حساب المولارية من بيانات المعايرة - مثال 6-2 - كتاب الكيمياء - الصف 12 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سؤال 43: 43. ما مولارية محلول حمض النيتريك إذا لزم $43.33\ mL\ KOH$ تركيزه $0.1000\ M$ لمعادلة $20.00\ mL$ من محلول حمض النيتريك؟

الإجابة: س: 43 : $M_{HNO_3} = 0.2167\ M$

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - حجم محلول القاعدة (KOH): ‎V_base = 43.33 mL = 0.04333 L - تركيز محلول القاعدة (KOH): ‎M_base = 0.1000 M - حجم محلول الحمض (HNO₃): ‎V_acid = 20.00 mL = 0.02000 L - تركيز محلول الحمض (HNO₃): ‎M_acid = ؟ (مجهول)
2. **الخطوة 2 (التفاعل والنسبة):** التفاعل بين حمض النيتريك (HNO₃) القوي وهيدروكسيد البوتاسيوم (KOH) القاعدة القوية هو تفاعل تعادل بسيط: $$\ce{HNO3 + KOH -> KNO3 + H2O}$$ من المعادلة الموزونة، نجد أن **نسبة المولات بين الحمض والقاعدة هي 1:1**.
3. **الخطوة 3 (قانون التعادل):** عند نقطة التعادل، عدد مولات الحمض = عدد مولات القاعدة. وعدد المولات = التركيز المولاري × الحجم باللتر. $$ M_{acid} \times V_{acid} = M_{base} \times V_{base} $$
4. **الخطوة 4 (الحل):** نعوض بالقيم المعطاة في القانون: $$ M_{HNO_3} \times 0.02000 = 0.1000 \times 0.04333 $$ نحل المعادلة لإيجاد تركيز الحمض: $$ M_{HNO_3} = \frac{0.1000 \times 0.04333}{0.02000} = \frac{0.004333}{0.02000} = 0.21665 $$
5. **الخطوة 5 (النتيجة):** بتقريب الناتج لأربعة أرقام بعد الفاصلة (لتوافق دقة المعطيات)، نجد أن تركيز حمض النيتريك هو: $$ M_{HNO_3} = \mathbf{0.2167\ M} $$

سؤال 44: 44. ما تركيز محلول الأمونيا المستعمل في مواد التنظيف المنزلي إذا لزم $49.90\ mL\ HCl$ تركيزه $0.5900\ M$ لمعادلة $25.00\ mL$ من هذا المحلول؟

الإجابة: س: 44 : $M_{NH_3} = 1.178\ M$

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - حجم محلول الحمض (HCl): ‎V_acid = 49.90 mL = 0.04990 L - تركيز محلول الحمض (HCl): ‎M_acid = 0.5900 M - حجم محلول القاعدة (NH₃): ‎V_base = 25.00 mL = 0.02500 L - تركيز محلول القاعدة (NH₃): ‎M_base = ؟ (مجهول)
2. **الخطوة 2 (التفاعل والنسبة):** التفاعل بين الأمونيا (NH₃) وحمض الهيدروكلوريك (HCl) هو تفاعل تعادل: $$\ce{NH3 + HCl -> NH4Cl}$$ من المعادلة الموزونة، نجد أن **نسبة المولات بين القاعدة والحمض هي أيضًا 1:1**.
3. **الخطوة 3 (قانون التعادل):** عند نقطة التعادل، عدد مولات القاعدة = عدد مولات الحمض. $$ M_{base} \times V_{base} = M_{acid} \times V_{acid} $$
4. **الخطوة 4 (الحل):** نعوض بالقيم المعطاة في القانون: $$ M_{NH_3} \times 0.02500 = 0.5900 \times 0.04990 $$ نحل المعادلة لإيجاد تركيز الأمونيا: $$ M_{NH_3} = \frac{0.5900 \times 0.04990}{0.02500} = \frac{0.029441}{0.02500} = 1.17764 $$
5. **الخطوة 5 (النتيجة):** بتقريب الناتج لأربعة أرقام بعد الفاصلة (لتوافق دقة المعطيات)، نجد أن تركيز محلول الأمونيا هو: $$ M_{NH_3} = \mathbf{1.178\ M} $$

سؤال 45: 45. تحفيز كم $mL$ من $NaOH$ الذي تركيزه $0.500\ M$ يمكن أن يتعادل مع $25.00\ mL$ من $H_3PO_4$ تركيزه $0.100\ M$؟

الإجابة: س: 45 : $V_{NaOH} = 15.0\ mL$

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - تركيز محلول القاعدة (NaOH): ‎M_base = 0.500 M - حجم محلول الحمض (H₃PO₄): ‎V_acid = 25.00 mL = 0.02500 L - تركيز محلول الحمض (H₃PO₄): ‎M_acid = 0.100 M - حجم محلول القاعدة (NaOH) اللازم: ‎V_base = ؟ (مجهول)
2. **الخطوة 2 (التفاعل والنسبة):** حمض الفوسفوريك (H₃PO₄) حمض ثلاثي البروتونات (يحتوي على ٣ أيونات هيدروجين قابلة للتفاعل). عند **التعادل الكامل** مع هيدروكسيد الصوديوم (NaOH)، تكون المعادلة: $$\ce{H3PO4 + 3NaOH -> Na3PO4 + 3H2O}$$ من المعادلة، نجد أن **كل 1 مول من H₃PO₄ يتفاعل مع 3 مولات من NaOH**. أي أن النسبة المولية (حمض : قاعدة) = 1 : 3.
3. **الخطوة 3 (قانون التعادل مع مراعاة النسبة):** عند نقطة التعادل: $$ (عدد \ مولات \ القاعدة) = 3 \times (عدد \ مولات \ الحمض) $$ $$ M_{base} \times V_{base} = 3 \times ( M_{acid} \times V_{acid} ) $$
4. **الخطوة 4 (الحل):** نعوض بالقيم المعطاة: $$ 0.500 \times V_{NaOH} = 3 \times (0.100 \times 0.02500) $$ نحسب الطرف الأيمن أولاً: $$ 3 \times (0.00250) = 0.00750 $$ $$ 0.500 \times V_{NaOH} = 0.00750 $$ نحل لإيجاد الحجم: $$ V_{NaOH} = \frac{0.00750}{0.500} = 0.01500 \ L $$
5. **الخطوة 5 (النتيجة):** نحول الحجم من اللتر إلى المليلتر (١ لتر = ١٠٠٠ مل): $$ V_{NaOH} = 0.01500 \ L \times 1000 = 15.00 \ mL $$ إذن، حجم هيدروكسيد الصوديوم اللازم هو: $$ \mathbf{15.0 \ mL} $$

ما هي الخطوات الأساسية لحساب مولارية حمض من بيانات معايرة مع قاعدة؟

الإجابة: 1. كتابة المعادلة الكيميائية الموزونة لتفاعل التعادل. 2. تحديد النسبة المولية بين الحمض والقاعدة. 3. تحويل حجم القاعدة من mL إلى L. 4. حساب عدد مولات القاعدة باستخدام العلاقة: مولات القاعدة = مولارية القاعدة × حجم القاعدة (باللتر). 5. حساب مولات الحمض باستخدام النسبة المولية. 6. تحويل حجم الحمض من mL إلى L. 7. حساب مولارية الحمض باستخدام العلاقة: مولارية الحمض = مولات الحمض / حجم الحمض (باللتر).

الشرح: هذه الخطوات المنهجية لحل مسائل المعايرة تبدأ بالمعادلة الكيميائية ثم تستخدم العلاقات الرياضية بين المولارية والحجم والمولات للوصول إلى المطلوب.

تلميح: ركز على العلاقة بين المولارية والحجم وعدد المولات، وابدأ بكتابة المعادلة الموزونة.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط

في تفاعل تعادل حمض الميثانويك (HCOOH) مع هيدروكسيد الصوديوم (NaOH)، ما هي النسبة المولية بين الحمض والقاعدة؟

الإجابة: النسبة المولية هي 1:1، حيث أن 1 مول من HCOOH يتفاعل مع 1 مول من NaOH.

الشرح: تظهر النسبة المولية من المعادلة الموزونة: HCOOH(aq) + NaOH(aq) → HCOONa(aq) + H₂O(l)، حيث أن المعاملات المتكافئة لكل من الحمض والقاعدة هي 1.

تلميح: انظر إلى المعادلة الكيميائية الموزونة للتفاعل.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

إذا كان لديك 18.28 mL من محلول NaOH تركيزه 0.1000 M، فكم عدد مولات NaOH الموجودة؟

الإجابة: عدد مولات NaOH = 1.828 × 10⁻³ مول.

الشرح: بعد تحويل الحجم إلى لتر (0.01828 L)، يتم ضربه في المولارية: (0.1000 mol/L) × (0.01828 L) = 1.828 × 10⁻³ mol.

تلميح: استخدم العلاقة: عدد المولات = المولارية × الحجم (باللتر). تذكر تحويل mL إلى L أولاً.

التصنيف: سؤال اختبار | المستوى: متوسط

ما هي مولارية محلول حمض الميثانويك (HCOOH) إذا تطلبت معادلة 25.00 mL منه 18.28 mL من NaOH تركيزه 0.1000 M؟

الإجابة: مولارية حمض الميثانويك (M_A) = 7.312 × 10⁻² mol/L (أو 0.07312 M).

الشرح: بعد حساب مولات NaOH (1.828×10⁻³ مول) واستخدام النسبة 1:1، نحصل على نفس عدد مولات HCOOH. بقسمة هذا العدد على حجم الحمض (0.02500 L) نحصل على المولارية.

تلميح: اتبع خطوات حل المثال: احسب مولات القاعدة أولاً، ثم استخدم النسبة المولية لإيجاد مولات الحمض، وأخيراً اقسم مولات الحمض على حجمه (باللتر).

التصنيف: سؤال اختبار | المستوى: صعب

ما التركيز المولاري لمحلول حمض النيتريك (HNO₃) إذا تطلبت معادلة 20.00 mL منه 43.33 mL من KOH تركيزه 0.1000 M؟

الإجابة: يجب حساب المولارية باستخدام خطوات المعايرة. (المسألة لا تحتوي على الحل، ولكنها تطبيق على المفهوم).

الشرح: هذه مسألة تدريبية تطبق نفس الخطوات الموضحة في المثال 6-2 على حمض وقاعدة مختلفين.

تلميح: افترض تفاعل تعادل بنسبة مولية 1:1 بين HNO₃ و KOH. استخدم العلاقة: M_A * V_A = M_B * V_B بعد التأكد من النسبة المولية.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط

في تقويم إجابة مسألة معايرة، ما العاملان اللذان يجب التحقق منهما؟

الإجابة: 1. أن تكون القيمة المحسوبة متوافقة مع التوقع المنطقي (مثل أن تكون مولارية الحمض أقل من مولارية القاعدة إذا كان حجمه المستخدم أكبر). 2. أن تكون الوحدة صحيحة (mol/L).

الشرح: التقويم جزء مهم من حل المسائل للتأكد من معقولية الإجابة ودقتها، ويتضمن فحص القيمة العددية والوحدة.

تلميح: فكر في المنطق الكمي للنتيجة وفي الوحدات المستخدمة في الحساب.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

ما العلاقة الرياضية المستخدمة لحساب عدد مولات مادة في محلول إذا عرفت مولاريته وحجمه؟

الإجابة: عدد المولات = المولارية × الحجم (باللتر). أو بالرموز: n = M × V.

الشرح: هذه العلاقة الأساسية تربط بين كمية المادة (عدد المولات) وتركيز المحلول (المولارية) وحجمه.

تلميح: تذكر أن المولارية تعرف بعدد المولات في اللتر الواحد.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: سهل

لماذا يتم تحويل الحجم من mL إلى L عند استخدامه في علاقة حساب عدد المولات (n = M × V)؟

الإجابة: لأن وحدة المولارية (M) هي mol/L، لذا يجب أن يكون الحجم بوحدة اللتر (L) لتحقيق التناسب الصحيح في الوحدات والحصول على عدد المولات بوحدة mol.

الشرح: التحويل ضروري للحفاظ على اتساق الوحدات في المعادلة الرياضية وتجنب الأخطاء الحسابية.

تلميح: فكر في وحدات القياس لكل من المولارية والحجم والنتيجة المطلوبة (المولات).

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط