حل أسئلة مراجعة الوحدة - الكيمياء للصف الثاني عشر

مراجعة الوحدة

مراجعة الوحدة: مفاهيم وتفسيرات حمض وقاعدة

السؤال 1 (صفحة 171)

أُوَضِّحُ المقصودَ بكلّ ممّا يأتي:
- قاعدة أرهينيوس
- حمض لويس
المطلوب:
  • توضيح مفهوم قاعدة أرهينيوس
  • توضيح مفهوم حمض لويس
تعريف قاعدة أرهينيوس

قاعدة أرهينيوس: مادة تتأين في الماء وتنتج أيون الهيدروكسيد \(OH^-\).

تعريف حمض لويس

حمض لويس: مادة (جزيء أو أيون) قادرة على استقبال زوج أو أكثر من الإلكترونات غير الرابطة لاحتوائها على أفلاك فارغة.

الإجابة النهائية:

- قاعدة أرهينيوس: مادة تتأين في الماء وتنتج أيون \(OH^-\).
- حمض لويس: مادة قادرة على استقبال زوج أو أكثر من الإلكترونات غير الرابطة لوجود أفلاك فارغة لديها.

السؤال 2 (صفحة 171)

أُفَسِّرُ:
أ . السلوك الحمضي لمحلول \(HNO_2\) حسَب مفهوم برونستد-لوري.
ب. السلوك الأمفوتيري لأيون \(HS^-\) عند تفاعله مع كلّ من \(HCl\) و \(NO_2^-\).
المطلوب:
  • تفسير السلوك الحمضي لـ \(HNO_2\)
  • تفسير السلوك الأمفوتيري لـ \(HS^-\)
تفسير السلوك الحمضي لـ HNO2

يسلك \(HNO_2\) سلوكًا حمضيًا لأنه يمنح بروتونًا \(H^+\) لجزيء الماء \(H_2O\) (الذي يسلك كقاعدة)، وينتج أيون الهيدرونيوم \(H_3O^+\) وأيون النيتريت \(NO_2^-\).

\[HNO_{2(aq)} + H_2O_{(l)} \rightleftharpoons NO_{2(aq)}^- + H_3O^+_{(aq)}\]
تفسير السلوك الأمفوتيري لـ HS- مع HCl

عند تفاعل \(HS^-\) مع \(HCl\) (حمض قوي)، يسلك \(HS^-\) كقاعدة حيث يستقبل بروتونًا \(H^+\) من الحمض لتكوين \(H_2S\).

\[HS^-_{(aq)} + HCl_{(aq)} \rightarrow H_2S_{(aq)} + Cl^-_{(aq)}\]
تفسير السلوك الأمفوتيري لـ HS- مع NO2-

عند تفاعل \(HS^-\) مع \(NO_2^-\) (قاعدة)، يسلك \(HS^-\) كحمض حيث يمنح بروتونًا \(H^+\) للقاعدة لتكوين \(S^{2-}\) و \(HNO_2\).

\[HS^-_{(aq)} + NO_{2(aq)}^- \rightleftharpoons S^{2-}_{(aq)} + HNO_{2(aq)}\]
الإجابة النهائية:

أ. يمنح \(HNO_2\) بروتونًا للماء لتكوين \(H_3O^+\).
ب. يسلك \(HS^-\) كقاعدة يستقبل بروتونًا مع \(HCl\)، ويسلك كحمض يمنح بروتونًا مع \(NO_2^-\).

السؤال 3 (صفحة 171)

أُحَدِّدُ الأزواجَ المترافقةَ في التفاعلات الآتية:
\(HNO_{2(aq)} + CN^-_{(aq)} \rightleftharpoons NO_{2(aq)}^- + HCN_{(aq)}\)
\(C_5H_5N_{(aq)} + HCl_{(aq)} \rightarrow C_5H_5NH^+_{(aq)} + Cl^-_{(aq)}\)
المطلوب:
  • تحديد الأزواج المترافقة للتفاعلين
تحليل التفاعل الأول

في التفاعل الأول، الحمض \(HNO_2\) وقاعدته المرافقة \(NO_2^-\)، والقاعدة \(CN^-\) وحمضها المرافق \(HCN\).

تحليل التفاعل الثاني

في التفاعل الثاني، القاعدة \(C_5H_5N\) وحمضها المرافق \(C_5H_5NH^+\)، والحمض \(HCl\) وقاعدته المرافقة \(Cl^-\).

الإجابة النهائية:

في التفاعل الأول:
- الزوج الأول: (\(HNO_2 / NO_2^-\)) حمض / قاعدة مرافقة
- الزوج الثاني: (\(CN^- / HCN\)) قاعدة / حمض مرافق

في التفاعل الثاني:
- الزوج الأول: (\(C_5H_5N / C_5H_5NH^+\)) قاعدة / حمض مرافق
- الزوج الثاني: (\(HCl / Cl^-\)) حمض / قاعدة مرافقة

السؤال 4 (صفحة 171)

أُحَدِّدُ حمضَ لويس وقاعدتَه في التفاعل الآتي:
\(Co^{2+}_{(aq)} + 6NH_{3(aq)} \rightleftharpoons Co(NH_3)_6^{2+}_{(aq)}\)
المعطيات:
  • معادلة التفاعل: \(Co^{2+} + 6NH_3 \rightleftharpoons Co(NH_3)_6^{2+}\)
المطلوب:
  • تحديد حمض لويس وقاعدة لويس
تحديد مستقبل ومانح الأزواج الإلكترونية

يمتلك أيون الكوبالت \(Co^{2+}\) أفلاكًا فارغة تمكنه من استقبال أزواج الإلكترونات فهو حمض لويس، وتملك جزيئات الأمونيا \(NH_3\) أزواجًا غير رابطة تمكنها من المنح فهي قاعدة لويس.

