الشكل 13-3 - كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

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

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

الدرس: الشكل 13-3

📚 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

📚 العوامل المؤثرة في الاتزان الكيميائي (تأثير الضغط ودرجة الحرارة)

المفاهيم الأساسية

مبدأ لوشاتلييه: عندما يطرأ تغيير على نظام في حالة اتزان، يزاح الاتزان في الاتجاه الذي يخفف من أثر هذا التغيير.

التفاعل الطارد للحرارة: تفاعل يصاحبه انطلاق حرارة (ΔH° سالبة).

التفاعل الماص للحرارة: تفاعل يحتاج إلى امتصاص حرارة (ΔH° موجبة).

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.

العوامل المؤثرة في الاتزان الكيميائي

الفكرة الرئيسة

  • عندما تطرأ تغييرات على نظام متزن، يزاح إلى موضع اتزان جديد.

مبدأ لوتشاتلييه (Le Châtelier's Principle)

#### تطبيق المبدأ لزيادة الإنتاج

  • مثال: زيادة إنتاج الميثان بتعديل العوامل التي تؤدي إلى إزاحة الاتزان نحو النواتج.

#### تأثير تغيير التركيز

  • يؤثر تغير تراكيز النواتج أو المتفاعلات في الاتزان.
  • نظرية التصادم: عدد التصادمات يعتمد على التركيز.

##### إضافة مواد متفاعلة

  • مثال: إضافة أول أكسيد الكربون (CO) إلى التفاعل:

CO(g) + 3H₂(g) ⇌ CH₄(g) + H₂O(g)

  • يزيد تركيز CO و H₂.
  • يزيد عدد التصادمات الفعالة.
  • تزيد سرعة التفاعل الأمامي (إزاحة نحو اليمين).
  • مع الوقت: تقل سرعة التفاعل الأمامي وتزداد سرعة التفاعل العكسي حتى الوصول لاتزان جديد.

##### نتيجة التطبيق (من الجدول 3-2)

  • قيمة Keq تبقى ثابتة (3.933).
  • موضع الاتزان الجديد يزيد تركيز الناتج (الميثان CH₄).
  • أي زيادة في تركيز أي متفاعل تؤدي إلى إزاحة نحو اليمين وزيادة النواتج.

##### إزالة النواتج

  • إزالة أحد النواتج (مثل الماء H₂O) تؤدي إلى إزاحة الاتزان نحو اليمين لتكوين المزيد من النواتج.

##### إضافة النواتج

  • إضافة أحد النواتج تؤدي إلى إزاحة الاتزان نحو اليسار (نحو المتفاعلات).

##### إزالة المتفاعلات

  • إزالة أحد المتفاعلات تؤدي إلى إزاحة الاتزان نحو اليسار.

#### تأثير تغيير الحجم والضغط

  • تقليل حجم وعاء التفاعل (زيادة الضغط) يمثل جهداً على النظام المتزن.
  • يستجيب الاتزان لتخفيف هذا التغيير.

##### العلاقة بين عدد الجسيمات والضغط

  • الضغط يعتمد على عدد جسيمات الغاز التي تتصادم مع جدران الوعاء.
  • زيادة عدد جسيمات الغاز تزيد الضغط.

##### تأثير تغيير الضغط على الاتزان

  • يؤدي تغيير حجم (وضغط) النظام إلى إزاحة الاتزان فقط إذا اختلف عدد مولات المتفاعلات الغازية عن عدد مولات النواتج الغازية.
  • إذا تساوت أعداد المولات، لا يؤثر تغيير الضغط في الاتزان.

##### تطبيق على تفاعل تكوين الميثان

  • المعادلة: CO(g) + 3H₂(g) ⇌ CH₄(g) + H₂O(g)
  • عدد مولات المتفاعلات الغازية: 4 مولات.
  • عدد مولات النواتج الغازية: 2 مول.
  • عند زيادة الضغط (تقليل الحجم)، يزاح الاتزان نحو اليمين (ناحية النواتج) لأنها تحتوي على عدد مولات أقل من الغاز، مما يخفف من زيادة الضغط.

#### تأثير تغيير درجة الحرارة

  • تؤثر درجة الحرارة في موضع الاتزان.
  • يمكن اعتبار الحرارة كـ ناتج في التفاعل الطارد للحرارة، وكـ متفاعل في التفاعل الماص للحرارة.

