="https://pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js" google-site-verification: googlea67dc5c06a4fa0ab.html google-site-verification=Ze2fOF4zLF6PUs8g3BtsqTwTJb2IXujgA53A_JOAC8o [google804173d39f1c53c5.html] مدونة هدهد للكيمياءوالعلوم والثقافة والرياضة.: ثانويةعامةكهربية..الباب الرابع توقعات كيمياء كهربية 3ثانوي 2020.أسئلة وشرح.باب 4 ثانويةعامةخلاصة(طرق حل المسائل)

مشاركة مميزة

كيف تحصل علي 1000مشترك خلال 3أيام من خلال هذا الفيديو الرهيب20

*  كيف تحصل  علي 1000مشترك خلال 3أيام من خلال هذا الفيديو الرهيب2021؟ احصل  علي 1000مش ترك خلال 3أيام من خلال هذا الفيديو الرهيب20 **كيف تح...

المشاركات الشائعة

الاثنين، 3 فبراير 2020

ثانويةعامةكهربية..الباب الرابع توقعات كيمياء كهربية 3ثانوي 2020.أسئلة وشرح.باب 4 ثانويةعامةخلاصة(طرق حل المسائل)

**تابع //باب 4 كيمياءكهربية للثانوية العامة
لطلاب الثانويةالعامة*


*****حلويات البوص2020تابع القناة علي يوتيوب قريبا

**متسلسلة الجهود الكهربية للعناصر
  • هى ترتيب العناصر ترتيباً تصاعدياً حسب جهود اختزالهاالموجبة.
·         هى ترتيب العناصر ترتيباً تنازلياً حسب جهود اختزالهاالسالبة.
·         والعكس بالنسبة لجهود الاكسدة.
*ومن ذلك نجدان:
(1)      العناصر ذات الجهود الأكثر سالبية التى تقع أعلى السلسلة عوامل مختزلة قوية وهى الفلزات التى تتأكسد بسهولة؛ أى تفقد إلكتروناتها بسهولة عندما تتفاعل مع أيونات أى عنصر أدنى فى السلسلة.
(2)      العناصر ذات الجهود الأكثر إيجابية عوامل مؤكسدة قوية لأنها تستطيع أن تكتسب إلكترونات بسهولة من العناصر المتقدمة فى السلسلة.
(3)      العناصر المتقدمة فى السلسلة تحل محل العناصر التى تليها فى محاليل أملاحها.
→→→Zn + CuSO4                           ZnSO4 + Cu
(4)      جميع العناصر التى تقع فوق الهيدروجين فى سلسلة الجهود الكهربية تحل محل الهيدروجين فى المحاليل الحامضية (يتصاعد الهيدروجين)


Fe + 2HCl    →→→→               FeCl2 + H2

(5)     
جهد اختزال الفلز = جهد أكسدته ولكن بإشارة مخالفة

  • جهد اختزال الخارصين = -0.76 فولت
  • جهد أكسدة الخارصين = 0.76 فولت.
**ملاحظات:-
(1)               جهد أكسدة الأنود أكبر من جهد أكسدة الكاثود.
(2)               إذا كان ق. د. ك للخلية موجب يكون التفاعل تلقائى ويتولد تيار كهربى.
·         لحساب القوة الدافعة الكهربية للخلية:

Eق.د.ك = جهد أكسدة الأنود + جهد اختزال الكاثود

Eق. د. ك = فرق جهدى الأكسدة لنصفى الخلية

Eق. د. ك = فرق جهدى الاختزال لنصفى الخلية


*مثال [1]:خلية كهربية مكونة من الخارصين والنحاس جهد أكسدتهما على الترتيب 0.76 فولت و –0.34 فولت احسب ق. د. ك للخلية وهل يتولد تيار أم لا مع التعليل واكتب الرمز الاصطلاحى لها.

الحل

Eق.د.ك = فرق جهدى الأكسدة لنصفى الخلية


*E*ق. د. ك للخلية = 0.76 – (-0.34)= 0.76 + 0.34 = 1.1 فولت
        *الإشارة لجهد الخلية موجب ممايعني تولد تيار كهربى لأن التفاعل تلقائى والخليةجلفانية
**الرمز الاصطلاحى :أنود    Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cu  كاثود
***********
*مثال [2]: خلية مكونة من عنصرين B, A كل منهما ثنائى التكافؤ جهد تأكسدهما 0.4 ، -0.6 فولت على الترتيب ما هو الرمز الاصطلاحى للخلية واحسب القوة الكهربية لها وهل يتولد عنها تيار كهربى أم لا ولماذا.

