استاد شیمی المپیاد – پاسخ سوال ۲۷ المپیاد شیمی مرحله اول ۱۴۰۱ – واکنش پلاتین با تیزاب سلطانی

تدریس خصوصی المپیاد شیمی و شیمی کنکور

آموزش شیمی آنلاین (همه شهرها) و حضوری (فقط تهران)

دکتر مهدی نباتی – استاد شیمی رتبه های برتر ایران

المپیاد شیمی مرحله اول المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس المپیاد شیمی مرحله اول تدریس المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس خصوصی المپیاد شیمی مرحله اول

المپیاد شیمی مرحله اول المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس المپیاد شیمی مرحله اول تدریس المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس خصوصی المپیاد شیمی مرحله اول

سوال ۲۷ المپیاد شیمی ۱۴۰۱ مرحله اول

با توجه به پتانسیل های کاهشی استاندارد زیر، چه تعداد از عبارت های داده شده صحیح اند؟

(تیزاب سلطانی به مخلوط هیدروکلریک اسید غلیظ و نیتریک اسید غلیظ به نسبت حجمی ۳ به ۱ گفته می شود.)

E° (V)	نیم واکنش
۱٫۱۸۸	Pt2+ (aq) + 2 e–  →  Pt (s)
۱٫۳۶	Cl2 (g) + 2 e–  → ۲ Cl– (aq)
۰٫۷۵۶	PtCl42- (aq) + 2 e–  →  Pt (s) + 4 Cl– (aq)
۰٫۷۲۶	PtCl62- (aq) + 2 e–  →  PtCl42- (aq) + 2 Cl– (aq)
۰٫۹۵۸	۴ H+ (aq) +NO3– (aq) + 3 e–  →  NO (g) + 2 H2O (l)

* پلاتین در هیدروکلریک اسید غلیظ حل می شود و گاز کلر آزاد می کند.

* پلاتین در هیدروکلریک اسید رقیق حل می شود و گاز هیدروژن آزاد می کند.

* پلاتین در تیزاب سلطانی حل می شود و محصول نهایی حاوی پلاتین (II) است.

* پلاتین در تیزاب سلطانی حل می شود و محصول نهایی حاوی پلاتین (IV) است.

* پلاتین در نیتریک اسید غلیظ حل می شود و محصول نهایی حاوی پلاتین (IV) است.

الف: یک

ب: دو

ج: سه

د: چهار

المپیاد شیمی مرحله اول المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس المپیاد شیمی مرحله اول تدریس المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس خصوصی المپیاد شیمی مرحله اول

پاسخ:

متاسفانه این سوال هم اطلاعات ناقص داده و هم یک اشتباه علمی فاحش کرده و آن اینکه اسید نیتریک در تیزاب سلطانی موقع احیا تولید گاز نیروژن دی اکسید می کند نه نیتروژن منواکسید!!!

به هر حال ما مجبوریم با همین داده ها به سوال جواب بدهیم!

ببینید عزیزان من، پلاتین بر اساس اطلاعات داده شده به دو حالت امکان اکسایش دارد. اگر نیم واکنش اول را در نظر بگیریم چون پتانسیل استاندارد به شدت بزرگتری دارد و بنابراین نمی تواند چه با HCl و چه با HNO3 واکنش اکسایش کاهش خود به خودی انجام دهد. چون پتانسیل استاندارد این دو اسید کوچکتر از پتانسیل استاندارد نیم واکنش اول یعنی ۱٫۱۸۸ ولت است. بنابراین پس نیم واکنش اول را مد نظر قرار نمی دهیم. (توجه شود متاسفانه سوال به ما نگفته که پتانسیل استاندارد کاهشی هیدروکلریک اسید را چند در نظر بگیریم! خودمان فرض می گیریم که طراح منظورش اسید خالص ⁺H بوده پس ۰٫۰۰ ولت در نظر می گیریم.)

بنابراین دو مطلب اول و دوم کاملا اشتباه است.

المپیاد شیمی مرحله اول المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس المپیاد شیمی مرحله اول تدریس المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس خصوصی المپیاد شیمی مرحله اول

پس بنابراین نیم واکنش سوم داده شده در جدول بالا برای اکسایش پلاتین اتفاق می افتد چون پتانسیم استانداردش کوچکتر از پتانسیل استاندارد کاهش نیتریک اسید در تیزاب سلطانی (نیم واکنش پنجم در جدول) است.

Pt _(s) + 4 Cl^– _(aq) → PtCl₄^2- _(aq) + 2 e^–

المپیاد شیمی مرحله اول المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس المپیاد شیمی مرحله اول تدریس المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس خصوصی المپیاد شیمی مرحله اول

*** نکته اولی که باید توجه کنید این است که در این نیم واکنش آندی، یون کلرید نیز نقش دارد. بنابراین برای حل شدن پلاتین، هیدروکلریک اسید نیز نقش دارد و فقط نیتریک اسید نیست. بنابراین مطلب پنجم نیز اشتباه است.

*** نکته بعدی اینکه پتانسیل استاندارد نیم واکنش چهارم داده شده در جدول کوچکتر از پتانسیل استاندارد نیم واکنش سوم است. بنابراین یون ^–PtCl₄² بعد از تولید شدن دوباره یک مرحله اکسایش بیشتر انجام داده و به ^–PtCl₆² تبدیل می شود.

PtCl₄^2- _(aq) + 2 Cl^– _(aq) → PtCl₆^2- _(aq) + 2 e^–

المپیاد شیمی مرحله اول المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس المپیاد شیمی مرحله اول تدریس المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس خصوصی المپیاد شیمی مرحله اول

بنابراین نیم واکنش کلی آندی به صورت زیر خواهد بود ( از مجموع این دو نیم واکنش):

Pt _(s) + 6 Cl^– _(aq) → PtCl₆^2- _(aq) + 4 e^–

پس محصول نهایی پلاتین (IV) می باشد.

بنابراین مطلب سوم نیز اشتباه است و فقط مطلب چهارم درست است.

المپیاد شیمی مرحله اول المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس المپیاد شیمی مرحله اول تدریس المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس خصوصی المپیاد شیمی مرحله اول

نیم واکنش کاتدی هم برابر است با:

۴ H⁺ _(aq) + NO₃^– _(aq) + 3 e^– → NO _(g) + 2 H₂O _(l)

المپیاد شیمی مرحله اول المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس المپیاد شیمی مرحله اول تدریس المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس خصوصی المپیاد شیمی مرحله اول

حالا از جمع دو نیم واکنش کاتدی و آندی می توانیم به واکنش کلی حل شدن فلز پلاتین در تیزاب سلطانی برسیم:

المپیاد شیمی مرحله اول المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس المپیاد شیمی مرحله اول تدریس المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس خصوصی المپیاد شیمی مرحله اول

۳ Pt + 18 HCl + 4 HNO₃ → ۳ H₂PtCl₆ + 4 NO + 8 H₂O

المپیاد شیمی مرحله اول المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس المپیاد شیمی مرحله اول تدریس المپیاد شیمی مرحله دوم تدریس خصوصی المپیاد شیمی مرحله اول

پاسخ صحیح:

با توجه به تحلیل انجام شده متوجه می شویم فقط مطلب چهارم درست بوده و بنابراین گزینه الف پاسخ صحیح سوال ۲۷ المپیاد شیمی مرحله اول ۱۴۰۱ می باشد.

تدریس خصوصی آنلاین المپیاد شیمی تهران کرج تبریز مشهد اصفهان شیراز رشت خرم آباد ارومیه اردبیل کرمان اهواز ساری بابل کرمانشاه قم همدان سنندج زنجان

تدریس خصوصی آنلاین المپیاد شیمی تهران کرج تبریز مشهد اصفهان شیراز رشت خرم آباد ارومیه اردبیل کرمان اهواز ساری بابل کرمانشاه قم همدان سنندج زنجان

دکتر مهدی نباتی

استاد المپیاد شیمی ایران

تدریس خصوصی آنلاین المپیاد شیمی تهران کرج تبریز مشهد اصفهان شیراز رشت خرم آباد ارومیه اردبیل کرمان اهواز ساری بابل کرمانشاه قم همدان سنندج زنجان

تدریس خصوصی آنلاین المپیاد شیمی تهران کرج تبریز مشهد اصفهان شیراز رشت خرم آباد ارومیه اردبیل کرمان اهواز ساری بابل کرمانشاه قم همدان سنندج زنجان

تدریس خصوصی آنلاین شیمی کنکور و المپیاد شیمی ایران

تدریس خصوصی آنلاین المپیاد شیمی تهران کرج تبریز مشهد اصفهان شیراز رشت خرم آباد ارومیه اردبیل کرمان اهواز ساری بابل کرمانشاه قم همدان سنندج زنجان