التجربة - 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: التجربة

📚 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

📚 تجربة: التغير في موضع الاتزان

المفاهيم الأساسية

التغير في موضع الاتزان: كيف يستجيب النظام المتزن عند تعرضه لتغيير في الظروف (مثل التركيز أو درجة الحرارة).

خريطة المفاهيم

```markmap

الاتزان الكيميائي

العوامل المؤثرة في الاتزان الكيميائي

تأثير تغيير درجة الحرارة

#### مبدأ لوتشاتلييه

  • إضافة حرارة: يزاح الاتزان نحو التفاعل الماص للحرارة.
  • إزالة حرارة (تبريد): يزاح الاتزان نحو التفاعل الطارد للحرارة.

#### تأثير درجة الحرارة على ثابت الاتزان (Keq)

  • أي تغيير في درجة الحرارة يغير قيمة Keq.
  • كلما زادت قيمة Keq، كان الناتج في خليط الاتزان أكبر.

#### مثال تطبيقي: تفاعل إنتاج الميثان (طارد للحرارة)

  • رفع درجة الحرارة: يزاح الاتزان نحو اليسار، ويقل تركيز الميثان (CH₄)، وتنخفض قيمة Keq.
  • خفض درجة الحرارة: يزاح الاتزان نحو اليمين، ويزداد تركيز الميثان (CH₄)، وتزداد قيمة Keq.

#### مثال تطبيقي: تفاعل N₂O₄ مع NO₂ (ماص للحرارة)

N₂O₄(g) ⇌ 2NO₂(g) \quad ΔH° = 55.3 kJ

  • N₂O₄: غاز لا لون له.
  • NO₂: غاز بني اللون.
  • التبريد (إزالة حرارة): يزاح الاتزان نحو اليسار (نحو N₂O₄ عديم اللون)، فيصبح لون المزيج أخف.
  • التسخين (إضافة حرارة): يزاح الاتزان نحو اليمين (نحو NO₂ البني)، فيصبح لون المزيج أغمق.

تأثير العوامل المحفزة

  • يعمل العامل المحفز على زيادة سرعة التفاعل بالتساوي في كلا الاتجاهين.
  • يصل التفاعل إلى حالة الاتزان أسرع، لكنه لا يغير كمية النواتج المتكونة عند الاتزان.

تجربة تطبيقية: تفاعل أيونات الكوبلت

#### معادلة التفاعل

Co(H₂O)₆²⁺ + 4Cl⁻ ⇌ CoCl₄²⁻ + 6H₂O

  • لون Co(H₂O)₆²⁺: أرجواني
  • لون CoCl₄²⁻: أزرق

#### خطوات التجربة

  • إضافة حمض الهيدروكلوريك المركز (HCl): يزيد تركيز Cl⁻، فيزاح الاتزان نحو اليمين (نحو CoCl₄²⁻ الأزرق).
  • إضافة الماء: يخفف التركيز، ويزاح الاتزان نحو اليسار (نحو Co(H₂O)₆²⁺ الأرجواني).
  • التبريد (وضع الأنبوب في ماء بارد): ملاحظة تغير اللون.
  • التسخين (وضع الأنبوب في ماء ساخن 70°C على الأقل): ملاحظة تغير اللون.

#### هدف التجربة

  • تفسير كيفية إزاحة الاتزان بتغير التركيز ودرجة الحرارة.
  • تحديد ما إذا كان التفاعل ماصاً أم طارداً للحرارة بناءً على ملاحظات اللون عند التسخين والتبريد.

```

نقاط مهمة

* تدرس التجربة كيفية استجابة الاتزان الكيميائي للتغيرات في التركيز ودرجة الحرارة.

* التفاعل المدروس هو تفاعل اتزان لأيونات الكوبلت الثنائي (Co²⁺) بين شكل مائي (أرجواني) وشكل معقد مع أيونات الكلوريد (أزرق).

* تغير لون المحلول (أزرق/أرجواني) هو دليل مرئي على إزاحة موضع الاتزان.

