المطويات - كتاب الكيمياء - الصف 10 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سؤال 1: صف أي تغيرات شاهدتها في أثناء التجربة.

الإجابة: س1: عند إضافة حمض الهيدروكلوريك إلى فلز الخارصين ظهرت فقاعات، وبدأ الفلز يتآكل، وارتفعت الحرارة، وعند تقريب الجمرة اشتعلت.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** عند إجراء أي تجربة كيميائية، من المهم جداً ملاحظة أي تغيرات تحدث بدقة. هذه التغيرات هي مؤشرات لحدوث تفاعل كيميائي. في هذه التجربة، عند إضافة حمض الهيدروكلوريك إلى فلز الخارصين، نتوقع حدوث تفاعل. الملاحظات التي تدل على هذا التفاعل تشمل: 1. **ظهور فقاعات:** هذا يدل على تصاعد غاز. 2. **تآكل الفلز:** يشير إلى أن الفلز يتفاعل ويتحول إلى مادة أخرى. 3. **ارتفاع درجة الحرارة:** التفاعل طارد للحرارة، أي يطلق طاقة حرارية. 4. **اشتغال الجمرة عند تقريبها:** هذه ملاحظة مهمة جداً تدل على طبيعة الغاز المتصاعد، حيث أن بعض الغازات قابلة للاشتعال أو تساعد على الاشتعال. إذن الإجابة هي: **ظهرت فقاعات، بدأ الفلز يتآكل، ارتفعت الحرارة، واشتعلت الجمرة عند تقريبها.**

سؤال 2: استنتج سبب تكون فقاعات عند إضافة حمض الهيدروكلوريك HCl إلى فلز الخارصين.

الإجابة: س2: بسبب تفاعل كيميائي بين الخارصين والحمض نتج عنه غاز الهيدروجين (فقاعات): $\uparrow Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2$

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** عندما تتكون فقاعات في سائل أثناء تفاعل كيميائي، فإن هذا عادة ما يشير إلى تصاعد غاز. السؤال يطلب استنتاج سبب تكون هذه الفقاعات عند تفاعل حمض الهيدروكلوريك (HCl) مع فلز الخارصين (Zn).
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** تفاعل الفلزات النشطة مثل الخارصين مع الأحماض المخففة هو تفاعل إزاحة أحادي، حيث يحل الفلز محل الهيدروجين في الحمض. هذا التفاعل ينتج عنه ملح الفلز وغاز الهيدروجين. وبالتالي، فإن الفقاعات المتكونة هي غاز الهيدروجين (H₂).
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** لذلك، سبب تكون الفقاعات هو **تفاعل كيميائي بين الخارصين والحمض نتج عنه غاز الهيدروجين (H₂)**. يمكن تمثيل التفاعل بالمعادلة الكيميائية التالية: $$Zn_{(s)} + 2HCl_{(aq)} \rightarrow ZnCl_{2(aq)} + H_{2(g)} \uparrow$$

سؤال 3: استنتج ما الذي حدث للجمرة المتوهجة في الخطوة 10؟ لماذا لم يحدث ذلك في الخطوة 6؟

الإجابة: س3: في الخطوة 10 اشتعلت الجمرة لوجود الهيدروجين. في الخطوة 6 لم يحدث لأن المواد لم تكن قد اختلطت لإنتاج الغاز.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** في السؤال السابق، استنتجنا أن الغاز المتصاعد هو غاز الهيدروجين. من خصائص غاز الهيدروجين أنه غاز قابل للاشتعال بلهب أزرق باهت، ويُعرف باختبار "فرقعة" عند تقريب شعلة منه. أما الجمرة المتوهجة، فإنها تشتعل بوجود الهيدروجين.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** في الخطوة 10، يكون التفاعل قد استمر لفترة كافية، مما سمح بتجمع كمية كافية من غاز الهيدروجين في الوعاء. عند تقريب الجمرة المتوهجة من هذا الغاز المتجمع، يحدث اشتعال بسبب خاصية الهيدروجين القابلة للاشتعال. أما في الخطوة 6، فالتفاعل يكون قد بدأ للتو أو لم يبدأ بعد بإنتاج كمية كافية من الغاز لتتجمع وتتفاعل مع الجمرة المتوهجة، أو أن الغاز لم يُعطَ وقتاً كافياً للتجمع بتركيز مناسب.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** لذلك، في الخطوة 10، **اشتعلت الجمرة المتوهجة لوجود غاز الهيدروجين المتجمع**. بينما في الخطوة 6، **لم يحدث ذلك لأن المواد لم تكن قد اختلطت لإنتاج الغاز بكمية كافية أو لم يتجمع الغاز بعد.**

سؤال استقصاء: لماذا انتظرت قبل استعمال شظية الخشب؟ صمم تجربة لتحديد ما إذا كانت النتائج ستختلف مع الوقت.

الإجابة: س: استقصاء ج: للانتظار حتى يتجمع الغاز. تصميم تجربة: ثبت العوامل (كتلة، تركيز) وغير زمن الانتظار (0، 30، 60 ث) وقارن شدة الاشتعال.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** **لماذا انتظرت قبل استعمال شظية الخشب؟** الفكرة هنا هي أن التفاعلات الكيميائية التي تنتج غازات تحتاج إلى وقت لتنتج كمية كافية من الغاز وتتجمع هذه الكمية في حيز معين (مثل أنبوب الاختبار أو الدورق). إذا تم تقريب شظية الخشب المتوهجة مباشرة بعد بدء التفاعل، قد لا تكون كمية الغاز المتصاعدة كافية لإحداث الاشتعال أو "الفرقعة" المميزة. لذلك، الانتظار يسمح **بتجمع كمية كافية من غاز الهيدروجين** ليكون الاختبار فعالاً وواضحاً. **تصميم تجربة لتحديد ما إذا كانت النتائج ستختلف مع الوقت:** لتصميم تجربة علمية، يجب علينا تحديد المتغيرات والتحكم فيها: 1. **المتغير المستقل (الذي نغيره):** زمن الانتظار قبل تقريب شظية الخشب (مثلاً: 0 ثانية، 15 ثانية، 30 ثانية، 45 ثانية، 60 ثانية). 2. **المتغير التابع (الذي نقيسه):** شدة الاشتعال أو الفرقعة (يمكن تقييمها بشكل نوعي مثل: لا يوجد تفاعل، تفاعل ضعيف، تفاعل متوسط، تفاعل قوي). 3. **العوامل الثابتة (التي نتحكم بها):** يجب أن تكون جميع العوامل الأخرى متطابقة في كل محاولة لضمان أن أي اختلاف في النتائج يعود فقط لتغير زمن الانتظار. تشمل هذه العوامل: * كتلة فلز الخارصين المستخدمة. * حجم وتركيز حمض الهيدروكلوريك. * درجة حرارة التفاعل. * نوع وحجم الوعاء الذي يتم فيه التفاعل. * حجم شظية الخشب ودرجة توهجها الأولية. **خطوات التجربة المقترحة:** * قم بإعداد عدة مجموعات متطابقة من المواد (خارصين وحمض) في أوعية متماثلة. * ابدأ التفاعل في كل وعاء، ولكن انتظر فترات زمنية مختلفة (مثلاً: 0 ثانية، 15 ثانية، 30 ثانية، 45 ثانية، 60 ثانية) قبل تقريب شظية الخشب المتوهجة من فوهة الوعاء. * سجل ملاحظاتك عن شدة الاشتعال أو الفرقعة لكل فترة زمنية. * قارن النتائج لتحديد العلاقة بين زمن الانتظار وشدة التفاعل مع شظية الخشب. إذن الإجابة هي: **للانتظار حتى يتجمع الغاز. تصميم تجربة: ثبت العوامل (كتلة، تركيز، درجة حرارة) وغير زمن الانتظار (0، 15، 30، 45، 60 ثانية) وقارن شدة الاشتعال أو الفرقعة.**

ما الغاز الذي يتكون عند تفاعل فلز الخارصين مع حمض الهيدروكلوريك HCl؟

• أ) غاز الأكسجين (O₂)
• ب) غاز ثاني أكسيد الكربون (CO₂)
• ج) غاز الهيدروجين (H₂)
• د) غاز الكلور (Cl₂)

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: غاز الهيدروجين (H₂)

الشرح: عند تفاعل فلز الخارصين (Zn) مع حمض الهيدروكلوريك (HCl)، يحدث تفاعل إحلال أحادي ينتج ملح كلوريد الخارصين وغاز الهيدروجين. المعادلة: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂. وجود غاز الهيدروجين هو سبب اشتعال الجمرة المتوهجة عند تقريبها من فوهة الأنبوب.

تلميح: هذا الغاز قابل للاشتعال ويُستخدم في اختبار اللهب المتوهج.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما دلالة اشتعال الجمرة المتوهجة عند تقريبها من فوهة أنبوب التفاعل بين الخارصين و HCl؟

• أ) دليل على تكون بخار الماء.
• ب) دليل على تكون غاز قابل للاشتعال (الهيدروجين).
• ج) دليل على انخفاض درجة الحرارة داخل الأنبوب.
• د) دليل على تكون راسب صلب.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: دليل على تكون غاز قابل للاشتعال (الهيدروجين).

الشرح: اشتعال الجمرة المتوهجة أو سماع صوت فرقعة عند تقريبها من فوهة أنبوب التفاعل هو اختبار كلاسيكي للكشف عن غاز الهيدروجين. يدل هذا على أن التفاعل الكيميائي أنتج غازاً قابلاً للاشتعال، وهو الهيدروجين الناتج من تفاعل حمض مع فلز نشط.

تلميح: اختبار اللهب المتوهج (اختبار الشظية) يستخدم للكشف عن غازات معينة.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

ما نوع التغير الذي يمثله تفاعل الخارصين مع حمض الهيدروكلوريك؟

• أ) تغير فيزيائي (تغير في الشكل فقط).
• ب) تغير كيميائي.
• ج) تغير نووي.
• د) تغير طبيعي (لا تفاعل).

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: تغير كيميائي.

الشرح: تفاعل الخارصين مع حمض الهيدروكلوريك هو تغير كيميائي لأنه ينتج مواد جديدة هي كلوريد الخارصين (ملح) وغاز الهيدروجين. هذه المواد لها خصائص مختلفة تماماً عن المواد المتفاعلة الأصلية (الخارصين الصلب وحمض الهيدروكلوريك السائل).

تلميح: التغير الكيميائي ينتج عنه مواد جديدة بخصائص مختلفة.

التصنيف: تعريف | المستوى: سهل

ما الهدف من الانتظار دقيقة قبل تقريب الجمرة المتوهجة إلى فوهة أنبوب التفاعل؟

• أ) لتبريد الأنبوب وتجنب الحروق.
• ب) لإعطاء الوقت الكافي لتكوّن كمية كافية من الغاز القابل للاشتعال (الهيدروجين).
• ج) للتأكد من انتهاء التفاعل تماماً.
• د) لإعطاء الوقت للغاز للخروج من الأنبوب تلقائياً.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: لإعطاء الوقت الكافي لتكوّن كمية كافية من الغاز القابل للاشتعال (الهيدروجين).

الشرح: الانتظار بعد صب الحمض على الخارصين يسمح للتفاعل الكيميائي أن يبدأ وينتج كمية كافية من غاز الهيدروجين داخل الأنبوب. بدون هذا الانتظار، قد تكون كمية الغاز المتكونة قليلة جداً ولا تكفي لإحداث نتيجة واضحة (اشتعال أو فرقعة) عند اختبارها بالجمرة المتوهجة.

تلميح: التفاعلات الكيميائية تحتاج وقتاً للوصول إلى معدل إنتاج ملحوظ.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط