صفحة 115 - كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

سؤال 78: 78. السبب والنتيجة افترض أن لديك 12.56 g من خليط مكون من كلوريد الصوديوم وكلوريد الباريوم، وفسر كيف يمكن استعمال تفاعل الترسيب لتحديد مقدار كل مركب في الخليط.

الإجابة: س:78: نذيب العينة، نُرسب BaSO4، نزن الراسب ونحسب BaCl2. كتلة NaCl = 12.56 - كتلة BaCl2.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** هذا السؤال يتطلب فهم كيفية استخدام تفاعل الترسيب لفصل وتحديد مكونات خليط. لدينا خليط من كلوريد الصوديوم (NaCl) وكلوريد الباريوم (BaCl₂). الفكرة الأساسية هي أن أيون الباريوم (Ba²⁺) يمكن ترسيبه على شكل كبريتات الباريوم (BaSO₄) بإضافة كبريتات (مثل H₂SO₄ أو Na₂SO₄)، بينما أيون الصوديوم (Na⁺) لا يكون راسباً مع الكبريتات. لذلك، نذيب العينة في الماء، ثم نضيف كبريتات لترسيب BaSO₄. بعد ترشيح وتجفيف الراسب، نزن كتلته. من كتلة BaSO₄، يمكن حساب كتلة الباريوم ثم كتلة BaCl₂ في الخليط الأصلي. أخيراً، كتلة NaCl تُحسب بطرح كتلة BaCl₂ من الكتلة الكلية للخليط (12.56 جم).

سؤال 79: 79. قارن أي المادتين الصلبتين: فوسفات الكالسيوم وفوسفات الحديد III لها ذائبية مولارية أكبر؟ إذا علمت أن $K_{sp} Ca_3(PO_4)_2 = 1.2 \times 10^{-29}$ و $K_{sp} FePO_4 = 1.0 \times 10^{-22}$ ، فأيهما له ذائبية g/L أعلى؟

الإجابة: س:79: الذائبية المولارية لـ Ca3(PO4)2 أكبر من FePO4. وكذلك ذائبيتها بوحدة g/L هي الأكبر.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات والقانون):** لدينا ثوابت ذائبية: - $K_{sp}$ لـ $Ca_3(PO_4)_2 = 1.2 \times 10^{-29}$ - $K_{sp}$ لـ $FePO_4 = 1.0 \times 10^{-22}$ الذائبية المولارية (S) هي عدد المولات المذابة في لتر من المحلول المشبع. نستخدم قانون $K_{sp}$ لحسابها. لـ $Ca_3(PO_4)_2$: $K_{sp} = [Ca^{2+}]^3[PO_4^{3-}]^2 = (3S)^3(2S)^2 = 108S^5$ لـ $FePO_4$: $K_{sp} = [Fe^{3+}][PO_4^{3-}] = S \times S = S^2$
2. **الخطوة 2 (حساب الذائبية المولارية):** لـ $FePO_4$: $S = \sqrt{K_{sp}} = \sqrt{1.0 \times 10^{-22}} = 1.0 \times 10^{-11} \, M$ لـ $Ca_3(PO_4)_2$: $108S^5 = 1.2 \times 10^{-29}$ $S^5 = \frac{1.2 \times 10^{-29}}{108} \approx 1.111 \times 10^{-31}$ $S = (1.111 \times 10^{-31})^{1/5} \approx 1.0 \times 10^{-6.2} \approx 6.3 \times 10^{-7} \, M$ إذن الذائبية المولارية لـ $Ca_3(PO_4)_2$ ($\approx 6.3 \times 10^{-7} \, M$) أكبر من ذائبية $FePO_4$ ($1.0 \times 10^{-11} \, M$).
3. **الخطوة 3 (مقارنة الذائبية بوحدة g/L):** لتحويل الذائبية المولارية إلى g/L، نضرب في الكتلة المولارية. الكتلة المولارية لـ $Ca_3(PO_4)_2 = 310.18 \, g/mol$ الذائبية بالـ g/L: $6.3 \times 10^{-7} \times 310.18 \approx 1.95 \times 10^{-4} \, g/L$ الكتلة المولارية لـ $FePO_4 = 150.82 \, g/mol$ الذائبية بالـ g/L: $1.0 \times 10^{-11} \times 150.82 \approx 1.51 \times 10^{-9} \, g/L$ إذن ذائبية $Ca_3(PO_4)_2$ بوحدة g/L هي الأعلى أيضاً.

