الدرس: 3-5 التحليل الكهربائي

التقويم 3-5

22. عرّف. التحليل الكهربائي واربطه مع تلقائية تفاعل الأكسدة والاختزال.

التحليل الكهربائي هو عملية استعمال الطاقة الكهربائية في إنتاج تفاعل كيميائي وهو عملية غير تلقائية.

23. فسّر. اختلاف نواتج التحليل الكهربائي لكل من مصهور كلوريد الصوديوم وماء البحر.

يتضمن التحليل الكهربائي للمصهور الحصول على الصوديوم والكلور فقط، أما في حالة ماء البحر فهناك احتمالات للحصول على نواتج متعددة بحسب طبيعة الأملاح الموجودة في الماء لكن أحد النواتج المشتركة هو محلول قاعدي من هيدروكسيد الصوديوم.

24. صف. كيف تتم تنقية النحاس المستخرج من مصهور خامه بالتحليل الكهربائي؟

تتأكسد ذرات Cu إلى أيونات ⁺Cu ² ثم تختزل إلى ذرات Cu النقية وتترسب الشوائب بعيداً.

25. فسّر. أهمية إعادة تدوير الألومنيوم بالرجوع إلى عملية هول-هيروليت .

تتطلب عملية هول-هيروليت درجات حرارة عالية وكميات كبيرة من الكهرباء لفصل الألومنيوم من خامه، في حين تحتاج إعادة التدوير إلى الحرارة التي يتطلبها صهر الفلز فقط.

26. صف. الأنود والكاثود في خلية تحليل كهربائي يستعمل فيها الذهب لطلاء الأشياء والأجسام.

يتكون الأنود من قطعة من الذهب ويتكون الكاثود من الجسم المراد طلاؤه.

27. فسّر. لماذا يحتاج إنتاج كيلوجرام واحد من أيونات الفضة بواسطة التحليل الكهربائي إلى طاقة كهربائية أقل من إنتاج كيلوجرام واحد من أيونات الألومنيوم؟

أولاً، يحتوي كيلوجرام من الفضة على عدد من الذرات أقل مما يحويه كيلوجرام من الألومنيوم لأن الكتلة المولية للفضة أكبر من الكتلة المولية للألومنيوم ثانياً عملية اختزال الفضة أسهل من عملية اختزال الألومنيوم لأن جهد اختزالها هو $\mathrm{V}$ 0.7796 + في حين أن جهد اختزال الألومنيوم هو $\mathrm{V}$1.662–.

28. احسب. جهد خلية داون باستعمال الجدول 1- 5 وهل يجب أن يكون هذا الجهد موجباً أو سالباً؟

في خلية داون التفاعل غير تلقائي لذا يجب أن يكون الجهد سالباً.

(تأكسد): 2Cl- → Cl2+ 2e E0 = +1.35827 V

(اختزال): Na+ + e- → Na E0 = -2.71 V

E⁰_cell = -2.71 V - (+1.35827 V) = -4.07 V

29. لخص. اكتب فقرة تتعلق بكل هدف من الأهداف الثلاثة للبند 3- 5 بلغتك الخاصة.

يمكن عكس التفاعلات التلقائية في الخلايا الكهروكيميائية بوساطة تزويدها بجهد كهربائي خارجي أمّا الموضوع الثاني فيجب أن يُبين الطلاب أن عمليتي اختزال أيونات الصوديوم ⁺ Na وتأكسد أيونات الكلور ^- Cl تحدثان على الأنود والكاثود على التوالي وأنه في أثناء عملية تحليل ماء البحر تحدث تفاعلات جانبية أخرى مرافقة على الأنود: يُختَزَل الماء إلى غاز الهيدروجين H₂ وأيونات الهيدروكسيد ^-OH أمّا على الكاثود: فيتأكسد الماء إلى أيونات الهيدروجين ⁺ H وغاز الأوكسجين O₂ . ويجب أن يستنتج الطلاب أن عملية التحليل تُعدّ إحدى طرائق فصل الفلزات من خاماتها وتنقيتها.