* تحذير أمان: حمض الهيدروكلوريك المركز (HCl) يحرق الجلد والملابس.

📋 المحتوى المنظم

📖 محتوى تعليمي مفصّل

التجربة

نوع: محتوى تعليمي

التجربة

التغير في موضع الاتزان

نوع: محتوى تعليمي

التغير في موضع الاتزان

نوع: محتوى تعليمي

كيف يعمل الاتزان على تعديل وضعه عند حدوث تغير في حالة الاتزان؟

الخطوات

نوع: محتوى تعليمي

الخطوات

1

نوع: QUESTION_ACTIVITY

املأ بطاقة السلامة في دليل التجارب العملية.

2

نوع: QUESTION_ACTIVITY

ضع حوالي 2 mL من محلول كلوريد الكوبلت II CoCl₂ الذي تركيزه 0.1M في أنبوب اختبار. سجل لون المحلول.

3

نوع: QUESTION_ACTIVITY

أضف حوالي 3 mL من حمض الهيدروكلوريك HCl المركز إلى أنبوب الاختبار، سجل لون المحلول.

نوع: NON_EDUCATIONAL

تحذير: HCl يحرق الجلد والملابس.

4

نوع: QUESTION_ACTIVITY

أضف كمية كافية من الماء إلى أنبوب الاختبار حتى يتغير لون المحلول، وسجل اللون الناتج.

5

نوع: QUESTION_ACTIVITY

أضف قراءة mL 2 من محلول كلوريد الكوبلت II المركز تدريجياً (نقطة واحدة كل مرة) بحذر، إلى أن يتحول لون المحلول إلى البنفسجي. إذا أصبح لون المحلول أزرق فأضف الماء حتى يتحول إلى اللون البنفسجي.

6

نوع: QUESTION_ACTIVITY

ضع أنبوب الاختبار في ماء بارد، ورش عليه بعض ملح المائدة، وسجل لون المحلول في أنبوب الاختبار.

7

نوع: QUESTION_ACTIVITY

ضع أنبوب الاختبار في ماء ساخن، واستعمل الثرمومتر غير الرقيقي لقياس درجة الحرارة التي يجب أن تكون 70°C على الأقل، وسجل لون المحلول.

التحليل

نوع: محتوى تعليمي

التحليل

1

نوع: QUESTION_HOMEWORK

فسر استعمل معادلة التفاعل أدناه لتفسير ملاحظاتك حول اللون في الخطوات 4-2.

نوع: محتوى تعليمي

Co(H₂O)₆²⁺ + 4Cl⁻ ⇌ CoCl₄²⁻ + 6H₂O

نوع: محتوى تعليمي

أزرق

نوع: محتوى تعليمي

أرجواني

2

نوع: QUESTION_HOMEWORK

صف كيف يزاح الاتزان عند إضافة طاقة أو إزالتها؟

3

نوع: QUESTION_HOMEWORK

فسر من ملاحظاتك حول اللون في الخطوات (6 و 7) ما إذا كان التفاعل ماصاً للحرارة أم طاردًا للحرارة؟

