اسئلة الفصل الثالث

1-3 المعادلة الآتية تبين حالة الاتزان بين جزيئات الماء وأيوناته:

^-2H₂O ⇌H₃O⁺ + OH

أ. هل يتأثر اتزان هذا النظام بتغير درجة الحرارة.

نعم وتفسير ذلك هو أن حالة الاتزان بين جزيئات الماء والأيونات الناتجة تشبه أي حالة اتزان أخرى ولما كان تفكك الماء إلى أيوناته ماصاً للحرارة إذاً ارتفاع درجة الحرارة يزيح الاتزان بالاتجاه الأمامي والتبريد يزيح الاتزان بالاتجاه الخلفي وبالتالي فإن ثابت الاتزان سيتغير تبعاً للحالة.

ب. ما قيمة ثابت الحاصل الأيوني للماء عند درجة حرارة 25C، وكم هو تركيز أيون الهيدروجين وتركيز أيون الهيدروكسيد في الماء النقي؟

kw=10-14 و H+=OH−=10−7M

2-3 جد مقدار التغير في قيمة PH للماء عند إضافة إلى لتر منه المحاليل الآتية:

1mL .1 من HCl تركيزه 10M.

PH=7 للماء قبل إضافة الحامض وهو PH1

M1×V1=M2×V210M×1ml×1L1000ml=M2×1LM2=0.01mol/L

PH=−log⁡H+=−log⁡10−2=2

PH2=2 وهو pH الماء بعد الإضافة.

ΔPH=P1−PH1ΔPH=2−7=−5

نلاحظ انخفاض pH الماء بمقدار 5 وحدات.

1mL .2 من NaOH تركيزه 10M.

PH=7 للماء قبل إضافة الحامض وهو PH1

M1×V1=M2×V210M×1ml×1L1000ml=M2×1LM2=0.01mol/L

H+×OH−=1×10−14H+=1×10−1410−2=10−12MPH=−log⁡H+=−log⁡10−12=12ΔPH=PH2−P1=12−7=+5

3-3 في المحاليل المائية للمواد التالية، هل يكون المحلول حامضياً أو قاعدياً أو متعادلاً؟ ولماذا؟

NH₄Cl

Na₂SO₄

CH3COOK

CaF₂

MgSO₄

KCl

• المحلول المائي ل NH₄Cl ذو تأثير حامضي لأنه ملح مشتق من حامض قوي وقاعدة ضعيفة المحلول.
• المحلول المائي ل Na₂SO₄ ذو تأثير متعادل كونه ملح مشتق من حامض قوي وقاعدة قوية.
• المحلول المائي ل CH3COOK ذو تأثير قاعدي كونه ملح مشتق من قاعدة قوية وحامض ضعيف.
• المحلول المائي ل CaF_{2 ذو تأثير قاعدي كونه ملح مشتق من قاعدة قوية وحامض ضعيف.}
• المحلول المائي ل MgSO₄ ذو تأثير متعادل لأنه ملح مشتق من حامض قوي وقاعدة قوية.
• المحلول المائي ل KCl ذو تأثير متعادل كونه ملح مشتق من حامض قوي وقاعدة قوية.

4-3 ما عدد غرامات M = 60g/mol) CH₃COOH) الواجب إضافتها إلى 250ml من الماء المقطر ليصبح pH المحلول بعد الإضافة 2.7 علماً بأن pka للحامض = 4.74

H+=10−PH=10−2.7=10−2.7+3−3=100.3×10−3=2×10−3MKa=10−Ka=10−4.74=10−4.74+5−5=100.26×10−5=1.8×10−5

CH3COOH(aq)⇌CH3COO(aq)−+H(aq)+Ka=CH3COO−H+CH3COOH⟹1.8×10−5=2×10−32CH3COOHCH3COOH=4×10−61.8×10−5=0.22M

M=m(g)M(g/mol)×1V(L)m(g)=M(mol/l)×M(g/mol)×V(L)=0.22mol/L×60g/mol×250ml×1L1000ml=3.3g

5-3 اختر الجواب الصحيح:

1. إن عدد مليغرامات يودات الباريوم (M= 487 g/mole و^9- K_sp = 1.57 × 10) التي يمكن أن تذوب في 150mL من الماء النقي هي:

• 34.4mg
• 44.4mg
• 53.4mg.

