الكيمياء 12 فصل ثاني

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: القنطرة الملحيّة، جهد الاختزال المعياري

•  القنطرة الملحية: أنبوب زجاجي على شكل حرف U يحتوي محلول مشبع لأحد الأملاح يصل بين نصفي الخلية ويحافظ على تعادل الشحنات الكهربائية فيها..
• 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:

 I_2(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

E° 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: D أم 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

---

8- أختار الإجابة الصحيحة لكل فقرة من الفقرات الآتية:

1. العبارة الصحيحة المتعلقة بالخلية الجلفانية التي تفاعلها: ($Mg+N{i}^{2+}\to M{g}^{2+}+Ni$)، هي:

أ. القطب الموجب Mg.                   ب. في نصف الخلية Mg²⁺|Mg يقل تركيز أيونات Mg²⁺

ج. القطب Ni هو المصعد.               د. يقل تركيز أيونات Ni⁺² في نصف Ni²⁺|Ni

2. العبارة الصحيحة اعتمادًا على جهد الخليتين الآتيتين، هي:

(Zn|Zn²⁺||Co²⁺|Co) E° = 0.48 V ، (Mn|Mn²⁺||Co²⁺|Co) E° = 0.9 V

أ. ⁺Zn² أكثر ميلً إلى الاختزال من ⁺Mn²                          ب. ⁺Zn²  أكثر ميلً إلى الاختزال من ⁺Co²

ج. Co الأكثر ميلً للتأكسد.                                         د. ⁺Mn² الأكثر ميلً للاختزال.

3. خلية جلفانية قطباها (Cd,Pb)، وتتحرك فيها الأيونات السالبة من القنطرة الملحية نحو نصف الخلية (Cd^₂₊ |Cd) التفاعل الذي يحدث على المهبط، هو:

أ. $Pb\to P{b}^{2+}+2e^{-}$                ب. $Cd\to C{d}^{2+}+2e^{-}$

ج. $P{b}^{2+}+2e^{-}\to Pb$                  د. $C{d}^{2+}+2e^{-}\to Cd$

4. إذا كان الفلز B يتفاعل مع محلول حمض الهيدروكلوريك HCl بينما لا يتفاعل الفلز E، ويمكن للوعاء المصنوع من الفلز A حفظ محاليل الفلزات B, C, E ، بالإضافة إلى قدرة الفلز C على اختزال أيونات ⁺B² ، فإن ترتيب هذه الفلزات وفق قوتها بوصفها عوامل مختزلة، هو:

أ. A > B > E > C                   ب. A > E > B > C

ج. A < E < B < C                   د. A < B < E < C

5. إذا كان ترتيب الأيونات حسب جهد اختزالها هو$D^{2+}>C^{2+}>B^{2+}>A^{2+}$، فإن الفلز الذي يمكنه استخلاص الفلزات الأخرى من محاليل أملاحها، هو:

أ. A           ب. B             ج. C             د. D

6. إذا كان التفاعلان الآتيان يحدثان تلقائيًّا:

$Zn+C{d}^{2+}\to Z{n}^{2+}+Cd$ 

$Cd+S{n}^{2+}\to C{d}^{2+}+Sn$

فإن ترتيب الأيونات ($C{d}^{2+}, Z{n}^{2+}, S{n}^{2+}$) وفق قوتها بوصفها عوامل مؤكسدة، هو:

أ. $C{d}^{2+}<Z{n}^{2+}<S{n}^{2+}$                    ب. $C{d}^{2+}>S{n}^{2+}>Z{n}^{2+}$

ج. $Z{n}^{2+}<C{d}^{2+}<S{n}^{2+}$                   د. $Z{n}^{2+}>C{d}^{2+}>S{n}^{2+}$ 

7. اعتمادًا على جهود الاختزال المعيارية للفلزات المُبيَّنة في الجدول الآتي:

فإن الفلز الذي يمكنه تحرير غاز الهيدروجين (H₂) من محلول الحمض HBr ولا يمكنه اختزال أيونات ⁺ Co² هو:

أ. Cu       ب. Ni           ج. Cd            د. Al

8. يبيّن الجدول الآتي قيم فرق الجهد الكهربائي لثلاث خلايا جلفانية. إذا علمت أن جهد اختزال الفلز R يساوي ($-0.28V$)، فإنّ الرمز الصحيح للخلية الجلفانية التي يمثّل القطب R مهبطها، هو:

أ. $\left(Y\right|Y^{2+}\left|\right|R^{2+}\left|R\right)$                     ب. $\left(X\right|X^{2+}\left|\right|R^{2+}\left|R\right)$              

ج. $\left(Z\right|Z^{2+}\left|\right|R^{2+}\left|R\right)$                     د. $\left(R\right|R^{2+}\left|\right|Z^{2+}\left|Z\right)$