0

حل الدرس الثاني: الرقم الهيدروجيني ومحاليل | مادة الكيمياء الصف الثاني عشر

bilal bilal
حل أسئلة وشرح: الدرس الثاني: الرقم الهيدروجيني ومحاليل | الكيمياء الصف الثاني عشر
أتحقق (صفحة 3) أتحقق (صفحة 5) أتحقق (صفحة 7) أتحقق (صفحة 8) أفكر (صفحة 9) أتحقق (صفحة 11) أتحقق (صفحة 12) أتحقق (صفحة 13) أتحقق (صفحة 14) مراجعة الدرس (صفحة 15) أسئلة الاختيار من متعدد (صفحة 16)
أتحقق (صفحة 3)
يُبين الجدول الآتي تركيز \(\text{H}_3\text{O}^+\) أو تركيز \(\text{OH}^-\) لثلاثة محاليل. أكمل الفراغات في الجدول بما يناسبها.
الإجابة النموذجية المكتملة مع الخطوات:
  • المعطيات والقانون: ثابت تأين الماء \( K_w = [\text{H}_3\text{O}^+][\text{OH}^-] = 1 \times 10^{-14} \).
  • خطوات الحل للمحلول الأول: مُعطى \( [\text{H}_3\text{O}^+] = 1 \times 10^{-2} \text{ M} \).
    \( [\text{OH}^-] = \frac{1 \times 10^{-14}}{1 \times 10^{-2}} = 1 \times 10^{-12} \text{ M} \).
    بما أن \( [\text{H}_3\text{O}^+] > [\text{OH}^-] \)، إذن المحلول حمضي.
  • خطوات الحل للمحلول الثاني: مُعطى \( [\text{OH}^-] = 1 \times 10^{-7} \text{ M} \).
    \( [\text{H}_3\text{O}^+] = \frac{1 \times 10^{-14}}{1 \times 10^{-7}} = 1 \times 10^{-7} \text{ M} \).
    بما أن التراكيز متساوية، إذن المحلول متعادل.
  • خطوات الحل للمحلول الثالث: مُعطى \( [\text{OH}^-] = 1 \times 10^{-4} \text{ M} \).
    \( [\text{H}_3\text{O}^+] = \frac{1 \times 10^{-14}}{1 \times 10^{-4}} = 1 \times 10^{-10} \text{ M} \).
    بما أن \( [\text{OH}^-] > [\text{H}_3\text{O}^+] \)، إذن المحلول قاعدي.
أتحقق (صفحة 5)
أحسب تركيز \(\text{H}_3\text{O}^+\) وتركيز \(\text{OH}^-\) في محلول حمض النيتريك \(\text{HNO}_3\) تركيزه \(0.04 \text{ M}\).
الإجابة النموذجية المكتملة مع الخطوات:
  • المعطيات والقانون: حمض النيتريك هو حمض قوي يتأين كلياً في الماء. وبالتالي: \( [\text{H}_3\text{O}^+] = [\text{Acid}] \). ونستخدم \( K_w = [\text{H}_3\text{O}^+][\text{OH}^-] = 1 \times 10^{-14} \).
  • خطوات الحل:
    1) إيجاد تركيز أيون الهيدرونيوم:
    \( [\text{H}_3\text{O}^+] = [\text{HNO}_3] = 0.04 \text{ M} = 4 \times 10^{-2} \text{ M} \).
    2) إيجاد تركيز أيون الهيدروكسيد:
    \( [\text{OH}^-] = \frac{K_w}{[\text{H}_3\text{O}^+]} = \frac{1 \times 10^{-14}}{4 \times 10^{-2}} = 0.25 \times 10^{-12} \text{ M} = 2.5 \times 10^{-13} \text{ M} \).
أتحقق (صفحة 7)
أحسب تركيز \(\text{H}_3\text{O}^+\) وتركيز \(\text{OH}^-\) في المحاليل الآتية:
1- محلول القاعدة هيدروكسيد البوتاسيوم \(\text{KOH}\) الذي تركيزه \(0.5 \text{ M}\).
2- محلول جرى تحضيره بإذابة \(8 \text{ g}\) من بلورات هيدروكسيد الصوديوم \(\text{NaOH}\) في \(200 \text{ mL}\) من الماء. علمًا أن الكتلة المولية \(Mr_{(\text{NaOH})} = 40 \text{ g/mol}\).
الإجابة النموذجية المكتملة مع الخطوات:
  • 1- محلول \(\text{KOH}\): قاعدة قوية تتأين كلياً، إذن \( [\text{OH}^-] = [\text{KOH}] = 0.5 \text{ M} = 5 \times 10^{-1} \text{ M} \).
    \( [\text{H}_3\text{O}^+] = \frac{K_w}{[\text{OH}^-]} = \frac{1 \times 10^{-14}}{5 \times 10^{-1}} = 0.2 \times 10^{-13} \text{ M} = 2 \times 10^{-14} \text{ M} \).
  • 2- محلول \(\text{NaOH}\):
    أولاً، نحسب عدد المولات (n): \( n = \frac{m}{Mr} = \frac{8}{40} = 0.2 \text{ mol} \).
    ثانياً، نحسب التركيز المولاري (M): الحجم \(V = 200 \text{ mL} = 0.2 \text{ L}\).
    \( M = \frac{n}{V} = \frac{0.2}{0.2} = 1 \text{ M} \).
    بما أن \(\text{NaOH}\) قاعدة قوية: \( [\text{OH}^-] = [\text{NaOH}] = 1 \text{ M} \).
    أخيراً: \( [\text{H}_3\text{O}^+] = \frac{K_w}{[\text{OH}^-]} = \frac{1 \times 10^{-14}}{1} = 1 \times 10^{-14} \text{ M} \).
أتحقق (صفحة 8)
1- أُحدد، بالاعتماد على الشكل (5)، الرقم الهيدروجيني للمحاليل الآتية:
أ) محلول تركيز \(\text{H}_3\text{O}^+\) فيه يساوي \(10^{-3} \text{ M}\).
ب) محلول تركيز \(\text{H}_3\text{O}^+\) فيه يساوي \(10^{-12} \text{ M}\).
2- أستنتج أي المحلولين السابقين حمضي وأيهما قاعدي.
الإجابة النموذجية المكتملة مع الخطوات:
  • المعطيات والقانون: \( \text{pH} = -\log[\text{H}_3\text{O}^+] \). المحلول الحمضي: \( \text{pH} < 7 \). المحلول القاعدي: \( \text{pH} > 7 \).
  • حل الجزء 1:
    أ) \( \text{pH} = -\log(10^{-3}) = 3 \).
    ب) \( \text{pH} = -\log(10^{-12}) = 12 \).
  • حل الجزء 2:
    المحلول (أ) ذو \( \text{pH} = 3 \) هو حمضي.
    المحلول (ب) ذو \( \text{pH} = 12 \) هو قاعدي.
أفكر (صفحة 9)
أستنتج تركيز المحلول إذا كان رقمه الهيدروجيني يساوي صفراً (\( \text{pH} = 0 \)).
الإجابة النموذجية المكتملة مع الخطوات:
  • المعطيات والقانون: \( [\text{H}_3\text{O}^+] = 10^{-\text{pH}} \).
  • خطوات الحل: نعوض قيمة \( \text{pH} = 0 \) في القانون المباشر:
    \( [\text{H}_3\text{O}^+] = 10^{-0} = 1 \text{ M} \).
    إذن تركيز أيونات الهيدرونيوم هو \(1 \text{ M}\) (محلول حمضي قوي جداً).
أتحقق (صفحة 11)
1- أحسب \(\text{pH}\) لمحلول حمض الهيدرويوديك \(\text{HI}\)، تركيزه \(0.03 \text{ M}\) (علمًا أن \(\log 3 = 0.48\)).
2- أحسب \([\text{H}_3\text{O}^+]\) لعينة من عصير البندورة؛ ورقمها الهيدروجيني يساوي \(4.3\) (علمًا أن \(\log 5 = 0.7\)).
3- أحسب \(\text{pH}\) لمحلول القاعدة هيدروكسيد الليثيوم \(\text{LiOH}\) تركيزه \(0.004 \text{ M}\) (علمًا أن \(\log 2.5 = 0.4\)).
الإجابة النموذجية المكتملة مع الخطوات:
  • حل السؤال 1: \(\text{HI}\) حمض قوي. \( [\text{H}_3\text{O}^+] = 0.03 \text{ M} = 3 \times 10^{-2} \text{ M} \).
    \( \text{pH} = -\log(3 \times 10^{-2}) = 2 - \log 3 = 2 - 0.48 = 1.52 \).
  • حل السؤال 2: مُعطى \( \text{pH} = 4.3 \).
    \( [\text{H}_3\text{O}^+] = 10^{-4.3} = 10^{-5} \times 10^{0.7} \).
    بما أن \(\log 5 = 0.7\)، فإن \( 10^{0.7} = 5 \).
    إذن، \( [\text{H}_3\text{O}^+] = 5 \times 10^{-5} \text{ M} \).
  • حل السؤال 3: \(\text{LiOH}\) قاعدة قوية. \( [\text{OH}^-] = 0.004 \text{ M} = 4 \times 10^{-3} \text{ M} \).
    نجد أولاً تركيز أيون الهيدرونيوم: \( [\text{H}_3\text{O}^+] = \frac{1 \times 10^{-14}}{4 \times 10^{-3}} = 0.25 \times 10^{-11} \text{ M} = 2.5 \times 10^{-12} \text{ M} \).
    نحسب \(\text{pH}\): \( \text{pH} = -\log(2.5 \times 10^{-12}) = 12 - \log(2.5) = 12 - 0.4 = 11.6 \).
أتحقق (صفحة 12)
1- أحسب الرقم الهيدروكسيلي \(\text{pOH}\) لمحلول هيدروكسيد الليثيوم \(\text{LiOH}\) تركيزه \(0.004 \text{ M}\) (علمًا أن \(\log 4 = 0.6\)).
2- أحسب \([\text{OH}^-]\) لعينة مكتوب عليها أن الرقم الهيدروكسيلي \(\text{pOH}\) يساوي \(3.2\) (علمًا أن \(\log 6.3 = 0.8\)).
الإجابة النموذجية المكتملة مع الخطوات:
  • حل السؤال 1: \(\text{LiOH}\) قاعدة قوية. \( [\text{OH}^-] = 0.004 \text{ M} = 4 \times 10^{-3} \text{ M} \).
    \( \text{pOH} = -\log[\text{OH}^-] = -\log(4 \times 10^{-3}) = 3 - \log 4 = 3 - 0.6 = 2.4 \).
  • حل السؤال 2: مُعطى \( \text{pOH} = 3.2 \).
    \( [\text{OH}^-] = 10^{-\text{pOH}} = 10^{-3.2} = 10^{-4} \times 10^{0.8} \).
    بما أن \(\log 6.3 = 0.8\)، فإن \( 10^{0.8} = 6.3 \).
    إذن، \( [\text{OH}^-] = 6.3 \times 10^{-4} \text{ M} \).
أتحقق (صفحة 13)
أحسب \(\text{pH}\) و \(\text{pOH}\) لكل من المحاليل الآتية:
1- محلول تركيز أيونات \(\text{H}_3\text{O}^+\) فيه يساوي \(1 \times 10^{-5} \text{ M}\).
2- محلول تركيز أيونات \(\text{OH}^-\) فيه يساوي \(1 \times 10^{-4} \text{ M}\).
الإجابة النموذجية المكتملة مع الخطوات:
  • المعطيات والقانون: نستخدم العلاقة الجامعة \( \text{pH} + \text{pOH} = 14 \).
  • حل السؤال 1: مُعطى \( [\text{H}_3\text{O}^+] = 1 \times 10^{-5} \text{ M} \).
    \( \text{pH} = -\log(1 \times 10^{-5}) = 5 \).
    \( \text{pOH} = 14 - \text{pH} = 14 - 5 = 9 \).
  • حل السؤال 2: مُعطى \( [\text{OH}^-] = 1 \times 10^{-4} \text{ M} \).
    \( \text{pOH} = -\log(1 \times 10^{-4}) = 4 \).
    \( \text{pH} = 14 - \text{pOH} = 14 - 4 = 10 \).
أتحقق (صفحة 14)
أستعين بالجدول (7) في تحديد لون الكاشف في كلٍّ من المحاليل الآتية:
1- الميثيل البرتقالي في محلول قاعدي.
2- البروموثايمول الأزرق في محلول حمضي.
الإجابة النموذجية المكتملة مع الخطوات:
  • تحليل الجدول (7): الجدول يبين مدى التغير، الميثيل البرتقالي يغير لونه في مدى (2.9 - 4.0)، فوق 4.0 (مائل للقاعدية) يصبح لونه أصفر. البروموثايمول الأزرق يغير لونه في مدى (6.0 - 7.6)، تحت 6.0 (مائل للحمضية) يصبح لونه أصفر.
  • حل السؤال 1: لون الميثيل البرتقالي في المحلول القاعدي هو أصفر.
  • حل السؤال 2: لون البروموثايمول الأزرق في المحلول الحمضي هو أصفر.
مراجعة الدرس (صفحة 15)
يحتوي هذا القسم على 9 أسئلة شاملة لمفاهيم الدرس وتطبيقاته الرياضية.
الإجابة النموذجية المكتملة مع الخطوات:
  • 1. الفكرة الرئيسة: يُعبر عن حمضية أو قاعدية المحلول باستخدام الرقم الهيدروجيني (\(\text{pH}\))، وهو اللوغاريتم السالب لتركيز أيونات الهيدرونيوم.
  • 2. المفاهيم:
    - التأين الذاتي للماء: سلوك بعض جزيئات الماء كحموض وبعضها الآخر كقواعد في الماء نفسه.
    - الرقم الهيدروجيني: اللوغاريتم السالب لتركيز أيون الهيدرونيوم \(\text{H}_3\text{O}^+\) للأساس 10.
  • 3. حساب التراكيز:
    أ) \(\text{HNO}_3\) تركيزه \(0.02 \text{ M}\): \( [\text{H}_3\text{O}^+] = 0.02 \text{ M} \)، \( [\text{OH}^-] = \frac{10^{-14}}{2 \times 10^{-2}} = 5 \times 10^{-13} \text{ M} \).
    ب) \(\text{LiOH}\) تركيزه \(0.01 \text{ M}\): \( [\text{OH}^-] = 0.01 \text{ M} \)، \( [\text{H}_3\text{O}^+] = \frac{10^{-14}}{10^{-2}} = 1 \times 10^{-12} \text{ M} \).
  • 4. تصنيف المحاليل في الجدول:
    - \(\text{pH}=7\) (متعادل).
    - \([\text{OH}^-] = 10^{-11} \text{ M}\) يؤدي إلى \(\text{pH}=3\) (حمضي).
    - \([\text{H}_3\text{O}^+] = 10^{-9} \text{ M}\) يؤدي إلى \(\text{pH}=9\) (قاعدي).
    - \(\text{pH}=3\) (حمضي).
  • 5. التفسير: عند إضافة حمض، يزداد تركيز \(\text{H}_3\text{O}^+\)، ووفقاً لمبدأ لوتشاتلييه، يندفع اتزان التأين الذاتي للماء نحو اليسار، مما يقلل من تركيز أيونات \(\text{OH}^-\) للحفاظ على قيمة \(K_w\) ثابتة.
  • 6. حساب \(\text{pH}\) لحمض \(\text{HI}\): \([\text{H}_3\text{O}^+] = 0.0005 \text{ M} = 5 \times 10^{-4} \text{ M}\).
    \( \text{pH} = -\log(5 \times 10^{-4}) = 4 - \log 5 = 4 - 0.7 = 3.3 \).
  • 7. حساب \(\text{pH}\) لحمض \(\text{HBr}\): الكتلة = 0.81 g، الحجم = 400 mL = 0.4 L.
    عدد المولات \( n = 0.81 / 81 = 0.01 \text{ mol} \).
    التركيز \( M = 0.01 / 0.4 = 0.025 \text{ M} = 2.5 \times 10^{-2} \text{ M} \).
    \( \text{pH} = -\log(2.5 \times 10^{-2}) = 2 - \log 2.5 = 2 - 0.4 = 1.6 \).
  • 8. حساب \(\text{pH}\) و \(\text{pOH}\) لحمض \(\text{HClO}_4\): \([\text{H}_3\text{O}^+] = 0.008 \text{ M} = 8 \times 10^{-3} \text{ M}\).
    \( \text{pH} = -\log(8 \times 10^{-3}) = 3 - \log 8 = 3 - 0.9 = 2.1 \).
    \( \text{pOH} = 14 - 2.1 = 11.9 \).
  • 9. حساب \(\text{pH}\) و \(\text{pOH}\):
    أ) \([\text{H}_3\text{O}^+] = 10^{-5} \text{ M} \implies \text{pH} = 5 \implies \text{pOH} = 9 \).
    ب) \([\text{OH}^-] = 10^{-4} \text{ M} \implies \text{pOH} = 4 \implies \text{pH} = 10 \).
أسئلة الاختيار من متعدد (صفحة 16)
10. أختار الإجابة الصحيحة لكل فقرة مما يلي:
الإجابة النموذجية المكتملة مع الخطوات:
  • الفقرة 1: محلول \(\text{HBr}\) تم تحضيره بإذابة \(0.2 \text{ mol}\) في \(2 \text{ L}\)، فإن قيمة \(\text{pH}\):
    التركيز = \(0.2 / 2 = 0.1 \text{ M}\). إذن \( \text{pH} = -\log(10^{-1}) = 1 \).
    الإجابة: ب. 1
  • الفقرة 2: محلول \(\text{HCl}\) قيمة \(\text{pH}\) له تساوي صفراً؛ فإن تركيز الحمض (M):
    \( [\text{HCl}] = [\text{H}_3\text{O}^+] = 10^{-0} = 1 \text{ M} \).
    الإجابة: جـ. 1
  • الفقرة 3: محلول حمض \(\text{HClO}_4\) تركيزه \(0.001 \text{ M}\)، فإن تركيز أيونات \(\text{H}_3\text{O}^+\) يساوي:
    حمض قوي يتأين كلياً، إذن تركيز الأيون يساوي تركيز الحمض = \(0.001 \text{ M}\).
    الإجابة: ب. 0.001
  • الفقرة 4: كتلة هيدروكسيد الصوديوم \(\text{NaOH}\) اللازم إدابتها في \(5 \text{ L}\) للحصول على \(\text{pH}=11\):
    \( \text{pOH} = 14 - 11 = 3 \implies [\text{OH}^-] = 10^{-3} \text{ M} \).
    التركيز = \(10^{-3}\). المولات \( n = M \times V = 10^{-3} \times 5 = 0.005 \text{ mol} \).
    الكتلة = المولات \(\times Mr = 0.005 \times 40 = 0.2 \text{ g} \).
    الإجابة: جـ. 0.2
  • الفقرة 5: تكون قيمة \(\text{pOH}\) أعلى ما يمكن في محلول:
    أعلى قيمة \(\text{pOH}\) تعني أقل قيمة \(\text{pH}\) (الأكثر حمضية).
    أ) \(\text{NaOH}\) (قاعدة قوية، \(\text{pH}\) مرتفع).
    ب) \(\text{KOH}\) (قاعدة قوية، \(\text{pH}\) مرتفع).
    جـ) \(0.2 \text{ M HBr} \implies \text{pH} = -\log(0.2) \approx 0.7 \).
    د) \(0.1 \text{ M HCl} \implies \text{pH} = -\log(0.1) = 1 \).
    محلول \(\text{HBr}\) يمتلك أقل \(\text{pH}\) وبالتالي أعلى \(\text{pOH} (\approx 13.3)\).
    الإجابة: جـ. 0.2 M HBr
bilal
bilal

مقالات قد تهمك

تعليقات