مثال 1-4: حساب جهد الخلية - كتاب الكيمياء - الصف 12 - الفصل 1 - المنهج السعودي - وزارة التعليم

📚 معلومات الصفحة

الكتاب: كتاب الكيمياء - الصف 12 - الفصل 1 | المادة: الكيمياء | المرحلة: الصف 12 | الفصل الدراسي: 1

الدولة: المملكة العربية السعودية | المنهج: المنهج السعودي - وزارة التعليم

نوع المحتوى: example

مستوى الصعوبة: متوسط

📝 ملخص الصفحة

يقدم هذا المثال خطوات حساب جهد الخلية القياسي لخلية جلفانية تتضمن تفاعلات الاختزال لليود والحديد. يبدأ بتحليل المسألة باستخدام معادلات أنصاف الخلية المعطاة، ثم تحديد جهود الاختزال القياسية من الجدول 1-4، حيث يُستخدم نصف التفاعل ذو الجهد الأقل كتفاعل أكسدة.

يتم حساب التفاعل الكلي للخلية عن طريق إعادة كتابة نصف تفاعل الحديد في اتجاه الأكسدة وجمعه مع نصف تفاعل الاختزال لليود، مما ينتج عنه التفاعل: I₂(s) + Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2I⁻(aq). ثم يُحسب جهد الخلية القياسي باستخدام المعادلة E°_cell = E°_cathode - E°_anode، حيث E°_I₂|I⁻ = +0.536 V و E°_Fe²⁺|Fe = -0.447 V، مما يعطي قيمة +0.983 V.

أخيرًا، يُكتب رمز الخلية كـ Fe | Fe²⁺(IM) || I₂ | I⁻(IM)، ويتم تقويم الإجابة للتأكد من معقولية النتيجة بناءً على جهود أنصاف الخلية. هذا المثال يوضح تطبيق مفاهيم الكيمياء الكهربائية في سياق عملي.

📄 النص الكامل للصفحة

مثال 1-4

--- SECTION: حساب جهد الخلية ---
حساب جهد الخلية

تمثل تفاعلات الاختزال الآتية نصفي خلية جلفانية:
I₂(s) + 2e⁻ → 2I⁻(aq)
Fe²⁺(aq) + 2e⁻ → Fe(s)
حدد التفاعل الكلي للخلية وجهدها القياسي، ثم اكتب رمز الخلية.

--- SECTION: 1 تحليل المسألة ---
1 تحليل المسألة

لقد أعطيت معادلات أنصاف الخلية، ويمكن إيجاد جهود الاختزال القياسية من الجدول 1-4. وسيكون نصف التفاعل الذي له أقل جهد اختزال هو تفاعل الأكسدة، ويمكنك بهذه المعلومة كتابة التفاعل الكلي للخلية وكتابة رمزها.

--- SECTION: المعطيات ---
المعطيات

جهود الاختزال القياسية لأنصاف الخلايا

E°_cell = E°_cathode - E°_anode

--- SECTION: المطلوب ---
المطلوب

التفاعل الكلي للخلية = ؟
E°_cell = ؟
رمز الخلية = ؟

--- SECTION: 2 حساب المطلوب ---
2 حساب المطلوب

أوجد قيم جهود الاختزال القياسية لكل نصف خلية من الجدول 1-4.
I₂(s) + 2e⁻ → 2I⁻(aq)
E°_I₂|I⁻ = +0.536 V
Fe²⁺(aq) + 2e⁻ → Fe(s)
E°_Fe²⁺|Fe = -0.447 V
لما كان لاختزال اليود أكبر جهد اختزال فإن نصف التفاعل هذا يستمر في الاتجاه الطردي في صورة اختزال، في حين يستمر نصف تفاعل الحديد في الاتجاه العكسي في صورة أكسدة.

أعد كتابة نصف تفاعل الحديد في الاتجاه الصحيح.
(نصف تفاعل الأكسدة) Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2e⁻
(نصف تفاعل الاختزال) I₂(s) + 2e⁻ → 2I⁻(aq)

اجمع المعادلتين.

--- SECTION: التفاعل الكلي للخلية ---
التفاعل الكلي للخلية

I₂(s) + Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2I⁻(aq)

احسب جهد الخلية القياسي.

--- SECTION: ضع معادلة جهد الخلية ---
ضع معادلة جهد الخلية

E°_cell = E°_cathode - E°_anode
E°_cell = E°_I₂|I⁻ - E°_Fe²⁺|Fe

عوض عن E°_I₂|I⁻ و E°_Fe²⁺|Fe في المعادلة العامة.
عوض عن E°_I₂|I⁻ بالقيمة 0.536 V+، وعن E°_Fe²⁺|Fe بالقيمة 0.447 V-

E°_cell = +0.536 V - (-0.447 V)
E°_cell = +0.983 V

--- SECTION: كتابة رمز الخلية ---
كتابة رمز الخلية

اكتب أولاً نصف تفاعل الأكسدة باستعمال رمز المادة المتفاعلة ثم الناتجة، واكتب بعد ذلك نصف تفاعل الاختزال عن اليمين، وافصل بين نصفي التفاعل بخطين عموديين.

--- SECTION: رمز الخلية ---
رمز الخلية

Fe | Fe²⁺(IM) || I₂ | I⁻(IM)

--- SECTION: 3 تقويم الإجابة ---
3 تقويم الإجابة

جهد الاختزال المحسوب معقول بالنظر إلى جهود أنصاف الخلية.

وزارة التعليم
141
Ministry of Education
2025 - 1447

🎴 بطاقات تعليمية للمراجعة

عدد البطاقات: 7 بطاقة لهذه الصفحة

ما هي المعادلة المستخدمة لحساب جهد الخلية القياسي (E°_cell)؟

الإجابة: E°_cell = E°_cathode - E°_anode

الشرح: يُحسب جهد الخلية القياسي بطرح جهد الاختزال القياسي للأنود (نصف تفاعل الأكسدة) من جهد الاختزال القياسي للكاثود (نصف تفاعل الاختزال).

تلميح: فكر في العلاقة بين جهد المصعد وجهد المهبط.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: سهل

كيف تحدد أي نصف تفاعل سيكون تفاعل الأكسدة وأيها سيكون تفاعل الاختزال في خلية جلفانية؟

الإجابة: نصف التفاعل الذي له أقل جهد اختزال قياسي (أكثر سالبية) يكون تفاعل الأكسدة، ونصف التفاعل الذي له أكبر جهد اختزال قياسي (أكثر إيجابية) يكون تفاعل الاختزال.

الشرح: يحدث التفاعل التلقائي عندما يكون جهد الخلية موجباً، وهذا يتحقق عندما يكون جهد الاختزال للكاثود أكبر من جهد الاختزال للأنود.

تلميح: تذكر أن التفاعل التلقائي يحدث باتجاه زيادة الاستقرار.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما هو جهد الاختزال القياسي (E°) لنصف تفاعل: I₂(s) + 2e⁻ → 2I⁻(aq)؟

الإجابة: +0.536 V

الشرح: هذه قيمة قياسية لزوج I₂/I⁻ موجودة في جداول جهود الاختزال القياسية.

تلميح: انظر إلى رمز العنصر المذكور في السؤال.

التصنيف: رقم/تاريخ | المستوى: سهل

ما هو جهد الاختزال القياسي (E°) لنصف تفاعل: Fe²⁺(aq) + 2e⁻ → Fe(s)؟

الإجابة: -0.447 V

الشرح: هذه قيمة قياسية لزوج Fe²⁺/Fe موجودة في جداول جهود الاختزال القياسية.

تلميح: انظر إلى رمز العنصر المذكور في السؤال.

التصنيف: رقم/تاريخ | المستوى: سهل

إذا كان جهد الاختزال القياسي لـ I₂/I⁻ = +0.536 V ولـ Fe²⁺/Fe = -0.447 V، فما هو التفاعل الكلي التلقائي للخلية الجلفانية؟

الإجابة: I₂(s) + Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2I⁻(aq)

الشرح: بما أن جهد I₂/I⁻ أكبر (أكثر إيجابية)، فهو سيكون تفاعل الاختزال. وجهد Fe²⁺/Fe أصغر (أكثر سالبية)، لذا يُعكس ليكون تفاعل الأكسدة، ثم تجمع المعادلتين.

تلميح: حدد أولاً أي نصف تفاعل سيتأكسد (يُعكس) وأيها سيُختزل (يبقى كما هو).

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط

احسب جهد الخلية القياسي (E°_cell) لخلية مكونة من أنصاف خلايا I₂/I⁻ و Fe²⁺/Fe، علماً أن E°_I₂|I⁻ = +0.536 V و E°_Fe²⁺|Fe = -0.447 V.

الإجابة: E°_cell = +0.983 V

الشرح: E°_cell = E°_cathode - E°_anode = (+0.536 V) - (-0.447 V) = +0.983 V. القيمة الموجبة تؤكد أن التفاعل تلقائي.

تلميح: تذكر معادلة حساب جهد الخلية وتحديد المهبط والأنود بناءً على قيم E°.

التصنيف: سؤال اختبار | المستوى: متوسط

ما هو رمز الخلية (Cell Notation) للتفاعل الكلي: I₂(s) + Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2I⁻(aq)؟

الإجابة: Fe | Fe²⁺(1M) || I₂ | I⁻(1M)

الشرح: في رمز الخلية، يوضع الأنود (موقع الأكسدة) على اليسار والكاثود (موقع الاختزال) على اليمين، ويفصل بينهما بخطين عموديين يمثلان الجسر الملحي.

تلميح: يُكتب نصف تفاعل الأكسدة (الأنود) أولاً على اليسار، ثم نصف تفاعل الاختزال (الكاثود) على اليمين.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: صعب