حل اسئلة الباب الثالث: الاتزان الكيميائي

السؤال الأول

عرف ما يأتي:

1. الاتزان الكيميائي.

هو نظام ديناميكي يحدث عندما يتساوى معدل التفاعل الطردي مع معدل التفاعل العكسي.

2. ضغط بخار الماء المشبع في الجو.

اقصى ضغط لبخار الماء يمكن أن يتواجد في الهواء عند درجة حرارة معينة.

3. التفاعلات التامة.

التفاعلات التي تسير في اتجاه واحد وذلك لخروج أحد النواتج من حيز التفاعل بالتصعيد أو بالترسيب.

4. التفاعلات الانعكاسية.

هي تفاعلات تحدث في الاتجاهين الطردي والعكسى وذلك لوجود النواتج والمتفاعلات دائما في حيز التفاعل.

5. معدل التفاعل.

هو مقدار التغير في تركيز المواد المتفاعلة في وحدة الزمن.

6. العامل الحفاز.

مادة يلزم منها القليل لتغير معدل التفاعل الكيميائي دون ان تتغير أو تغير من وضع الاتزان.

7. قانون فعل الكتلة.

عند ثبوت درجة الحرارة تتناسب سرعة التفاعل الكيميائي تناسبًا طرديًا مع حاصل ضرب تركيزات المواد المتفاعلة كل مرفوع إلى أس يساوى عدد الجزيئات أو الأيونات.

8. قاعدة لوشاتلييه.

إذا حدث تغير في أحد العوامل المؤثرة على نظام في حالة اتزان مثل التركيز أو الضغط أو درجة الحرارة فإن النظام ينشط في الاتجاه الذي يقلل أو يلغي تأثير هذا التغير.

9. حاصل الإذابة.

هو حاصل ضرب تركيز أيوناته مقدره بالمول / لتر مرفوع كل منها لأس يساوي عدد الأيونات التي توجد في حالة اتزان مع محلولها المشبع.

10. الحاصل الأيوني للماء.

هو حاصل ضرب تركيز أيون الهيدروجين وأيون الهيدروكسيل الناتجين عن تأين الماء ويساوي ^14-10 مول/ لتر.

11. الأس الهيدروجيني.

هو اللوغارتم السالب (للأساس 10) لتركيز أيون الهيدروجين (pH).

12. قانون استفالد.

عند درجة الحرارة الثابتة تزداد درجة التاين ($\mathrm{\alpha }$) بزيادة التخفيف لتظل قيمة ثابت الاتزان $K_a=\frac{{\alpha }^2}{\mathrm{v}(1-\alpha )}$ ثابتة.

السؤال الثاني

ضع حرف ( ع ) أمام التفاعلات الانعكاسية وحرف ( م ) امام التفاعلات التامة:

NaoH_(aq)+Hcl_(aq)=Nacl_(aq)+H₂O_(l)

تام

2AgNo_3(aq)+BaCl_2(aq)=2Agcl_(s)+Ba(No₃)_2(aq)

تام

2cu(No₃)_2(s)=2cuo_(s)+4No_2(g)+O_2(g)

تام

في إناء مغلق _(g)CO_(g) + H₂O_(v) = CO2_(g) + H₂

انعكاسي

السؤال الثالث

اكتب فيما يلى:

a. معدل التفاعل الكيميائي والعوامل التي تؤثر عليه.

معدل التفاعل الكيميائي: مقدار التغير في تركيز المواد المتفاعلة في وحدة الزمن العوامل المؤثرة فيه.

العوامل التي تؤثر عليه:

• تركيز المواد المتفاعلة
• طبيعة المواد المتفاعلة
• الضغط
• الحرارة
• الضوء
• العامل الحفاز

b. التفاعل المتزن والعوامل التي تؤثر عليه.

التفاعل المتزن: نظام ساكن على المستوى المرني و ديناميكي على المستوى غير المرئي

العوامل المؤثرة فيه:

• التركيز
• الضغط
• درجة الحرارة

السؤال الرابع

كيف يؤثر كل تغير من التغيرات الآتية على تركيز الهيدروجين في النظام المتزن التالي:

H_2(g)+Co_2(g)$\rightleftarrows$H₂o_(V)+Co_2(g) ;H=41.1kj

a. إضافة المزيد من غاز ثاني أكسيد الكربون.

يسير التفاعل في الاتجاه الطردي وفقا لقاعدة لوشاتلية و يقل تركيز الهيدروجين.

b. إضافة المزيد من بخار الماء.

يسير التفاعل في الإتجاه العكسى وفقا لقاعدة لوشاتلية ويزيد تركيز الهيروجين.

c. إضافة عامل حفاز.

لا يؤثر.

d. زيادة درجة الحرارة.

التفاعل ماص للحرارة و عند زيادة درجة الحرارة يسير التفاعل في الاتجاه الطردي و يقل تركيز الهيدروجين.

e. تقليل حجم الوعاء.

تقليل الحجم معناه تقليل الضغط وهو لايؤثر على التفاعل لأن عدد المولات متساوي على جانبي المعادلة.

السؤال الخامس

في اي من التفاعلات التالية تتوقع زيادة نسبة التفكك مع زيادة درجة الحرارة.

• (-)=No_2(g)$\rightleftarrows$1/2N_2(g)+1/2O_2(g)$∆$H
• (+)=so_3(g)$\rightleftarrows$so₂+1/2O_2(g)$∆$H
• (-)=N₂H_4(g)$\rightleftarrows$N_2(g)+2H_2(g)$∆$H

السؤال السادس

ما المحاليل الحمضية والقاعدية والمتعادلة فيما يلي:

a. محلول ال pH له = 3.5.

حمضي

b. محلول الم pH له = 7.0.

متعادل

c. محلول الpH له = 4.0.

حمضي

d. محلول الpH له = 12.0.

قاعدي

السؤال السابع

اكتب المصطلح العلمي الذي تدل عليه كل من العبارات الآتية:

a. التفاعلات التي تسير في كلا الاتجاهين الطردي والعكسى وتكون المواد المتفاعلة والناتجة من التفاعل موجودة باستمرار في حيز التفاعل.

(التفاعلات الانعكاسية)

b. مقدار التغير في تركيز المواد المتفاعلة في وحدة الزمن.

(معدل التفاعل)

c. عند ثبوت درجة الحرارة تتناسب سرعة التفاعل الكيميائي تناسبًا طرديًا مع حاصل ضرب التركيزات الجزيئية لمواد التفاعل

(قانون فعل الكتلة)

d. اذا حدث تغير في أحد العوامل المؤثرة على نظام في حالة اتزان مثل الضغط أو التركيز أو درجة الحرارة فإن النظام ينشط في الاتجاه الذي يقلل أو يلغي هذا التغير.

(قاعدة لوشاتليه)

السؤال الثامن

اذكر تجربة عملية لإثبات:

a. تأثير التركيز على معدل التفاعل.

b. تأثير درجة الحرارة على سرعة التفاعل.

إذا أحضرنا دورق زجاجي يحتوي غاز ثاني أكسيد النيتروجين المعروف بلونه البنى المحمر ووضعناه في إناء به مخلوط مبرد، نجد أن حدة اللون تخف تدريجيًا حتى يزول اللون البني المحمر (كما في الشكل) وإذا أخرج الدورق من المخلوط المبرد ثم ترك ليعود إلى درجة حرارة الغرفة ( 25c ) نجد أن اللون البني المحمر يبدأ في الظهور ولا يلبث أن يعود إلى ما كان عليه وتزداد درجة اللون كلما ارتفعت درجة الحرارة ويمكن تمثيل ما حدث بالاتزان التالي:

$2{\mathrm{No}}_2\stackrel{\mathrm{cool}}{\rightleftarrows }{\mathrm{N}}_2{\mathrm{o}}_4+\mathrm{Heat}$

2No2: بني محمر

N₂O₄: عديم اللون

نستنتج من التجربة السابقة أن إزاحة ( امتصاص ) الحرارة من تفاعل متزن طارد للحرارة ينتج عنها سير التفاعل في الاتجاه الطردي الذي ينتج فيه حرارة.

السؤال التاسع

احسب قيمة ثابت الاتزان للتفاعل التالي:

N₂o_4(g)$\rightleftarrows$2No_2(g)

عندما تكون التركيزات عند الاتزان

0.213mol/l=[No₂],[N₂o_4(g)]=0.213mol/l

$$\begin{gathered} \mathrm{Kc}=\frac{{\displaystyle {\left[{\mathrm{NO}}_2\right]}^2}}{\left[{\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_2\right]} \\ \mathrm{Kc}=\frac{{\displaystyle {\left[0.213\right]}^2}}{\left[0.213\right]}=0.213 \end{gathered}$$

السؤال العاشر

ما نسبة تأين محلول 0.13mol/l من حمض الخليك.

