صفحة 141 - كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

سؤال 1: استنتج ما الذي يمكنك أن تستنتجه حول كثافة الإيثاين مقارنة بكثافة الهواء؟

الإجابة: الإيثاين أقل كثافة من الهواء.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** لنفهم العلاقة بين الكثافة وكتلة الجزيئات. بشكل عام، الغازات التي لها كتلة جزيئية أكبر تكون أكثر كثافة من الغازات التي لها كتلة جزيئية أقل، عند نفس الظروف من الضغط ودرجة الحرارة.
2. **الخطوة 2 (حساب الكتلة الجزيئية):** نحتاج لحساب الكتلة الجزيئية للإيثاين (C2H2) والكتلة الجزيئية التقريبية للهواء. - الكتلة الجزيئية للإيثاين (C2H2): - الكربون (C): 12.01 g/mol × 2 = 24.02 g/mol - الهيدروجين (H): 1.01 g/mol × 2 = 2.02 g/mol - الكتلة الجزيئية للإيثاين = 24.02 + 2.02 = 26.04 g/mol - الكتلة الجزيئية التقريبية للهواء: - الهواء يتكون بشكل أساسي من النيتروجين (N2) والأكسجين (O2). - الكتلة الجزيئية للنيتروجين (N2) ≈ 14 × 2 = 28 g/mol - الكتلة الجزيئية للأكسجين (O2) ≈ 16 × 2 = 32 g/mol - متوسط الكتلة الجزيئية للهواء حوالي 29 g/mol.
3. **الخطوة 3 (المقارنة والاستنتاج):** بمقارنة الكتل الجزيئية: - كتلة الإيثاين الجزيئية ≈ 26.04 g/mol - كتلة الهواء الجزيئية التقريبية ≈ 29 g/mol بما أن الكتلة الجزيئية للإيثاين أقل من الكتلة الجزيئية للهواء، فإن كثافة الإيثاين ستكون أقل من كثافة الهواء.
4. **النتيجة:** إذن، يمكن استنتاج أن كثافة الإيثاين **أقل من كثافة الهواء**.

سؤال 2: توقع ينتج تفاعل كربيد الكالسيوم مع الماء مادتين، الأولى: غاز الإيثاين C2H2 . فما المادة الثانية؟ اكتب معادلة كيميائية موزونة لهذا التفاعل.

الإجابة: هيدروكسيد الكالسيوم (Ca(OH)2) CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (فهم التفاعل):** السؤال يذكر أن تفاعل كربيد الكالسيوم (CaC2) مع الماء (H2O) ينتج غاز الإيثاين (C2H2) ومادة أخرى. نحتاج لتحديد هذه المادة الثانية وكتابة معادلة موزونة.
2. **الخطوة 2 (تحديد المواد المتفاعلة والنواتج):** المواد المتفاعلة هي: كربيد الكالسيوم (CaC2) والماء (H2O). المواد الناتجة هي: غاز الإيثاين (C2H2) ومادة أخرى غير معروفة. لنفكر في العناصر الموجودة في المواد المتفاعلة: كالسيوم (Ca)، كربون (C)، هيدروجين (H)، وأكسجين (O). غاز الإيثاين يحتوي على كربون وهيدروجين (C2H2). المادة الثانية يجب أن تحتوي على العناصر المتبقية، وهي الكالسيوم والأكسجين والهيدروجين. الصيغة الكيميائية الشائعة التي تحتوي على هذه العناصر هي هيدروكسيد الكالسيوم (Ca(OH)2).
3. **الخطوة 3 (كتابة المعادلة غير الموزونة):** نكتب المعادلة الأولية بناءً على ما توصلنا إليه: $$CaC_2 + H_2O \rightarrow C_2H_2 + Ca(OH)_2$$
4. **الخطوة 4 (موازنة المعادلة):** الآن، لنوازن المعادلة: - الكالسيوم (Ca): ذرة واحدة في كل طرف (موزون). - الكربون (C): ذرتان في الطرف الأيسر، وذرتان في الطرف الأيمن (موزون). - الأكسجين (O): ذرة واحدة في الطرف الأيسر، وذرتان في الطرف الأيمن (غير موزون). - الهيدروجين (H): ذرتان في الطرف الأيسر، وذرتان في الإيثاين + ذرتان في هيدروكسيد الكالسيوم = 4 ذرات في الطرف الأيمن (غير موزون). للموازنة، نضع معامل 2 أمام جزيء الماء (H2O): $$CaC_2 + 2H_2O \rightarrow C_2H_2 + Ca(OH)_2$$
5. **الخطوة 5 (التحقق من الموازنة):** لنتحقق مرة أخرى: - الكالسيوم (Ca): 1 في كل طرف. - الكربون (C): 2 في كل طرف. - الأكسجين (O): 2 في الطرف الأيسر (من 2H2O)، و 2 في الطرف الأيمن (من Ca(OH)2). - الهيدروجين (H): 4 في الطرف الأيسر (من 2H2O)، و 2 في C2H2 + 2 في Ca(OH)2 = 4 في الطرف الأيمن. المعادلة الآن موزونة.
6. **النتيجة:** المادة الثانية هي **هيدروكسيد الكالسيوم (Ca(OH)2)**. المعادلة الكيميائية الموزونة هي: $$CaC_2 + 2H_2O \rightarrow C_2H_2 + Ca(OH)_2$$

ما المادة الثانية الناتجة عن تفاعل كربيد الكالسيوم (CaC₂) مع الماء (H₂O) إلى جانب غاز الإيثاين (C₂H₂)؟

• أ) أكسيد الكالسيوم (CaO)
• ب) هيدروكسيد الكالسيوم (Ca(OH)₂)
• ج) كربونات الكالسيوم (CaCO₃)
• د) هيدروجين (H₂)

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: هيدروكسيد الكالسيوم (Ca(OH)₂)

الشرح: 1. المواد المتفاعلة: CaC₂ و H₂O. 2. النواتج المعروفة: C₂H₂. 3. العناصر المتبقية: Ca, O, H. 4. المركب الشائع الذي يحتوي على هذه العناصر هو هيدروكسيد الكالسيوم Ca(OH)₂. 5. المعادلة الموزونة: CaC₂ + 2H₂O → C₂H₂ + Ca(OH)₂.

تلميح: فكر في العناصر المتبقية من المواد المتفاعلة بعد تكوين الإيثاين.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط

ما المعادلة الكيميائية الموزنة لاحتراق الإيثاين (الأسيتيلين) في وجود كمية كافية من الأكسجين؟

• أ) C₂H₂ + 3O₂ → 2CO₂ + H₂O
• ب) 2C₂H₂ + 3O₂ → 4CO + 2H₂O
• ج) 2C₂H₂ + 5O₂ → 4CO₂ + 2H₂O
• د) C₂H₂ + 2O₂ → 2CO + H₂O

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: 2C₂H₂ + 5O₂ → 4CO₂ + 2H₂O

الشرح: 1. المتفاعلات: الإيثاين (C₂H₂) والأكسجين (O₂). 2. النواتج في الاحتراق الكامل: ثاني أكسيد الكربون (CO₂) والماء (H₂O). 3. موازنة الكربون: 2C في C₂H₂ → 2CO₂ → معامل 2 أمام C₂H₂ يحتاج 4CO₂. 4. موازنة الهيدروجين: 2H في C₂H₂ → H₂O → معامل 2 أمام C₂H₂ يحتاج 2H₂O. 5. موازنة الأكسجين: في النواتج: (4×2) + (2×1) = 10 ذرات O → معامل 5 أمام O₂. 6. المعادلة النهائية: 2C₂H₂ + 5O₂ → 4CO₂ + 2H₂O.

تلميح: تذكر أن الاحتراق الكامل للهيدروكربون ينتج ثاني أكسيد الكربون وماء.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط

لماذا يستخدم الإيثاين (الأسيتيلين) في مشاعل اللحام؟

• أ) لأنه غاز عديم اللون والرائحة وسهل التخزين.
• ب) لأنه أرخص أنواع الوقود المتاحة.
• ج) لأن احتراقه مع الأكسجين ينتج لهبًا ذا حرارة عالية جدًا (قد تصل إلى 3000 درجة مئوية).
• د) لأنه لا ينتج أي نواتج احتراق ضارة.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: لأن احتراقه مع الأكسجين ينتج لهبًا ذا حرارة عالية جدًا (قد تصل إلى 3000 درجة مئوية).

الشرح: 1. الإيثاين (C₂H₂) يحترق مع الأكسجين في تفاعل طارد للحرارة بشدة. 2. المعادلة: 2C₂H₂ + 5O₂ → 4CO₂ + 2H₂O. 3. يطلق هذا التفاعل كمية كبيرة من الطاقة الحرارية. 4. درجة الحرارة العالية الناتجة (تصل إلى ~3000°C) كافية لصهر وتوصيل المعادن، مما يجعله مثاليًا للحام.

تلميح: فكر في الطاقة الناتجة عن تفاعل الاحتراق.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

ما الاستنتاج الصحيح حول كثافة غاز الإيثاين (C₂H₂) مقارنة بكثافة الهواء؟

• أ) كثافة الإيثاين أكبر من كثافة الهواء.
• ب) كثافة الإيثاين تساوي كثافة الهواء.
• ج) كثافة الإيثاين أقل من كثافة الهواء.
• د) لا يمكن مقارنة كثافة الغازين.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: كثافة الإيثاين أقل من كثافة الهواء.

الشرح: 1. الكتلة المولية للإيثاين (C₂H₂): (2×12) + (2×1) = 26 g/mol. 2. الكتلة المولية التقريبية للهواء (مزيج من N₂, O₂): ~29 g/mol. 3. كثافة الغاز تتناسب طرديًا مع كتلته المولية عند نفس الظروف. 4. بما أن 26 < 29، فإن كثافة الإيثاين أقل من كثافة الهواء.

تلميح: قارن الكتلة المولية للإيثاين بالكتلة المولية التقريبية للهواء.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط

ما السبب الرئيسي الذي يجعل الألكاينات (مثل الإيثاين) أكثر نشاطًا كيميائيًا من الألكينات؟

• أ) لأن الألكاينات تحتوي على عدد أقل من ذرات الهيدروجين.
• ب) لأن الرابطة الثلاثية في الألكاينات تشكل كثافة إلكترونية أكبر، مما يجعل الجزيئات المجاورة أكثر استقطابًا وأكثر نشاطًا.
• ج) لأن الألكاينات أكثر قابلية للذوبان في الماء.
• د) لأن كتلة الألكاينات الجزيئية أقل.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: لأن الرابطة الثلاثية في الألكاينات تشكل كثافة إلكترونية أكبر، مما يجعل الجزيئات المجاورة أكثر استقطابًا وأكثر نشاطًا.

الشرح: 1. تحتوي الألكاينات على رابطة ثلاثية (C≡C). 2. الرابطة الثلاثية تحتوي على كثافة إلكترونية أعلى من الرابطة الثنائية في الألكينات. 3. هذه الكثافة الإلكترونية العالية تسهل استقطاب الجزيئات المجاورة (تجعلها غير متماثلة الشحنة). 4. الاستقطاب يسهل مهاجمة الروابط، مما يزيد من النشاط التفاعلي للألكاينات.

تلميح: ركز على طبيعة الرابطة الثلاثية وتأثيرها على الإلكترونات.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: صعب