تمرین دوره ای فصل 2 شیمی دوازدهم
۹- با توجه به جدول پتانسیل‌های کاهشی استاندارد توضیح دهید محلول هیدروکلریک اسید را در کدام ظرف (مسی یا آهنی) می‌توان نگه داشت؟
پاسخ و توضیح تمرین ۹ تمرین دوره ای فصل دوم شیمی دوازدهم
برای نگهداری یک محلول شیمیایی، ظرف باید از ماده‌ای ساخته شده باشد که با محتویات آن واکنش **ندهد**. در این حالت، فلز ظرف **نباید** توسط یون‌های $ ext{H}^+$ (اسید) اکسید شود.
---
## پاسخ و توضیح شیمی دوازدهم صفحه 41
**داده‌های $E^irc$:**
* $E^\circ_{\text{Fe}^{2+}/\text{Fe}} = -0.44\text{ V}$
* $E^\circ_{\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}} = +0.34\text{ V}$
* $E^\circ_{\text{H}^+/\text{H}_2} = 0.00\text{ V}$
**شرط نگهداری:** واکنش فلز با اسید ($ ext{M} + 2 ext{H}^+ o ext{M}^{2+} + ext{H}_2$) باید $athbf{E^\circ_{\text{cell}} < 0}$ باشد.
1. **ظرف آهنی ($ ext{Fe}$):** فلز $ ext{Fe}$ آند و $ ext{H}^+$ کاتد خواهد بود.
$$E^\circ_{\text{cell}} = E^\circ_{\text{H}^+} - E^\circ_{\text{Fe}} = 0.00\text{ V} - (-0.44\text{ V}) = \mathbf{+0.44\text{ V}}$$
* چون $athbf{E^\circ_{\text{cell}} > 0}$ است، **واکنش انجام می‌شود** و فلز آهن خورده می‌شود (ظرف سوراخ می‌شود). بنابراین، در ظرف آهنی نمی‌توان نگهداری کرد.
2. **ظرف مسی ($ ext{Cu}$):** فلز $ ext{Cu}$ آند و $ ext{H}^+$ کاتد خواهد بود.
$$E^\circ_{\text{cell}} = E^\circ_{\text{H}^+} - E^\circ_{\text{Cu}} = 0.00\text{ V} - (+0.34\text{ V}) = \mathbf{-0.34\text{ V}}$$
* چون $athbf{E^\circ_{\text{cell}} < 0}$ است، **واکنش انجام نمی‌شود** و مس خورده نمی‌شود.
**نتیجه:** محلول هیدروکلریک اسید را می‌توان در **ظرف مسی** نگهداری کرد.
تمرین دوره ای فصل 2 شیمی دوازدهم
۱۰- به قدرمطلق پتانسیل کاهشی استاندارد دو نیم‌سلول زیر توجه کنید. هنگامی که این دو نیم‌سلول را به هم وصل می‌کنیم، جریان الکتریکی از نیم‌سلول $ ext{Y}$ به نیم‌سلول $ ext{X}$ برقرار می‌شود. اما با اتصال نیم‌سلول $ ext{X}$ به $ ext{SHE}$، الکترون‌ها از نیم‌سلول $ ext{X}$ به سمت $ ext{SHE}$ جاری می‌شوند. نیروی الکتروموتوری سلول گالوانی از این دو نیم‌سلول را حساب کنید.
$$|E^\circ_{\text{Y}^{2+}/\text{Y}}| = 0.34\text{ V}$$
$$|E^\circ_{\text{X}^{2+}/\text{X}}| = 0.25\text{ V}$$
پاسخ و توضیح تمرین ۱۰ تمرین دوره ای فصل دوم شیمی دوازدهم
این سؤال به تحلیل جهت حرکت الکترون‌ها برای تعیین علامت پتانسیل‌های کاهشی مجهول و محاسبه $ ext{emf}$ سلول ترکیبی می‌پردازد.
---
## پاسخ و توضیح شیمی دوازدهم صفحه 41
**گام ۱: تعیین علامت $E^irc$ نیم‌سلول $ ext{X}$**
* **داده:** با اتصال $ ext{X}$ به $ ext{SHE}$، الکترون‌ها از $ ext{X}$ به $ ext{SHE}$ $( ext{H}^+)$ جاری می‌شوند.
* **نتیجه:** $ ext{X}$ اکسید شده (آند) و $ ext{SHE}$ کاتد است. در سلول گالوانی، آند همیشه پتانسیل کاهشی **کمتر** از کاتد دارد ($ ext{SHE}=0.00 ext{ V}$).
$$\implies E^\circ_{\text{X}^{2+}/\text{X}} = \mathbf{-0.25\text{ V}}$$
**گام ۲: تعیین علامت $E^irc$ نیم‌سلول $ ext{Y}$**
* **داده:** در سلول $ ext{X}- ext{Y}$، جریان الکتریکی (که هم جهت با حرکت یون‌های مثبت است) از $ ext{Y}$ به $ ext{X}$ برقرار می‌شود. این بدان معناست که $ ext{Y}$ آند و $ ext{X}$ کاتد است.
* **نکته:** چون $ ext{X}$ کاتد است ($E^irc_{ ext{X}}=-0.25 ext{ V}$) و $E^irc_{ ext{cathode}} > E^irc_{ ext{anode}}$، پتانسیل $ ext{Y}$ باید **منفی‌تر** از $-0.25 ext{ V}$ باشد.
$$\implies E^\circ_{\text{Y}^{2+}/\text{Y}} = \mathbf{-0.34\text{ V}}$$
* *(بررسی صحت: $ ext{Y}(-0.34 ext{ V})$ آند و $ ext{X}(-0.25 ext{ V})$ کاتد است $mplies E^\circ_{ ext{cell}} = -0.25 - (-0.34) = +0.09 ext{ V}$. خودبه‌خودی است.)*
**گام ۳: محاسبه نیروی الکتروموتوری ($ ext{emf}$) سلول $ ext{X}- ext{Y}$**
$$E^\circ_{\text{cell}} = E^\circ_{\text{cathode}} - E^\circ_{\text{anode}}$$
$$E^\circ_{\text{cell}} = (-0.25\text{ V}) - (-0.34\text{ V}) = \mathbf{+0.09\text{ V}}$$