##### تطبيق على تفاعل تكوين الميثان

  • المعادلة: CO(g) + 3H₂(g) ⇌ CH₄(g) + H₂O(g) \quad ΔH° = -206.5 kJ
  • ΔH° سالبة، لذا التفاعل الأمامي طارد للحرارة، والتفاعل العكسي ماص للحرارة.

#### مثال تطبيقي

  • تفاعل إنتاج الميثان (طارد للحرارة):

CO(g) + 3H₂(g) ⇌ CH₄(g) + H₂O(g) \quad ΔΗ° = -206.5 kJ

  • تراكيز الاتزان:

- [CO] = 0.30000 M

- [H₂] = 0.10000 M

- [CH₄] = 0.05900 M

- [H₂O] = 0.02000 M

  • حساب ثابت الاتزان:

Keq = \frac{[CH₄][H₂O]}{[CO][H₂]³} = \frac{(0.05900)(0.02000)}{(0.30000)(0.10000)³} = 3.933

#### التساؤل الرئيسي

  • هل يمكن التحكم في موضع الاتزان لزيادة كمية الناتج (الميثان)؟

أسئلة التقويم

سؤال 8

  • فسر كيف ترتبط قيمة ثابت الاتزان مع كمية النواتج.

سؤال 9

  • قارن بين الاتزان المتجانس والاتزان غير المتجانس.

سؤال 10

  • عدد ثلاث خواص يجب أن توجد في خليط تفاعل ليصل إلى حالة اتزان.

سؤال 11

  • احسب قيمة Keq عند درجة حرارة 400 K للتفاعل:

PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g)

#### البيانات

  • [PCl₅] = 0.135 mol/L
  • [PCl₃] = 0.550 mol/L
  • [Cl₂] = 0.550 mol/L

سؤال 12

  • فسر البيانات: يوضح الجدول الآتي قيم ثابت الاتزان عند درجات حرارة مختلفة. في أي منها يكون تركيز النواتج أكبر؟

#### جدول ثابت الاتزان ودرجات الحرارة

| ثابت الاتزان | درجات الحرارة |

| :--- | :--- |

| 4.500 | 373 K |

| 0.500 | 273 K |

| 0.0250 | 263 K |

```

نقاط مهمة

  • تأثير الضغط: يهم فقط إذا تغير عدد مولات الغازات بين المتفاعلات والنواتج. إذا زاد الضغط، يزاح الاتزان نحو الجهة ذات عدد المولات الأقل من الغاز.
  • تأثير درجة الحرارة: تغيرها يؤثر في موضع الاتزان. في التفاعل الطارد للحرارة (ΔH° سالبة)، تعامل الحرارة كناتج.
  • مثال رئيسي: تفاعل تكوين الميثان CO(g) + 3H₂(g) ⇌ CH₄(g) + H₂O(g) هو تفاعل طارد للحرارة (ΔH° = -206.5 kJ) وينتج 2 مول غاز من 4 مولات متفاعلة. لذا، زيادة الضغط تزيد إنتاج الميثان.

📋 المحتوى المنظم

📖 محتوى تعليمي مفصّل

الشكل 13-3

نوع: محتوى تعليمي

التفاعل بين CO و H₂ في حالة اتزان

نوع: محتوى تعليمي

قارن بين عدد جزيئات النواتج في الصورة اليمنى وعددها في الجهة اليسرى.

نوع: محتوى تعليمي

ضغط المكبس إلى أسفل يتكون المزيد من جزيئات الغاز. يقل حجم الوعاء ويزيد الضغط، مما يخفف من الجهد على النظام. النواتج اختلاف حجم الوعاء والضغط، مما يخفف من الجهد على النظام.

نوع: محتوى تعليمي

يعتمد الضغط المبذول بواسطة الغاز المثالي على عدد جسيمات الغاز التي تتصادم مع جدران الوعاء، كلما زاد عدد جسيمات الغاز في الوعاء ازداد الضغط. كما أنه إذا زاد عدد جسيمات الغاز في الوعاء قل عدد جسيمات الغاز، وإذا قل عدد جسيمات الغاز قل الضغط. كيف تطبق العلاقة بين عدد جسيمات الغاز والضغط على تفاعل تكوين غاز الميثان؟

عدد مولات المتفاعلات مقابل عدد مولات النواتج

نوع: محتوى تعليمي

نوع: محتوى تعليمي

الغازية في المعادلة بعدد مولات النواتج الغازية. يتم استهلاك أربعة مولات من المتفاعلات لتكوين مولين من النواتج الغازية؛ حيث يقل العدد الكلي مولين. إذا طبقت مبدأ لوشاتلييه أمكنك ملاحظة أن الاتزان يخفف الجهد الواقع عليه من زيادة الضغط في الاتجاه نحو اليمين حيث عدد المولات الأقل. يوضح الشكل 13-3 أن هذه الإزاحة تقلل عدد المولات الكلي للغاز، لذا يقل الضغط داخل وعاء التفاعل. رغم أن الإزاحة نحو اليمين لا يمكن أن تخطئ عدد مولات النواتج الغازية، إلا أنها تعطي التأثير المطلوب، وهو تكون المزيد من الميثان.

نوع: محتوى تعليمي

يؤدي تغيير حجم (وضغط) نظام في حالة اتزان إلى إزاحة اتزان فقط إذا كان عدد مولات المتفاعلات الغازية تختلف عن عدد مولات النواتج الغازية. أما إذا تساوت أعداد مولات الغازات على طرفي المعادلة فإن تغيير الحجم والضغط لا يؤثران في الاتزان.

تغيير درجة الحرارة

نوع: محتوى تعليمي

نوع: محتوى تعليمي

تؤثر درجة الحرارة أي تغيير في درجات الحرارة وغير موضع الاتزان. تذكر أن معظم التفاعلات الكيميائية إما ماصة للحرارة أو طاردة لها، فمثلاً يعطى تفاعل تكوين الميثان ΔH° سالبة، وهذا يعني أن التفاعل الأمامي طارد للحرارة والتفاعل العكسي ماص للحرارة.

نوع: محتوى تعليمي

CO(g) + 3H₂(g) ⇌ CH₄(g) + H₂O(g) ΔH° = -206.5 kJ

نوع: محتوى تعليمي

في هذه الحالة يمكن اعتبار الحرارة ناتجة في التفاعل الأمامي ومتفاعلة في التفاعل العكسي.

الاتزان

نوع: NON_EDUCATIONAL

ارجع إلى دليل التجارب العملية على منصة عين الإثرائية

وزارة التعليم

نوع: محتوى تعليمي

2025 - 1447

نوع: METADATA

94

🔍 عناصر مرئية

التفاعل بين CO و H₂ في حالة اتزان

Diagram 1: Shows CO and H₂ molecules in a cylinder with a piston. Diagram 2: Shows the same cylinder with the piston pushed down, compressing the gas. Diagram 3: Shows the reaction products CH₄ and H₂O in a cylinder with a piston, with fewer molecules than the reactants.

📄 النص الكامل للصفحة

--- SECTION: الشكل 13-3 --- التفاعل بين CO و H₂ في حالة اتزان قارن بين عدد جزيئات النواتج في الصورة اليمنى وعددها في الجهة اليسرى. ضغط المكبس إلى أسفل يتكون المزيد من جزيئات الغاز. يقل حجم الوعاء ويزيد الضغط، مما يخفف من الجهد على النظام. النواتج اختلاف حجم الوعاء والضغط، مما يخفف من الجهد على النظام. يعتمد الضغط المبذول بواسطة الغاز المثالي على عدد جسيمات الغاز التي تتصادم مع جدران الوعاء، كلما زاد عدد جسيمات الغاز في الوعاء ازداد الضغط. كما أنه إذا زاد عدد جسيمات الغاز في الوعاء قل عدد جسيمات الغاز، وإذا قل عدد جسيمات الغاز قل الضغط. كيف تطبق العلاقة بين عدد جسيمات الغاز والضغط على تفاعل تكوين غاز الميثان؟ --- SECTION: عدد مولات المتفاعلات مقابل عدد مولات النواتج --- الغازية في المعادلة بعدد مولات النواتج الغازية. يتم استهلاك أربعة مولات من المتفاعلات لتكوين مولين من النواتج الغازية؛ حيث يقل العدد الكلي مولين. إذا طبقت مبدأ لوشاتلييه أمكنك ملاحظة أن الاتزان يخفف الجهد الواقع عليه من زيادة الضغط في الاتجاه نحو اليمين حيث عدد المولات الأقل. يوضح الشكل 13-3 أن هذه الإزاحة تقلل عدد المولات الكلي للغاز، لذا يقل الضغط داخل وعاء التفاعل. رغم أن الإزاحة نحو اليمين لا يمكن أن تخطئ عدد مولات النواتج الغازية، إلا أنها تعطي التأثير المطلوب، وهو تكون المزيد من الميثان. يؤدي تغيير حجم (وضغط) نظام في حالة اتزان إلى إزاحة اتزان فقط إذا كان عدد مولات المتفاعلات الغازية تختلف عن عدد مولات النواتج الغازية. أما إذا تساوت أعداد مولات الغازات على طرفي المعادلة فإن تغيير الحجم والضغط لا يؤثران في الاتزان. --- SECTION: تغيير درجة الحرارة --- تؤثر درجة الحرارة أي تغيير في درجات الحرارة وغير موضع الاتزان. تذكر أن معظم التفاعلات الكيميائية إما ماصة للحرارة أو طاردة لها، فمثلاً يعطى تفاعل تكوين الميثان ΔH° سالبة، وهذا يعني أن التفاعل الأمامي طارد للحرارة والتفاعل العكسي ماص للحرارة. CO(g) + 3H₂(g) ⇌ CH₄(g) + H₂O(g) ΔH° = -206.5 kJ في هذه الحالة يمكن اعتبار الحرارة ناتجة في التفاعل الأمامي ومتفاعلة في التفاعل العكسي. --- SECTION: الاتزان --- ارجع إلى دليل التجارب العملية على منصة عين الإثرائية --- SECTION: وزارة التعليم --- 2025 - 1447 94 --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: التفاعل بين CO و H₂ في حالة اتزان Description: Diagram 1: Shows CO and H₂ molecules in a cylinder with a piston. Diagram 2: Shows the same cylinder with the piston pushed down, compressing the gas. Diagram 3: Shows the reaction products CH₄ and H₂O in a cylinder with a piston, with fewer molecules than the reactants. Data: Illustrates the effect of pressure on gas equilibrium by showing changes in the number of gas molecules before and after a reaction. Context: Illustrates how changes in pressure affect equilibrium based on the number of moles of gas reactants and products.

✅ حلول أسئلة الكتاب الرسمية

عدد الأسئلة: 1

سؤال س: قارن بين عدد جزيئات الناتج في الصورة اليمنى وعددها في الجهة اليسرى.

الإجابة: س: قارن بين عدد جزيئات الناتج عدد جزيئات الناتج في الصورة اليمنى أقل؛ في اليمنى 2 ($CH_4$ و $H_2O$)، بينما في اليسرى 4 ($2CH_4$ و $2H_2O$)، أي 2 < 4.

خطوات الحل:

  1. **الشرح:** لنفهم هذا السؤال. المطلوب هو مقارنة عدد جزيئات الناتج في صورتين، إحداهما على اليمنى والأخرى على اليسرى. الناتج هو المادة أو المواد التي تنتج بعد حدوث التفاعل الكيميائي. من الإجابة المذكورة، نفهم أن الصورة اليمنى تحتوي على ناتج مكون من جزيئين: جزيء واحد من الميثان ($CH_4$) وجزيء واحد من الماء ($H_2O$). بينما الصورة اليسرى تحتوي على ناتج مكون من أربعة جزيئات: جزيئين من الميثان ($2CH_4$) وجزيئين من الماء ($2H_2O$). إذن، عند المقارنة، عدد جزيئات الناتج في الصورة اليمنى (2) أقل من عددها في الصورة اليسرى (4).

🎴 بطاقات تعليمية للمراجعة

عدد البطاقات: 4 بطاقة لهذه الصفحة

وفقًا لمبدأ لوشاتلييه، كيف يستجيب نظام في حالة اتزان لغاز عند زيادة الضغط عليه إذا كان عدد مولات النواتج الغازية أقل من عدد مولات المتفاعلات؟

  • أ) يُزاح الاتزان نحو المتفاعلات لأنها تحتاج مساحة أكبر.
  • ب) يُزاح الاتزان في الاتجاه الذي يقلل عدد مولات الغاز (نحو النواتج) لتخفيف الجهد الناتج عن زيادة الضغط.
