تحول كيميائي في محلول مائي التفاعلات

تحول كيميائي في محلول مائي التفاعلات

1 - في اللحظة  ، نمزج حجما  من من محلول  لبيروكسو ديكبريتات البوتاسيوم  ذي التركيز المولي  مع حجم  من محلول   ليود البوتاسيوم  ذي التركيز المولي  .

في لحظات مختلفة ، نقوم بأخذ أجزاء متساوية من المزيج و نبردها بوضعها في الجليد الذائب . نعاير ثنائي اليود المتشكل خلال التحول الكيميائي ، ثم نرسم المنحنى الذي يمثل تغيرات التركيز المولي  بدلالة الزمن .

1- لماذا نبرد الأجزاء في الجليد ؟

2- ما هي الثنائية  الداخلة في التفاعل المدروس.

3- أكتب معادلة تفاعل الأكسدة ارجاع الحادث .

4- عين كميات المادة الإبتدائية للمتفاعلات .

5- أنجز جدولا لتقدم التفاعل و بين أن البيان الممثل لتغيرات

 تقدم التفاعل  بدلالة الزمن يتطور بنفس الطريقة التي يتطور

 بها البيان  الممثل في الشكل .

6- عين التركيز المولي النهائي لثنائي اليود  ، ثم استنتج المتفاعل المحد  .

7- عرف زمن نصف التفاعل  و عين قيمته .  

8- أحسب التركيز المولي  لمحلول يود البوتاسيوم .     9- إستنتج التركيب المولي للمزيج عند

2 - ننمذج التحول الكيميائي الحاصل بين المغنيزيوم  ومحلول حمض كلورالهيدروجين بتفاعل أكسدة إرجاع معادلته : 

                                                       

ندخل كتلة من معدن المغنزيوم في كأس به محلول حمض كلورالهيدروجين حجمه  

 وتركيزه المولي ، فنلاحظ إنطلاق غاز ثنائي الهيدروجين وتزايد حجمه تدريجيا حتى إختفاء  كتلة المغنزيوم كليا .

t (min) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 VH2(mL) 0 336 625 810 910 970 985 985 985 (mol)

 نجمع غاز ثنائي الهيدروجين المنطلق ونقيس حجمه كل دقيقة فنحصل على النتائج المدونة  في جدول القياسات أدناه:

1/أنشىءجدولا لتقدم التفاعل .

2/أكمل جدول القياسات

    حيث  يمثل تقدم التفاعل .

3/أرسم المنحنى البياني  بسلم مناسب .

4/ عين التقدم النهائي للتفاعل الكيميائي وحدد المتفاعل المحد .

5/ أحسب سرعة تشكل ثنائي الهيدروجين في اللحظتين .

6/ عين زمن نصف التفاعل .

7/ أحسب تركيز شوارد الهيدرونيوم

  في الوسط التفاعلي عند إنتهاء

 التحول الكيميائي  نأخذ الحجم المولي في

 شروط التجربة         

3 - نريد دراسة تطور التحول الكيميائي الحاصل

 بين شوارد محلول  لبيروكسوديكبريتات

 البوتاسيوم

و شوارد محلول  ليود البوتاسيوم

 في درجة حرارة ثابتة .

لهذا الغرض نمزج في اللحظة  

حجما  من المحلول

 تركيزه المولي

مع حجم   من المحلول  

تركيزه المولي .

نتابع تغيرات كمية مادة  المتبقية في

 الوسط التفاعلي في لحظات زمنية مختلفة ، فنحصل على البيان الموضح . الشكل-3 :

ننمذج التحول الكيميائي الحاصل بالتفاعل الذي معادلته :                                  

1- حدد الثنائيتين  المشاركتين في التفاعل .

2- أنشىء جدولا لتقدم التفاعل .

3- حدد المتفاعل المحد.

4- عرف زمن التفاعل  وإستنتج قيمته بيانيا .

