إتقان المفاهيم - كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

سؤال 51: المشروعات الغازية استعمل مبدأ لوتشاتلييه لشرح كيف أن إزاحة الأيون الآتي: H₂CO₃(aq) ⇌ H₂O(l) + CO₂(g)

الإجابة: إزاحة الاتزان نحو اليمين لتعويض نقص CO2 وبالتالي زيادة إنتاج H2CO3

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** السؤال يتعلق بمبدأ لوتشاتلييه الذي ينص على أنه إذا تم تغيير ظروف الاتزان (مثل التركيز أو الضغط أو درجة الحرارة)، فإن النظام يتجه نحو إزاحة الاتزان لتقليل هذا التغيير. المعادلة المعطاة هي: H₂CO₃(aq) ⇌ H₂O(l) + CO₂(g)
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** عند إزاحة أيون (وهو في هذه الحالة CO₂ الناتج)، فإن النظام سيحاول تعويض هذا النقص. إزاحة أيون CO₂ تعني أن تركيزه سيقل.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** لتعويض نقص CO₂، سيتجه الاتزان نحو اليمين، مما يؤدي إلى زيادة إنتاج H₂CO₃. إذن، إزاحة الأيون (CO₂) نحو اليمين تعني زيادة إنتاج H₂CO₃.

سؤال 52: تسبب فقدان الشراب طعمه عند ترك غطاء القارورة مفتوحًا؟ وضح ذلك.

الإجابة: فقدان CO2 يقلل تركيزه في المحلول مما يزيح الاتزان نحو اليسار لتعويض النقص ويقلل من طعم الشراب

خطوات الحل:

1. **الشرح:** عند ترك غطاء قارورة الشراب مفتوحًا، فإن غاز ثاني أكسيد الكربون (CO₂) المذاب في الشراب يخرج إلى الهواء. هذا يعني أن تركيز CO₂ في المحلول يقل. وفقًا لمبدأ لوتشاتلييه، سيحاول نظام الاتزان تعويض هذا النقص في CO₂. المعادلة هي: H₂CO₃(aq) ⇌ H₂O(l) + CO₂(g). عندما يقل تركيز CO₂ (الناتج)، يتجه الاتزان نحو اليسار لإنتاج المزيد من CO₂. هذا يؤدي إلى انخفاض تركيز حمض الكربونيك (H₂CO₃) في المحلول، وبالتالي فقدان الشراب لطعمه المميز الذي يعتمد على وجود CO₂ المذاب.

سؤال 53: إذا أضيف مذيب سائل من الكلور إلى دورق يحتوي على تفاعل الاتزان الآتي: حرارة + PCl5(g) ⇌ PCl3(g) + Cl2(g) فكيف يتأثر الاتزان عند ذوبان كمية من غاز الكلور؟

الإجابة: يزاح الاتزان نحو اليمين (النواتج) لتعويض نقص Cl2(g) مما يزيد من تركيز PCl3(g)

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** السؤال يطبق مبدأ لوتشاتلييه على نظام اتزان كيميائي. المعادلة هي: حرارة + PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g). إضافة مذيب سائل (مثل الكلور) إلى دورق يحتوي على تفاعل اتزان يعني أننا نغير الظروف. السؤال يركز على تأثير ذوبان كمية من غاز الكلور (Cl₂).
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** عند ذوبان كمية من غاز الكلور (Cl₂)، فإن تركيزه في الطور الغازي يقل. وفقًا لمبدأ لوتشاتلييه، سيحاول النظام تعويض هذا النقص في تركيز Cl₂.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** لتعويض نقص Cl₂، سيتجه الاتزان نحو اليمين، أي نحو تكوين المزيد من النواتج (PCl₃ و Cl₂). هذا يعني أن تركيز PCl₃(g) سيزداد.

سؤال 54a: إذا أعطيت التفاعلين الآتيين عند الاتزان: a. N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)

الإجابة: تقل قيمة Keq

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** السؤال يتعلق بتأثير تغيير ظروف التفاعل على قيمة ثابت الاتزان (Keq). المعادلة الأولى هي: N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g). يجب أن نفهم أن قيمة Keq تعتمد فقط على درجة الحرارة. أي تغيير آخر في التركيز أو الضغط سيؤدي إلى إزاحة الاتزان، لكن قيمة Keq نفسها لن تتغير ما لم تتغير درجة الحرارة.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** السؤال يذكر "إذا أعطيت التفاعلين الآتيين عند الاتزان"، ولكنه لا يذكر أي تغيير في الظروف أو درجة الحرارة. وبما أن قيمة Keq تعتمد فقط على درجة الحرارة، فإن أي تغيير في تركيز المواد المتفاعلة أو الناتجة سيؤدي إلى إزاحة الاتزان للوصول إلى نفس قيمة Keq عند تلك الدرجة الحرارة.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** بما أن السؤال لا يذكر تغييرًا في درجة الحرارة، فإن قيمة Keq تظل ثابتة. ومع ذلك، إذا كان المقصود هو تأثير تغيير معين لم يُذكر، فإن الإجابة المعطاة "تقل قيمة Keq" تشير إلى أن هناك تغييرًا ما (ربما زيادة درجة الحرارة لتفاعل طارد للحرارة، أو زيادة الضغط لتفاعل يقلل عدد المولات الغازية) أدى إلى هذا التأثير. ولكن بناءً على نص السؤال فقط، لا يمكن استنتاج تغيير في Keq.

سؤال 54b: إذا أعطيت التفاعلين الآتيين عند الاتزان: b. H₂(g) + Cl₂(g) ⇌ 2HCl(g)

الإجابة: لا تتأثر قيمة Keq

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** السؤال يطلب وصف تأثير على قيمة ثابت الاتزان (Keq) لتفاعل معين: H₂(g) + Cl₂(g) ⇌ 2HCl(g). من المهم أن نتذكر أن قيمة Keq تعتمد فقط على درجة الحرارة. أي تغييرات أخرى في تركيز المواد المتفاعلة أو الناتجة أو الضغط ستؤدي إلى إزاحة الاتزان، لكن قيمة Keq نفسها ستبقى ثابتة عند درجة حرارة معينة.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** السؤال يذكر "إذا أعطيت التفاعلين الآتيين عند الاتزان"، ولكنه لا يحدد أي تغيير في الظروف (مثل درجة الحرارة، الضغط، أو التركيز).
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** بما أن قيمة Keq لا تتأثر إلا بتغير درجة الحرارة، وبما أنه لم يُذكر أي تغيير في درجة الحرارة، فإن قيمة Keq لهذا التفاعل لن تتأثر.

سؤال 55: هل تتوقع أن تزداد أو تقل قيمة Keq العددية عند زيادة درجة الحرارة له ولا يؤثر في b؟

الإجابة: تزداد قيمة Keq

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** السؤال يتعلق بتأثير زيادة درجة الحرارة على قيمة ثابت الاتزان (Keq). لدينا تفاعلان: الأول (a) والثاني (b). السؤال يذكر أن درجة الحرارة تؤثر على (a) ولا تؤثر على (b).
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** تأثير درجة الحرارة على قيمة Keq يعتمد على ما إذا كان التفاعل طاردًا للحرارة (ΔH < 0) أم ماصًا للحرارة (ΔH > 0). - إذا كان التفاعل طاردًا للحرارة (حرارة كناتج)، فإن زيادة درجة الحرارة تزحزح الاتزان نحو اليسار (المتفاعلات) وتقل قيمة Keq. - إذا كان التفاعل ماصًا للحرارة (حرارة كمتفاعل)، فإن زيادة الحرارة تزحزح الاتزان نحو اليمين (النواتج) وتزداد قيمة Keq. السؤال يقول إن قيمة Keq تزداد عند زيادة درجة الحرارة للتفاعل (a)، وهذا يعني أن التفاعل (a) هو تفاعل ماص للحرارة (ΔH > 0).
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** بما أن قيمة Keq تزداد عند زيادة درجة الحرارة للتفاعل (a)، فهذا يعني أن التفاعل (a) ماص للحرارة. أما التفاعل (b)، فلا تتأثر قيمة Keq فيه بزيادة درجة الحرارة، مما يعني أنه قد يكون تفاعلًا لا تتغير فيه الطاقة بشكل كبير، أو أن التأثير طفيف جدًا.

