حل مراجعة الوحدة | مادة الكيمياء الصف الثاني عشر

حل أسئلة وشرح: مراجعة الوحدة | الكيمياء الصف الثاني عشر

الأسئلة 1 - 4: المفاهيم والأزواج المترافقة الأسئلة 5 - 8: الحسابات الكيميائية للرقم الهيدروجيني الأسئلة 9 - 12: جداول الحموض والقواعد الضعيفة الأسئلة 13 - 25: أسئلة الاختيار من متعدد

الأسئلة 1 - 4: المفاهيم والأزواج المترافقة وتفاعلات لويس

1. أوضح المقصود بكل مما يأتي: (قاعدة أرهينيوس، حمض لويس)
2. أفسر: أ. السلوك الحمضي لمحلول \( \text{HNO}_2 \) حسب مفهوم برونستد-لوري. ب. السلوك الأمفوتيري لأيون \( \text{HS}^- \) عند تفاعله مع كل من \( \text{HCl} \) و \( \text{NO}_2^- \).
3. أحدد الأزواج المترافقة في التفاعلات الآتية.
4. أحدد حمض لويس وقاعدته في التفاعل المعطى.

إجابة السؤال الأول (المفاهيم):
قاعدة أرهينيوس: مادة تتأين في الماء وتنتج أيون الهيدروكسيد \( \text{OH}^- \).
حمض لويس: مادة قادرة على استقبال زوج أو أكثر من الإلكترونات غير الرابطة لاحتوائها على فلك فارغ أثناء التفاعل الكيميائي.
إجابة السؤال الثاني (التفسير):
أ. يعد \( \text{HNO}_2 \) حمضاً لأنه يمنح بروتوناً \( \text{H}^+ \) للماء (أو لأي قاعدة أخرى) عند التفاعل معه، وفق المعادلة: \( \text{HNO}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{NO}_2^- + \text{H}_3\text{O}^+ \).
ب. يسلك \( \text{HS}^- \) سلوكاً أمفوتيرياً لأنه يتصرف كقاعدة عند تفاعله مع الحمض \( \text{HCl} \) (يستقبل بروتوناً لتكوين \( \text{H}_2\text{S} \))، ويتصرف كحمض عند تفاعله مع القاعدة \( \text{NO}_2^- \) (يمنح بروتوناً لتكوين \( \text{S}^{2-} \)).
إجابة السؤال الثالث (الأزواج المترافقة):
التفاعل الأول: الزوج الأول: الحمض \( \text{HNO}_2 \) وقاعدته المرافقة \( \text{NO}_2^- \). الزوج الثاني: القاعدة \( \text{CN}^- \) وحمضها المرافق \( \text{HCN} \).
التفاعل الثاني: الزوج الأول: الحمض \( \text{HCl} \) وقاعدته المرافقة \( \text{Cl}^- \). الزوج الثاني: القاعدة \( \text{C}_5\text{H}_5\text{N} \) وحمضها المرافق \( \text{C}_5\text{H}_5\text{NH}^+ \).
إجابة السؤال الرابع (لويس):
التفاعل: \( \text{Co}^{2+} + 6\text{NH}_3 \rightleftharpoons [\text{Co}(\text{NH}_3)_6]^{2+} \)
حمض لويس: الأيون الموجب \( \text{Co}^{2+} \) (يستقبل أزواج إلكترونات).
قاعدة لويس: جزيء \( \text{NH}_3 \) (يمنح أزواج إلكترونات غير رابطة).

الأسئلة 5 - 8: الحسابات الكيميائية والأملاح والمحاليل المنظمة

تتضمن هذه المجموعة حسابات \( \text{pH} \) لمحلول \( \text{NaOH} \)، وتحديد اتجاه الاتزان لتفاعلات الحموض الضعيفة، وحساب عدد مولات الملح المضاف لمحلول منظم، وتحليل جدول قيم \( \text{pH} \) لمحاليل افتراضية.

إجابة السؤال الخامس:
المعطيات: \( m = 0.4 \text{ g} \)، الكتلة المولية = 40، الحجم \( V = 200 \text{ mL} = 0.2 \text{ L} \).
خطوات الحل:
1. عدد المولات: \( n = \frac{m}{M_w} = \frac{0.4}{40} = 0.01 \text{ mol} \).
2. التركيز: \( [\text{NaOH}] = \frac{n}{V} = \frac{0.01}{0.2} = 0.05 \text{ M} = 5 \times 10^{-2} \text{ M} \).
3. بما أن القاعدة قوية: \( [\text{OH}^-] = 5 \times 10^{-2} \text{ M} \).
4. \( \text{pOH} = -\log(5 \times 10^{-2}) = 2 - 0.7 = 1.3 \).
5. \( \text{pH} = 14 - 1.3 = 12.7 \).
إجابة السؤال السادس:
من التفاعلات المزاحة نحو النواتج، نستنتج ترتيب قوة الحموض: \( \text{H}_2\text{SO}_3 > \text{HF} > \text{HCN} \).
أ. القاعدة المرافقة الأقوى (تنتج من الحمض الأضعف): \( \text{CN}^- \).
ب. الحمض ذو أعلى \( K_a \) (الأقوى): \( \text{H}_2\text{SO}_3 \).
جـ. المحلول الأقل في تركيز \( [\text{OH}^-] \) هو الأكثر حمضية (الأقوى): محلول \( \text{HF} \).
د. المحلول الأعلى \( \text{pH} \) (الأضعف حمضية): محلول \( \text{HCN} \).
إجابة السؤال السابع:
المعطيات: حمض ضعيف \( C = 0.1 \text{ M} \)، \( \text{pH}_1 = 4 \). التغير في \( \text{pH} = 3.17 \) بعد إضافة ملح قاعدي \( \text{RCOONa} \). \( \log(6.8) = 0.83 \).
خطوات الحل:
1. حساب ثابت تأين الحمض \( K_a \): قبل الإضافة، \( [\text{H}_3\text{O}^+] = 10^{-4} \text{ M} \).
\( K_a = \frac{[\text{H}_3\text{O}^+]^2}{[\text{Acid}]} = \frac{(10^{-4})^2}{0.1} = 10^{-7} \).
2. الملح المضاف قاعدي، لذا يزداد الرقم الهيدروجيني: \( \text{pH}_{new} = 4 + 3.17 = 7.17 \).
3. حساب \( [\text{H}_3\text{O}^+] \) الجديد: \( [\text{H}_3\text{O}^+] = 10^{-7.17} = 10^{+0.83} \times 10^{-8} = 6.8 \times 10^{-8} \text{ M} \).
4. من قانون المحلول المنظم: \( [\text{H}_3\text{O}^+] = K_a \times \frac{[\text{Acid}]}{[\text{Salt}]} \).
\( 6.8 \times 10^{-8} = 10^{-7} \times \frac{0.1}{[\text{Salt}]} \implies [\text{Salt}] = \frac{10^{-8}}{6.8 \times 10^{-8}} = \frac{1}{6.8} \approx 0.147 \text{ M} \).
5. عدد المولات = التركيز × الحجم = \( 0.147 \times 1 = 0.147 \text{ mol} \).
إجابة السؤال الثامن (جدول المحاليل):
أ. محلول A (لأن \( \text{pOH}=5 \implies \text{pH}=9 \)).
ب. محلول B (ملح متعادل \( \text{pH}=7 \)).
جـ. محلول E (حمض قوي \( 1\text{M} \implies \text{pH}=0 \)).
د. محلول C (أقل \( [\text{H}_3\text{O}^+] \) يعني أعلى \( \text{pH} \)، وهو 12).
هـ. محلول B (الأملاح المتعادلة المشتقة من حمض قوي وقاعدة قوية لا تتميه).

الأسئلة 9 - 12: جداول الحموض والقواعد الضعيفة والمحاليل المنظمة

يحتوي السؤال التاسع والثاني عشر على جداول لقيم \( K_a \) و \( K_b \)، بالإضافة إلى الحسابات المتعلقة بالمحاليل المنظمة وتميه الأملاح.