(ثابت تأين حمض الخليك 1.8x10^-5).

$$\begin{gathered} {\mathrm{k}}_{\mathrm{a}}={\mathrm{cx\alpha }}^2 \\ 1.8\mathrm{x}{10}^{-5}=0.13{\mathrm{x\alpha }}^2 \\ \mathrm{\alpha }=\sqrt{1.8\mathrm{x}{10}^{-5}/0.13}=0.1176 \frac{\mathrm{مول}}{\mathrm{لتر}} \end{gathered}$$

السؤال الحادي العشر

اي المواد التالية تكون محاليلها المائية حامضية أو قاعدية أو متعادلة:

NH₄)₂Co₃,kcl,NH₄No₃,Fecl₃)

السؤال الثاني عشر

اكتب معادلة الاتزان (k_c) للتفاعلات الاتية:

H_2(g)+Co_2(g)$\rightleftarrows$H₂o_(V)+Co_2(g)

_{$\text{ Kc }=\frac{\left({\mathrm{CO}}_2\right)\left({\mathrm{H}}_2\right)}{\left(\mathrm{CO}\right)\left(\mathrm{H}2\mathrm{O}\right)}$}

4NH_3(g)+O_2(g)$\rightleftarrows$2N_2(g)+6H₂o(g)

$\text{ Kc }=\frac{{\left({\mathrm{N}}_2\right)}^2{\left({\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\right)}^6}{{\left({\mathrm{NH}}_3\right)}^4{\left({\mathrm{O}}_2\right)}^3}$

السؤال الثالث عشر

إذا كانت درجة تأين حمض عضوي أحادي البروتون تساوي %3 في محلول تركيزه 0.2mol/l. أحسب ثابت التأين (ka) لهذا الحمض.

$C=0.2\alpha =0.03$

$$\begin{gathered} \mathbf{Ka}=\mathbf{C}\times {\mathit{\alpha }}^2 \\ \mathit{K}\mathit{a}\mathbf{=}\mathbf{0}\mathbf{.}\mathbf{2}\mathbf{\times }\mathbf{(}\mathbf{0}\mathbf{.}\mathbf{03}{\mathit{)}}^{\mathit{2}}\mathbf{=}\mathbf{1}\mathbf{.}\mathbf{8}\mathbf{\times }{\mathbf{10}}^{\mathit{-}\mathit{4}} \end{gathered}$$

السؤال الرابع عشر

للتفاعل الاتي قيمتان لثابت الاتزان عند درجتي حرارة مختلفتين.

H_2(g)+I_2(g)$\rightleftarrows$2IH_(g) k_C=67at850c

H_2(g)+I_2(g)$\rightleftarrows$2IH_(g) k_C=67at850c

هل التفاعل طارد أم ماص للحرارة؟ مع تفسير إجابتك.

التفاعل ماص للحرارة لأن التفاعل طردي.

• إذا كانت طردية كان التفاعل ماص للحرارة.
• إذا كانت عكسية كان التفاعل طارد للحرارة.

السؤال الخامس عشر

إذا علم أن قيمة الحاصل الايوني للماء k_w=1x10^-14 عند 15c. املأ الفراغات في الجدول الاتي عند هذه الدرجة:

السؤال السادس عشر

احسب [Ba⁺²] في المحلول المشبع من كبريتات الباريوم Baso₄، علمًا بأن حاصل إذابته K_sp=1.1x10^-10.

$\mathrm{BaSO}4\rightleftarrows {\mathrm{Ba}}^{++}+{504}^{-}$

تركيز الايون = درجة الذائبية× عدد مولات أيوناته

تركيز أيون الباريوم=1×X =X مولر

تركيز أيون الكبريتات=1×X =X مولر

$\text{ Ksp }=\left[B{a}^{++}\right]\left[S{04}^{-}\right]$

[X][X]=1.1x10^-10

درجة الإذابة × =1.0488x10^-5 مول/لتر

تركيز أيون الباريوم = 1.0488x10^-5 مولر.

السؤال السابع عشر

اذا كانت درجة ذوبان كلوريد الفضة Agcl هي ${10}^{-5}\text{ moL/L }$. احسب قيمة حاصل الاذابة.

^-Agcl$\rightleftarrows$Ag⁺+cl

تركيز ايون الفضة= عدد أيوناته x درجة الذوبان = 1×^5-10 مولر.

تركيز ايون الكلوريد= عدد أيوناته x درجة الذوبان = 1×^5-10 مولر.

$$\begin{gathered} \mathrm{Ksp}=\left[{\mathrm{Ag}}^{+}\right]\left[{\mathrm{Cl}}^{-}\right] \\ =(1\times {10}^{-5})(1\times {10}^{-5})={10}^{-10} \end{gathered}$$