صفحة 116 - كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

سؤال 1: أي مما يأتي يصف نظامًا وصل إلى حالة الاتزان الكيميائي؟ a. لا يوجد ناتج جديد يتكون بفعل التفاعل الأمامي. b. لا يحدث التفاعل العكسي في النظام. c. تركيز المتفاعلات في النظام يساوي تركيز النواتج. d. سرعة حدوث التفاعل الأمامي تساوي سرعة حدوث التفاعل العكسي.

الإجابة: س1: (د) سرعة حدوث التفاعل الأمامي تساوي سرعة حدوث التفاعل العكسي.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** لنفهم هذا السؤال عن الاتزان الكيميائي. الاتزان الكيميائي هو حالة في التفاعل الكيميائي تكون فيها سرعة التفاعل الأمامي (الذي يحول المتفاعلات إلى نواتج) مساوية لسرعة التفاعل العكسي (الذي يحول النواتج إلى متفاعلات). عندما تكون السرعتان متساويتين، فإن تركيزات المواد المتفاعلة والنواتج تبقى ثابتة مع مرور الوقت، لكن التفاعل لا يتوقف؛ بل يستمر في كلا الاتجاهين بنفس المعدل. لذلك، الخيار الذي يصف هذه الحالة بدقة هو الخيار الذي يقول إن سرعة التفاعل الأمامي تساوي سرعة التفاعل العكسي. إذن الإجابة هي: **د**

سؤال 2: يستطيع الطلاب إجراء التفاعل بين أيونات $S_2O_8^{2-}$ وأيونات اليوديد $I^-$ لأنه يسير ببطء كاف لقياس سرعته. $S_2O_8^{2-}(aq) + 2I^-(aq) \rightarrow 2SO_4^{2-}(aq) + I_2(aq)$ تم تحديد رتبة هذا التفاعل في المختبر لتكون الرتبة الأولى في $S_2O_8^{2-}$ والرتبة الأولى في $I^-$. ما قانون السرعة الكلي لهذا التفاعل؟ a. $R = k[S_2O_8^{2-}]^2[I^-]$ b. $R = k[S_2O_8^{2-}][I^-]$ c. $R = k[S_2O_8^{2-}][I^-]^2$ d. $R = k[S_2O_8^{2-}]^2[I^-]^2$

الإجابة: س2: (ب) $R = k[S_2O_8^{2-}][I^-]$

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - التفاعل: $S_2O_8^{2-}(aq) + 2I^-(aq) \rightarrow 2SO_4^{2-}(aq) + I_2(aq)$ - رتبة التفاعل في $S_2O_8^{2-}$ هي الأولى. - رتبة التفاعل في $I^-$ هي الأولى.
2. **الخطوة 2 (القانون):** قانون السرعة الكلي للتفاعل يُكتب على الصورة: $$R = k[A]^m[B]^n$$ حيث: - $R$ هي سرعة التفاعل. - $k$ هو ثابت السرعة. - $[A]$ و $[B]$ هما تركيزي المتفاعلين. - $m$ و $n$ هما رتبة التفاعل بالنسبة لكل متفاعل. هنا، $A$ هو $S_2O_8^{2-}$ و $B$ هو $I^-$.
3. **الخطوة 3 (الحل):** بما أن الرتبة في $S_2O_8^{2-}$ هي الأولى، فإن $m = 1$. وبما أن الرتبة في $I^-$ هي الأولى، فإن $n = 1$. بالتعويض في قانون السرعة: $$R = k[S_2O_8^{2-}]^1[I^-]^1$$ وهذا يُبسَّط إلى: $$R = k[S_2O_8^{2-}][I^-]$$
4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن قانون السرعة الكلي هو: **$R = k[S_2O_8^{2-}][I^-]$**

سؤال 3: استعمل الرسوم الآتية للإجابة عن السؤال 3. أي الرسوم الأربعة يبين المادة التي لها أضعف قوى بين الجزيئات؟ a. A b. B c. C d. D

الإجابة: س3: (ب) الرسم (B)

خطوات الحل:

1. **الشرح:** الفكرة في هذا السؤال هي فهم العلاقة بين قوى التجاذب بين الجزيئات ودرجة الحرارة التي يغلي عندها المادة. قوى التجاذب بين الجزيئات هي القوى التي تربط الجزيئات ببعضها في الحالة السائلة أو الصلبة. كلما كانت هذه القوى أضعف، كلما كان من السهل على الجزيئات أن تتحرر من السائل وتتحول إلى غاز، وبالتالي فإن درجة الغليان تكون أقل. في الرسم البياني، المحور الرأسي يمثل درجة الحرارة والمحور الأفقي يمثل الزمن. الخط الذي يبدأ الغليان عند أدنى درجة حرارة يمثل المادة التي لديها أضعف قوى بين الجزيئات، لأنها تحتاج إلى طاقة حرارية أقل للتغلب على هذه القوى والتحول إلى غاز. لذلك، الرسم الذي يبين المادة التي لها أضعف قوى بين الجزيئات هو الرسم الذي يبدأ الغليان عند أدنى درجة حرارة. إذن الإجابة هي: **ب**

سؤال 4: أي أنواع القوى بين الجزيئات ينتج عن عدم توازن مؤقت في الكثافة الإلكترونية حول نواة الذرة؟ a. الروابط الأيونية b. قوى التشتت c. قوى ثنائية القطب d. الروابط الهيدروجينية

الإجابة: س4: (ب) قوى التشتت.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** نتذكر أن القوى بين الجزيئات هي قوى تجاذب ضعيفة نسبياً مقارنة بالروابط الكيميائية داخل الجزيء. هناك عدة أنواع منها، مثل قوى التشتت (لندن)، وقوى ثنائية القطب، والروابط الهيدروجينية.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** قوى التشتت (لندن) تنشأ بسبب عدم توازن مؤقت في الكثافة الإلكترونية حول نواة الذرة في الجزيء. هذا يؤدي إلى تكوين ثنائي قطب لحظي، والذي بدوره يحث ثنائي قطب في جزيء مجاور، مما يسبب تجاذباً ضعيفاً بين الجزيئات. هذه القوى موجودة في جميع الجزيئات، سواء كانت قطبية أو غير قطبية، وهي الأضعف بين أنواع القوى بين الجزيئات. الخيارات الأخرى: - الروابط الأيونية: هي روابط كيميائية قوية بين الأيونات، وليست قوى بين جزيئات. - قوى ثنائية القطب: تنشأ بين الجزيئات القطبية الدائمة. - الروابط الهيدروجينية: نوع خاص من قوى ثنائية القطب، تنشأ بين ذرة هيدروجين مرتبطة بذرة عالية الكهرسلبية (مثل N, O, F) وزوج حر من إلكترونات على ذرة أخرى عالية الكهرسلبية.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن النوع الذي ينتج عن عدم توازن مؤقت في الكثافة الإلكترونية هو: **قوى التشتت**

سؤال 5: استعمل الجدول الآتي للإجابة عن الأسئلة من 5 إلى 7. ما قيمة $K_{sp}$ لـ $MnCO_3$ عند درجة حرارة 298K؟ a. $2.24 \times 10^{-11}$ b. $4.00 \times 10^{-11}$ c. $1.12 \times 10^{-9}$ d. $5.60 \times 10^{-9}$

الإجابة: س5: (أ) $2.24 \times 10^{-11}$

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا من الجدول (المفترض): - المادة: $MnCO_3$ - درجة الحرارة: 298 K - من الجدول، قيمة $K_{sp}$ لـ $MnCO_3$ عند 298 K هي $2.24 \times 10^{-11}$. (ملاحظة: بما أن الجدول غير مرفق هنا، نفترض أن هذه القيمة موجودة في الجدول المشار إليه في السؤال.)
2. **الخطوة 2 (المفهوم):** $K_{sp}$ هو ثابت حاصل الإذابة، وهو مقياس لذائبية مادة صلبة قليلة الذوبان في الماء. لكل مركب قليل الذوبان قيمة $K_{sp}$ عند درجة حرارة معينة، وهي ثابتة عند تلك الدرجة.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن قيمة $K_{sp}$ لـ $MnCO_3$ عند 298 K هي: **$2.24 \times 10^{-11}$**

سؤال 6: ما ذائبية $MnCO_3$ عند درجة حرارة 298 K؟ a. $4.73 \times 10^{-6} M$ b. $6.32 \times 10^{-2} M$ c. $7.48 \times 10^{-5} M$ d. $3.35 \times 10^{-5} M$

الإجابة: س6: (أ) $4.73 \times 10^{-6} M$

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - المادة: $MnCO_3$ - درجة الحرارة: 298 K - من السؤال 5، $K_{sp} = 2.24 \times 10^{-11}$. - معادلة الذوبان: $MnCO_3(s) \rightleftharpoons Mn^{2+}(aq) + CO_3^{2-}(aq)$
2. **الخطوة 2 (القانون):** للمركب $MnCO_3$، إذا كانت الذائبية (التركيز عند الإشباع) تساوي $s$ مول/لتر، فإن: $$[Mn^{2+}] = s$$ $$[CO_3^{2-}] = s$$ و $K_{sp}$ يُعطى بالعلاقة: $$K_{sp} = [Mn^{2+}][CO_3^{2-}] = s \times s = s^2$$
3. **الخطوة 3 (الحل):** بالتعويض بقيمة $K_{sp}$: $$s^2 = 2.24 \times 10^{-11}$$ نأخذ الجذر التربيعي للطرفين: $$s = \sqrt{2.24 \times 10^{-11}}$$ $$s = \sqrt{2.24} \times \sqrt{10^{-11}}$$ $$\sqrt{2.24} \approx 1.497$$ $$\sqrt{10^{-11}} = 10^{-5.5} = 10^{-5} \times 10^{-0.5} \approx 10^{-5} \times 0.3162$$ $$s \approx 1.497 \times 10^{-5} \times 0.3162 \approx 4.73 \times 10^{-6}$$
4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن ذائبية $MnCO_3$ عند 298 K هي: **$4.73 \times 10^{-6} M$**

سؤال 7: عند خلط 50mL من $K_2CO_3$ الذي تركيزه $3.00 \times 10^{-6} M$ مع 50 mL من $MnCl_2$ ، سوف يتكون راسب من $MnCO_3$ فقط عندما يكون تركيز محلول $MnCl_2$ أكبر من: a. $7.47 \times 10^{-6} M$ b. $1.49 \times 10^{-5} M$ c. $2.99 \times 10^{-5} M$ d. $1.02 \times 10^{-5} M$

الإجابة: س7: (ج) $2.99 \times 10^{-5} M$

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - حجم $K_2CO_3$: 50 mL، تركيزه $[CO_3^{2-}] = 3.00 \times 10^{-6} M$. - حجم $MnCl_2$: 50 mL، تركيزه مجهول، نرمز له بـ $[Mn^{2+}]_0$. - الحجم الكلي بعد الخلط: 100 mL. - من السؤال 5، $K_{sp}$ لـ $MnCO_3 = 2.24 \times 10^{-11}$. - يتكون الراسب عندما يتجاوز حاصل الإذابة $Q$ قيمة $K_{sp}$.
2. **الخطوة 2 (القانون):** بعد الخلط، التركيزات تتغير بسبب التخفيف. تركيز $CO_3^{2-}$ بعد الخلط: $$[CO_3^{2-}] = \frac{3.00 \times 10^{-6} \times 50}{100} = 1.50 \times 10^{-6} M$$ تركيز $Mn^{2+}$ بعد الخلط: $$[Mn^{2+}] = \frac{[Mn^{2+}]_0 \times 50}{100} = 0.5 \times [Mn^{2+}]_0$$ حاصل الإذابة $Q$: $$Q = [Mn^{2+}][CO_3^{2-}] = (0.5 \times [Mn^{2+}]_0) \times (1.50 \times 10^{-6})$$ يتكون الراسب عندما $Q > K_{sp}$.
3. **الخطوة 3 (الحل):** لنوجد التركيز الأدنى لـ $[Mn^{2+}]_0$ الذي يجعل $Q = K_{sp}$ (حد بدء الترسيب): $$(0.5 \times [Mn^{2+}]_0) \times (1.50 \times 10^{-6}) = 2.24 \times 10^{-11}$$ $$0.5 \times [Mn^{2+}]_0 = \frac{2.24 \times 10^{-11}}{1.50 \times 10^{-6}}$$ $$0.5 \times [Mn^{2+}]_0 = 1.4933 \times 10^{-5}$$ $$[Mn^{2+}]_0 = \frac{1.4933 \times 10^{-5}}{0.5} = 2.9866 \times 10^{-5} M$$ تقريباً: $2.99 \times 10^{-5} M$. لذلك، يتكون الراسب عندما يكون تركيز $MnCl_2$ أكبر من هذه القيمة.
4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن يتكون الراسب عندما يكون تركيز محلول $MnCl_2$ أكبر من: **$2.99 \times 10^{-5} M$**

أي مما يأتي يصف بدقة حالة الاتزان الكيميائي في نظام ما؟

• أ) لا يوجد ناتج جديد يتكون بفعل التفاعل الأمامي.
• ب) لا يحدث التفاعل العكسي في النظام.
• ج) تركيز المتفاعلات في النظام يساوي تركيز النواتج.
• د) سرعة التفاعل الأمامي تساوي سرعة حدوث التفاعل العكسي.

الإجابة الصحيحة: d

الإجابة: سرعة التفاعل الأمامي تساوي سرعة حدوث التفاعل العكسي.

الشرح: 1. عند الاتزان الكيميائي، يستمر التفاعل في كلا الاتجاهين (الأمامي والعكسي). 2. معدل تكوين النواتج (السرعة الأمامية) يصبح مساوياً لمعدل تكوين المتفاعلات من النواتج (السرعة العكسية). 3. نتيجة لهذا التساوي في السرعات، تبقى تركيزات جميع المواد المتفاعلة والنواتج ثابتة مع مرور الوقت، لكنها لا تتساوى بالضرورة.

تلميح: فكر في ما يحدث لتركيزات المواد عندما لا تتغير مع الزمن، مع استمرار التفاعل.

التصنيف: تعريف | المستوى: سهل

إذا كان تفاعل S₂O₈²⁻ مع I⁻ من الرتبة الأولى بالنسبة لكل منهما، فما قانون السرعة الكلي لهذا التفاعل؟

• أ) R = k[S₂O₈²⁻]²[I⁻]
• ب) R = k[S₂O₈²⁻][I⁻]
• ج) R = k[S₂O₈²⁻]²[I⁻]²
• د) R = k[S₂O₈²⁻][I⁻]²

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: R = k[S₂O₈²⁻][I⁻]

الشرح: 1. قانون السرعة الكلي: R = k[A]^m[B]^n، حيث m و n هما رتبة التفاعل بالنسبة للمتفاعلين A و B على التوالي. 2. المعطيات: الرتبة في S₂O₈²⁻ هي الأولى (m=1)، والرتبة في I⁻ هي الأولى (n=1). 3. بالتعويض: R = k[S₂O₈²⁻]^1[I⁻]^1 = k[S₂O₈²⁻][I⁻].

تلميح: تذكر أن قانون السرعة الكلي يُكتب بضرب تركيز كل متفاعل مرفوع لأس يساوي رتبة التفاعل بالنسبة له.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط

أي أنواع القوى بين الجزيئات ينشأ عن عدم توازن مؤقت في توزيع الإلكترونات حول النواة؟

• أ) الروابط الأيونية
• ب) قوى التشتت
• ج) قوى ثنائية القطب
• د) الروابط الهيدروجينية

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: قوى التشتت

الشرح: 1. قوى التشتت (قوى لندن) تنشأ بسبب حركة الإلكترونات المستمرة حول النواة. 2. تؤدي هذه الحركة إلى تكوين ثنائي قطب لحظي (شحنة موجبة وسالبة مؤقتة) في الجزيء. 3. هذا الثنائي القطب اللحظي يحث ثنائي قطب مماثلاً في جزيء مجاور، مما يؤدي إلى تجاذب ضعيف ومؤقت بين الجزيئات.

تلميح: هذه القوى موجودة في جميع الجزيئات، حتى غير القطبية، وهي الأضعف بين أنواع القوى بين الجزيئات.

التصنيف: تعريف | المستوى: متوسط

ما الصيغة الرياضية المستخدمة لحساب ذائبية مركب أيوني ثنائي مثل MnCO₃ من خلال ثابت حاصل الإذابة (Ksp)؟

• أ) s = Ksp
• ب) s = Ksp / 2
• ج) s = √(Ksp)
• د) s = 2 × Ksp

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: s = √(Ksp)

الشرح: 1. معادلة ذوبان MnCO₃: MnCO₃(s) ⇌ Mn²⁺(aq) + CO₃²⁻(aq). 2. إذا كانت الذائبية (التركيز عند الإشباع) = s مول/لتر، فإن [Mn²⁺] = s و [CO₃²⁻] = s. 3. قانون حاصل الإذابة: Ksp = [Mn²⁺][CO₃²⁻] = s × s = s². 4. لحساب الذائبية: s = √(Ksp).

تلميح: تذكر معادلة التفكك للمركب ثنائي الأيون، وكيفية التعبير عن تركيزات الأيونات بدلالة الذائبية (s).

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط

عند خلط محلولين يحتويان على أيونات مشتركة مع مركب قليل الذوبان، متى يتوقع بدء تكون الراسب؟

• أ) عندما يكون Q أقل من Ksp.
• ب) عندما يكون Q مساوياً لـ Ksp.
• ج) عندما يكون Q أكبر من Ksp.
• د) عندما يكون تركيز أحد الأيونات صفراً.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: عندما يكون Q أكبر من Ksp.

الشرح: 1. حاصل الإذابة (Q) يمثل ناتج تركيزات الأيونات في المحلول في أي لحظة. 2. ثابت حاصل الإذابة (Ksp) يمثل قيمة Q عند حالة الإشباع (الحد الأقصى قبل الترسيب). 3. قاعدة الترسيب: - إذا Q < Ksp: المحلول غير مشبع، لا يتكون راسب. - إذا Q = Ksp: المحلول مشبع، على حافة الترسيب. - إذا Q > Ksp: المحلول فوق مشبع، يتكون راسب حتى يعود Q إلى Ksp.

تلميح: فكر في العلاقة بين تركيزات الأيونات الفعلية في المحلول بعد الخلط، وقيمة الحد الأقصى المسموح به قبل الترسيب.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: صعب