سؤال 80: 80. تحضير الفوسجين COCl₂ غاز سام يستعمل في تصنيع بعض الأصباغ والأدوية والمبيدات الحشرية. ويمكن تحضيره بتفاعل أول أكسيد الكربون مع غاز الكلور وفق المعادلة: CO(g) + Cl₂(g) ⇌ COCl₂(g) بداية وضع 1.0000 mol من كلا الغازين في وعاء حجمه L 10.00. وعند وصولها إلى حالة الاتزان وجد أن تركيز كل منهما 0.0086 mol/L. ما تركيز الفوسجين عند الاتزان؟ وما Keq للنظام؟

الإجابة: س:80: المستهلك = 0.0914 M $1.2 \times 10^3 \approx Keq = \frac{0.0914}{(0.0086)^2}$

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لدينا التفاعل: $CO(g) + Cl_2(g) \rightleftharpoons COCl_2(g)$ الحجم = 10.00 L الكميات الأولية: 1.0000 mol من كل من CO و Cl₂. التركيزات الأولية: $[CO]_0 = [Cl_2]_0 = \frac{1.0000}{10.00} = 0.10000 \, M$ عند الاتزان: $[CO]_{eq} = [Cl_2]_{eq} = 0.0086 \, M$
2. **الخطوة 2 (حساب تركيز الفوسجين عند الاتزان):** التغير في التركيز (المستهلك من CO و Cl₂) = التركيز الأولي - التركيز عند الاتزان. $\Delta [CO] = 0.10000 - 0.0086 = 0.0914 \, M$ من معادلة التفاعل، كل 1 mol من CO ينتج 1 mol من COCl₂. إذن تركيز COCl₂ عند الاتزان = التغير في تركيز CO = **0.0914 M**.
3. **الخطوة 3 (حساب ثابت الاتزان Keq):** تعبير Keq: $Keq = \frac{[COCl_2]}{[CO][Cl_2]}$ بالتعويض: $Keq = \frac{0.0914}{(0.0086)(0.0086)} = \frac{0.0914}{7.396 \times 10^{-5}} \approx 1236$ إذن $Keq \approx 1.2 \times 10^3$.

سؤال 81: 81. عندما تقوم بعكس معادلة كيميائية حرارية لماذا يجب عكس إشارة ΔH؟

الإجابة: س:81: لأن ΔH تعتمد على اتجاه التفاعل؛ فعند عكس التفاعل تنعكس إشارة ΔH.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** في الكيمياء الحرارية، $\Delta H$ (التغير في المحتوى الحراري) يمثل كمية الحرارة الممتصة أو المنطلقة أثناء التفاعل عند ضغط ثابت. $\Delta H$ خاصية تعتمد على اتجاه التفاعل. إذا كان التفاعل طارداً للحرارة ($\Delta H < 0$) في اتجاه معين، فإن عكس التفاعل سيكون ماصاً للحرارة ($\Delta H > 0$)، والعكس صحيح. لذلك، عند عكس معادلة كيميائية حرارية، يجب عكس إشارة $\Delta H$ لتعكس التغير المعاكس في المحتوى الحراري.

سؤال 82: 82. مركب جديد تخيل أنك عالم، وقد قمت بتركيب سائل فريد وجديد وأسميته بيولان ومختصره يو. بيولان سائل غير سام، وتحضيره غير مكلف، وله القدرة على إذابة كمية كبيرة من غاز ثاني أكسيد الكربون وفق معادلة الاتزان: CO₂(g) ⇌ CO₂(yo), Keq = 3.4×10⁶

الإجابة: س:82: Keq كبير جداً يعني أن الاتزان يميل بقوة لتكوين CO2 المذاب في يولان.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** ثابت الاتزان (Keq) يعبر عن ميل التفاعل نحو النواتج أو المتفاعلات عند حالة الاتزان. التفاعل: $CO_2(g) \rightleftharpoons CO_2(yo)$ حيث (yo) تمثل CO₂ المذاب في سائل يولان.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** $Keq = 3.4 \times 10^6$ قيمة كبيرة جداً (أكبر بكثير من 1). تعبير Keq لهذا التفاعل البسيط سيكون: $Keq = \frac{[CO_2(yo)]}{[CO_2(g)]}$ (بافتراض أن تركيز المذاب في طوره النقي أو في محلول مخفف يتناسب مع تركيزه).
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** قيمة Keq الكبيرة تعني أن نسبة $\frac{[CO_2(yo)]}{[CO_2(g)]}$ كبيرة عند الاتزان. أي أن التوازن يميل بقوة نحو تكوين CO₂ المذاب في يولان، مما يشير إلى أن يولان مذيب ممتاز لامتصاص غاز ثاني أكسيد الكربون.

سؤال 83: 83. اكتب مقالة لمجلة أو صحيفة تفسر فيها ميزة يولان في مكافحة الارتفاع في درجات الحرارة العالمي.

الإجابة: س:83: يولان يمتص CO2 بكفاءة (Keq كبير). يستخدم صناعيًا لتقليل غازات الدفيئة.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** أحد التحديات العالمية الكبرى هو ظاهرة الاحتباس الحراري، والتي يلعب غاز ثاني أكسيد الكربون (CO₂) دوراً رئيسياً فيها كغاز دفيئة. اكتشاف سائل جديد مثل "يولان"، الذي يتميز بقدرة عالية على إذابة CO₂ (كما يتضح من ثابت الاتزان الكبير جداً $3.4 \times 10^6$)، يفتح آفاقاً واعدة في مكافحة هذه الظاهرة. يمكن استخدام يولان في أنظمة احتجاز الكربون من المصادر الصناعية الكبيرة مثل محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم أو مصانع الإسمنت. بدلاً من إطلاق CO₂ إلى الغلاف الجوي، يمكن تمرير غازات العادم عبر أعمدة تحتوي على يولان لامتصاص الغاز بكفاءة عالية. بعد التشبع، يمكن فصل CO₂ من السائل (على سبيل المثال، بتغيير الضغط أو الحرارة) وتخزينه أو استخدامه في عمليات صناعية أخرى، بينما يعاد تدوير السائل يولان لاستخدامه مرة أخرى. هذه التقنية يمكن أن تساهم بشكل فعال في تقليل انبعاثات غازات الدفيئة، وبالتالي المساعدة في التخفيف من الارتفاع في درجات الحرارة العالمية.

سؤال 84: 84. عسر الماء يسبب وجود أيونات الماغنيسيوم والكالسيوم في الماء عسره. بالاعتماد على الذائبية فسّر لماذا يعد وجود هذين الأيونين أحياناً غير مرغوب فيه. ثم أوجد الطرائق التي يمكن اتخاذها للحد من وجودهما.

الإجابة: س:84: تسبب القشور (Scale). الحد منها: الغليان، الترسيب الكيميائي، التبادل الأيوني.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم والسبب):** عسر الماء ينتج عن وجود أيونات الكالسيوم (Ca²⁺) والمغنيسيوم (Mg²⁺) بكميات كبيرة. هذه الأيونات غير مرغوب فيها أحياناً لأنها تتفاعل مع الصابون لتكوين راسب (صابون معدني) مما يقلل فعالية التنظيف. الأهم من ذلك، عند تسخين الماء (كما في الغلايات أو أنظمة التدفئة)، تترسب هذه الأيونات على شكل قشور صلبة من كربونات الكالسيوم (CaCO₃) وكبريتات الكالسيوم (CaSO₄) وغيرها. هذه القشور تقلل كفاءة نقل الحرارة، وتسد الأنابيب، وتزيد من استهلاك الطاقة وتكاليف الصيانة.
2. **الخطوة 2 (طرائق الحد منها):** 1. **الغليان:** طريقة بسيطة لإزالة العسر المؤقت (الناتج عن بيكربونات الكالسيوم والمغنيسيوم) حيث تتحول البيكربونات إلى كربونات غير ذائبة تترسب. 2. **الترسيب الكيميائي:** بإضافة مواد مثل رماد الصودا (كربونات الصوديوم) أو الجير المطفأ (هيدروكسيد الكالسيوم) التي تتفاعل مع الأيونات لتكوين رواسب يمكن ترشيحها. 3. **التبادل الأيوني:** الطريقة الأكثر شيوعاً في المنازل والصناعة. يتم تمرير الماء عبر راتنج يحتوي على أيونات الصوديوم (Na⁺). تتبادل الأيونات الموجبة في الراتنج (Na⁺) مع أيونات Ca²⁺ و Mg²⁺ في الماء، فتزيلها. يمكن تجديد الراتنج بمحلول ملحي مركز.

سؤال 85: التلوث تحتوي عوادم السيارات على الملوثات الخطرة: أول أكسيد النيتروجين NO وأول أكسيد الكربون CO. ويمكن أن تقلل كمية هذين الغازين في الهواء الجوي بتمريرهما فوق سبيكة (عامل محفز). عندما يمر غازا NO و CO فوق هذا المحفز ينشأ الاتزان الآتي: $2NO(g) + 2CO(g) \rightleftharpoons N_2(g) + 2CO_2(g)$ ويتأثر ثابت الاتزان بدرجة الحرارة، كما هو موضح في الجدول 7-3. 85. اكتب تعبير ثابت الاتزان لهذا الاتزان.

الإجابة: 85: $Keq = \frac{[N_2][CO_2]^2}{[NO]^2[CO]^2}$

خطوات الحل:

1. **الشرح:** تعبير ثابت الاتزان (Keq) يُكتب كنسبة تراكيز النواتج إلى تراكيز المتفاعلات، كل مرفوع إلى أس معامله في المعادلة المتزنة، مع استبعاد المواد الصلبة والسوائل النقية. المعادلة المتزنة: $2NO(g) + 2CO(g) \rightleftharpoons N_2(g) + 2CO_2(g)$ جميع المواد غازات، لذا تدخل جميعها في تعبير Keq. إذن: $Keq = \frac{[N_2] \times [CO_2]^2}{[NO]^2 \times [CO]^2}$

سؤال 86: 86. ادرس العلاقة بين Keq ودرجة الحرارة. استعمل مبدأ لوتشاتليه لاستنتاج ما إذا كان التفاعل الأمامي ماصًا أم طاردًا للطاقة.

الإجابة: س:86: زيادة الحرارة تخفض Keq، مما يعني أن التفاعل الأمامي طارد للحرارة.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (تحليل العلاقة):** يذكر السؤال أن ثابت الاتزان (Keq) يتأثر بدرجة الحرارة. إذا كانت زيادة درجة الحرارة تؤدي إلى انخفاض قيمة Keq (كما قد يُستنتج من جدول 7-3 المفترض)، فهذا يعني أن التفاعل الأمامي حساس للحرارة.
2. **الخطوة 2 (تطبيق مبدأ لوشاتليه):** مبدأ لوشاتليه ينص: إذا أُثر على نظام في حالة اتزان بعامل خارجي (مثل تغيير الحرارة)، فإن النظام يعدل نفسه لمقاومة هذا التغيير. إذا كانت زيادة الحرارة تخفض Keq، فهذا يعني أن النظام عند زيادة الحرارة يتحول نحو الجانب الذي يحتوي على المتفاعلات (NO و CO) لتقليل تأثير الحرارة المضافة.
3. **الخطوة 3 (الاستنتاج):** التحول نحو المتفاعلات عند إضافة حرارة يعني أن التفاعل الأمامي (الذي ينتج N₂ و CO₂) هو تفاعل **طارد للحرارة** (Exothermic). لأن التفاعل الطارد للحرارة يطلق حرارة، فإضافة حرارة تجعل النظام يعاكس ذلك بالتحول نحو التفاعل العكسي (الماص للحرارة).

