۱۰ نمونه سؤال الکترولیز و جرم رسوب؛
بار را به مول الکترون و سپس به ماده تبدیل کن

دادهٔ مشترک این کاربرگ

در سؤال‌های عددی، مگر آن‌که مقدار دیگری داده شود، از F = 96500 C mol⁻¹ استفاده کن. رابطهٔ بار نیز Q = It است؛ زمان باید بر حسب ثانیه باشد.

سؤال ۱: محاسبهٔ بار

جریانی به شدت 2.0 A به مدت 15 دقیقه از سلول می‌گذرد. بار عبوری چند کولن است؟

پاسخ: زمان برابر 900 s است؛ بنابراین Q = 2.0 × 900 = 1800 C.

سؤال ۲: مول الکترون

اگر 19300 C بار عبور کند، چند مول الکترون جابه‌جا شده است؟

پاسخ: n(e⁻) = 19300 ÷ 96500 = 0.200 mol.

سؤال ۳: رسوب نقره

از محلولی حاوی یون نقره، 9650 C بار عبور می‌کند. با نیم‌واکنش Ag⁺ + e⁻ → Ag و جرم مولی Ag = 108 g mol⁻¹، جرم رسوب را بیابید.

پاسخ: 0.100 mol الکترون عبور کرده و نسبت Ag به e⁻ یک‌به‌یک است؛ پس جرم نقره 0.100 × 108 = 10.8 g است.

سؤال ۴: رسوب مس

برای نیم‌واکنش Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu، عبور 19300 C بار چه جرمی مس تولید می‌کند؟ جرم مولی Cu را 64 g mol⁻¹ بگیرید.

پاسخ: بار معادل 0.200 mol الکترون است. به ازای هر 2 mol الکترون، 1 mol مس تشکیل می‌شود؛ پس n(Cu)=0.100 mol و جرم برابر 6.4 g است.

سؤال ۵: چرا پاسخ 12.8 گرم غلط است؟

دانش‌آموز سؤال قبل را با ضرب 0.200 در 64 حل کرده است. خطا را توضیح دهید.

پاسخ: او مول الکترون را مستقیماً مول مس فرض کرده است. ضریب 2 در نیم‌واکنش نشان می‌دهد مول مس نصف مول الکترون است؛ بنابراین جواب درست 6.4 g است.

سؤال ۶: زمان لازم

برای رسوب‌دادن 3.2 g مس با جریان 5.0 A چند ثانیه زمان لازم است؟ Cu = 64 g mol⁻¹ و Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu.

پاسخ: 3.2 g مس برابر 0.050 mol مس و نیازمند 0.100 mol الکترون است. Q = 0.100 × 96500 = 9650 C و t = 9650 ÷ 5.0 = 1930 s است.

سؤال ۷: مقایسهٔ دو یون

از دو سلول جدا با بار یکسان، یکی Ag⁺ و دیگری Cu²⁺ را رسوب می‌دهد. اگر جرم‌های مولی را برابر فرض کنیم، کدام سلول جرم بیشتری می‌دهد؟

پاسخ: نقره؛ چون هر مول Ag به یک مول الکترون نیاز دارد، اما هر مول Cu به دو مول الکترون. با بار یکسان و جرم مولی برابر، مول و جرم رسوب نقره دو برابر می‌شود.

سؤال ۸: اثر دو برابرشدن جریان

اگر زمان ثابت بماند و شدت جریان دو برابر شود، جرم رسوب ایدئال چه تغییری می‌کند؟

پاسخ: Q = It نشان می‌دهد بار دو برابر می‌شود. مول الکترون و سپس مول و جرم رسوب نیز با ثابت‌بودن نیم‌واکنش دو برابر می‌شوند.

سؤال ۹: بازده جریان

محاسبهٔ نظری 8.0 g رسوب را پیش‌بینی می‌کند، اما جرم واقعی 6.8 g است. بازده جریان چند درصد است؟

پاسخ: بازده = (6.8 ÷ 8.0) × 100 = 85%.

سؤال ۱۰: کنترل واحد و جهت

در یک پاسخ، دانش‌آموز زمان 20 دقیقه را بدون تبدیل در Q = It قرار داده است. اثر این خطا بر جرم محاسبه‌شده چیست؟

پاسخ: چون آمپر کولن بر ثانیه است، باید 20 دقیقه به 1200 ثانیه تبدیل شود. استفاده از عدد 20، بار و جرم را 60 برابر کوچک‌تر نشان می‌دهد.

چطور خودتصحیح کنی؟

برای هر پاسخ پنج ایستگاه را علامت بزن: ثانیه، کولن، مول الکترون، نسبت نیم‌واکنش و واحد جرم. اگر مسئله جرم نمی‌خواهد، زنجیره را دقیقاً در واحد خواسته متوقف کن.