  • ج) لا يتأثر موضع الاتزان لأن الضغط لا يؤثر على التفاعلات الغازية.
  • د) يُزاح الاتزان نحو الجانب الذي يحتوي على عدد أكبر من مولات الغاز لامتصاص الطاقة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: يُزاح الاتزان في الاتجاه الذي يقلل عدد مولات الغاز (نحو النواتج) لتخفيف الجهد الناتج عن زيادة الضغط.

الشرح: 1. زيادة الضغط تمثل جهدًا على النظام. 2. وفقًا لمبدأ لوشاتلييه، يخفف النظام هذا الجهد بإزاحة الاتزان نحو الجانب الذي يحتوي على عدد أقل من مولات الغاز. 3. إذا كان عدد مولات النواتج أقل، فإن الإزاحة ستكون نحو اليمين (نحو النواتج) لتقليل العدد الكلي للجسيمات والضغط.

تلميح: فكر في العلاقة بين الضغط وعدد جسيمات الغاز في وعاء مغلق.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

متى لا يؤثر تغيير حجم أو ضغط نظام غازي في حالة اتزان على موضع ذلك الاتزان؟

  • أ) عندما تكون درجة الحرارة ثابتة.
  • ب) عندما يتساوى عدد مولات الغازات المتفاعلة مع عدد مولات الغازات الناتجة.
  • ج) عندما يكون التفاعل طاردًا للحرارة.
  • د) عندما تكون جميع المواد في الحالة السائلة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: عندما يتساوى عدد مولات الغازات المتفاعلة مع عدد مولات الغازات الناتجة.

الشرح: 1. يؤثر تغيير الضغط (بتغيير الحجم) على الاتزان الكيميائي للغازات. 2. يكون هذا التأثير موجودًا فقط إذا كان هناك فرق في عدد مولات الغازات بين طرفي المعادلة. 3. إذا تساوت أعداد المولات، فإن تغيير الضغط لن يسبب إزاحة للاتزان لأنه لا يغير العدد الكلي للجسيمات الغازية.

تلميح: ما الشرط الذي ذُكر في النص يجعل تغيير الحجم والضغط غير مؤثر؟

التصنيف: تعريف | المستوى: سهل

في تفاعل تكوين الميثان (CO + 3H₂ ⇌ CH₄ + H₂O) الذي يكون ΔH° له سالبة، كيف يمكن اعتبار الحرارة؟

  • أ) تُعتبر متفاعلًا في التفاعل الأمامي وناتجًا في التفاعل العكسي.
  • ب) لا تُعتبر جزءًا من المعادلة الكيميائية.
  • ج) تُعتبر ناتجًا في كلا التفاعلين الأمامي والعكسي.
  • د) تُعتبر الحرارة ناتجًا في التفاعل الأمامي (الطارد للحرارة) ومتفاعلًا في التفاعل العكسي (الماص للحرارة).

الإجابة الصحيحة: d

الإجابة: تُعتبر الحرارة ناتجًا في التفاعل الأمامي (الطارد للحرارة) ومتفاعلًا في التفاعل العكسي (الماص للحرارة).

الشرح: 1. ΔH° سالبة تعني أن التفاعل الأمامي (من اليسار إلى اليمين) طارد للحرارة. 2. في التفاعل الطارد للحرارة، تُطلق الحرارة، لذا يمكن اعتبارها ناتجًا. 3. التفاعل العكسي (من اليمين إلى اليسار) هو عكس ذلك، فهو ماص للحرارة وتُستهلك الحرارة، لذا تُعتبر متفاعلًا.

تلميح: تذكر أن الإشارة السالبة لـ ΔH° تشير إلى أن التفاعل الأمامي طارد للحرارة.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما الفرق الأساسي في تأثير تغيير الضغط على نظام في حالة اتزان عندما يختلف عدد مولات الغازات المتفاعلة عن الناتجة مقارنة بحالة تساويهما؟

  • أ) في الحالتين، يسبب تغيير الضغط إزاحة كبيرة نحو المتفاعلات.
  • ب) يسبب تغيير الضغط إزاحة في الاتزان عند اختلاف عدد المولات، بينما لا يؤثر عند تساويها.
  • ج) عند تساوي عدد المولات، يزداد تأثير الضغط بشكل أكبر.
  • د) الفرق هو أن تغيير الضغط يؤثر فقط على سرعة التفاعل وليس على موضع الاتزان.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: يسبب تغيير الضغط إزاحة في الاتزان عند اختلاف عدد المولات، بينما لا يؤثر عند تساويها.

الشرح: 1. الحالة الأولى (اختلاف عدد المولات): تغيير الضغط يخلق جهدًا على النظام. يخفف النظام هذا الجهد بإزاحة الاتزان نحو الجانب ذي عدد المولات الأقل، مما يغير موضع الاتزان. 2. الحالة الثانية (تساوي عدد المولات): تغيير الضغط لا يخلق جهدًا انتقائيًا لأن العدد الكلي للجسيمات الغازية لا يتغير بالإزاحة، وبالتالي لا يتأثر موضع الاتزان.

تلميح: ركز على الشرط الذي يجعل النظام حساسًا أو غير حساس لتغير الضغط.

التصنيف: فرق بين مفهومين | المستوى: صعب