الحل

E ق. د. ك    = 0.4 – (-0.6)= 0.4 + 0.6 = 1.0 فولت....يتولد تيار كهربى لأن التفاعل تلقائى

الرمز الاصطلاحى: A | A2+  |B2+ | B
مثال [3]: اكتب الرمز الاصطلاحى للخلية الجلفانية الآتية مبيناً العمل المؤكسد والعامل المختزل وقيمة القوة الدافعة الكهربية للخلية علماً بأن جهد تأكسد النحاس = -0.34 فولت

H2+Cu2+         →→        2H+ + Cu

                                الحل                                                                                                                 

H2      →       أكسدة                2H+                 (عامل مختزل)         

Cu2+      →           اختزال          Cu (عامل مؤكسد)         
الرمز الاصطلاحى :           H2| 2H+            ||           Cu2+ | Cu
                                 (Pt 1 atm.)
ق.د.ك = جهد تأكسد الهيدروجين – جهد تأكسد النحاس= صفر – (-0.34) = + 0.34 فولت

الخلايا الجلفانية وإنتاج الطاقة الكهربية
الخلايا الجلفانية هى أنظمة تنتج الطاقة الكهربية من خلال ما يحدث فيها من تفاعلات أكسدة واختزال تلقائية.
تنقسم الخلايا الجلفانية تبعاً لطبيعة عملها لإنتاج الطاقة الكهربية إلى:
[1] خلايا أولية.                                       [2] خلايا ثانوية
الخلايا الأولية
  • وهى أنظمة تختزن الطاقة فى صورة كيميائية والتى يمكن تحويلها عند اللزوم إلى طاقة كهربية من خلال تفاعل أكسدة واختزال تلقائى غير انعكاسى وتتوقف عن العمل عندما تستهلك مادة المصعد وتنضب أيونات المهبط.
  • لا يسهل (عملياً أو اقتصادياً ) بل ربما يستحيل إعادة شحنها:
[1] خلية الزئبق
صغيرة الحجم تستخدم فى سماعات الأذن والساعات والآلات الخاصية بالتصويرالتركيب:
(1)القطب السالب (الأنود) من الخارصين.
(2)القطب الموجب (الكاثود) من أكسيد الزئبق + الجرافيت
(3)إلكتروليت من هيدروكسيد البوتاسيوم     KOH
****تغلق بإحكام لأن الزئبق سام.
التفاعل الكلى الحادث:

Hgo     +  ZnO           →→→        Zno + HgO              

Ecell = 1.35  فولت
*************



E
 
 2H2O +  →→→  2H2 + O2 





خليةالوقود ∥ **  
    *احتراق الهيدروجين في الهواء

               
*يجد هذاالنوع من الخلايا اهتماما خاصة في سفن الفضاء, حيث ان الوقود الغازي المستخدم في الاطلاق هو نفسه المستخدم في هذه الخلايا.
**تركيب الخلية/ قطبين علي هيئة وعاءمجوف مبطن بالكربون المسامي, ليسمح بالاتصال بين الحجرة الداخلية والمحلول الالكتروليتي  بها,وهو غالبا KOH مائي.                        
                    
*تفاعلات الخلية:
·         تفاعل اكسدة

2H2     +  4OH-         →→          4H2O    +   4e-          . E0  =  0.83   V
·         تفاعل الاختزال

O2       + 2 H2O  +   4e-             →→         4OH-          . E0  =  0.4   V  
·         التفاعل الكلي

2H2     +  O2           →→          2H2O                            . Ecell  =  1.23   V
*خلية الوقود لا تستهلك مثل باقي الخلايا الجلفانية , لانها تزود بالوقود من مصدر خارجي. وتعطي قوة دافعة1,23 فولت.
**تعمل عند درجة حرارة مرتفعة ,فيتبخر الماء الناتج عنها, ويكثف مرة اخري ليستخدمه رواد الفضاء في الشرب.

***وعلي عكس الخلايا الاخري , لاتختزن خلايا الوقود الطاقة,لانه لكي تعمل لابد من إمدادها المستمر بالوقود , وازالة مستمرة  للنواتج.
-الخلايا الثانوية
  • هى خلايا جلفانية يمكن تتميز بأن تفاعلاتها انعكاسية (أى يمكن شحنها) تختزن الطاقة الكهربية على هيئة طاقة كيميائية والتى يمكن تحويلها إلى طاقة كهربية عند اللزوم.
  • يمكن إعادة شحنها.            
[1] بطارية الرصاص الحامضية
التركيب:
(1)   ألواح رصاص إسفنجى (أنود) Pb
(2)   ألواح رصاص مغطاه بأكسيد رصاص بنى (كاثود) PbO2
(3)   محلول إلكتروليتى (حمض الكبريتيك المخفف).
(4)   إناء من البلاستيك لا يتفاعل مع حمض الكبريتيك.
**التفاعلات الحادثة:
Pb(s) +SO42-            →→      PbSO4 + 2e-                       [1] عند الأنود                       
جهد التأكسد = 0,36 فولت
PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-                  →→                PbSO4 + 2H2[2] عند الكاثود 
جهد الاختزال = 1,69 فولت
Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO42-                           →→  2PbSO4 + 2H2O                 Ecell  = 2.05   V

