سوال ۱۰۰ شیمی کنکور ریاضی ۱۴۰۵ با پاسخ تشریحی

گام اول: شمار الکترون‌های ازدست‌رفتهٔ هر اتم کروم را بررسی می‌کنیم.
طبق کتاب، اکسایش یعنی از دست دادن الکترون و هر نیم‌واکنش باید از نظر اتم‌ها و بار الکتریکی موازنه باشد (شیمی ۳، صفحهٔ ۴۰). از داده‌های مسئله داریم:
$\displaystyle \frac{0.12\,\mathrm{mol}\ e^-}{0.04\,\mathrm{mol}\ Cr}=3$
بنابراین هر اتم کروم سه الکترون از دست می‌دهد؛ پس نیم‌واکنش اکسایش آن چنین است:
$\mathrm{Cr(s)\rightarrow Cr^{3+}(aq)+3e^-}$
دقت کنید که عدد به‌دست‌آمده، شمار الکترون‌های ازدست‌رفتهٔ هر اتم کروم است، نه ضریب $b$.

گام دوم: نیم‌واکنش کاهش را می‌نویسیم.
هر یون $\mathrm{X^{n+}}$ برای تبدیل شدن به اتم خنثی، باید $n$ الکترون بگیرد:
$\mathrm{X^{n+}(aq)}+ne^-\rightarrow\mathrm{X(s)}$
چون ضریب این یون در معادله $3$ است، در مجموع $3n$ الکترون دریافت می‌شود. همچنین با ضریب $b$ برای کروم، در مجموع $3b$ الکترون آزاد می‌شود.

گام سوم: الکترون‌های داده‌شده و گرفته‌شده را برابر می‌کنیم.
در واکنش اکسایش ــ کاهش، الکترون‌های ازدست‌رفتهٔ یک گونه را گونهٔ دیگر دریافت می‌کند؛ مانند واکنش روی و یون مس در کتاب (شیمی ۳، صفحه‌های ۴۰–۴۱). بنابراین:
$3n=3b\quad\Rightarrow\quad n=b$
در نتیجه:
$\displaystyle \frac{n}{b}=1$
این نتیجه از موازنهٔ بار معادله نیز به دست می‌آید؛ زیرا بار کل سمت واکنش‌دهنده‌ها $3n$ و بار کل سمت فراورده‌ها $3b$ است.

پاسخ: گزینهٔ ۲