الكيمياء فصل أول

التوجيهي علمي

icon

مراجعة الدرس

1- الفكرةُ الرئيسة: كيف تنتج الخلية الجلفانية الطاقة الكهربائية؟

   تنتج الخلية الجلفانية الطاقة الكهربائية من خلال تفاعل تأكسد واختزال تلقائي الحدوث؛ إذ يحدث التأكسد عند قطب المصعد وتنتقل الإلكترونات عبر             الأسلاك ( التيار الكهربائي) باتجاه قطب المهبط وتحدث عنده عملية الاختزال. وبالتالي تتحول الطاقة الكيمائية الى طاقة كهربائية.

2 - أُوَضِّحُ المقصودَ بكلٍّ من:الخلية الجلفانية، القنطرة الملحيّة، قطب الهيدروجين المعياري، جهد الاختزال المعياري

  • الخلية الجلفانية:أجهزة أو أدوات يحدث فيها تفاعلات تأكسد واختزال تلقائية منتجة للطاقة الكهربائية.
  •  القنطرة الملحية: أنبوب زجاجي على شكل حرف U يحتوي محلول مشبع لأحد الأملاح يصل بين نصفي الخلية ويحافظ على تعادل الشحنات                               الكهربائية فيها.
  • قطب الهيدروجين المعياري: قطب مرجعي استخدم لقياس جهود الاختزال المعيارية لأقطاب الخلايا الجلفانية، في الظروف المعيارية وهي ضغط الغاز 1atm، ودرجة حرارة 25° C ، وتركيز أيونات يساوي 1M .
  • جهد الاختزال المعياري: مقياس لميل نصف تفاعل الاختزال للحدوث في الظروف المعيارية.

3-خليّة جلفانيّة يحدثُ فيها التفاعل الآتي:                              Co(s) + Cu2+(aq) → Co2+(aq) + Cu(s)

أ . أُحَدِّدُ فيها المِصعدَ والمِهبط.

       المصعد: قطب الكوبلت Co ، المهبط: قطب النحاس C   

  ب. أكتبُ نصفي تفاعل التأكسدِ والاختزال.

                                                                                                                                                                   Co  →  Co2+ + 2e-              : نصف تفاعل التأكسد

                                                                                                                                                                     Cu2+ + 2e- → Cu                 :نصف تفاعل الاختزال  

 

ج. أحسبُ جهد الخلية المعياري، وأكتبُ تعبيرًا رمزيًّا للخليّة الجلفانيّة.

                                                       E°cell = E°anode - E°cathode 

                                                      0.62  = (0.28-) - 0.34  = E°cell 

                                                                                                                                                      Co|Co2+║Cu2+|C :التعبير الرمزي للخلية    

د . ما التغيُّرُ الذي يحدثُ لكتلة كلا القطبين.

                 تقل كتلة القطب Co ، وتزداد كتلة القطب Cu .

4- نصفا التفاعل الآتيان يشكِّلان خليّةً جلفانيّةً في الظروف المعياريّة:

 I2(s) + 2e- → 2I-(aq)               E° = 0.54 V

Fe2+(aq) + 2e- → Fe(s)              E° = -0.44 V

أُجيبُ عنِ الأسئلة الآتية المتعلِّقةِ بهما:

أ . أكتبُ معادلة التفاعل الكُلي في الخليّة.

                                                    +I2 + Fe →2I+ Fe2

ب. أحسبُ جهدَ الخليّة المعياري.

                                                                                                                                                                        E°cell=(0.44 -) - 0.54 = 0.98 V        

ج . ما التغيُّرُ الذي يحدثُ لتركيز أيونات كلٍّ من -I و +Fe2؟

                   يزداد تركيز أيونات كل من 2+Fe و -I .

5-أدرسُ الجدولَ الآتي، الذي يُوَضِّحُ جهدَ الخليّة المعياري لعدد منَ الخلايا الجلفانيّة المكوَّنَةِ منَ الفِلِزّات ذوات الرموز

cell (V) المصعد قطبا الخلية
1.3 D D - B
1.5 E E - B
0.4 C C - E
0.3 B A - B

الافتراضية ( A,B,C,D,E )، وجميعُها تكونُ أيوناتٍ ثنائيّةً موجبة،

ثمَّ أُجيبُ عنِ الأسئلة الآتية 

أ . أُحَدِّدُ الفِلِزَّ الذي له أعلى جهد اختزال معياري: Dأم C.

                                                    D

ب. أُحَدِّدُ أقوى عامل مؤكسد.

                                               +A2

ج. أتنبَّأ. هل يمكنُ تحريكُ محلول نترات E بِمِلعقة من A؟ أفسر إجابتي.

          نعم  ، لأن جهد اختزال A أعلى من E لذلك لا يتأكسد A ولا يختزل أيونات  +E2.

د . أُحَدِّدُ اتِّجاه حركة الإلكترونات عبرَ الأسلاك في الخليّة الجلفانيّة المكوَّنة من نصف خليّة E2+|E ونصف خلية D2+|D .

                من القطب E إلى القطب D ،

هـ . .أحسبُ جهدَ الخليّة المعياري للخليّة الجلفانيّة المكوَّنة من نصف خليّة C2+|C ونصف خليّة B2+|B .

        يشترك القطب E مع القطب B  في الخلية (E-B)  ويتأكسد، كما يشترك مع القطب C في الخلية (C-E) ويختزل ،

            ويمكن حساب جهد الخلية C-B   بحساب  مجموع الخليتين  ويساوي 1.9V           

  6- فلزان أُعطِيا الرموز الافتراضية A و B،حيث أيوناتهما، + A3+، B قيست جهودُ الاختزال المعياريّة لنصفي تفاعل الاختزال المعياريين المكوِّنين لخليّة جلفانيّة كالآتي:

             A3+ + e- → A2+            E° = 0.77 V

            B+ + e- → B                 E° = 0.80 V

أ . أكتبُ معادلة كيميائيّة للتفاعل الكُلي في الخليّة الجلفانيّة.

                                                   B + + A2+ → A3++ B

ب. أحسبُ ° E للتفاعل الكُلي.

                E°cell = E°anode - E°cathode 

                                                                                                                                                                                                  E°cell = 0.80 - 0.77 = 0.03 V 

ج . أُحَدِّدُ العاملَ المؤكسد والعاملَ المختزل في التفاعل.

              العامل المؤكسد: +B ، العامل المختزل: +A2

7-أدرسُ الجدولَ المجاور الذي يمثلُ جهودَ الاختزال المعياريّة لبعض المواد، ثمَّ أُجيبُ عنِ الأسئلة الآتية:

المادة E° (V)
Co2+ - 0.28
Br2 1.07
Pb2+ - 0.13
Ag+  0.80
Mn2+ - 1.18
Cd2+  - 0.40

أ . أُحَدِّدُ أقوى عامل مؤكسد وأقوى عامل مختزل.

             أقوى عامل مؤكسد: Br2 ، أقوى عامل مختزل: Mn .

ب . أستنتج. هل يمكنُ حفظُ البروم Br2 في وعاء منَ الفضّة؟ أُفَسِّرُ إجابتي.

           لا، لأن البروم أقوى كعامل مؤكسد من أيونات الفضة +Ag ، لذلك فان جزيئات البروم تؤكسد  ذرات الفضة.

ج . أُقارن. ما الفِلِزّان اللذان يكوِّنان خليّةً جلفانيّة لها أكبرُ جهدِ خليّةٍ معياري؟

               الفضة Ag والمنغنيز Mn .

د . أستنتج المادَّة التي تستطيعُ أكسدة Cd ولا تؤكسد Pb.

                 +Co2

هـ . أُحَدِّدُ القطبَ الذي تزداد كتلتُهُ في الخليّة الجلفانيّة (Cd-Pb).

              القطب Pb تزداد كتلته.

و . أُحَدِّدُ الفِلِزَّ الذي لا يحرِّرُ غازَ الهيدروجين من محلول حِمض HCl المُخَفَّف.

                Ag .

ز . في الخليّة الجلفانيّة التي أُعطِيَت الرَّمزَ الآتي:                    Sc(s)|Sc3+(aq) ǁ Co2+(aq)|Co(s)

إذا عَلِمتُ أنَّ جهدَ الخليّة المعياري E°cell = 1.8 V ،فَأُجيبُ عنِ الأسئلة الآتية:

أ . أُحَدِّدُ اتجاه حركة الإلكترونات عبرَ الأسلاك في الخليّة.

  من قطب السكانديوم Sc إلى قطب الكوبلت Co

ب. أحسبُ جهدَ الاختزال المعياري لقطب السكانديوم Sc .

                E°cell = E°anode - E°cathode 

                                                                                                                                                                                                          1.8 V =–0.28 - E°Sc

                                                                                                                                                                                               – E°Sc =1.80 + 0.28 = 2.08 V

                                                                                                                                                                                                           E°Sc =-2.08 V

ج. أكتبُ معادلة التفاعل الكُلي في الخليّة. 

                                                                                                                                                     Sc →Sc3+ + 3e-  / x2                   :نصف تفاعل التأكسد
                                                                                                                                                   Co2+ + 2e-  → Co  / x 3                 :نصف تفاعل الاختزال
                                                                                                                                                    2Sc+ 3Co2+ → 2Sc3+ +3Co         :التفاعل الكلي