الخلاصة - كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

سؤال 13: الفكرة الرئيسة فسر كيف يستجيب النظام في حالة الاتزان للجهد؟ واذكر العوامل التي تؤثر في نظام متزن.

الإجابة: 13. يزاح الاتزان في النظام لتقليل أثر الجهد (مبدأ لوتشاتليه). العوامل: التركيز، الضغط/الحجم، درجة الحرارة.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** لنفهم هذا السؤال، الفكرة الرئيسة هي مبدأ لوتشاتيليه، الذي ينص على أن النظام في حالة اتزان كيميائي يستجيب لأي جهد (تغيير في الظروف) بمحاولة تقليل أثر هذا الجهد. مثلاً، إذا زدنا تركيز مادة متفاعلة، سينزاح الاتزان نحو اليمين لتقليل هذا التركيز الزائد. العوامل التي تؤثر في نظام متزن هي التركيز (للمواد في التفاعل)، الضغط أو الحجم (للغازات فقط)، ودرجة الحرارة (لأنها تؤثر على طاقة النظام).

سؤال 14: فسر كيف يؤثر تقليل حجم وعاء التفاعل في كل نظام اتزان مما يأتي: a. 2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g) b. H₂(g) + Cl₂(g) ⇌ 2HCl(g)

الإجابة: 14. أ) ينزاح لليمين (عدد مولات الغاز أقل). ب) لا ينزاح (تساوي عدد مولات الغاز).

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** نتذكر أن تقليل حجم وعاء التفاعل يزيد الضغط على النظام الغازي. حسب مبدأ لوتشاتيليه، النظام يحاول تقليل أثر زيادة الضغط بالانحياز نحو الجهة التي تحتوي عدد أقل من مولات الغاز.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** أ) في التفاعل: $2SO_2(g) + O_2(g) \rightleftharpoons 2SO_3(g)$، عدد مولات الغازات في الجهة اليسرى هو 3 مولات (2 من $SO_2$ و1 من $O_2$)، وفي الجهة اليمنى 2 مولات (من $SO_3$). عند تقليل الحجم (زيادة الضغط)، النظام ينزاح نحو اليمين لأنها تحتوي عدد أقل من مولات الغاز. ب) في التفاعل: $H_2(g) + Cl_2(g) \rightleftharpoons 2HCl(g)$، عدد مولات الغازات في الجهة اليسرى هو 2 مولات (1 من $H_2$ و1 من $Cl_2$)، وفي الجهة اليمنى 2 مولات (من $HCl$). عند تقليل الحجم، لا يوجد فرق في عدد المولات، لذلك لا ينزاح الاتزان.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن: أ) ينزاح الاتزان لليمين. ب) لا ينزاح الاتزان.

سؤال 15: قرر ما إذا كان رفع درجة الحرارة أو خفضها ينتج المزيد من CH₃CHO في معادلة الاتزان الآتية: C₂H₂(g) + H₂O(g) ⇌ CH₃CHO(g) ΔH° = -151 kJ

الإجابة: 15. التفاعل طارد (ΔH سالب). خفض الحرارة يزيح الاتزان لليمين فيزداد الناتج.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** نلاحظ أن $\Delta H^\circ = -151 \, \text{kJ}$، وهذا يعني التفاعل طارد للحرارة (لأن $\Delta H$ سالب). في التفاعلات الطاردة للحرارة، الحرارة تعتبر ناتجاً.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** حسب مبدأ لوتشاتيليه، إذا خفضنا درجة الحرارة (وهو جهد)، النظام يحاول تقليل أثر هذا الخفض بإنتاج حرارة، فينزاح الاتزان نحو اليمين (نحو الناتج $CH_3CHO$). إذا رفعنا الحرارة، النظام يحاول تقليل أثر الرفع باستهلاك حرارة، فينزاح نحو اليسار (نحو المتفاعلات).
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** لذلك، خفض درجة الحرارة ينتج المزيد من $CH_3CHO$.

سؤال 16: وضح يظهر الجدول تراكيز مادتين A و B في خليطي تفاعل، يتفاعلان حسب المعادلة B ⇌ 2A و Keq = 200 . هل المزيجان عند موضعي اتزان مختلفين؟ الجدول: تفاعل | [A] | [B] 1 | 0.0100 | 0.0200 2 | 0.0500 | 0.400

الإجابة: س16: Q1=200 (متزن). Q2=160 (غير متزن). المزيج غير متزن لأن التفاعل 2 ليس عند الاتزان.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - المعادلة: $B \rightleftharpoons 2A$ - ثابت الاتزان: $K_{eq} = 200$ - تراكيز المزيج 1: $[A] = 0.0100$, $[B] = 0.0200$ - تراكيز المزيج 2: $[A] = 0.0500$, $[B] = 0.400$
2. **الخطوة 2 (القانون):** نستخدم قانون ثابت الاتزان: $$K_{eq} = \frac{[A]^2}{[B]}$$ ولمعرفة إذا كان النظام عند اتزان، نحسب خارج القيمة $Q$ بنفس القانون ونقارنه بـ $K_{eq}$: - إذا $Q = K_{eq}$، النظام عند اتزان. - إذا $Q \neq K_{eq}$، النظام غير متزن.
3. **الخطوة 3 (الحل):** للمزيج 1: $$Q_1 = \frac{(0.0100)^2}{0.0200} = \frac{0.0001}{0.0200} = 0.005$$ هنا $Q_1 = 0.005$، لكن $K_{eq} = 200$، لذا $Q_1 \neq K_{eq}$ (لاحظ أن الإجابة المعطاة تقول $Q_1=200$، لكن بالحساب يبدو هناك خطأ في البيانات أو التفسير؛ دعنا نتحقق من المزيج 2). للمزيج 2: $$Q_2 = \frac{(0.0500)^2}{0.400} = \frac{0.0025}{0.400} = 0.00625$$ هنا $Q_2 = 0.00625$، و $K_{eq} = 200$، لذا $Q_2 \neq K_{eq}$. بما أن $Q_1$ و $Q_2$ كلاهما لا يساوي $K_{eq}$، كلا المزيجين غير متزن. لكن الإجابة المعطاة تشير إلى أن المزيج 1 متزن ($Q_1=200$)، ربما هناك خطأ في تراكيز الجدول أو تفسيرها.
4. **الخطوة 4 (النتيجة):** بناءً على الحساب، المزيجان غير متزنين لأن $Q_1$ و $Q_2$ لا يساويان $K_{eq}$. إذا افترضنا أن البيانات صحيحة كما هي، الإجابة هي: المزيجان عند موضعي اتزان مختلفين؟ **لا، كلاهما غير متزن**.

سؤال 17: صمم خريطة مفاهيمية توضح طرائق تطبيق مبدأ لوتشاتيليه لزيادة النواتج في نظام اتزان وزيادة المتفاعلات في النظام نفسه.

الإجابة: 17. لزيادة النواتج في 1. زيادة المتفاعلات أو سحب النواتج. 2. تغيير الضغط (حسب المولات). 3. تغيير الحرارة (حسب نوع التفاعل).

خطوات الحل:

1. **الشرح:** لتصميم خريطة مفاهيمية، الفكرة هي تطبيق مبدأ لوتشاتيليه لزيادة النواتج أو المتفاعلات في نظام اتزان. لزيادة النواتج، يمكننا زيادة تركيز المتفاعلات أو سحب النواتج من النظام (مثلاً بإزالتها)، وهذا يجعل النظام ينزاح نحو اليمين لإنتاج المزيد من النواتج. إذا كان التفاعل غازياً، تغيير الضغط يؤثر حسب عدد مولات الغاز: زيادة الضغط (بتقليل الحجم) تزيد النواتج إذا كانت تحتوي عدد أقل من مولات الغاز. تغيير درجة الحرارة: إذا كان التفاعل طارداً للحرارة، خفض الحرارة يزيد النواتج؛ وإذا كان ماصاً للحرارة، رفع الحرارة يزيد النواتج. لزيادة المتفاعلات في نفس النظام، نعكس هذه الطرق: زيادة تركيز النواتج أو سحب المتفاعلات، تغيير الضغط لصالح الجهة ذات المولات الأقل (إذا كانت المتفاعلات فيها عدد أقل)، وتغيير الحرارة عكسياً حسب نوع التفاعل.

ما الفكرة الرئيسية لمبدأ لوتشاتيليه؟

• أ) يصف كيفية حساب ثابت الاتزان Keq.
• ب) يصف كيفية إزاحة الاتزان عند الاستجابة لجهد أو تغير.
• ج) يحدد العوامل التي لا تؤثر على سرعة التفاعل.
• د) يشرح كيفية تحويل المتفاعلات إلى نواتج بنسبة 100%.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: يصف كيفية إزاحة الاتزان عند الاستجابة لجهد أو تغير.

الشرح: 1. مبدأ لوتشاتيليه هو قاعدة أساسية في الكيمياء. 2. ينص على أن النظام في حالة اتزان كيميائي يستجيب لأي جهد (تغيير في الظروف). 3. يستجيب النظام بمحاولة تقليل أثر هذا الجهد أو التغيير. 4. يؤدي هذا إلى إزاحة موضع الاتزان نحو اليمين أو اليسار.

تلميح: فكر في كيفية استجابة النظام لأي تغيير في الظروف.

التصنيف: تعريف | المستوى: سهل

ما العوامل التي تؤثر في نظام كيميائي متزن؟

• أ) التركيز، الضغط/الحجم، درجة الحرارة.
• ب) التركيز، الضغط، حجم الجزيئات.
• ج) درجة الحرارة، الضوء، وجود العامل المساعد.
• د) التركيز، درجة الحرارة، لون المواد.

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: التركيز، الضغط/الحجم، درجة الحرارة.

الشرح: 1. هناك ثلاثة عوامل رئيسية تؤثر على نظام في حالة اتزان كيميائي. 2. تغيير تركيز المواد المتفاعلة أو الناتجة يغير موضع الاتزان. 3. تغيير الضغط (للتفاعلات الغازية) بتغيير الحجم يغير موضع الاتزان. 4. تغيير درجة الحرارة يغير موضع الاتزان وقيمة ثابت الاتزان Keq نفسه.

تلميح: تذكر أن بعض العوامل تغير موضع الاتزان فقط، وبعضها يغير قيمة ثابت الاتزان.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

في التفاعل: 2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g)، ماذا يحدث عند تقليل حجم وعاء التفاعل؟

• أ) ينزاح الاتزان نحو اليسار (ناحية المتفاعلات).
• ب) لا يتأثر موضع الاتزان.
• ج) ينزاح الاتزان نحو اليمين (ناحية النواتج).
• د) يتوقف التفاعل تماماً.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: ينزاح الاتزان نحو اليمين (ناحية النواتج).

الشرح: 1. تقليل حجم الوعاء يزيد الضغط على النظام الغازي. 2. حسب مبدأ لوتشاتيليه، النظام يحاول تقليل أثر زيادة الضغط. 3. نحسب عدد مولات الغاز: المتفاعلات: 2 + 1 = 3 مولات، النواتج: 2 مولات. 4. الجهة ذات عدد المولات الأقل هي النواتج (اليمين). 5. لذلك ينزاح الاتزان نحو اليمين لتقليل الضغط.

تلميح: تذكر قاعدة: عند زيادة الضغط (بتقليل الحجم)، ينزاح الاتزان نحو الجهة ذات عدد مولات الغاز الأقل.

التصنيف: سؤال اختبار | المستوى: متوسط

في التفاعل: C₂H₂(g) + H₂O(g) ⇌ CH₃CHO(g) ΔH° = -151 kJ، كيف نحصل على المزيد من الناتج CH₃CHO؟

• أ) برفع درجة الحرارة.
• ب) بخفض درجة الحرارة.
• ج) بتغيير الضغط فقط.
• د) بإضافة عامل مساعد.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: بخفض درجة الحرارة.

الشرح: 1. ΔH° = -151 kJ (سالب) يعني أن التفاعل طارد للحرارة. 2. في التفاعلات الطاردة، الحرارة تعتبر ناتجاً. 3. حسب مبدأ لوتشاتيليه، خفض درجة الحرارة (إزالة ناتج) يمثل جهداً. 4. النظام يستجيب بمحاولة إنتاج المزيد من الحرارة لتعويض النقص. 5. لذلك ينزاح الاتزان نحو اليمين (ناحية النواتج) لإنتاج المزيد من CH₃CHO والحرارة.

تلميح: ΔH° سالب يعني أن التفاعل طارد للحرارة. فكر في الحرارة كأحد النواتج.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: صعب

للتأكد من أن خليط تفاعل عند حالة الاتزان (B ⇌ 2A, Keq = 200)، أي مما يلي يجب أن يكون صحيحاً؟

• أ) يجب أن تكون قيمة [A] مساوية لـ 200.
• ب) يجب أن تكون قيمة خارج القيمة Q مساوية لـ 200.
• ج) يجب أن تكون قيمة [B] مساوية لـ 200.
• د) يجب أن تكون سرعة التفاعل الأمامي مساوية للعكسي فقط.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: يجب أن تكون قيمة خارج القيمة Q مساوية لـ 200.

الشرح: 1. خارج القيمة Q يحسب بنفس صيغة ثابت الاتزان Keq. 2. صيغة Keq (و Q) لهذا التفاعل هي: Keq = [A]² / [B]. 3. النظام يكون عند حالة الاتزان فقط عندما Q = Keq. 4. بما أن Keq = 200، فإن شرط الاتزان هو Q = 200. 5. إذا كانت Q ≠ 200، فإن النظام ليس عند الاتزان وسينزاح.

تلميح: عند الاتزان، تكون النسبة بين تراكيز النواتج والمتفاعلات (مرفوعة لأسسها) ثابتة.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط