حل أسئلة: الباب الأول: العناصر الانتقالية

السؤال الأول

اختر الاجابة الصحيحة من بين الاجابات التالية:

1. عند تفاعل الحديد مع الكبريت يعطي:

• ₃(Fe₂(so₄
• Fe₂so₄
• Fe₂s
• Fes

2. يذوب الحديد في الأحماض المخففة وينتج:

• أملاح حديد (II)
• أكسيد حديد (II)
• أملاح حديد (III)
• أكسيد حديد (III)

3. أكسيد الحديد الأسود أكسيد مختلط لذلك عند تفاعله مع الأحماض المركزة الساخنة يعطي:

• أملاح حديد (II)
• أملاح حديد (III)
• أملاح حديد (II) و أملاح حديد (III)
• أكسيد حديد (III)

4. عند اختزال أكسيد الحديد المغناطيسي عند درجة حرارة من 700C-400C ينتج:

• Fe
• Feo
• Fe₂O₃
• FeSo₄

5. يتفاعل Feo مع الأحماض المخففة منتجًا:

• ملح الحديد (II) فقط
• ملح الحديد (III) فقط
• ملح الحديد (II) وماء
• ملح الحديد (III) وماء

6. عند تسخين كبريتات حديد (II) ينتج أكسيد حديد (III)، ثاني أكسيد الكبريت و:

• الهيدروجين
• الماء
• ثالث أكسيد الكبريت
• كبريتيد الهيدروجين

7. نوع من السبائك تتحد فيه العناصر المكونة للسبيكة:

• السبائك البينية
• السبائك الاستبدالية
• سبائك المركبات البينفلزية
• السبائك البينية و السبائك الاستبدالية معًا

8. سبيكة الحديد و الكروم من السبائك:

• البينية
• الاستبدالية
• المركبات البينفلزية
• البينية و المركبات البينفلزية معًا

السؤال الثاني

اختر من العمود (ب) التركيب الالكتروني لعناصر العمود (أ) ثم مايناسبه من الاستخدامات من العمود (ج):

السؤ ال الثالث

ماذا يحدث عند:

1. تسخين هيدروكسيد حديد (III) إلى أعلى من 200c.

ينتج أكسيد الحديد (III)

$2\mathrm{Fe}(\mathrm{OH}{)}_3\stackrel{200 \mathrm{من} \mathrm{اعلى} }{⟶}{\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3+3{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

2. تسخين كبريتات حديد (II) تسخينًا شديدًا.

ينتج أكسيد الحديد ثلاثي وثاني أكسيد الكبريت وثالث أكسيد الكبريت.

$2{\mathrm{FeSO}}_4\stackrel{\mathrm{\Delta }}{⟶}{\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3+{\mathrm{SO}}_2+{\mathrm{SO}}_3$

3. تفاعل الهيماتيت مع حمض الكبريتيك المركز الساخن.

ينتج كبريتات حديد ثلاثي والماء.

${\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3+3{\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_4\stackrel{\text{ Conc. heat }}{⟶}{\mathrm{Fe}}_2{\left({\mathrm{SO}}_4\right)}_3+3{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

4. تسخين أكسيد الحديد المغناطيسي بشدة في الهواء.

ينتج أكسيد الحديد الثلاثي

$2{\mathrm{Fe}}_3{0}_4+\frac{1}{2}\mathrm{O}2\stackrel{\text{ Heat }}{\to }\to {\text{ 3Fe}}_{\text{2}}{\text{O}}_{\text{3}}$

5. تسخين أوكسالات حديد (II) بمعزل عن الهواء.

ينتج أكسيد الحديد الثنائي+$\mathrm{CO}+{\mathrm{CO}}_2$

6. اختزال أكسيد حديد (III) بالهيدروجين.

ينتج أكسيد الحديد الثلاثي وماء

${\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3+{\mathrm{H}}_{2}400/7002\mathrm{FeO}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

السؤال الرابع

a. صنف ما يلي الى مواد بارمغناطيسية ومواد دايامغناطسي.

Fecl₂

النوع بارمغنايسية، لوجود 4 الكترونات مفردة في 3d.

Cocl₂

النوع بارمغنايسية، لوجود 3 الكترونات مفردة في 3d.

