حل تمرین های دوره ای فصل 2 شیمی دوازدهم - سوال12و 13

پاسخ و توضیح تمرین ۱۲ تمرین دوره ای فصل دوم شیمی دوازدهم این سلول نورالکتروشیمیایی، یک سیستم هیبریدی است که در آن انرژی مورد نیاز برای انجام واکنش از نور خورشید تأمین می‌شود. --- ## آ) پاسخ و توضیح شیمی دوازدهم صفحه 62 **تعیین آند، کاتد و $\text{emf}$:** 1. **کاتد (کاهش):** نیم‌واکنشی که $E^irc$ **بیشتری** دارد ($athbf{-0.83\text{ V}}$). * $mplies$ **نیم‌سلول (۲)**: $2\text{H}_2\text{O}(\text{l}) + 2\text{e}^- \longrightarrow \text{H}_2(\text{g}) + 2\text{OH}^-(\text{aq})$ 2. **آند (اکسایش):** نیم‌واکنشی که $E^irc$ **کمتری** دارد ($athbf{-0.84\text{ V}}$). * $mplies$ **نیم‌سلول (۱)**: $ ext{Si}(\text{s}) + 2\text{H}_2\text{O}(\text{l}) \longrightarrow \text{SiO}_2(\text{s}) + 4\text{H}^+(\text{aq}) + 4\text{e}^-$ (معکوس نیم‌واکنش داده شده) 3. **محاسبه $\text{emf}$ سلول:** $$\text{emf} = E^\circ_{\text{cathode}} - E^\circ_{\text{anode}} = (-0.83\text{ V}) - (-0.84\text{ V}) = \mathbf{+0.01}\text{ V}$$ ### ب) پاسخ و توضیح شیمی دوازدهم صفحه 62 **مناسب بودن برای تهیه هیدروژن:** 1. **کمک به خودبه‌خودی بودن:** مقدار $\text{emf}$ سلول بسیار کوچک و نزدیک به صفر ($athbf{0.01\text{ V}}$) است. این نشان می‌دهد که واکنش مورد نظر بسیار نزدیک به تعادل است و انرژی بسیار کمی (که می‌تواند توسط نور خورشید تأمین شود) برای **آغاز و ادامه واکنش** نیاز دارد. 2. **ایمنی و پایداری:** سیستمی که با چنین $ ext{emf}$ پایینی کار می‌کند، از نظر ایمنی مناسب‌تر است، زیرا احتمال انفجار یا واکنش‌های ناخواسته شدید کاهش می‌یابد. همچنین، استفاده از نور خورشید به عنوان منبع انرژی، این فرآیند را از نظر زیست‌محیطی **پاک** و از نظر تأمین انرژی **خودکفا** می‌سازد.

پاسخ و توضیح تمرین ۱۳ تمرین دوره ای فصل دوم شیمی دوازدهم برای تعیین ترتیب قدرت کاهندگی فلزات، از اطلاعات واکنش‌های خودبه‌خودی و **سری الکتروشیمیایی (فعالیت شیمیایی)** استفاده می‌کنیم. هرچه فلز **قوی‌تر** باشد، در زنجیره کاهندگی **جایگاه بالاتر** دارد. --- ## پاسخ و توضیح شیمی دوازدهم صفحه 65 **تحلیل داده‌ها (قدرت کاهندگی $athbf{\text{M} > ext{M}^+}$):** 1. **واکنش با اسید ($athbf{\text{H}^+}$):** * $ ext{A}, ext{C}$ با $ ext{H}^+$ واکنش می‌دهند $mplies \mathbf{\text{A} ext{ و } ext{C} > ext{H}_2}$ (قوی‌تر از هیدروژن هستند). * $ ext{B}, ext{D}$ با $ ext{H}^+$ واکنش نمی‌دهند $mplies \mathbf{ ext{B} ext{ و } ext{D} < ext{H}_2}$ (ضعیف‌تر از هیدروژن هستند). 2. **واکنش فلز $athbf{\text{C}}$:** $ ext{C}$ یون‌های $ ext{D}^{3+}$، $ ext{B}^{2+}$ و $ ext{A}^{2+}$ را کاهش می‌دهد و خود اکسید می‌شود. * $ ext{C}$ از $ ext{D}$، $ ext{B}$ و $ ext{A}$ قوی‌تر است: $athbf{ ext{C} > ext{D}, ext{B}, ext{A}}$ 3. **مقایسه $athbf{ ext{B}}$ و $athbf{ ext{D}}$:** یون $ ext{B}^{2+}$ اکسنده قوی‌تری از $ ext{D}^{3+}$ است. * اکسنده قوی‌تر $mplies$ کاهنده ضعیف‌تر. * $mplies athbf{ ext{D}}$ کاهنده قوی‌تری از $athbf{ ext{B}}$ است: $athbf{ ext{D} > ext{B}}$ **ترکیب نتایج (از قوی‌ترین کاهنده به ضعیف‌ترین):** از (۲)، $ ext{C}$ قوی‌ترین است. از (۱)، فلز $ ext{A}$ دومین است (چون $ ext{C} > ext{A}$ و $ ext{A} > ext{H}_2$). از (۳) و (۱)، $ ext{D}$ از $ ext{H}_2$ ضعیف‌تر و از $ ext{B}$ قوی‌تر است. $$\mathbf{\text{C} > ext{A} > ext{H} > ext{D} > ext{B}}$$ **ترتیب نهایی قدرت کاهندگی فلزات:** $$athbf{\text{C} > ext{A} > ext{D} > ext{B}}$$