سؤال 87: 87. فسر كيف يمكن أن يساعد الراديوتر (مبرد السيارة) المطلّي بالسبيكة على تقليل تركيز NO و CO في الغلاف الجوي.

الإجابة: س:87: السبيكة محفز. التبريد يزيح الاتزان (الطارد) نحو النواتج فيقل تركيز NO و CO.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** السبيكة المذكورة تعمل كمحفز، أي أنها تسرع الوصول إلى حالة الاتزان دون أن تُستهلك. من السؤال السابق (86)، استنتجنا أن التفاعل الأمامي (تحويل NO و CO إلى N₂ و CO₂) هو تفاعل طارد للحرارة. مبرد السيارة (الرادياتير) وظيفته تبريد المحرك. إذا كان هذا المبرد مطلّياً بالسبيكة المحفزة، فإن غازات العادم الساخنة (التي تحتوي على NO و CO) عند مرورها فوقه تتعرض للتبريد. وفقاً لمبدأ لوشاتليه، تبريد النظام (إزالة الحرارة) لتفاعل طارد للحرارة سيزيح حالة الاتزان نحو الجانب الذي يولد حرارة، وهو التفاعل الأمامي الطارد للحرارة. نتيجة لذلك، يزداد تحول NO و CO إلى النواتج (N₂ و CO₂)، مما يقلل من تركيز هذين الغازين الملوثين في الغازات المنبعثة إلى الغلاف الجوي.

مركب جديد: تخيل أنك عالم، وقد قمت بتركيب سائل فريد جديد أسميته بيولان (yo). بيولان له القدرة على إذابة كمية كبيرة من غاز ثاني أكسيد الكربون وفق معادلة الاتزان: CO₂(g) ⇌ CO₂(yo) حيث Keq = 3.4×10⁶. ماذا تشير قيمة Keq الكبيرة هذه؟

• أ) أن الاتزان يميل بقوة نحو تكوين CO₂ المذاب في يولان (النواتج).
• ب) أن الاتزان يميل بقوة نحو تكوين CO₂ الغازي (المتفاعلات).
• ج) أن تركيزي المتفاعلات والنواتج متساويان عند الاتزان.
• د) أن قيمة Keq لا علاقة لها بميل التفاعل.

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: أن الاتزان يميل بقوة نحو تكوين CO₂ المذاب في يولان (النواتج).

الشرح: 1. ثابت الاتزان Keq = [CO₂(yo)] / [CO₂(g)]. 2. قيمة Keq = 3.4 × 10⁶ أكبر بكثير من 1. 3. هذا يعني أن بسط الكسر (تركيز الناتج) أكبر كثيراً من مقامه (تركيز المتفاعل). 4. النتيجة: الاتزان يفضل تكوين CO₂ المذاب في يولان، مما يدل على أن يولان مذيب ممتاز لامتصاص CO₂.

تلميح: تذكر أن ثابت الاتزان (Keq) يعبر عن نسبة تراكيز النواتج إلى المتفاعلات عند الاتزان.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

عسر الماء ينتج عن وجود أيونات المغنيسيوم والكالسيوم. بالاعتماد على مفهوم الذائبية، لماذا يعد وجود هذين الأيونين غير مرغوب فيه أحياناً؟

• أ) لأنها تزيد من فعالية الصابون في التنظيف.
• ب) لأنها تترسب عند التسخين مكونة قشور صلبة (مثل كربونات الكالسيوم) تقلل كفاءة نقل الحرارة وتسد الأنابيب.
• ج) لأنها تجعل الماء موصلاً أفضل للكهرباء بشكل دائم.
• د) لأنها تتفاعل مع الأكسجين المذاب لتكوين أكاسيد سامة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: لأنها تترسب عند التسخين مكونة قشور صلبة (مثل كربونات الكالسيوم) تقلل كفاءة نقل الحرارة وتسد الأنابيب.

الشرح: 1. أيونات الكالسيوم (Ca²⁺) والمغنيسيوم (Mg²⁺) تذوب في الماء. 2. عند تسخين الماء (كما في الغلايات أو أنظمة التدفئة)، تزداد ذائبية بعض الأملاح العكسية. 3. تترسب هذه الأيونات على شكل مركبات قليلة الذائبية مثل كربونات الكالسيوم (CaCO₃). 4. هذه الترسبات (القشور) تعمل كعازل حراري وتقلل من كفاءة أنظمة التسخين وقد تسد الأنابيب.

تلميح: فكر في ما يحدث لأملاح الكالسيوم والمغنيسيوم عند تسخين الماء، مثل ما يحدث في الغلايات.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

أي من الطرق التالية تُعد من الطرق الفعالة للحد من عسر الماء (إزالة أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم)؟

• أ) التقطير البسيط لإزالة جميع الأملاح الذائبة.
• ب) التبادل الأيوني باستخدام راتنج يحل أيونات الصوديوم محل أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم.
• ج) إضافة حمض الهيدروكلوريك لتحويل الأيونات إلى غازات.
• د) الترشيح العادي لإزالة الجسيمات العالقة فقط.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: التبادل الأيوني باستخدام راتنج يحل أيونات الصوديوم محل أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم.

الشرح: 1. التبادل الأيوني: طريقة شائعة حيث يمر الماء عبر راتنج يحتوي على أيونات الصوديوم (Na⁺). 2. تتبادل أيونات الصوديوم في الراتنج مع أيونات Ca²⁺ و Mg²⁺ في الماء، فتزيلها. 3. يمكن تجديد الراتنج لاحقاً بمحلول ملحي مركز. 4. طرق أخرى تشمل الترسيب الكيميائي (بإضافة مواد مثل كربونات الصوديوم) والغليان (للعسر المؤقت فقط).

تلميح: فكر في العمليات التي تزيل الأيونات المعدنية من الماء عن طريق استبدالها بأيونات أخرى أقل إزعاجاً.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط

لديك 12.56 g من خليط مكون من كلوريد الصوديوم (NaCl) وكلوريد الباريوم (BaCl₂). ما الخطوة الأولى الصحيحة لتحديد مقدار كل مركب باستخدام تفاعل الترسيب؟

• أ) إضافة حمض الهيدروكلوريك مباشرة إلى الخليط الصلب.
• ب) تسخين الخليط لدرجة الانصهار.
• ج) إذابة العينة في الماء.
• د) وزن الخليط مرة أخرى للتأكد.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: إذابة العينة في الماء.

الشرح: 1. الخطوة الأولى في أي تحليل كمي باستخدام الترسيب هي إذابة العينة في مذيب مناسب (مثل الماء) للحصول على محلول يحتوي على الأيونات المراد تحليلها. 2. بعد الإذابة، يمكن إضافة كاشف ترسيب مناسب (مثل كبريتات) لترسيب أيون الباريوم على شكل BaSO₄، بينما يبقى أيون الصوديوم في المحلول. 3. الخطوات التالية تشمل الترشيح، التجفيف، الوزن، ثم الحسابات الكيميائية.

تلميح: يجب أن تكون المكونات في محلول لتتفاعل.

التصنيف: خطوات | المستوى: متوسط

بالمقارنة بين فوسفات الكالسيوم Ca₃(PO₄)₂ (Ksp = 1.2 × 10⁻²⁹) وفوسفات الحديد III FePO₄ (Ksp = 1.0 × 10⁻²²)، أي منهما له ذائبية مولارية (M) أكبر؟

• أ) فوسفات الحديد III FePO₄.
• ب) كلاهما لهما نفس الذائبية المولارية.
• ج) فوسفات الكالسيوم Ca₃(PO₄)₂.
• د) لا يمكن المقارنة بدون معرفة الحجم.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: فوسفات الكالسيوم Ca₃(PO₄)₂.

الشرح: 1. للذائبية المولارية (S): - لـ FePO₄: Ksp = S² → S = √(1.0 × 10⁻²²) ≈ 1.0 × 10⁻¹¹ M. - لـ Ca₃(PO₄)₂: Ksp = (3S)³(2S)² = 108S⁵ → S = ⁵√(Ksp/108) = ⁵√((1.2×10⁻²⁹)/108) ≈ 6.3 × 10⁻⁷ M. 2. المقارنة: 6.3 × 10⁻⁷ M > 1.0 × 10⁻¹¹ M. 3. النتيجة: الذائبية المولارية لـ Ca₃(PO₄)₂ أكبر.

تلميح: تذكر أن Ksp وحده لا يكفي للمقارنة المباشرة للذائبية إذا اختلفت صيغ المركبات. يجب حساب الذائبية المولارية (S) من Ksp.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: صعب

عند عكس معادلة كيميائية حرارية، لماذا يجب عكس إشارة ΔH (التغير في المحتوى الحراري)؟

• أ) لأن ΔH يجب أن يبقى موجباً دائماً.
• ب) لأن ΔH خاصية تعتمد على اتجاه التفاعل.
• ج) لأن القانون الدولي للكيمياء يفرض ذلك.
• د) لأن عكس المعادلة يضاعف كمية الحرارة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: لأن ΔH خاصية تعتمد على اتجاه التفاعل.

الشرح: 1. ΔH يمثل كمية الحرارة الممتصة أو المنطلقة عند ضغط ثابت لتفاعل كيميائي في اتجاه محدد. 2. إذا كان التفاعل الأمامي طارداً للحرارة (ΔH سالب)، فإن التفاعل العكسي سيكون ماصاً للحرارة (ΔH موجب)، والعكس صحيح. 3. لذلك، عند عكس المعادلة، نعكس إشارة ΔH لتعكس هذا التغير المعاكس في المحتوى الحراري.

تلميح: فكر في تعريف ΔH وكيف يرتبط بامتصاص أو إطلاق الحرارة للتفاعل في اتجاه معين.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

لتفاعل اختزال التلوث: 2NO(g) + 2CO(g) ⇌ N₂(g) + 2CO₂(g)، ما تعبير ثابت الاتزان Keq الصحيح؟

• أ) Keq = [N₂][CO₂] / ([NO][CO])
• ب) Keq = [N₂][CO₂]² / ([NO]²[CO]²)
• ج) Keq = [NO]²[CO]² / ([N₂][CO₂]²)
• د) Keq = [N₂]²[CO₂] / ([NO][CO]²)

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: Keq = [N₂][CO₂]² / ([NO]²[CO]²)

الشرح: 1. قاعدة كتابة تعبير Keq: (تراكيز النواتج)^أس / (تراكيز المتفاعلات)^أس، مع استبعاد المواد الصلبة والسوائل النقية. 2. جميع المواد في التفاعل غازات، لذا تدخل جميعها. 3. من المعادلة: 2NO + 2CO ⇌ N₂ + 2CO₂. 4. التعبير: Keq = (تركيز N₂) × (تركيز CO₂)² / ( (تركيز NO)² × (تركيز CO)² ).

تلميح: اكتب تعبير Keq كنسبة تراكيز النواتج إلى تراكيز المتفاعلات، كل مرفوع لأس معامله في المعادلة المتزنة.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: سهل

بالنظر إلى جدول يوضح أن قيمة Keq لتفاعل اختزال التلوث (2NO + 2CO ⇌ N₂ + 2CO₂) تنخفض بشكل كبير مع زيادة درجة الحرارة. باستخدام مبدأ لوشاتليه، ماذا يمكن استنتاج عن التفاعل الأمامي؟

• أ) التفاعل الأمامي ماص للحرارة (Endothermic).
• ب) التفاعل الأمامي طارد للحرارة (Exothermic).
• ج) درجة الحرارة لا تؤثر على طبيعة التفاعل.
• د) التفاعل لا يتأثر بمبدأ لوشاتليه.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: التفاعل الأمامي طارد للحرارة (Exothermic).