₃(Fe₂(so₄

النوع بارمغنايسية، لوجود 5 الكترونات مفردة في 3d.

cu(No₃)₂

النوع بارمغنايسية، لوجود الكترون مفرد في 3d.

ZnSo₄

النوع دايامغنايسية، لأن جميع الالكترونات مزدوجة.

b. صنف ما يلي الى مواد ملونة ومواد غير ملونة:

1. أيون حديد (II)

ملون، لوجود 4 الكترونات مفردة في 3d.

2. أيون حديد (III)

ملون، لوجود 5 الكترونات مفردة في 3d.

3. أيون تيتانيوم (III)

ملون، لوجود الكترون مفرد في 3d.

4. أيون سكانديوم (III)

غير ملون، لعدم وجود الكترونات مفردة.

5. أيون نيكيل (II)

ملون، لوجود الكترون مفرد في 3d.

6. أيون خارصين (II)

غير ملون، لعدم وجود الكترونات مفردة.

السؤال الخامس

وضح الدور الذي يقوم به كل من:

1. فحم الكوك في الفرن العالي.

تحضير العامل المختزل لاختزال الهيماتيت.

(ثاني أكسيد الكربون)

$\mathrm{C}+{\mathrm{O}}_2\stackrel{\mathrm{\Delta }}{⟶}{\mathrm{CO}}_2$

(اول أكسيد الكربون)

$\mathrm{C}+{\mathrm{CO}}_2\stackrel{\mathit{∆}}{⟶}\mathrm{CO}$

$3\mathrm{CO}+{\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3\stackrel{\mathrm{\Delta }}{⟶}2\mathrm{Fe}+3{\mathrm{CO}}_2$

2. الغاز الطبيعي في فرن مدركس.

اختزال خامات الحديد بواسطة خليط من أول أكسيد الكربون والهيدروجين الناتجين من الغاز الطبيعي.

$2{\mathrm{cH}}_4+ {\mathrm{Co}}_2+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\stackrel{ }{\stackrel{\mathrm{محفز} \mathrm{عامل}}{\to }3\mathrm{Co}+5{\mathrm{H}}_2}$

$2{\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3+3\mathrm{CO}+3{\mathrm{H}}_2\stackrel{∆}{⟶}4\mathrm{Fe}+3\mathrm{CO}2+3{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

السؤال السادس

اكتب المعادلات التي تعبر عن المخططات التالية.

a.

$$\begin{gathered} 1) 2{\mathrm{FeSO}}_4\stackrel{\mathrm{\Delta }}{⟶}{\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3+{\mathrm{SO}}_2+{\mathrm{SO}}_3 \\ 2) {\mathrm{Fe}}_3{\mathrm{O}}_4+\frac{1}{2}{\mathrm{O}}_2\stackrel{\mathrm{\Delta }}{⟶}3{\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3 \\ \begin{array}{r}3) 3{\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3+{\mathrm{CO}}_2 \stackrel{230-300{\mathrm{C}}^{\circ }\mathrm{C}}{\to }2{\mathrm{Fe}}_3{\mathrm{O}}_4+{\mathrm{CO}}_2\\ 4) 3\mathrm{Fe}+2{\mathrm{O}}_2\stackrel{\mathrm{\Delta }}{⟶}{\mathrm{Fe}}_3{\mathrm{O}}_4\\ 5) \mathrm{Fe}+{\mathrm{H}}_4{\mathrm{SO}}_4\stackrel{\text{ dil }}{\to }{\mathrm{FeSO}}_4+{\mathrm{H}}_2\\ 5) 2{\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3+3\mathrm{CO}+3{\mathrm{H}}_2\stackrel{\mathrm{\Delta }}{⟶}4\mathrm{Fe}+3{\mathrm{CO}}_2+3{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\end{array} \end{gathered}$$

b.

$$\begin{gathered} 1) 4\mathrm{FeO}+{\mathrm{O}}_2⟶2{\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3 \\ \text{ 2) }2{\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3+3\mathrm{CO}+3{\mathrm{H}}_2\stackrel{\mathrm{\Delta }}{⟶}4\mathrm{Fe}+3{\mathrm{CO}}_2+3{\mathrm{H}}_2\mathrm{O} \end{gathered}$$

$\text{ 3) }3\mathrm{Fe}+2\mathrm{O},\stackrel{\mathrm{\Delta }}{⟶}{\mathrm{Fe}}_3{\mathrm{O}}_4$

$\text{ 4) }{\mathrm{Fe}}_3{\mathrm{O}}_4+{\mathrm{H}}_2\stackrel{400/700\mathrm{C}}{⟶}3\mathrm{FeO}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

$\text{ 5) }2{\mathrm{Fe}}_3{\mathrm{O}}_4+\frac{1}{2}{\mathrm{O}}_2\stackrel{\mathrm{\Delta }}{⟶}3{\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3$

السؤال السابع

علل ما يأتي:

1. يشذ عن التركيب الالكتروني المتوقع لعناصر السلسلة الانتقالية الأولى كل من الكروم والنحاس.

يشذ التركيب المتوقع للنحاس ( ₂₉Cu ) يكون Ar ] 3d¹⁰4s¹ ] حيث ينتقل إلكترون من ( 4s ) إلى ( 3d ) حتى يكون ( 3d ) تام الامتلاء في النحاس ويكون ( s ) نصف ممتلئ وبذلك تكون أكثر استقرارًا.

2. رغم النشاط الكيميائي العالي للكروم إلا أنه يقاوم فعل العوامل الجوية.

لتكوين طبقة من الأكسيد حجمها أكبر من حجم الذرات. تمنع استمرار تفاعله أكسجين الهواء الجوى

3. تعتبر فلزات العملة ( النحاس - الفضة - الذهب ) عناصر انتقالية.

لأن ذرة النحاس فيها المستوى 3d ممتلئ بينما في حالة تأكسده +2 يصبح المستوى 3d⁹ أي غير مكتمل بينما الخارصين ( d¹⁰ ) تام الامتلاء سواء في الحالة الذرية أو في حالات التأكسد.

4. النقص في الحجم الذرى خلال السلسلة الانتقالية الأولى لا يكون كبيرًا.

لأن النقص الحـادث فـي نصـف القطـربسبب زيادة الشحنة الموجبـة للنـواة يعوضـه التنـافر النـاتج عـن زيـادة الالكترو نات في المستوى d.

5. ارتفاع درجات الانصهار ودرجات الغليان لعناصر السلسلة الانتقالية الأولى.

لوجود إلكترونات مفردة في ( 4s , 3d ) والتي تكون روابط فلزية تزيد من قوة التجاذب في الشبكة البلورية للفلز فتحتاج إلى طاقة كبيرة لإبعادها أثناء الانصهار أو الغليان.

6. كثير من الفلزات الانتقالية ومركباتها تتجاذب مع المجال المغناطيسي الخارجي.

يرجع ذلك لوجود إلكترونات مفردة في ( 3d ) وينتج عن حركتها مجالات مغناطيسية تتجاذب مع المجال الخارجي.

7. عند تفاعل الحديد مع الأحماض المعدنية المخففة تنتج أملاح الحديد (II) وليس أملاح الحديد (III).

لأن الكلور عند تفاعله مع الحمض بتصاعد الهيدروجين وهو عامل مختزل.

8. لا يكون الإسكانديوم مركبات يكون عدد تأكسده فيها 4+.

لأنه يكون أكثر ثبات في حالة التأكسد +3. لوجود الكترون واحد في المستوى الفرعي 3d لذا تخرج الكترونات المستويين الفرعيين 4s و 3d دفعة واحدة. فيصبح 3d فارغ وتكون الذرة أقل طاقه وأكثر استقرارًا.

9. أيونات ⁺Zn²⁺ Sc³ غير ملونة.

لعدم وجود إلكترونات مفردة في أيون السكانديوم و أيون الخارصين ( حيث°d)

10. كلوريد الحديد ( III ) مادة بارامغناطيسية.

أن أيون الحديد (Fe³(III يحتوى على 5 الكترونات مفردة في 3d.

11. يسبب حمض النيتريك المركز خمولًا للحديد.

يحدث خمول للحديد لتكون طبقة من الأكسيد على سطح الفلز تمنع استمرار التفاعل

12. لمعظم العناصر الانتقالية نشاط حفزی.

لوجود إلكترونات مفردة في المستوى الفرعي ( d ) والتي يمكنها: من تكوين روابط بين ذرات المتفاعلات وسطح الفلز، فيزداد تركيز المتفاعلات على سطحه، فيزداد معدل التفاعل.