الإجابة النهائية:

حمض لويس: \(Co^{2+}\)
قاعدة لويس: \(NH_3\)

السؤال 5 (صفحة 171)

أستخدم الأرقام. أحسبُ الرَّقْمَ الهيدروجيني pH لمحلول هيدروكسيد الصوديوم \(NaOH\) الذي يتكوَّنُ من إذابة \(0.4\ \mathrm{g}\) منه في \(200\ \mathrm{mL}\) من الماء. علمًا أن الكتلة الموليّة للقاعدة \(NaOH = 40\ \mathrm{g/mol}\)، و \(\log 5 = 0.7\).
المعطيات:
  • كتلة \(NaOH\): \(m = 0.4\ \mathrm{g}\)
  • حجم المحلول: \(V = 200\ \mathrm{mL} = 0.2\ \mathrm{L}\)
  • الكتلة المولية لـ \(NaOH\): \(M_r = 40\ \mathrm{g/mol}\)
  • \(\log 5 = 0.7\)
المطلوب:
  • حساب قيمة \(pH\) للمحلول
حساب عدد مولات القاعدة

نحسب عدد مولات \(NaOH\) بفيما يلي:

\[n = \frac{m}{M_r} = \frac{0.4}{40} = 0.01\ \mathrm{mol}\]
حساب التركيز المولي للقاعدة

نحسب تركيز القاعدة القوية \(NaOH\):

\[[NaOH] = \frac{n}{V} = \frac{0.01}{0.2} = 0.05\ \mathrm{M} = 5 \times 10^{-2}\ \mathrm{M}\]
حساب تركيز الهيدروكسيد والهيدرونيوم

بما أن \(NaOH\) قاعدة قوية، فإن \([OH^-] = [NaOH] = 5 \times 10^{-2}\ \mathrm{M}\). ومن ثابت تأين الماء نحسب \([H_3O^+]\):

\[[H_3O^+] = \frac{K_w}{[OH^-]} = \frac{1 \times 10^{-14}}{5 \times 10^{-2}} = 2 \times 10^{-13}\ \mathrm{M}\]
حساب pH

نحسب الرقم الهيدروجيني للمحلول:

\[pOH = -\log[OH^-] = -\log(5 \times 10^{-2}) = 2 - \log 5 = 2 - 0.7 = 1.3\]
\[pH = 14 - pOH = 14 - 1.3 = 12.7\]
الإجابة النهائية:

الرقم الهيدروجيني للمحلول يساوي \(12.7\).

\[pH = 12.7\]

السؤال 6 (صفحة 171)

تمثِّلُ المعادِلاتُ الآتيةُ تفاعلاتٍ لمحاليل الحموض الضعيفة المتساوية التركيز (\(H_2SO_3\), \(HCN\), \(HF\))، حيث كان موضع الاتزان مُزاحًا فيها جهة المواد الناتجة للتفاعلات كافة. أدرسُ التفاعلات، ثم أُجيبُ عن الأسئلة التي تليها:
1) \(H_2SO_3 + CN^- \rightleftharpoons HSO_3^- + HCN\)
2) \(H_2SO_3 + F^- \rightleftharpoons HSO_3^- + HF\)
3) \(HF + CN^- \rightleftharpoons F^- + HCN\)

أ . أكتبُ صيغة القاعدة المرافقة الأقوى بينها.
ب. أكتبُ صيغة الحمض الذي له أعلى قيمة \(K_a\).
جـ. أُحَدِّدُ أيَّ المحلولين يكون فيه \([OH^-]\) الأقل: محلول \(HF\) أم محلول \(HCN\).
د . أُحَدِّدُ أيَّ محاليل الحموض المذكورة له أعلى pH.
المعطيات:
  • موضع الاتزان ينزاح نحو المواد الناتجة لجميع التفاعلات
المطلوب:
  • أ. تحديد القاعدة المرافقة الأقوى
  • ب. تحديد الحمض الذي له أعلى \(K_a\)
  • جـ. تحديد المحلول الذي يحتوي على \([OH^-]\) أقل بين \(HF\) و \(HCN\)
  • د. تحديد حمض له أعلى \(pH\)
ترتيب القوة النسبية للحموض والقواعد المرافقة

بما أن موضع الاتزان يتجه نحو النواتج، فإن الحموض والقواعد المتفاعلة أقوى من الناتجة:
- من التفاعل 1: \(H_2SO_3\) أقوى من \(HCN\)، و \(CN^-\) أقوى من \(HSO_3^-\).
- من التفاعل 2: \(H_2SO_3\) أقوى من \(HF\)، و \(F^-\) أقوى من \(HSO_3^-\).
- من التفاعل 3: \(HF\) أقوى من \(HCN\)، و \(CN^-\) أقوى من \(F^-\).
ترتيب قوة الحموض: \(H_2SO_3 > HF > HCN\).
ترتيب قوة القواعد المرافقة: \(CN^- > F^- > HSO_3^-\).

الإجابة النهائية:

أ. القاعدة المرافقة الأقوى: \(CN^-\)
ب. الحمض الذي له أعلى قيمة \(K_a\): \(H_2SO_3\)
جـ. محلول \(HF\) (لأنه الحمض الأقوى بينهما فيكون تركيز \([H_3O^+]\) فيه أعلى وتركيز \([OH^-]\) أقل).
د. محلول \(HCN\) (لأنه الحمض الأضعف).

السؤال 7 (صفحة 171)

أستخدم الأرقام. محلولٌ حجمُهُ \(1\ \mathrm{L}\) يتكوَّنُ من \(0.1\ \mathrm{M}\) من حمض \(RCOOH\)، ورَقْمُهُ الهيدروجيني \(pH = 4\)، أُضيفت إليه كميَّةٌ من الملح \(RCOONa\)؛ فتغيَّرت قيمة \(pH\) بمقدار \(3.17\) درجة. أحسبُ عدد مولات الملح المُضاف. علمًا أن \(\log 6.8 = 0.83\). (أهمل التغير في الحجم)
المعطيات:
  • حجم المحلول: \(V = 1\ \mathrm{L}\)
  • تركيز الحمض الضعيف: \([RCOOH] = 0.1\ \mathrm{M}\)
  • الرقم الهيدروجيني الابتدائي: \(pH_1 = 4\)
  • التغير في الرقم الهيدروجيني: \(\Delta pH = 3.17\)
  • \(\log 6.8 = 0.83\)
المطلوب:
  • حساب عدد مولات الملح المضاف \(RCOONa\)
حساب Ka للحمض قبل إضافة الملح

نحسب تركيز أيون الهيدرونيوم قبل الملح ثم نحسب ثابت تأين الحمض \(K_a\):

\[[H_3O^+]_1 = 10^{-pH_1} = 10^{-4}\ \mathrm{M}\]
\[K_a = \frac{[H_3O^+]_1^2}{[RCOOH]} = \frac{(10^{-4})^2}{0.1} = 10^{-7}\]
حساب pH و H3O+ بعد إضافة الملح

إضافة ملح قاعدي تزيد من قيمة \(pH\):

\[pH_2 = pH_1 + \Delta pH = 4 + 3.17 = 7.17\]
\[[H_3O^+]_2 = 10^{-7.17} = 10^{-8 + 0.83} = 6.8 \times 10^{-8}\ \mathrm{M}\]
حساب تركيز وعدد مولات الملح

نعوض في قانون المحلول المنظم لحساب تركيز الملح:

\[K_a = \frac{[H_3O^+]_2 \times [\text{salt}]}{[RCOOH]}\]
\[10^{-7} = \frac{6.8 \times 10^{-8} \times [\text{salt}]}{0.1}\]
\[[\text{salt}] = \frac{10^{-8}}{6.8 \times 10^{-8}} = \frac{1}{6.8} \approx 0.147\ \mathrm{M}\]
\[n = [\text{salt}] \times V = 0.147\ \mathrm{M} \times 1\ \mathrm{L} = 0.147\ \mathrm{mol}\]
الإجابة النهائية:

عدد مولات الملح المضاف يساوي \(0.147\ \mathrm{mol}\) (أو \(\frac{1}{6.8}\ \mathrm{mol}\)أي ما يقارب \(0.15\ \mathrm{mol}\)).

\[n = 0.147\ \mathrm{mol}\]

السؤال 8 (صفحة 171)

يُبيِّنُ الجدولُ الآتي الرَّقْمَ الهيدروجيني لعـدد من المحاليل المختلفة المتساوية التراكيز. أدرسُه، ثم أختارُ منه المحلول الذي يعد مثالًا على كل مما يأتي:
أ . قاعدة يكون فيها \([OH^-] = 1 \times 10^{-5}\ \mathrm{M}\)
ب. المحلول الذي يمثل الملح \(KBr\)
جـ. محلول حمض \(HNO_3\) تركيزه \(1\ \mathrm{M}\)
د . محلول قاعدي تركيز \([H_3O^+]\) فيه أقل ما يمكن.
هـ. محلول أيوناته لا تتفاعل مع الماء.
المعطيات:
  • جدول القيم: A (9)، B (7)، C (12)، D (5)، E (0)، F (1)
المطلوب:
  • تحديد المحلول المناسب لكل حالة
حسابات الخصائص لكل فقرة

- أ. قاعدة بها \([OH^-] = 10^{-5}\ \mathrm{M}\) تكون فيها \([H_3O^+] = 10^{-9}\ \mathrm{M}\) أي \(pH = 9\) (المحلول A).
- ب. الملح \(KBr\) ملح متعادل قيمه \(pH = 7\) (المحلول B).
- جـ. \(HNO_3\) تركيزه \(1\ \mathrm{M}\) حمض قوي تأينه كامل \([H_3O^+] = 1\ \mathrm{M}\) فيكون \(pH = 0\) (المحلول E).
- د. أثر تركيز \([H_3O^+]\) أضعف في محلول ذي أكبر \(pH\) وهو المحلول C (\(pH = 12\)).
- هـ. المحلول المتعادل الناتج عن ملح متعادل لا تتمهه أيوناته هو B.

الإجابة النهائية:

أ. المحلول A
ب. المحلول B
جـ. المحلول E
د. المحلول C
هـ. المحلول B

السؤال 9 (صفحة 171)

يحتوي الجدول الآتي على بعض الحموض والقواعد الضعيفة متساوية التركيز \(0.1\ \mathrm{M}\) وقيم \(K_a\) و \(K_b\) لها. أدرس هذه المعلومات، ثم أُجيب عن الأسئلة التي تليها:
- \(HNO_2\): \(K_a = 4.5 \times 10^{-4}\)
- \(HCOOH\): \(K_a = 1.7 \times 10^{-4}\)
- \(HClO\): \(K_a = 3.5 \times 10^{-8}\)
- \(N_2H_4\): \(K_b = 1.7 \times 10^{-6}\)
- \(C_5H_5N\): \(K_b = 1.4 imes 10^{-9}\)
- \(C_2H_5NH_2\): \(K_b = 4.7 \times 10^{-4}\)

أ . أحسب تركيز \([H_3O^+]\) في محلول \(HClO\).
ب. أُحَدِّدُ أي المحلولين يحتوي على تركيز أعلى من \([OH^-]\): محلول \(HClO\) أم محلول \(HNO_2\).
جـ. أُحَدِّدُ أي الملحين أكثر قدرة على التَمَهُّه: \(KNO_2\) أم \(HCOOK\).
د . أُقَرِّرُ أيهما أقوى: الحمض المرافق للقاعدة \(C_5H_5N\) أم الحمض المرافق للقاعدة \(C_2H_5NH_2\).
هـ. أُحَدِّدُ أي المحلولين يحتوي على تركيز أعلى من \([H_3O^+]\): محلول \(C_5H_5N\) أم محلول \(C_2H_5NH_2\).
و . أُحَدِّدُ أي المحلولين له أعلى رقم هيدروجيني (pH): محلول \(C_2H_5NH_3Cl\) أم \(N_2H_5Cl\).
ز . أحسب الرَّقْم الهيدروجيني لمحلول \(HCOOH\) عند إضافة \(0.2\ \mathrm{mol}\) من الملح \(HCOONa\) إلى لتر من المحلول.
المعطيات:
  • تراكيز المحاليل: \(0.1\ \mathrm{M}\)
  • ثوابت التأين للحموض والقواعد المذكورة في الجدول
المطلوب:
  • الإجابة عن الأسئلة من أ إلى ز
فرع أ: حساب H3O+ لمحلول HClO

نعوض في قانون ثابت تأين الحمض الضعيف \(HClO\):

\[[H_3O^+] = \sqrt{K_a \times [HClO]} = \sqrt{3.5 \times 10^{-8} \times 0.1} = \sqrt{35 \times 10^{-10}} \approx 5.92 \times 10^{-5}\ \mathrm{M}\]
فرع ب: مقارنة تركيز الهيدروكسيد

الحمض الأضعف يمتلك تركيز \([OH^-]\) أعلى. بما أن \(K_a(HClO) < K_a(HNO_2)\) فإن \(HClO\) أضعف ويمتلك تركيز \([OH^-]\) أعلى.

فرع جـ: قدرة التمهه للأملاح

الملح الأكثر قدرة على التمهه يحتوي على أيون متمهه أقوى (مشتق من حمض أضعف). بما أن \(HCOOH\) أضعف من \(HNO_2\)، فإن \(HCOO^-\) أقوى كقاعدة مرافقة من \(NO_2^-\) وأكثر تمههًا، فإذن \(HCOOK\) أكثر تمههًا.

فرع د: قوة الحمض المرافق

القاعدة الأضعف حمضها المرافق هو الأقوى. \(C_5H_5N\) أضعف من \(C_2H_5NH_2\)، لذا فإن الحمض المرافق \(C_5H_5NH^+\) هو الأقوى.

فرع هـ: تركيز الهيدرونيوم للقواعد

القاعدة الأضعف تفككها يعطي تركيز \([OH^-]\) أقل وتركيز \([H_3O^+]\) أعلى، وهي \(C_5H_5N\).

فرع و: مقارنة pH للأملاح الحمضية

الملح المشتق من قاعدة أقوى تكون حمضيته أقل ويكون له \(pH\) أعلى. القاعدة \(C_2H_5NH_2\) أقوى من \(N_2H_4\)، إذن المحلول \(C_2H_5NH_3Cl\) له \(pH\) أعلى.

فرع ز: حساب pH لمحلول منظم من HCOOH و HCOONa

تركيز الملح \([HCOONa] = \frac{0.2\ \mathrm{mol}}{1\ \mathrm{L}} = 0.2\ \mathrm{M}\). نعوض في قانون المحلول المنظم:

\[K_a = \frac{[H_3O^+] \times [HCOONa]}{[HCOOH]}\]
\[1.7 \times 10^{-4} = \frac{[H_3O^+] \times 0.2}{0.1}\]
\[[H_3O^+] = 1.7 \times 10^{-4} \times 0.5 = 8.5 \times 10^{-5}\ \mathrm{M}\]
\[pH = -\log(8.5 \times 10^{-5}) = 5 - \log 8.5 \approx 4.07\]
الإجابة النهائية:

أ. \(5.92 \times 10^{-5}\ \mathrm{M}\)
ب. محلول \(HClO\)
جـ. الملح \(HCOOK\)
د. الحمض المرافق للقاعدة \(C_5H_5N\) (أي \(C_5H_5NH^+\))
هـ. محلول \(C_5H_5N\)
و. محلول \(C_2H_5NH_3Cl\)
ز. \(pH = 4.07\)

السؤال 10 (صفحة 172)

أحسب pH لمحلول يتكوَّنُ من حمض \(HNO_2\) والملح \(KNO_2\) لهما التركيزُ نفسُه، وثابت تأيُّن الحمض \(K_a = 4.5 \times 10^{-4}\).
المعطيات:
  • تركيز الحمض = تركيز الملح
  • \(K_a(HNO_2) = 4.5 \times 10^{-4}\)
المطلوب:
  • حساب قيمة \(pH\)
حساب H3O+ و pH

بما أن تركيز الحمض يساوي تركيز الملح، يتكن لدينا:

\[K_a = \frac{[H_3O^+] \times [\text{salt}]}{[\text{acid}]}\]
\[[H_3O^+] = K_a = 4.5 \times 10^{-4}\ \mathrm{M}\]
\[pH = -\log(4.5 \times 10^{-4}) = 4 - \log 4.5 \approx 3.35\]
الإجابة النهائية:

قيمة \(pH\) تساوي \(3.35\).

\[pH = 3.35\]

السؤال 11 (صفحة 172)

أتوقع ما يحدث لقيمة pH في الحالات الآتية (تقل، تزداد، تبقى ثابتة): (أهمل التغير في الحجم)
أ . إضافة كمية قليلة من بلورات كربونات الصوديوم الهيدروجينية \(NaHCO_3\) إلى \(500\ \mathrm{mL}\) من محلول حمض الكربونيك \(H_2CO_3\).
ب. إضافة كمية قليلة من بلورات \(N_2H_5NO_3\) إلى \(500\ \mathrm{mL}\) من محلول القاعدة \(N_2H_4\).
جـ. إضافة كمية قليلة من بلورات كلوريد الليثيوم \(LiCl\) إلى \(500\ \mathrm{mL}\) من محلول حمض الهيدروكلوريك \(HCl\).
المطلوب:
  • توقع التغير في pH لكل حالة
تحليل أثر كل ملح

أ. إضافة الملح القاعدي \(NaHCO_3\) إلى حمض ضعيف تزيد من قيمة \(pH\).
ب. إضافة الملح الحمضي \(N_2H_5NO_3\) إلى قاعدة ضعيفة تقلل من قيمة \(pH\).
جـ. إضافة ملح متعادل \(LiCl\) إلى حمض قوي \(HCl\) لا تُحدث تغييرًا فتظل قيمة \(pH\) ثابتة.

