تمارين على الخلايا الجلفانية

السؤال الأول : اختار الإجابة الصحيحة من بين البدائل المعطاة :

1- يكون المصعد في الخلية الجلفانية هو القطب :

أ ) السالب الذي تحدث عنده عملية التأكسد              

ب ) السالب الذي تحدث عنده عملية الإختزال .

ج ) الموجب الذي تحدث عنده عملية التأكسد   

د ) الموجب الذي تحدث عنده عملية الإختزال .

2- يمثل التفاعل التالي خلية جلفانية : Zn +  Ni⁺²  →  Zn⁺²   +  Ni ، فإن الخارصين يعتبر :

أ ) مصعد شحنته موجب          ب ) مصعد شحنته سالب

ج ) مهبط شحنته موجب          د ) مهبط شحنته سالب

3- إذا كانت جهود الإختزال المعيارية للكلور والبروم هي +1.36 ، +1.07 فولت على الترتيب فإن قيمة جهد التفاعل التالي :

  2HCl   +  Br₂   Cl₂   +  2HBr      →   تساوي بالفولت :

أ ) -0.435          ب ) +0.295       ج )-0.295          د ) +0.77

4- خلية جلفانية تعتمد على التفاعل:  A  +  2B⁺   →    A⁺²  +  B 

فالعبارة الغير صحيحة فيما يتعلق بهذه الخلية :

أ ) E^º للخلية موجبة                      ب ) A مصعد الخلية        

ج ) E^°_{اختزالA} >E^° _{اختزالB}               د) تنتقل الأيونات السالبة نحو قطب A

5- خلية جلفانية يحدث فيها التفاعل         

X  +  Y⁺²   →   X⁺²  +  Y

جهد اختزال X = -0,76 فولت ، E^° _الخلية = +0,51 فولت . فإن جهد اختزال Y بالفولت يساوي

أ ) –0,25             ب )- 1,27          ج ) +0,25          د )+  1,27                 

6- العناصر A, B, C   تكوّن أيونات ثنائية موجبة ، جهود اختزالها تساوي بالفولت A = - 0,25 ,  B = - 0,76 ,C = 0,34 فإن العبارة الخطأ هي:

أ ) B أقوى عامل مختزل           

ب ) يذوب العنصر C في الحمض HCl

ب ) E^° لخلية قطباها B,A = +0,51

د ) B مصعد في خلية قطباها  C , B

7- إذا علمت أن جهود اختزال العناصر الآتية (والتي تكوّن أيونات ثنائية موجبة) هي : X= -2,9 ، Y= -2,37، Z  = - 0,76 ،  فأي العبارات التالية صحيحة :

أ ) يذوب عنصر Y في أيونات X                                  

ب ) X⁺² أقوى كعامل مؤكسد

ج ) يمكن حفظ محلول يحتوي على العنصر Z في وعاء من عنصر Y

د ) X مصعد خلية قطباها X , Y

8- اذا علمت أن التفاعلات التالية تحدث تلقائياً :

Fe⁺³   +   Cu →  Cu⁺²    +   Fe⁺²

Cu⁺²  +  Cd  →  Cd⁺²  +   Cu  

فان ترتيب المواد حسب قوتها كعوامل مختزلة هو :

أ )  Cd>  Fe⁺²  >Cu                   ب ) Cu⁺²  >  Cd⁺²  >  Fe⁺²        

ج )   Fe⁺²>    Cu⁺²>  Cd⁺²          د ) Cd  > Cu > Fe⁺²

9- اذا كان جهد اختزال الخارصين ( - 0,76 فولت ) وجهد اختزال النيكل ( - 0,25 فولت ) فأن ْE  للخلية الجلفانية التالية تساوي بالفولت :

Zn     +   Ni⁺²    →    Zn⁺²    +    Ni   

أ ) –0,51            ب ) +0,51         ج ) – 1,01                 د ) + 1,01

 

السؤال الثاني : أجيب عن الأسئلة التالية :

1- إذا علمت أنه يمكن تمثيل الحادث في الخلية الجلفانية المكونة من نصف خلية الحديد ونصف خلية النحاس بالمعادلة الآتية:

Fe_(s)  +  Cu⁺²_(aq)   → Fe⁺²_(aq)  +  Cu_(s)

احسب جهد الخلية المعياري ( ْ E ) علما بأن جهد الاختزال المعياري لقطب النحاس يساوي 0,34 فولت، بينما جهد الاختزال المعياري لقطب الحديد يساوي  - 0,44 فولت.

2-  تم تكوين خلية غلفانية في الظروف المعيارية، قطباها من الفضة والهيدروجين، وقد وجد أن قيمة  ْ E_للخلية = 0,8 فولت، فإذا علمت أن قطب الفضة هو القطب الموجب في الخلية، احسب جهد الاختزال المعياري للفضة.

3- حدد العبارات الصحيحة فيما يلي:

§       H₂ يستطيع اختزال Ag⁺

§       Au يستطيع اختزال Cu⁺²

§       Pb⁺² يستطيع أكسدة Ni         

4- احسب قيمة الجهد المعياري للخلايا الممثلة بالمعادلات الآتية اعتمادا على جدول جهود الاختزال المعيارية

Al  +  Fe⁺²  →  Al⁺³  +  Fe

Zn  +  Cl₂  →  Zn⁺²  +  2Cl^-

Mg  +  2Ag⁺  →  Mg⁺²  +  2Ag

5- إذا علمت أن Cl₂ يتفاعل مع Br^- ، وأن  I₂ لا يتفاعل مع  Br^- . رتب العوامل المؤكسدة والعوامل المختزلة في هذه التفاعلات تصاعديا وفق قوتها.

6- حدد أي التفاعلين الممثلين بالمعادلتين الآتيتين يتم بصورة تلقائية:

2K⁺_(aq)  +  Cd_(s)  →  2K_(s)  +  Cd⁺²_(aq)

2Au_(s)   +  3S₂O₈^-2_(aq)  →  2Au⁺³_(aq)  +  6SO₄^-2_(aq

7- هل يمكن حدوث كل من تفاعلات التأكسد والاختزال الممثلة بالمعادلات الآتية بشكل تلقائي؟ وضحّ إجابتك من خلال حساب قيمة  ْ E لكل منها.

Co⁺²_(aq)  +  2Br^-_(aq)  →  Br_2(g)  +  Co_(s)

2Au⁺³_(aq) + 3Fe_(s)  → 2Au_(s)  +  3Fe⁺²_(aq)

8- هل يمكن حفظ كبريتات الخارصين في وعاء من مصنوع من مادة الألومنيوم؟ فسر اجابتك

9- هل يمكن تحريك محلول نترات الفضة بملعقة من النيكل؟ فسرّ اجابتك

10- هل تتوقع حدوث تفاعل كيميائي بين فلز الكادميوم وحمض الهيدروكلوريك المخفف؟ فسرّ إجابتك

11- اكتب معادلات التفاعلات الآتية، احسب قيمة E ْ_للخلية   لكل منها، ثم صف التفاعلات..  بأنها تلقائية أو غير تلقائية

ZnCl₂  &  Cu

CuCl₂ & Na

Br₂ & Fe⁺²

H₂S &  Al⁺³

12- هل يمكن حفظ  HCl  في وعاء من الخاصين ؟ وضح إجابتك

13- فسّر بناءً على قيم جهود الاختزال المعيارية استخدام الخارصين أو الكروم في الحماية المهبطية للحديد.

14- ماذا تتوقع أن يحدث عند استخدام ملعقة الألومنيوم لتحريك محلول FeSO₄ ؟ اكتب معادلة التفاعل ، واحسب قيمة E

15-: وضّح المقصود بكل مما يأتي:

        أ ) القنطرة الملحية           

 ب ) قطب الهيدروجين المعياري

        ج ) الظروف المعيارية

16 -  إذا طلب إليك تصميم خلية جلفانية مكونة  من نصفي التفاعل   Cl₂/Cl^¯ وأحد أنصاف التفاعلات  Zn⁺²/Zn     ,        Mg⁺²/Mg       ,    Al⁺³/Al  علما بأن جهود الإختزال لكل من:

(Al= - 1,66فولت ، Mg  = - 2,37فولت ،   Zn= - 0,76 فولت ، Cl₂  = + 1,36 فولت )

أ – أي نصف التفاعل الذي ستختاره للحصول على أكبر جهد ممكن

ب – اكتب معادلة موزونة لتفاعل التأكسد والإختزال الكلي الذي سيحدث في الخلية الجلفانية المختاره

ج – حدد كل من المصعد والمهبط واشارتيهما .

د - احسب جهد الخلية ( ْE ).

17- إذا علمت العناصر X , N , M , Z , Y  هي فلزات تكوّن أيونات موجبة الشحنة. وأن عنصر X يتفاعل مع كل من أيونات العناصرN , M , Z , Y   . وأن العنصر M يتفاعل مع أيونات العنصر Z ولكنه لا يتفاعل مع أيونات العنصر Y ، وعند بناء خلية قطباها  N والهيدروجين ، تنتقل الالكترونات من الهيدروجين إلى قطب N . يذوب Z في محلول 1 مول / لتر HCl .

أ ) رتبي العناصر السابقة حسب قوتها كعوامل مختزلة .

ب ) حددي المصعد والمهبط في خلية جلفانية قطباها  Y . M

ت ) هل يمكن حفظ محلول لأيونات العنصر M في وعاء من عنصر Z ؟

18- يبين الشكل المجاور إحدى الخلايا الغلفانية ، فاذا علمت أن :

  Ni⁺²  +  2e   →   Ni     ْ E = - 0,25 فولت

     Cr⁺³   +  3e →  Cr     ْ E = - 0,74 فولت

أ-  القطبين يمثل المهبط وأيهما يمثل المصعد ؟ ( موضح بمعادلات أنصاف التفاعل )

ب- بيّن على الرسم اتجاه حركة الإلكترونات في سلك التوصيل .

ج- اكتب معادلة موزونة تمثل التفاعل الكلي ؟

د- احسب ْ E للخلية .

19- المعادلة التالية تمثل خلية غلفانية .فاذا علمت أن جهدي الاختزال لكل من( Mg=- 2,37فولت، Ag= + 0,8 فولت):

2Ag⁺ +  Mg   →  2Ag  +  Mg²⁺

أ- احسب قيمة جهد الخلية الكلي (  ْ E ) ؟

ب- ارسم شكل تخطيطي للخلية التي تعمل وفق التفاعل السابق مبينة عليها كل من:

-        حركة الالكترونات في الدائرة الكهربائية

-       حركة الأيونات في القنطرة الملحية .

ج- اكتب المعادلات الكيميائية التي تحدث عند كل قطب ثم:

-        حدد نوع العملية التي تحدث

-       حدد كل من المهبط والمصعد بيّن اشارة كل منهما.

20- خلية غلفانية تتكون من نصفين احدهما قطب فضة مغمور جزئيا في محلول من أيونات ( Ag⁺ ) تركيزة (1) مول/لتر والاخر لقطب كروم مغمور جزئيا في محلول من أيونات  (Cr³⁺ ) تركيزة (1) مول/لتر. فاذا علمت ان جهد الاختزال القياسي للفضة يساوي (+0,8 ) فولت وللكروم يساوي (-0,41 ( فولت.
اجب عما يلي:
أ‌ - ارسم شكلا تخطيطيا للخلية موضحا عليه كل من المصعد والمهبط واتجاه حركة الالكترونات في السلك.
ب‌ - اكتب المعادلة الحادثة عند كل من المصعد والمهبط ومعادلة التفاعل الكلية للخلية.
ج - احسب ْ E_للخلية.