**يتم التعرف علي حالة البطارية بقياس كثافة محلول الحمض بواسطة جهاز الهيدروميتر , وتكون كاملة الشحن اذا كانت كثافة الحمض 1.28 -1.3g/cm3 , واذا قلت عن 1.2g/cm3 يعاد شحنها وزيادة تركيز الحمض.
**عند الشحن توصل البطارية بمصدر كهربى جهده أكبر من جهدها بقليل فتنعكس الأقطاب وتنعكس التفاعلات,اثناء الشحن تعمل البطارية كخلية الكتروليتية,يتم فيها تفاعل غير تلقائي بواسطة مصدر جهد كهربي خارجي,وعندالتفريغ تعمل كخلية جلفانية لحدوث تفاعل تلقائي بها, لذلك تعتبرالخلايا الثانوية ( المراكم ) بطاريات لتخزين الطاقة ,وفي السيارة يلعب الدينامو دورا هاما في اعادة شحن البطارية اولا بأول (اثناء الحركة).
[2] بطارية آيون الليثيوم الجافة:
*تستخدم في اجهزة الموبايل والحاسب والسيارات الحديثة كبديل للمركم الرصاصي نظرا لخفة وزنها وقدرتها علي تخزين كميات كبيرة من الطاقة, وقد استخدم عنصر الليثيوم لانه اخف فلز معروف وجهد اختزاله هو الاصغر بين باقي الفلزات
 (    -3,04فولت    )
**تركيب الخلية/ غلاف معدني يحتوي 3رقائق حلزونية هي:
1.      الالكترود الموجب (كاثود) LiCoO2 أكسيد الليثيوم كوبلت.
2.      الالكترودالسالب (انود) LiC6  كربيد (جرافيت )الليثيوم.
3.      العازل شريحة رقيقة من البلاستيك ,لعزل الالكترود الموجب عن السالب , ويسمح فقط بمرور الايونات من خلاله.
·         وتغمر الرقائق الثلاثة في الكتروليت لامائي من سداسي  فلوروفوسفات الليثيوم LiPF6 .

**تفاعلات الخلية
تفاعل الانود        (aq) Li+ + e-   + (s) C  6       →→         (s)6LiC  
                             +
·                   Liتفاعل الكاثود                   LiCoO2( s )             →→         CoO2 (s)       +)     +    e-
**التفاعل الكلي

                      6   C(s)      +   LiCoO2( s)            تفريغ→→      LiC6(s)          + CoO2 (s)                                                                                شحن
                      
***القوة الدافعة للخلية  = 3 فولت.        (    Ecell  =  3 V     ).   
·       تآكل المعادن
*تعرف اي عملية تآكل كيميائي للفلزات بفعل الوسط المحيط بالصدأ.
·        ميكانيكيةالتآكل:*تآكل الفلزات النقية صعبا, ولكن وجود شوائب مختلفة في المعدن تنشط عملية التآكل , ملامسة فلز نشط لفلز اقل نشاط تسبب زيادة تآكل الفلز الانشط في هذا الوسط .
**اي ان تآكل الفلزات يحدث عند تكون خلية جلفانية يكون  قطبها السالب ( الآنود ) الفلز المتآكل الاعلي نشاط , وكاثودها الفلز الاقل نشاط ,أو شوائب الكربون,**مثال لذلك الكربون الموجود بالصلب هو سبب تآكل الصلب.

·        تفسيرميكانيكية صدأ الحديد الصلب
**عند شقق أوكسر قطعة حديد تكون خلية جلفانية مع الماء المذاب فيه بعض الايونات والذي يقوم بدور المحلول الالكتروليتي, ويكون الانود هو قطعة الحديد,والكاثود هوشوائب الكربون,والموصل (الدائرةالخارجية)قطعةالحديد,وتحدث الاكسدة عندالانود كما يلي:

      2Fe           →→→         2Fe+2  (aq)    +  4e-                          *تصبح ايونات الحديدπجزءمن المحلول الالكتروليتي.
·  ويحدث عندالكاثود اختزال اكسجين الهواء الي مجموعة هيدروكسيد OH-   تتحد مع ايونات الحديد كمايلي:


2H2O(l)   +    O2(g)     +    4e-       →→→               4OH-
**مما سبق يمكن القول ان الصدأ عملية بطيئة لاحتواء الماء علي كميات محدودة من الايونات , ويكون اسرع في المياه المالحةكالبحار(علل؟)
**لاحتواء مياه البحار والمحيطات علي كميات اكبر من الايونات.
·         العوامل التي تؤدي إلي تآكل الفلزات
1.    عوامل تتعلق بالفلز.
   (‌أ)   عدم تجانس السبائك:من الصعوبة تحضير سبائك المتجانسة التركيب,لذلك ينشأعددلانهائي من الخلاياالموضعية تعمل علي تآكل الفلز الأنشط.
 (‌ب) إتصال الفلزات ببعضها:عندموضع اللحام أومسامير برشام (بورمة)من فلز مختلف, تنشأ خلايا جلفانية موضعية تسبب تآكل الفلز الانشط .
**أمثلة: تلامس الالومنيوم والنحاس يتآكل الالومنيوم اولا ,الحديد والنحاس يتآكل الحديد اولا, وهكذا.............
2.      عوامل خارجية تتعلق بالوسط المحيط.**من اهمها الماء والاكسجين (هواء رطب) والأملاح تسب تآكل المعادن .
·        وقايةالحديدمن الصدأ
**يتم تغطية الحديد بمادة أخري لعزله عن الوسط المحيط , ويتم ذلك بطريقتان:
        (‌أ)        طلاؤه بمادة هيدروكربونية(عضوية ) مثل الزيت أوالورنيش أو السلاقون,وهي طريقة غير فعالة بمرورالزمن(تخترق)ويصدأالحديد.
      (‌ب)      تغطية الحديد بفلزات مقاومة للتآكل كالخارصين(جلفة الحديد بغمسه في مصهور الخارصين), والماغنيسيوم يغطي سطح الحديد المستخدم في السفن, والقصدير في وقاية الحديد المستخدم في علب المآكولات لمعدنية.
1)    الحمايةالكاثودية(الغطاءالكاثودي)
*يتم ذلك عند تغطيه الحديد بفلز اقل نشاط منه كالقصدير,تنتج خلية جلفانيةيكون فيهاالحديد هوالانود(-)لانه اعلي نشاط والقصدير كاثود(+)فيتآكل الحديد المطلي بالقصدير عند الخدش اسرع من الحديد.
2)    الحمايةالآنودية(الغطاءالانودي)
*تتم عند تغطيةالحديد بفلز انشط منه يسبقه في متسلسلةالجهودالكهربية كالخارصين (جلفنةالحديد) يكونا معا خلية جلفانية, آنودها(-)الخارصين ,وكاثودها(+)الحديد ,فيتآكل الخارصين(الطبقةالخارجية)كله اولا قبل ان يبدأ تآكل سطح الحديد ويستغرق ذلك وقت طويل.
·         حمايةهياكل السفن الملامسةللماءومواسيرالحديدالمدفونةفي التربةمن الصدأ.


**يتم جعلها كاثود بتوصيلها مع فلز اكثر نشاط كالماغنيسيوم Mg يعمل كانود للخليةالناتجة ,فيتآكل بدلامن الحديد,ويسمي الماغنيسيوم في هذه الحالة ( بالقطب المضحي ).
                                                                                                                 *ماسورة حديد مدفونة في التربة. كاثود+    





                                                                         *ماغنسيوم أنود –
                                                                      (القطب المضحي)           THE BOSS
*ثانيا/الخلايا الإلكتروليتية
*الخلايا الإلكتروليتية هى أنظمة كهربية تستخدم فيها الطاقة من مصدر خارجى لإحداث تفاعل أكسدة واختزال غير تلقائى .
( يتم تحويل الطاقة الكهربية إلى طاقة كيميائية )
**تركيب الخلية الإلكتروليتية:
(1)قطبين من معدن واحد أو من معدنين مختلفين (بلاتين) أو (كربون)
(2)  مصدر تيار كهربى (بطارية).
(3)   محلول إلكتروليتى.
                (‌أ)      الأنود: هو القطب الذى يوصل بالقطب الموجب للبطارية ويحدث عنده أكسدة.
              (‌ب)     الكاثود: هو القطب الذى يوصل بالقطب السالب للبطارية ويحدث عنده اختزال.
               (‌ج)     الإلكتروليت المستخدم: محاليل الأحماض والقلويات والأملاح أو مصهور الأملاح.
  • عند توصيل القطبين بحيث يكون الجهد الواقع على الخلية يفوق قليلاً الجهد الانعكاسى فيسرى تيار كهربى فى الخلية.
  • وتتجه الأيونات الموجبة (الكاتيونات) إلى القطب السالب (الكاثود) وتحدث عملية اختزال.
  • وتتجه الأيونات السالبة (الأنيونات) نحو القطب الموجب (الأنود) وتفقد إلكترونات ويحدث أكسدة.
مثال: التحليل الكهربى لمحلول كلوريد النحاس (CuCl2):
*عند الأنود:
2Cl-  →→  أكسدة      Cl2 + 2e-  جهد الأكسدة = -1.36 فولت                
**عند الكاثود:
Cu2+ + 2e-       →→   اختزال       Cuo جهد الاختزال = +0.34 فولت            
       
 
*** التفاعل الكلى الحادث:
Cu2+ + 2Cl-        →→         Cuo + Cl2        
 

جهد الخلية = -1,36 +0,34 = -1,02 فولت
تفاعل غير تلقائى وتسمى هذه العملية بالتحليل الكهربى.
** قوانين فاراداى للتحليل الكهربى                                             
*القانون الأول/ تتناسب كمية المادة المتكونة أو المستهلكة تتناسب طردياً مع كمية الكهربية المارة فى المحلول

(كمية التيار الكهربى) كمية الكهربية = شدة التيار الكهربى × الزمن

                                                           تقاس بالكولوم                            بالأمبير                          ثانية
** الكولوم:هو كمية الكهربية الناتجة من مرور تيار كهربى شدته واحد أمبير خلال زمن قدره ثانية واحدة.
*الأمبير:هو شدة التيار الكهربى الذى إذا أمر فى محلول به أيونات فضة خلال ثانية واحدة ينتج كمية من الكهربية مقدارها كولوم واحد والتى ترسب 0.001118 جم فضة
**القانون الثانى عند ثبوت كمية الكهربية المارة فى المحاليل المختلفة فإن كتل المواد المترسبة أو المتصاعدة تتناسب طردياً مع الكتل المكافئة للمواد المارة فيها.


