سوال ۱۱ — سؤال ۱۱ امتحان نهایی شیمی ۳ — شهریور ۱۴۰۵، نوبت صبح

الف) خیر؛ زیرا قدرت کاهندگی Cu نسبت به Al کمتر است. (یا: قدرت کاهندگی Al نسبت به Cu بیشتر است؛ یا: قدرت اکسندگی $\mathrm{Al^{3+}}$ از $\mathrm{Cu^{2+}}$ کمتر است.)

ب) ۶ مول الکترون

پ) Al؛ زیرا اختلاف قدرت کاهندگی Zn با Al بیشتر از دو فلز دیگر است. (یا: Al از V و Cu کاهنده‌تر است، در نتیجه در محلول تغییر دمای بیشتری ایجاد می‌کند؛ یا: Cu با $\mathrm{Zn^{2+}}$ واکنش نمی‌دهد و اختلاف Zn با Al بیشتر از V است.)

ت) فراورده‌ها

از هر واکنشی که به‌طور طبیعی انجام می‌شود، می‌توان قدرت کاهندگی دو فلز را مقایسه کرد: فلزی که واکنش می‌دهد (اکسید می‌شود) کاهنده‌تر از فلزی است که تولید می‌شود.

• واکنش (۱): V کاهنده‌تر از Zn است.
• واکنش (۲): Al کاهنده‌تر از V است.
• واکنش (۳): Zn کاهنده‌تر از Cu است.

پس ترتیب قدرت کاهندگی این فلزها چنین است:

$$\mathrm{Al > V > Zn > Cu}$$

الف) خیر. در این واکنش، Cu باید به $\mathrm{Al^{3+}}$ الکترون بدهد و Al بسازد. اما Cu کاهندگی بسیار کمتری از Al دارد (در انتهای ترتیب بالاست)؛ پس نمی‌تواند $\mathrm{Al^{3+}}$ را کاهش دهد. در واقع واکنش برعکس آن، یعنی $\mathrm{2Al + 3Cu^{2+} \rightarrow 2Al^{3+} + 3Cu}$، به‌طور طبیعی انجام می‌شود.

ب) در واکنش (۲)، هر اتم Al سه الکترون از دست می‌دهد ($\mathrm{Al \rightarrow Al^{3+} + 3e^-}$) و ۲ مول Al واکنش می‌دهد:

$$2 \times 3 = 6\ \text{مول الکترون}$$

از سوی دیگر هم ۳ مول $\mathrm{V^{2+}}$ هر کدام ۲ الکترون می‌گیرند: $3\times2 = 6$.

پ) Al. Cu کاهندگی کمتری از Zn دارد، پس با $\mathrm{Zn^{2+}}$ واکنش نمی‌دهد و دمای محلول تغییر نمی‌کند. V و Al هر دو از Zn کاهنده‌ترند و با $\mathrm{Zn^{2+}}$ واکنش می‌دهند. هرچه اختلاف قدرت کاهندگی دو فلز بیشتر باشد، انرژی بیشتری آزاد می‌شود و دمای محلول بیشتر تغییر می‌کند. اختلاف Al با Zn از اختلاف V با Zn بیشتر است؛ پس تیغهٔ Al بیشترین تغییر دما را ایجاد می‌کند.

ت) فراورده‌ها. واکنش (۱) به‌طور طبیعی (خودبه‌خودی) انجام می‌شود و در آن انرژی آزاد می‌شود. در چنین واکنشی، فراورده‌ها انرژی کمتری از واکنش‌دهنده‌ها دارند و پایدارترند.