مرداد ۱۴۰۵

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 ۱۳ — سؤال ۱۳ امتحان نهایی شیمی ۳ — مرداد ۱۴۰۵

۰.۷۵ بارم

با توجه به شکل و نیم‌واکنش‌های انجام‌شده هنگام برقکافت آب به پرسش‌ها پاسخ دهید (نیم‌واکنش‌ها کامل و موازنه نیستند):

عکس دستگاه برقکافت آب؛ دو لولهٔ آزمایش وارونه روی دو الکترود در ظرف آب قرار دارند و به باتری وصل‌اند؛ در لولهٔ چپ (a) گاز بیشتری جمع شده و سطح آب پایین‌تر است و در لولهٔ راست (b) گاز کمتری جمع شده است؛ (c) به ته ظرف، کنار الکترودِ زیر لولهٔ (b) اشاره می‌کند

نیم‌واکنش (۱) H2O(l)→O2(g)+H+(aq)\mathrm{H_2O(l) \rightarrow O_2(g) + H^+(aq)}

نیم‌واکنش (۲) H2O(l)→H2(g)+OH−(aq)\mathrm{H_2O(l) \rightarrow H_2(g) + OH^-(aq)}

آ) نماد الکترون در نیم‌واکنش (۲) در سمت واکنش‌دهنده قرار می‌گیرد یا فراورده‌ها؟

ب) کدام بخش (a یا b) به قطب منفی باتری متصل است؟

پ) کاغذ pH در بخش (c) به چه رنگی درمی‌آید؟

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

آ) واکنش‌دهنده — ب) (a) — پ) سرخ

راه‌حل قدم‌به‌قدم

آ) در نیم‌واکنش (۲)، هیدروژن از عدد اکسایش +1+1 در آب به عدد اکسایش صفر در H2\mathrm{H_2} می‌رسد؛ یعنی کاهش رخ می‌دهد و الکترون گرفته می‌شود. پس الکترون در سمت واکنش‌دهنده قرار می‌گیرد:

2H2O(l)+2e−→H2(g)+2OH−(aq)\mathrm{2H_2O(l) + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq)}

ب) الکترودی که به قطب منفی باتری وصل است کاتد است و در آن کاهش، یعنی نیم‌واکنش (۲) و تولید گاز هیدروژن، رخ می‌دهد. در برقکافت آب حجم گاز هیدروژن دو برابر حجم گاز اکسیژن است (2H2O→2H2+O2\mathrm{2H_2O \rightarrow 2H_2 + O_2}). در شکل، در لولهٔ (a) گاز بیشتری جمع شده (سطح آب پایین‌تر است)؛ پس گاز (a) هیدروژن است و بخش (a) به قطب منفی وصل است.

پ) بخش (c) کنار الکترودِ زیر لولهٔ (b) است؛ این الکترود آند است و در آن نیم‌واکنش (۱) رخ می‌دهد که یون H+\mathrm{H^+} تولید می‌کند:

2H2O(l)→O2(g)+4H+(aq)+4e−\mathrm{2H_2O(l) \rightarrow O_2(g) + 4H^+(aq) + 4e^-}

محیط اطراف آند اسیدی می‌شود و کاغذ pH در آن‌جا سرخ می‌شود.

این پاسخ مفید بود؟