نلاحظ:
أن الكتل المترسبة تتناسب مع المكافئ الجرامى لكل عنصر
الكتلة المكافئة ك ذ  ÷ التكافؤ
فمثلا:
الكتلة المكافئة للنحاس   = 31.75 جم

إذا أمر كمية من الكهربية مقدارها واحد كولوم فى محلول نيترات فضة فوجد أن كتلة المادة المترسبة = 0,001118جم
كمية الكهربية اللازمة لترسيب المكافئ الجرامى للفضة =           108جرام       =96500 كولوم
**الفاراداى:هو كمية الكهربية اللازمة لترسيب المكافئ الجرامى لأى مادة ويساوى 96500 كولوم.
القانون العام للتحليل الكهربى
        الكتلة الذرية الجرامية للعنصر = الكتلة المكافئة × التكافؤ

كمية الكهربية q = الفاراداىF × التكافؤ

كمية الكهربية اللازمة لترسيب الكتلة الذرية تحسب من العلاقة:
 

THE BOSS


مثال (1) :- احسب كمية الكهربية اللازمة لترسيب جرام/ذرة من النحاس بالكولوم والفاراداى بناء على التفاعل التالى:

Cu2+ + 2e-                          →→→     Cu
الحل
كمية الكهربية بالكولوم       = الفاراداى × التكافؤ= 1 × 2 = 2 فاراداى
كمية الكهربية بالكولوم       = 96500 × التكافؤ = 96500 × 2 = 193000 كولوم

    الفاراداى        ←←     يرسب           المكافئ الجرامى  

  كمية الكهربية           ←←                 كتلة المادة المترسبة 

*مثال (2) :-احسب كمية الكهربية اللازمة لترسيب 4,2 جرام من النحاس عند التحليل الكهربى لكبريتات النحاس (Cu = 63.5)
  
CuSO4                      →→→      Cu2+ + SO42-
الحل:


الكتلة المكافئة =                    
ك ذرية/التكافؤ                   =    63.5     /     2         = 31,75 جم

الفاراداى 96500كولوم           يرسب      ←←←        31,75  المكافئ الجرامى


كمية الكهربية            ←←←               4,2    كتلة المادة المترسبة
 

 كمية الكهربية =        96500   ×    4,2           ÷           31,75          =12765,4 كولوم
*مثال (3):
احسب كتلة كل من الذهب والكلور الناتجين من إمرار 10000 كولوم من الكهرباء فى محلول مائى من كلوريد الذهب ,علماً بأن التفاعلات التى تحدث عند الأقطاب هى:

            Au3+ + 3e-             →→      Auo                                                      Au = 196.98
         2Cl-         →→           Cl2  + 2e-                                       Cl = 35.45
الحل
 

الكتلة المكافئة للذهب =                    ك ذرية/التكافؤ                      =                           = 65,66 جم
 







الكتلة المكافئة للكلور =                      ك ذرية/التكافؤ                    =                           = 35,45 جم
                                                                                                                                  

الفاراداى            يرسب                المكافئ الجرامي


كمية الكهربية                              كتلة المادة المترسبة

96500 كولوم                            65,66 جم

10000 كولوم                         كتلة الذهب
كتلة الذهب =                                             = 6,8 جم                    
 

كتلة الكلور =                                             = 3,67 جم
*مثال (4):ما كمية التيار الكهربى بالكولوم اللازمة لفصل 5.6 جم من الحديد من محلول كلوريد حديد (III) (Fe = 55.86) علماً بأن تفاعل الكاثود هو:

Fe3+ + 3e-     →→→               Feo
       
الحل

الكتلة المكافئة للحديد =       ك ذرية/التكافؤ       =   55.86    /   3     = 18,62 جم


96500 كولوم           →→→          18.62 جم

      س                  →→→         5.6 جم
كمية الكهربية =  96500      ×       5.6  ÷          18.62                 = 29022,55 كولوم
 

THE BOSS
·        أمثلة متنوعة على قوانين فاراداى:
[1] إذا مر تيار كهربى واحد فى محاليل كبريتات النحاس ونيترات الفضة على التوالى وكان وزن النحاس المترسب 0.53 جم. احسب وزن الفضة المترسبة علماً بأن المكافئ الكيميائى للنحاس 31.8 وللفضة 108

[2] أجريت عملية طلاء لوجه واحد لشريحة من النحاس مساحتها 100 سم2 بامرار كمية من الكهربية مقدارها 0,5 فاراداى فى محلول مائى من كلوريد الذهب الثلاثى
·         اكتب التفاعلات التى تحدث عند الأقطاب.
·         احسب كتلة طبقة الذهب المترسبة علماً بأن الكتلة الذرية للذهب 196,89
الحل
عند الكاثود:

Au3+ + 3e-               →→→                Auo
عند الأنود:

2Cl- + 2e-            →→→→→                     2Cl2

الكتلة المكافئة للذهب =       ك ذرية/التكافؤ= 196.89÷ 3           = 65,66 جم

 


كتلة الذهب المترسبة =      0,5          ×         65,66        = 32,83 جم                                      

تطبيقات على التحليل الكهربى                                          
[1] الطلاء الكهربي
*الطلاء الكهربى: هو عملية طبقة رقيقة من فلز معين على سطح فلز آخر.
أهمية الطلاء:
[1] منع تآكل المعدن (الصدأ).                     [2] إعطاء المعدن بريق ولمعان.
[3] زيادة القيمة الاقتصادية بطلاء معدن رخيص بمعدن نفيس.
تجربة عملية لطلاء إبريق بطبقة من الفضة:
[1] توصل المعدن المراد طلائها (الإبريق) بالقطب السالب للبطارية (الكاثود).
[2] توصل المادة المراد الطلاء بها (الفضة) بالقطب الموجب للبطارية (أنود).
[3] محلول إلكتروليتى من نيترات الفضة (AgNO3)
AgNO3  →→          يتأين       Ag+ + NO3-
التفاعل عند الكاثود:
(Ag+) تتجه نحو الكاثود وتختزل أى تكتسب إلكترونات وتترسب على الكاثود.
Ag+ + e-            →→→                       Ago
التفاعل عند الأنود:
(NO3-) تتجه نحو الأنود ولكن سرعة أكسدة الفضة أسرع من النيترات.
Ag – e-              →→→→→           Ag+
وبتكرار تلك العلمية تترسب طبقة من الفضة على الإبريق

THE BOSS

[2] استخلاص الفلزات
استخلاص الألومنيوم من البوكسيت (Al2O3)
·         بإضافة خليط من الكريوليت (Na3AlF6) وقليل من الفلورسبار (CaF2) لخفض درجة انصهار البوكسيت من 2045 5م إلى 950 5م
·         حديثاً يستعاض عن الكريوليت باستخدام مخلوط من أملاح فلوريدات كل من: الصوديوم والألومنيوم والكالسيوم (CaF2 - AlF3 - NaF) حيث يعطى المخلوط مع البوكسيت مصهور يتميز بانخفاض درجة انصهاره وانخفاض كثافته.

·         انخفاض كثافة المصهور يسهل فصل الألومنيوم المنصهر.
                                                                                                          
Al2O3→→→   تأين         2Al3+ + 3O2-
2Al3+ + 6e-          →→→         اختزال                2Al مصهور                               عند الكاثود              
3O2- - 6e-           →→→          أكسدة                 O2                            عند الأنود                    
*يتفاعل الأكسجين المتصاعد مع كربون المصعد مكوناً أول وثانى أكسيد الكربون
2C +  O2            →Δ→→                  CO2 + CO

[3] تنقية المعادن
*تنقية النحاس 99% ردىء التوصيل للكهرباء لوجود شوائب من الخارصين والحديد والفضة والذهب للحصول على نحاس نقى 99,95% جيد التوصيل للتيار الكهربى.
[1] يوصل لوح النحاس الغير نقى بالقطب الموجب (أنود).
[2] يوصل سلك من النحاس النقى بالقطب السالب (كاثود).
[3] محلول إلكتروليتى من كبريتات النحاس.
عند الأنود: يحدث أكسدة لكل من:


Zn       →→أكسدة   Zn2+ + 2e-                                             Fe   →→      Fe2+ + 2e-
Cu       →→أكسدة     Cu2+ + 2e-
يتبقى الذهب والفضة مترسبين عند الأنود (لا تتأكسد)                                        
عند الكاثود: سرعة ترسيب النحاس (سهل الاختزال) أسرع من الحديد والخارصين (صعبة الاختزال).
              Cu2+ + 2e-              →→                 Cu
ويبقى الخارصين والحديد ذائبين فى المحلول ونحصل على نحاس نقى 99,95% جيد التوصيل للتيار الكهربى

THE BOS
أسئلة على الباب الرابع
السؤال الأول:
مسائل على الكيمياء الكهربية:
[1] احسب كمية الكهربية مقدرو بالكولوم لفصل 2,8 جم من الحديد 26Fe56 من كلوريد الحديد (II) علماً بأن تفاعل الكاثود هو                  

Fe2+ + 2e-         →→→                 Fe
[2] احسب كمية الكهربية بالكولوم اللازمة لفصل 5.6 جم من الحديد 26Fe55.8 من محلول كلوريد الحديد (III) عندما يكون تفاعل الكاثود     

Fe3+ + 3e-        →→→                  Fe
[3] احسب الزمن اللازم لترسيب 9 جم من فلز الألومنيوم عند مرور تيار كهربى شدته 10 أمبير فى خلية تحليل تحتوى على أكسيد ألومنيوم إذا علمت أن 13Al27 والتفاعل عند الكاثود                                                                                                                      

Al3+ + 3e-           →→→                      Al
[4] احسب كتلة الخارصين المترسبة عند الكاثود عند مرور تيار كهربى شدته 20 أمبير لمدة ربع ساعة فى محلول كبريتات خارصين (Zn = 65)                       
[5] احسب كتلة النحاس المترسبة من إمرار تيار كهربى شدته 10 أمبير لمدة نصف ساعة فى محلول كبريتات النحاس (II) (Cu = 63.5)  
[6] B, A عنصران جهد تأكسدهما (0.4) ، (-0.6) فولت على الترتيب وكل منهما ثنائى التكافؤ:
·         ما هو الرمز الاصطلاحى للخلية التى يمكن أن تتكون منهما.
·         احسب القوة الدافعة الكهربية لهذه الخلية وهل يصدر عنها تيار كهربى أم لا؟ ولماذا؟                                                                       
[7] احسب شدة التيار الكهربى اللازمة لمرور 0.18 فاراداى من الكهربية خلال محلول إلكتروليتى لمدة نصف ساعة.                             
[8] اكتب الرمز الاصطلاحى للخلية الجلفانية الآتية مبيناً العامل المؤكسد والعامل المختزل وقيمة القوة الدافعة الكهربية للخلية:                 

H2 + Cu2+          →→→                      2H+ + Cu
علماً بأن جهد تأكسد النحاس = (-0.34) فولت.
[9] بالتحليل الكهربى لمحلول يوديد البوتاسيوم يتصاعد غاز الهيدروجين وأبخرة اليود، فإذا كان زمن مرور التيار الكهربى نصف ساعة وشدة التيار الكهربى 5 أمبير(02/ثان)
·         احسب كتلة كل من اليود والهيدروجين المتصاعد.
·         اكتب التفاعلات التى تحدث عند الأقطاب. [I = 127, H = 1]
[10] احسب كتلة الفضة المترسبة عند إمرار تيار كهربى شدته 10 أمبير فى محلول نيترات فضة لمدة نصف ساعة بين قطبى من الفضة.
اكتب معادلة تفاعل الكاثود [Ag = 108]                                                                   
 [11] ينتج فلز الألومنيوم بالتحليل الكهربى لمصهور أكسيد الألومنيوم.
·         احسب الزمن اللازم لترسيب 18 جرام من الألومنيوم عند مرور تيار كهربى شدته 20 أمبير علماً بأن تفاعل الاختزال عند الكاثود هو:

Al3+ + 3e-              →→→    Al
[12] اكتب الرمز الاصطلاحى للخلية الجلفانية الآتية موضحاً العامل المؤكسد علماً بأن جهد تأكسد الخارصين هو 0.76 فولت.                  
              
Zn + 2H+                →→→          H2 + Zn2+
[13] خلية جلفانية تتكون من قطب نحاس وآخر فضة فإذا علمت أن جهود الاختزال القياسية للقطبين هى (0,34) ، (0,80) فولت على الترتيب.
·         احسب ق. د. ك لهذه الخلية ثم اكتب معادلات التفاعل التلقائى عند كل من الأنود والكاثود.                                                      
 [14] كم دقيقة تلزم لترسيب 3.175 جرام من النحاس من محلول كبريتات النحاس (II) عند مرور تيار كهربى شدته 10 أمبير؟ (Cu = 63.5)     
 [15] احسب عدد الفاراداى اللازم لترسيب 21.6 جرام من الفضة على سطح ملعقة أثناء عملية الطلاء بالكهرباء (Ag = 108)              
التفاعل عند الكاثود:                      Ag+ + e-       →→→→           Ag
[16] احسب حجم غاز الكلور المتصاعد فى معدل الضغط ودرجة الحرارة عند إمرار تيار كهربى شدته 10 أمبير لمدة 20 دقيقة أثناء عملية التحليل الكهربى لمحلول كلوريد الصوديوم (Cl = 35.45)  NaCl                                                          
 [17] احسب عدد الفاراداى اللازم لترسيب 10.8 جم من الفضة على سطح ملعقة خلال عملية الطلاء بالكهرباء (Ag = 108)                 
التفاعل عند الكاثود:                      Ag+ + e-              →→   Ag
[18] ما عدد الفاراداى اللازم لترسيب جرام/ذرة من النحاس بناء على التفاعل