5- أوجد التراكيز المولية للأنواع الكيميائية المتواجدة في الوسط التفاعلي عند اللحظة . t = 10 min

4 - إن إحتراق وقود السيارات ينتج غاز SO₂  الملوث للجو من جهة والمتسبب  للأمطار الحامضية من جهة أخري من أجل معرفة التركيز الكتلي لغاز SO₂ في الهواء نحل 20 m³ من الهواء  في 1L من الماء لنحصل على محلول S₀ ( نعتبر غاز SO₂ انحل كليا في الماء )

نأخذ حجما V = 50 mL من S₀ ثم نعايرها بواسطة محلول برمنغنات البوتاسيوم  تركيزه المولي C₁ = 2.0 .10^-4 mol/L

1 -  أكتب معادلة التفاعل المنمذج للمعايرة علما أن الثنائيتين هما    

2 – كبف تكشف تجربيا عن حدوث تكافؤ  ؟.

3 – إذاكان حجم محلول برمنغنات المضاف عند التكاقؤ هو V_E = 9.5 mL إستنتج التركيز المولي للمحلول المُعَايَر .

4 – عين التركيز الكتلي في الهواء المدروس لغاز SO₂ .

إذاكانت المنظمة العالمية للصحة تشترط أن لايتعدى تركيز  SO₂ في الهواء 250m.g/m³ هل الهواء المدروس ملوث ؟ برر إجابتك

5 - 1- يتحلل بيروكسيد ثنائي الهيدوجين (الماء الأكسجيني) وفق التفاعل التالي :2H₂O₂(aq) = O₂(g) + 2H₂O(l)

لدراسة تطور هذا التفاعل عند درجة حرارة ثابته نضيف للماء الأكسجيني عند

 الدرجة t = 0 كمية قليلة من ثنائي أكسيد المنغنيز (MnO₂) ونتابع تغيرات

كمية المادة للماء الأكسجيني المتبقي في المحلول عند عدة لحظات

فنجصل على النتائج الممثلة في البيان الأول .أوجد عند اللحظة t = 10 min .

أ/ كمية المادة لـ H₂O₂ المتبقية . 

 ب/ التركيب المولي للمزيج .     جـ -سرعة إختفاء الماء الأكسجيني .

2- نغير كمية مادة الوسيط (MnO₂) عدة مرات ونحدد في كل مرة سرعة

 إختفاء الماء الأكسجيني عند نفس اللحظة فتحصل على البيان الثاني 

أ/ أوجد سرعة إختفاء الماء الأكسجيني في غياب الوسيط .

ب / ماهي كمية مادة الوسيط   (MnO₂)المستعملة في السؤال 1

جـ/ ماهو تأثير كمية مادة الوسيط على سرعة التفاعل .

6 - إن إماهة – 2  كلورو – 2 – ميثيل بروبان هو تفاعل بطئ وتام

 . معادلة التفاعل هي  :

(CH3)3–CCl(aq) +2 H₂O(L) → (CH3)3–COH(aq) +H₃O⁺+ Cl^– (aq)

 في اللحظة t = 0 ندخل كمية n₀=3,7.10^-3mol من  – 2  كلورو – 2 – ميثيل بروبان

 في بيشر يحتوي على 50 mL من الماء المقطر (كمية زائدة(  ثم ندخل في المحلول

 خلية قياس الناقلية .

في اللحظة t = 0  وجدنا الناقلية النوعية للمحلول s = 0 وفي اللحظة t = 400 S

وجدنا الناقلية النوعية    s_f = 9.1 Ms/cm وبقيت ثابته بعد ذلك .

1 - أنشيء جدول التقدم .

2- حدّد قيمة التقدم الأعظمي .

بيّن أنه يُمكن كتابة الناقلية النوعية على الشكل :  σ= K .x(t) 

وحدّد وحدة الثابت  K . ملاحظة : K ليس ثابت الخلية .

4 - بيّن أنه في اللحظة t يعطى التقدم بالعلاقة :  x(t). = n₀

5 – أ/  في اللحظة t₁ كانت الناقلية النوعية للمزيج s₁ = 5.1 Ms/cm أحسب التقدم x(t₁) .

