سوال ۸ — سؤال ۸ امتحان نهایی شیمی ۳ — دی ۱۴۰۴

الف) Y

ب) $E^\circ(\mathrm{X^{2+}/X}) = -1.18\ \mathrm{V}$

پ) خیر

ت) $\mathrm{X \rightarrow X^{2+} + 2e^-}$

ث) X

الف) در نمودار، غلظت $\mathrm{X^{2+}}$ زیاد می‌شود؛ یعنی فلز X اکسید می‌شود و به محلول می‌رود (آند). غلظت $\mathrm{Y^{2+}}$ کم می‌شود؛ یعنی این یون‌ها کاهش می‌یابند و به صورت فلز Y روی تیغهٔ Y می‌نشینند (کاتد). پس جرم تیغهٔ Y افزایش می‌یابد.

ب) نیروی الکتروموتوری سلول برابر است با پتانسیل کاتد منهای پتانسیل آند:

$$\mathrm{emf} = E^\circ(\text{کاتد}) - E^\circ(\text{آند}) \Rightarrow 1.52 = 0.34 - E^\circ(\mathrm{X^{2+}/X})$$ $$E^\circ(\mathrm{X^{2+}/X}) = 0.34 - 1.52 = -1.18\ \mathrm{V}$$

پ) خیر. پتانسیل کاهشی X از Y کمتر است، پس فلز X می‌تواند یون‌های $\mathrm{Y^{2+}}$ را کاهش دهد ($\mathrm{X + Y^{2+} \rightarrow X^{2+} + Y}$). اگر محلول را در ظرف X نگه داریم، ظرف با محلول واکنش می‌دهد و خورده می‌شود.

ت) X آند سلول است و در آن اکسایش رخ می‌دهد:

$$\mathrm{X(s) \rightarrow X^{2+}(aq) + 2e^-}$$

ث) برای حفاظت کاتدی، فلزی به کار می‌رود که پتانسیل کاهشی آن از آهن ($E^\circ = -0.44\ \mathrm{V}$) کمتر باشد تا خودش به جای آهن اکسید شود. $E^\circ$ فلز X برابر $-1.18\ \mathrm{V}$ و کمتر از آهن است؛ اما Y با $+0.34\ \mathrm{V}$ از آهن بیشتر است. پس فلز مناسب X است.