Teacher
Guide
Teacher
Guide
Teacher
Guide
This file is provided by InLibrary
15
CHAPTER
SOLUTIONS MANUAL
Energy and Chemical Change
Section 15.1 Energy
6. Challenge A 4.50-g nugget of pure gold
pages 516–522
absorbed 276 J of heat. The initial temperature
was 25.0C. What was the final temperature?
Practice Problems
q c m T
pages 519–521
1. A fruit and oatmeal bar contains 142 nutritional
Calories. Convert this energy to calories.
142 Calories 142 kcal
_
1000 cal
142,000 cal
142 kcal 1 kcal
2. An exothermic reaction releases 86.5 kJ. How
many kilocalories of energy are released?
1 kcal
86.5 kJ _ 20.7 kcal
4.184 kJ
3. Challenge Define a new energy unit, named
after yourself, with a magnitude of one-tenth
of a calorie. What conversion factors relate this
new unit to joules? To Calories?
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
Unit X 0.1 cal
1 cal 4.184 J
X (0.1 cal)(4.184 J/cal) 0.4184 J
1 cal 0.001 Calorie
X (0.1 cal)(1 Cal/1000 cal) 0.0001 Calorie
4. If the temperature of 34.4 g of ethanol increases
from 25.0°C to 78.8°C, how much heat has been
absorbed by the ethanol? Refer to Table 15.2.
q c m T
q 2.44 J/(g °C) 34.4 g 53.8°C 4.52 103 J
5. A 155-g sample of an unknown substance was
heated from 25.0°C to 40.0°C. In the process,
the substance absorbed 5696 J of energy. What
is the specific heat of the substance? Identify
the substance among those listed in Table 15.2
on page 520.
q c m T
c
q
(5696 J)
_
___ 2.45 J/(g°C)
mT
T q
(276 J)
_
__ 475C
cm
(0.129 J/g·C)(4.50 g)
T Tf Ti Tf 25.0C 475C
Tf 5.00 102C
Section 15.1 Assessment
page 522
7. Explain how energy changes from one form to
another in an exothermic reaction. In an endothermic reaction.
Chemical potential energy changes to heat in
exothermic reactions and the heat is released.
In endothermic reactions, heat is absorbed and
changed to chemical potential energy.
8. Distinguish between kinetic and potential
energy in the following examples: two separated magnets; an avalanche of snow; books on
library shelves; a mountain stream; a stock-car
race; separation of charge in a battery.
Two separated magnets illustrate potential
energy. In a snow avalanche, positional potential
energy is changing to kinetic energy. Books on
a shelf illustrate positional potential energy. As
water races down a mountain stream, positional
potential energy is changing to kinetic energy.
In a stock-car race, chemical potential energy is
being changed to kinetic energy. The separation
of charge in a battery illustrates electrical
potential energy.
9. Explain how the light and heat of a burning
candle are related to chemical potential energy.
Chemical potential energy, contained in the
candle, is changed to energy in the form of light
and heat and released as the chemical combustion
reaction takes place.
(155 g)(40.0 25.0°C)
The specific heat is very close to the value for
ethanol.
Solutions Manual
Chemistry: Matter and Change • Chapter 15
297
15
10. Calculate the amount of heat absorbed when
5.50 g of aluminum is heated from 25.0C to
95.0C. The specific heat of aluminum is
0.897 J/(g-C).
q cmT
q (0.897 J/(gC))(5.50 g)(95.0C 25.0C)
q 345 J
11. Interpret Data Equal masses of aluminum,
gold, iron, and silver were left to sit in the Sun
at the same time and for the same length of
time. Use Table 15.2 on page 520 to arrange
the four metals according to the increase in their
temperatures from largest increase to smallest.
The temperature change is inversely proportional
to the specific heat: aluminum, iron, silver, gold.
Section 15.2 Heat
pages 525–528
Practice Problems
page 525
12. A 90.0-g sample of an unknown metal absorbed
25.6 J of heat as its temperature increased
1.18C. What is the specific heat of the metal?
q c m T
25.6 J c 90.0 g 1.18C
c 0.241 J/(gC)
13. The temperature of a sample of water increases
from 20.0C to 46.6C as it absorbs 5650 J of
heat. What is the mass of the sample?
q c m T
5650 J 4.184 J/(gC) m 26.6C
m 50.8 g
14. How much heat is absorbed by a 2.00 103g
granite boulder (cgranite 0.803 J/(gC)) as its
temperature changes from 10.0C to 29.0C?
q c m T
q 0.803 J/(gC) 2.00 103 g 19.0C
q 30,500 J
298
Chemistry: Matter and Change • Chapter 15
SOLUTIONS MANUAL
15. Challenge If 335 g of water at 65.5°C loses
9750 J of heat, what is the final temperature of
the water?
q c m T c m (Tf Ti )
Tf q
_
T
cm
Tf 9750 J
___
65.5C
i
(4.184 J/(gC))(335 g)
Tf 58.5C
Section 15.2 Assessment
page 528
16. Describe how you would calculate the amount
of heat absorbed or released by a substance
when its temperature changes.
The heat absorbed or released equals the specific
heat of the substance times its mass times its
change in temperature.
17. Explain why H for an exothermic reaction
has a negative value.
Hrxn Hproducts Hreactants
and Hproducts < Hreactants·
18. Explain why a measured volume of water is an
essential part of a calorimeter.
The water absorbs the energy released. The heat
released equals the mass of water multiplied by
the change in temperature and by the specific heat.
19. Explain why you need to know the specific
heat of a substance in order to calculate how
much heat is gained or lost by the substance as
a result of a temperature change.
The specific heat of a substance tells you the
number of joules that are lost or gained for every
degree change in temperature and for every gram
of the substance.
20. Describe what the system means in thermody-
namics, and explain how the system is related
to the surroundings and the universe.
The system is the particular part of the universe
that contains the reaction or process that is being
studied. The surroundings are everything in the
universe except the system. Thus the universe is
the system and its surroundings.
Solutions Manual
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
CHAPTER
15
CHAPTER
SOLUTIONS MANUAL
21. Calculate the specific heat in J/(gC) of an
unknown substance if a 2.50g sample releases
12.0 cal as its temperature changes from
25.0C to 20.0C.
q cmT
c
q
(12 cal)(4.184 J/cal)
_
__ 4.02 J/(gC)
mT
(2.50 g)(5.0C)
22. Design an Experiment Describe a procedure
you could follow to determine the specific heat
of a 45-g piece of metal.
Put a known mass of water into a calorimeter
and measure its temperature. Heat a 45-g metal
sample to 100C in boiling water. Put the heated
metal sample into the water in the calorimeter
and wait until the temperature of the water is
constant. Measure the final temperature of the
water. Assume no heat is lost to the surroundings.
Calculate the specific heat of the metal by
equating the quantity of heat gained by the
water to the quantity of heat lost by the metal.
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
Section 15.3 Thermochemical
Equations
pages 529–533
1. Analyze each of the five regions of the graph,
which are distinguished by an abrupt change
in slope. Indicate how the absorption of heat
changes the energy (kinetic and potential) of the
water molecules.
From 20C to 0.0C, the water molecules in ice
gain kinetic energy as shown by the temperature
rise. While the temperature remains at 0.0C, the
water molecules gain potential energy as the ice
melts to liquid water in an endothermic process.
As the temperature rises from 0.0C to 100C, the
water molecules again gain kinetic energy. At
100C, the water molecules gain potential energy
in an endothermic process as they evaporate to
water vapor.
2. Calculate the amount of heat required to pass
through each region of the graph (180 g H2O 10 mol H2O, Hfus 6.01 kJ/mol, Hvap 40.7 kJ/mol, c 4.184 J/(g-C)). How does the
length of time needed to pass through each region
relate to the amount of heat absorbed?
The more heat required, the longer the time in
the region.
For the region 20C to 0.0C, use the equation:
q c m T
Problem-Solving Lab
q 4.184 J/(gC) 180 g 20C 1.5 104 J or 15 kJ
page 531
For the region at 0.0C, Hfus 6.01 kJ/mol
Time and Temperature Data for Water
Time
(mm)
Temperature
(°C)
Time
(mm)
Temperature
(°C)
Heat absorbed 6.01 kJ/mol 10 mol 60 kJ
For the region 0.0C to 100C, use the equation:
q c m T
0.0
20
13.0
100
1.0
0
14.0
100
2.0
0
15.0
100
For the region at 100C, Hvap 40.7 kJ/mol
3.0
9
16.0
100
Heat absorbed 40.7 kJ/mol 10 mol 410 kJ
4.0
26
17.0
100
5.0
42
18.0
100
6.0
58
19.0
100
7.0
71
20.0
100
8.0
83
21.0
100
9.0
92
22.0
100
10.0
98
23.0
100
11.0
100
24.0
100
12.0
100
25.0
100
Solutions Manual
q 4.184 J/(gC) 180 g 100C 7.5 10 4J
or 75 kJ
Chemistry: Matter and Change • Chapter 15
299
CHAPTER
15
SOLUTIONS MANUAL
3. Infer What would the heating curve of ethanol
look like? Ethanol melts at 114C and boils
at 78C. Sketch ethanol’s curve from 120C
to 90C. What factors determine the lengths of
the flat regions of the graph and the slope of the
curve between the flat regions?
From 120C to 114C the curve rises linearly.
At 114C it becomes horizontal for a time and
then rises linearly again until it reach 78C where
it becomes horizontal again. After a time the
curve rises again to 90C. The lengths of the flat
regions depend on the amount of ethanol being
heated and the amount of heat being added with
time. Those factors and the specific heat of the
substance determine the slope of the upward
curve between the flat regions.
C2H5OH(l) 3O2(g)
Hcomb 1367
0 2CO2(g) + 3H2O(l)
27. Determine Which of the following processes
are exothermic? Endothermic?
a. C2H5OH(l) 0 C2H5OH(g)
b. Br2(l) 0 Br2(s)
c. C5H12(g) 8O2(g) 0 5CO2(g) 6H2O(l)
d. NH3(g) 0 NH3(l)
e. NaCl(s) 0 NaCl(l)
Reactions b, c, and d are exothermic. Reactions
a and e are endothermic.
28. Explain how you could calculate the heat
Practice Problems
released in freezing 0.250 mol water.
page 532
multiply 0.250 mol times the molar heat of fusion
of water, 6.01 kJ/mol.
solid methanol at its melting point. Refer to
Table 15.4.
25.7 g CH3OH 2.58 kJ
3.22 kJ
__ __
1 mol CH3OH
32.04 g CH3OH
1 mol CH3OH
ammonia gas condenses to a liquid at its boiling
point?
1 mol NH
23.3 kJ
__ _ 376 kJ
3
17.03 g NH3
combustion of 206 g of hydrogen gas? Hcomb
286 kJ/mol
The molar mass of hydrogen is 2.01 g/mol.
206 g 24. How much heat evolves when 275 g of
275 g NH3
29. Calculate How much heat is liberated by the
1 mol NH3
286 kJ
1 mol
_
_ 29,300 kJ
2.01 g
1 mol
30. Apply The molar heat of vaporization of
ammonia is 23.3 kJ/mol. What is the molar heat
of condensation of ammonia?
23.3 kJ/mol
25. Challenge What mass of methane (CH4) must
12,880 kJ m 1 mol CH
891 kJ
__
_
m 12,880 kJ 1 mol CH
16.04 g CH
__
×_
4
16.04 g CH4
1 mol CH4
4
1 mol CH4
4
A
Enthalpy
be burned in order to liberate 12,880 kJ of heat?
Refer to Table 15.3 on page 529.
ΔH
C
891 kJ
m 232 g CH4
Section 15.3 Assessment
page 533
26. Write a complete thermochemical equation for
the combustion of ethanol (C2H5OH) (Hcomb
kJ/mol).
31. Interpreting Scientific Illustrations The
reaction A 0 C is shown in the enthalpy
diagram at right. Is the reaction exothermic or
endothermic? Explain your answer.
The reaction is exothermic because the product
(C) has a lower enthalpy than the reactant (A).
1367
300
Chemistry: Matter and Change • Chapter 15
Solutions Manual
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
23. Calculate the heat required to melt 25.7 g of
15
CHAPTER
SOLUTIONS MANUAL
Practice Problems
34. Show how the sum of enthalpy of formation
pages 537–541
32. Use Equations a and b to determine H for the
following reaction.
2CO(g) 2NO(g) 0 2CO2(g) N2(g) H ?
a. 2CO(g) O2(g) 0 2CO2(g) H 566.0 kJ
b. N2(g) O2(g) 0 2NO(g) H 180.6 kJ
Add the first equation to the second equation
reversed.
2CO(g) O2(g)
2NO(g)
0 2CO2(g)
0 N2(g) O2(g)
2NO O2
4Al(s) 3MnO2(s) 0 2Al2O3(s) 3Mn(s)
H 1789 kJ
a. 4Al(s) 3O2(g) 0 2Al2O3(s) H
3352 kJ
a. 4Al(s) 3O2(g) 0 2Al2O3(s) H 3352 kJ
b. Mn(s) O2(g) 0 MnO2(s) H ?
b. Mn(s) O2(g) 0 MnO2(s) H x kJ
Let x H for equation b.
Add the Equation a to Equation b reversed
and tripled.
