مثال 3-3

📚 معلومات الصفحة

الكتاب: كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 | المادة: الكيمياء | المرحلة: الصف 11 | الفصل الدراسي: 2

الدولة: المملكة العربية السعودية | المنهج: المنهج السعودي - وزارة التعليم

نوع المحتوى: درس تعليمي

📝 ملخص الصفحة

📚 ثابت الاتزان (Keq) - الحساب

المفاهيم الأساسية

ثابت الاتزان (Keq): نسبة تركيز النواتج إلى تركيز المتفاعلات عند حالة الاتزان، كل مرفوع لأس معاملها في المعادلة الموزونة.

خريطة المفاهيم

```markmap

الاتزان الكيميائي

ثوابت الاتزان (Keq)

خاصية ثابت الاتزان

يبقى ثابتاً عند درجة حرارة معينة.
لا يعتمد على التراكيز الابتدائية.

دلالة قيمة Keq

#### قيمة Keq عالية

النواتج موجودة بكميات أكبر من المتفاعلات عند الاتزان.

#### قيمة Keq صغيرة جداً

كمية المتفاعل الناتجة شبه معدومة عند الاتزان.

حساب قيمة ثابت الاتزان (Keq)

#### خطوات الحساب

كتابة تعبير ثابت الاتزان من المعادلة.
تعويض تراكيز الاتزان المعطاة.
إجراء العمليات الحسابية.

#### مثال 3-3: تفاعل تكوين الأمونيا

N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)

##### تعبير ثابت الاتزان

Keq = \frac{[NH₃]²}{[N₂][H₂]³}

##### حساب القيمة

Keq = \frac{[0.933]²}{[0.533][1.600]³} = 0.399

##### تفسير النتيجة

قيمة Keq أقل من 1.
المتفاعلات موجودة بكميات أكبر من النواتج عند الاتزان.

```

نقاط مهمة

عند حالة الاتزان، توجد المتفاعلات والنواتج معاً، ويستمر التفاعل في كلا الاتجاهين بنفس المعدل.
لحساب `Keq`، نعوض بتراكيز الاتزان فقط في التعبير الرياضي.
تشير قيمة `Keq` إلى موضع الاتزان: إذا كانت أكبر من 1، يفضل تكوين النواتج، وإذا كانت أقل من 1، يفضل بقاء المتفاعلات.

📋 المحتوى المنظم

📖 محتوى تعليمي مفصّل

نوع: محتوى تعليمي

ماذا قرأت؟ فسّر لماذا يعد من المهم وجود المتفاعلات والنواتج معاً في الاتزان؟

نوع: محتوى تعليمي

قيمة ثابت الاتزان احسب قيمة Keq لتعبر ثابت الاتزان

نوع: محتوى تعليمي

الاتزان 1

تحليل المسألة

نوع: محتوى تعليمي

لقد أعطيت تعبير ثابت الاتزان وتراكيز المتفاعلات والنواتج، يجب حساب ثابت الاتزان.

المعطيات

نوع: محتوى تعليمي

Keq = [NH₃]² / [N₂] [H₂]³

نوع: محتوى تعليمي

[N₂] = 0.533 mol/L, [H₂] = 1.600 mol/L, [NH₃] = 0.933 mol/L

حساب المطلوب

نوع: محتوى تعليمي

Keq = ?

نوع: محتوى تعليمي

[N₂] = 0.533mol/L, [H₂] = 1.6 mol/L

نوع: محتوى تعليمي

Keq = [0.933]² / [0.533] [1.600]³ = 0.399

نوع: محتوى تعليمي

وهي مرفوعة للأس (3)، لذا قيمة Keq الناتجة أقل من 1 مقبولة.

مسائل تدريبية

نوع: محتوى تعليمي

مسائل تدريبية

5

نوع: QUESTION_HOMEWORK

احسب قيمة Keq للاتزان N₂O₄(g) ⇌ 2NO₂(g) إذا علمت أن:
[N₂O₄] = 0.0185 mol/L, [NO₂] = 0.0627 mol/L

6

نوع: QUESTION_HOMEWORK

احسب قيمة Keq للاتزان CO(g) + 3H₂(g) ⇌ CH₄(g) + H₂O(g) إذا علمت أن:
[CO]=0.0613 mol/L,
[H₂]=0.1839 mol/L,
[CH₄]=0.0387 mol/L,
[H₂O] = 0.0387 mol/L

7

نوع: QUESTION_HOMEWORK

7. تحفيز يصل التفاعل عند درجة حرارة K 900 إلى حالة الاتزان COCl₂(g) ⇌ CO(g) + Cl₂(g) ، فإذا كان تركيز كل من CO و Cl₂ هو M 0.150 عند الاتزان، فما تركيز COCl₂ عند درجة الحرارة نفسها يساوي 8.2 × 10⁻²

📄 النص الكامل للصفحة

ماذا قرأت؟ فسّر لماذا يعد من المهم وجود المتفاعلات والنواتج معاً في الاتزان؟

--- SECTION: مثال 3-3 ---
قيمة ثابت الاتزان احسب قيمة Keq لتعبر ثابت الاتزان

الاتزان 1

--- SECTION: تحليل المسألة ---
لقد أعطيت تعبير ثابت الاتزان وتراكيز المتفاعلات والنواتج، يجب حساب ثابت الاتزان.

--- SECTION: المعطيات ---
Keq = [NH₃]² / [N₂] [H₂]³

[N₂] = 0.533 mol/L, [H₂] = 1.600 mol/L, [NH₃] = 0.933 mol/L

--- SECTION: حساب المطلوب ---
Keq = ?

[N₂] = 0.533mol/L, [H₂] = 1.6 mol/L

Keq = [0.933]² / [0.533] [1.600]³ = 0.399

وهي مرفوعة للأس (3)، لذا قيمة Keq الناتجة أقل من 1 مقبولة.

--- SECTION: مسائل تدريبية ---
مسائل تدريبية

--- SECTION: 5 ---
احسب قيمة Keq للاتزان N₂O₄(g) ⇌ 2NO₂(g) إذا علمت أن:
[N₂O₄] = 0.0185 mol/L, [NO₂] = 0.0627 mol/L

--- SECTION: 6 ---
احسب قيمة Keq للاتزان CO(g) + 3H₂(g) ⇌ CH₄(g) + H₂O(g) إذا علمت أن:
[CO]=0.0613 mol/L,
[H₂]=0.1839 mol/L,
[CH₄]=0.0387 mol/L,
[H₂O] = 0.0387 mol/L

--- SECTION: 7 ---
7. تحفيز يصل التفاعل عند درجة حرارة K 900 إلى حالة الاتزان COCl₂(g) ⇌ CO(g) + Cl₂(g) ، فإذا كان تركيز كل من CO و Cl₂ هو M 0.150 عند الاتزان، فما تركيز COCl₂ عند درجة الحرارة نفسها يساوي 8.2 × 10⁻²

✅ حلول أسئلة الكتاب الرسمية

عدد الأسئلة: 4

سؤال س: ماذا قرأت؟: ماذا قرأت؟ فسّر لماذا يعد من المهم وجود المتفاعلات والنواتج معاً في الاتزان؟

الإجابة: لأن الاتزان ديناميكي؛ يحدث فيه التفاعل الأمامي والعكسي في الوقت نفسه وبمعدلين متساويين، لذا يجب وجود المتفاعلات والنواتج معاً.

خطوات الحل:

**الشرح:** الفكرة في هذا السؤال هي فهم مفهوم الاتزان الكيميائي الديناميكي. في حالة الاتزان، لا يعني تساوي التركيزات أن التفاعل توقف، بل يعني أن معدل التفاعل الأمامي (تحول المتفاعلات إلى نواتج) يساوي تماماً معدل التفاعل العكسي (تحول النواتج إلى متفاعلات). لأن هذين التفاعلين (الأمامي والعكسي) يحدثان باستمرار وفي نفس الوقت، فلا يمكن أن تختفي المتفاعلات تماماً، كما لا يمكن أن تختفي النواتج تماماً. يجب أن يكونا موجودين معاً في الوسط التفاعلي حتى يتحقق شرط تساوي المعدلين. لذلك الإجابة هي: **لأن الاتزان ديناميكي؛ يحدث فيه التفاعل الأمامي والعكسي في الوقت نفسه وبمعدلين متساويين، لذا يجب وجود المتفاعلات والنواتج معاً.**

سؤال س5:: 5. احسب قيمة $K_{eq}$ للاتزان $N_2O_{4(g)} \rightleftharpoons 2NO_{2(g)}$ إذا علمت أن: $[N_2O_4] = 0.0185 mol/L, [NO_2] = 0.0627 mol/L$

الإجابة: $K_{eq} = \frac{[NO_2]^2}{[N_2O_4]} = \frac{(0.0627)^2}{0.0185} = 0.213$

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - التفاعل: $N_2O_{4(g)} \rightleftharpoons 2NO_{2(g)}$ - تركيز $N_2O_4$ عند الاتزان: $[N_2O_4] = 0.0185 \, mol/L$ - تركيز $NO_2$ عند الاتزان: $[NO_2] = 0.0627 \, mol/L$
**الخطوة 2 (القانون):** نستخدم قانون ثابت الاتزان $K_{eq}$. للتفاعل العام $aA + bB \rightleftharpoons cC + dD$، يكون: $$K_{eq} = \frac{[C]^c [D]^d}{[A]^a [B]^b}$$ بتطبيقه على تفاعلنا: $$K_{eq} = \frac{[NO_2]^2}{[N_2O_4]}$$
**الخطوة 3 (الحل):** بالتعويض بالقيم المعطاة: $$K_{eq} = \frac{(0.0627)^2}{0.0185}$$ نحسب البسط أولاً: $$(0.0627)^2 = 0.00393129$$ ثم نقسم على المقام: $$K_{eq} = \frac{0.00393129}{0.0185} \approx 0.2125$$
**الخطوة 4 (النتيجة):** إذن قيمة $K_{eq}$ = **0.213** (مقربة إلى ثلاث منازل عشرية).

سؤال س6:: 6. احسب قيمة $K_{eq}$ للاتزان $CO_{(g)} + 3H_{2(g)} \rightleftharpoons CH_{4(g)} + H_2O_{(g)}$ إذا علمت أن: $[CO]=0.0613 mol/L, [H_2]=0.1839 mol/L, [CH_4]=0.0387 mol/L, [H_2O] = 0.0387 mol/L$

الإجابة: $K_{eq} = \frac{[CH_4][H_2O]}{[CO][H_2]^3} = \frac{(0.0387)(0.0387)}{(0.0613)(0.1839)^3} = 3.93$

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - التفاعل: $CO_{(g)} + 3H_{2(g)} \rightleftharpoons CH_{4(g)} + H_2O_{(g)}$ - التركيزات عند الاتزان: - $[CO] = 0.0613 \, mol/L$ - $[H_2] = 0.1839 \, mol/L$ - $[CH_4] = 0.0387 \, mol/L$ - $[H_2O] = 0.0387 \, mol/L$
**الخطوة 2 (القانون):** نكتب تعبير ثابت الاتزان $K_{eq}$ للتفاعل: $$K_{eq} = \frac{[CH_4]^1 [H_2O]^1}{[CO]^1 [H_2]^3}$$ أو ببساطة: $$K_{eq} = \frac{[CH_4][H_2O]}{[CO][H_2]^3}$$
**الخطوة 3 (الحل):** بالتعويض بالقيم: $$K_{eq} = \frac{(0.0387) \times (0.0387)}{(0.0613) \times (0.1839)^3}$$ نحسب خطوة بخطوة: 1. البسط: $0.0387 \times 0.0387 = 0.00149769$ 2. $[H_2]^3 = (0.1839)^3 = 0.1839 \times 0.1839 \times 0.1839 \approx 0.006221$ 3. المقام: $0.0613 \times 0.006221 \approx 0.0003813$ 4. $K_{eq} = \frac{0.00149769}{0.0003813} \approx 3.928$
**الخطوة 4 (النتيجة):** إذن قيمة $K_{eq}$ = **3.93** (مقربة إلى منزلتين عشريتين).

سؤال س7:: 7. تحفيز يصل التفاعل عند درجة حرارة $900 K$ إلى حالة الاتزان $COCl_{2(g)} \rightleftharpoons CO_{(g)} + Cl_{2(g)}$ ، فإذا كان تركيز كل من $CO$ و $Cl_2$ هو $0.150 M$ عند الاتزان، فما تركيز $COCl_2$ عند درجة الحرارة نفسها؟ علماً أن ثابت الاتزان $K_{eq}$ عند درجة الحرارة نفسها يساوي $8.2 \times 10^{-2}$.

الإجابة: $K_{eq} = \frac{[CO][Cl_2]}{[COCl_2]} \Rightarrow [COCl_2] = \frac{(0.150)(0.150)}{8.2 \times 10^{-2}} = 0.27 M$

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - التفاعل: $COCl_{2(g)} \rightleftharpoons CO_{(g)} + Cl_{2(g)}$ - ثابت الاتزان: $K_{eq} = 8.2 \times 10^{-2}$ - التركيزات عند الاتزان: - $[CO] = 0.150 \, M$ - $[Cl_2] = 0.150 \, M$ - $[COCl_2] = ?$ (هذا ما نريد إيجاده)
**الخطوة 2 (القانون):** نكتب تعبير $K_{eq}$ للتفاعل: $$K_{eq} = \frac{[CO][Cl_2]}{[COCl_2]}$$ نريد إيجاد $[COCl_2]$، لذا نعيد ترتيب القانون: $$[COCl_2] = \frac{[CO][Cl_2]}{K_{eq}}$$
**الخطوة 3 (الحل):** بالتعويض بالقيم المعروفة: $$[COCl_2] = \frac{(0.150) \times (0.150)}{8.2 \times 10^{-2}}$$ نحسب: 1. البسط: $0.150 \times 0.150 = 0.0225$ 2. القسمة: $[COCl_2] = \frac{0.0225}{0.082} \approx 0.2744$
**الخطوة 4 (النتيجة):** إذن تركيز $COCl_2$ عند الاتزان = **0.27 M** (مقرب إلى منزلتين عشريتين).

🎴 بطاقات تعليمية للمراجعة

عدد البطاقات: 4 بطاقة لهذه الصفحة

ما الصيغة العامة لحساب ثابت الاتزان (K_eq) لتفاعل كيميائي عام؟

أ) K_eq = ([A]^a [B]^b) / ([C]^c [D]^d)
ب) K_eq = ([C]^c [D]^d) / ([A]^a [B]^b)
ج) K_eq = [C][D] / [A][B]
د) K_eq = (a[A] + b[B]) / (c[C] + d[D])

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: K_eq = ([C]^c [D]^d) / ([A]^a [B]^b)

الشرح: 1. للتفاعل العام: aA + bB ⇌ cC + dD. 2. تعبير ثابت الاتزان هو حاصل ضرب تراكيز المواد الناتجة (مرفوعة لأس معاملاتها) مقسوماً على حاصل ضرب تراكيز المواد المتفاعلة (مرفوعة لأس معاملاتها). 3. التركيزات هي التركيزات عند حالة الاتزان.

تلميح: تذكر أن التركيزات ترفع إلى أس يساوي معاملها في المعادلة المتزنة.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: سهل

أي مما يلي يمثل الخطوة الأولى الصحيحة في تحليل مسألة حساب ثابت الاتزان؟

أ) تعويض القيم العددية مباشرة في الآلة الحاسبة.
ب) تحديد تعبير ثابت الاتزان (K_eq) الصحيح من المعادلة الكيميائية المتزنة.
ج) تحويل جميع الوحدات إلى المولارية إذا كانت مختلفة.
د) رسم منحنى يوضح تغير التركيز مع الزمن.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: تحديد تعبير ثابت الاتزان (K_eq) الصحيح من المعادلة الكيميائية المتزنة.

الشرح: قبل التعويض بأي قيم رقمية، يجب كتابة تعبير ثابت الاتزان بدقة بناءً على المعادلة الكيميائية المتزنة. هذه الخطوة حاسمة لأن الخطأ فيها يؤدي إلى نتيجة خاطئة حتى لو كانت الحسابات صحيحة.

تلميح: ما الذي يجب معرفته قبل البدء بالتعويض بالأرقام؟

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: سهل

لماذا من المهم وجود المتفاعلات والنواتج معاً في حالة الاتزان الكيميائي؟

أ) لأن القانون العلمي يفرض ذلك ولا يمكن تفسيره.
ب) لأن التركيزات تصبح صفراً ولا يمكن قياسها إذا غابت إحدى المواد.
ج) لأن الاتزان الديناميكي يعني استمرار حدوث التفاعلين الأمامي والعكسي بنفس المعدل، مما يتطلب وجود جميع المواد.
د) لأن وجودها معاً يجعل التفاعل أسرع ويوفر الطاقة.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: لأن الاتزان الديناميكي يعني استمرار حدوث التفاعلين الأمامي والعكسي بنفس المعدل، مما يتطلب وجود جميع المواد.

الشرح: الاتزان الكيميائي ليس توقفاً للتفاعل، بل هو حالة ديناميكية. يستمر التفاعل الأمامي (تحول المتفاعلات إلى نواتج) والعكسي (تحول النواتج إلى متفاعلات) بسرعة متساوية. لذلك، يجب أن توجد جميع أنواع الجسيمات (متفاعلات ونواتج) في الوسط للسماح باستمرار هذين التفاعلين.

تلميح: فكر في طبيعة الاتزان الديناميكي وليس السكون التام.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما التعبير الصحيح لثابت الاتزان $K_{eq}$ للتفاعل الموزون الآتي: $CO_{(g)} + 3H_{2(g)} ightleftharpoons CH_{4(g)} + H_2O_{(g)}$؟

أ) $K_{eq} = \frac{[CH_4][H_2O]}{[CO][H_2]^3}$
ب) $K_{eq} = \frac{[CO][H_2]^3}{[CH_4][H_2O]}$
ج) $K_{eq} = \frac{[CH_4][H_2O]}{[CO] + 3[H_2]}$
د) $K_{eq} = \frac{[CH_4][H_2O]}{[CO][3H_2]}$

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: $K_{eq} = \frac{[CH_4][H_2O]}{[CO][H_2]^3}$

الشرح: خطوات كتابة تعبير ثابت الاتزان: 1. نحدد النواتج ($CH_4$ و $H_2O$) ونضع تراكيزها في البسط. 2. نحدد المتفاعلات ($CO$ و $H_2$) ونضع تراكيزها في المقام. 3. نرفع كل تركيز لأس يساوي المعامل في المعادلة الموزونة؛ معامل $H_2$ هو 3 لذا يُرفع للأس 3، بينما بقية المواد معاملاتها 1. 4. العلاقة بين التراكيز هي الضرب وليست الجمع.

تلميح: تذكر أن نواتج التفاعل توضع في البسط والمتفاعلات في المقام، مع رفع كل تركيز لأس يساوي معامله في المعادلة.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط