صفحة 11 - كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

سؤال س: ما المركب الذي يكون أفضل كمادة باردة كيميائية؟

الإجابة: س: ما المركب الذي يكون أفضل كمادة باردة كيميائية؟ نترات الأمونيوم $NH_4NO_3$.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** لنفهم هذا السؤال، نحتاج أولاً إلى معرفة ما هي المادة الباردة الكيميائية. هي مادة تذوب في الماء بعملية ماصة للحرارة، مما يؤدي إلى امتصاص الحرارة من المحيط وانخفاض درجة حرارته.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** بعد فهم المفهوم، نبحث عن المركب الذي تكون عملية ذوبانه في الماء ماصة للحرارة بقوة، مما يسبب أكبر انخفاض ممكن في درجة الحرارة.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن الإجابة هي: **نترات الأمونيوم $NH_4NO_3$**

سؤال س١: 1. حلل واستنتج أي المواد الكيميائية الثلاث المستعملة في التجربة تعد الأفضل لعمل كمادة كيميائية باردة؟

الإجابة: س١: نترات الأمونيوم $NH_4NO_3$؛ لأنها تذوب في الماء بعملية ماصة للحرارة وتُحدث أكبر انخفاض في درجة الحرارة.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: سؤال يطلب تحليل وتحديد أفضل مادة كيميائية من بين ثلاث مواد مستخدمة في تجربة لعمل كمادة باردة.
2. **الخطوة 2 (المبدأ العلمي):** نتذكر أن المادة الباردة الكيميائية تعتمد على عملية ذوبان ماصة للحرارة. كلما كانت العملية أكثر امتصاصاً للحرارة، كان الانخفاض في درجة الحرارة أكبر.
3. **الخطوة 3 (التحليل والاستنتاج):** بتطبيق هذا المبدأ، نبحث عن المادة التي تذوب في الماء بعملية ماصة للحرارة بشكل قوي وتحدث أكبر انخفاض في درجة الحرارة مقارنة بالمواد الأخرى. إذن الإجابة هي: **نترات الأمونيوم $NH_4NO_3$؛ لأنها تذوب في الماء بعملية ماصة للحرارة وتُحدث أكبر انخفاض في درجة الحرارة.**

سؤال س٢: 2. صف استعمالاً أفضل لإحدى المادتين الأخريين المستعملتين في التجربة.

الإجابة: س٢: كلوريد الكالسيوم $CaCl_2$ يُستعمل أفضل لعمل كمادة كيميائية ساخنة (تدفئة)؛ لأن ذوبانه في الماء طارد للحرارة فيرفع درجة الحرارة.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** الفكرة في هذا السؤال هي فهم الاستعمال المناسب لكل مادة بناءً على طبيعة عملية ذوبانها. إذا كانت المادة تذوب بعملية ماصة للحرارة، فهي مناسبة للتبريد. أما إذا كانت تذوب بعملية طاردة للحرارة (تطلق حرارة)، فهي مناسبة للتدفئة. إحدى المواد المذكورة (كلوريد الكالسيوم $CaCl_2$) تذوب في الماء بعملية طاردة للحرارة، مما يعني أنها ترفع درجة حرارة المحيط عند ذوبانها. ولذلك، فإن الاستعمال الأفضل لها هو: **عمل كمادة كيميائية ساخنة (للتدفئة)**.

سؤال س: استقصاء: استقصاء ابحث عن تعديل يمكنك أن تعمله في خطوات العمل بحيث يزيد التغير في درجة الحرارة.

الإجابة: س: استقصاء ج: قلّل حجم الماء في كل أنبوب (أو زد كتلة المادة المضافة) ليزداد مقدار التغير في درجة الحرارة $\Delta T$.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لدينا سؤال استقصائي يطلب تعديلاً في خطوات عمل تجربة لزيادة التغير في درجة الحرارة ($\Delta T$).
2. **الخطوة 2 (المبدأ العلمي):** نتذكر أن مقدار التغير في درجة الحرارة ($\Delta T$) يعتمد على كمية الحرارة الممتصة أو المنطلقة مقارنة بكمية المادة (الماء والمذاب). يمكن زيادة $\Delta T$ إما بزيادة كمية المادة المتفاعلة (المذاب) التي تطلق أو تمتص الحرارة، أو بتقليل كمية الماء التي تمتص أو تطلق تلك الحرارة.
3. **الخطوة 3 (التعديل المقترح):** لذلك، للتعديل وزيادة $\Delta T$، يمكن: - **تقليل حجم الماء** في كل أنبوب. أو - **زيادة كتلة المادة المضافة** (المذاب). إذن الإجابة هي: **قلّل حجم الماء في كل أنبوب (أو زد كتلة المادة المضافة) ليزداد مقدار التغير في درجة الحرارة $\Delta T$.**

في تجربة الكمادة الباردة الكيميائية، أي المواد الكيميائية الثلاث المستعملة (نترات البوتاسيوم، كلوريد الكالسيوم، نترات الأمونيوم) تعد الأفضل لعمل كمادة كيميائية باردة؟

• أ) نترات البوتاسيوم (KNO₃)
• ب) كلوريد الكالسيوم (CaCl₂)
• ج) نترات الأمونيوم (NH₄NO₃)
• د) كلوريد الصوديوم (NaCl)

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: نترات الأمونيوم (NH₄NO₃)

الشرح: ١. المادة الباردة الكيميائية الجيدة هي التي يكون ذوبانها في الماء ماصاً للحرارة بقوة. ٢. في التجربة، تُقاس درجة الحرارة قبل وبعد إضافة كل مادة. ٣. المادة التي تُظهر أكبر انخفاض في درجة الحرارة (أكبر ΔT سالب) هي الأفضل. ٤. بناءً على المبدأ العلمي، نترات الأمونيوم تُظهر هذا التأثير بقوة أكبر من نترات البوتاسيوم وكلوريد الكالسيوم.

تلميح: فكر في المادة التي تسبب أكبر انخفاض في درجة الحرارة عند ذوبانها في الماء (أكبر تغير سلبي في ΔT).

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

في تجربة الكمادة الباردة، ما الاستعمال الأفضل للمادة (من بين نترات البوتاسيوم وكلوريد الكالسيوم) التي لم تكن الأفضل ككمادة باردة؟

• أ) استعمالها كسماد نيتروجيني
• ب) استعمالها كمادة مجففة (مزيلة للرطوبة)
• ج) استعمالها في صناعة الألعاب النارية
• د) استعمالها كعامل تخمير في الخبز

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: استعمالها كمادة مجففة (مزيلة للرطوبة)

الشرح: ١. كلوريد الكالسيوم (CaCl₂) له خاصية امتصاص الرطوبة من الجو (استرطابي قوي). ٢. هذه الخاصية تجعله مفيداً في أغراض غير التبريد، مثل التجفيف. ٣. لذلك، يمكن استعماله كمادة مجففة في الصناعة أو في عبوات الحفاظ على جفاف المنتجات.

تلميح: فكر في الخصائص الأخرى للمواد الكيميائية، مثل قدرتها على امتصاص الماء من الهواء.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط

ما التعديل الذي يمكن إجراؤه على خطوات عمل تجربة الكمادة الباردة ليزداد مقدار التغير في درجة الحرارة (ΔT)؟

• أ) استعمال ماء دافئ بدلاً من الماء المقطر
• ب) تقليل حجم الماء في كل أنبوب (أو زيادة كتلة المادة المضافة)
• ج) استعمال أنابيب اختبار أكبر حجماً
• د) تقليل وقت التحريك بعد إضافة المادة

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: تقليل حجم الماء في كل أنبوب (أو زيادة كتلة المادة المضافة)

الشرح: ١. مقدار التغير في درجة الحرارة (ΔT) يعتمد على كمية الحرارة الممتصة مقارنة بكمية المادة. ٢. لتغيير ΔT، يمكن تغيير أحد العاملين: - زيادة كمية المادة المتفاعلة (المذاب) التي تمتص الحرارة. - تقليل كمية الماء التي تمتص تلك الحرارة. ٣. لذلك، تقليل حجم الماء أو زيادة كتلة المادة المضافة سيزيد من ΔT.

تلميح: فكر في العلاقة بين كمية الحرارة الممتصة وكمية المادة (الماء والمذاب).

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: صعب