إجابة السؤال التاسع:
أ. \( [\text{H}_3\text{O}^+] \) في \( \text{HClO} \): \( [\text{H}_3\text{O}^+] = \sqrt{K_a \times C} = \sqrt{3.5\times10^{-8} \times 0.1} \approx 5.9 \times 10^{-5} \text{ M} \).
ب. التركيز الأعلى لـ \( [\text{OH}^-] \): المحلول الأضعف حمضية، وهو \( \text{HClO} \) لأن \( K_a \) له أقل من \( \text{HNO}_2 \).
جـ. الملح الأكثر قدرة على التميه: الملح المشتق من الحمض الأضعف، وهو \( \text{HCOOK} \) (لأن \( K_a \) لحمض الفورميك أقل من النيتروز).
د. الحمض المرافق الأقوى: المشتق من القاعدة الأضعف، وهو \( \text{C}_5\text{H}_5\text{NH}^+ \) (لأن \( K_b \) لـ \( \text{C}_5\text{H}_5\text{N} \) أقل).
هـ. تركيز أعلى من \( [\text{H}_3\text{O}^+] \): القاعدة الأضعف تكون أقل قاعدية (أكثر حمضية)، وهي \( \text{C}_5\text{H}_5\text{N} \).
و. المحلول الذي له أعلى \( \text{pH} \): الملح الحمضي الأضعف المشتق من قاعدة أقوى، وهو محلول \( \text{C}_2\text{H}_5\text{NH}_3\text{Cl} \).
ز. الرقم الهيدروجيني للمحلول المنظم: \( [\text{H}_3\text{O}^+] = K_a \times \frac{[\text{Acid}]}{[\text{Salt}]} = 1.7 \times 10^{-4} \times \frac{0.1}{0.2} = 8.5 \times 10^{-5} \text{ M} \). ومنه \( \text{pH} = 4.07 \).
إجابة السؤال العاشر:
في حال التراكيز المتساوية للحمض وملحه: \( [\text{H}_3\text{O}^+] = K_a = 4.5 \times 10^{-4} \).
\( \text{pH} = -\log(4.5 \times 10^{-4}) = 4 - \log(4.5) \approx 3.35 \).
إجابة السؤال الحادي عشر:
أ. إضافة ملح قاعدي لحمض ضعيف: تزداد قيمة \( \text{pH} \).
ب. إضافة ملح حمضي لقاعدة ضعيفة: تقل قيمة \( \text{pH} \).
جـ. إضافة ملح متعادل لحمض قوي: تبقى ثابتة.
إجابة السؤال الثاني عشر:
بتحليل الجدول للحموض: \( K_a(\text{HC}) = 6.4 \times 10^{-5} \) ، \( K_a(\text{HD}) = 4.9 \times 10^{-10} \) ، \( K_a(\text{HX}) = 10^{-4} \) ، \( K_a(\text{HZ}) = 10^{-8} \).
أ. أيهما أضعف: \( \text{HZ} \) أضعف من \( \text{HX} \) (لأن \( 10^{-8} < 10^{-4} \)).
ب. التفاعل: \( \text{HD} + \text{C}^- \rightleftharpoons \text{D}^- + \text{HC} \). الاتزان ينزاح نحو اليسار (المواد المتفاعلة) لأن \( \text{HC} \) أقوى من \( \text{HD} \). الأزواج المترافقة: (\( \text{HD} / \text{D}^- \)) و (\( \text{C}^- / \text{HC} \)).
جـ. القاعدة المرافقة الأضعف هي المشتقة من الحمض الأقوى، وهي \( \text{C}^- \).
د. تركيز \( [\text{H}_3\text{O}^+] \) للمنظم: \( [\text{OH}^-] = K_b \times \frac{[\text{Base}]}{[\text{Salt}]} = 1 \times 10^{-6} \times \frac{1}{0.5} = 2 \times 10^{-6} \text{ M} \). إذن: \( [\text{H}_3\text{O}^+] = \frac{10^{-14}}{2\times 10^{-6}} = 5 \times 10^{-9} \text{ M} \).

الأسئلة 13 - 25: الاختيار من متعدد

تتضمن هذه المجموعة اختباراً شاملاً للمفاهيم (القوة، لويس، التميه، الأملاح، المحاليل المنظمة).

