ثانوية أرشيف المدونة

الخلايا الإلكتروليتية: التحليل الكهربي وقانون فاراداي

درس الخلايا الإلكتروليتية: نبدأ بالفرق بينها وبين الخلية الجلفانية،‏ ثم نتعلم ما يتكون عند كل قطب،‏ وأخيرًا نحسب كمية الكهرباء وكتل المواد بقانون فاراداي. وفي صفحة الأسئلة تجد باقي الدرس.

الخلية الإلكتروليتية والخلية الجلفانية

الخلية الجلفانيةالخلية الإلكتروليتية
تحول الطاقةكيميائية → كهربيةكهربية → كيميائية
التفاعلتلقائيغير تلقائي (يحتاج مصدرًا خارجيًا)
الأنودسالبموجب
الكاثودموجبسالب
الأكسدةعند الأنودعند الأنود
الاختزالعند الكاثودعند الكاثود
سؤال من درس «الخلايا الإلكتروليتية»
اعرض الحل

الأكسدة تحدث عند الأنود في الخليتين.

الإجابة (أ).

التحليل الكهربي للمصاهير والمحاليل

سؤال من درس «الخلايا الإلكتروليتية»
اعرض الحل

عند الكاثود : Na⁺ + e⁻ → Na فتزداد كتلة الكاثود.

عند الأنود : 2Br⁻ → Br₂ + 2e⁻ ويتصاعد غاز البروم،‏ والبلاتين خامل فلا تتغير كتلته.

الإجابة (د).

وإذا تصاعد غاز عند قطب فهو ناتج أكسدة الأنيون عند الأنود (مثل Cl₂ أو Br₂) أو اختزال الكاتيون عند الكاثود:

سؤال من درس «الخلايا الإلكتروليتية»
اعرض الحل

الأنود : تتأكسد الأنيونات فيتكون Cl₂ عند (X) و Br₂ عند (Z).

الكاثود : تختزل الكاتيونات فيتكون Na عند (Y) و K عند (L).

الإجابة (ج).

سؤال من درس «الخلايا الإلكتروليتية»
اعرض الحل

في الخلية الجلفانية Mg هو الأنود (القطب السالب) و Cu هو الكاثود (القطب الموجب).

الجرافيت (2) متصل بالقطب الموجب فهو الأنود : 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻

الجرافيت (1) متصل بالقطب السالب فهو الكاثود : Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu

الإجابة (ج).

التحليل الكهربي للماء المحمض

سؤال من درس «الخلايا الإلكتروليتية»
اعرض الحل

عند الأنود : 2O²⁻ → O₂ + 4e⁻ (4 mol إلكترون لكل 1 mol غاز O₂)

عند الكاثود : 4H⁺ + 4e⁻ → 2H₂ (2 mol إلكترون لكل 1 mol غاز H₂)

عدد مولات O₂ = X ÷ 4 = 0.25X mol عند الأنود.

الإجابة (أ).

وعندما يكون القطبان من نفس الفلز في محلول ملحه (مثلًا الخارصين في ZnSO₄) يتغير الكاثود بترسب الفلز عليه:

سؤال من درس «الخلايا الإلكتروليتية»
اعرض الحل

عند الكاثود : Zn²⁺ + 2e⁻ → Zn

تتكون طبقة من الخارصين على الكاثود فتزداد كتلته بمعدل ثابت (تيار ثابت الشدة).

الكتلة في البداية لا تساوي صفرًا لأن الكاثود قطب من الخارصين.

الإجابة (ب).

قانون فاراداي

مثال : لتصاعد 355 g من غاز Cl₂ [Cl = 35.5] يلزم 5 mol (355 ÷ 71) ويلزم لكل mol غاز 2 F ،‏ أي 10 F.

سؤال من درس «الخلايا الإلكتروليتية»
اعرض الحل

عدد مولات Cl₂ = 355 ÷ 71 = 5 mol

2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻ : كمية الكهرباء = 5 × 2 = 10 F

= 10 × 96500 = 9.65 × 10⁵ C

الإجابة (ب).

خلايا متصلة على التوالي

عند توصيل عدة خلايا على التوالي تمر فيها نفس كمية الكهرباء ،‏ فتتناسب كتلة كل مادة مع كتلتها المكافئة :

سؤال من درس «الخلايا الإلكتروليتية»
اعرض الحل

Ti⁴⁺ + 4e⁻ → Ti : عدد مولات Ti = 6 ÷ 48 = 0.125 mol

كمية الكهرباء = 0.125 × 4 = 0.5 F

Ag⁺ + e⁻ → Ag : الكتلة = 0.5 × 108 = 54 g

الإجابة (د).

ويترسب على الكاثود الفلز الأقل نشاطًا من الهيدروجين فقط ،‏ أما في محاليل أملاح الفلزات النشطة (مثل الألومنيوم والكالسيوم) فيتصاعد الهيدروجين بدلًا منها :

سؤال من درس «الخلايا الإلكتروليتية»
اعرض الحل

الخلايا على التوالي : كمية الكهرباء واحدة.

(1) محلول Al(NO₃)₃ : يتصاعد الهيدروجين عند الكاثود ولا يترسب الألومنيوم.

(3) محلول نترات الكالسيوم : يتصاعد الهيدروجين أيضًا.

(2) Cu²⁺ : الكتلة المكافئة 31.75 g ،‏ (4) Ag⁺ : الكتلة المكافئة 108 g

الزيادة الأكبر في كتلة الكاثود في الخلية (4).

الإجابة (د).

وجدت خطأ في المقال أو عندك اقتراح؟ 📧 تواصل معنا

← كل المقالات