کتاب سازگار است (شیمی ۳، صفحهٔ ۶۰–۶۱).

گام چهارم: بررسی انرژی تولید و بازیافت آلومینیم
برای تولید قوطی از آلومینیم بازیافتی، حدود $7\%$ انرژی تولید آن از مسیر اولیه لازم است. اگر انرژی مسیر اولیه را مبنا بگیریم، درصد صرفه‌جویی برابر است با:
$100\%-7\%=93\%$
پس گزینهٔ ۴ نیز درست است.

پاسخ: گزینهٔ ۱