BaIO32(S)⇌Ba(aq)+2S+2IO3(aq)−2S

KSP=Ba2+IO3−21.57×10−9=4S3S3=0.4×10−9S=0.731×10−3mol/Lm=M×M×Vm=0.731×10−3×487g/mol×0.15L=0.0534gm=0.0534g×1000mg10g=53.4mgm=

2. التراكيز المولارية لأيونات: ⁺ Na وSO₄^-2 في محلول مائي من كبريتات الصوديوم تركيزه يساوي 0.4M هي:

• SO4^2-] = 0.4 M ] و0.4M=[⁺Na]
• SO4^2-] = 0.4 M ] و0.2M=[⁺Na]
• SO4^2-] = 0.4 M ] و0.8M=[⁺Na]

3. قيم pH و pOH لمحلول 0.05M هيدروكسيد الصوديوم هي:

• pH = 1.3 وpOH = 12.7
• pH = 7.0 وpOH = 7.0
• pH = 12.7 و.pOH = 1.3

4. إن قيمة pOH لمحلول نترات الأمونيوم المائية بتركيز 0.5 M تساوي:

• 7.00
• 9.22
• 4.78

6-3 ما قيمة PH لكل من المحاليل المحضرة بإضافة 10ml من HCl تركيزه 0.1M إلى:

10mL .1 من NaOH تركيزه 0.1M.

Hcl

M1×V1=M2×V20.1M×10ml=M2×20mlM2=0.05mol/L

NaOH

M1×V1=M2×V20.1M×10ml=M2×20mlM2=0.05mol/L

المحلول النهائي هو محلول كلوريد الصوديوم وهو ملح متعادل pH=7.

15mL .2 من NaOH تركيزه 0.1M.

HclM1×V1=M2×V20.1M×10ml=M2×25mlM2=0.04mol/LNaOHM1×V1=M2×V20.1M×15ml=M2×25mlM2=0.06mol/L

POH=−log⁡OH−=−log⁡0.02=−log⁡2×10−2POH=−log⁡2−log⁡10−2=−0.3+2=1.7PH+POH=14⇒PH=14−1.7=12.3

10mL .3 من NH3 تركيزه 0.1M.

HclM1×V1=M2×V20.1M×10mm=M2×220mlM2=0.05mol/LNaOHM1×V1=M2×V2M×10mm=M2×20mlM2=0.05mol/L

المحلول النهائي هو ملح حامضي ونجده كما يلي:

NH4Cl(S)⟶NH4(aq)++Cl(aq)−NH4(aq)++H2O(l)⇌NH3(aq)+H3O(aq)+PH=12PKw−PKb−log⁡c=12[14−4.74−log⁡0.05]=129.26−log⁡5×10−2=129.26−log⁡5−log⁡10−2=12[9.26−0.7+2]=12(10.56)=5.28

15mL .4 من NH3 تركيزه 0.1M.

HclM1×V1=M2×V20.1M×10mm=M2×25mlM2=0.04mol/LNaOH M1×V1=M2×V20.1M×15ml=M2×25mlM2=0.06mol/L

POH=PKb+log⁡[ salt ][ base ]POH=4.74+log⁡0.40.2POH=4.74+log⁡2POH=4.74+0.3POH=5.04PH+POH=14PH=14−5.04=8.96

علماً أن ثابت تفكك الأمونيا: 1.8x10^-5

7-3 أكمل الفراغات في الجدول الآتي:

8-3 أكمل الفراغات في الجدول الآتي:

9-3 أكمل الفراغات في الجدول الآتي:

10-3 إذا علمت أن قيمة Ka لحامض البروبانويك C₂H₅COOH تساوي 1.3x10^-5، ما هي النسبة المئوية لتفكك الحامض في محلوله المائي ذو تركيز 0.65M؟

Ka=C2H5COO−H+C2H5COOH⟹1.3×10−5=x20.65x2=8.45×10−6⇒x=2.9×103M=H+

النسبة المئوية للتاين = تركيز المتاينالتركيز الاوليx100%

التاين% \% 0.45=100×2.9×10−30.65=

11-3 ما تركيز الأمونيا [NH₃] في المحلول الذي يكون في حالة اتزان مع 0.01M = [NH₄ ⁺] وOH^-] = 1.2 × 10^-5 M]؟ علماً أن ثابت تفكك الأمونيا 1.8X10^-5

^{OH−=Kb×[ base ][ salt ]⇒1.2×10−5=1.8×10−5×[ base ]0.01 الاهونيا [ base ]=1.2×10−71.8×10−5=6.67×10−3M}

12-3 احسب كتلة ملح خلات الصوديوم (M= 82 g/mole) اللازم إضافتها إلى لتر واحد من محلول 0.125M، حامض الخليك للحصول على محلول بفر تكون قيمة pH له تساوي 4.74، ملاحظة: افترض أن إضافة الملح لا تؤدي إلى تغير الحجم). علماً أن ثابت تفكك حامض الخليك: 1.8x10^-5

^{pH=pka+log⁡CH3COONaCH3COOH4.74=4.74+log⁡CH3COONa[0.125]0.0=log⁡CH3COONa[0.125]0.0=log⁡CH3COONa[0.125]log⁡1=log−CH3COONa[0.125]1=CH3COONa[0.125]CH3COONa=0.125mol/Lm=CH3COONa×M×VmCH3COONa=0.125×82g/mol×1LmCH3COONa=10.25g}

13-3 ما قيمة الأس الهيدروجيني لمزيج بفري مكون من حامض النتروز:(K_a(HNO₂) = 4.5 × 10^-4 (HNo₂ بتركيز 0.12M ونتريت الصوديوم NaNO₂ بتركيز 0.15M؟ احسب قيمة pH المحلول الناتج بعد إضافة 1.0g من هيدروكسيد الصوديوم (M = 40 g/mole) إلى لتر واحد من محلول البفر.

نجد pH للمحلول بعد إضافة القاعدة القوية والمحلول أيون مشترك مكون من حامض ضعيف وملحه.

PKa=−log⁡Ka=−log⁡4.5×10−4=−log⁡4.5−log⁡10−4=−0.65+4=3.35PH=PKa+log⁡[ salt ][ acid ]⟹PH=3.35+log⁡0.150.12PH=3.35+log⁡54⇒PH=3.35+log⁡5−log⁡22PH=3.35+0.7−2(0.3)=3.45=PH1

ب نجد PH للمحلول بعد إضافة القاعدة القوية.

M=m(g)M(g/mol)×1V(L)=1(g)40(g/mol)×11(L)=0.025mol/LHNO2(aq)⇌H(aq)++NO2(aq)−NaNO2(S)⟶Na(aq)++NO2(aq)−NaOH(aq)⟶Na(aq)++OH(aq)−0.0250000.0250.025PH=PKa+log⁡[ salt ]+OH−[acid ]−OH−PH=3.35+log⁡0.150+0.0250.120−0.025⇒PH=3.35+log⁡0.1750.095PH=3.35+log⁡1.8=3.35+0.26=3.61=PH2

14-3 إذا كانت هناك حاجة لتحضير محلول بفر ذو pH = 9.0 من مزج NH₃ مع NH₄Cl. كم يجب أن تكون النسبة بين NH4+NH3؟ علماً أن PKb=4.74.

PH+POH=14⇒POH=14−9=5POH=PKb+log⁡[ salt ][ base ]⇒5=4.74+log⁡NH4+NH3

log⁡NH4+NH3    =0.26log⁡1.8    =0.26⇒log⁡NH4+NH3=log⁡1.8⇒NH4+NH3=1.82

15-3 ما ذوبانية BaSO₂ في محلول مائي مشبع منه علماً أن 1.6x10^-10 = ksp وما ذوبانيته بعد إضافة 1ml من H₂SO₄ تركيزه 10M إلى لتر من المحلول المشبع منه.

نجد الذوبانية المولارية للملح. (s)

BaSO4(S)⇌Ba(aq)+2+SO4(aq)−2SSKSP=Ba+2S4−2⟹KSP=S21.6×10−10=S2⟹S=1.6×10−10=1.26×10−5mol/L

نلاحظ انخفاض الذوبانية بوجود الأيون المشترك بسبب أيون الكبريتات الذي يرجح التفاعل العكسي نحو الترسيب.

16-3 احسب قيمة pH و[^- OH] لمحاليل الأملاح التالية:

0.1M سيانيد الصوديوم .NaCN

pH=1/2pkw+pka+log⁡[C]pH=1/2[14+9.31−1]=11.15pH+pOH=14⇒OOH=2.85[OH]=10−POH⇒[OH]=10−2.85[OH]=10−2.85×10+3×10−3[OH]=1.41×10−3M

0.25M نترات الامونيوم NH₄NO₃

pH=1/2pkw−pkb−log⁡[C]pH=1/2[14−4.74+0.6]=4.93pH+pOH=14⇒pOH=9.07[OH]=10−POH⇒[OH]=10−9.07[OH]=100−9.07×10+10×10−10[OH]=8.5×10−10M

0.5M نترات الصوديوم NaNo₃

علماً أن ثابت تفكك الأمونيا 1.8x10^-5

NaNo₃ ملح مشتق من حامض قوي وقاعدة قوية لذلك يعتبر محلوله متعادل أي أن Ph=7.

17-3 يتأين حامض الخليك في محلوله المائي ذو التركيز 0.01M بمقدار 4.2%. احسب ثابت تأين الحامض.

18-3 احسب كتلة كلوريد الأمونيوم (M= 53.5 g/mole) الواجب إضافتها إلى 500mL من محلول 0.15M أمونيا لجعل قيمة pH المحلول تساوي 9.0 علماً أن ثابت تفكك الأمونيا ^5- 1.8x10

pH+pOH=14⇒pOH=14−9=5pOH=Pkb+log [ Salt] [BACE]5=4.74+log⁡[ Salt ][0.15]log−1⁡0.26= [Salt ][0.15]1.8=[ Salt ][0.15]⇒[ Salt ]=0.27Mm=Mg/mol×Mg/mol×VLmNH4Cl=0.27×53.5×0.5mNHCl=7.22g

19-3 احسب الذوبانية المولارية (mole/L) والذوبانية بدلالة (g/L) لملح كبريتات الفضة Ag₂SO₄

(M= 314 g/mole و pKsp = 4.92) في أ الماء النقي،ب محلول 0.15M كبريتات البوتاسيوم K₂SO₄

أ.

pKspsp=−log⁡KspKsp=log−1−pkspKsp=log−1−4.42Ksp=log−1⁡(−5+0.08)Ksp=log−−5×log−⁡0.08Ksp=1.2×10−5

Ag2SO4⇌2Ag++SO4=s 2s sKSP=Ag+2SO4=1.2×10−5=(2S)2(S)1.2×10−5=4S33×10−6=S3S=1.43×10−2M

ب.

Ag2SO4⇌2Ag++SO4=0.15 0 00 0.3 0.15KSP=Ag+2SO4=1.2×10−5=(2y)2×0.151.2×10−5=y2×0.6Y2=2×10−5Y=0.2×10−42=0.44×10−2M

20-3 ما عدد غرامات ملح كرومات الفضة M = 332 g/mole) Ag₂CrO₄) التي يمكن أن تذوب في 100mL من الماء المقطر؟ علماً بأن: K_sp=1.1 ×10^-12.

Ag2CrO4⇌2Ag++CrO4=X    2X     X

KSP=Ag+2CrO4=1.1×10−12=(2X)2(X)1.1×10−12=4X3X3=0.275×10−12X=0.65×10−4mol/Lm=M(mol/L)×M(g/mol)×VLm=0.65×10−4×332×0.1Lm=21.6×10−4g

21-3 ما ذوبانية ملح كرومات الباريوم BaCrO₄ في محلول يكون فيه تركيز كلوريد الباريوم BaCl₂ (الكتروليت قوي) يساوي 0.1M؟ إذا علمت أن: K_sp(BaCro₄) =1.2x10^-10

BaCrO4⇌Ba2++CrO4X X XBaCl2→Ba2++2Cl−0.1     0     00     0.1     0.2KSPBaCrO4=[Ba2+][CrO4=]1.2×10−10=0.1×XX=1.2×10−9M

وتمثل ذوبانية الملح بوجود كلوريد الباريوم.

22-3 كم ستكون قيمة pH المحلول الناتج من مزج 20mL من 0.2M هيدروكسيد الصوديوم NaOH مع 50mL من 0.1M حامض الخليك CH₃COOH؟ إذا علمت أن: K_a((cH₃cooH) =1.8x10^-5

nNaOH=0.2M×20mL=4mmolNCH3COOH=0.1M×50mL=5mmol

نستنتج وعلى ضوء معادلة التفاعل إن هيدروكسيد الصوديوم يستهلك أولاً.

^{NaOH+CH3COOH→CH3COONa+H2O4          5 0 0−4    −4   +4         +4 0 1    4}

[ Salt ]=4/70[ Acid ]=1/70

pH=pka+log [ Salt] [ Acid]

pH=−log⁡1.8×10−5+log⁡4/701/70

pH=4.74+0.6=5.34

23-3 عند إضافة 25mL من 0.2M محلول هيدروكسيد الصوديوم NaOH إلى 50mL من 0.1M محلول حامض الخليك، ماذا ستكون قيمة الأس الهيدروجيني للمحلول الناتج؟ إذا علمت أن: K_a(cH₃cooH) =1.8x10^-5

^{nNaOH=0.2M×25mL=5mmolnCH3COOH=0.1M×50mL=5mmol}

نستنتج وعلى ضوء معادلة التفاعل أن كلا المادتين تستهلك من جراء التفاعل.

^{NaOH+CH3COOH→CH3COONa+H2O5        5   0 0−5    −5   +5         +50 0    5}

يلاحظ أن مولات الحامض تساوي عدد مولات القاعدة بمعنى أنها تتفاعل كلياً لتكوين 5mol من ملح CH₃COONa

CH3COONa=5/70=0.066MpH=1/2pkw+pka+log⁡[C]pH=1/2[14+4.74+log⁡0.066]=8.78

24-3 احسب قيمة ال pH لمحلول ناتج من مزج 26mL من 0.2M هيدروكسيد الصوديوم مع 50mL من 0.1M حامض الهيدروكلوريك.

nNaOH=0.2M×26mL=5.2mmolnHCl=0.1M×50mL=5mmol

نستنتج أن الحامض يستهلك أولاً

NaOH+HCl→NaCl+H2O5.2      5  0     0−5     −5     +5    +50.2     0     5

[NaOH]=n/VT=0.2/76=0.0026MNaOH→Na++OH0.0026     0     00     0.0026    0.0026

25-3 كم هي كتلة هيدروكسيد البوتاسيوم (M = 56 g/mole) اللازم إضافتها إلى 200mL من الماء لتصبح قيمة pH المحلول الناتج تساوي 11؟

pOH=14−11pOH=3OH−=10−POHOH−=10−3M

KOH→K++OH−10−3     0     00    10−3    10−3

OH−=0.0026MpOH=−log⁡OH−pOH=−log⁡[0.0026]pOH=2.58pH=14.000−2.58=11.42

m=M×M×VLmKOH=10−3mol/L×56g/mol×0.2LmкоH =0.0112g

26-3 إذا علمت أن النسبة المئوية للتفكك 0.1M حامض الهيدروسيانيك HCN تساوي 0.01 %، كم هو ثابت تأين هذا الحامض.

النسبة المئوية للتأين = [ المتاين ][ الاصلي ]x% 100

0.01 = [ المتاين ]1.0x% 100

[ المتاين]=10^-5

HCN⇌H++CN−0.1    10−5    10−5Ka=H+CN−[HCN]=10−9

27-3 احسب الذوبانية المولارية (mole/L) والذوبانية بدلالة (g/L) لمحلول هيدروكسيد الخارصين M=99.4 g/mol) ZnOH2) عند حالة الاتزان إذا علمت أن: K_sp(Zn(OH)₂)=1.2x10^-17

^{Zn(OH)2⇌Zn+++2OH−S     S     2SKSP=[Zn][OH]21.2×0−17=[S][2S]21.2×10−17=4S3⇒3×10−18=S3S=1.44×10−6mol/Lg / L الذوبانية =S×Mg/molg / L الذوبانية=1.44×10−6mol/L×99.4g/mol}

=143×10−6g/molالذوبانية ب g / L

28-3 احسب قيمة الأس الهيدروجيني لمحلول نتج من تخفيف 1mL من 13.6M حامض الهيدروكلوريك إلى لتر بالماء.

M1×V1=M2×V2 13. 6mol/L×0.001L=Mmol/L×1L[HCl]=13.6mol/L×0.0011L[HCl]=0.0136MHCl→H++Cl−0.0136M     0    0.0    0.0136    0.0136H+=0.0136M⟹pH=1.86

29-3 إن تركيز أيون الكالسيوم (M = 40 g/mole) في بلازما الدم يساوي 0.1g/L، فإذا كان تركيز أيون لاوكزالات فيه يساوي 1x10^-7M، هل تتوقع أن تترسب اوكزالات الكالسيوم pK_sp = 8.64) CaC₂O₄)؟

Ca++=0.1g/L40g/mol=0.0025MpKSP=8.64⟹KSP=10−KSPKSP=2.29×10−9CaC2O4⇌Ca+++C2O4−0.0025M1×10−7

Qsp=C2O4−−Ca++Qsp=1×10−7[0.0025]Qsp=25×10−11=

ksp>Qsp إذاً لا يحصل ترسيب.