الباب الثامن جديد.doc

يهتم علم الكيمياء الكهربية بدراسة التحول المتبادل بين الطاقة الكيميائية والطاقة الكهربية من خلال تفاعلات الأكسدة والاختزال.


الخلية الجلفانية:
هى نظام لتحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربية من خلال تفاعل أكسدة واختزال تلقائى.
تجربة:
اغمس صفيحة من الخارصين فى محلول كبريتات النحاس (الزرقاء اللون)
نلاحظ:
• أن النحاس بدأ يترسب على سطح صفيحة الخارصين والخارصين بدأ فى الذوبان فى المحلول.
• إذا استمر ذلك لفترة طويلة فإن لون كبريتات النحاس قد يزول.
الاستنتاج:
حدث تفاعل أكسدة واختزال تلقائى

Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu

نصف أكسدة:
Zn أكسدة Zn2+ + 2e-
نصف اختزال:
Cu2+ + 2e- اختزال Cu
استطاع العلماء فصل نصفى الأكسدة والاختزال وسميت هذه الخلايا بالخلايا الجلفانية.
خلية دانيال:-
[1] لوح من الخارصين مغمور فى محلول كبريتات خارصين (أنود) قطب سالب.
[2] لوح من النحاس مغمور فى محلول كبريتات نحاس (كاثود) قطب موجب.
[3] قنطرة ملحية: أنبوبة من الزجاج على شكل حرف (U) تحتوى على محلول إلكتروليتى (كبريتات صوديوم) لا يتفاعل مع نصفى الخلية وغياب القنطرة يؤدى إلى توقف التفاعل وعدم مرور التيار الكهربى.
وظيفة القنطرة الملحية:-
(1) التوصيل بين نصفى الخلية ومنع الاتصال المباشر بين المحلولين.
(2) تعادل نصفى الخلية فلا يزيد تركيز أيونات Zn2+ فى خلية الزنك ولا أيونات SO2- فى خلية النحاس.
(3) تمنع تكون فرق جهد بين محلولى نصفى الخلية.
الرمز الاصطلاحى للخلية: Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cu



• لا توجد طريقة مؤكدة ومباشرة لقياس الفرق المطلق فى الجهد الكهربى بين قطب فلز ومحلول أيوناته.
• ولكن يتم ذلك عن طريق تكوين خلية جلفانية من القطب المراد قياسه وقطب آخر معلوم الجهد وقد اتخذ قطب الهيدروجين كمقياس باعتبار جهده الكهربى = صفر.
تركيب قطب الهيدروجين القياسى:
1- صفيحة من البلاتين الأسفنجى.
2- يمرر عليها تيار من غاز الهيدروجين تحت ضغط 1 جو.
3- مغمورة فى محلول حمض قوى تركيزه 1 مولار.
• جهد قطب الهيدروجين يساوى صفر عند هذه الظروف وإذا تغيرت هذه الظروف تغير جهده.
• وبذلك يوصل بنصف خلية آخر لقياس جهد الفلز ومن هنا تم ترتيب العناصر تبعاً لجهودها وسميت سلسلة الجهود الكهربية.

سلسلة الجهود الكهربية للعناصر
هى ترتيب العناصر ترتيباً تصاعدياً حسب جهود اختزالها
هى ترتيب العناصر ترتيباً تنازلياً حسب جهود أكسدتها


ومن هذه السلسلة أمكن توضيح الحقائق التالية:
(1) العناصر ذات الجهود الأكثر سالبية التى تقع أعلى السلسلة عوامل مختزلة قوية وهى الفلزات التى تتأكسد بسهولة؛ أى تفقد إلكتروناتها بسهولة عندما تتفاعل مع أيونات أى عنصر أدنى فى السلسلة.
(2) العناصر ذات الجهود الأكثر إيجابية عوامل مؤكسدة قوية لأنها تستطيع أن تكتسب إلكترونات بسهولة من العناصر المتقدمة فى السلسلة.
(3) العناصر المتقدمة فى السلسلة تحل محل العناصر التى تليها فى محاليل أملاحها.
Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu
(4) جميع العناصر التى تقع فوق الهيدروجين فى سلسلة الجهود الكهربية تحل محل الهيدروجين فى المحاليل الحامضية (يتصاعد الهيدروجين)

Fe + 2HCl FeCl2 + H2


(5) جهد اختزال الفلز = جهد أكسدته ولكن بإشارة مخالفة
فمثلاً:
• جهد اختزال الخارصين = -0.76 فولت
• جهد أكسدة الخارصين = 0.76 فولت.
ملاحظات:-
(1) جهد أكسدة الأنود أكبر من جهد أكسدة الكاثود.
(2) إذا كان ق. د. ك للخلية موجب يكون التفاعل تلقائى ويتولد تيار كهربى.
حساب القوة الدافعة الكهربية للخلية:
ق.د.ك = جهد أكسدة الأنود + جهد اختزال الكاثود
ق. د. ك = فرق جهدى الأكسدة لنصفى الخلية
ق. د. ك = فرق جهدى الاختزال لنصفى الخلية

مثال [1]:
خلية كهربية مكونة من الخارصين والنحاس جهد أكسدتهما على الترتيب 0.76 فولت و –0.34 فولت احسب ق. د. ك للخلية وهل يتولد تيار أم لا مع التعليل واكتب الرمز الاصطلاحى لها.
الحل
ق.د.ك = فرق جهدى الأكسدة لنصفى الخلية

ق. د. ك للخلية = 0.76 – (-0.34)
ق. د. ك للخلية = 0.76 + 0.34 = 1.1 فولت
الإشارة لجهد الخلية موجب
يتولد تيار كهربى لأن التفاعل تلقائى
الرمز الاصطلاحى :
أنود Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cu كاثود
مثال [2]:
خلية مكونة من عنصرين B, A كل منهما ثنائى التكافؤ جهد تأكسدهما 0.4 ، -0.6 فولت على الترتيب ما هو الرمز الاصطلاحى للخلية واحسب القوة الكهربية لها وهل يتولد عنها تيار كهربى أم لا ولماذا.
الحل
ق.د.ك = فرق جهدى الأكسدة لنصفى الخلية
ق. د. ك= 0.4 – (-0.6)
ق.د.ك = 0.4 + 0.6 = 1.0 فولت
يتولد تيار كهربى لأن التفاعل تلقائى
الرمز الاصطلاحى:
A | A2+ || B2+ | B
مثال [3]:
اكتب الرمز الاصطلاحى للخلية الجلفانية الآتية مبيناً العمل المؤكسد والعامل المختزل وقيمة القوة الدافعة الكهربية للخلية H2+Cu2+ 2H+ + Cu
علماً بأن جهد تأكسد النحاس = -0.34 فولت
الحل
من معادلة التفاعل
H2 أكسدة 2H+ (عامل مختزل)
Cu2+ اختزال Cu (عامل مؤكسد)
الرمز الاصطلاحى: H2| 2H+ || Cu2+ | Cu
(Pt 1 atm.)
ق.د.ك = جهد تأكسد الهيدروجين – جهد تأكسد النحاس
= صفر – (-0.34) = + 0.34 فولت



الخلايا الجلفانية هى أنظمة تنتج الطاقة الكهربية من خلال ما يحدث فيها من تفاعلات أكسدة واختزال تلقائية.
تنقسم الخلايا الجلفانية تبعاً لطبيعة عملها لإنتاج الطاقة الكهربية إلى:
[1] خلايا أولية.
[2] خلايا ثانوية



• وهى أنظمة تختزن الطاقة فى صورة كيميائية والتى يمكن تحويلها عند اللزوم إلى طاقة كهربية من خلال تفاعل أكسدة واختزال تلقائى غير انعكاسى وتتوقف عن العمل عندما تستهلك مادة المصعد وتنضب أيونات المهبط.
• لا يسهل (عملياً أو اقتصادياً) بل ربما يستحيل إعادة شحنها:



التركيب:-
(1) وعاء من الخارصين (أنود) قطب سالب.
(2) عمود من الكربون (كاثود)
(3) إلكتروليت:
• عجينه رطبة من ثانى أكسيد المنجنيز (مادة مؤكسدة) وكلوريد أمونيوم وكربون مجزأ (يحيط بالكربون).
• عجينه بيضاء من كلوريد خارصين وكلوريد أمونيوم.
التفاعلات:-
Zn أكسدة Zn2+ + 2 e- عند الأنود
2e- + 2MnO2 + 2NH4+ اختزال 2MnO(OH) + 2NH3 عند الكاثود
بالجمع

Zn + 2MnO2 + 2NH4+ Zn2+ + 2NH3 + 2MnO(OH)

ق. د. ك = 1.5 فولت



صغيرة الحجم تستخدم فى سماعات الأذن والساعات والآلات الخاصية بالتصوير
التركيب:
(1) القطب السالب (الأنود) من الخارصين.
(2) القطب الموجب (الكاثود) من أكسيد الزئبق + الجرافيت
(3) إلكتروليت من هيدروكسيد البوتاسيوم
تغلق بإحكام لأن الزئبق سام.
التفاعل الكلى الحادث:
Zno + HgO ZnO + Hgo
ق. د. ك = 1.35 فولت



• هى خلايا جلفانية يمكن تتميز بأن تفاعلاتها انعكاسية (أى يمكن شحنها) تختزن الطاقة الكهربية على هيئة طاقة كيميائية والتى يمكن تحويلها إلى طاقة كهربية عند اللزوم.
• يمكن إعادة شحنها.



تركيبها: (1) الكادميوم (أنود). (2) النيكل (كاثود).
(3) محلول إلكتروليتى قلوى (KOH) هيدروكسيد البوتاسيوم.
التفاعل الكلى:
2NiO(OH) + Cd + 2H2O 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2
ق. د. ك = 1.3 فولت



التركيب:
(1) رصاص إسفنجى (أنود) Pb
(2) أكسيد رصاص بنى (كاثود) PbO2
(3) محلول إلكتروليتى (حمض الكبريتيك المخفف).
(4) إناء من البلاستيك لا يتفاعل مع حمض الكبريتيك.
التفاعلات الحادثة:
Pb(s) +SO42- PbSO4 + 2e- [1] عند الأنود
جهد التأكسد = 0.36 فولت
PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- PbSO4 + 2H2O [2] عند الكاثود
جهد الاختزال = 1.69 فولت

Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO42- 2PbSO4 + 2H2O
عند الشحن توصل البطارية بمصدر كهربى جهده أكبر من جهدها بقليل فتنعكس الأقطاب وتنعكس التفاعلات.



الخلايا الإلكتروليتية هى خلايا كهربية تستخدم فيها الطاقة من مصدر خارجى لإحداث تفاعل أكسدة واختزال غير تلقائى (يتم تحويل الطاقة الكهربية إلى طاقة كيميائية)
تركيب الخلية الإلكتروليتية:
(1) قطبين من معدن واحد أو من معدنين مختلفين (بلاتين) أو (كربون)
(2) مصدر تيار كهربى (بطارية).
(3) محلول إلكتروليتى.
(‌أ) الأنود: هو القطب الذى يوصل بالقطب الموجب للبطارية ويحدث عنده أكسدة.
(‌ب) الكاثود: هو القطب الذى يوصل بالقطب السالب للبطارية ويحدث عنده اختزال.
(‌ج) الإلكتروليت المستخدم: محاليل الأحماض والقلويات والأملاح أو مصهور الأملاح.
• عند توصيل القطبين بحيث يكون الجهد الواقع على الخلية يفوق قليلاً الجهد الانعكاسى فيسرى تيار كهربى فى الخلية.
• وتتجه الأيونات الموجبة (الكاتيونات) إلى القطب السالب (الكاثود) وتحدث عملية اختزال.
• وتتجه الأيونات السالبة (الأنيونات) نحو القطب الموجب (الأنود) وتفقد إلكترونات ويحدث أكسدة.

مثال: التحليل الكهربى لمحلول كلوريد النحاس (CuCl2):
عند الأنود:
2Cl- أكسدة Cl2 + 2e- جهد الأكسدة = -1.36 فولت
عند الكاثود:
Cu2+ + 2e- اختزال Cuo جهد الاختزال = +0.34 فولت

التفاعل الكلى الحادث:

Cu2+ + 2Cl- Cuo + Cl2

جهد الخلية = -1.36 +0.34 = -1.02 فولت
تفاعل غير تلقائى وتسمى هذه العملية بالتحليل الكهربى.







تتناسب كمية المادة المتكونة أو المستهلكة تتناسب طردياً مع كمية الكهربية المارة فى المحلول
(كمية التيار الكهربى) كمية الكهربية = شدة التيار الكهربى × الزمن
تقاس بالكولوم بالأمبير ثانية
تعريف الكولوم:
هو كمية الكهربية الناتجة من مرور تيار كهربى شدته واحد أمبير خلال زمن قدره ثانية واحدة.
الأمبير:
هو شدة التيار الكهربى الذى إذا أمر فى محلول خلال ثانية واحدة ينتج كمية من الكهربية مقدارها كولوم واحد والتى ترسب 0.001118 جم فضة



عند ثبوت كمية الكهربية المارة فى المحاليل المختلفة فإن كتل المواد المترسبة أو المتصاعدة تتناسب طردياً مع الكتل المكافئة للمواد المارة فيها.











نلاحظ:
أن الكتل المترسبة تتناسب مع المكافئ الجرامى لكل عنصر

الكتلة المكافئة =
فمثلا:
الكتلة المكافئة للنحاس = = 31.75 جم
إذا أمر كمية من الكهربية مقدارها واحد كولوم فى محلول نيترات فضة فوجد أن كتلة المادة المترسبة = 0.001118جم
كمية الكهربية اللازمة لترسيب المكافئ الجرامى للفضة = =96500 كولوم
وسيمت هذه الكمية بالفاراداى
الفاراداى:
هو كمية الكهربية اللازمة لترسيب المكافئ الجرامى لأى مادة ويساوى 96500 كولوم.



الكتلة الذرة الجرامية للعنصر = الكتلة المكافئة × التكافؤ
كمية الكهربية اللازمة لترسيب الكتلة الذرية تحسب من العلاقة:
كمية الكهربية = الفاراداى × التكافؤ
مثال (1) :- احسب كمية الكهربية اللازمة لترسيب جرام/ذرة من النحاس بالكولوم والفاراداى بناء على التفاعل التالى:
Cu2+ + 2e- Cu
الحل
كمية الكهربية بالفاراداى = الفاراداى × التكافؤ
= 1 × 2 = 2 فاراداى
كمية الكهربية بالكولوم = 96500 × التكافؤ
= 96500 × 2 = 193000 كولوم
الفاراداى يرسب المكافئ الجرامى
كمية الكهربية كتلة المادة المترسبة

مثال (2) :-
احسب كمية الكهربية اللازمة لترسيب 4.2 جرام من النحاس عند التحليل الكهربى لكبريتات النحاس (Cu = 63.5)
CuSO4 Cu2+ + SO42-
الحل:

الكتلة المكافئة = = = 31.75 جم

الفاراداى يرسب المكافئ الجرامى
كمية الكهربية كتلة المادة المترسبة

كمية الكهربية = = =12765.4 كولوم
مثال (3):
احسب كتلة كل من الذهب والكلور الناتجين من إمرار 10000 كولوم من الكهرباء فى محلول مائى من كلوريد الذهب علماً بأن التفاعلات التى تحدث عند الأقطاب هى:
Au3+ + 3e- Auo Au = 196.98
2Cl- Cl2 + 2e- Cl = 35.45
الحل

الكتلة المكافئة للذهب = = = 65.66 جم


الكتلة المكافئة للكلور = = = 35.45 جم

الفاراداى يرسب المكافئ الجرامى
كمية الكهربية كتلة المادة المترسبة
96500 65.66
10000 كتلة الذهب

كتلة الذهب = = 6.8 جم

كتلة الكلور = = 3.67 جم
مثال (4):
ما كمية التيار الكهربى بالكولوم اللازمة لفصل 5.6 جم من الحديد من محلول كلوريد حديد (III) (Fe = 55.86) علماً بأن تفاعل الكاثود هو:
Fe3+ + 3e- Feo
الحل

الكتلة المكافئة للحديد = = = 18.62 جم

96500 18.62
س 5.6

كمية الكهربية = = 29022.55 كولوم

أمثلة متنوعة على قوانين فاراداى:
[1] إذا مر تيار كهربى واحد فى محاليل كبريتات النحاس ونيترات الفضة على التوالى وكان وزن النحاس المترسب 0.53 جم. احسب وزن الفضة المترسبة علماً بأن المكافئ الكيميائى للنحاس 31.8 وللفضة 108
الحل
من قانون فاراداى الثانى

=


=

وزن الفضة = = 1.8 جم

[2] أجريت عملية طلاء لوجه واحد لشريحة من النحاس مساحتها 100 سم2 بامرار كمية من الكهربية مقدارها 0.5 فاراداى فى محلول مائى من كلوريد الذهب الثلاثى
• اكتب التفاعلات التى تحدث عند الأقطاب.
• احسب كتلة طبقة الذهب المترسبة علماً بأن الكتلة الذرية للذهب 196.89
الحل
عند الكاثود:
Au3+ + 3e- Auo
عند الأنود:
2Cl- + 2e- 2Cl2

الكتلة المكافئة للذهب = = 65.66

كتلة الذهب المترسبة =


كتلة الذهب المترسبة = = 32.83 جم






الطلاء الكهربى: هو عملية طبقة رقيقة من فلز معين على سطح فلز آخر.
أهمية الطلاء:
[1] منع تآكل المعدن (الصدأ). [2] إعطاء المعدن بريق ولمعان.
[3] زيادة القيمة الاقتصادية بطلاء معدن رخيص بمعدن نفيس.
تجربة عملية لطلاء إبريق بطبقة من الفضة:
[1] توصل المعدن المراد طلائها (الإبريق) بالقطب السالب للبطارية (الكاثود).
[2] توصل المادة المراد الطلاء بها (الفضة) بالقطب الموجب للبطارية (أنود).
[3] محلول إلكتروليتى من نيترات الفضة (AgNO3)
AgNO3 يتأين Ag+ + NO3-
التفاعل عند الكاثود:
(Ag+) تتجه نحو الكاثود وتختزل أى تكتسب إلكترونات وتترسب على الكاثود.
Ag+ + e- Ago
التفاعل عند الأنود:
(NO3-) تتجه نحو الأنود ولكن سرعة أكسدة الفضة أسرع من النيترات.
Ag – e Ag+
وبتكرار تلك العلمية تترسب طبقة من الفضة على الإبريق



استخلاص الألومنيوم من البوكسيت (Al2O3)
• بإضافة خليط من الكريوليت (Na3AlF6) وقليل من الفلورسبار (CaF2) لخفض درجة انصهار البوكسيت من 2045 5م إلى 950 5م
• حديثاً يستعاض عن الكريوليت باستخدام مخلوط من أملاح فلوريدات كل من: الصوديوم والألومنيوم والكالسيوم (CaF2 - AlF3 - NaF) حيث يعطى المخلوط مع البوكسيت مصهور يتميز بانخفاض درجة انصهاره وانخفاض كثافته.
• انخفاض كثافة المصهور يسهل فصل الألومنيوم المنصهر.











Al2O3 تأين 2Al3+ + 3O2-
2Al3+ + 6e- اختزال 2Al مصهور عند الكاثود
3O2- - 6e- أكسدة O2 عند الأنود
يتفاعل الأكسجين المتصاعد مع كربون المصعد مكوناً أول وثانى أكسيد الكربون
2C + O2 CO2 + CO


تنقية النحاس 99% ردىء التوصيل للكهرباء لوجود شوائب من الخارصين والحديد والفضة والذهب للحصول على نحاس نقى 99.95% جيد التوصيل للتيار الكهربى.
[1] يوصل لوح النحاس الغير نقى بالقطب الموجب (أنود).
[2] يوصل سلك من النحاس النقى بالقطب السالب (كاثود).
[3] محلول إلكتروليتى من كبريتات النحاس.
عند الأنود: يحدث أكسدة لكل من:
Zn أكسدة Zn2+ + 2e- Fe أكسدة Fe2+ + 2e-
Cu أكسدة Cu2+ + 2e-
يتبقى الذهب والفضة مترسبين عند الأنود (لا تتأكسد)
عند الكاثود: سرعة ترسيب النحاس (سهل الاختزال) أسرع من الحديد والخارصين (صعبة الاختزال).
Cu2+ + 2e- Cu
ويبقى الخارصين والحديد ذائبين فى المحلول ونحصل على نحاس نقى 99.95% جيد التوصيل للتيار الكهربى.



من امتحانات الأعوام السابقة
السؤال الأول:
مسائل على الكيمياء الكهربية:
[1] احسب كمية الكهربية مقدرو بالكولوم لفصل 2.8 جم من الحديد 26Fe56 من كلوريد الحديد (II) علماً بأن تفاعل الكاثود هو (95/أول)
Fe2+ + 2e- Fe
[2] احسب كمية الكهربية بالكولوم اللازمة لفصل 5.6 جم من الحديد 26Fe55.8 من محلول كلوريد الحديد (III) عندما يكون تفاعل الكاثود (96/أول)
Fe3+ + 3e- Fe
[3] احسب الزمن اللازم لترسيب 9 جم من فلز الألومنيوم عند مرور تيار كهربى شدته 10 أمبير فى خلية تحليل تحتوى على أكسيد ألومنيوم إذا علمت أن 13Al27 والتفاعل عند الكاثود (99/أول)
Al3+ + 3e- Al
[4] احسب كتلة الخارصين المترسبة عند الكاثود عند مرور تيار كهربى شدته 20 أمبير لمدة ربع ساعة فى محلول كبريتات خارصين (Zn = 65) (98/ثان)
[5] احسب كتلة النحاس المترسبة من إمرار تيار كهربى شدته 10 أمبير لمدة نصف ساعة فى محلول كبريتات النحاس (II) (Cu = 63.5) (99/ثان)
[6] B, A عنصران جهد تأكسدهما (0.4) ، (-0.6) فولت على الترتيب وكل منهما ثنائى التكافؤ:
• ما هو الرمز الاصطلاحى للخلية التى يمكن أن تتكون منهما.
• احسب القوة الدافعة الكهربية لهذه الخلية وهل يصدر عنها تيار كهربى أم لا؟ ولماذا؟ (00/أول)
[7] احسب شدة التيار الكهربى اللازمة لمرور 0.18 فاراداى من الكهربية خلال محلول إلكتروليتى لمدة نصف ساعة. (00/ثان)
[8] اكتب الرمز الاصطلاحى للخلية الجلفانية الآتية مبيناً العامل المؤكسد والعامل المختزل وقيمة القوة الدافعة الكهربية للخلية: (02/أول)
H2 + Cu2+ 2H+ + Cu
علماً بأن جهد تأكسد النحاس = (-0.34) فولت.
[9] بالتحليل الكهربى لمحلول يوديد البوتاسيوم يتصاعد غاز الهيدروجين وأبخرة اليود، فإذا كان زمن مرور التيار الكهربى نصف ساعة وشدة التيار الكهربى 5 أمبير(02/ثان)
• احسب كتلة كل من اليود والهيدروجين المتصاعد.
• اكتب التفاعلات التى تحدث عند الأقطاب. [I = 127, H = 1]
[10] احسب كتلة الفضة المترسبة عند إمرار تيار كهربى شدته 10 أمبير فى محلول نيترات فضة لمدة نصف ساعة بين قطبى من الفضة.
اكتب معادلة تفاعل الكاثود [Ag = 108] (03/أول)
[11] ينتج فلز الألومنيوم بالتحليل الكهربى لمصهور أكسيد الألومنيوم.
• احسب الزمن اللازم لترسيب 18 جرام من الألومنيوم عند مرور تيار كهربى شدته 20 أمبير علماً بأن تفاعل الاختزال عند الكاثود هو: (04/أول)
Al3+ + 3e- Al
[12] اكتب الرمز الاصطلاحى للخلية الجلفانية الآتية موضحاً العامل المؤكسد علماً بأن جهد تأكسد الخارصين هو 0.76 فولت. (05/أول)
Zn + 2H+ H2 + Zn2+
[13] خلية جلفانية تتكون من قطب نحاس وآخر فضة فإذا علمت أن جهود الاختزال القياسية للقطبين هى (0.34) ، (0.80) فولت على الترتيب.
• احسب ق. د. ك لهذه الخلية ثم اكتب معادلات التفاعل التلقائى عند كل من الأنود والكاثود. (05/ثان)
[14] كم دقيقة تلزم لترسيب 3.175 جرام من النحاس من محلول كبريتات النحاس (II) عند مرور تيار كهربى شدته 10 أمبير؟ (Cu = 63.5) (06/أول)
[15] احسب عدد الفاراداى اللازم لترسيب 21.6 جرام من الفضة على سطح ملعقة أثناء عملية الطلاء بالكهرباء (Ag = 108) (06/ثان)
التفاعل عند الكاثود: Ag+ + e- Ag
[16] احسب حجم غاز الكلور المتصاعد فى معدل الضغط ودرجة الحرارة عند إمرار تيار كهربى شدته 10 أمبير لمدة 20 دقيقة أثناء عملية التحليل الكهربى لمحلول كلوريد الصوديوم (Cl = 35.45) NaCl (07/أول)
[17] احسب عدد الفاراداى اللازم لترسيب 10.8 جم من الفضة على سطح ملعقة خلال عملية الطلاء بالكهرباء (Ag = 108) (سودان/07)
التفاعل عند الكاثود: Ag+ + e- Ag
[18] ما عدد الفاراداى اللازم لترسيب جرام/ذرة من النحاس بناء على التفاعل
Cu2+ + 2e- Cu (عند الكاثود) (07/ثان)
السؤال الثانى:
علل لما يأتى (اذكر السبب العلمى):
(1) الأنود هو القطب السالب فى الخلية الجلفانية (95/أول).
(2) تعتبر بطارية السيارة خلية انعكاسية (95/ثان) (99/ثان)
(3) تعتبر الخلايا الجلفانية خلايا انعكاسية (99/أول) (01/ثان)
(4) استخدام مخلوط من أملاح فلوريدات كل من الألومنيوم والصوديوم والكالسيوم بدلاً من الكريولويت المحتوى على قليل من الفلورسبار عند استخلاص الألومنيوم من البوكسيت. (06/أول)
السؤال الثالث:
اذكر المصطلح العلمى:
(1) كميات المواد المختلفة المكونة أو المستهلكة بمرور نفس كمية التيار الكهربى تتناسب مع أوزانها المكافئة. (97/أول)
(2) كمية الكهرباء التى تنتج عند إمرار تيار كهربى شدته واحد أمبير خلى محلول موصل فى الثانية الواحدة (02/أول)
(3) ترتيب تنازلى لجهود التأكسد القياسية للعناصر بالنسبة لقطب الهيدروجين القياسى (03/ثان)
(4) أنظمة يتم فيها تحويل الطاقة الكهربية إلى طاقة كيميائية نتيجة تفاعلات (أكسدة واختزال) غير تلقائية. (05/ثان)
(5) خلايا جلفانية تتميز بأن تفاعلاتها الكيميائية تفاعلات إنعكاسية وتختزن الطاقة الكهربية على هيئة طاقة كيميائية (06/ثان)
(6) كتلة المواد المختلفة المتكونة أو المستهلكة بمرور نفس كمية الكهرباء تتناسب مع كتلتها المكافئة. (07/أول)
(7) انظمة تختزن الطاقة فى صورة كيميائية والتى يمكن تحويلها عند اللزوم إلى طاقة كهربائية من خلال تفاعل أكسدة واختزال غير انعكاسى (سودان/07)
( خلايا كهربية تستخدم فيها الطاقة من مصدر خارجى لإحداث تفاعل أكسدة – اختزال غير تلقائى. (07/ثان)
السؤال الرابع:
اختر الإجابة الصحيحة من بين الأقواس:
اكتب الحرف الأبجدى للاختيار المناسب لكل من العبارات التالية:
[1] لترسيب 18 جم من الألومنيوم (13Al27) بالتحليل الكهربى لمحلول كلوريد الألومنيوم تحتاج لكمية من الكهربية تساوى ……
(أ) 0.5 فاراداى. (ب) فاراداى. (ج) 2 فاراداى (95/أول)
[2] فى الخلية الجلفانية يكون الأنود هو ……
(‌أ) القطب السالب الذى تحدث عنده عملية الأكسدة.
(‌ب) القطب السالب الذى تحدث عنده عملية الاختزال.
(‌ج) القطب الموجب الذى تحدث عنده عملية الاختزال.
(‌د) القطب الموجب الذى تحدث عمده عملية الأكسدة. (96/أول)
[3] كمية التيار الكهربى اللازمة لترسيب جرام ذرة من النحاس بناء على التفاعل الآتى: (98/أول)
Cu2+ + 2e- Cu
(أ) فاراداى. (ب) نصف فاراداى. (ج) 2 فاراداى. (د) 4 فاراداى
[4] لترسيب 4 جم من فلز الكالسيوم (Ca = 40) نتيجة تحليل مصهور كلوريد الكالسيوم CaCl2 كهربياً يلزم كمية من الكهربية مقدارها …… (79/أول)
(أ) 69500 كولوم. (ب) 695 كولوم. (ج) 193 كولوم. (د) 9300كولوم
[5] لترسيب 9 جم من الألومنيوم 13Al27 بالتحليل الكهربى لمحلول كلوريد الألومنيوم AlCl3 يلزم كمية من الكهربية تساوى …… (97/ثان)
(أ) فاراداى. (ب) 2 فاراداى. (ج) 5 فاراداى. (د) 3 فاراداى
[6] كمية التيار الكهربى اللازمة لترسيب جرام/ذرة من الألومنيوم بناء على التفاعل التالى Al3+ + 3e- Al تساوى …… (99/ثان)
(أ) نصف فاراداى. (ب) فاراداى. (ج) 3 فاراداى. (د) 2 فاراداى.
[7] لترسيب جرام/ذرة من فلز ثلاثى التكافؤ يلزم امرار كمية من الكهرباء فى محلول أحد أملاحه مقدارها ……
(أ) 9650 كولوم. (ب) 96500 كولوم.
(ج) 189000 كولوم. (د) 289500 كولوم. (01/أول)
[8] عند طلاء معلقة من النحاس بطبقة من الفضة يستخدم ……
(‌أ) كاثود من الفضة فى محلول كبريتات النحاس.
(‌ب) أنود من الفضة فى محلول نيترات الفضة.
(‌ج) كاثود من الفضة فى محلول نيترات الفضة. (01/ثان)
[9] كتلة عنصر الكالسيوم (Ca = 40) الناتجة من التحلل الكهربى لمصهور كلوريد الكالسيوم بامرار 48250 كولوم تساوى …… (02/أول)
(أ) 40 جرام. (ب) 20 جرام. (ج) 10 جرام. (د) 50 جرام
[10] عند مرور واحد فاراداى خلال إلكتروليت فإن ذلك يؤدى إلى ذوبان أو تصاعد أو ترسيب …… للمادة عند أحد الأقطاب. (06/ثان)
السؤال الخامس:
اكتب استخداماً واحداً (ما الدور)
(1) عمود الجرافيت فى الخلية الجافة. (96/أول)
(2) يقوم به حمض الكبريتيك المخفف فى مركم الرصاص (99/أول)
(3) المركم الرصاصى (98/أول)
(4) القنطرة الملحية فى الخلية الجلفانية (97/ثان)
(5) وعاء الخارصين فى الخلية الجافة (99/ثان)

السؤال السادس:
[1] اشرح الخطوات التى تتبع فى تنقية فلز النحاس غير النقى باستخدام التحليل الكهربى (98/أول)
[2] ارسم قطاع داخل الخلية الجافة موضحاً البيانات على الرسم (98/ثان)
[3] إذا أعطيت ملعقة من الحديد اشرح الخطوات التى تتبعها لطلائها كهربياً بالفضة
(96/ثان)
[4] بين بالمعادلات الرمزية التفاعل الكيميائى الكلى الذى يحدث داخل مركم الرصاص عندما يبدأ فى إعطاء تيار كهربى (عند عملية التفريغ) (00/أول)
[5] اشرح كيف تتم عملية إعادة شحن بطارية السيارة (مركم الرصاص) مع كتابة المعادلة (00/ثان)
[6] قارن بين بطارية السيارة والبطارية الجافة من حيث:
1- المادة المصنوع منها الأنود فى كل منهما.
2- التفاعل الكلى الحادث. (01/أول)
[7] وضح ماذا يحدث عند وضع قطعة من الخارصين فى محلول كبريتات النحاس لفترة طويلة مع كتابة معادلة التفاعل. (02/ثان)
[8] اكتب المعادلة الكيميائية المتزنة التى توضح التفاعل الكلى الحادث فى خلية النيكل – كادميوم القلوية. (06/أول)


[9] انظر إلى الشكل المقابل ثم أجب عن الأسئلة التالية: (07/أول)
(1) ما اسم الخلية الكهربية الموضحة بالشكل؟
(2) ما نوع تفاعل (الأكسدة – اختزال) بالخلية تلقائى أو غير تلقائى؟
(3) أى القطبين (A) أو (B) هو الأعلى جهد أكسدة؟ ولماذا؟
(4) هل تعتبر هذه الخلية من الخلايا الأولية أم الخلايا الثانوية؟ ولماذا؟
[10] ارسم رسماً تخطيطياً لجهاز استخلاص الألومنيوم من البوكسيت المذاب فى مصهور الكريوليت (سودان/07)
السؤال السابع:
ما المقصود بكل من:
[1] الخلايا الإلكترويتية. (06/أول)
[2] القانون الأول لفاراداى (06/ثان)
[3] القنطرة الملحية فى الخلايا الجلفانية (07/ثان)
السؤال الثامن:
قارن بين كل مما يأتى:
(1) الخلية الجافة وخلية الزئبق من حيث التفاعل الكلى التلقائى لكل منهما. (07/ثان)

مع التمنيات بالنجاح الباهر
Mr. H.S.