شهریور ۱۴۰۴

امتحان نهایی شیمی ۳

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

۲۰ بارم کل۱۴ تعداد سوال۱۱۰ دقیقه زماندانلود PDF

سوال ۱۱ — سؤال ۱۱ امتحان نهایی شیمی ۳ — شهریور ۱۴۰۴

۱.۵ بارم

با توجه به شکل دو سلول برقکافت زیر:

YXباتری+−e⁻e⁻سدیم کلرید مذاب
سلول (۱)
BAباتریe⁻e⁻آبمحلول رقیقH₂SO₄
سلول (۲)

الف) علت هر مورد خواسته‌شده را بنویسید.

(I) افزودن کلسیم کلرید به NaCl در سلول (۱)

(II) افزودن سولفوریک اسید به آب در سلول (۲)

ب) در سلول (۱) گاز کلر در کدام الکترود (X یا Y) تولید می‌شود؟

پ) گاز خارج‌شده پیرامون کدام تیغه در سلول (۲) می‌تواند به عنوان سوخت در سلول سوختی به کار رود؟ (A یا B)

ت) نیم‌واکنش کاتدی را در سلول (۱) بنویسید.

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

الف) (I) این ماده دمای ذوب NaCl را کاهش می‌دهد. — (II) الکترولیت است (رسانایی الکتریکی محلول را زیاد می‌کند).

ب) Y

پ) تیغهٔ A

ت) Na++e−→Na\mathrm{Na^+ + e^- \rightarrow Na}

راه‌حل قدم‌به‌قدم

الف) (I) سدیم کلرید در دمای بسیار بالایی (حدود ۸۰۰ درجهٔ سلسیوس) ذوب می‌شود. افزودن کلسیم کلرید نقطهٔ ذوب مخلوط را پایین می‌آورد تا برقکافت در دمای کمتر و با صرف انرژی کمتر انجام شود.

(II) آب خالص یون بسیار کمی دارد و رسانای خوبی برای جریان برق نیست. سولفوریک اسید یک الکترولیت است؛ با افزودن آن یون‌های محلول زیاد می‌شود و رسانایی الکتریکی محلول بالا می‌رود.

ب) در سلول (۱)، الکترون‌ها از الکترود Y به سمت قطب مثبت باتری می‌روند؛ یعنی Y الکترون از دست می‌دهد و آند است. در آند یون‌های کلرید اکسید می‌شوند و گاز کلر پدید می‌آید:

2Cl−→Cl2(g)+2e−\mathrm{2Cl^- \rightarrow Cl_2(g) + 2e^-}

پس گاز کلر در الکترود Y تولید می‌شود.

پ) در سلول (۲)، الکترون‌ها از باتری به تیغهٔ A می‌رسند؛ پس A کاتد است و در آن آب کاهش می‌یابد و گاز هیدروژن آزاد می‌شود (در تیغهٔ B که آند است، گاز اکسیژن پدید می‌آید). گاز هیدروژن سوخت سلول سوختی است؛ پس پاسخ تیغهٔ A است.

ت) کاتد سلول (۱) الکترود X است که به قطب منفی باتری وصل است. در آن یون‌های سدیم الکترون می‌گیرند و به فلز سدیم تبدیل می‌شوند:

Na+(l)+e−→Na(l)\mathrm{Na^+(l) + e^- \rightarrow Na(l)}
این پاسخ مفید بود؟