أسئلة المحتوى وإجاباتها

الخلايا الجلفانية

أتحقق صفحة (76):

في الخلية الجلفانية، التي يحدث فيها التفاعل الآتي:

Cr _(s)  +  3Ag⁺ _(aq)  →  Cr³⁺ _(aq)  +  3Ag _(s)

1- أكتب نصفي تفاعل التأكسد والاختزال.

نصف تفاعل التأكسد: Cr → Cr³⁺ + 3e^-    

نصف تفاعل الاختزال: 3Ag 3Ag⁺ + 3e^- → 

2- أحدد كلاً من المصعد والمهبط واتجاه حركة الإلكترونات في الدارة الخارجية.

المصعد: قطب Cr والمهبط: قطب Ag .

3- أحدد اتجاه حركة الأيونات السالبة عبر القطرة الملحية.

    تتحرك الأيونات السالبة من القنطرة الملحية إلى نصف خلية الكروم.

4- ما القطب الذي تزداد كتلته؟ ولماذا؟

    تزداد كتلة قطب الفضة نتيجة اختزال أيوناته الموجبة.

أتحقق صفحة (80):

خلية جلفانية مكونة من نصف خلية الهيدروجين H₂ │Pt │2H⁺ ونصف خلية الكادميوم Cd│Cd²⁺ المعياريين، أحسب جهد الاختزال المعياري للكادميوم إذا علمت أن جهد الخلية المعياري يساوي 0.4 V ونقصت كتلة قطب الكادميوم بعد تشغيل الخلية لفترة من الزمن.

بما أن كتلة قطب الكادميوم نقصت، فقطب الكادميوم حدث له تأكسد وتحول إلى أيونات Cd²⁺ فهو بذلك المصعد، وقطب الهيدروجين هو المهبط.

E⁰_cell = E⁰_(cathode) – E⁰_(anode)

0.4 V = 0 – E⁰_(anode)

E⁰_Cd = - 0.40 V

أتحقق صفحة (84):

خلية جلفانية مكونة من نصف خلية الكروم Cr³⁺/Cr ونصف خلية النحاس Cu²⁺/Cu المعياريين. أحسب جهد الخلية المعياري إذا علمت أن:

Cr³⁺ _(aq)  +  3e^-  →  Cr _(s)  E^o _Cr = - 0.73 V

Cu²⁺ _(aq)  +  2e^-  →  Cu _(s)  E^o _Cu = + 0.34 V

يلاحظ أن جهد اختزال النحاس أعلى من جهد اختزال الكروم، لذا يكون قطب النحاس هو المهبط.

E^o_cell = E^o_(cathode) – E^o_(anode)

E^o_cell = + 0.34 – (- 0.73) = + 1.07 V

تجربة (1) صفحة (85):

مقارنة جهود بعض الخلايا الجلفانية

خطوات العمل:

1- أصمم التجربة كما في الشكل المجاور.

2- أضع صفيحتي نحاس وخارصين في المرة الأولى.

3- أضع صفيحتي نحاس وألمنيوم في المرة الثانية.

4- أراقب قراءة الفولتميتر.

الأساس النظري:

• تتفاوات الفلزات في جهود اختزالها أو ميلها للتأكسد أو ميل أيوناتها للاختزال، ولاختلاف الفلزات في جهود اختزالها تتغير قيمة جهد الخلية.

التحليل والاستنتاج:

1- أحدد المصعد والمهبط في كل خلية جلفانية.

في خلية نحاس – خارصين:

المصعد: Zn ، المهبط: Cu .

في خلية نحاس – ألمنيوم:

المصعد: Al ، المهبط: Cu .

2- أكتب التفاعل الكلي في كل خلية جلفانية.

في خلية نحاس – خارصين:

Zn + Cu²⁺ →  Zn²⁺ + Cu

في خلية نحاس – ألمنيوم:

2Al + 3Cu²⁺ → 2Al³⁺ + 3Cu

3- أقارن بين جهود الخلايا الجلفانية التي جرى قياسها، وأفسر الاختلاف بينها.

جهد خلية نحاس – خارصين: 1.1 V

جهد خلية نحاس – ألمنيوم: 2 V

بما أن جهد خلية نحاس – ألمنيوم أعلى من جهد خلية نحاس – خارصين (المهبط هو النحاس في الخليتين)، لذا فإن جهد تأكسد الألمنيوم أعلى من جهد تأكسد الخارصين.

4- أتوقع ترتيب الفلزات وفق تزايد جهود اختزالها اعتمادًا على قيم جهود الخلايا المقيسة.

Cu > Zn > Al

أتحقق صفحة (90):

باستخدام جدول جهود الاختزال المعيارية أجيب عن الأسئلة الآتية:

1- أتوقع: هل يمكن حفظ محلول كبريتات الحديد FeSO₄ II في وعاء من الألمنيوم Al؟ أبرر إجابتي.

بكتابة معادلة التفاعل من نصّ السؤال:

  +  3Fe  2Al  +  3FeSO₄  =  Al₂(SO₄)₃

نلاحظ من التفاعل المراد التنبؤ بحدوثه أن ذرات الألمنيوم تأكسدت (مصعد)، ويحسب (^oE) للتفاعل كالتالي:

E⁰_cell = E⁰_(cathode) – E⁰_(anode)

E⁰_cell = - 0.44 – (-1.66) = + 1.22 V

وبما أن (^oE) للتفاعل له قيمة موجبة فهذا يعني أن التفاعل يحدث بصورة تلقائية.

2- أتوقع: هل يمكن تحضير البروم Br₂ من محلول بروميد البوتاسيوم KBr باستخدام اليود I₂ ؟ أبرر إجابتي.

بكتابة معادلة التفاعل من نص السؤال:

 2Br^-  +  I₂ →  Br₂ + 2I^-

نلاحظ من التفاعل المراد التنبؤ بحدوثه أن أيونات البروم تأكسدت (مصعد)، ويحسب (^oE) للتفاعل كالتالي:

E^o_cell = E^o_(cathode) – E^o_(anode)

E^o_cell = + 0.54 – (+ 1.06) = - 0.52 V

وبما أن (^oE) للتفاعل له قيمة سالبة فهذا يعني أن التفاعل لا يحدث بصورة تلقائية.

أتحقق صفحة (92):

أدرس الجدول الآتي، الذي يتضمن جهود الاختزال المعيارية لبعض المواد، ثم أجيب عن الأسئلة الآتية:

1- أحدد أقوى عامل مؤكسد وأقوى عامل مختزل.

أقوى عامل مؤكسد: Au³⁺ ، وأقوى عامل مختزل: Sn

2- أستنتج أي الفلزات تختزل أيونات Cr₂O₇^2- ولا تختزل أيونات Sn²⁺ ؟

الفلز Ag يختزل أيونات Cr₂O₇^2- ولا يختزل أيونات Sn²⁺ ؟

أفكر صفحة (92):

أرتب الفلزات ذوات الرموز الافتراضية X , Y , Z وفق قوتها كعوامل مختزلة إذا علمت أن: الفلز X يختزل أيونات Z²⁺ ولا يختزل أيونات Y²⁺ .

Y  >  X  >  Z