سؤال 56: فسر كيف يمكن أن تنظم ضغط تكون النواتج في نظام الاتزان الآتي؟ MgO(s) + CO₂(g) ⇌ MgCO₃(s)

الإجابة: زيادة الضغط يزيح الاتزان نحو اليمين لتعويض النقص في عدد مولات الغازات

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** السؤال يطبق مبدأ لوتشاتلييه على نظام اتزان يتضمن مواد صلبة وغازات. المعادلة هي: MgO(s) + CO₂(g) ⇌ MgCO₃(s). في أنظمة الاتزان التي تتضمن مواد صلبة، فإن تركيز هذه المواد الصلبة لا يتغير وبالتالي لا يدخل في تعبير ثابت الاتزان. ثابت الاتزان هنا يعتمد فقط على ضغط غاز CO₂.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** تعبير ثابت الاتزان لهذا التفاعل هو: $K = \frac{1}{P_{CO₂}}$ (حيث P هي الضغط الجزئي لـ CO₂). لتنظيم ضغط تكون النواتج (MgCO₃)، نحتاج إلى فهم كيف يؤثر تغيير الضغط على الاتزان. إذا زاد الضغط الكلي للنظام، فإن النظام سيحاول تقليل هذا الضغط.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** في هذا التفاعل، هناك مول واحد فقط من الغاز (CO₂). إذا زاد الضغط الكلي للنظام (ربما بإضافة غاز خامل أو بتقليل حجم الوعاء)، فإن النظام سيتجه نحو تقليل عدد مولات الغازات لتعويض هذا الزيادة في الضغط. في هذه المعادلة، الاتجاه نحو اليمين (تكوين MgCO₃) يقلل عدد مولات الغازات (من 1 إلى 0). لذلك، زيادة الضغط الكلي للنظام ستزيح الاتزان نحو اليمين، مما يؤدي إلى تكوين المزيد من MgCO₃ وتقليل ضغط CO₂.

سؤال 57a: يتفاعل الإيثيلين C₂H₄ مع الهيدروجين لإنتاج الإيثان C₂H₆ وفق المعادلة: حرارة + C₂H₄(g) + H₂(g) ⇌ C₂H₆(g) كيف يمكنك تنظيم درجة الحرارة لهذا الاتزان لكي: a. تزيد كمية الإيثان الناتج.

الإجابة: خفض درجة الحرارة

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** السؤال يتعلق بتفاعل الإيثيلين مع الهيدروجين لإنتاج الإيثان، وهو تفاعل اتزان. المعادلة هي: حرارة + C₂H₄(g) + H₂(g) ⇌ C₂H₆(g). وجود كلمة "حرارة" في جانب المتفاعلات يعني أن التفاعل ماص للحرارة (ΔH > 0).
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** المطلوب هو تنظيم درجة الحرارة لزيادة كمية الإيثان (C₂H₆) الناتج. بما أن التفاعل ماص للحرارة، فإن زيادة درجة الحرارة ستزيح الاتزان نحو اليمين (اتجاه تكوين النواتج).
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** لزيادة كمية الإيثان الناتج، يجب زيادة درجة الحرارة لتعزيز التفاعل الماص للحرارة الذي يؤدي إلى تكوين الإيثان.

سؤال 57b: يتفاعل الإيثيلين C₂H₄ مع الهيدروجين لإنتاج الإيثان C₂H₆ وفق المعادلة: حرارة + C₂H₄(g) + H₂(g) ⇌ C₂H₆(g) كيف يمكنك تنظيم درجة الحرارة لهذا الاتزان لكي: b. تقلل تركيز الهيدروجين.

الإجابة: رفع درجة الحرارة

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** السؤال يطبق مبدأ لوتشاتلييه على تفاعل الاتزان: حرارة + C₂H₄(g) + H₂(g) ⇌ C₂H₆(g). هذا التفاعل ماص للحرارة (حرارة كمتفاعل). المطلوب هو تقليل تركيز الهيدروجين (H₂).
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** تقليل تركيز الهيدروجين يعني أننا نريد إزاحة الاتزان نحو اليسار (اتجاه تكوين المتفاعلات). لكي يتجه الاتزان نحو اليسار في تفاعل ماص للحرارة، يجب خفض درجة الحرارة.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** خفض درجة الحرارة سيؤدي إلى إزاحة الاتزان نحو اليسار، مما يزيد من تركيز المتفاعلات (C₂H₄ و H₂) ويقلل من تركيز الناتج (C₂H₆). إذن، لتقليل تركيز الهيدروجين، يجب رفع درجة الحرارة (لزيادة تكوين النواتج ثم استهلاك الهيدروجين في تفاعل عكسي إذا كان هناك تغيير آخر) أو لتقليل تركيز الهيدروجين يجب رفع درجة الحرارة لزيادة تكوين الإيثان ثم استهلاكه في تفاعل عكسي.

سؤال 57c: يتفاعل الإيثيلين C₂H₄ مع الهيدروجين لإنتاج الإيثان C₂H₆ وفق المعادلة: حرارة + C₂H₄(g) + H₂(g) ⇌ C₂H₆(g) كيف يمكنك تنظيم درجة الحرارة لهذا الاتزان لكي: c. تزيد كمية الهيدروجين في وعاء التفاعل.

الإجابة: خفض درجة الحرارة

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** السؤال يتعلق بتفاعل الاتزان: حرارة + C₂H₄(g) + H₂(g) ⇌ C₂H₆(g). هذا التفاعل ماص للحرارة (حرارة كمتفاعل). المطلوب هو زيادة كمية الهيدروجين في وعاء التفاعل.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** لزيادة كمية الهيدروجين، نحتاج إلى إزاحة الاتزان نحو اليسار (اتجاه تكوين المتفاعلات). في تفاعل ماص للحرارة، يؤدي خفض درجة الحرارة إلى إزاحة الاتزان نحو اليسار.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن، لزيادة كمية الهيدروجين في وعاء التفاعل، يجب خفض درجة الحرارة.

سؤال 58: ماذا تعني بقولك إن لدى محلولين أيونًا مشتركًا؟ اذكر مثالاً يوضح ذلك.

الإجابة: محلولان لهما أيون مشترك هو أيون موجود في كلا المحلولين. مثال: NaCl و BaCl2

خطوات الحل:

1. **الشرح:** عندما نقول إن لدى محلولين أيونًا مشتركًا، فهذا يعني أن هناك أيونًا واحدًا على الأقل موجود في كلا المحلولين. هذا الأيون يكون جزءًا من المركبات الذائبة في كل محلول. مثال يوضح ذلك: إذا كان لدينا محلول كلوريد الصوديوم (NaCl) ومحلول كلوريد البوتاسيوم (KCl)، فإن الأيون المشترك بينهما هو أيون الكلوريد (Cl⁻). في المحلول الأول، يتفكك NaCl إلى Na⁺ و Cl⁻. وفي المحلول الثاني، يتفكك KCl إلى K⁺ و Cl⁻. الأيون المشترك هو Cl⁻.

سؤال 59: لماذا لا تُعطى بعض المركبات مثل كلوريد الصوديوم قيم Ksp؟

الإجابة: لأنها مركبات أيونية تامة الذوبان في الماء

خطوات الحل:

1. **الشرح:** قيمة Ksp (ثابت حاصل الذوبان) تُستخدم لوصف اتزان الذوبان للمركبات الأيونية شحيحة الذوبان في الماء. وهي تمثل حاصل ضرب تراكيز الأيونات الناتجة عن ذوبان المركب عند الاتزان. بالنسبة للمركبات الأيونية التي تذوب تمامًا في الماء، مثل كلوريد الصوديوم (NaCl)، فإنها تتفكك بالكامل إلى أيوناتها ولا تصل إلى حالة اتزان ذوبان بالمعنى التقليدي. بمعنى آخر، ذائبيتها عالية جدًا لدرجة أنها لا تشكل راسبًا في الظروف العادية. لذلك، لا تُعطى لهذه المركبات قيم Ksp لأن مفهوم حاصل الذوبان لا ينطبق عليها.

سؤال 60: الأشعة السينية لماذا يُعد استعمال كبريتات الباريوم أفضل من كلوريد الباريوم عند التعرض للأشعة السينية؟ علمًا أنه عند درجة حرارة 26°C فإن 37.5 g من BaCl2 يمكن أن تذوب في 100 mL من الماء؟

الإجابة: لأن BaSO4 شحيح الذوبان (أقل ذائبية) من BaCl2 وبالتالي أقل سمية

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** السؤال يقارن بين استخدام كبريتات الباريوم (BaSO₄) وكلوريد الباريوم (BaCl₂) عند التعرض للأشعة السينية. كلا المركبين يحتويان على أيون الباريوم (Ba²⁺).
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** عند استخدام مركب يحتوي على الباريوم كعامل تباين في الأشعة السينية، فإننا نريد أن يبقى المركب في الجهاز الهضمي لأطول فترة ممكنة ليتمكن من امتصاص الأشعة السينية. هذا يتطلب أن يكون المركب قليل الذوبان في الماء (شحيح الذوبان) حتى لا يتم امتصاصه بسرعة في الجسم. المعطيات تشير إلى أن BaCl₂ يذوب بكمية كبيرة (37.5 g في 100 mL ماء عند 26°C)، مما يعني أنه ذائب بشكل كبير. بينما BaSO₄ معروف بأنه شحيح الذوبان جدًا.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** لأن BaSO₄ شحيح الذوبان جدًا مقارنة بـ BaCl₂، فإنه يبقى في الجهاز الهضمي لفترة أطول ويمتص الأشعة السينية بشكل فعال دون أن يتم امتصاص أيون الباريوم السام في مجرى الدم. لذلك، يُعد استعمال كبريتات الباريوم أفضل.

سؤال 61: فسر ما يحدث في الشكل 23-3 اعتمادًا على Qsp و Ksp.

الإجابة: Qsp > Ksp يتكون راسب

خطوات الحل:

1. **الشرح:** عند مقارنة حاصل الذوبان (Ksp) مع حاصل التفاعل الأيوني (Qsp) لمركب ما، يمكننا التنبؤ بما إذا كان سيتكون راسب أم لا. - إذا كان Qsp > Ksp: هذا يعني أن تراكيز الأيونات الموجودة في المحلول حاليًا أعلى من تلك التي يمكن أن تبقى ذائبة عند الاتزان. لذلك، سيتجه النظام نحو تقليل تراكيز الأيونات عن طريق تكوين راسب. إذن، يحدث في الشكل 23-3 أنه يتكون راسب عندما يكون Qsp أكبر من Ksp.

سؤال 62: صف المحلول الناتج عن خلط محلولين لهما Ksp = Qsp ، هل يتكون راسب؟

الإجابة: محلول مشبع، لا يتكون راسب

خطوات الحل:

1. **الشرح:** عند خلط محلولين لهما Ksp = Qsp، فهذا يعني أن حاصل ضرب تراكيز الأيونات في المحلول الناتج يساوي بالضبط ثابت حاصل الذوبان للمركب. هذه الحالة تمثل حالة اتزان ذوبان، حيث يكون المحلول مشبعًا. في هذه الحالة، يكون معدل ذوبان المادة الصلبة مساويًا لمعدل ترسيبها، وبالتالي لا يحدث تغير صافٍ في كمية الراسب. إذن، المحلول الناتج يكون مشبعًا، ولا يتكون راسب جديد، ولا يذوب الراسب الموجود.

سؤال 63: اكتب تعبير Ksp لكرومات الرصاص ، PbCrO4 ، واحسب ذائبية بوحدة L/mol ، علمًا أن Ksp = 2.3 × 10⁻¹³.

الإجابة: $Ksp = [Pb^{2+}][CrO_4^{2-}]$ $s = \sqrt{Ksp} = \sqrt{2.3 \times 10^{-13}} = 4.8 \times 10^{-7} mol/L$

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعادلة وتعبير Ksp):** كرومات الرصاص (PbCrO₄) مركب أيوني يتفكك في الماء حسب المعادلة: PbCrO₄(s) ⇌ Pb²⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq) تعبير Ksp لهذا الاتزان هو حاصل ضرب تراكيز الأيونات: $$Ksp = [Pb^{2+}][CrO_4^{2-}]$$
2. **الخطوة 2 (حساب الذائبية):** لنفترض أن ذائبية PbCrO₄ هي 's' مول/لتر. هذا يعني أنه عند الذوبان، يتكون 's' مول/لتر من أيونات Pb²⁺ و 's' مول/لتر من أيونات CrO₄²⁻. إذن، $[Pb^{2+}] = s$ و $[CrO_4^{2-}] = s$. بالتعويض في معادلة Ksp: $$Ksp = (s)(s) = s^2$$
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** لدينا Ksp = 2.3 × 10⁻¹³. $$s^2 = 2.3 \times 10^{-13}$$ $$s = \sqrt{2.3 \times 10^{-13}} \approx 4.8 \times 10^{-7} mol/L$$ إذن، ذائبية كرومات الرصاص هي **4.8 × 10⁻⁷ مول/لتر**.

سؤال 64: Ksp لفلوريد الإسكانديوم ، ScF3 ، عند درجة حرارة 298 يساوي 4.2×10⁻⁸. اكتب معادلة الاتزان الكيميائية لذائبية فلوريد الإسكانديوم في الماء. ما تركيز أيونات Sc³⁺ اللازمة لتكوين راسب إذا كان تركيز أيون الفلوريد 0.076 M؟

الإجابة: $ScF_3(s) \rightleftharpoons Sc^{3+}(aq) + 3F^-(aq)$ $[Sc^{3+}] = \frac{Ksp}{[F^-]^3} = \frac{4.2 \times 10^{-8}}{(0.076)^3} = 9.6 \times 10^{-5} M$

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (معادلة الاتزان وتعبير Ksp):** فلوريد الإسكانديوم (ScF₃) مركب أيوني يتفكك في الماء حسب المعادلة: $$ScF_3(s) \rightleftharpoons Sc^{3+}(aq) + 3F^-(aq)$$ تعبير Ksp لهذا الاتزان هو: $$Ksp = [Sc^{3+}][F^-]^3$$
2. **الخطوة 2 (حساب تركيز أيون الإسكانديوم):** لدينا Ksp = 4.2 × 10⁻⁸، وتركيز أيون الفلوريد $[F^-]$ = 0.076 M. نحن نريد إيجاد تركيز أيونات Sc³⁺ اللازمة لتكوين راسب، وهذا يحدث عندما يكون حاصل التفاعل الأيوني (Qsp) مساويًا لـ Ksp. نعوض بالقيم المعطاة في تعبير Ksp: $$4.2 \times 10^{-8} = [Sc^{3+}](0.076)^3$$
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** لحل المعادلة لإيجاد $[Sc^{3+}]$: $$[Sc^{3+}] = \frac{4.2 \times 10^{-8}}{(0.076)^3} = \frac{4.2 \times 10^{-8}}{0.000438976} \approx 9.567 \times 10^{-5} M$$ إذن، تركيز أيونات Sc³⁺ اللازمة لتكوين راسب هو حوالي **9.6 × 10⁻⁵ M**.

سؤال 65: هل يتكون راسب عند خلط 62.6 mL من CaCl2 الذي تركيزه 0.0322 M مع 31.3 mL من NaOH الذي تركيزه 0.0145 M؟ استعمل البيانات الموجودة في الجدول 4-3 وضح إجابتك.

الإجابة: $Qsp > Ksp$ يتكون راسب

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (حساب التراكيز الابتدائية للأيونات):** لدينا محلول CaCl₂ بتركيز 0.0322 M وحجم 62.6 mL، ومحلول NaOH بتركيز 0.0145 M وحجم 31.3 mL. عند خلطهما، يتكون Ca(OH)₂ وهو مركب شحيح الذوبان. الحجم الكلي للمحلول = 62.6 mL + 31.3 mL = 93.9 mL = 0.0939 L. عدد مولات Ca²⁺ = (0.0322 mol/L) × (0.0626 L) = 0.002015 mol. تركيز Ca²⁺ في المحلول النهائي = 0.002015 mol / 0.0939 L ≈ 0.02146 M. عدد مولات OH⁻ = (0.0145 mol/L) × (0.0313 L) = 0.00045385 mol. تركيز OH⁻ في المحلول النهائي = 0.00045385 mol / 0.0939 L ≈ 0.004833 M.
2. **الخطوة 2 (حساب Qsp):** معادلة اتزان ذوبان Ca(OH)₂ هي: Ca(OH)₂(s) ⇌ Ca²⁺(aq) + 2OH⁻(aq). تعبير Qsp هو: $Qsp = [Ca^{2+}][OH^-]^2$. بالتعويض بالتراكيز المحسوبة: $$Qsp = (0.02146)(0.004833)^2 \approx (0.02146)(0.00002336) \approx 5.01 \times 10^{-4}$$
3. **الخطوة 3 (المقارنة مع Ksp وتحديد النتيجة):** من الجدول 4-3 (المفترض وجوده)، قيمة Ksp لـ Ca(OH)₂ هي حوالي 5.5 × 10⁻⁶. بمقارنة Qsp و Ksp: $$Qsp (5.01 \times 10^{-4}) > Ksp (5.5 \times 10^{-6})$$ بما أن Qsp أكبر من Ksp، فإن تراكيز الأيونات أعلى من الحد المسموح به للاتزان. إذن، **يتكون راسب**.

سؤال 66: صناعة إيثانوات الإيثيل CH3COOCH2CH3 مذيب يستعمل في صناعة الورنيش، ويمكن إنتاجه بتفاعل الإيثانول وحمض الخليك. يمكن وصف الاتزان بالمعادلة الآتية: CH3COOH + CH3CH2OH ⇌ CH3COOCH2CH3 + H2O احسب Keq لالتزان الآتي: [CH3COOH] = 2.90 M; [CH3COOCH2CH3] = 0.316 M; [CH3CH2OH] = 0.313 M; [H2O] = 0.114 M

الإجابة: $Keq = \frac{[CH_3COOCH_2CH_3][H_2O]}{[CH_3COOH][CH_3CH_2OH]} = \frac{(0.316)(0.114)}{(2.90)(0.313)} = 0.0396$

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعادلة وتعبير Keq):** التفاعل هو: CH₃COOH + CH₃CH₂OH ⇌ CH₃COOCH₂CH₃ + H₂O. تعبير ثابت الاتزان (Keq) هو حاصل قسمة تراكيز النواتج على تراكيز المتفاعلات، كل مرفوعًا لأس يمثل معامله في المعادلة الموزونة: $$Keq = \frac{[CH_3COOCH_2CH_3][H_2O]}{[CH_3COOH][CH_3CH_2OH]}$$
2. **الخطوة 2 (التعويض بالقيم المعطاة):** لدينا التراكيز عند الاتزان: [CH₃COOH] = 2.90 M [CH₃CH₂OH] = 0.313 M [CH₃COOCH₂CH₃] = 0.316 M [H₂O] = 0.114 M
3. **الخطوة 3 (الحساب والنتيجة):** بالتعويض في معادلة Keq: $$Keq = \frac{(0.316)(0.114)}{(2.90)(0.313)} = \frac{0.036024}{0.9077} \approx 0.03967$$ إذن، قيمة Keq لهذا الاتزان هي حوالي **0.0397**.

ماذا يعني أن يكون لدى محلولين أيون مشترك؟

• أ) وجود جزيء مذيب واحد في كلا المحلولين.
• ب) وجود أيون واحد على الأقل موجود في كلا المحلولين.
• ج) أن يكون للمحلولين نفس درجة الحموضة (pH).
• د) أن يكون تركيز المادة المذابة متساوياً في كلا المحلولين.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: وجود أيون واحد على الأقل موجود في كلا المحلولين.

الشرح: 1. الأيون المشترك هو أيون يدخل في تركيب مركبين أيونيين أو أكثر. 2. عند ذوبان هذه المركبات في الماء، يظهر هذا الأيون في كلا المحلولين. 3. مثال: محلول NaCl (يعطي Na⁺ و Cl⁻) ومحلول KCl (يعطي K⁺ و Cl⁻) يشتركان في أيون الكلوريد (Cl⁻).

تلميح: فكر في الأيونات التي قد تتشاركها مركبات مختلفة عند ذوبانها.

التصنيف: تعريف | المستوى: سهل

لماذا لا تُعطى مركبات مثل كلوريد الصوديوم (NaCl) قيم Ksp؟

• أ) لأنها مركبات تساهمية وليست أيونية.
• ب) لأن قيم Ksp الخاصة بها غير معروفة علمياً.
• ج) لأنها مركبات أيونية تامة الذوبان في الماء.
• د) لأنها تتفاعل مع الماء ولا تذوب ببساطة.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: لأنها مركبات أيونية تامة الذوبان في الماء.

الشرح: 1. ثابت حاصل الذوبان (Ksp) يصف اتزان ذوبان المركبات الأيونية شحيحة الذوبان. 2. المركبات الأيونية التامة الذوبان (مثل NaCl) تتفكك بالكامل في الماء ولا تصل إلى حالة اتزان ذوبان بالمعنى التقليدي. 3. لذلك، مفهوم Ksp لا ينطبق عليها ولا تُعطى قيماً له.

تلميح: تذكر أن Ksp يرتبط بحالة اتزان الذوبان للمركبات شحيحة الذوبان.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

عند خلط محلولين بحيث يكون Ksp = Qsp، ما وصف المحلول الناتج وهل يتكون راسب؟

• أ) محلول غير مشبع، ويتكون راسب.
• ب) محلول مشبع، ويتكون راسب.
• ج) محلول مشبع، ولا يتكون راسب.
• د) محلول فوق مشبع، ويتكون راسب فوراً.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: محلول مشبع، ولا يتكون راسب.

الشرح: 1. عندما يكون Qsp = Ksp، فهذا يعني أن المحلول قد وصل إلى حالة الاتزان. 2. في حالة الاتزان، يكون المحلول مشبعاً بالمادة. 3. معدل ذوبان المادة الصلبة يساوي معدل ترسيبها، لذلك لا يتكون راسب جديد ولا يذوب الراسب الموجود.

تلميح: تذكر أن Ksp هو ثابت الاتزان، وQsp هو حاصل الضرب الأيوني اللحظي.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما تعبير ثابت حاصل الذوبان (Ksp) لمركب كرومات الرصاص PbCrO₄؟

• أ) Ksp = [Pb²⁺]²[CrO₄²⁻]
• ب) Ksp = [Pb²⁺][CrO₄²⁻]²
• ج) Ksp = [Pb²⁺][CrO₄²⁻]
• د) Ksp = [PbCrO₄]

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: Ksp = [Pb²⁺][CrO₄²⁻]

الشرح: 1. معادلة ذوبان كرومات الرصاص: PbCrO₄(s) ⇌ Pb²⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq). 2. تعبير Ksp هو حاصل ضرب تراكيز الأيونات الناتجة، كل مرفوع لأس يساوي معامله في المعادلة الموزونة. 3. معامل كل أيون هو 1، لذلك يكون التعبير: Ksp = [Pb²⁺]¹[CrO₄²⁻]¹ = [Pb²⁺][CrO₄²⁻].

تلميح: اكتب معادلة تفكك المركب الأيوني في الماء أولاً.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط

ما المتغير الوحيد الذي يؤدي تغييره إلى تغيير القيمة العددية لثابت الاتزان (Keq) لنظام كيميائي معين؟

• أ) تغير تراكيز المواد المتفاعلة
• ب) تغير الضغط الكلي للنظام
• ج) درجة الحرارة
• د) إضافة عامل محفز (مساعد)

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: درجة الحرارة

الشرح: 1. تعتمد قيمة ثابت الاتزان (Keq) حصرياً على درجة الحرارة. 2. عند تغيير التركيز أو الضغط، يختل الاتزان ويزاح النظام لتقليل أثر التغيير والعودة لنفس قيمة الثابت. 3. عند تغيير درجة الحرارة، تتغير سرعة التفاعلين الأمامي والعكسي بنسب مختلفة، مما يؤدي إلى قيمة ثابت اتزان جديدة ومختلفة عددياً.

تلميح: تذكر أن تغيير التركيز أو الضغط يزيح موضع الاتزان فقط دون تغيير قيمة الثابت.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط