اگر واکنش: Co²⁺(aq) + Cr³⁺(aq) → Cr²⁺(aq) + Co³⁺(aq)، بهطور طبیعی پیشرفت نکند، با توجه به مقایسۀ پتانسیل کاهشی استاندارد گونههای دادهشده، کدام مورد…

شیمی سؤال ۱۰۱ کنکور ۱۴۰۵

اگر واکنش: $Co X^{۲ +} (aq) + Cr X^{۳ +} (aq) Cr X^{۲ +} (aq) + Co X^{۳ +} (aq)$ ، به‌طور طبیعی پیشرفت نکند، با توجه به مقایسهٔ پتانسیل کاهشی استاندارد گونه‌های دادهشده، کدام مورد درست است؟

E^{\circ} (V X^{۲ +} / V) < E^{\circ} (Cr X^{۳ +} / Cr X^{۲ +}), E^{\circ} (V X^{۲ +} / V) < E^{\circ} (Co X^{۳ +} / Co X^{۲ +})

۱قدرت کاهندگی

Cr X^{۲ +}

، کمتر از

Co X^{۲ +}

و بیشتر از

V

است.۲قدرت اکسندگی

Cr X^{۳ +}

، کمتر از

Co X^{۳ +}

و بیشتر از

V X^{۲ +}

است.۳می‌توان محلول

CrCl X_{۳} (aq)

را در ظرفی از جنس وانادیم، نگهداری کرد.۴واکنش:

V (s) + ۲ Co X^{۳ +} (aq) ۲ Co X^{۲ +} (aq) + V X^{۲ +} (aq)

، به‌طور طبیعی انجام نمی‌شود.

پاسخ تشریحی

پاسخ: گزینهٔ ۲

در واکنش داده‌شده $Cr X^{۳ +}$ کاهش می‌یابد (کاتد) و $Co X^{۲ +}$ اکسید می‌شود (آند). واکنش وقتی طبیعی است که $emf = E^{\circ} (کاتد) - E^{\circ} (آند) > ۰$ باشد. چون واکنش پیشرفت نمی‌کند:

E^{\circ} (Cr X^{۳ +} / Cr X^{۲ +}) < E^{\circ} (Co X^{۳ +} / Co X^{۲ +})

با دو رابطهٔ داده‌شده ترتیب $E^{\circ}$ چنین می‌شود:

E^{\circ} (V X^{۲ +} / V) < E^{\circ} (Cr X^{۳ +} / Cr X^{۲ +}) < E^{\circ} (Co X^{۳ +} / Co X^{۲ +})

در جدول پتانسیل کاهشی، گونهٔ سمت چپ (اکسنده) هر چه $E^{\circ}$ بزرگ‌تر باشد، اکسنده‌تر است و گونهٔ سمت راست (کاهنده) هر چه $E^{\circ}$ کوچک‌تر باشد، کاهنده‌تر است.

$۱$ )
نادرست؛ کاهنده‌ها $V$ ، $Cr X^{۲ +}$ و $Co X^{۲ +}$ هستند و قدرت کاهندگی با کم شدن $E^{\circ}$ بیشتر می‌شود: $V > Cr X^{۲ +} > Co X^{۲ +}$ . پس $Cr X^{۲ +}$ از $Co X^{۲ +}$ کاهنده‌تر و از $V$ کم‌کاهنده‌تر است و ترتیب گزینه برعکس است.
$۲$ )
درست؛ اکسنده‌ها $V X^{۲ +}$ ، $Cr X^{۳ +}$ و $Co X^{۳ +}$ هستند و قدرت اکسندگی با بزرگ‌تر شدن $E^{\circ}$ بیشتر می‌شود: $Co X^{۳ +} > Cr X^{۳ +} > V X^{۲ +}$ .
$۳$ )
نادرست؛ $emf$ واکنش $V + ۲ Cr X^{۳ +} V X^{۲ +} + ۲ Cr X^{۲ +}$ برابر $E^{\circ} (Cr X^{۳ +} / Cr X^{۲ +}) - E^{\circ} (V X^{۲ +} / V) > ۰$ است. پس وانادیم با $Cr X^{۳ +}$ واکنش می‌دهد و ظرف وانادیمی برای نگهداری $CrCl X_{۳} (aq)$ مناسب نیست.
$۴$ )
نادرست؛ $emf$ این واکنش برابر $E^{\circ} (Co X^{۳ +} / Co X^{۲ +}) - E^{\circ} (V X^{۲ +} / V) > ۰$ است، پس به‌طور طبیعی انجام می‌شود و جملهٔ گزینه نادرست است.

چرا درست، چرا نادرست

گزینهٔ ۱نادرست
کاهنده‌ها V و Cr^۲+ و Co^۲+اند و هر چه E° کمتر کاهنده‌تر؛ ترتیب درست V > Cr^۲+ > Co^۲+ است و گزینه برعکس آن را گفته
گزینهٔ ۲درست
اکسنده‌ها V^۲+ و Cr^۳+ و Co^۳+اند و هر چه E° بیشتر اکسنده‌تر؛ Co^۳+ > Cr^۳+ > V^۲+
گزینهٔ ۳نادرست
emf واکنش V با Cr^۳+ مثبت است، پس وانادیم با CrCl_۳ واکنش می‌دهد و ظرف وانادیمی مناسب نیست
گزینهٔ ۴نادرست
emf واکنش V با Co^۳+ مثبت است، پس به طور طبیعی انجام می‌شود و جملهٔ گزینه نادرست است

از کتاب

گزینه‌های ۱ و ۲

با بزرگ‌تر شدن E° اکسنده قوی‌تر و با کوچک‌تر شدن کاهنده قوی‌تر می‌شود.صفحهٔ ۴۷ شیمی ۳

گزینه‌های ۳ و ۴