إجابات مراجعة الوحدة الثانية

السؤال الأول:

أقارن بين الخلية الجلفانية وخلية التحليل الكهربائي، من حيث:

أ- تحولات الطاقة في كل منهما.

ب- شحنة كل من المصعد والمهبط.

ج- تلقائية تفاعل التأكسد والاختزال.

د- إشارة جهد الخلية المعياري E^o_cell .

السؤال الثاني:

أفسر:

أ- يخلط أكسيد الألمنيوم Al₂O₃ بالكريوليت خلال عملية استخلاص الألمنيوم بطريقة هول - هيرولت.

لتخفيض درجة انصهاره.

ب- تفقد بطارية السيارة صلاحيتها بعد بضع سنوات من استخدامها، رغم إمكانية إعادة شحنها نظرياً عدداً لا نهائياً من المرات.

تفقد بطارية السيارة صلاحيتها نتيجة فقدان جزء من مكوناتها، مثل PbSO₄ ونتيجة للحركة المستمرة للمركبات على الطرق، التي تؤدي إلى تساقطه عن ألواح الرصاص، ومن ثم عدم دخوله في التفاعل العكسي، إضافة إلى استهلاك حمض الكبريتيك ونقصان كثافته.

السؤال الثالث:

تمثل المعادلة الكيميائية الآتية تفاعل تأكسد واختزال، أدرسه جيداً، ثم أجيب عن الأسئلة التي تليه:

MnO₄^-_(aq) + Cl^-_(aq) → Mn²⁺_(aq) + Cl_2(g)

أ- أكتب نصفي تفاعل التأكسد والاختزال.

نصف تفاعل التأكسد: 2Cl^-  →  Cl₂  +  2e^-

نصف تفاعل الاختزال: MnO₄^-  +  8H⁺  +  5e^-   →  Mn²⁺  +  4H₂O

ب- أكتب معادلة التفاعل الكلي الموزونة (وسط حمضي).

2MnO₄^-  +  16H⁺  +  10Cl^-   →  2Mn²⁺  +  5Cl₂  +  8H₂O

ج- هل يحدث هذا التفاعل تلقائياً؟ (أستعين بجدول جهود الاختزال المعيارية)

يحدث التفاعل تلقائياً؛ لأن جهد التفاعل المعياري (+0.15 V).

السؤال الرابع:

أدرس معادلة التفاعل الكيميائي، التي تتضمن رموزاً افتراضية للفلز X واللافلز Y وعنصر الهيدروجين، ثم أجيب عن الأسئلة التي تليها:

2X_(s) + 3H₂Y → X₂Y₃ + 3H_2(g)

أ- أحدد التغير في عدد تأكسد X .

(3).

ب- أحدد التغير في عدد تأكسد H .

(1).

ج- أحدد العامل المؤكسد.

H₂Y

السؤال الخامس:

أوازن معادلات التأكسد والاختزال الآتية بطريقة نصف التفاعل، وأحدد العامل المؤكسد والعامل المختزل.

أ- 2H₂O  +  3MnO₄^2-  →  2MnO₄^-  +  MnO₂  +  4OH^-

العامل المؤكسد (MnO₄^2-)، العامل المختزل (MnO₄^2-).

ب- 2H⁺ + S₂O₃^2- + 2IO₃^- + 4Cl^- →  2SO₄^2- + 2ICl₂^- + H₂O

العامل المؤكسد (IO₃^-)، العامل المختزل (S₂O₃^2-).

السؤال السادس:

خلية جلفانية مكونة من نصف خلية الرصاص Pb²⁺│Pb ونصف خلية الكروم Cr³⁺│Cr . إذا علمت أن تركيز أيونات Cr³⁺ يزداد عند تشغيل الخلية، فأجيب عمّا يأتي:

أ- أحدد المصعد والمهبط في الخلية الجلفانية.

المصعد (Cr)، المهبط (Pb).

ب- أتوقع التغير في كتلة قطب الرصاص مع استمرار تشغيل الخلية.

تزداد.

ج- أكتب معادلة موزونة تمثل التفاعل الكلي الذي يحدث في الخلية.

2Cr  +  3Pb²⁺ →  2Cr³⁺  +  3Pb

د- أحسب، مُستعيناً بجدول جهود الاختزال المعيارية، جهد الخلية المعياري (E^o_cell).

E⁰_cell = E⁰_(cathode) – E⁰_(anode)

E⁰_cell = - 0.13 – (- 0.73) = 0.60 V

السؤال السابع:

يبين الجدول المجاور القيم المطلقة لجهود الاختزال المعيارية E^o للعناصر (A, B, C, D, M). إذا علمت أن ترتيب العناصر حسب قوتها كعوامل مختزلة، هو: D>B>M>A>C ، وأنه عند وصل القطب M بقطب الهيدروجين المعياري تتحرك الإلكترونات من M إلى قطب الهيدروجين، فأجيب -مستعيناً بالمعلومات السابقة- عن الأسئلة الآتية:

أ- أكتب إشارة قيم جهود الاختزال المعيارية E^o للعناصر A, B, C, D, M .

D (-2.71)، B (-1.66)، M (-0.28)، A (+0.80)، C (+1.5).

ب- أستنتج. ما العنصر الذي يمكن استخدام وعاء مصنوع منه لحفظ محلول يحتوي على أيونات A⁺ ؟

C

ج- أستنتج. ما العامل المؤكسد الذي يؤكسد D ولا يؤكسد M ؟

B³⁺

السؤال الثامن:

أدرس المعادلات والمعلومات المبينة في الجدول؛ ثم أجيب عن الأسئلة التي تليها:

أ- أحدد أقوى عامل مؤكسد.

Br₂

ب- أرتب العوامل المختزلة تصاعدياً حسب قوتها.

Ca>Cd>Sn>Br^-

ج- أستنتج. هل تؤكسد أيونات الكادميوم Cd²⁺ أيونات البروم Br^- ؟

لا يمكن.

د- أقارن. ما العنصران اللذان يكونان خلية جلفانية لها أعلى جهد خلية معياري؟

Ca/Br₂

السؤال التاسع:

خلية تحليل كهربائي تحتوي على محلول بروميد الليثيوم LiBr . بالرجوع إلى جدول جهود الاختزال المعيارية، أجيب عن الأسئلة الآتية:

أ- أكتب معادلة التفاعل الذي يحدث عند المصعد.

2Br^-_(aq) → Br_2(l)  +  2e^-

ب- أستنتج. ما ناتج التحليل الكهربائي عند المهبط؟

تصاعد غاز H₂ ، وتكون وسط قاعدي.

ج- أحسب. ما مقدار جهد البطارية اللازم لإحداث عملية التحليل الكهربائي؟

E⁰_cell = E⁰_(cathode) – E⁰_(anode)

E⁰_cell = - 0.83 – (1.06) = 1.89 V

جهد البطارية قيمة تزيد على (1.89 V).

السؤال العاشر:

عند استخدام آلة تصوير ذات بطارية قابلة لإعادة الشحن، أجيب عن الأسئلة الآتية:

أ- أقارن تحولات الطاقة خلال عمليتي الاستخدام والشحن.

خلال الاستخدام تتحول الطاقة من كيميائية إلى كهربائية، وخلال الشحن تتحول من كهربائية إلى كيميائية.

ب- أفسر. تعمل هذه البطارية كخلية جلفانية وخلية تحليل كهربائي.

خلال الاستخدام تعمل كخلية جلفانية؛ لأنها تنتج طاقة، وخلال الشحن تعمل كخلية تحليل كهربائي؛ لأنها تحتاج إلى طاقة.

السؤال الحادي عشر:

أدرس المعلومات الآتية المتعلقة بالفلزات ذات الرموز الافتراضية الآتية: C,Z,B,X,A,Y ، ثم أجيب عن الأسئلة التي تليها:

أ- الفلز A يختزل أيونات X²⁺ ولا يختزل أيونات Y²⁺ .

ب- عند مفاعلة الفلزين X , B مع محلول حمض الهيدروكلوريك المخفف، يتفاعل X وينطلق غاز الهيدروجين، أمّا B فلا يتفاعل.

ج- عند تكوين خلية جلفانية من الفلزين C و Y ، تتحرك الأيونات السالبة من القنطرة الملحية باتجاه نصف خلية C .

د- يمكن استخلاص الفلز Z من محاليل أملاحه باستخدام الفلز B .

1) أستنتج اتجاه حركة الإلكترونات في الخلية المكونة من القطبين C , X .

من قطب (C) إلى قطب (X).

2) أستنتج القطب الذي تزداد كتلته في الخلية المكونة من القطبين A , B .

القطب (B).

3) أقارن. ما القطبان اللذين يشكلان خلية جلفانية لها أعلى جهد خلية معياري؟

القطب (C)، والقطب (Z).

4) أتنبأ. هل يمكن تحضير الفلز Z بالتحليل الكهربائي لمحلول ZNO₃ ؟ أفسر إجابتي.

نعم يمكن؛ لأن جهد اختزاله أعلى من جهد اختزال الماء.

5) أستنتج. هل يتفاعل الفلز A مع محلول حمض الهيدروكلوريك وينطلق غاز الهيدروجين؟ أفسر إجابتي.

نعم يتفاعل؛ لأن جهد اختزاله أقل من جهد اختزال الهيدروجين.

6) أتنبأ. هل يمكن تحريك محلول نترات الفلز Y(NO₃)₂ بملعقة من الفلز B ؟

نعم يمكن.

السؤال الثاني عشر:

استخدمت أنصاف الخلايا المعيارية للفلزات ذات الرموز الافتراضية الآتية: T,R,D,M,L ، مع نصف خلية الفلز E المعيارية لتكوين خلايا جلفانية، وكانت النتائج كما في الجدول الآتي. أدرسه جيداً، ثم أجيب عن الأسئلة الآتية:

أ- أرتب الفلزات متضمنة الفلز E حسب قوتها كعوامل مختزلة.

T>R>E>D>M>L

ب- أحسب جهد الخلية المعياري E^o_cell للخلية المكونة من الفلزين T,R

1.61 V

ج- أقارن. ما الفلزان اللذان يشكلان خلية جلفانية لها أعلى جهد خلية معياري؟

T/L

د- أستنتج. هل يمكن حفظ محلول أحد أملاح الفلز D في وعاء من الفلز R ؟ أفسر إجابتي.

لا يمكن؛ لأن جهد اختزال R أقل من جهد اختزال D

السؤال الثالث عشر:

أختار الإجابة الصحيحة لكل فقرة من الفقرات الآتية:

1- المادة التي اختزلت في التفاعل الآتي: TiO₂ + 2Cl₂ + C → TiCl₄ + CO₂ ، هي:

أ- C

ب- Cl₂

ج- TiO₂

د- TiCl₄

2- عدد تأكسد البورون B في المركب NaBH₄ يساوي:

أ- +3

ب- +5

ج- -5

د- -3

3- إحدى العبارات الآتية صحيحة:

أ- العامل المختزل يكتسب إلكترونات في التفاعل الكيميائي.

ب- العامل المؤكسد يفقد إلكترونات في التفاعل الكيميائي.

ج- تحتوي جميع تفاعلات التأكسد والاختزال على عامل مؤكسد وعامل مختزل.

د- يحتوي تفاعل التأكسد والاختزال على عامل مؤكسد وعامل مختزل فقط.

4- العبارة الصحيحة في معادلة التفاعل الموزونة الآتية:

IO₃^- + 5I^- + 6H⁺ → 3I₂ + 3H₂O     ، هي:

أ- عدد تأكسد اليود في IO₃^- يساوي +7

ب- العامل المؤكسد في التفاعل هو I^- .

ج- يعد التفاعل تأكسداً واختزالاً ذاتياً.

د- تأكسدت ذرات اليود (أو أيوناته) واختزلت في التفاعل.

5- التفاعل الذي يسلك فيه الهيدروجين كعامل مؤكسد هو:

أ- H₂ + Cl₂ → 2HCl

ب- Cu²⁺ + H₂ → Cu + 2H⁺

ج- H₂ + 2Na → 2NaH

د- HCHO + H₂ → CH₃OH

6- مقدار التغير في عدد تأكسد الكربون (C)، عند تحول الأيون C₂O₄^2- إلى جزيء CO₂ هي:

أ- 0

ب- 1

ج- 2

د- 4

7- أحد التغيرات الآتية يحتاج إلى عامل مؤكسد:

أ- PbO₂ → Pb²⁺

ب- CrO₄^2- → Cr(OH)₄^-

ج- BiO⁺ → Bi

د- H₂O₂ → O₂

8- أحد التفاعلات غير الموزونة الآتية يمثل تفاعل تأكسد واختزال ذاتي:

أ- NO + O₂ → NO₂

ب- H₂O + NO₂ → HNO₃ + NO

ج- MnO₄^- + Mn²⁺ → MnO₂

د- OF₂ + H₂O → O₂ + HF

9- عدد مولات الإلكترونات اللازمة لموازنة نصف التفاعل الآتي في وسط حمضي FeO₄^2- → Fe³⁺ هو:

أ- 2

ب- 4

ج- 3

د- 1

10- عدد مولات أيونات الهيدروكسيد OH^- اللازم إضافتها إلى طرفي المعادلة لموازنة التفاعل الآتي في وسط قاعدي:

MnO₄^- + H₂O₂ → MnO₂ + O₂ هو:

أ- 8OH^-

ب- 6OH^-

ج- 4OH^-

د- 2OH^-

11- إذا كان التفاعل الآتي يحدث في إحدى الخلايا الجلفانية

A + B²⁺ → A²⁺ + B    ، فإن:

أ- القطب السالب هو B

ب- كتلة القطب A تزداد.

ج- تركيز أيونات A²⁺ يزداد.

د- الإلكترونات تتحرك من القطب B إلى القطب A

• يتضمن الجدول المجاور ثلاث خلايا جلفانية يشكل الفلز X أحد أقطابها مع أحد الفلزات ذات الرموز الافتراضية M,N,L ومعلومات عنها. أدرسه جيداً، ثم أجيب عن الأسئلة 12 و 13 و 14 .

12- أرتب الفلزات X,L,N,M حسب قوتها كعوامل مختزلة:

أ- X>L>N>M

ب- M>X>N>L

ج- M>N>L>X

د- L>N>X>M

13- جهد الخلية M-N المعياري E^o_cell بالفولت يساوي:

أ- 0.63

ب- 0.93

ج- 0.04

د- 0.59

14- الفلز الذي يمكن حفظ محلول أحد أملاحه في وعاء مصنوع من أيّ من الفلزات الثلاثة المتبقية، هو:

أ- X

ب- L

ج- N

د- M

15- الفلز الذي يوفر لجسر حديدي أفضل حماية مهبطية من التآكل:

أ- Au

ب- Sn

ج- Mg

د- Cu

• أدرس الجدول المجاور، الذي يتضمن بعض أنصاف تفاعلات الاختزال المعيارية وجهودها، وأستخدمه للإجابة عن الأسئلة 16 و 17 .

16- عند التحليل الكهربائي لمحلول بروميد الخارصين، فإن الناتج عند المهبط هو:

أ- Zn

ب- H₂

ج- Cl₂

د- OH^-

17- عند التحليل الكهربائي لمحلول يحتوي على الأيونات Cu²⁺ , Zn²⁺ , Ag⁺ ، فإن ذراتها تبدأ بالترسب عند المهبط حسب الترتيب الآتي:

أ- Zn→Ag→Cu

ب- Cu→Ag→ Zn

ج- Ag→Cu→Zn

د- Ag→Zn→Cu

18- عندما يعاد شحن بطارية قابلة لإعادة الشحن تعمل الخلية كخلية:

أ- حمضية.

ب- قلوية.

ج- جلفانية.

د- تحليل كهربائي.

19- جميع العبارات الآتية صحيحة، بالنسبة إلى الخلية الجلفانية Ni│Ni²⁺│Ba²⁺│Ba ، ما عدا:

أ- Ni²⁺ أقوى عامل مؤكسد.

ب- Ba أقوى عامل مختزل.

ج- تزداد كتلة القطب Ni

د- Ba│Ba²⁺ تمثل نصف خلية الاختزال.

20- العبارة الخاطئة من العبارات الآتية التي تصف ما يحدث في بطارية أيون الليثيوم خلال عملية شحن البطارية، هي:

أ- تتأكسد أيونات الكوبالت Co³⁺ إلى Co⁴⁺ .

ب- يمثل أكسيد الكوبالت CoCl₂ قطب المهبط في أثناء الشحن.

ج- تختزل أيونات الليثيوم Li⁺

د- تتحرك أيونات الليثيوم Li⁺ باتجاه نصف خلية الجرافيت.