التفكير الناقد - كتاب الكيمياء - الصف 12 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

83. طبق تبين المعادلات الآتية تفاعلات الأكسدة والاختزال التي تستخدم لتحضير غاز النيتروجين النقي وغاز ثاني أكسيد النيتروجين وغاز أول أكسيد النيتروجين N₂O في المختبر:

NH₄NO₂(s) → N₂(g) + 2H₂O(l)

NH₄NO₃(s) → N₂O(g) + 2H₂O(l)

a) تحديد أعداد التأكسد:

* للمعادلة الأولى (NH₄NO₂ → N₂ + 2H₂O):

* في NH₄⁺: N = -3، H = +1.

* في NO₂⁻: N = +3، O = -2.

* في N₂: N = 0.

* في H₂O: H = +1، O = -2.

* التغير: نيتروجين الأمونيوم (N) يتغير من -3 إلى 0 (فقد إلكترونات، تأكسد). نيتروجين النتريت (N) يتغير من +3 إلى 0 (اكتساب إلكترونات، اختزال).

* للمعادلة الثانية (NH₄NO₃ → N₂O + 2H₂O):

* في NH₄⁺: N = -3، H = +1.

* في NO₃⁻: N = +5، O = -2.

* في N₂O: متوسط عدد تأكسد N = +1 (لأن O = -2، وبالتالي 2N + (-2)=0 → N=+1).

* في H₂O: H = +1، O = -2.

* التغير: نيتروجين الأمونيوم (N) يتغير من -3 إلى +1 (فقد إلكترونات، تأكسد). نيتروجين النترات (N) يتغير من +5 إلى +1 (اكتساب إلكترونات، اختزال).

b) الذرة التي تأكسدت والذرة التي اختزلت:

* في كلا التفاعلين، ذرة النيتروجين (N) في أيون الأمونيوم NH₄⁺ هي التي تتأكسد (يزيد عدد تأكسدها).

* في كلا التفاعلين، ذرة النيتروجين (N) في الأنيون (NO₂⁻ أو NO₃⁻) هي التي تختزل (ينخفض عدد تأكسدها).

c) العامل المؤكسد والعامل المختزل:

* العامل المؤكسد (المادة التي تختزل): هو الأنيون (NO₂⁻ في التفاعل الأول، و NO₃⁻ في التفاعل الثاني).

* العامل المختزل (المادة التي تتأكسد): هو الكاتيون (NH₄⁺ في كلا التفاعلين).

d) جملة توضح انتقال الإلكترونات: في تفاعل 2AgNO₃(aq) + Zn(s) → Zn(NO₃)₂(aq) + 2Ag(s)، تنتقل الإلكترونات من ذرات الزنك (المختزل) إلى أيونات الفضة (المؤكسد).

84. حلل ادرس المعادلة الأيونية الكلية أدناه، للتفاعل الذي يحدث عند تأكسد أيون الثيوكبريتات S₂O₃²⁻ إلى أيون رباعي ثيونات S₄O₆²⁻. زن المعادلة مستعملاً طريقة نصف التفاعل.

S₂O₃²⁻(aq) + I₂(s) → I⁻(aq) + S₄O₆²⁻(aq) (في الوسط الحمضي)

بناءً على الشكل 14-3:

تحديد أعداد التأكسد: في أيون S₂O₃²⁻، عدد تأكسد الكبريت (S) هو +2. في أيون S₄O₆²⁻، عدد تأكسد الكبريت (S) هو +2.5 (أو +2 و +3 بشكل مكافئ). هذا يعني أن الكبريت يفقد إلكترونات (يتأكسد) جزئيًا. اليود I₂ له عدد تأكسد 0، ويتحول إلى I⁻ بعدد تأكسد -1 (يكتسب إلكترونات، يختزل).

طريقة نصف التفاعل:

* نصف تفاعل الأكسدة (للكبريت): 2S₂O₃²⁻ → S₄O₆²⁻ + 2e⁻

* يتم موازنة الذرات: 2 أيون ثيوكبريتات تعطي 1 أيون رباعي ثيونات.

* موازنة الشحنة: الشحنة على اليسار (2 × -2 = -4) وعلى اليمين (-2). الفرق هو -2، تتم إضافة 2 إلكترون على اليمين لتصبح الشحنة الكلية -4.

* نصف تفاعل الاختزال (لليود): I₂ + 2e⁻ → 2I⁻

* موازنة الذرات والشحنة: I₂ يكتسب إلكترونين ليعطي 2I⁻.

الجمع: بما أن عدد الإلكترونات المفقودة (2) يساوي عدد الإلكترونات المكتسبة (2)، يمكن جمع نصفي التفاعل مباشرة:

(2S₂O₃²⁻ → S₄O₆²⁻ + 2e⁻) + (I₂ + 2e⁻ → 2I⁻)

المعادلة الموزونة: 2S₂O₃²⁻(aq) + I₂(s) → S₄O₆²⁻(aq) + 2I⁻(aq)

85. توقع اعتبر أن جميع المركبات الآتية مركبات مستقرة حقيقة. ما الذي يمكنك أن تستدل عليه عن حالة التأكسد للفوسفور في مركباته؟

PH₃, PCl₃, P₂H₄, PCl₅, H₃PO₄, Na₃PO₄

من خلال حساب أعداد التأكسد:

* في PH₃: H = +1، لذا P = -3.

* في PCl₃: Cl = -1، لذا P = +3.

* في P₂H₄: H = +1، لذا 2P + 4(+1) = 0 → P = -2.

* في PCl₅: Cl = -1، لذا P = +5.

* في H₃PO₄: H = +1، O = -2، لذا 3(+1) + P + 4(-2) = 0 → P = +5.

* في Na₃PO₄: Na = +1، O = -2، لذا 3(+1) + P + 4(-2) = 0 → P = +5.

الاستدلال: يمكن أن يوجد الفوسفور في حالات تأكسد متعددة، تشمل -3، -2، +3، و +5. وهذا يدل على مرونة الفوسفور في تكوين مركبات متنوعة.

86. جد الحل تؤكسد برمنجنات البوتاسيوم أيونات الكلوريد لتكون غاز الكلور وأيون منجنيز Mn²⁺. قم بموازنة معادلة تفاعل التأكسد والاختزال الذي يحدث في الوسط الحمضي.

المعادلة غير الموزونة: MnO₄⁻ + Cl⁻ → Mn²⁺ + Cl₂ (في الوسط الحمضي)

نصف تفاعل الاختزال (للمنجنيز): MnO₄⁻ → Mn²⁺

* موازنة الذرات عدا O و H: Mn متوازنة.

* موازنة الأكسجين بإضافة H₂O: MnO₄⁻ → Mn²⁺ + 4H₂O

* موازنة الهيدروجين بإضافة H⁺: MnO₄⁻ + 8H⁺ → Mn²⁺ + 4H₂O

* موازنة الشحنة بإضافة إلكترونات: الشحنة اليسار: (-1) + 8(+1) = +7، اليمين: +2. الفرق +5، نضيف 5e⁻ على اليسار.

* النصف النهائي: MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ → Mn²⁺ + 4H₂O

نصف تفاعل الأكسدة (للكلور): Cl⁻ → Cl₂

* موازنة الذرات: 2Cl⁻ → Cl₂

* موازنة الشحنة: الشحنة اليسار: -2، اليمين: 0. الفرق -2، نضيف 2e⁻ على اليمين.

* النصف النهائي: 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻

جمع نصفي التفاعل: نبحث عن المضاعف المشترك الأصغر لعدد الإلكترونات (5 و 2) وهو 10.

* نضرب نصف تفاعل المنجنيز في 2: 2MnO₄⁻ + 16H⁺ + 10e⁻ → 2Mn²⁺ + 8H₂O

* نضرب نصف تفاعل الكلور في 5: 10Cl⁻ → 5Cl₂ + 10e⁻

* نجمع: 2MnO₄⁻ + 16H⁺ + 10Cl⁻ → 2Mn²⁺ + 5Cl₂ + 8H₂O

المعادلة الموزونة: 2MnO₄⁻(aq) + 16H⁺(aq) + 10Cl⁻(aq) → 2Mn²⁺(aq) + 5Cl₂(g) + 8H₂O(l)

87. في نصف التفاعل NH₃ → NO₃⁻، في أي الطرفين يجب إضافة الإلكترونات؟ قم بإضافة العدد الصحيح من الإلكترونات للطرف الذي يحتاج إلى لذلك، ثم أعد كتابة المعادلة.

حساب أعداد التأكسد:

* في NH₃: H = +1، لذا N = -3.

* في NO₃⁻: O = -2، لذا N + 3(-2) = -1 → N = +5.

التغير: عدد تأكسد النيتروجين يزداد من -3 إلى +5، أي أنه يفقد 8 إلكترونات (يتأكسد).

الإلكترونات تضاف إلى الطرف الأيمن (النواتج) لموازنة الشحنة الناتجة عن فقد الإلكترونات.

المعادلة بعد الإضافة: NH₃ → NO₃⁻ + 8e⁻

(ملاحظة: هذه المعادلة غير مكتملة وغير موزونة للذرات، فهي تظهر فقط انتقال الإلكترونات كما هو مطلوب في السؤال).

88. استعمل طريقة نصف التفاعل لوزن معادلة تفاعل الأكسدة والاختزال الذي يحدث بين أيونات الدايكرومات وأيونات اليوديد في الوسط الحمضي، والذي يوضحه الشكل 15-3.

بناءً على وصف الشكل 15-3 (تفاعل ينتج لونًا بنيًا داكنًا)، المعادلة غير الموزونة هي: Cr₂O₇²⁻ + I⁻ → Cr³⁺ + I₂ (في الوسط الحمضي)

نصف تفاعل الاختزال (للكروم): Cr₂O₇²⁻ → Cr³⁺

* موازنة ذرات الكروم: Cr₂O₇²⁻ → 2Cr³⁺

* موازنة الأكسجين بإضافة H₂O: Cr₂O₇²⁻ → 2Cr³⁺ + 7H₂O

* موازنة الهيدروجين بإضافة H⁺: Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ → 2Cr³⁺ + 7H₂O

* موازنة الشحنة: اليسار: (-2) + 14(+1) = +12، اليمين: 2(+3)= +6. الفرق +6، نضيف 6e⁻ على اليسار.

* النصف النهائي: Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 6e⁻ → 2Cr³⁺ + 7H₂O

نصف تفاعل الأكسدة (ليود): I⁻ → I₂

* موازنة الذرات: 2I⁻ → I₂

* موازنة الشحنة: اليسار: -2، اليمين: 0. الفرق -2، نضيف 2e⁻ على اليمين.

* النصف النهائي: 2I⁻ → I₂ + 2e⁻

جمع نصفي التفاعل: المضاعف المشترك الأصغر لـ 6 و 2 هو 6.

* نصف تفاعل الكروم يضرب في 1: Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 6e⁻ → 2Cr³⁺ + 7H₂O

* نصف تفاعل اليود يضرب في 3: 6I⁻ → 3I₂ + 6e⁻

* نجمع: Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 6I⁻ → 2Cr³⁺ + 3I₂ + 7H₂O

المعادلة الموزونة: Cr₂O₇²⁻(aq) + 14H⁺(aq) + 6I⁻(aq) → 2Cr³⁺(aq) + 3I₂(s) + 7H₂O(l)

89. اكتب المعادلة الكيميائية لكل تفاعل موصوف فيما يأتي دون كتابة المعاملات لوزنها، ثم حدد حالة التأكسد لكل عنصر في المعادلة. ثم اكتب نصفي التفاعل محددًا أيهما نصف تفاعل أكسدة وأيهما نصف تفاعل اختزال.

تحليل السؤال: يطلب السؤال من الطالب كتابة معادلات غير موزونة لتفاعلات موصوفة نصيًا، ثم تحليلها. لا توجد حلول طلاب (لينا أو ريم) معطاة في البيانات المستخرجة للصفحة الحالية. لذلك، لا يمكن تقييم حل طالب محدد أو تحديد من على صواب. للإجابة على هذا السؤال، يحتاج الطالب إلى الأوصاف النصية للتفاعلات المذكورة في السؤال 89، والتي غير متوفرة في البيانات المستخرجة.

تقويم الفصل 3

التفكير الناقد

83. طبق تبين المعادلات الآتية تفاعلات الأكسدة والاختزال التي تستخدم لتحضير غاز النيتروجين النقي وغاز ثاني أكسيد النيتروجين وغاز أول أكسيد النيتروجين N₂O في المختبر: NH₄NO₂(s) → N₂(g) + 2H₂O(l) NH₄NO₃(s) → N₂O(g) + 2H₂O(l)

84. حلل ادرس المعادلة الأيونية الكلية أدناه، للتفاعل الذي يحدث عند تأكسد أيون الثيوكبريتات S₂O₃²⁻ إلى أيون رباعي ثيونات S₄O₆²⁻. زن المعادلة مستعملاً طريقة نصف التفاعل. وسوف يساعدك الشكل 14-3 على تحديد أعداد التأكسد لاستعمالها. S₂O₃²⁻(aq) + I₂(s) → I⁻(aq) + S₄O₆²⁻(aq) (في الوسط الحمضي)

85. توقع اعتبر أن جميع المركبات الآتية مركبات مستقرة حقيقة. ما الذي يمكنك أن تستدل عليه عن حالة التأكسد للفوسفور في مركباته؟ PH₃, PCl₃, P₂H₄, PCl₅, H₃PO₄, Na₃PO₄

86. جد الحل تؤكسد برمنجنات البوتاسيوم أيونات الكلوريد لتكون غاز الكلور وأيون منجنيز Mn²⁺. قم بموازنة معادلة تفاعل التأكسد والاختزال الذي يحدث في الوسط الحمضي.

87. في نصف التفاعل NH₃ → NO₃⁻، في أي الطرفين يجب إضافة الإلكترونات؟ قم بإضافة العدد الصحيح من الإلكترونات للطرف الذي يحتاج إلى لذلك، ثم أعد كتابة المعادلة.

88. استعمل طريقة نصف التفاعل لوزن معادلة تفاعل الأكسدة والاختزال الذي يحدث بين أيونات الدايكرومات وأيونات اليوديد في الوسط الحمضي، والذي يوضحه الشكل 15-3.

مسألة تحفيز

89. اكتب المعادلة الكيميائية لكل تفاعل موصوف فيما يأتي دون كتابة المعاملات لوزنها، ثم حدد حالة التأكسد لكل عنصر في المعادلة. ثم اكتب نصفي التفاعل محددًا أيهما نصف تفاعل أكسدة وأيهما نصف تفاعل اختزال.

وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447

128

تقويم الفصل 3 --- SECTION: التفكير الناقد --- التفكير الناقد --- SECTION: 83 --- 83. طبق تبين المعادلات الآتية تفاعلات الأكسدة والاختزال التي تستخدم لتحضير غاز النيتروجين النقي وغاز ثاني أكسيد النيتروجين وغاز أول أكسيد النيتروجين N₂O في المختبر: NH₄NO₂(s) → N₂(g) + 2H₂O(l) NH₄NO₃(s) → N₂O(g) + 2H₂O(l) --- SECTION: 84 --- 84. حلل ادرس المعادلة الأيونية الكلية أدناه، للتفاعل الذي يحدث عند تأكسد أيون الثيوكبريتات S₂O₃²⁻ إلى أيون رباعي ثيونات S₄O₆²⁻. زن المعادلة مستعملاً طريقة نصف التفاعل. وسوف يساعدك الشكل 14-3 على تحديد أعداد التأكسد لاستعمالها. S₂O₃²⁻(aq) + I₂(s) → I⁻(aq) + S₄O₆²⁻(aq) (في الوسط الحمضي) --- SECTION: 85 --- 85. توقع اعتبر أن جميع المركبات الآتية مركبات مستقرة حقيقة. ما الذي يمكنك أن تستدل عليه عن حالة التأكسد للفوسفور في مركباته؟ PH₃, PCl₃, P₂H₄, PCl₅, H₃PO₄, Na₃PO₄ --- SECTION: 86 --- 86. جد الحل تؤكسد برمنجنات البوتاسيوم أيونات الكلوريد لتكون غاز الكلور وأيون منجنيز Mn²⁺. قم بموازنة معادلة تفاعل التأكسد والاختزال الذي يحدث في الوسط الحمضي. --- SECTION: 87 --- 87. في نصف التفاعل NH₃ → NO₃⁻، في أي الطرفين يجب إضافة الإلكترونات؟ قم بإضافة العدد الصحيح من الإلكترونات للطرف الذي يحتاج إلى لذلك، ثم أعد كتابة المعادلة. --- SECTION: 88 --- 88. استعمل طريقة نصف التفاعل لوزن معادلة تفاعل الأكسدة والاختزال الذي يحدث بين أيونات الدايكرومات وأيونات اليوديد في الوسط الحمضي، والذي يوضحه الشكل 15-3. --- SECTION: مسألة تحفيز --- مسألة تحفيز --- SECTION: 89 --- 89. اكتب المعادلة الكيميائية لكل تفاعل موصوف فيما يأتي دون كتابة المعاملات لوزنها، ثم حدد حالة التأكسد لكل عنصر في المعادلة. ثم اكتب نصفي التفاعل محددًا أيهما نصف تفاعل أكسدة وأيهما نصف تفاعل اختزال. وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447 128 --- VISUAL CONTEXT --- **FIGURE**: الشكل 15-3 Description: An image showing three glass beakers, each containing a different liquid. From left to right: the first beaker contains a yellowish-orange liquid, the second beaker contains a clear, colorless liquid, and the third beaker contains a dark brown or black liquid. The image visually represents a chemical reaction or different states of substances. X-axis: N/A Y-axis: N/A Data: N/A Context: This figure is referenced by question 88, which asks to balance an oxidation-reduction reaction involving dichromate ions and iodide ions in an acidic medium, implying these beakers might represent the reactants, intermediates, or products of such a reaction. **DIAGRAM**: الشكل 14-3 Description: A diagram illustrating two molecular structures, representing ions. The left structure is labeled 'أيون الثيوكبريتات (S₂O₃²⁻)' and consists of two central yellow spheres (Sulfur) bonded to three red spheres (Oxygen). Two of the oxygen atoms carry a negative charge, resulting in an overall charge of 2-. The right structure is labeled 'أيون رباعي ثيونات (S₄O₆²⁻)' and consists of four central yellow spheres (Sulfur) arranged in a chain, with six red spheres (Oxygen) bonded to them. Each of the two terminal sulfur atoms is bonded to three oxygen atoms, and the two central sulfur atoms are bonded to each other. Two of the oxygen atoms (one on each end) carry a negative charge, resulting in an overall charge of 2-. X-axis: N/A Y-axis: N/A Data: N/A Context: This figure is explicitly mentioned in question 84 to help determine oxidation states for balancing an oxidation-reduction reaction where thiosulfate (S₂O₃²⁻) is oxidized to tetrathionate (S₄O₆²⁻). The visual representation helps in understanding the structural change and thus the change in oxidation states.