1- ما يحدث عند الكاثود في عملية استخلاص الألومنيوم بالتحليل الكهربائي: شرح السؤال تذكر أساسيات التحليل الكهربائي. الكاثود هو القطب السالب، وتنجذب إليه الأيونات الموجبة (الكاتيونات) وتحدث لها عملية اختزال (اكتساب إلكترونات). أي المعادلات تمثل اكتساب أيون الألومنيوم للإلكترونات؟ $\mathrm{6O^{2-} \rightarrow 3O_2 + 12e^{-}}$ $\mathrm{4Al \rightarrow 4Al^{3+} + 12e^{-}}$ $\mathrm{4Al^{3+} + 12e^{-} \rightarrow 4Al}$ $\mathrm{3O_2 + 12e^{-} \rightarrow 6O^{2-}}$ الإجابة الصحيحة هي: ($\mathrm{4Al^{3+} + 12e^{-} \rightarrow 4Al}$).في خلية استخلاص الألومنيوم:الكاثودهو القطب السالب.أيونات الألومنيوم الموجبة ($\mathrm{Al^{3+}}$) تنجذب نحوه.عند الكاثود، تحدث عمليةاختزال، حيثتكتسبأيونات الألومنيوم إلكترونات لتتحول إلى فلز الألومنيوم المتعادل.المعادلة التي نصها "$\mathrm{4Al^{3+} + 12e^{-} \rightarrow 4Al}$" هي الوحيدة التي تمثل هذا التفاعل بشكل صحيح.(الوحدة الثالثة: استخلاص الفلزات، الدرس 3-7: استخلاص الألومنيوم: اختزال إلكتروليتي، صفحة 55)
2- عند استخلاص الألومنيوم بالتحليل الكهربائي: شرح السؤال راجع عملية استخلاص الألومنيوم. تذكر أن الألومنيوم يوجد على هيئة أيونات موجبة ($\mathrm{Al^{3+}}$). إلى أي قطب (سالب أم موجب) ستنجذب هذه الأيونات؟ وما اسم هذا القطب؟ يحترق قطب الكاثود ويتم استبداله دورياً مركب الكريوليت المضاف لا ينتج غازات سامة تكتسب أيونات الأكسجين الكترونات عند الأنود يتجمع الألومنيوم المصهور عند الكاثود الجرافيتي الإجابة الصحيحة هي: (يتجمع الألومنيوم المصهور عند الكاثود الجرافيتي).في خلية التحليل الكهربائي لاستخلاص الألومنيوم:الكاثود:هو القطب السالب، وتنجذب إليه أيونات الألومنيوم الموجبة ($\mathrm{Al^{3+}}$). عند الكاثود، تختزل هذه الأيونات وتتحول إلى فلز الألومنيوم المصهور. هذه العبارة صحيحة.الأنود:هو القطب الموجب، وتنجذب إليه أيونات الأكسيد السالبة ($\mathrm{O^{2-}}$). عند الأنود،تفقدأيونات الأكسيد إلكترونات (تتأكسد) لتكون غاز الأكسجين.القطب الذي يحترق ويتطلب استبدالاً دورياً هوالأنود، لأنه يتفاعل مع غاز الأكسجين المتكون عليه.الكريوليت يحتوي على الفلور، والتحليل الكهربائي قد ينتج غاز الفلور السام.(الوحدة الثالثة: استخلاص الفلزات، الدرس 3-7: استخلاص الألومنيوم، صفحة 55-56)
3- تعتمد كتلة Al التي تتجمع عند الكاثود على شرح السؤال تذكر قوانين فاراداي للتحليل الكهربائي. ما هي العوامل التي تحدد كمية المادة المترسبة عند قطب كهربائي أثناء التحليل الكهربائي؟ المقاومة حجم التيار الزمن الإجابتان (ب) ، (ج) صحيحتان الإجابة الصحيحة هي: (الإجابتان (ب) ، (ج) صحيحتان).وفقاً لقوانين فاراداي للتحليل الكهربائي، فإن كتلة المادة المترسبة عند قطب كهربائي (مثل الألومنيوم عند الكاثود) تتناسب طردياً مع:كمية الكهرباءالمارة في الخلية.وكمية الكهرباء (بالكولوم) = شدة التيار (بالأمبير) × الزمن (بالثواني).لذلك، فإن كتلة الألومنيوم المترسبة تعتمد بشكل مباشر على كل منحجم (شدة) التياروزمنمرور هذا التيار. الخيار (د) هو الإجابة الأكثر دقة وشمولية.(الوحدة الثالثة: استخلاص الفلزات، جدول 4، صفحة 56)
4- الطريقة المستخدمة لاستخلاص الألومنيوم والحصول عليه نقياً تكون بـ: شرح السؤال 💡 ماذا يطلب منا السؤال؟ انتبه للكلمات؛ هو لا يطلب فقط "تنقية" الخام، بل يطلب "استخلاص" فلز الألومنيوم نفسه كمنتج نهائي نقي. إذابة الخام في هيدروكسيد الصوديوم وترشيح الشوائب ثم تسخين هيدروكسيد الألومنيوم ترشيح الخام النقي بعد إذابة الشوائب في هيدروكسيد الصوديوم ترشيح الشوائب بعد إذابة الخام في أكسيد الصوديوم جميع الإجابات السابقة خاطئة الإجابة الصحيحة: جميع الإجابات السابقة خاطئةالتوضيح: الخطوات المذكورة في الخيارات (كإذابة الخام في هيدروكسيد الصوديوم ثم تسخينه) تصف فقط عملية "تنقية البوكسيت" للحصول على "أكسيد الألومنيوم النقي (الألومينا)". ولكن لكي يُستخلص فلز الألومنيوم كمنتج نهائي، يجب إجراء خطوة "التحليل الكهربائي" للألومينا المصهورة، وهو ما لم يُذكر في أي خيار.خطوات الحل:تحليل الخيار الأول: هذه الخطوة تُنقي الخام لتعطي (أكسيد الألومنيوم) وليس فلز الألومنيوم.تحليل الخيارين الثاني والثالث: خطوات غير دقيقة علمياً ولا تؤدي للفلز.الاستنتاج: بما أن خطوة التحليل الكهربائي الحاسمة غائبة، فكل الخيارات تعتبر خاطئة ومضللة.🧠 الحل بالاستبعاد: تفاعل الإذابة والترشيح يعطي الألومينا فقط. وبدون تحليل كهربائي لا ينفصل الألومنيوم عن الأكسجين أبداً نظراً لنشاطه العالي، فنستبعد كل الخيارات التي تفتقر للكهرباء.💡 إضاءة: الألومنيوم من الفلزات النشطة جداً في قمة السلسلة، ولا توجد أي طريقة حرارية أو كيميائية عادية لكسر رابطته مع الأكسجين سوى التيار الكهربائي المباشر (الإلكتروليتي).(الوحدة 3: استخلاص الفلزات، الدرس $3$-$7$: استخلاص الألومنيوم : اختزال الكتروليتي، ص 55)
