مرداد ۱۴۰۳

امتحان نهایی شیمی ۳

سوالات و پاسخ‌های تشریحی امتحان نهایی شیمی ۳
همراه با بارم‌بندی و نکات کلیدی

۲۰ بارم کل۱۶ تعداد سوال۱۲۰ دقیقه زماندانلود PDF

سوال ۱۲ — سؤال ۱۲ امتحان نهایی شیمی ۳ — مرداد ۱۴۰۳

۱.۲۵ بارم

قدر مطلق پتانسیل کاهشی استاندارد دو فلز M و D داده شده است:

M2+(aq)+2e−→M(s);∣E∘∣=0.34 V\mathrm{M^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow M(s)} \quad ; \quad \left|E^\circ\right| = 0.34\ \mathrm{V} D2+(aq)+2e−→D(s);∣E∘∣=1.18 V\mathrm{D^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow D(s)} \quad ; \quad \left|E^\circ\right| = 1.18\ \mathrm{V}

هنگامی که هر نیم‌سلول با نیم‌سلول استاندارد هیدروژن (SHE)، به‌طور جداگانه سلول گالوانی تشکیل دهد، تغییر غلظت یون‌های M2+(aq)\mathrm{M^{2+}(aq)} و D2+(aq)\mathrm{D^{2+}(aq)} در هر سلول مطابق نمودار زیر خواهد بود.

زمانغلظت کاتیون

با توجه به اطلاعات داده‌شده، در سلول گالوانی حاصل از دو فلز M و D، به پرسش‌ها پاسخ دهید:

الف) کدام فلز نقش کاتد را ایفا می‌کند؟

ب) نیم‌واکنش انجام‌شده در آند را بنویسید.

ج) نیروی الکتروموتوری (emf) سلول را حساب کنید.

دیدن پاسخپاسخ این سوال همراه با حل تشریحی و نکات آموزشی
در یک قدمی شماست!پاسخ تشریحیبستن پاسخ

الف) M

ب) D(s)→D2+(aq)+2e−\mathrm{D(s) \rightarrow D^{2+}(aq) + 2e^-}

ج)

emf=Ec∘−Ea∘=+0.34−(−1.18)=1.52 V\mathrm{emf} = E^\circ_{c} - E^\circ_{a} = +0.34 - (-1.18) = 1.52\ \mathrm{V}

راه‌حل قدم‌به‌قدم

اول باید علامت E∘E^\circ هر فلز را از روی نمودار پیدا کنیم. پتانسیل SHE صفر است.

  • در سلول M با SHE، غلظت M2+\mathrm{M^{2+}} کم می‌شود؛ یعنی یون‌های M2+\mathrm{M^{2+}} الکترون می‌گیرند و به فلز M تبدیل می‌شوند. پس M در این سلول کاتد است و E∘E^\circ آن از SHE بیشتر، یعنی مثبت است: E∘(M2+/M)=+0.34 VE^\circ(\mathrm{M^{2+}/M}) = +0.34\ \mathrm{V}.
  • در سلول D با SHE، غلظت D2+\mathrm{D^{2+}} زیاد می‌شود؛ یعنی فلز D اکسید می‌شود و به محلول می‌رود. پس D آند است و E∘E^\circ آن از SHE کمتر، یعنی منفی است: E∘(D2+/D)=−1.18 VE^\circ(\mathrm{D^{2+}/D}) = -1.18\ \mathrm{V}.

الف) در سلول گالوانی M و D، فلزی که E∘E^\circ بیشتری دارد کاتد می‌شود؛ پس M کاتد است.

ب) D با E∘E^\circ کمتر، آند است و در آند اکسایش رخ می‌دهد:

D(s)→D2+(aq)+2e−\mathrm{D(s) \rightarrow D^{2+}(aq) + 2e^-}

ج) نیروی الکتروموتوری برابر است با پتانسیل کاتد منهای پتانسیل آند:

emf=E∘(کاتد)−E∘(آند)=+0.34−(−1.18)=1.52 V\mathrm{emf} = E^\circ(\text{کاتد}) - E^\circ(\text{آند}) = +0.34 - (-1.18) = 1.52\ \mathrm{V}
این پاسخ مفید بود؟