الإجابة النهائية:

أ. تزداد
ب. تقل
جـ. تبقى ثابتة

السؤال 12 (صفحة 172)

يبيِّنُ الجدولُ الآتي عدد من المحاليل تركيزُ كلٍّ منها \(1\ \mathrm{M}\) وبعض المعلومات المتعلقة بها. أدرسُه، ثم أُجيبُ عن الأسئلة الآتية:
- الحمض \(HC\): \([H_3O^+] = 8 \times 10^{-3}\ \mathrm{M}\)
- الحمض \(HD\): \(K_a = 4.9 \times 10^{-10}\)
- القاعدة \(B\): \(K_b = 1 \times 10^{-6}\)
- الملح \(KX\): \(pH = 9\)
- الملح \(KZ\): \([OH^-] = 1 \times 10^{-3}\ \mathrm{M}\)

أ . أيهما أضعف الحمض \(HX\) أم الحمض \(HZ\)؟
ب. أكتب معادلة لتفاعل محلول الحمض \(HD\) مع الأيون \(C^-\) ثم:
- أُحَدِّدُ الزوجين المترافقين في المحلول.
- أتوقع الجهة التي يرجِّحُها الاتزان في التفاعل.
جـ. أستنتج القاعدة المرافقة الأضعف: \(D^-\) أم \(C^-\).
د . أحسب تركيز \([H_3O^+]\) في محلول مكوَّن من القاعدة \(B\) التي تركيزها \(1\ \mathrm{M}\)، والملح \(BHCl\) الذي تركيزه \(0.5\ \mathrm{M}\).
المعطيات:
  • تراكيز المحاليل: \(1\ \mathrm{M}\)
  • معطيات الجدول للحموض والقواعد والأملاح
المطلوب:
  • الإجابة عن الفروع أ، ب، جـ، د
فرع أ: حساب ثوابت التأين ومقارنة HX و HZ

نحسب \(K_a\) لكل من الحمضين المنشأين من الملحين القاعديين:
- للملح \(KX\): \(pH = 9 \rightarrow [OH^-] = 10^{-5}\ \mathrm{M}\). بالنسبة لملح \(1\ \mathrm{M}\): \(K_b(X^-) = 10^{-10}\) إذن \(K_a(HX) = \frac{10^{-14}}{10^{-10}} = 10^{-4}\).
- للملح \(KZ\): \([OH^-] = 10^{-3}\ \mathrm{M}\). \(K_b(Z^-) = 10^{-6}\) إذن \(K_a(HZ) = \frac{10^{-14}}{10^{-6}} = 10^{-8}\).
بما أن \(K_a(HZ) < K_a(HX)\) فإن \(HZ\) هو الحمض الأضعف.

فرع ب: تفاعل HD مع C- وترجيح الاتزان

معادلة التفاعل:
\(HD + C^- \rightleftharpoons D^- + HC\)
- الزوجان المترافقان: (\(HD / D^-\)) و (\(C^- / HC\)).
- نحسب قيمة \(K_a(HC)\): \(K_a(HC) = \frac{(8 \times 10^{-3})^2}{1} = 6.4 \times 10^{-5}\).
بما أن \(K_a(HC) > K_a(HD)\)، فإن الحمض \(HC\) أشد قوة من \(HD\)، فيندفع الاتزان نحو الطرف الأيسر (الجهة العكسية / نحو المواد المتفاعلة).

فرع جـ: استنتاج القاعدة المرافقة الأضعف

الحمض الأقوى بين \(HC\) و \(HD\) هو \(HC\)، وبالتالي تكون قاعدته المرافقة \(C^-\) هي الأضعف مقارنة بـ \(D^-\).

فرع د: حساب H3O+ في المحلول المنظم B و BHCl

نعوض في قانون المحلول المنظم القاعدي:

\[K_b = \frac{[OH^-] \times [BHCl]}{[B]}\]
\[1 \times 10^{-6} = \frac{[OH^-] \times 0.5}{1}\]
\[[OH^-] = 2 \times 10^{-6}\ \mathrm{M}\]
\[[H_3O^+] = \frac{1 \times 10^{-14}}{2 \times 10^{-6}} = 5 \times 10^{-9}\ \mathrm{M}\]
الإجابة النهائية:

أ. الحمض \(HZ\) هو الأضعف.
ب. المعادلة: \(HD + C^- \rightleftharpoons D^- + HC\)
- الزوجان المترافقان: (\(HD / D^-\)) و (\(C^- / HC\)).
- يرجح الاتزان جهة المواد المتفاعلة (التفاعل العكسي / نحو اليسار).
جـ. القاعدة المرافقة الأضعف هي \(C^-\).
د. \([H_3O^+] = 5 \times 10^{-9}\ \mathrm{M}\).

مراجعة الوحدة: أسئلة الاختيار من متعدد

السؤال 13 - فقرة 1 (صفحة 172)

يكونُ تركيزُ الأيونات الناتجة عن تأيُّن أحد المحاليل الآتية في الماء عند الظروف نفسها أعلى ما يمكن:
أ. \(NH_3\)
ب. \(NaOH\)
جـ. \(HCOOH\)
د. \(HClO\)
المطلوب:
  • اختيار المحلول الأكبر تركيزًا للأيونات
التحليل العلمي

تعتبر \(NaOH\) قاعدة قوية تتأين كليًا في الماء فتنتج أعلى تركيز للأيونات مقارنة بالحموض والقواعد الضعيفة.

الإجابة النهائية:

ب. \(NaOH\)

السؤال 13 - فقرة 2 (صفحة 172)

اعتمادًا على المعادلة \(HA + H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + A^-\)، فإن العبارة الصحيحة:
أ. يتأيَّن الحمض \(HA\) كُلِّيًّا.
ب. الحمض \(HA\) يختفي من المحلول.
جـ. الحمض \(HA\) ضعيف.
د. لا يوجد أزواج مترافقة في المعادلة.
المطلوب:
  • تحديد العبارة الصحيحة
التحليل العلمي

سهم التفاعل العكسي والمتزن يدل على أن الحمض \(HA\) يتأين جزئيًا فهو حمض ضعيف.

الإجابة النهائية:

جـ. الحمض \(HA\) ضعيف.

السؤال 13 - فقرة 3 (صفحة 172)

القاعدة المرافقة الأضعف في ما يأتي، هي:
أ. \(NO_3^-\)
ب. \(OCl^-\)
جـ. \(F^-\)
د. \(CN^-\)
المطلوب:
  • تحديد القاعدة المرافقة الأضعف
التحليل العلمي

القاعدة المرافقة الأضعف تتكون من الحمض الأقوى، وبما أن \(HNO_3\) حمض قوي جدًا فإن قاعدته المرافقة \(NO_3^-\) تكون الأضعف.

الإجابة النهائية:

أ. \(NO_3^-\)

السؤال 13 - فقرة 4 (صفحة 173)

المادَّةُ التي لم يتمكَّن مفهوم أرهينيوس من تفسير سلوك محلولها:
أ. \(HCl\)
ب. \(NaCN\)
جـ. \(HCOOH\)
د. \(NaOH\)
المطلوب:
  • اختيار المادة التي عجز أرهينيوس عن تفسير محلولها
التحليل العلمي

عجز مفهوم أرهينيوس عن تفسير السلوك الهيدروكسيدي/القاعدي أو الحمضي للأملاح مثل \(NaCN\).

الإجابة النهائية:

ب. \(NaCN\)

السؤال 13 - فقرة 5 (صفحة 173)

أحد الأيونات الآتية لا يُعَدُّ أمفوتيريًّا:
أ. \(H_2PO_4^-\)
ب. \(HS^-\)
جـ. \(HCO_3^-\)
د. \(HCOO^-\)
المطلوب:
  • تحديد الأيون غير الأمفوتيري
التحليل العلمي

الأيون \(HCOO^-\) يحتوي على الهيدروجين المرتبط بالكربون وهو غير قابل للمنح، كونه قاعدة مرافقة لحمض الكربوكسيليك فقط.

الإجابة النهائية:

د. \(HCOO^-\)

السؤال 13 - فقرة 6 (صفحة 173)

المادَّةُ التي تتأين في الماء وتُنتِجُ أيون الهيدروكسيد (\(OH^-\))، هي:
أ. حمض أرهينيوس
ب. قاعدة لويس
جـ. قاعدة أرهينيوس
د. قاعدة برونستد-لوري
المطلوب:
  • تعريف المادة المذكورة
التحليل العلمي

ينص تعريف قاعدة أرهينيوس تحديدًا على المادة التي تتأين في الماء لتنتج أيونات \(OH^-\).

الإجابة النهائية:

جـ. قاعدة أرهينيوس

السؤال 13 - فقرة 7 (صفحة 173)

المادَّةُ التي تستطيع استقبالَ زوجٍ من الإلكترونات غير الرابطة من مادة أخرى، هي:
أ. \(F^-\)
ب. \(Cu^{2+}\)
جـ. \(BF_4^-\)
د. \(CO_3^{2-}\)
المطلوب:
  • اختيار حمض لويس (مستقبل الإلكترونات)
التحليل العلمي

أيون الفلز الانتقالي \(Cu^{2+}\) يمتلك أفلاكًا فارغة تمكنه من استقبال أزواج الإلكترونات فهو حمض لويس.

الإجابة النهائية:

ب. \(Cu^{2+}\)

السؤال 13 - فقرة 8 (صفحة 173)

إذا كان تركيز \([H_3O^+]\) في محلول ما تساوي \(2 \times 10^{-2}\ \mathrm{M}\)، فإن \([OH^-]\) هو:
أ. \(1 \times 10^{-2}\ \mathrm{M}\)
ب. \(2 \times 10^{-12}\ \mathrm{M}\)
جـ. \(1 \times 10^{-10}\ \mathrm{M}\)
د. \(5 \times 10^{-13}\ \mathrm{M}\)
المعطيات:
  • \([H_3O^+] = 2 \times 10^{-2}\ \mathrm{M}\)
المطلوب:
  • حساب \([OH^-]\)
الحساب الرياضي

من قانون ثابت تأين الماء:

\[[OH^-] = \frac{1 \times 10^{-14}}{2 \times 10^{-2}} = 5 \times 10^{-13}\ \mathrm{M}\]
الإجابة النهائية:

د. \(5 \times 10^{-13}\ \mathrm{M}\)

السؤال 13 - فقرة 9 (صفحة 173)

في محلول \(HBr\) يكون:
أ. عدد مولات \(H_3O^+\) مساوٍ لعدد مولات \(OH^-\)
ب. عدد مولات \(H_3O^+\) أقل من عدد مولات \(OH^-\)
جـ. عدد مولات \(H_3O^+\) مساوٍ لعدد مولات \(HBr\) المذابة
د. عدد مولات \(Br^-\) مساوٍ لعدد مولات \(OH^-\)
المطلوب:
  • اختيار العلاقة الصحيحة في محلول HBr
التحليل العلمي

بما أن \(HBr\) حمض قوي يتأين كليًا، فإن تركيز (وعدد مولات) \(H_3O^+\) الناتج يساوي تمامًا عدد مولات \(HBr\) المذابة.

الإجابة النهائية:

جـ. عدد مولات \(H_3O^+\) مساوٍ لعدد مولات \(HBr\) المذابة

السؤال 13 - فقرة 10 (صفحة 173)

المحلول الذي له أعلى pH في المحاليل الآتية التي لها التركيز نفسه، هو:
أ. \(NH_4Cl\)
ب. \(HBr\)
جـ. \(NaCl\)
د. \(NH_3\)
المطلوب:
  • تحديد المحلول الأعلى pH
التحليل العلمي

القاعدة الضعيفة \(NH_3\) هي الوحيدة ذات السلوك القاعدي بين الخيارات فتكون صاحب أعلى قيمة \(pH\).

الإجابة النهائية:

د. \(NH_3\)

السؤال 13 - فقرة 11 (صفحة 173)

المحلولُ الذي له أقل قيمة pH من المحاليل الآتية المتساوية في التركيز، هو:
أ. \(KNO_3\)
ب. \(NaOH\)
جـ. \(HNO_2\)
د. \(HNO_3\)
المطلوب:
  • تحديد المحلول الأقل pH
التحليل العلمي

الحمض القوي \(HNO_3\) يمتلك أكبر تركيز من أيونات الهيدرونيوم وأقل قيمة \(pH\).

الإجابة النهائية:

د. \(HNO_3\)

السؤال 13 - فقرة 12 (صفحة 173)

المحلولُ الذي له أقل تركيز \(H_3O^+\) من المحاليل الآتية المتساوية التركيز، هو:
أ. \(HCl\)
ب. \(N_2H_5Br\)
جـ. \(KNO_2\)
د. \(NH_4Cl\)
المطلوب:
  • تحديد المحلول الأقل تركيزًا لـ H3O+
التحليل العلمي

الملح القاعدي \(KNO_2\) يمتلك خصائص قاعدية فيكون تركيز أيونات \(H_3O^+\) فيه هو الأقل بين المحاليل الحمضية المذكورة.

الإجابة النهائية:

جـ. \(KNO_2\)

السؤال 13 - فقرة 13 (صفحة 173)

ترتيبُ المحاليل المائية للمركبات الآتية المتساوية في التركيز (\(LiOH\), \(N_2H_5Cl\), \(KNO_2\), \(NaCl\)) حسَبَ رَقْمِها الهيدروجيني pH، هو:
أ. \(KNO_2 > N_2H_5Cl > NaCl > LiOH\)
ب. \(LiOH > KNO_2 > N_2H_5Cl > NaCl\)
جـ. \(N_2H_5Cl > NaCl > KNO_2 > LiOH\)
د. \(LiOH > KNO_2 > NaCl > N_2H_5Cl\)
المطلوب:
  • اختيار الترتيب الصحيح حسب قيمة pH
ترتيب المواد حسب الطبيعة الكيميائية

- \(LiOH\): قاعدة قوية (أعلى \(pH\))
- \(KNO_2\): ملح قاعدي
- \(NaCl\): ملح متعادل
- \(N_2H_5Cl\): ملح حمضي (أقل \(pH\))
الترتيب: \(LiOH > KNO_2 > NaCl > N_2H_5Cl\).

الإجابة النهائية:

د. \(LiOH > KNO_2 > NaCl > N_2H_5Cl\)

السؤال 13 - فقرة 14 (صفحة 173)

ينتج الأيون المشترك \(N_2H_5^+\) من المحلول المكوَّن من:
أ. \(N_2H_4 / HNO_3\)
ب. \(N_2H_5Br / HBr\)
جـ. \(N_2H_4 / H_2O\)
د. \(N_2H_5NO_3 / N_2H_4\)
المطلوب:
  • تحديد المكونين اللذين ينتجان الأيون المشترك N2H5+
التحليل العلمي

ينتج الأيون المشترك عادة عند مزج القاعدة الضعيفة \(N_2H_4\) مع أحد أملاحها الحمضية مثل \(N_2H_5NO_3\).

الإجابة النهائية:

د. \(N_2H_5NO_3 / N_2H_4\)

السؤال 13 - فقرة 15 (صفحة 173)

قاعدة لويس في التفاعل الآتي: \(Fe^{3+} + 6CN^- \rightleftharpoons [Fe(CN)_6]^{3-}\) هي:
أ. \([Fe(CN)_6]^{3-}\)
ب. \(CN^-\)
جـ. \(Fe^{3+}\)
د. \(OH^-\)
المطلوب:
  • تحديد قاعدة لويس
التحليل العلمي

الأيون \(CN^-\) يمتلك زوجًا غير رابط من الإلكترونات ويمنحه لأيون الحديد فيسلك كقاعدة لويس.

الإجابة النهائية:

ب. \(CN^-\)

السؤال 13 - فقرة 16 (صفحة 173)

عجز أرهينيوس عن تفسير السلوك الحمضي لأحد محاليل المواد الآتية:
أ. \(CH_3NH_3Cl\)
ب. \(HBr\)
جـ. \(HF\)
د. \(CH_3COOH\)
المطلوب:
  • اختيار المحلول الذي عجز أرهينيوس عن تفسير حمضيته
التحليل العلمي

عجز أرهينيوس عن تفسير السلوك الحمضي للأملاح الحمضية مثل \(CH_3NH_3Cl\).

الإجابة النهائية:

أ. \(CH_3NH_3Cl\)

السؤال 13 - فقرة 17 (صفحة 173)

الزوج المترافق الناتج عن تفاعل \(N_2H_4\) مع الماء، هو:
أ. \(H_2O / N_2H_5^+\)
ب. \(N_2H_4 / OH^-\)
جـ. \(N_2H_5^+ / H_3O^+\)
د. \(N_2H_4 / N_2H_5^+\)
المطلوب:
  • اختيار الزوج المترافق الصحيح
تحليل التفاعل

تفاعل القاعدة مع الماء:
\(N_2H_{4(aq)} + H_2O_{(l)} \rightleftharpoons N_2H_{5(aq)}^+ + OH^-_{(aq)}\)
الأزواج المترافقة هي: (\(N_2H_4 / N_2H_5^+\)) و (\(H_2O / OH^-\)).

الإجابة النهائية:

د. \(N_2H_4 / N_2H_5^+\)

السؤال 13 - فقرة 18 (صفحة 174)

تترتب القواعد \(N_2H_4\), \(NH_3\), \(CH_3NH_2\) متساوية التراكيز حسب قوتها كما يلي \(N_2H_4 < NH_3 < CH_3NH_2\)، فإن الترتيب الصحيح لقوة الحموض المرافقة لها، هو:
أ. \(NH_4^+ < CH_3NH_3^+ < N_2H_5^+\)
ب. \(CH_3NH_3^+ < NH_4^+ < N_2H_5^+\)
جـ. \(N_2H_5^+ < NH_4^+ < CH_3NH_3^+\)
د. \(CH_3NH_3^+ < N_2H_5^+ < NH_4^+\)
المعطيات:
  • ترتيب القواعد: \(N_2H_4 < NH_3 < CH_3NH_2\)
المطلوب:
  • تحديد ترتيب قوة الحموض المرافقة
العلاقة العكسية بين قوة القاعدة والحمض المرافق

كلما كانت القاعدة أضعف كان حمضها المرافق أقوى، لذا يكون الترتيب العكسي:
\(CH_3NH_3^+ < NH_4^+ < N_2H_5^+\).

