حلول تمارين الكتاب المدرسي حول تعيين كمية المادة بواسطة المعايرة

حل التمرين الاول حول تعيين كمية المادة بواسطة المعايرة صفحة 308

اتمام العبارات:

ـ البروتون (H⁺) لا يوجد حرا في الطبيعة، بل يتواجد مع شوارد وجزيئات.

ـ في غاز HCl الهيدروجين مرتبط برابطة تكافؤية مع الكلور.

ـ شاردة الهيدروجين تشترك بزوج الكتروني مع أكسجين جزيئة الماء مشكلا شاردة الهيدرونيوم H₃O⁺

ـ تفاعل حمض ـ أساس يستلزم انتقال البروتون من الحمض الى الاساس.

ـ الأسس هي جزيئات أو شوارد التي تستقبل البروتونات.

ـ الحمض هو فرد كيميائي جزيئي، أو شاردي يمكن أن يفقد بروتون H⁺.

ـ التعديل هو تفاعل بين حمض قوي وأساس قوي، مشكلا محلولا معتدلا.

ـ نقول أنه حدث تعديل عندما نحصل على تغير لوني.

ـ المعايرة هي طريقة تسمح بمعرفة تركيز جسم في محلول، فهي طريقة تجريبية تستعمل في محاليل معلومة التركيز (محلول شاهد) للتوصل لتركيز محلول مجهول.

حل التمرين الثاني حول تعيين كمية المادة بواسطة المعايرة صفحة 308

ـ الحمض المرافق للأيون HPO₄^2- هوH₂PO₄^1-

ـ الأساس المرافق للحمضNH₄⁺ هو NH₃

حل التمرين الثالث حول تعيين كمية المادة بواسطة المعايرة صفحة 308

ـ النوع الذي يسلك سلوك القاعدة فقط هو: CO₃^2-

ـ النوع الذي يسلك سلوك حمض وقاعدة هو: HSO₃^-

ـ تقاس قوة الأسس وفق مفهوم برونشتد ـ لوري بقدرتها على: استقبال البروتونات بسهولة.

حل التمرين الرابع حول تعيين كمية المادة بواسطة المعايرة صفحة 308

ـ شاردة الهيدرونيوم H₃O⁺ تعتبر حمضا مرافقا لـ H₂O

حل التمرين الخامس حول تعيين كمية المادة بواسطة المعايرة صفحة 308

كتابة صيغة الحمض المرافق لكل من أسس برونشتد ـ لوري الأتية:

أساس	OH-	NH3	SO42-	CH3COO-	PO43-
حمض مرافق	H2O	NH4+	HSO4-	CH3COOH	HPO42-

حل التمرين السادس حول تعيين كمية المادة بواسطة المعايرة صفحة 309

اتمام الجدول:

حمض	HNO3	HCOOH	CH3CH2OH	CH3-NH3+	HSO4-	H3PO4	NH4+	H2O
أساس مرافق	NO3-	HCOO-	لا يوجد	CH3-NH3	SO42-	H2PO4-	NH3	OH-

حل التمرين السابع حول تعيين كمية المادة بواسطة المعايرة صفحة 309

ـ تعيين التفاعلات حمض ـ أساس

الماء حمض أم أساس ?	ما هو الحمض ?	نعم أم لا	التفاعل
حمض	H2O	نعم	NH3(g) + H2O(l) → NH4+(aq) + OH-(aq)
أساس	HCl	نعم	HCl(g) + H2O(l) → H3O+(aq) + Cl-(aq)
حمض و أساس	H2O	نعم	H2O(l) + H2O(l) → H3O+(aq) + OH-(aq)
		لا	C2H5OH + Na → C2H5O- + Na+ +  ½H2

حل التمرين الثامن حول تعيين كمية المادة بواسطة المعايرة صفحة 309

أ ـ خطأ، التصحيح: H₃O⁺/H₂O

ب ـ صحيح

ج ـ صحيح

د ـ خطأ 

حل التمرين التاسع حول تعيين كمية المادة بواسطة المعايرة صفحة 309

1 ـ الثنائيات (أساس/حمض):

لدينا:

HCl_(g) + H₂O_(l) → H₃O⁺_(aq) + Cl^-_(aq)

ومنه الثنائية (أساس/حمض) هي: H₃O⁺/H₂O

كما يتفكك NaOH بوجود الماء وفق المعادلة الكيميائية التالية:

