الكيمياء فصل أول

1)  كلما زاد ثابت تأين الحمض الضعيف زادت قوة الحمض وقلت قيمة الرقم الهيدروجيني لمحلول الحمض.

2)    أ- محلول HNO₂ تركيزه 0.02 M

أكتب معادلة تأين الحمض:

                                                                                           HNO_{2 (aq)}  +  H₂O_(l)    $\rightleftharpoons$    NO₂^-_(aq)  +   H₃O⁺ _(aq)                 

      أكتب قانون ثابت التأين:              ${\mathrm{K}}_{\mathrm{a}}= \frac{\left[{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}\right] [ {\mathrm{NO}}_2^{-}]}{\left[{\mathrm{HNO}}_2\right]}$

 

 

حيث أن النقص في تركيز الحمض صغير جدا ًمقارنة بتركيز الحمض(0.02)، يتم إهمال هذا النقص واعتبار تركيز الحمض ثابتاً،

ويساوي 0.02 M  ويكون 

[H₃O⁺] = [NO₂^-] = X                                                                                        

وبالتعويض في ثابت التأين نجد أن:

     $$\begin{gathered} {\mathrm{K}}_{\mathrm{a}}= \frac{{\mathrm{X}}^2}{\left[{\mathrm{HNO}}_2\right]} \\ 4.5\times {10}^{-4} = \frac{{\mathrm{X}}^2}{0.02} \\ \mathrm{X}= \left[{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}\right] =\sqrt{4.5\times {10}^{-4} \times 2\times {10}^{-2}}=\sqrt{9\times {10}^{-6}} = 3\times {10}^{-3} \mathrm{M} \end{gathered}$$

 

 

 

 

ب- محلول NH₃ تركيزه 0.01 M

                                                                                                       NH_{3 (aq)}  +  H₂O_(l)     $\rightleftharpoons$      NH₄⁺_(aq)  +   OH^- _(aq)                 

أكتب قانون ثابت التأين كما يلي:${\mathrm{K}}_{\mathrm{b}}= \frac{\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right] [ {\mathrm{NH}}_4^{+}]}{\left[{\mathrm{NH}}_3\right]}$

 يتم إهمال النقص تركيز القاعدة واعتبار تركيزها ثابتاً ويساوي 0.01 M ، ويكون : 

[OH^-] = [NH₄⁺] = X                                                                                               

وبالتعويض في ثابت التأين نجد أن: 

                         $$\begin{gathered} 1.8\times {10}^{-5} =\frac{{\mathrm{X}}^2}{0.01} \\ \mathrm{X}=\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right] = \sqrt{1.8\times {10}^{-5}\times 1\times {10}^{-2}} = 4.2\times {10}^{-4} \mathrm{M} \end{gathered}$$

 

3 ) لأنه بزيادة ثابت التأين يزداد تأين القاعدة وبذلك يزداد إنتاج أيونات ^-OH في المحلول ويزداد تركيز هذه الأيونات.

4 )   أ) CN^-                               ب) HNO₂                           ج) HCN                           د) HNO₂

   هـ)    تحليل السؤال:   ${\mathrm{K}}_{\mathrm{a}} = 1.7\times {10}^{-5} , \mathrm{m} = 12 \mathrm{g} , \mathrm{Mr}=60 \mathrm{g}\backslash \mathrm{mol} , \mathrm{V} =0.4 \mathrm{L}$

الحل:

                                                                                                                                CH₃COOH _(aq)  +  H₂O_(l)    $\rightleftharpoons$    CH₃COO ^-_(aq)  +   H₃O⁺ _(aq)     

 أحسب عدد مولات الحمض ثم أحسب تركيزه كما يلي:

                                                  $$\begin{gathered} {\mathrm{n}}_{\left({\mathrm{CH}}_3\mathrm{COOH}\right)} = \frac{\mathrm{m}}{\mathrm{Mr}} = \frac{12}{60} = 0.2 \mathrm{mol} \\ {\mathrm{M}}_{\left({\mathrm{CH}}_3\mathrm{COOH}\right)}= \frac{{\mathrm{n}}_{\left({\mathrm{CH}}_3\mathrm{COOH}\right)}}{\mathrm{V}} = \frac{0.2}{0.4} = 0.5 \mathrm{M} \end{gathered}$$

أحسب تركيز ⁺H₃Oباستخدام ثابت التأين كما يلي:

          $$\begin{gathered} {\mathrm{K}}_{\mathrm{a}}= \frac{\left[{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}\right] [ {\mathrm{CH}}_3{\mathrm{COO}}^{-}] }{[ {\mathrm{CH}}_3\mathrm{COOH}]}= \frac{{\mathrm{X}}^2}{[ {\mathrm{CH}}_3\mathrm{COOH}]} \\ 1.7\times {10}^{-5} = \frac{{\mathrm{X}}^2}{0.5} \\ \mathrm{X} = \left[{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}\right] = [ {\mathrm{CH}}_3{\mathrm{COO}}^{-}] = \sqrt{1.7\times {10}^{-5} \times 0.5}= 2.9\times {10}^{-3} \mathrm{M} \end{gathered}$$

أحسب الرقم الهيدروجيني باستخدام العلاقة:                  pH = - log [H₃O⁺]

 

pH = -log [H₃O⁺] = -log (2.9× 10^-3) = 3  - log 2.9  = 3  -  0.46 = 2.54                             

5)    أ)  C₅H₅NH⁺                                          ب) CH₃NH₂                                             ج)  CH₃NH₂

          د)                      NH_3(aq)    +   C₆H₅NH₃⁺_{(aq)         $\rightleftharpoons$}      NH₄⁺_(aq)  +    C₆H₅NH_{2 (aq)}

            القاعدة/ حمضها المرافق:   ( ⁺NH₃\ NH₄   )          

         الحمض/ قاعدته المرافقة: C₆H₅NH₃⁺)\ (C₆H₅NH₂) )                                                                                                                                                

 

هـ)  أحسب تركيز H₃O⁺  ثم أحسب تركيز OH^-   كما يلي:

$$\begin{gathered} \left[{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}\right] = {10}^{-\mathrm{pH} }= {10}^{-9.4} = {10}^{(-9.4 + 10) -10} = {10}^{0.6} \times {10}^{-10} \\ \left[{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}\right] =3.9 \times {10}^{-10} \\ \left[{\mathrm{OH}}^{-}\right] = \frac{{\mathrm{K}}_{\mathrm{w}}}{\left[{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}\right]}= \frac{1 \times {10}^{-14}}{3.9 \times {10}^{-10}} = 2.6\times {10}^{-4} \mathrm{M} = \left[{\mathrm{N}}_2{\mathrm{H}}_5^{+}\right] \end{gathered}$$

أستخدم ثابت التأين لحساب تركيز القاعدة:

         $$\begin{gathered} {\mathrm{K}}_{\mathrm{b}} = \frac{\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right] [ {\mathrm{N}}_2{\mathrm{H}}_5^{+}]}{\left[{\mathrm{N}}_2{\mathrm{H}}_4\right]} \\ \left[{\mathrm{N}}_2{\mathrm{H}}_4\right] = \frac{\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right] [ {\mathrm{N}}_2{\mathrm{H}}_5^{+}]}{{\mathrm{K}}_{\mathrm{b}}}= \frac{2.6\times {10}^{-4} \times 2.6\times {10}^{-4}}{2.7\times {10}^{-6}} = 3.9\times {10}^{-4} \end{gathered}$$

 

لحساب كتلة القاعدة أحسب عدد مولاتها في المحلول كما يلي:

                               $$\begin{gathered} {\mathrm{M}}_{\left({\mathrm{N}}_2{\mathrm{H}}_4\right)} = \frac{{\mathrm{n}}_{\left({\mathrm{N}}_2{\mathrm{H}}_4\right)}}{\mathrm{V}} \\ {\mathrm{n}}_{\left({\mathrm{N}}_2{\mathrm{H}}_4\right)}= {\mathrm{M}}_{\left({\mathrm{N}}_2{\mathrm{H}}_4\right)}\times \mathrm{V} = 3.9 \times {10}^{-4} \times 0.4 = 1.56\times {10}^{-4} \mathrm{mol} \end{gathered}$$

استخدم عدد المولات لحساب كتلة القاعدة كما يلي:

                                      $$\begin{gathered} {\mathrm{n}}_{\left({\mathrm{N}}_2{\mathrm{H}}_4\right)}= \frac{{\mathrm{m}}_{\left({\mathrm{N}}_2{\mathrm{H}}_4\right)}}{{\mathrm{Mr}}_{\left({\mathrm{N}}_2{\mathrm{H}}_4\right)}} \\ {\mathrm{m}}_{\left({\mathrm{N}}_2{\mathrm{H}}_4\right)}= 1.56\times {10}^{-4} \times 32 = 49.92\times {10}^{-4}= 5\times {10}^{-3} \mathrm{g} \end{gathered}$$