     ب/ استنتج كتلة – 2  كلورو – 2 – ميثيل بروبان غير المماه عند هذه اللحظة (M = 92,5 g/mol)

7 -     - (S₁)محلول محمض لـ برمنغنات البوتاسيوم فيه = 10^-3 mol/L[MnO₄^-]

- (S₂)محلول حمض الأكساليك H₂C₂O₄  تركيزه المولي 10^-1 mol/L

عند اللحظة t=0 نمزج 50 mL من المحلول (S₁) مع 50 mL من المحلول (S₂) .

1 – أكتب معادلة التفاعل الكيميائي الحادث .

2 – أحسب كميات المادة الإبتدائية للأنواع المتفاعلة .

3 – هل تكفي كمية مادة الحمض لزوال لون شوارد البرمنغنات في المزيج .

8 - أراد أحد التلاميذ دراسة التحول الكيميائي  الذي يحدث للجملة ( محلول حمض كلور الهيدروجين ، الزنك ) و الذي ينمذج  بتفاعل كيميائي  معادلته :                                       2H⁺_(aq) = Z_n²⁺_(aq)  + H_2(g)+ Z_{n (s)}

في اللحظة t = 0 وضع كتلة m = 1 g  من الزنك في حوجلة و أصاف  لها حجماV = 40 ml  من محلول حمض كلور الهيدروجين تركيزه المولي C = 5.10^-1 mol/l , ولمتابعة تطور التفاعل الكيميائي الحادث قام بقياس حجم غاز الهيدروجين  ₂V_H المنطلق في الشرو ط التجريبية حيث الحجم المولي V_m = 25   L/mol  ، فتحصل على النتائج التالية :

750	500	400	300	250	200	150	100	50	0	t (s)
180	170	154	132	120	104	86	64	36	0	v(ml)
										(mmol)

1)      أحسب في كل لحظة t كمية المادة لثنائي الهيدروجين و دوّن هذه النتائج في جدول .

2)أحسب كميات المادة الإبتدائية للمتفاعلات .     3)  أنجز جدولا لتقدم التفاعل واستنتج العلاقة بين التقدم x و  .

4)    أرسم البيان  x = f(t) .  ( إستعمل مقياس الرسم    1cm→50s  ,   1cm→1mmol)

5)  ما هي قيمة السرعة الحجمية للتفاعل في اللحظات t = 50 s  و t = 400s  ؟ ما ذا تلاحظ ؟ برر ذلك .

6)  إذا كان التفاعل تاما فأوجد :

  أ ـ المتفاعل المحد.            ب ـ التقدم الأعظمي  x_max  . ج ـ زمن نصف التفاعل  t_1/2   .  M_(Zn) = 65,4 g/mol

9 - المركب الكيميائي:2-كلور 2-مثيل بروبان  يتميه حسب المعادلة التالية :

                   (CH₃)₃C-Cl   +  2 H₂O   =  (CH₃)₃C-OH  +  H₃O⁺_(aq) +  Cl^-_(aq)

نتابع التطور الزمني لهذا التحول بطريقة قياس الناقلية.

 في بيشر سعته 150 mL ندخل 80 mL من المزيج (ماء +  acétone) و 20 mL من محلول 2-كلور 2-مثيل بروبان  تركيزه

200 150 120 100 80 60 30 0 t(s) 0,760 0,688 0,627 0,577 0,502 0,412 0,246 0 s(S/m)

0,10 mol/L . نوصل جهاز الناقلية بشكل مناسب و بعد القياس و إجراء الحساب نحصل على النتائج التالية :

 1ـ شكل جدول تقدم التفاعل .

 2ـ استنتج أن عبارة الناقلية النوعية s بدلالة التقدم x

    للتفاعل هي : s = 426 x  .

 3ـ شكل جدول يعطي قيمة التقدم x للتفاعل بدلالة الزمن .

 4ـ ارسم منحنى تطور التقدم x بدلالة الزمن .

5  a     ـ حدد عبارة سرعة التفاعل . b                    ـ  حدد قيمة السرعة عند اللحظة t = 50 s مع الشرح

a 6  ـ احسب قيمة التقدم الأعظمي عند t_¥ . b          ـ حدد قيمة زمن نصف التفاعل  

            تعطى S.m²/mol l _(H3O+) = 35,0 . 10^-3   S.m²/mol ,  l _(Cl-) = 7,6 . 10^-3

10 - الماء الأكسيجيني  يتفكك ذاتيا وببطء ، لذا يحفظ في قارورات خاصة.

نريد متابعة تطور التفكك الذاتي للماء الأكسيجيني بواسطة المعايرة فتكون طريقة العمل التالية:

نأخذ  من الماء الأكسيجيني ونضعه في بيشر ونضيف إليه كمية من محلول كلور الحديد الثلاثي وبعد كل مدة زمنية نأخذ  من المزيج ونسكبه في بيشر يحتوي على  من ماء شديد البرودة ، ثم نعاير محتوى البيشر بمحلول برمنغنات البوتاسيوم  الموجود بالسحاحة ذو التركيز  ونسجل الحجم المضاف عند التكافؤ  في كل مرة. ندون النتائج في الجدول التالي:

17,5	15,2	12,25	9,5	6,5	3,8	0
1,55	2,00	2,90	4,00	5,70	7,80	12,30

 معادلة التفكك الذاتي للماء الأكسيجيني    حدد الثنائيتين  المشاركتين في التفاعل.

‚ ما دور محلول كلور الحديد الثلاثي وهل يتدخل في التفاعل؟        ƒ كيف نتعرف على نقطة التكافؤ أثناء المعايرة.

„ ما دور الماء البارد وهل يغير من كمية المادة؟

… اكتب المعادلة الإجمالية لتفاعل المعايرة علما أن الثنائيتين المشاركتين في التفاعل هما  ، .

† عبر عن الكمية  بدلالة  و  في ، ثم أكمل الجدول السابق.

‡ ارسم البيان  وأوجد سرعة اختفاء  عند اللّحظة .

11 - نسب في كأس بيشر حجم V₁=50mL  من محلول يود البوتاسيوم ت (K⁺_aq+I^-_aq) تركيزه المولي C₁=0,32mol.L^-1 ثم نضيف حجم V₂=50mL من بيروكسوديكبريتات البوتاسيوم (2K⁺_aq+S₂O₈^2-_aq)

تركيزه المولي C₂=0,20mol.L^-1. نلاحظ أن المزيج يصفر ثم يأخذ لونا بنيا نتيجة تشكل ثنائي اليود تدريجيا.

1- إذا علمت أن الثنائيتين المتفاعلتين هي: S₂O₈^2-(aq)/SO₄^2-(aq), I₂(aq)/I^-(aq)، أكتب معادلة التفاعل الحاصل

2- قدم جدولا لتقدم التفاعل ثم عين المتفاعل المحد.

3- بين أن في كل لحظة t  يكون   = [I₂]

4- بطريقة مختارة نتابع تغيرات تركيز I^- في المزيج الذي يبقى حجمه ثابت و ندون النتائج في الجدول التالي:

25	20	15	10	5	0	t(mn)
5,1	6,1	7,7	9,6	12,0	16,0	[I-](10-2mol/L)
						[I2](10-2mol/L)

أ- أكمل الجدول ثم أرسم البيان [I₂]=f(t).

ب- عرف زمن نصف التفاعل t_1/2 و أعط قيمته.    

 جـ- أحسب سرعة التفاعل عند t=20mn ثم استنتج سرعة اختفاء I^-  في نفس اللحظة

12 - بهدف تتبع التحول الكيميائي التام لتأثير حمض كلور الماء  (H⁺+Cl^-) على كربونات الكالسيوم نضع قطعة كتلتها 2.0g من كربونات الكالسيوم CaCO₃ داخل 100mL من حمض كلور الماء تركيزه المولي C=0.1mol/L .

100 60 20 t(s) 7170 5560 2280 P(CO2) (pa) n(CO2) (mol) x(mol)

الطريقة الأولى :نقيس ضغط  غاز ثنائي أوكسيد الكربون المنطلق والمحجوز في دورق حجمه لتر واحد (1L) تحت درجة حرارة ثابتة T=25⁰c فكانت النتائج المدونة في الجدول التالي :

المعادلة الكيميائية المعبرة عن التفاعل المنمذج

 للتحول الكيميائي السابق :

CaCO_{3  (aq)}  +2H⁺_(aq)    =    CO_2(g)  + Ca²⁺_(aq) +H₂O_(l

1-أنشئ جدولا لتقدم التفاعل السابق         

 2- ما العلاقة بين (كمية مادة الغاز المنطلق و(x) تقدم التفاعل ؟

3- بتطبيق قانون الغاز المثالي والذي يعطى بالشكل التالي   (P.V=n.R.T)أكمل الجدول السابق .

4- مثل بيان الدالة x=f(t) .يعطى R=8.31SI   1L= 10^3- m³      .

الطريقة الثانية :

100 60 20 t(s) 0.040 0.056 0.080 H+](mol/L) ] n(H+) (mol) x(mol)

تتبع قيمة تركيز شوارد الهيدروجين (H⁺) في وسط التفاعل بدلالة الزمن أعطت النتائج المدونة في الجدول التالي :

1-      أحسب (n_(H⁺₎) كمية مادة شوارد

    الهيدروجين في كل لحظة

2-      مستعينا بجدول تقدم التفاعل ، أوجد العبارة

            الحرفية التي تعطي (n_(H⁺₎) بدلالة التقدم (x)

   وكمية المادة الإبتدائية(n₀) لشوارد الهيدروجين الموجبة

3-      أحسب قيمة التقدم (x) في كل لحظة  

4-      انشئ البيان x = f(t) ماذا تستنتج ؟  

5        - حدد المتفاعل المحد

6        - أستنتج  زمن نصف التفاعل

   7 - أحسب السرعة الحجمية للتفاعل في اللحظة t=50s M(O)=16g.M(C )  =12g. M(Ca)=40g      

  13 - - نعاير في وسط حمضي حجما 25mL من محلول عديم اللون للماء الأكسوجيني تركيزه المولي C بواسطة محلول برمنغنات

             البوتاسيم تركيزه المولي C^/=0.13moL/L

1   - ماهي الثنائية(OX / red) الداخلة في التفاعل؟

2-   أكتب معادلة التفاعل الحادث في الوسط الحمضي بين الماء الأكسجيني وشوارد البرمنغنات

3   -كيف نكشف عن حدوث التكافؤ؟    4  -أنجز جدولا لتقدم تفاعل المعايرة

5-استنتج العلاقة بين C,V, C^/,V_E          6-  أحسب C

30 25 20 15 10 5          0 t (min) 4.40 4.90 5.40 6.15 7.05 8.30    / n ( S2O8-2)mmol  x (mmol)

14 - في درجة حرارة ثابتة يتفاعل المحلول  S₁ لبيروكسوديكبريتات الصوديوم ((2Na⁺_aq+S₂O₈^-2aq مع المحلول S₂ ليود البوتاسيوم(I^-_aq+K⁺_aq) ,في اللحظة الإبتدائية t=o مزجنا حجماV₁=50mL من المحلول S₁تركيزه بشوارد S₂O₈^-2  يساوي C₁=0.2mol.L^-1 مع حجم =50mL ₂ V من المحلول S₂ تركيزه بشوارد I^- يساوي C₂=0.4mol.L^-1 ، الجدول التالي يوضح تطورأحد المتفاعلات بدلالة الزمن:

1 ـ أوجد كمية المادة الإبتدائية لـ :

 ( S₂O₈^-2) n₀ , n₀ (I^-)

2ـ أكتب معادلة التفاعل الكيميائي الحاصل ، تعطى الثنائيتان ox/red : I₂/I^-  , S₂O₈^-2/SO₄^-2

3ـ أنشىء جدول تقدم التفاعل ، ثم بين أن كميات المادة الإبتدائية تحقق الشروط الستوكيومترية

4ـ بين أنه في كل لحظة t تعطى عبارة التقدم x بالشكل : x=½[ n₀ (I^-)- n (I^-)]

  حيث n (I^-)  كمية المادة في الحظة  t

5ـ أكمل الجدول ثم أرسم البيان x=f(t)  السلم: x: 1cm → 2m mol، t: 1cm →5mn

6ـ أوجد السرعة الحجمية للتفاعل عند اللحظة : t= 15mn