📄 النص الكامل للصفحة

--- SECTION: التجربة --- التجربة --- SECTION: التغير في موضع الاتزان --- التغير في موضع الاتزان كيف يعمل الاتزان على تعديل وضعه عند حدوث تغير في حالة الاتزان؟ --- SECTION: الخطوات --- الخطوات --- SECTION: 1 --- املأ بطاقة السلامة في دليل التجارب العملية. --- SECTION: 2 --- ضع حوالي 2 mL من محلول كلوريد الكوبلت II CoCl₂ الذي تركيزه 0.1M في أنبوب اختبار. سجل لون المحلول. --- SECTION: 3 --- أضف حوالي 3 mL من حمض الهيدروكلوريك HCl المركز إلى أنبوب الاختبار، سجل لون المحلول. تحذير: HCl يحرق الجلد والملابس. --- SECTION: 4 --- أضف كمية كافية من الماء إلى أنبوب الاختبار حتى يتغير لون المحلول، وسجل اللون الناتج. --- SECTION: 5 --- أضف قراءة mL 2 من محلول كلوريد الكوبلت II المركز تدريجياً (نقطة واحدة كل مرة) بحذر، إلى أن يتحول لون المحلول إلى البنفسجي. إذا أصبح لون المحلول أزرق فأضف الماء حتى يتحول إلى اللون البنفسجي. --- SECTION: 6 --- ضع أنبوب الاختبار في ماء بارد، ورش عليه بعض ملح المائدة، وسجل لون المحلول في أنبوب الاختبار. --- SECTION: 7 --- ضع أنبوب الاختبار في ماء ساخن، واستعمل الثرمومتر غير الرقيقي لقياس درجة الحرارة التي يجب أن تكون 70°C على الأقل، وسجل لون المحلول. --- SECTION: التحليل --- التحليل --- SECTION: 1 --- فسر استعمل معادلة التفاعل أدناه لتفسير ملاحظاتك حول اللون في الخطوات 4-2. Co(H₂O)₆²⁺ + 4Cl⁻ ⇌ CoCl₄²⁻ + 6H₂O أزرق أرجواني --- SECTION: 2 --- صف كيف يزاح الاتزان عند إضافة طاقة أو إزالتها؟ --- SECTION: 3 --- فسر من ملاحظاتك حول اللون في الخطوات (6 و 7) ما إذا كان التفاعل ماصاً للحرارة أم طاردًا للحرارة؟

✅ حلول أسئلة الكتاب الرسمية

عدد الأسئلة: 3

سؤال 1: 1. فسر استعمل معادلة التفاعل أدناه لتفسير ملاحظاتك حول اللون في الخطوات 2-4. $Co(H_2O)_6^{2+} + 4Cl^- \rightleftharpoons CoCl_4^{2-} + 6H_2O$ أرجواني أزرق

الإجابة: س: 1: في الخطوة 2 يكون اللون أرجوانيًا لسيادة أيون المعقد $Co(H_2O)_6^{2+}$ (جهة المتفاعلات). عند إضافة $HCl$ في الخطوة 3 يزداد تركيز $Cl^-$ فينزاح الاتزان نحو اليمين لتكوين $CoCl_4^{2-}$ فيصبح اللون أزرق. وعند إضافة الماء في الخطوة 4 يقل تركيز $Cl^-$ (تخفيف) وتزداد كمية $H_2O$ فينزاح الاتزان نحو اليسار فيعود اللون أرجوانيًا.

خطوات الحل:

  1. **الشرح:** لنفهم هذا السؤال: لدينا معادلة توازن كيميائي: $$Co(H_2O)_6^{2+} + 4Cl^- \rightleftharpoons CoCl_4^{2-} + 6H_2O$$ حيث اللون الأرجواني مرتبط بأيون $Co(H_2O)_6^{2+}$، واللون الأزرق مرتبط بأيون $CoCl_4^{2-}$. الفكرة هنا هي تطبيق مبدأ لوشاتلييه: عند تغيير تركيز أحد المواد، يزاح الاتزان لتقليل هذا التغيير. في الخطوة 2، يكون اللون أرجوانيًا لأن التركيز الأكبر هو لأيون $Co(H_2O)_6^{2+}$ (جهة المتفاعلات). عند إضافة $HCl$ في الخطوة 3، يزداد تركيز $Cl^-$، فينزاح الاتزان نحو اليمين (جهة النواتج) لتكوين المزيد من $CoCl_4^{2-}$ الأزرق، فيتحول اللون إلى الأزرق. عند إضافة الماء في الخطوة 4، يقل تركيز $Cl^-$ بسبب التخفيف، ويزداد تركيز $H_2O$، فينزاح الاتزان نحو اليسار (جهة المتفاعلات) لتكوين المزيد من $Co(H_2O)_6^{2+}$ الأرجواني، فيعود اللون أرجوانيًا. إذن الإجابة هي: **في الخطوة 2 يكون اللون أرجوانيًا لسيادة أيون المعقد $Co(H_2O)_6^{2+}$ (جهة المتفاعلات). عند إضافة $HCl$ في الخطوة 3 يزداد تركيز $Cl^-$ فينزاح الاتزان نحو اليمين لتكوين $CoCl_4^{2-}$ فيصبح اللون أزرق. وعند إضافة الماء في الخطوة 4 يقل تركيز $Cl^-$ (تخفيف) وتزداد كمية $H_2O$ فينزاح الاتزان نحو اليسار فيعود اللون أرجوانيًا.**

سؤال 2: 2. صف كيف يزاح الاتزان عند إضافة طاقة أو إزالتها؟

الإجابة: س: 2: عند إضافة الحرارة ينزاح الاتزان نحو الاتجاه الماص للحرارة (ليمتص الحرارة)، وعند إزالة الحرارة/ التبريد ينزاح الاتزان نحو الاتجاه الطارد للحرارة (ليعوض النقص بإنتاج حرارة).

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المفهوم):** نتذكر أن مبدأ لوشاتلييه ينص على أن النظام في حالة اتزان إذا تأثر بعامل خارجي (مثل تغيير التركيز أو الضغط أو الحرارة)، فإن الاتزان يزاح في الاتجاه الذي يقلل من تأثير هذا التغيير. **الخطوة 2 (التطبيق):** في حالة إضافة طاقة (حرارة) أو إزالتها (تبريد)، ننظر إلى التفاعل: إذا كان التفاعل ماصًا للحرارة (يحتاج حرارة)، فإن إضافة الحرارة تزاح الاتزان نحو نواتج التفاعل الماص للحرارة. وإذا كان التفاعل طاردًا للحرارة (يطلق حرارة)، فإن إزالة الحرارة (التبريد) تزاح الاتزان نحو نواتج التفاعل الطارد للحرارة. **الخطوة 3 (النتيجة):** لذلك، عند إضافة الحرارة، ينزاح الاتزان نحو الاتجاه الماص للحرارة (ليمتص الحرارة الزائدة). وعند إزالة الحرارة (التبريد)، ينزاح الاتزان نحو الاتجاه الطارد للحرارة (ليعوض النقص بإنتاج حرارة). إذن الإجابة هي: **عند إضافة الحرارة ينزاح الاتزان نحو الاتجاه الماص للحرارة (ليمتص الحرارة)، وعند إزالة الحرارة/التبريد ينزاح الاتزان نحو الاتجاه الطارد للحرارة (ليعوض النقص بإنتاج حرارة).**

سؤال 3: 3. فسر من ملاحظاتك حول اللون في الخطوات (6 و 7) ما إذا كان التفاعل ماصًا للحرارة أم طاردًا للحرارة؟

الإجابة: س: 3: إذا أدى التسخين (7) إلى ظهور اللون الأزرق فهذا يعني أن الاتزان اتجه نحو اليمين عند إضافة الحرارة؛ إذن التفاعل كما كُتب (تكوين $CoCl_4^{2-}$ الأزرق) ماص للحرارة، أما التبريد (6) فيزحزح الاتزان لليسار فيقوى اللون الأرجواني.

خطوات الحل:

  1. **الشرح:** لنفهم هذا السؤال: من التجربة، نلاحظ تغير اللون بين الأرجواني (مرتبط بـ $Co(H_2O)_6^{2+}$) والأزرق (مرتبط بـ $CoCl_4^{2-}$) عند التسخين أو التبريد. الفكرة هنا هي ربط تغير اللون باتجاه زحزحة الاتزان وتحديد إذا كان التفاعل ماصًا أو طاردًا للحرارة. إذا أدى التسخين (الخطوة 7) إلى ظهور اللون الأزرق، فهذا يعني أن الاتزان اتجه نحو اليمين (تكوين $CoCl_4^{2-}$) عند إضافة الحرارة. وفقًا لمبدأ لوشاتلييه، إضافة الحرارة تزاح الاتزان نحو الاتجاه الماص للحرارة. لذلك، التفاعل كما كُتب (تكوين $CoCl_4^{2-}$ الأزرق) هو تفاعل ماص للحرارة. أما التبريد (الخطوة 6) فيؤدي إلى تقوية اللون الأرجواني، مما يعني أن الاتزان اتجه نحو اليسار (تكوين $Co(H_2O)_6^{2+}$) عند إزالة الحرارة. وهذا يتوافق مع أن التفاعل العكسي (تكوين $Co(H_2O)_6^{2+}$) هو طارد للحرارة. إذن الإجابة هي: **إذا أدى التسخين (7) إلى ظهور اللون الأزرق فهذا يعني أن الاتزان اتجه نحو اليمين عند إضافة الحرارة؛ إذن التفاعل كما كُتب (تكوين $CoCl_4^{2-}$ الأزرق) ماص للحرارة، أما التبريد (6) فيزحزح الاتزان لليسار فيقوى اللون الأرجواني.**

🎴 بطاقات تعليمية للمراجعة

عدد البطاقات: 3 بطاقة لهذه الصفحة

فسر استعمل معادلة التفاعل أدناه لتفسير ملاحظاتك حول اللون في الخطوات 4-2. Co(H₂O)₆²⁺ + 4Cl⁻ ⇌ CoCl₄²⁻ + 6H₂O (أزرق) ⇌ (أرجواني)

  • أ) اللون يتغير عشوائياً مع الإضافات ولا علاقة له بتركيز المواد.
  • ب) في الخطوة 2 يكون اللون أرجوانيًا لسيادة أيون المعقد Co(H₂O)₆²⁺ (جهة المتفاعلات). عند إضافة HCl في الخطوة 3 يزداد تركيز Cl⁻ فينزاح الاتزان نحو اليمين لتكوين CoCl₄²⁻ فيصبح اللون أزرق. وعند إضافة الماء في الخطوة 4 يقل تركيز Cl⁻ (تخفيف) وتزداد كمية H₂O فينزاح الاتزان نحو اليسار فيعود اللون أرجوانيًا.
  • ج) إضافة HCl تزيد من تركيز H⁺ فقط، مما يجعل الوسط حمضياً ويغير اللون مباشرة دون تأثير على الاتزان.
  • د) التغير في اللون ناتج عن تفاعل كيميائي غير عكسي يحول كل المادة إلى ناتج أزرق عند إضافة HCl، ولا يمكن عكسه بإضافة الماء.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: في الخطوة 2 يكون اللون أرجوانيًا لسيادة أيون المعقد Co(H₂O)₆²⁺ (جهة المتفاعلات). عند إضافة HCl في الخطوة 3 يزداد تركيز Cl⁻ فينزاح الاتزان نحو اليمين لتكوين CoCl₄²⁻ فيصبح اللون أزرق. وعند إضافة الماء في الخطوة 4 يقل تركيز Cl⁻ (تخفيف) وتزداد كمية H₂O فينزاح الاتزان نحو اليسار فيعود اللون أرجوانيًا.

الشرح: ١. اللون الأرجواني مرتبط بأيون Co(H₂O)₆²⁺ (المتفاعل)، واللون الأزرق مرتبط بأيون CoCl₄²⁻ (الناتج). ٢. الخطوة 2: اللون أرجواني لأن التركيز الأكبر لأيون Co(H₂O)₆²⁺. ٣. الخطوة 3: إضافة HCl تزيد تركيز Cl⁻، فيزاح الاتزان نحو اليمين (النواتج) لتكوين المزيد من CoCl₄²⁻ الأزرق. ٤. الخطوة 4: إضافة الماء تقلل تركيز Cl⁻ وتزيد H₂O، فيزاح الاتزان نحو اليسار (المتفاعلات) لتكوين المزيد من Co(H₂O)₆²⁺ الأرجواني.

تلميح: تذكر مبدأ لوشاتلييه: عند تغيير تركيز أحد المواد، يزاح الاتزان لتقليل هذا التغيير.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط

صف كيف يزاح الاتزان عند إضافة طاقة أو إزالتها؟

  • أ) إضافة الحرارة تزاح الاتزان نحو الاتجاه الطارد للحرارة دائمًا، وإزالتها تزاحه نحو الماص للحرارة.
  • ب) إضافة أو إزالة الطاقة لا تؤثر على موضع الاتزان الكيميائي، بل تؤثر فقط على سرعة التفاعل.
  • ج) عند إضافة الحرارة ينزاح الاتزان نحو الاتجاه الماص للحرارة (ليمتص الحرارة)، وعند إزالة الحرارة/التبريد ينزاح الاتزان نحو الاتجاه الطارد للحرارة (ليعوض النقص بإنتاج حرارة).
  • د) يزاح الاتزان دائمًا نحو اليمين عند التسخين ونحو اليسار عند التبريد، بغض النظر عن نوع التفاعل.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: عند إضافة الحرارة ينزاح الاتزان نحو الاتجاه الماص للحرارة (ليمتص الحرارة)، وعند إزالة الحرارة/التبريد ينزاح الاتزان نحو الاتجاه الطارد للحرارة (ليعوض النقص بإنتاج حرارة).

الشرح: ١. مبدأ لوشاتلييه: إذا تأثر نظام في حالة اتزان بعامل خارجي، فإن الاتزان يزاح لتقليل تأثير هذا التغيير. ٢. إضافة طاقة (حرارة): النظام يزاح نحو التفاعل الماص للحرارة ليمتص الحرارة الزائدة. ٣. إزالة طاقة (تبريد): النظام يزاح نحو التفاعل الطارد للحرارة ليعوض النقص بإنتاج حرارة.

تلميح: فكر في كيفية استجابة النظام لتقليل تأثير التغيير في الطاقة الحرارية.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

فسر من ملاحظاتك حول اللون في الخطوات (6 و 7) ما إذا كان التفاعل ماصاً للحرارة أم طاردًا للحرارة؟ (معادلة التفاعل: Co(H₂O)₆²⁺ + 4Cl⁻ ⇌ CoCl₄²⁻ + 6H₂O)

  • أ) التفاعل طارد للحرارة لأن التبريد يزيد من اللون الأزرق.
  • ب) لا يمكن تحديد نوع التفاعل من تغير اللون، بل يحتاج إلى قياس التغير في المحتوى الحراري.
  • ج) التفاعل ماص للحرارة لأن التسخين يزيد من اللون الأرجواني.
  • د) إذا أدى التسخين (7) إلى ظهور اللون الأزرق فهذا يعني أن الاتزان اتجه نحو اليمين عند إضافة الحرارة؛ إذن التفاعل كما كُتب (تكوين CoCl₄²⁻ الأزرق) ماص للحرارة، أما التبريد (6) فيزحزح الاتزان لليسار فيقوى اللون الأرجواني.

الإجابة الصحيحة: d

الإجابة: إذا أدى التسخين (7) إلى ظهور اللون الأزرق فهذا يعني أن الاتزان اتجه نحو اليمين عند إضافة الحرارة؛ إذن التفاعل كما كُتب (تكوين CoCl₄²⁻ الأزرق) ماص للحرارة، أما التبريد (6) فيزحزح الاتزان لليسار فيقوى اللون الأرجواني.

الشرح: ١. اللون الأزرق = CoCl₄²⁻ (الناتج). اللون الأرجواني = Co(H₂O)₆²⁺ (المتفاعل). ٢. إذا أدى التسخين (إضافة حرارة) إلى زيادة اللون الأزرق، فهذا يعني زحزحة الاتزان نحو النواتج (اليمين). ٣. وفقاً لمبدأ لوشاتلييه: إضافة حرارة تزاح الاتزان نحو التفاعل الماص للحرارة. ٤. الاستنتاج: التفاعل الأمامي (تكوين CoCl₄²⁻) ماص للحرارة.

تلميح: اربط اتجاه زحزحة الاتزان عند التسخين أو التبريد بنوع التفاعل (ماص أو طارد) باستخدام مبدأ لوشاتلييه.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط