الجدول 4-2 - كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

سؤال 65: 65. الأدوية تخيل انتشار مرض الأنفلونزا في بلد ما. ولحسن الحظ قام العلماء باكتشاف محفز جديد يزيد من سرعة إنتاج دواء فعال ضد هذا المرض. اكتب مقالا صحفيا يصف كيفية عمل هذا المحفز على أن يشمل المقال خطط الطاقة في التفاعلات التي تحدث، وشرحا مفصلا لأهمية هذا الاكتشاف.

الإجابة: س65: عنوان: محفّز جديد يسرّع إنتاج دواء الإنفلونزا ويزيد القدرة على مواجهة التفشّي مع تزايد انتشار الإنفلونزا، أعلن العلماء عن اكتشاف محفّز جديد يسرّع تصنيع الدواء. المحفّز مادة تزيد سرعة التفاعل دون أن تُستهلك. كيف يعمل؟ يوفر المحفّز مسارًا بديلًا للتفاعل بطاقة تنشيط ($E_a$) أقل، مما يزيد عدد التصادمات الفعّالة وسرعة الإنتاج. مخطط الطاقة: - التفاعل غير المحفّز: قمة طاقة عالية. - التفاعل المحفّز: قمة أقل ارتفاعًا. - $\Delta H$ لا تتغيّر. الأهمية: 1) زيادة سرعة الإنتاج لمواجهة التفشّي. 2) خفض الطاقة والتكلفة. 3) تقليل النواتج الجانبية. 4) استجابة صحية أسرع. 5) تسريع الوصول للاتزان دون تغيير النواتج.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** هذا السؤال يطلب كتابة مقال صحفي يصف كيفية عمل محفز جديد يزيد من سرعة إنتاج دواء فعال ضد مرض الأنفلونزا. الفكرة الأساسية هنا هي فهم دور المحفزات في التفاعلات الكيميائية وكيف تؤثر على سرعة التفاعل. لنبدأ بفهم ما هو المحفز: المحفز هو مادة تزيد من سرعة التفاعل الكيميائي دون أن تُستهلك في التفاعل نفسه. في سياق إنتاج الدواء، هذا يعني أن المحفز الجديد سيساعد في تصنيع الدواء بسرعة أكبر. كيف يعمل المحفز؟ يعمل عن طريق توفير مسار بديل للتفاعل يتطلب طاقة تنشيط أقل. طاقة التنشيط هي الحد الأدنى من الطاقة اللازمة لبدء التفاعل. عندما تكون طاقة التنشيط عالية، يكون التفاعل بطيئاً. المحفز يخفض هذه الطاقة، مما يزيد من عدد التصادمات الفعالة بين الجزيئات، وبالتالي تزداد سرعة التفاعل. في مخطط الطاقة، نلاحظ أن التفاعل غير المحفز له قمة طاقة عالية (طاقة تنشيط عالية)، بينما التفاعل المحفز له قمة أقل ارتفاعاً (طاقة تنشيط منخفضة). من المهم ملاحظة أن التغير في المحتوى الحراري (ΔH) للتفاعل لا يتغير بسبب المحفز؛ أي أن الطاقة الكلية المطلوبة أو المتحررة تبقى كما هي. أهمية هذا الاكتشاف كبيرة في مواجهة تفشي الأمراض مثل الأنفلونزا. فهو يسمح بإنتاج الدواء بسرعة أكبر، مما يعني توفير العلاج للمرضى في وقت أقصر. كما أنه يخفض تكاليف الإنتاج بسبب تقليل الطاقة المطلوبة، ويقلل من النواتج الجانبية غير المرغوب فيها، ويسرع الوصول إلى حالة الاتزان الكيميائي دون تغيير النواتج النهائية. إذن، المقال الصحفي يجب أن يصف هذه الآلية بوضوح، مع التأكيد على كيف أن خفض طاقة التنشيط بواسطة المحفز يؤدي إلى تسريع إنتاج الدواء، مما يعزز الاستجابة الصحية في حالات الطوارئ.

سؤال 66: 66. ما متوسط سرعة التفاعل في أول 22.3 s معبراً عنه بوحدة mol/(L.s)؟

الإجابة: س66: من الجدول: عند $t = 0.0$ التركيز $0.0050 M$، وعند $t = 22.3$ التركيز $0.0040 M$ السرعة $= - \frac{0.0040 - 0.0050}{22.3} = \frac{0.0010}{22.3} \approx 4.5 \times 10^{-5} mol/(L \cdot s)$

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا من البيانات: - عند الزمن الابتدائي (t = 0.0 s)، التركيز الابتدائي = 0.0050 M - عند الزمن النهائي (t = 22.3 s)، التركيز النهائي = 0.0040 M - المطلوب: متوسط سرعة التفاعل في أول 22.3 ثانية، معبراً عنه بوحدة mol/(L·s)
2. **الخطوة 2 (القانون):** نستخدم قانون حساب متوسط سرعة التفاعل: $$\text{متوسط السرعة} = -\frac{\Delta [\text{C}]}{\Delta t}$$ حيث: - Δ[C] هو التغير في التركيز (التركيز النهائي - التركيز الابتدائي) - Δt هو التغير في الزمن (الزمن النهائي - الزمن الابتدائي) الإشارة السالبة تُستخدم لأن التركيز يتناقص مع الزمن (التفاعل يستهلك المادة)، ونريد السرعة موجبة.
3. **الخطوة 3 (الحل):** بالتعويض في القانون: - Δ[C] = التركيز النهائي - التركيز الابتدائي = 0.0040 M - 0.0050 M = -0.0010 M - Δt = 22.3 s - 0.0 s = 22.3 s $$\text{متوسط السرعة} = -\frac{-0.0010}{22.3} = \frac{0.0010}{22.3}$$
4. **الخطوة 4 (النتيجة):** نقوم بالحساب: $$\frac{0.0010}{22.3} \approx 4.4843 \times 10^{-5}$$ بتقريب إلى منزلتين عشريتين كما في الإجابة: $$\approx 4.5 \times 10^{-5}$$ إذن متوسط سرعة التفاعل = **4.5 × 10⁻⁵ mol/(L·s)**

سؤال 67: 67. ما متوسط سرعة تفاعل الفينولفثالين عندما ينخفض تركيزه من 0.0050 M إلى 0.00015 M ؟

الإجابة: س67: من الجدول: التركيز $0.00015 M$ عند $350.7 s$ (الابتدائي $0.0050 M$) السرعة $= - \frac{0.00015 - 0.0050}{350.7} = \frac{0.00485}{350.7} \approx 1.4 \times 10^{-5} mol/(L \cdot s)$

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا من البيانات: - التركيز الابتدائي للفينولفثالين = 0.0050 M - التركيز النهائي للفينولفثالين = 0.00015 M - الزمن النهائي (عند التركيز 0.00015 M) = 350.7 s (نفترض أن الزمن الابتدائي هو 0.0 s) - المطلوب: متوسط سرعة تفاعل الفينولفثالين عندما ينخفض تركيزه من 0.0050 M إلى 0.00015 M، معبراً عنه بوحدة mol/(L·s)
2. **الخطوة 2 (القانون):** نستخدم نفس قانون حساب متوسط سرعة التفاعل: $$\text{متوسط السرعة} = -\frac{\Delta [\text{C}]}{\Delta t}$$ حيث Δ[C] هو التغير في التركيز، وΔt هو التغير في الزمن.
3. **الخطوة 3 (الحل):** بالتعويض في القانون: - Δ[C] = التركيز النهائي - التركيز الابتدائي = 0.00015 M - 0.0050 M = -0.00485 M - Δt = 350.7 s - 0.0 s = 350.7 s $$\text{متوسط السرعة} = -\frac{-0.00485}{350.7} = \frac{0.00485}{350.7}$$
4. **الخطوة 4 (النتيجة):** نقوم بالحساب: $$\frac{0.00485}{350.7} \approx 1.382 \times 10^{-5}$$ بتقريب إلى منزلتين عشريتين كما في الإجابة: $$\approx 1.4 \times 10^{-5}$$ إذن متوسط سرعة التفاعل = **1.4 × 10⁻⁵ mol/(L·s)**

ما متوسط سرعة التفاعل في أول 22.3 ثانية، معبراً عنه بوحدة mol/(L·s)، إذا كان تركيز المادة عند الزمن 0.0 ثانية هو 0.0050 M وعند الزمن 22.3 ثانية هو 0.0040 M؟

• أ) 2.2 × 10⁻⁴ mol/(L·s)
• ب) 4.5 × 10⁻⁵ mol/(L·s)
• ج) 1.0 × 10⁻³ mol/(L·s)
• د) 5.0 × 10⁻⁵ mol/(L·s)

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: 4.5 × 10⁻⁵ mol/(L·s)

الشرح: ١. التغير في التركيز (Δ[C]) = التركيز النهائي - التركيز الابتدائي = 0.0040 M - 0.0050 M = -0.0010 M. ٢. التغير في الزمن (Δt) = 22.3 s - 0.0 s = 22.3 s. ٣. متوسط السرعة = - (Δ[C]) / (Δt) = - (-0.0010) / 22.3 = 0.0010 / 22.3. ٤. الحساب: 0.0010 / 22.3 ≈ 4.484 × 10⁻⁵. ٥. التقريب إلى منزلتين معنويتين يعطي: 4.5 × 10⁻⁵ mol/(L·s).

تلميح: استخدم قانون متوسط سرعة التفاعل: السرعة = - (التغير في التركيز) / (التغير في الزمن). تذكر أن التغير في التركيز يكون سالباً لأن التركيز يتناقص.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: سهل

ما متوسط سرعة تفاعل الفينولفثالين عندما ينخفض تركيزه من 0.0050 M إلى 0.00015 M، معبراً عنه بوحدة mol/(L·s)، إذا حدث هذا التغير في التركيز خلال 350.7 ثانية؟

• أ) 1.4 × 10⁻⁵ mol/(L·s)
• ب) 4.9 × 10⁻⁵ mol/(L·s)
• ج) 8.5 × 10⁻⁶ mol/(L·s)
• د) 2.8 × 10⁻⁵ mol/(L·s)

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: 1.4 × 10⁻⁵ mol/(L·s)

الشرح: ١. التغير في التركيز (Δ[C]) = التركيز النهائي - التركيز الابتدائي = 0.00015 M - 0.0050 M = -0.00485 M. ٢. التغير في الزمن (Δt) = 350.7 s - 0.0 s = 350.7 s. ٣. متوسط السرعة = - (Δ[C]) / (Δt) = - (-0.00485) / 350.7 = 0.00485 / 350.7. ٤. الحساب: 0.00485 / 350.7 ≈ 1.382 × 10⁻⁵. ٥. التقريب إلى منزلتين معنويتين يعطي: 1.4 × 10⁻⁵ mol/(L·s).

تلميح: طبق نفس قانون متوسط السرعة. انتبه إلى أن التغير الكبير في التركيز (من 0.0050 إلى 0.00015) يحدث على فترة زمنية أطول.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: سهل

ما القانون الرياضي المستخدم لحساب متوسط سرعة التفاعل الكيميائي بناءً على التغير في تركيز مادة متفاعلة؟

• أ) متوسط السرعة = (التغير في التركيز) × (التغير في الزمن)
• ب) متوسط السرعة = (التغير في التركيز) / (التغير في الزمن)
• ج) متوسط السرعة = - (التغير في التركيز) / (التغير في الزمن)
• د) متوسط السرعة = (التركيز النهائي + التركيز الابتدائي) / (الزمن)

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: متوسط السرعة = - (التغير في التركيز) / (التغير في الزمن)

الشرح: ١. متوسط سرعة التفاعل يعبر عن معدل استهلاك المواد المتفاعلة أو تكوّن المواد الناتجة. ٢. بالنسبة لمادة متفاعلة (تركيزها يتناقص): متوسط السرعة = - ( [C]₂ - [C]₁ ) / ( t₂ - t₁ ). ٣. حيث [C]₁ و [C]₂ هما التركيزان عند الزمنين t₁ و t₂ على التوالي. ٤. الإشارة السالبة تضمن أن قيمة السرعة موجبة عندما يكون التغير في التركيز سالباً (تناقص).

تلميح: يأخذ القانون في الاعتبار أن تركيز المواد المتفاعلة يتناقص مع الزمن، لذا نستخدم إشارة سالبة للحصول على قيمة موجبة للسرعة.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: سهل