الكيمياء فصل أول

إجابات أسئلة الدرس 

1-  الفكرة الرئيسة: أُوَضِّحُ مكوِّنات المحلول المنظم الحمضي.

  يتكون المحلول المنظم الحمضي من الحمض الضعيف وملح يشترك معه بأيون مشترك مثل  الحمض HCN والملح NaCN
2-  أُوَضِّحُ المقصودَ بكلٍّ ممّا يأتي: التَّمَيُّه ، الأيون المشترك

التميه: تفاعل الأيونات الناتجة من تفكك الملح مع الماء لإنتاج  H₃O⁺ أو OH^-.

الأيون المشترك: أيون يدخل في تركيب حمض ضعيف وملحه أو قاعدة ضعيفة وملحها وينتج عنهما في المحلول.    

3- أُحَدِّدُ مصدرَ الأيونات لكلٍّ منَ الأملاح الآتية: KNO₃ , CH₃NH₃Br , C₆H₅COONa , LiF

KNO3	CH3NH3Br	C6H5COONa	LiF	الأملاح
NaOH	CH3NH2	NaOH	LiOH	مصدرَ الأيون الموجب
HNO3	HBr	C6H5COOH	HF	مصدرَ الأيون السالب

4- أُحَدِّدُ الملحَ الذي يَتَمَيَّهُ في الماء منَ الأملاح الآتية: KCN , LiBr , C₅H₅NHI , HCOONa , NaClO₄

الملحَ الذي يَتَمَيَّهُ في الماء : KCN  , C₅H₅NHI , HCOONa 

5 - أُصَنِّفُ محاليلَ الأملاح الآتية إلى حِمضيّة وقاعديّة ومتعادلة: KNO₂ , NH₄NO₃ , LiCl , NaHCO₃ , C₆H₅NH₃Br

KNO2	NH4NO3	LiCl	NaHCO3	C6H5NH3Br	الأملاح
قاعدي	حمضي	متعادل	قاعدي	حمضي	طبيعة الملح

6 - أُوَضِّحُ أثَرَ إضافة كميّة قليلة من بلورات الملح الصُّلب NaHS في قيمة pH لمحلول حِمض H₂S

يتأين الحمض كما في المعادلة الآتية:

                                                                              H₂S _(aq) + H₂O_(l) $\rightleftharpoons$ HS^-_(aq)   + H₃O⁺_(aq)

كما يتفكك الملح عند إضافته إلى المحلول وفق المعادلة الآتية:

                                                                              NaHS _(S)     $\stackrel{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}{\to }$  HS^- _(aq)   + Na⁺_(aq)

عند إضافة بلورات الملح NaHS إلى محلول الحمض H₂S فإنه يتفكك وينتج الأيون المشترك HS^- ويزداد تركيزه في المحلول الحمض فيندفع التفاعل بالاتجاه العكسي ويزاح الاتزان جهة المواد المتفاعلة وبذلك يقل تركيز أيونات H₃O⁺ وتزداد قيمة  pH ويكون تاثير الملح قاعدياً.

 

7-  أحسبُ كتلة الملح KNO₂ اللازم إضافتها إلى400mL من محلول HNO₂ تركيزُه 0.02M  لتصبح قيمة pHللمحلول 3.52 .

      علمًا أنَّ: 0.48 = K_a = 4.5 × 10^-4 ، log 3 ، الكتلة المولية ( Mr ) للملح = 85g\mol

الحل:

أكتب معادلة تأين الحمض وتفكك الملح :

                                                                  HNO_2(aq) + H₂O_(l)   $\rightleftharpoons$  NO₂^-_(aq)   + H₃O⁺_(aq)

                                                                  KNO_2(aq)    $\stackrel{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}{\to }$  NO₂^-_(aq)   + K⁺_(aq)

 

أحسب تركيز ⁺H₃O على النحو الآتي:

                                                            [H₃O⁺]=  10^-pH  = 10^-3.52   =10^(-3.52+4)-4  =   10^0.48 x 10^-4  =  3 x 10^-4 M

أحسب تركيز الأيون المشترك والذي يساوي تركيز الملح باستخدام k_a على النحو الآتي:

                                                                                                     $$\begin{gathered} {\mathrm{K}}_{\mathrm{a}}= \frac{\left[{\mathrm{NO}}_2^{-}\right]\left[{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}\right]}{\left[{\mathrm{HNO}}_2\right]} \\ \left[{\mathrm{NO}}_2^{-}\right]= \frac{4.5\times {10}^{-4}\times 0.02}{3\times {10}^{-4}} = 3.0\times {10}^{-2} \mathrm{M} \end{gathered}$$

أحسب كتلة الملح  على النحو الآتي:

                                             $$\begin{gathered} \left[{\mathrm{KNO}}_2\right] = \left[{\mathrm{NO}}_2^{-}\right] = 3\times {10}^{-2} \mathrm{M} = \frac{\mathrm{n}}{\mathrm{V}} \\ \mathrm{n} = 3\times {10}^{-2} \mathrm{M} \times 0.4 \mathrm{L} = 1.2 \times {10}^{-2} \mathrm{mol} \\ \mathrm{n} = \frac{\mathrm{m}}{\mathrm{Mr}} \\ \mathrm{m}= \mathrm{n} \times \mathrm{Mr} = 1.2 \times {10}^{-2} \mathrm{mol} \times 85 \mathrm{g}\backslash \mathrm{mol}= 1.02 \mathrm{g} \end{gathered}$$

8- أحسبُ نسبة الملح إلى القاعدة في محلول رَقْمُهُ الهيدروجيني يساوي 10 مكوَّنٌ منَ القاعدة NH₃ والملحNH₄Cl                                                                علمًا أنَّ K_b = 1.8 × 10^-5

الحل:

                                                                                 NH_3(aq) + H₂O_(l)   $\rightleftharpoons$  NH₄⁺_(aq)   + OH^-_(aq)

 

 

                                                                               NH₄Cl _(aq)   $\stackrel{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}{\to }$  NH₄⁺_(aq)   + Cl^-_(aq)

أحسب تركيز H₃O⁺  باستخدام pH للمحلول على النحو الآتي:

                                                                       [H₃O⁺]= 10^-pH  = 10^-10   =   1 x 10^-10 M

أحسب [OH^-] باستخدام Kw على النحو الآتي: 

                                                                      $\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right] = \frac{K_w}{\left[H_3{O}^{+}\right]} = \frac{1\times {10}^{-14}}{1\times {10}^{-10}} = 1\times {10}^{-4} \mathrm{M}$

 

 

أحسبُ نسبة الملح إلى القاعدة في محلول:

                                $$\begin{gathered} {\mathrm{K}}_{\mathrm{b}} =\frac{\left[{\mathrm{NH}}_4^{+}\right]\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right]}{\left[{\mathrm{NH}}_3\right]} \\ \frac{\left[{\mathrm{NH}}_4^{+}\right]}{\left[{\mathrm{NH}}_3\right]} = \frac{{\mathrm{K}}_{\mathrm{b}}}{\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right]} = \frac{1.8\times {10}^{-5}}{1\times {10}^{-4}} = 1.8\times {10}^{-1} \end{gathered}$$

9- محلولٌ منظِّم حجمُهُ 0.5L مكوَّنٌ من C₂H₅NH₂ تركيزُها 0.2M  والملح C₂H₅NH₃Cl تركيزُه 0.4M ، علمًا أنَّ
        log 1.1 = 0.04   ، log 4.3 = 0.63    ، log 2 = 0.3    ، K_b = 4.7 × 10^-4  (أهمل تغير الحجم).
أ. أحسبُ الرَّقْمَ الهيدروجيني للمحلول.
ب. أحسبُ الرَّقْمَ الهيدروجيني للمحلول، فيما لو أُضيف إليه 0.05 mol من الحِمض HCl
ج. أحسبُ الرَّقْمَ الهيدروجيني للمحلول، فيما لو أُضيف إليه 0.05 mol منَ القاعدة KOH

الحل:

أكتب معادلة تأين  القاعدة وتفكك الملح على النحو الآتي:

                                                                    C₂H₅NH_{2 (aq)} + H₂O_(l)  $\rightleftharpoons$    C₂H₅NH₃⁺_(aq)  +  OH^-_(aq)

 

 

                                                                     C₂H₅NH₃Cl _(aq)    $\stackrel{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}{\to }$       C₂H₅NH₃⁺ _(aq)  +  Cl^-_(aq)

 

أ) أحسب [OH^-]  و pH  للمحلول المنظم على النحو الآتي:

                     $$\begin{gathered} {\mathrm{K}}_{\mathrm{b}}= \frac{\left[{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5{\mathrm{NH}}_3^{+}\right]\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right]}{\left[{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5{\mathrm{NH}}_2\right]} \\ \left[{\mathrm{OH}}^{-}\right]= \frac{ {\mathrm{K}}_{\mathrm{b}} \times \left[{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5{\mathrm{NH}}_2\right] }{\left[{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5{\mathrm{NH}}_3^{+}\right]}= \frac{4.7\times {10}^{-4} \times 0.2}{0.4} =2.35 \times {10}^{-4} \mathrm{M} \end{gathered}$$

     أحسب [H₃O⁺] باستخدام ثابت تأين الماء K_w على النحو الآتي:

                $\left[{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}\right] = \frac{{\mathrm{K}}_{\mathrm{w}}}{\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right]} = \frac{1\times {10}^{-14}}{2.35 \times {10}^{-4}} =4.3\times {10}^{-11} \mathrm{M}$

      أحسب الرقم الهيدروجيني pH للمحلول على النحو الآتي:

                                                                                                pH = -log [H₃O⁺] = -log ( 4.3 x 10^-11) = 11 - log 4.3 = 11 - 0.63 =10.37

ب)  أحسب تركيز HCl المضاف ويساوي تركيز   H₃O⁺ على النحو الآتي:

                                                                           $\left[\mathrm{HCl}\right] = \left[{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}\right] =\frac{\mathrm{n}}{\mathrm{V}} = \frac{0.05 \mathrm{mol}}{0.5 \mathrm{L}} = 0.1 \mathrm{M}$                                               

عند إضافة الحمض HCl فإنه يتأين كلياً ويكون :          [H₃O⁺]= [HCl] = 0.1 M 

يتفاعل الحمض HCl مع القاعدة C₂H₅NH₂ ويقل تركيزها بمقدار تركيز  H₃O⁺ليصبح:

                                                                                            [C₂H₅NH₂] =  0.2 - 0.1 = 0.1 M

ونتيجة لذلك يتكون الحمض المرافق C₂H₅NH₃⁺ ويزداد تركيزه بمقدار تركيز  H₃O⁺ليصبح:             

                                                                                          [C₂H₅NH₃⁺] = 0.4  + 0.1= 0.5 M

أحسب [OH^-]  و pH للمحلول بعد إضافة الحمض HCl على النحو الآتي:

                $$\begin{gathered} {\mathrm{K}}_{\mathrm{b}} = \frac{\left[{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5{\mathrm{NH}}_3^{+}\right]\left[0{\mathrm{H}}^{-}\right]}{\left[{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5{\mathrm{NH}}_2\right]} \\ \left[0{\mathrm{H}}^{-}\right] = \frac{ {\mathrm{K}}_{\mathrm{b}} \left[{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5{\mathrm{NH}}_2\right]}{\left[{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5{\mathrm{NH}}_3^{+}\right]} = \frac{4.7\times {10}^{-4} \times 0.1}{0.5}= 0.94\times {10}^{-4} \mathrm{M} \end{gathered}$$

أحسب [H₃O⁺] باستخدام ثابت تأين الماء K_w على النحو الآتي:

                                                   $\left[{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}\right] = \frac{1\times {10}^{-14}}{0.94 \times {10}^{-4}} = 1.1\times {10}^{-10} \mathrm{M}$

أحسب الرقم الهيدروجيني pH للمحلول على النحو الآتي:

                pH = -log [H₃O⁺] = -log ( 1.1 x 10^-10) = 10 - log 1.1 = 10 - 0.04 =9.96

ج)  أحسب تركيز KOH المضاف ويساوي تركيز  OH^- على النحو الآتي:

                                                 $\left[\mathrm{KOH}\right] =\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right] = \frac{\mathrm{n}}{\mathrm{V}} = \frac{0.05}{0.5} = 0.1 \mathrm{M}$      

عند إضافة القاعدة KOH فإنها تتأين كلياً ويكون :          [OH^-]= [KOH] = 0.1 M 

تتفاعل القاعدة KOH مع الحمض المرافق C₂H₅NH₃⁺   ويقل تركيزه بمقدار تركيز  OH^-ليصبح:

                                                                                            [C₂H₅NH₃⁺] = 0.4  - 0.1= 0.3 M

                                                                          ونتيجة لذلك تتكون القاعدة C₂H₅NH₂ ويزداد تركيزها بمقدار تركيز OH^- ليصبح:

                                                                                                   [C₂H₅NH₂] =  0.2 + 0.1 = 0.3 M

أحسب [OH^-]  و pH للمحلول بعد إضافة القاعدة على النحو الآتي:

$\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right] = \frac{{\mathrm{K}}_{\mathrm{b}} \left[{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5{\mathrm{NH}}_2\right]}{\left[{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5{\mathrm{NH}}_3^{+}\right]} = \frac{4.7\times {10}^{-4} \times 0.3}{0.3} =4.7\times {10}^{-4} \mathrm{M}$

أحسب [⁺H₃O] باستخدام ثابت تأين الماء K_w على النحو الآتي:

                                          $\left[{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}\right] = \frac{1\times {10}^{-14}}{4.7 \times {10}^{-4}} = 2\times {10}^{-11} \mathrm{M}$

أحسب الرقم الهيدروجيني pH للمحلول على النحو الآتي:

                            pH = -log [H₃O⁺] = -log ( 2 x 10^-11) = 11 - log 2 = 11 - 0.3 = 10.7