نمونه سوال فصل ۲ شیمی دوازدهم با جواب

فعالیت‌های «به‌کار افتادن باتری سمعک»، «ایجاد پوشش فلزی به روش آبکاری» و «ارزیابی کیفیت یک فراوردهٔ دارویی با روش الکتروشیمیایی»، به‌ترتیب در کدام قلمروهای الکتروشیمی قرار می‌گیرند؟

در دو ظرف جداگانه، محلول مس دوظرفیتی سولفات به مقدار اضافی وجود دارد. به ظرف نخست روی و به ظرف دوم آلومینیم می‌افزاییم. اگر در پایان، مقدار مس تولیدشده در دو ظرف برابر باشد، نسبت مقدار آلومینیم مصرف‌شده به مقدار روی مصرف‌شده، برحسب مول، کدام است؟ فرض کنید تنها واکنش‌های فلزها با یون مس انجام می‌شوند.

در تشکیل اکسید روی از عنصرهای سازندهٔ آن، اگر $0.20\,\mathrm{mol}$ روی به‌طور کامل به یون $\mathrm{Zn^{2+}}$ تبدیل شود، مقدار اکسیژن مولکولی مصرف‌شده و مقدار الکترون دادوستدشده، به‌ترتیب از راست به چپ، کدام است؟

دربارهٔ شیوهٔ تعیین پتانسیل استاندارد نیم‌سلول‌ها، کدام عبارت درست است؟

پتانسیل‌های کاهشی استاندارد زوج‌های $\mathrm{Ag^+/Ag}$، $\mathrm{Cu^{2+}/Cu}$، $\mathrm{Fe^{2+}/Fe}$ و $\mathrm{Mg^{2+}/Mg}$ به‌ترتیب برابر $+0.80$، $+0.34$، $-0.44$ و $-2.37\,\mathrm{V}$ است. قوی‌ترین اکسنده در میان یون‌های این چهار زوج و قوی‌ترین کاهنده در میان فلزهای آنها، به‌ترتیب کدام‌اند؟

لایهٔ سطحی یک قطعهٔ آلومینیمی در ناحیه‌ای کوچک خراشیده و برداشته می‌شود و فلز تازه در تماس با هوا قرار می‌گیرد. با فرض برقرار بودن شرایط تشکیل پوشش محافظ، کدام پیش‌بینی با علت دوام آلومینیم سازگارتر است؟

بر اساس داده‌های کتاب، در پانصد میلیون تلفن همراه، $7900\,\mathrm{t}$ مس و $17\,\mathrm{t}$ طلا وجود دارد. یک مرکز بازیافت از مجموعه‌ای از تلفن‌های مشابه، $63.2\,\mathrm{t}$ مس با بازده بازیابی $80\%$ به دست آورده است. اگر نسبت جرم فلزهای موجود در این تلفن‌ها همان نسبت داده‌های کتاب و بازده بازیابی طلا $50\%$ باشد، جرم طلای بازیابی‌شده از همین مجموعه کدام است؟

بر پایهٔ معادلهٔ فرایند هال، برای تولید $0.80\,\mathrm{mol}$ آلومینیم، مقدار آلومینیم اکسید و کربن مصرف‌شده، به‌ترتیب از راست به چپ، کدام است؟ فرض کنید واکنش مطابق معادلهٔ کتاب انجام شود و واکنش جانبی وجود نداشته باشد.

در تولید صنعتی سدیم به روش دانز، افزودن کلسیم کلرید به سدیم کلرید، از چه راهی به کاهش هزینهٔ تولید کمک می‌کند؟

در دو سلول الکترولیتی جداگانه، سدیم کلرید مذاب و منیزیم کلرید مذاب برقکافت می‌شوند. اگر در کاتد هر سلول $0.60\,\mathrm{mol}$ الکترون مصرف شود و واکنش جانبی رخ ندهد، مجموع مقدار فلزهای تولیدشده و مجموع مقدار گاز کلر حاصل از دو سلول، به‌ترتیب کدام است؟

در واکنش سلول سوختی هیدروژن ـ اکسیژن، با تبدیل گاز اکسیژن به آب، شمار الکترون‌های نسبت‌داده‌شده به هر اتم اکسیژن طبق روش تعیین عدد اکسایش، چگونه تغییر می‌کند و گاز اکسیژن چه نقشی دارد؟ شمار الکترون‌های ظرفیت اکسیژن را $6$ و خصلت نافلزی آن را بیشتر از هیدروژن در نظر بگیرید.

در بررسی رفتار یک فلز و یک کاتیون در شرایط استاندارد، مشخص شده است که فلز می‌تواند $\mathrm{Sn^{2+}}$ را به قلع تبدیل کند، اما قادر به کاهش $\mathrm{Zn^{2+}}$ به روی نیست. همچنین کاتیون مورد بررسی، از $\mathrm{H^+}$ اکسندهٔ قوی‌تر و از $\mathrm{Ag^+}$ اکسندهٔ ضعیف‌تری است. با صرف‌نظر از موانع سطحی، کدام گزینه می‌تواند به‌ترتیب نشان‌دهندهٔ این فلز و این کاتیون باشد؟

با درنظر گرفتن عدد اکسایش عنصرهای $\mathrm{D}$ و $\mathrm{M}$ در $\mathrm{D_2SiO_4}$ و $\mathrm{MO_3}$، فرمول شیمیایی چند ترکیب زیر می‌تواند درست باشد؟

• $\mathrm{D(NO_3)_2}$
• $\mathrm{NaMO_3}$
• $\mathrm{K_2MO_4}$
• $\mathrm{DBr_2}$
• $\mathrm{MF_6}$
• $\mathrm{DO}$

در واکنش سلول الکتروشیمیایی «روی ـ هیدروژن» به‌صورت: $\mathrm{Zn(s)+2H^+(aq)\rightarrow Zn^{2+}(aq)+H_2(g)}$ و با $E^\circ=+0/76\,\mathrm{V}$، چند مورد زیر، سبب تغییر ولتاژ سلول می‌شود؟

• افزایش غلظت $\mathrm{H^+}$
• افزودن یکی از نمک‌های روی
• بالا رفتن دما
• به‌کار بردن الکترود روی با جرم بیشتر

دربارهٔ فرایند زنگ زدن آهن، چند مورد از موارد زیر درست است؟

• $E^\circ$ واکنش کلی آن مثبت است.
• تنها فرآوردهٔ نیم‌واکنش اکسایش، آنیونی محلول در آب است.
• گونه‌های اکسنده و کاهنده در واکنش کلی، به‌ترتیب گاز و جامدند.
• به‌ازای تبدیل هر مول فلز آهن به زنگ آهن، سه مول الکترون مبادله می‌شود.

دربارة سلول گالوانی استاندارد «آلومینیم ـ نقره»، دارای محلول نمک‌های آلومینیم سولفات و نقره نیترات، کدام مورد درست است؟ ($\mathrm{Al=27,\ Ag=108: g.mol^{-1}}$ ، $E^\circ(\mathrm{Al^{3+}/Al})=-1/66\ \mathrm{V}$ ، $E^\circ(\mathrm{Ag^{+}/Ag})=+0/8\ \mathrm{V}$)

اگر در فرایند خوردگی آهن گالوانیزه و حلبی، تغییر جرم فلز اکسایش‌یافته برابر باشد، کدام ویژگی بیان‌شده در فرایند خوردگی حلبی کمتر است؟ (از اکسایش هر دو فلز، یون $2+$ تشکیل می‌شود و $\mathrm{O=16,\ Fe=56,\ Zn=65,\ Sn=119: g.mol^{-1}}$)

در کدام گزینه، اتم کربن با عدد اکسایش بالاتر وجود دارد؟

با توجه به واکنش اکسایش ـ کاهش زیر، پس از موازنهٔ معادلهٔ آن، چند مورد از موارد زیر درست است؟
$\mathrm{AuI_4^-(aq)+Cu(s)\rightarrow Au(s)+Cu^{2+}(aq)+I^-(aq)}$
$E^\circ(\mathrm{AuI_4^-/Au+4I^-})=+0/56\,\mathrm{V}$ ، $E^\circ(\mathrm{Cu^{2+}/Cu})=+0/34\,\mathrm{V}$

• این واکنش، به‌طور طبیعی پیش می‌رود.
• در این واکنش، ۶ مول الکترون مبادله می‌شود.
• یک یون چنداتمی در این واکنش، نقش اکسنده را دارد.
• مجموع ضرایب استوکیومتری مواد در این واکنش، برابر ۱۸ است.

در کدام مورد، واکنش خودبه‌خودی انجام می‌گیرد و فراوردهٔ رنگی تولید می‌شود؟

اگر از سلول الکتروشیمیایی «$\mathrm{Cd-Ag}$» برای روشن کردن یک لامپ استفاده شود، کدام گزینه درست است؟ ($E^\circ(\mathrm{Cd^{2+}/Cd})=-0/4\,\mathrm{V}$ و $E^\circ(\mathrm{Ag^+/Ag})=+0/8\,\mathrm{V}$)

چند مورد از مطالب زیر درست است؟

• در سلول الکترولیتی، الکترولیت، یک ترکیب یونی مذاب یا محلول یک ماده در آب است.
• در سلول الکترولیتی، برخلاف سلول‌های گالوانی، الکترودها در یک الکترولیت جای دارند.
• برقکافت آب و آبکاری فلزها، نمونه‌هایی از واکنش‌هایی‌اند که در خلاف جهت طبیعی پیش می‌روند.
• افزون بر روش برقکافت در صنعت، تهیهٔ سدیم از تجزیهٔ گرمایی سدیم کلرید در دمای حدود $4000^\circ\mathrm{C}$، انجام می‌شود.

درباره فرایند زنگ زدن آهن، کدام موارد زیر درست است؟
الف: در این فرایند، فلز، نقش اکسنده و نافلز، نقش کاهنده را دارد.
ب: $\mathrm{Fe^{2+}}$، به‌صورت غیرمستقیم در تشکیل زنگ آهن نقش دارد.
پ: رطوبت به‌عنوان یکی از اجزای فرایند، در نیم‌واکنش اکسایش نقش دارد.
ت: در انجام واکنش کلی، مواد شرکت‌کننده با سه حالت فیزیکی متفاوت نقش دارند.

دربارهٔ سلول گالوانی استاندارد تشکیل‌شده از نیم‌سلول $\mathrm{X}$ با $\mathrm{SHE}$، کدام مورد، نادرست است؟ ($\mathrm{X}$، فلز است.)

اگر تغییر جرم آند، در سلول گالوانی استاندارد «منیزیم ـ نقره»، نصف تغییر جرم کاتد در سلول گالوانی استاندارد «منگنز ـ کروم» باشد و 3/24 گرم به جرم کاتد در سلول «منیزیم ـ نقره» اضافه شود، به‌تقریب چند الکترون در سلول «منگنز ـ کروم» مبادله شده است؟ (بازه‌های زمانی انجام واکنش‌ها، متفاوت در نظر گرفته شود.)
($\mathrm{Mg=24,\ Cr=52,\ Mn=55,\ Ag=108:g.mol^{-1}}$)
$E^\circ(\mathrm{Ag^+/Ag})=+0/80\,\mathrm{V}$ ، $E^\circ(\mathrm{Cr^{3+}/Cr})=-0/74\,\mathrm{V}$
$E^\circ(\mathrm{Mn^{2+}/Mn})=-1/18\,\mathrm{V}$ ، $E^\circ(\mathrm{Mg^{2+}/Mg})=-2/37\,\mathrm{V}$

با توجه به اطلاعات زیر، که رفتار چهار فلز $\mathrm{A}$، $\mathrm{X}$، $\mathrm{D}$ و $\mathrm{Z}$ را در آزمایش‌های مختلف نشان می‌دهد، کدام مورد دربارۀ مقایسۀ قدرت کاهندگی آنها در مقایسه با $\mathrm{Cu}$ درست است؟
ـ قدرت اکسندگی $\mathrm{X^{2+}}$، از قدرت اکسندگی $\mathrm{Z^{2+}}$، بیشتر است.
ـ تنها سه فلز $\mathrm{Z}$، $\mathrm{D}$ و $\mathrm{X}$ با محلول $\mathrm{CuCl_2(aq)}$، واکنش می‌دهند.
ـ با قرار دادن تیغه‌ای از فلز $\mathrm{D}$ در محلول‌های جداگانۀ دارای یون‌های $\mathrm{Z^{2+}}$، $\mathrm{A^{2+}}$ و $\mathrm{X^{2+}}$، فقط فلزهای $\mathrm{A}$ و $\mathrm{X}$، رسوب می‌کنند.

با توجه به واکنش اکسایش ـ کاهش زیر، پس از موازنهٔ معادلهٔ آن، کدام مورد، نادرست است؟
$\mathrm{MnO_2(s) + H^+(aq) + NO(g) \rightarrow Mn^{2+}(aq) + H_2O(l) + NO_3^-(aq)}$

در کدام ترکیب، عدد اکسایش ۵ اتم کربن یکسان، و مجموع عدد اکسایش اتم‌های کربن دیگر، برابر +۱ است؟

باتری‌های «روی ـ نقره»، از جمله باتری‌های دکمه‌ای‌اند که در آنها واکنش: $\mathrm{Zn(s) + Ag_2O(s) \rightarrow ZnO(s) + 2Ag(s)}$، انجام می‌شود. با توجه به آن، چند مورد از مطالب زیر درست است؟ ($\mathrm{Ag = 108\,g.mol^{-1}}$)
$E^\circ(\mathrm{Zn^{2+}/Zn}) = -0/76\,\mathrm{V}$ , $E^\circ(\mathrm{Ag^{+}/Ag}) = +0/80\,\mathrm{V}$

• $\mathrm{emf}$ آن، برابر ۱/۵۶ ولت است.
• اتم‌های روی در آن، نقش کاهنده را دارند.
• اتم‌های نقره در آن، نقش اکسنده را دارند.
• روی، آند (قطب مثبت) و نقره، کاتد (قطب منفی) آن را تشکیل می‌دهند.
• با آزاد شدن $3/01\times10^{20}$ الکترون، ۵۴ میلی‌گرم فلز نقره در آن تشکیل می‌شود.

چند مورد از مطالب زیر، دربارهٔ سلول سوختی هیدروژن ـ اکسیژن و سلول الکترولیتی برقکافت آب، درست است؟

• جهت حرکت الکترون در هر دو نوع سلول، از آند به کاتد است.
• واکنش کلی برقکافت آب، مانند واکنش کلی سلول سوختی است.
• کاغذ $\mathrm{pH}$ در محلول پیرامون آند هر دو نوع سلول، به رنگ قرمز درمی‌آید.
• شمار الکترون‌های مبادله‌شده در نیم‌واکنش کاتدی هر دو نوع سلول، برابر است.
• نیم‌واکنش کاهش در سلول سوختی، مانند نیم‌واکنش کاهش آب در سلول الکترولیتی است.

با توجه به $E^\circ$ الکترودها، کدام واکنش در شرایط استاندارد، در جهت طبیعی پیش می‌رود و $\mathrm{emf}$ آن برای انجام برقکافت محلول الکترولیتی که به ولتاژ 1/5 ولت نیاز دارد، کافی است؟

a) $\mathrm{Co^{2+}(aq) + Zn(s) \rightarrow Co(s) + Zn^{2+}(aq)}$ ، $E^\circ[\mathrm{Co^{2+}(aq)/Co(s)}] = -0/28\,\mathrm{V}$
b) $\mathrm{2Ag(s) + Co^{2+}(aq) \rightarrow 2Ag^{+}(aq) + Co(s)}$ ، $E^\circ[\mathrm{Ag^{+}(aq)/Ag(s)}] = +0/8\,\mathrm{V}$
c) $\mathrm{Zn(s) + 2Ag^{+}(aq) \rightarrow Zn^{2+}(aq) + 2Ag(s)}$ ، $E^\circ[\mathrm{Zn^{2+}(aq)/Zn(s)}] = -0/76\,\mathrm{V}$
d) $\mathrm{Co(s) + Cu^{2+}(aq) \rightarrow Co^{2+}(aq) + Cu(s)}$ ، $E^\circ[\mathrm{Cu^{2+}(aq)/Cu(s)}] = +0/34\,\mathrm{V}$

کدام موارد از مطالب زیر، دربارهٔ واکنش: $\mathrm{Zn(s)+Ag_2O(s)\rightarrow ZnO(s)+2Ag(s)}$ ، درست است؟
آ) نقره در آن، اکسید شده است.
ب) $\mathrm{Ag_2O}$ در آن، گونهٔ کاهنده است.
پ) $\mathrm{Zn(s)}$ ، آند و $\mathrm{Ag_2O}$ ، کاتد آن است.
ت) به باتری دکمه‌ای «روی ــ نقره» مربوط است.

چند نوع اتم کربن، بر پایه‌ی تفاوت عدد اکسایش، در ترکیبی با فرمول «پیوند ـ خط» زیر، وجود دارد؟

شکل: فرمول پیوند-خط یک حلقه‌ی پنج‌ضلعی حاوی اتم اکسیژن (O) در حلقه. یک کربن حلقه دارای گروه کتونی (=O) است؛ کربن مجاور آن دارای پیوند دوگانه به کربن بعدی است که گروه $\mathrm{OCH_3}$ به آن متصل است؛ کربن دوگانه‌ی دیگر دارای گروه OH (HO) است و به اکسیژن حلقه متصل است؛ کربن مجاور اکسیژن در سمت دیگر حلقه دارای یک گروه متیل (خط کوتاه) است.

درباره‌ی واکنش $\mathrm{6I^-(aq) + 2MnO_4^-(aq) + 4H_2O(l) \rightarrow 2MnO_2(s) + 3I_2(s) + 8OH^-(aq)}$ ، چند مورد از مطالب زیر درست است؟

• در این واکنش، کاهنده آنیون تک اتمی و اکسنده، آنیون چند اتمی است.
• عدد اکسایش منگنز در این واکنش، 3 واحد تغییر کرده و به 4+ رسیده است.
• در این واکنش، به ازای مصرف 2 مول گونه‌ی اکسنده، 6 مول الکترون مبادله می‌شود.
• هر مول از یون کاهنده، یک مول الکترون از دست داده و یک مول نافلز مربوط آزاد می‌شود.