جواب خودرابیازمایید صفحه 54 شیمی دوازدهم

پاسخ تشریحی و گام به گام خود را بیازمایید شیمی دوازدهم صفحه 54 **برقکافت آب (Electrolysis)**، فرآیند تجزیه آب به عناصر سازنده‌اش ($ ext{H}_2$ و $ ext{O}_2$) با استفاده از انرژی الکتریکی است که در یک سلول الکترولیتی انجام می‌شود. --- ## الف) پاسخ و توضیح خود را بیازمایید شیمی دوازدهم صفحه 54 برای تعیین آند و کاتد در سلول الکترولیتی، باید انتقال الکترون را مشخص کنیم: **آند** محل **اکسایش** (از دست دادن $ ext{e}^-$) و **کاتد** محل **کاهش** (گرفتن $ ext{e}^-$) است. 1. **واکنش (۱):** $ ext{O}$ از $-2$ (در $ ext{H}_2 ext{O}$) به $0$ (در $ ext{O}_2$) اکسایش یافته است. $$\text{H}_2\text{O}(\text{l}) \longrightarrow \text{O}_2(\text{g}) + 4\text{H}^+(\text{aq}) + 4\text{e}^- \quad \implies \text{نیم‌واکنش \textbf{اکسایش} (آند)}$$ 2. **واکنش (۲):** $ ext{H}$ از $+1$ (در $ ext{H}_2 ext{O}$) به $0$ (در $ ext{H}_2$) کاهش یافته است. $$\text{H}_2\text{O}(\text{l}) + 2\text{e}^- \longrightarrow \text{H}_2(\text{g}) + 2\text{OH}^-(\text{aq}) \quad \implies \text{نیم‌واکنش \textbf{کاهش} (کاتد)}$$ --- ## ب) پاسخ و توضیح خود را بیازمایید شیمی دوازدهم صفحه 54 **موازنه نیم‌واکنش‌ها:** * **آند (اکسایش):** $$athbf{2\text{H}_2\text{O}(\text{l}) \longrightarrow \text{O}_2(\text{g}) + 4\text{H}^+(\text{aq}) + 4\text{e}^-}$$ * **کاتد (کاهش):** برای موازنه الکترون‌ها با آند (۴ الکترون)، باید نیم‌واکنش کاهش در بالا را در ۲ ضرب کنیم: $$\mathbf{4\text{H}_2\text{O}(\text{l}) + 4\text{e}^- \longrightarrow 2\text{H}_2(\text{g}) + 4\text{OH}^-(\text{aq})}$$ **واکنش کلی (جمع نیم‌واکنش‌ها و ساده‌سازی):** نیم‌واکنش‌ها را جمع کرده و $ ext{H}^+$ و $ ext{OH}^-$ را به صورت $ ext{H}_2 ext{O}$ ترکیب می‌کنیم ($ ext{H}^+ + ext{OH}^- ongrightarrow ext{H}_2 ext{O}$): $$\text{Total}: \quad 6\text{H}_2\text{O}(\text{l}) \longrightarrow 2\text{H}_2(\text{g}) + \text{O}_2(\text{g}) + 4\text{H}_2\text{O}(\text{l})$$ **معادله کلی ساده شده:**$$athbf{2\text{H}_2\text{O}(\text{l}) \longrightarrow 2\text{H}_2(\text{g}) + \text{O}_2(\text{g})}$$ --- ## پ) پاسخ و توضیح خود را بیازمایید شیمی دوازدهم صفحه 54 | الکترود | فرآورده یونی | تغییر $\text{pH}$ | رنگ کاغذ $\text{pH}$ | | :---: | :---: | :---: | :---: | | **آند (Oxidation)** | $\mathbf{\text{H}^+(\text{aq})}$ | $\text{pH}$ کاهش می‌یابد | **سرخ/قرمز** | | **کاتد (Reduction)** | $\mathbf{\text{OH}^-(\text{aq})}$ | $\text{pH}$ افزایش می‌یابد | **آبی** | **چرا؟** * **پیرامون آند:** یون $athbf{\text{H}^+}$ تولید می‌شود. افزایش غلظت یون‌های $ ext{H}^+$ محیط را **اسیدی** می‌کند، که رنگ کاغذ $ ext{pH}$ را **سرخ** می‌کند. * **پیرامون کاتد:** یون $athbf{\text{OH}^-}$ تولید می‌شود. افزایش غلظت یون‌های $ ext{OH}^-$ محیط را **بازی** می‌کند، که رنگ کاغذ $ ext{pH}$ را **آبی** می‌کند.