الإجابة النهائية:

ب. \(CH_3NH_3^+ < NH_4^+ < N_2H_5^+\)

السؤال 13 - فقرة 19 (صفحة 174)

في التـفاعـل \(HCN + H_2O \rightleftharpoons CN^- + H_3O^+\)، إذا كان الاتزان مُزاحًا نحو تكوين المواد المتفاعلة، فإن صيغة الحمض الأقوى هي:
أ. \(HCN\)
ب. \(H_2O\)
جـ. \(H_3O^+\)
د. \(CN^-\)
المطلوب:
  • تحديد الحمض الأقوى
التحليل العلمي

انزياح الاتزان نحو المواد المتفاعلة يعني أن المواد في الطرف الأيمن أشد حمضية وقاعدية، وبالتالي فإن الحمض \(H_3O^+\) الموجود في النواتج أشد قوة من \(HCN\).

الإجابة النهائية:

جـ. \(H_3O^+\)

السؤال 13 - فقرة 20 (صفحة 174)

محلول حمض الهيدروكلوريك \(HCl\) تركيزه \(0.001\ \mathrm{M}\)، فإن قيمة pOH له:
أ. 3
ب. 7
جـ. 11
د. 14
المعطيات:
  • \([HCl] = 0.001\ \mathrm{M} = 10^{-3}\ \mathrm{M}\)
المطلوب:
  • حساب قيمة \(pOH\)
الحسابات الرياضية

بما أن \(HCl\) حمض قوي:
\([H_3O^+] = 10^{-3}\ \mathrm{M} \rightarrow pH = 3\)
\(pOH = 14 - pH = 14 - 3 = 11\).

الإجابة النهائية:

جـ. 11

السؤال 13 - فقرة 21 (صفحة 174)

المحلول الذي له أقل pH من محاليل المواد الآتية المتساوية التركيز، هو:
أ. \(HNO_3\)
ب. \(HCN\)
جـ. \(NH_3\)
د. \(KOH\)
المطلوب:
  • تحديد المحلول صاحب أقل قيمة pH
التحليل العلمي

الحمض القوي \(HNO_3\) هو صاحب أقل قيمة \(pH\) بين المواد المذكورة.

الإجابة النهائية:

أ. \(HNO_3\)

السؤال 13 - فقرة 22 (صفحة 174)

محلول حمض تركيزه \(0.04\ \mathrm{M}\)، وتركيز أيونات \(OH^-\) فيه \(1 \times 10^{-9}\ \mathrm{M}\)، فإن قيمة \(K_a\) له تساوي:
أ. \(3.7 \times 10^{-4}\)
ب. \(2.5 \times 10^{-9}\)
جـ. \(4 \times 10^{-3}\)
د. \(1 \times 10^{-6}\)
المعطيات:
  • تركيز الحمض = \(0.04\ \mathrm{M}\)
  • \([OH^-] = 1 \times 10^{-9}\ \mathrm{M}\)
المطلوب:
  • حساب ثابت التأين \(K_a\)
حساب H3O+ ثم Ka

نحسب \([H_3O^+]\) أولاً ثم نعوض في قانون \(K_a\):

\[[H_3O^+] = \frac{1 \times 10^{-14}}{1 \times 10^{-9}} = 1 \times 10^{-5}\ \mathrm{M}\]
\[K_a = \frac{[H_3O^+]^2}{[\text{acid}]} = \frac{(1 \times 10^{-5})^2}{0.04} = \frac{10^{-10}}{4 \times 10^{-2}} = 2.5 \times 10^{-9}\]
الإجابة النهائية:

ب. \(2.5 \times 10^{-9}\)

السؤال 13 - فقرة 23 (صفحة 174)

الملح الذي يُعَدُّ ذوبانه في الماء تميُّهًا هو:
أ. \(KI\)
ب. \(KBr\)
جـ. \(KF\)
د. \(KCl\)
المطلوب:
  • تحديد الملح المتمهه
التحليل العلمي

الأملاح المشتقة من حمض ضعيف وقاعدة قوية مثل \(KF\) تتفاعل أيوناتها المرافقة القوية نسبيًا (\(F^-\)) مع الماء وتتمهه.

الإجابة النهائية:

جـ. \(KF\)

السؤال 13 - فقرة 24 (صفحة 174)

أحد اآلتية زوج مترافق ينتج من تفاعل \(HF\) مع \(HSO_3^-\) هو:
أ. \(HSO_3^- / H_2SO_3\)
ب. \(HSO_3^- / SO_3^-\)
جـ. \(HSO_3^- / SO_3^{2-}\)
د. \(HSO_3^- / F^-\)
المطلوب:
  • اختيار الزوج المترافق الناتج
كتابة معادلة التفاعل والتحليل

التفاعل بين الحمض \(HF\) والأيون \(HSO_3^-\):
\(HF + HSO_3^- \rightleftharpoons F^- + H_2SO_3\)
الأزواج المترافقة هي: (\(HF / F^-\)) و (\(HSO_3^- / H_2SO_3\)).

الإجابة النهائية:

أ. \(HSO_3^- / H_2SO_3\)

السؤال 13 - فقرة 25 (صفحة 174)

أحُد محاليل المواد الآتية المتساوية التركيز يكون فيه تركيز \([OH^-]\) الأعلى، هو :
أ. \(NH_4Cl\)
ب. \(KCN\)
جـ. \(KNO_3\)
د. \(KBr\)
المطلوب:
  • تحديد المحلول صاحب أعلى تركيز هيدروكسيد
التحليل العلمي

الملح القاعدي \(KCN\) هو المادة القاعدة الوحيدة في الخيارات فتنتج أكبر تركيز لأيونات \(OH^-\).

الإجابة النهائية:

ب. \(KCN\)

bilal
bilal
تعليقات