 NaOH → Na⁺ + OH^-

ومنه الثنائية (أساس/حمض) هي: H₂O/OH^-

2 ـ معادلة التفاعل:

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

كما نعبر عن المعادلة الكيميائية بالصيغة الشاردية كما يلي:

(Na⁺_(aq) + OH^-_(aq)) + (H₃O⁺_(aq) + Cl^-_(aq)) → (Na⁺_(aq) + Cl^-_(aq)) + 2H₂O

نلاحظ أن الشواردCl^-  ،  Na⁺غير فعالة، ومنه نعبر عن التفاعل (أساس ـ حمض) بالمعادلة الكيميائية التالية:

H₃O⁺_(aq) + OH^-_(aq) → 2H₂O

3 ـ ايجاد كمية المادة لكل الشوارد الموجودة في المحلول في الحالة الأصلية:

من المعادلة: HCl_(g) + H₂O_(l) → H₃O⁺_(aq) + Cl^-_(aq)

نجد أن:[H₃O⁺] = [Cl^-]

ومنه: n₀(H₃O⁺) = n₀(Cl^-) = 0,2×0,1 = 2×10^-2 mol

ومن المعادلة:

NaOH → Na⁺ + OH^-

نجد أن:

[Na⁺] = [OH^-] = [NaOH] = n/V

ومنه:

n₀(Na⁺) = n₀(OH^-) = n₀(NaOH) = n

ولدينا:

n = m/M حيث: M = 23 + 16 + 1 = 40 g/mol

ومنه:

n = 0,5/40 = 1,25×10^-2 mol

ومنه:

n₀(Na⁺) = n₀(OH^-) = n₀(NaOH) = 1,25×10^-2 mol

4 ـ نلاحظ أن

n₀(H₃O⁺) > n₀(OH^-) 

ومنه المحلول حامضي

5 ـ عند اضافة قطرات من كاشف ازرق البروموتيمول للمحلول يتلون باللون الاصفر.

حل التمرين 10 حول تعيين كمية المادة بواسطة المعايرة صفحة 310

حساب تركيز NaOH:

من أجل التعادل يجب أن تتحقق العلاقة التالية:

n(H₃O⁺) = n(OH^-)

ومنه:

[H₃O⁺].V_a = [OH^-].V_b → (1)

لدينا:

H₂SO₄ + 2H₂O = 2H₃O⁺ + SO₄^2-

ومنه:

[H₃O⁺] = 2[H₂SO₄] = 2C_a → (2)

ولدينا:

NaOH → Na⁺ + OH^-

ومنه:

[OH^-] = [NaOH] = C_b → (3)

بتعويض (2) و(3) في (1) نجد:2C_a.V_a = C_b.V_b   

ومنه:

$$C_b = \frac{2 \cdot C_a \cdot V_a}{V_b} = \frac{2 \cdot 0{,}5 \cdot 30}{60}$$

ومنه:

$$C_b=\frac{30}{60}=\mathrm{0,5}\text{ mol/L}$$

حل التمرين 11 حول تعيين كمية المادة بواسطة المعايرة صفحة 310

لدينا: H₂ + Cl₂ → 2HCl

في الشروط الستوكيومترية تتحقق العلاقة:

$$\frac{n(H_2)}{1}=\frac{n(C{l}_2)}{1}=\frac{n(HCl)}{2}$$

ومنه تكون الحلول كالتالي:

1) n(H₂) = n(Cl₂) = 3/2 mol

2) n(H₂) = 6 mol ، n(HCl) = 12 mol

3) n(HCl) = 10 mol ، n(Cl₂) = 5 mol

حل التمرين 12 حول تعيين كمية المادة بواسطة المعايرة صفحة 310

لدينا: 3Fe + 2O₂ → Fe₃O₄

في الشروط الستوكيومترية تتحقق العلاقة:

$$\frac{n(Fe)}{3}=\frac{n(O_2)}{2}=\frac{n(F{e}_3{O}_4)}{1}$$

ومنه تكون الحلول كالتالي:

$$n(Fe) = \frac{3n(Fe_3O_4)}{1} = \frac{3 \times 5}{1} = 15 \text{ mol}$$$$n(O_2)=2n(F{e}_3{O}_4)=2\times 5=10\text{ mol}$$

$$n(Fe_3O_4) = \frac{n(Fe)}{3} = \frac{3}{3} = 1 \text{ mol}$$$$n(O_2)=\frac{2n(Fe)}{3}=\frac{2\times 3}{3}=2\text{ mol}$$

$$n(Fe) = \frac{3n(O_2)}{2} = \frac{3 \times 2}{2} = 3 \text{ mol}$$$$n(F{e}_3{O}_4)=\frac{n(O_2)}{2}=\frac{2}{2}=1\text{ mol}$$

حل التمرين 13 حول تعيين كمية المادة بواسطة المعايرة صفحة 310

لدينا:

Mg_(s) + 2H⁺_(aq) → Mg²⁺_(aq) + H_2(g)

ـ تأكسدت ذرة Mg و أرجعت شاردة H⁺

ـ المعادلة النصفية للأكسدة:

Mg → Mg²⁺ + 2e^-

ـ المعادلة النصفية للإرجاع:

2H⁺ + 2e^- → H₂

حل التمرين 14 حول تعيين كمية المادة بواسطة المعايرة صفحة 310

لدينا:

HCO₃^- + H₃O⁺ → CO₂ + 2H₂O

1 ـ الثنائيات (أساس/حمض) هما:

CO₂;H₂O/HCO₃^- ، H₃O⁺/H₂O

2 ـ تعيين كمية المادة في الحالة الابتدائية:

لدينا: n(HCO₃^-) = m/M حيث:

M = 23+1+12+3×16 = 84 g/mol

ومنه:

n₀(HCO₃^-) = 0,5/84 = 5,95×10^-3 mol

ولدينا:

n₀(H₃O⁺) = C.V = 0,6×45×10^-3 

ومنه:

n₀(H₃O⁺) = 2,7×10^-2 mol

3 ـ انجاز جدول التقدم للتفاعل:

HCO3-   +       H3O+     →     CO2   +  2H2O				معادلة التفاعل
كمية المادة n(mol)				التقدم x(mol)	حالة الجملة
0	0	2,7×10-2	5,95×10-3	0	الحالة الابتدائية
2x	x	2,7×10-2 – x	5,95×10-3 –x	x	الحالة الوسطية
2xf	xf	2,7×10-2 – xf	5,95×10-3 – xf	xf	الحالة النهائية

4 ـ ايجاد التقدم الاعظمي:

من أجل: 2,7×10^-2 – x_max = 0 

نجد: x_(max)1 = 2,7×10^-2 mol

و من أجل: 5,95×10^-3 – x_max = 0 

نجد: x_(max)2 = 5,95×10^-3 mol

نلاحظ أن: 5,95×10^-3 < 2,7×10^-2 

ومنه: x_max = 5,95×10^-3 mol

ومنه المتفاعل المحد هو: هيدروجينوكربونات الصوديوم

5 ـ حساب حجم غاز CO₂ المتحصل عليه:

لدينا: n(CO₂) = V(CO₂)/V_M

حيث:

 n(CO₂) = x_f = x_max = 5,95×10^-3 mol

ومنه: V(CO₂) = n(CO₂).V_M

ومنه:

V(CO₂) = 5,95×10^-3×24 = 142,8 L

حل التمرين 15 حول تعيين كمية المادة بواسطة المعايرة صفحة 310

من أجل تحضير 200 ml من محلول حمض بروم الهيدروجين بتركيز مولي 0,2 mol/L نتبع المراحل التالية:

1 ـ نحسب التركيز المولي للمحلول التجاري:

لدينا: C₀ = 10P.d/M

ومنه:

كالتالي:

$$C_0=\frac{10\times 47\times \mathrm{1,47}}{81}=\mathrm{8,53}{\text{mol.L}}^{-1}$$

2 ـ نطبق قانون التخفيف: C₀.V₀ = C.V من أجل ايجاد الحجم الواجب أخده من المحلول التجاري.

ومنه:

$$V_0 = \frac{C \cdot V}{C_0} = \frac{0{,}2 \times 200}{8{,}53} = 4{,}7\ \text{mL}$$

3 ـ نقوم بسكب كمية من الماء المقطر في حوجلة عيارية سعتها 200 ml، ثم نظيف 4,7 ml من المحلول التجاري، ثم نكمل الحجم الى خط العيار بالماء المقطر، ثم نقوم برج المزيج، ومنه نكون قد حضرنا 200 ml من محلول حمض بروم الهيدروجين بتركيز مولي 0,2 mol/L