الكيمياء 12 فصل ثاني

مراجعة الدرس

1- الفكرةُ الرئيسة: أُوَضِّحُ مبدأ عمل خلية التحليل الكهربائي.

يقوم مبدأ عمل خلية التحليل الكهربائي على حدوث تفاعل تأكسد واختزال غير تلقائي بفعل إمرار تيار كهربائي في محلول أو مصهور مادة كهرلية. فتتحول  الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية .
 

2- أُفَسِّر:

أ . لا يمكنُ تحضيرُ غاز الفلور بالتحليل الكهربائي لمحلول NaF.

بسبب وجود الماء فهو أسهل تأكسدا من أيونات ^-F ، إذ أن جهد تأكسده $(-1.23 \mathrm{V})$ أعلى من جهد تأكسد أيونات الفلوريد^-F $(-2.87)$

وبالتالي يتأكسد الماء ولا تتأكسد أيونات الفلوريد عند التحليل الكهربائي لمحلول NaF.

ب. تكون الكُلفة الاقتصاديّة لإعادة تدوير الألمنيوم أقلَّ من كلفة استخراجه من خام البوكسيت.

نظرا للارتفاع الكبير لدرجة انصهار أكسيد الألمنيوم  (الألومينا) ${\mathrm{Al}}_2 {\mathrm{O}}_3$ فإنه يذاب  مصهور مادة الكريوليت لتخفيض درجة انصهاره ثم إجراء عملية تحليل كهربائي للمصهور وجميع هذه العمليات تتطلب كميات كبيرة من الطاقة، أما إعادة تدوير الألمنيوم فيتطلب صهر المواد المصنوعة من

الألمنيوم فقط ، ونظرا لانخفاض درجة انصهار الألمنيوم مقارنة بأكسيد الألمنيوم فإنها تحتاج لكميات قليلة من الطاقة وبالتالي فإنها أقل كلفة.

3- أتوقع. بالرُّجوع إلى جدول جهود الاختزال المعياريّة، أتوقعُ نواتجَ التحليل الكهربائي لمحاليل الأملاح الآتية:

أ . يوديد المغنيسيوم  MgI₂ .

       يتكون اليود عند المصعد ، وغاز الهيدروجين عند المهبط ومحلول القاعدة $\mathrm{Mg}{\left(\mathrm{OH}\right)}_2$

ب . نترات الرصاص Pb(NO₃)₂ .

     يتكون الرصاص عند المهبط، وغاز الأكسجين عند المصعد ومحلول الحمض ${\mathrm{HNO}}_3$

ج . كبريتات الكوبلت CoSO₄ .

       يتكون الكوبلت عند المهبط، وغاز الأكسجين عند المصعد ومحلول الحمض $H_{2}S{O}_4$

4- أدرسُ الشكلَ المجاور، الذي يمثلُ خليّة تحليل كهربائي لمصهور المركّب الأيوني MX باستخدام أقطاب منَ الجرافيت أُعطِيَتِ الرموز A و B ، ثمَّ أُجيبُ عنِ الأسئلة الآتية:

أ. أُحَدِّدُ المِصعد والمِهبط في الخليّة.

المصعد B ، المهبط A .

ب. أُحَدِّدُ اتجاه حركة الإلكترونات عبر الأسلاك، واتجاه حركة الأيونات الموجبة والسالبة داخلَ المحلول باستخدام الأسهم.

اتجاه حركة الإلكترونات من المصعد B إلى المهبط A.

أما حركة الأيونات فتتحرك أيونات ${\mathbf{X}}^{\mathbf{-}}$ باتجاه القطب الموجب B ، أما أيونات ${\mathbf{M}}^{\mathbf{+}}$ فتتحرك باتجاه القطب السالب A .

ج. أُحَدِّدُ القطبَ الذي تحدثُ عنده عمليّةُ التأكسد. 

        القطب  B

د . أُحَدِّدُ القطبَ الذي تتكوَّنُ عنده ذرّاتُ العنصرM .

       القطب A 

5- عند تنقيةُ قوالبَ منَ النيكل باستخدام عمليّة التحليل الكهربائي:

أ . ما القطبُ الذي يجب أن تمثِّلَهُ القوالبُ غيرُ النقيّة؟

        المصعد.

ب . ما المادَّةُ المُستخدَمَةُ في القطب الآخر؟

       قطب نقي من النيكل.

ج. أقترحُ محلولاً يمكن استخدامُهُ في هذه الخليّة.

       نترات النيكل.

6- أختار الإجابة الصحيحة لكل فقرة من الفقرات الآتية:

1. العبارة الصحيحة فيما يتعلق بخلية التحليل الكهربائي لمحاليل المواد الكهرلية هي:

أ . يمثّل المصعد القطب السالب في الخلية.

ب. جهد خلية التحليل الكهربائي (E˚) أكبر من الصفر.

ج. تختزل فيها الأيونات الموجبة عند المهبط في جميع الأحوال.

د. قد لا يحدث فيها تأكسد للأيونات السالبة عند المصعد.

2. يتكوّن عند المصعد في خلية التحليل الكهربائي لمحلول نترات الصوديوم NaNO3 باستخدام أقطاب جرافيت:

أ . البوتاسيوم.         ب. النيتروجين.             ج. الأكسجين.                  د. الهيدروجين.

3. بالاعتماد على أنصاف التفاعلات الآتية، إذا جرى تحليل كهربائي لمحلول يوديد الصوديوم NaI باستخدام أقطاب البلاتين، فإن النواتج المتوقعة:

O₂ + 4H⁺ + 4e- → 2H₂O E˚ = +1.23 V

2H₂O + 2e- → H₂ + 2OH- E˚ = -0.83 V

I2 + 2e- → 2I- E˚ = +0.54 V

Na⁺ + e- → Na E˚ = -2.71 V

أ. الهيدروجين، واليود، ومحلول قاعدي.
ب. الصوديوم، واليود، ومحلول قاعدي.
ج. الأكسجين، واليود، ومحلول حمضي.
د . الهيدروجين، واليود، ومحلول حمضي.

4. عند تنقية النحاس من الشوائب فإن التفاعل الذي يحدث عند المصعد، هو:

أ. $C{u}^{2+}+ 2e^{-}\to Cu$                                           ب. $Cu\to C{u}^{2+}+2e^{-}$         

ج. $2H_{2}O+2e^{-}\to H_2+2O{H}^{-}$                             د. $2H_{2}O\to O_2+4H^{+}+4e^{-}$

5. عند إجراء تحليل كهربائي لمصهور هيدريد الصوديوم NaH باستخدام أقطاب البلاتين، فإن التفاعل الذي يحدث عند المصعد، هو:

أ. $Na\to N{a}^{+}+e^{-}$                                          ب. $N{a}^{+}+e-\to Na$

ج. $2H^{+}+2e^{-}\to H_2$                                        د. $2H^{-}\to H_2+2e^{-}$

6. عند إجراء تحليل كهربائي لمصهور بروميد المغنيسيوم MgBr₂ باستخدام أقطاب الجرافيت، علما أن:

Mg²⁺ + 2e^- → Mg E˚ = - 2.37 V ،        Br^{2 +} 2e- → 2Br^- E°= +1.07 V

فإن جهد البطارية (V) اللازم لإجراء عملية التحليل:

أ. يساوي 3.44                                             ب. يساوي 3.44 -

ج. أكبر من 3.44                                         د. أقل من 3.44 -