احسب باستعمال بيانات الجدول 1-4 جهد خلية وقود الهيدروجين الأكسجين الموضحة في صفحة 138~؟
إجابة الطالب المختصرة من خلال موقع بوابة الإجابات هي
1.229 V
بالتأكيد، سأساعدك في حساب جهد خلية وقود الهيدروجين الأكسجين باستخدام بيانات الجدول 1-4 في صفحة 138 (على الأرجح من كتاب كيمياء أو هندسة كيميائية).
**الخطوات الأساسية لحساب جهد الخلية:**
1. **تحديد نصفي التفاعل:**
* في خلية وقود الهيدروجين الأكسجين، لدينا تفاعلين نصفيين:
* **نصف تفاعل الأنود (الأكسدة):**
```
H₂(g) → 2H⁺(aq) + 2e⁻
```
* **نصف تفاعل الكاثود (الاختزال):**
```
O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e⁻ → 2H₂O(l)
```
2. **إيجاد جهود الاختزال القياسية لكل نصف تفاعل (E⁰):**
* ابحث عن قيم جهود الاختزال القياسية لنصفي التفاعل في جدول جهود الاختزال القياسية (مثل الجدول 1-4 الذي ذكرته). عادةً ما يتم إعطاء قيم جهود الاختزال كجهد الاختزال القياسي (E⁰) بالنسبة إلى قطب الهيدروجين القياسي (SHE).
* **هام:** تأكد من أنك تستخدم قيم جهود الاختزال القياسية *للاختزال*. إذا كان الجدول يعطيك جهد الأكسدة، اعكس الإشارة للحصول على جهد الاختزال.
3. **حساب جهد الخلية القياسي (E⁰cell):**
* جهد الخلية القياسي هو الفرق بين جهد الاختزال القياسي للكاثود وجهد الاختزال القياسي للأنود:
```
E⁰cell = E⁰(cathode) - E⁰(anode)
```
4. **تطبيق معادلة نرنست (إذا كانت الظروف غير قياسية):**
* إذا كانت التفاعلات لا تحدث في الظروف القياسية (298 كلفن، 1 ضغط جوي، تركيزات 1 مولار)، يجب عليك استخدام معادلة نرنست لحساب جهد الخلية الفعلي (Ecell):
```
Ecell = E⁰cell - (RT/nF) * ln(Q)
```
حيث:
* R هو ثابت الغاز المثالي (8.314 جول/مول·كلفن)
* T هي درجة الحرارة بالكلفن
* n هو عدد مولات الإلكترونات المنتقلة في التفاعل المتوازن
* F هو ثابت فاراداي (96485 كولوم/مول)
* Q هو حاصل التفاعل
**الآن، دعنا نفترض أننا ننظر إلى الجدول 1-4 ونحصل على القيم التالية (هذه قيم افتراضية، تأكد من استخدام القيم من الجدول الخاص بك):**
* E⁰(O₂ + 4H⁺ + 4e⁻ → 2H₂O) = +1.23 V
* E⁰(2H⁺ + 2e⁻ → H₂) = 0.00 V (هذا تعريف قطب الهيدروجين القياسي)
**الحساب:**
1. **جهد الخلية القياسي:**
```
E⁰cell = E⁰(cathode) - E⁰(anode)
E⁰cell = 1.23 V - 0.00 V
E⁰cell = 1.23 V
```
**إذا كانت الظروف غير قياسية:**
لنفترض أن لديك:
* ضغط جزئي للأكسجين (PO₂) = 0.5 ضغط جوي
* ضغط جزئي للهيدروجين (PH₂) = 0.5 ضغط جوي
* درجة الحرارة = 80 درجة مئوية (353 كلفن)
1. **كتابة التفاعل الكلي:**
```
2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(l)
```
2. **حاصل التفاعل (Q):**
* بما أن الماء في الحالة السائلة يعتبر نشاطه 1، فإن:
```
Q = (1) / (PH₂² * PO₂)
Q = 1 / (0.5² * 0.5)
Q = 8
```
3. **تطبيق معادلة نرنست:**
* عدد الإلكترونات المنتقلة (n) = 4
```
Ecell = E⁰cell - (RT/nF) * ln(Q)
Ecell = 1.23 V - (8.314 J/mol·K * 353 K) / (4 * 96485 C/mol) * ln(8)
Ecell = 1.23 V - (0.00762 V) * 2.079
Ecell = 1.23 V - 0.0158 V
Ecell ≈ 1.214 V
```
**ملاحظات هامة:**
* **دقة البيانات:** تعتمد دقة النتيجة على دقة قيم جهود الاختزال القياسية المستخدمة من الجدول.
* **التقريب:** قمت بتقريب بعض القيم في الحسابات.
* **النشاط:** في الحسابات الأكثر دقة، يجب استخدام معاملات النشاط بدلاً من التركيزات أو الضغوط الجزئية.
آمل أن يكون هذا الشرح واضحًا ومفيدًا! إذا كان لديك أي أسئلة أخرى، فلا تتردد في طرحها.
اذا كان لديك إجابة افضل او هناك خطأ في الإجابة علي سؤال احسب باستعمال بيانات الجدول 1-4 جهد خلية وقود الهيدروجين الأكسجين الموضحة في صفحة 138~ اترك تعليق فورآ.