الشرح: 1. ملاحظة: زيادة الحرارة → انخفاض Keq. يعني أن النظام يتحول بعيداً عن النواتج (التي في البسط) عند إضافة حرارة. 2. وفق مبدأ لوشاتليه: إضافة حرارة تجعل النظام يتحول نحو التفاعل الذي يمتص الحرارة (التفاعل العكسي) لتقليل تأثير الحرارة المضافة. 3. إذا كان التفاعل العكسي ماصاً للحرارة، فإن التفاعل الأمامي المقابل له يجب أن يكون طارداً للحرارة. 4. الاستنتاج: التفاعل الأمامي طارد للحرارة.

تلميح: مبدأ لوشاتليه: إذا أُثر على نظام في اتزان، يتحول النظام لمقاومة هذا التغيير. فكر في تأثير إضافة الحرارة على التفاعل الطارد والماص.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط

بناءً على مبدأ لوشاتليه، إذا أدت زيادة درجة حرارة نظام متزن إلى انخفاض قيمة ثابت الاتزان (Keq)، فماذا نستنتج عن طبيعة التفاعل الأمامي؟

• أ) التفاعل الأمامي ماص للحرارة
• ب) التفاعل الأمامي طارد للحرارة
• ج) التفاعل العكسي ماص للحرارة
• د) التفاعل لا يتأثر بتغير درجة الحرارة

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: التفاعل الأمامي طارد للحرارة

الشرح: ١. انخفاض قيمة Keq يعني انزياح الاتزان نحو اليسار (زيادة المتفاعلات ونقص النواتج). ٢. حسب مبدأ لوشاتليه، عند رفع الحرارة ينزاح النظام نحو الاتجاه الذي يمتص الحرارة (التفاعل الماص). ٣. بما أن الانزياح نحو اليسار هو الذي استهلك الحرارة المضافة، فإن التفاعل العكسي هو الماص للحرارة. ٤. بالتالي، يكون التفاعل الأمامي (المعاكس) طارداً للحرارة.

تلميح: فكر في كيفية تأثير انزياح الاتزان نحو المتفاعلات (اليسار) على قيمة البسط والمقام في تعبير ثابت الاتزان.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط

إذا لاحظت عند دراسة نظام كيميائي متزن أن قيمة ثابت الاتزان (Keq) تنخفض بشكل ملحوظ عند رفع درجة الحرارة، فماذا تستنتج عن طبيعة التفاعل الأمامي وفقاً لمبدأ لوشاتليه؟

• أ) التفاعل الأمامي ماص للحرارة.
• ب) التفاعل الأمامي طارد للحرارة.
• ج) التفاعل لا يتأثر بتغير درجة الحرارة.
• د) التفاعل في حالة اتزان سكوني لا يتغير.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: التفاعل الأمامي طارد للحرارة.

الشرح: ١. ثابت الاتزان (Keq) يمثل النسبة بين تراكيز النواتج إلى المتفاعلات. ٢. انخفاض قيمة Keq عند رفع الحرارة يشير إلى أن النظام انزاح نحو المتفاعلات (اليسار) لتقليل أثر الحرارة المضافة. ٣. حسب مبدأ لوشاتليه، التفاعل ينزاح في الاتجاه الماص للحرارة عند التسخين. ٤. بما أن الانزياح لليسار هو الماص للحرارة، فإن التفاعل الأمامي (نحو اليمين) يجب أن يكون طارداً للحرارة. ٥. النتيجة: التفاعل الأمامي طارد للحرارة.

تلميح: تذكر أن انخفاض Keq يعني انزياح الاتزان نحو المتفاعلات؛ فكر في أي اتجاه ينزاح التفاعل لامتصاص الحرارة المضافة.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط