الكيمياء (عالي)
التفاعلية 3: انتقال الإلكترون (عالي) — التفاعلية 3 HL
- 1.
عرّف الأكسدة والاختزال من حيث انتقال الإلكترون.
[2 درجة] · بدون آلة حاسبة - 2.
تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «عرّف الأكسدة والاختزال من حيث انتقال الإلكترون.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «توضيح أن الأكسدة هي فقدان النوع للإلكترونات.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 2 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.
[2 درجة] · بدون آلة حاسبة - 3.
باستخدام جهدي القطب القياسيين E°(Cu²⁺/Cu) = +0.34 V و E°(Zn²⁺/Zn) = −0.76 V، احسب E°cell للتفاعل Zn(s) + Cu²⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + Cu(s)، مع تحديد نصف الخلية الذي يمثل المهبط.
[4 درجة] - 4.
تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «باستخدام جهدي القطب القياسيين E°(Cu²⁺/Cu) = +0.34 V و E°(Zn²⁺/Zn) = −0.76 V، احسب E°cell للتفاعل Zn(s) + Cu²⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + Cu(s)، مع تحديد نصف الخلية الذي يمثل المهبط.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «تحديد نصف خلية Cu²⁺/Cu بأنه المهبط، لامتلاكه جهد القطب القياسي الأكثر إيجابية (الأقل سلبية).» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 4 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.
[4 درجة] - 5.
اذكر كيف تدل إشارة E°cell على ما إذا كان تفاعل أكسدة-اختزال تلقائياً في الظروف القياسية، ومن ثم اذكر ما إذا كان التفاعل بين Zn(s) و Cu²⁺(aq) تلقائياً، علماً أن E°cell = +1.10 V.
[2 درجة] · بدون آلة حاسبة - 6.
تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «اذكر كيف تدل إشارة E°cell على ما إذا كان تفاعل أكسدة-اختزال تلقائياً في الظروف القياسية، ومن ثم اذكر ما إذا كان التفاعل بين Zn(s) و Cu²⁺(aq) تلقائياً، علماً أن E°cell = +1.10 V.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «توضيح أن E°cell الموجبة تدل على تفاعل تلقائي (ممكن) في الظروف القياسية، بينما تدل E°cell السالبة على تفاعل غير تلقائي.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 2 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.
[2 درجة] · بدون آلة حاسبة - 7.
مُرر تيار شدته 2.00 A خلال بروميد الرصاص (II) المنصهر PbBr₂(l) لمدة 1930 ثانية باستخدام أقطاب خاملة. احسب عدد مولات الإلكترونات المنتقلة. (F = 96500 C mol⁻¹)
[4 درجة] - 8.
تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «مُرر تيار شدته 2.00 A خلال بروميد الرصاص (II) المنصهر PbBr₂(l) لمدة 1930 ثانية باستخدام أقطاب خاملة. احسب عدد مولات الإلكترونات المنتقلة. (F = 96500 C mol⁻¹)» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «توضيح صيغة الشحنة: Q = It.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 4 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.
[4 درجة] - 9.
باستخدام n(e⁻) = 0.0400 mol من التحليل الكهربائي لـ PbBr₂ المنصهر، احسب كتلة الرصاص المترسبة عند المهبط. (Pb²⁺ + 2e⁻ → Pb؛ الكتلة الذرية Ar(Pb) = 207)
[3 درجة] - 10.
تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «باستخدام n(e⁻) = 0.0400 mol من التحليل الكهربائي لـ PbBr₂ المنصهر، احسب كتلة الرصاص المترسبة عند المهبط. (Pb²⁺ + 2e⁻ → Pb؛ الكتلة الذرية Ar(Pb) = 207)» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «توضيح أن 2 مول من الإلكترونات لازمة لكل مول رصاص مترسب، من Pb²⁺ + 2e⁻ → Pb.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 3 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.
[3 درجة] - 11.
اشرح لماذا يُنسب لقطب الهيدروجين القياسي (SHE) جهد قطب قياسي يساوي 0.00 V تماماً، وأوجز لماذا يهم ذلك في تجدول جهود الأقطاب الأخرى.
[3 درجة] · بدون آلة حاسبة - 12.
تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «اشرح لماذا يُنسب لقطب الهيدروجين القياسي (SHE) جهد قطب قياسي يساوي 0.00 V تماماً، وأوجز لماذا يهم ذلك في تجدول جهود الأقطاب الأخرى.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «توضيح أن قطب الهيدروجين القياسي هو قطب مرجعي عشوائي لكنه متفق عليه عالمياً.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 3 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.
[3 درجة] · بدون آلة حاسبة - 13.
يُحلَّل محلول كبريتات النحاس (II) المائي كهربائياً باستخدام أقطاب خاملة (بلاتين). حدد النواتج المتكونة عند المهبط والمصعد، واشرح لماذا تُفرَّغ أيونات OH⁻ عند المصعد بدلاً من أيونات SO₄²⁻.
[4 درجة] · بدون آلة حاسبة - 14.
تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «يُحلَّل محلول كبريتات النحاس (II) المائي كهربائياً باستخدام أقطاب خاملة (بلاتين). حدد النواتج المتكونة عند المهبط والمصعد، واشرح لماذا تُفرَّغ أيونات OH⁻ عند المصعد بدلاً من أيونات SO₄²⁻.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «توضيح أن معدن النحاس Cu(s) يترسب عند المهبط، لأن Cu²⁺ يُختزل تفضيلياً على H⁺ (يمتلك Cu²⁺/Cu جهد القطب القياسي الأكثر إيجابية).» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 4 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.
[4 درجة] · بدون آلة حاسبة - 15.
خليتان للتحليل الكهربائي موصولتان على التوالي: إحداهما تحتوي على PbBr₂ منصهر والأخرى على AlCl₃ منصهر، وتُحلَّلان كهربائياً للمدة نفسها وبالتيار نفسه. استنتج أي خلية ترسب مولات أكبر من المعدن، الرصاص أم الألومنيوم، واشرح تعليلك. (Pb²⁺ + 2e⁻ → Pb؛ Al³⁺ + 3e⁻ → Al)
[3 درجة] · بدون آلة حاسبة - 16.
تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «خليتان للتحليل الكهربائي موصولتان على التوالي: إحداهما تحتوي على PbBr₂ منصهر والأخرى على AlCl₃ منصهر، وتُحلَّلان كهربائياً للمدة نفسها وبالتيار نفسه. استنتج أي خلية ترسب مولات أكبر من المعدن، الرصاص أم الألومنيوم، واشرح تعليلك. (Pb²⁺ + 2e⁻ → Pb؛ Al³⁺ + 3e⁻ → Al)» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «توضيح أن الخلايا الموصولة على التوالي يمر بها التيار نفسه، لذا تمر الكمية نفسها من الشحنة (وبالتالي العدد نفسه من مولات الإلكترونات) عبر كلتيهما.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 3 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.
[3 درجة] · بدون آلة حاسبة - 17.
اذكر معادلة نرنست، واشرح نوعياً كيف ستؤثر زيادة تركيز Cu²⁺(aq) فوق الظروف القياسية على جهد خلية زنك-نحاس الفلطية، دون حساب.
[3 درجة] · بدون آلة حاسبة - 18.
تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «اذكر معادلة نرنست، واشرح نوعياً كيف ستؤثر زيادة تركيز Cu²⁺(aq) فوق الظروف القياسية على جهد خلية زنك-نحاس الفلطية، دون حساب.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «ذكر معادلة نرنست، E = E° − (RT/nF) ln Q، التي تربط جهد الخلية في ظروف غير قياسية بجهد الخلية القياسي وحاصل التفاعل Q.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 3 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.
[3 درجة] · بدون آلة حاسبة - 19.
مُرر تيار شدته 1.5 A خلال أكسيد الألومنيوم المنصهر لترسيب معدن الألومنيوم عند المهبط: Al³⁺ + 3e⁻ → Al. احسب الزمن اللازم لترسيب 2.70 g من الألومنيوم. (الكتلة الذرية Ar(Al) = 27، F = 96500 C mol⁻¹)
[5 درجة] - 20.
تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «مُرر تيار شدته 1.5 A خلال أكسيد الألومنيوم المنصهر لترسيب معدن الألومنيوم عند المهبط: Al³⁺ + 3e⁻ → Al. احسب الزمن اللازم لترسيب 2.70 g من الألومنيوم. (الكتلة الذرية Ar(Al) = 27، F = 96500 C mol⁻¹)» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «حساب مولات Al = 2.70 / 27 = 0.100 mol.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 5 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.
[5 درجة] - 21.
اذكر سبباً عملياً واحداً لطلاء جسم بمعدن مثل الكروم أو الفضة كهربائياً، وأوجز دور الجسم المطلي في خلية التحليل الكهربائي.
[3 درجة] · بدون آلة حاسبة - 22.
تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «اذكر سبباً عملياً واحداً لطلاء جسم بمعدن مثل الكروم أو الفضة كهربائياً، وأوجز دور الجسم المطلي في خلية التحليل الكهربائي.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «ذكر سبب صحيح، مثل حماية المعدن الأساسي من التآكل، أو تحسين مظهره.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 3 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.
[3 درجة] · بدون آلة حاسبة - 23.
أوجز كيف تولّد خلية وقود الهيدروجين-الأكسجين طاقة كهربائية، متضمناً معادلتي نصف التفاعل عند كل قطب في الظروف القلوية، واذكر ميزة واحدة لخلية الوقود مقارنة بحرق الهيدروجين مباشرة كوقود.
[4 درجة] · بدون آلة حاسبة - 24.
تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «أوجز كيف تولّد خلية وقود الهيدروجين-الأكسجين طاقة كهربائية، متضمناً معادلتي نصف التفاعل عند كل قطب في الظروف القلوية، واذكر ميزة واحدة لخلية الوقود مقارنة بحرق الهيدروجين مباشرة كوقود.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «ذكر معادلة نصف تفاعل المصعد (القطب السالب): 2H₂ + 4OH⁻ → 4H₂O + 4e⁻.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 4 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.
[4 درجة] · بدون آلة حاسبة - 25.
ميّز بين الخلية الأولية والخلية الثانوية، مع ذكر مثال لكل منهما.
[2 درجة] · بدون آلة حاسبة - 26.
تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «ميّز بين الخلية الأولية والخلية الثانوية، مع ذكر مثال لكل منهما.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «توضيح أن الخلية الأولية لا يمكن إعادة شحنها، لأن تفاعلات أقطابها ليست انعكاسية بسهولة، مثل البطارية القلوية القياسية.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 2 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.
[2 درجة] · بدون آلة حاسبة - 27.
اكتب رمز الخلية القياسي (مخطط الخلية) لخلية فلطية مصنوعة من نصف خلية Zn(s)/Zn²⁺(aq) ونصف خلية Cu(s)/Cu²⁺(aq)، علماً أن الزنك هو المعدن الأسهل أكسدة.
[3 درجة] · بدون آلة حاسبة - 28.
تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «اكتب رمز الخلية القياسي (مخطط الخلية) لخلية فلطية مصنوعة من نصف خلية Zn(s)/Zn²⁺(aq) ونصف خلية Cu(s)/Cu²⁺(aq)، علماً أن الزنك هو المعدن الأسهل أكسدة.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «توضيح أن المصعد (الأكسدة، المعدن الأسهل أكسدة) يُكتب يساراً: Zn(s) | Zn²⁺(aq).» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 3 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.
[3 درجة] · بدون آلة حاسبة - 29.
اشرح، من حيث انتقال الإلكترون، لماذا يصدأ الحديد عند تعرضه للأكسجين والماء معاً، واذكر طريقة واحدة لمنع الصدأ استناداً إلى هذه الآلية.
[4 درجة] · بدون آلة حاسبة - 30.
تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «اشرح، من حيث انتقال الإلكترون، لماذا يصدأ الحديد عند تعرضه للأكسجين والماء معاً، واذكر طريقة واحدة لمنع الصدأ استناداً إلى هذه الآلية.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «توضيح أن ذرات الحديد تتأكسد (تفقد إلكترونات) لتكوين أيونات Fe²⁺: Fe → Fe²⁺ + 2e⁻، عاملة كمنطقة مصعد.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 4 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.
[4 درجة] · بدون آلة حاسبة