Cu2+ + 2e-                   →→→→→            Cu    (عند الكاثود)   
السؤال الثانى:
·         علل لما يأتى (اذكر السبب العلمى):                                                                                                                 
(1)   الأنود هو القطب السالب فى الخلية الجلفانية                                   
(2)   تعتبر بطارية السيارة خلية انعكاسية                          
(3)   تعتبر الخلايا الاولية خلايا غيرانعكاسية                      
(4)     استخدام مخلوط من أملاح فلوريدات كل من الألومنيوم والصوديوم والكالسيوم بدلاً من الكريولويت المحتوى على قليل من الفلورسبار عند استخلاص الألومنيوم من البوكسيت.                                                 
السؤال الثالث:
اذكر المصطلح العلمى:
1)   كميات المواد المختلفة المكونة أو المستهلكة بمرور نفس كمية التيار الكهربى تتناسب مع أوزانها المكافئة.  
2) كمية الكهرباء التى تنتج عند إمرار تيار كهربى شدته واحد أمبير خلى محلول موصل فى الثانية الواحدة         
3) ترتيب تنازلى لجهود التأكسد القياسية للعناصر بالنسبة لقطب الهيدروجين القياسى.                              
4) أنظمة يتم فيها تحويل الطاقة الكهربية إلى طاقة كيميائية نتيجة تفاعلات (أكسدة واختزال) غير تلقائية.          
5) خلايا جلفانية تتميز بأن تفاعلاتها الكيميائية تفاعلات إنعكاسية وتختزن الطاقة الكهربية على هيئة طاقة كيميائية      
6) كتلة المواد المختلفة المتكونة أو المستهلكة بمرور نفس كمية الكهرباء تتناسب مع كتلتها المكافئة.             
7)   انظمة تختزن الطاقة فى صورة كيميائية والتى يمكن تحويلها عند اللزوم إلى طاقة كهربائية من خلال تفاعل أكسدة واختزال غير انعكاسى  
8) خلايا كهربية تستخدم فيها الطاقة من مصدر خارجى لإحداث تفاعل أكسدة – اختزال غير تلقائى.
9) يطلق علي الفلز النشط الذي يوصل مع مواسيرالحديد لحمايتها من الصدا.
السؤال الرابع:                                              
 [9] كتلة عنصر الكالسيوم (Ca = 40) الناتجة من التحلل الكهربى لمصهور كلوريد الكالسيوم بامرار 48250 كولوم تساوى ……        
       (أ) 40 جرام.                        (ب) 20 جرام.                 (ج) 10 جرام.                  (د) 50 جرام
[10] عند مرور واحد فاراداى خلال إلكتروليت فإن ذلك يؤدى إلى ذوبان أو تصاعد أو ترسيب …… للمادة عند أحد الأقطاب.                   
السؤال الخامس:
اكتب استخداماً واحداً (ما الدور)                                          
(1)   يقوم به حمض الكبريتيك المخفف فى مركم الرصاص                
(2)   المركم الرصاصى                                                                         
(3)   القنطرة الملحية فى الخلية الجلفانية                                                  
(4)   الخارصين فى خلية الزئبق.                                                 
السؤال السادس:
[1] اشرح الخطوات التى تتبع فى تنقية فلز النحاس غير النقى باستخدام التحليل الكهربى                                
 [2] ارسم قطاع داخل خلية الزئبق – خلية الوقود موضحاً البيانات على الرسم                   
 [3] إذا أعطيت ملعقة من الحديد اشرح الخطوات التى تتبعها لطلائها كهربياً بالفضة
 [4] بين بالمعادلات الرمزية التفاعل الكيميائى الكلى الذى يحدث داخل مركم الرصاص عندما يبدأ فى إعطاء تيار كهربى (عند عملية التفريغ)
[5] اشرح كيف تتم عملية إعادة شحن بطارية السيارة (مركم الرصاص) مع كتابة المعادلة                              
[6] قارن بين بطارية السيارة وبطارية ايون الليثيوم من حيث:
1-        المادة المصنوع منها الأنود فى كل منهما.
2-        التفاعل الكلى الحادث.                                                                              
 [7] وضح ماذا يحدث عند وضع قطعة من الخارصين فى محلول كبريتات النحاس لفترة طويلة مع كتابة معادلة التفاعل.               
 [8] اكتب المعادلة الكيميائية المتزنة التى توضح التفاعل الكلى الحادث اثناء تآكل الحديد.                                
 [9] ارسم رسماً تخطيطياً لجهاز استخلاص الألومنيوم من البوكسيت المذاب فى مصهور الكريوليت.                                                    
السؤال السابع:
ما المقصود بكل من:
[1] الخلايا الإلكترويتية.                                        
[2] القانون الأول لفاراداى                         
 [3] القنطرة الملحية فى الخلايا الجلفانية       
السؤال الثامن:
*اذكرالعوامل التي تؤدي الي تآكل الفلزات والوقاية منه.                                               
مع خالص تحياتي
                                                      




ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق

أجهزةعلمية

أجهزةعلمية

أرشيف المدونة الإلكترونية