13.1. أعلى تركيز للأيونات (إلكتروليت قوي): ب. \( \text{NaOH} \).
13.2. العبارة الصحيحة للمعادلة المنعكسة للحمض: جـ. الحمض \( \text{HA} \) ضعيف.
13.3. القاعدة المرافقة الأضعف (من أقوى حمض): أ. \( \text{NO}_3^- \).
14. المادة التي لم يتمكن أرهينيوس من تفسيرها (ملح): ب. \( \text{NaCN} \).
15. الأيون الذي لا يعد أمفوتيرياً (لا يمتلك بروتوناً قابلاً للمنح): د. \( \text{HCOO}^- \).
16. مادة تتأين وتعطي هيدروكسيد: أ. حمض أرهينيوس (خطأ مطبعي في الخيارات، يجب أن تكون قاعدة أرهينيوس، وهي الإجابة أ حسب الترتيب بالصورة).
17. تستقبل زوج إلكترونات (حمض لويس): ب. \( \text{Cu}^{2+} \).
18. إذا كان \( [\text{H}_3\text{O}^+] = 2 \times 10^{-2} \)، فإن \( [\text{OH}^-] \): د. \( 5 \times 10^{-13} \text{ M} \).
19. في محلول \( \text{HBr} \) (حمض قوي): جـ. عدد مولات \( \text{H}_3\text{O}^+ \) مساوٍ لعدد مولات \( \text{HBr} \) المذابة.
20. المحلول ذو أعلى \( \text{pH} \) (قاعدي): د. \( \text{NH}_3 \).
21. المحلول ذو أقل \( \text{pH} \) (أقوى حمض): د. \( \text{HNO}_3 \).
22. أقل \( [\text{H}_3\text{O}^+] \) (أعلى \( \text{pH} \)، ملح قاعدي): جـ. \( \text{KNO}_2 \).
23. ترتيب \( \text{pH} \) تنازلياً (قاعدة، ملح قاعدي، متعادل، حمضي): ب. \( \text{LiOH} > \text{KNO}_2 > \text{NaCl} > \text{N}_2\text{H}_5\text{Cl} \).
24. الأيون المشترك \( \text{N}_2\text{H}_5^+ \) ينتج من: د. \( \text{N}_2\text{H}_5\text{NO}_3 / \text{N}_2\text{H}_4 \).
25. قاعدة لويس في المعقد: ب. \( \text{CN}^- \).
26 (ترقيم 16 بالصورة). عجز أرهينيوس عن التفسير (ملح حمضي): أ. \( \text{CH}_3\text{NH}_3\text{Cl} \).
27 (ترقيم 17). زوج مترافق من \( \text{N}_2\text{H}_4 \) مع الماء: د. \( \text{N}_2\text{H}_4 / \text{N}_2\text{H}_5^+ \).
28 (ترقيم 18). الترتيب لقوة الحموض المرافقة (عكس قوة القواعد): أ. \( \text{CH}_3\text{NH}_3^+ < \text{NH}_4^+ < \text{N}_2\text{H}_5^+ \).
29 (ترقيم 19). الحمض الأقوى إذا انزاح الاتزان لليسار (النواتج أقوى): جـ. \( \text{H}_3\text{O}^+ \).
30 (ترقيم 20). قيمة \( \text{pOH} \) لمحلول \( \text{HCl} \) بتركيز 0.001M (يعني \( \text{pH}=3 \)): جـ. 11.
31 (ترقيم 21). المحلول الأقل \( \text{pH} \) (أقوى حمض): أ. \( \text{HNO}_3 \).
32 (ترقيم 22). قيمة \( K_a \) للحمض: ب. \( 2.5 \times 10^{-9} \).
33 (ترقيم 23). الملح الذي يتميه (مشتق من ضعيف وقوي): جـ. \( \text{KF} \).
34 (ترقيم 24). زوج مترافق من تفاعل \( \text{HF} \) مع \( \text{HSO}_3^- \): أ. \( \text{HSO}_3^- / \text{H}_2\text{SO}_3 \).
35 (ترقيم 25). أعلى \( [\text{OH}^-] \) (ملح قاعدي): ب. \( \text{KCN} \).