سوال ۹۸ شیمی کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت اول با پاسخ تشریحی

برای پاسخ، باید میان «انتقال واقعی الکترون» و «تغییر عدد اکسایش در واکنش مولکولی» تفاوت بگذاریم.

گام اول ـ تشخیص نکتهٔ اصلی
در واکنش فلزها با نافلزها، اتم فلز با از دست دادن الکترون به کاتیون تبدیل می‌شود. همچنین یون فلزی می‌تواند با گرفتن الکترون کاهش یابد؛ نمونهٔ آن تبدیل یون مس به فلز مس است (شیمی ۳، صفحه‌های ۴۰–۴۱).

اما همهٔ واکنش‌های اکسایش ـ کاهش با انتقال واقعی الکترون و تشکیل یون همراه نیستند. در واکنش سلول سوختی:
$\mathrm{2H_2(g)+O_2(g)\rightarrow 2H_2O(g)}$
همهٔ گونه‌ها مولکولی و خنثی‌اند. در این واکنش، تغییر نحوهٔ اشتراک الکترون‌های پیوندی را با تغییر عدد اکسایش توصیف می‌کنیم: عدد اکسایش هیدروژن از $0$ به $+1$ و عدد اکسایش اکسیژن از $0$ به $-2$ تغییر می‌کند (شیمی ۳، صفحهٔ ۵۲).

بنابراین، منظور گزینهٔ نخست از «مبادله نشدن الکترون»، نبودِ انتقال واقعی الکترون است، نه نبودِ تغییر عدد اکسایش. در چارچوب واکنش‌های کتاب، اگر گونهٔ فلزی در فرایند اکسایش یا کاهش شرکت کند، دادن یا گرفتن الکترون رخ می‌دهد؛ پس در حالتِ بدون انتقال واقعی الکترون، گونهٔ فلزی در واکنش شرکت ندارد. گزینهٔ نخست درست است.

گام دوم ـ بررسی نادرستی سایر گزینه‌ها

• گزینهٔ دوم: گونهٔ کاهش‌یابنده الزاماً یون نافلزی نیست و تعداد گونه‌های اکسایش‌یافته و کاهش‌یافته نیز الزاماً برابر نیست. برای نمونه:

$\mathrm{Zn(s)+2V^{3+}(aq)\rightarrow Zn^{2+}(aq)+2V^{2+}(aq)}$
در این واکنش، یک اتم روی اکسایش می‌یابد و دو یون فلزی وانادیم کاهش می‌یابند؛ ضمن آنکه گونهٔ اکسایش‌یابنده، اتم روی است، نه یون آن (شیمی ۳، صفحهٔ ۴۲).

• گزینهٔ سوم: حضور گونهٔ فلزی الزاماً به باقی ماندن یون فلزی در فراورده‌ها منجر نمی‌شود؛ ممکن است یون فلزی کاهش یابد و به فلز خنثی تبدیل شود. برای مثال:

$\mathrm{CuO(s)+H_2(g)\rightarrow Cu(s)+H_2O(g)}$
در این واکنش، مسِ موجود در اکسید کاهش می‌یابد و فراورده‌ها هیچ یون فلزی ندارند. این نمونه بر همان اصلِ گرفتن الکترون و تبدیل گونهٔ فلزی به فلز خنثی استوار است که در واکنش یون مس با روی دیده می‌شود (شیمی ۳، صفحهٔ ۴۱).

• گزینهٔ چهارم: حالت فیزیکی مواد، چنین رابطهٔ الزامی‌ای با یکدیگر ندارد. برای نمونه، در واکنش مطرح‌شده میان روی و اکسیژن:

$\mathrm{2Zn(s)+O_2(g)\rightarrow 2ZnO(s)}$
فراورده جامد است، اما واکنش‌دهنده‌ها حالت فیزیکی یکسانی ندارند: روی جامد و اکسیژن گاز است (شیمی ۳، صفحهٔ ۴۰).

پاسخ: گزینهٔ ۱