تحلیل واکنش دو مرحله ای اکسایش آهن و کاربرد آن در مسائل استوکیومتری

تحلیل و بررسی صفر تا صد نکات شیمی دوازدهم کنکور

دکتر مهدی نباتی – استاد برتر شیمی کنکور ایران

شیمی دوازدهم کنکور ۱۴۰۲ نباتی شیمی دوازدهم کنکور ۱۴۰۲ آقای نباتی شیمی دوازدهم کنکور ۱۴۰۲ دکتر نباتی شیمی دوازدهم کنکور ۱۴۰۲ مهدی نباتی

دانش آموزان کنکوری عزیزم، واکنش اکسایش آهن و تولید زنگ آهن یکی از واکنش های الکتروشیمی بسیار مهم در فصل دوم شیمی دوازدهم می باشد. بارها در سوالات شیمی کنکور سال های گذشته چه در کنکور تجربی و چه در کنکور ریاضی شاهد سوالات بسیار متنوعی از این مبحث بوده ایم.

لذا شدیدا توصیه می کنم که واکنش های دو مرحله ای تولید زنگ آهن را خوب به خاطر بسپارید…

 

واکنش دو مرحله ای اکسایش آهن

مرحله اول:

Fe    →   Fe²⁺  +  ۲ e^–

O₂  +  ۲ H₂O  +  ۴ e^–   →   ۴ OH^–

واکنش کلی مرحله اول:

۲ Fe  +  O₂  +  ۲ H₂O   →   ۲ Fe²⁺  +  ۴ OH^–

 

مرحله دوم:

Fe²⁺ →   Fe³⁺  +  e^–

O₂  +  ۲ H₂O  +  ۴ e^–  →   ۴ OH^–

واکنش کلی مرحله دوم:

۴ Fe²⁺  +  O₂  +  ۲ H₂O   →   ۴ Fe³⁺  +  ۴ OH^–

 

واکنش کلی از مجموع دو واکنش کلی مرحله اول و دوم:

۴ Fe  +  ۳ O₂  +  ۶ H₂O   →   ۴ Fe³⁺  +  ۱۲ OH^–

بازنویسی واکنش کلی:

۴ Fe  +  ۳ O₂  +  ۶ H₂O   →   ۴ Fe(OH)₃

سوال احتمالی شیمی کنکور

در یک کارخانه ای که شامل ۴۰۰ تن تاسیسات آهنی است، سالانه ۲ درصد به کار رفته از آهن در این تاسیسات در اثر خوردگی از بین می رود. آهنگ متوسط تولید زنگ آهن در این کارخانه، برابر با چند کیلوگرم در روز می باشد؟ (هر سال را ۳۶۵ روز در نظر بگیرید)

(Fe=56 و H=1 و O=16)

الف: ۹٫۱۶

ب: ۱۸٫۳۲

ج: ۷۳٫۲۹

د: ۳۶٫۶۵

 

پاسخ:

برای پاسخ به این سوال بایستی از واکنش نهایی تولید زنگ آهن استفاده کنیم:

۴ Fe  +  ۳ O₂  +  ۶ H₂O   →   ۴ Fe(OH)₃

 

بعد از نوشتن واکنش، شروع به حل مساله استوکیومتری و تعیین مقدار زنگ آهن می کنیم:

m_Fe(OH)3 = (4×۱۰^۸×۲×۴×۱۰۷)/(۱۰۰×۴×۵۶)

⇓

m_Fe(OH)3 = 13.375 ton

⇓

m_Fe(OH)3 = 13375 kg

 

در گام آخر، سرعت تولید زنگ آهن را حساب می کنیم:

R = Δm/Δt

⇓

R = 13375/365

⇓

R = 36.65 kg/day

گزینه صحیح:

با توجه به موازنه ها و تحلیل های انجام شده، گزینه د پاسخ صحیح این تست تالیفی شیمی کنکور می باشد.

 

دکتر مهدی نباتی

استاد برند شیمی کنکور ایران

 

دبیر خوب شیمی کنکور تهران کرج شیراز تبریز مشهد اصفهان قم اهواز کرمانشاه ارومیه رشت زاهدان همدان کرمان یزد اردبیل بندرعباس اراک اسلامشهر زنجان قزوین سنندج خرم آباد گرگان ساری شهریار شهر قدس کاشان ملارد دزفول نیشابور بابل گلستان آمل بروجرد آبادان قرچک بجنورد ورامین بوشهر ساوه جهرم تربت حیدریه شهرضا مرند بندر انزلی اندیشه الوند

تدریس خصوصی آنلاین و حضوری شیمی کنکور و المپیاد شیمی

قائم شهر بیرجند نسیم شهر لاهیجان خوی شهرکرد سمنان فردیس مراغه شاهین شهر ملایر مهاباد گنبد کاووس شاهرود تنکابن مهرشهر کرج چابهار قوچان اهر میانه پرند کازرون بهشهر بناب