4Al(s) 3O2(g) 0 2Al2O3(s) H 3352 kJ
3MnO2(s) 0 3Mn(s) 3O2(g) H 3x kJ
4Al(s) 3MnO2(s) 0 2Al2O3(s) 3Mn(s)
H 3352 3x kJ
3352 3x kJ 1789 kJ
Because the direction of Equation b was
changed, H for equation b x 3352 1789
521 kJ
3
0 2NO2
NO is a reactant in the problem, so add the
reversed NO formation equation to the NO2
formation equation:
H 180.6 kJ
1789 kJ. Use this and reaction a to determine
H for Reaction b.
0 2NO
Formation of NO2: N2 2O2
2NO N2 2O2
33. Challenge for H for the following reaction is
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
Formation of NO: N2 O2
H 566.0 kJ
2CO(g) 2NO(g) 0 2CO2(g)
N2(g) H 385.4 kJ
__
equations produces each of the following reactions. You do not need to look up and include
H values.
a. 2NO(g) O2(g) 0 2NO2(g)
0 N2 O2 2NO2
0 2NO2
b. SO3(g) H2O(l) 0 H2SO4(l)
H2(g) S(s) 2O2(g)
0 H2SO4(l)
_
SO3(g)
0 S(s) 3 O2(g)
H2O(l)
0 H2(g) 1 O2(g)
2
SO3(g) H2O(l)
_
2
0 H2SO4(l)
35. Use standard enthalpies of formation from
Table R-11 on page 975, to calculate Hrxn
for the following reaction.
4NH3(g) 7O2 (g) 0 4NO2(g) 6H2O(l)
Hrxn [4Hf(NO2) 6Hf(H2O)] 4Hf(NO3)
Hrxn [4(33.18 kJ) 6(285.83 kJ)]
4(46.11) kJ Hrxn 1398 kJ
36. Determine Hcomb butanoic acid,
C3H7COOH(l) 5O2(g) 0 4CO2(g) 4H2O(l). Use data in Table R-11 on page 975
and the following equation.
4C(s) 4H2(g) O2(g) 0 C3H7COOH(l) H
534 kJ
Hcomb [4Hf(H2O) 4Hf(CO2)]
Hf(C3H7COOH)
Hcomb [4(286 kJ 4(394 kJ)] (534 kJ)
Hcomb 2186 kJ
Solutions Manual
Chemistry: Matter and Change • Chapter 15
301
15
SOLUTIONS MANUAL
37. Challenge Two enthalpy of formation equa-
tions, a and b, combine to form the equation for
the reaction of nitrogen oxide and oxygen. The
product of the reaction is nitrogen dioxide:
1
NO(g) O2(g) 0 NO2(g) H°rxn
2
58.1 kJ
_
a.
_1 N (g) _1 O (g) 0 NO(g) H 91.3 kJ
b.
_1 N (g) O (g) 0 NO (g) H ?
2
2
2
2
2
2
f
2
2
f
What is H°f for equation b?
Reverse equation. a and change the sign of
Hf to obtain equation c:
_
_
c. NO(g) 0 1 N2(g) 1 O2(g) H°f 91.3 kJ
2
2
The enthalpy of the reaction under standard
conditions (1 atm and 298 K) equals the sum
of the standard enthalpies of formation of
the products minus the sum of the standard
enthalpies of formation of the reactants.
40. Describe how the elements in their standard
states are defined on the scale of standard
enthalpies of formations.
Elements in their standard states are assigned
enthalpies of formation of zero.
41. Examine the data in Table 15.5 on page 538.
What conclusion can you draw about the
stabilities of the compounds listed relative to
the elements in their standard states? Recall that
low energy is associated with stability.
All compounds listed in Table 15.5 are more stable
than their constituent elements.
42. Calculate Use Hess’s law to determine H for
Add equations b and c:
H°rxn 58.1 kJ H°f (c) H°f (b)
the reaction NO(g) O(g) 0 NO2(g) H ?
given the following reactions. Show your work.
a. O2(g) 0 2O(g) H 495 kJ
58.1 kJ 91.3 kJ H°f (b)
b. 2O3(g) 0 3O2(g) H 427 kJ
H°f (b) 58.1 kJ 91.3 kJ 33.2 kJ
c. NO(g) O3(g) 0 NO2(g) O2(g) H
NO(g) _1 O (g) 0 NO (g)
2
2
2
199 kJ
Section 15.4 Assessment
Multiply c by 2:
page 541
38. Explain what is meant by Hess’s law and how
it is used to determine Hrxn.
Hess’s law says that if two or more equations
add up to an overall equation, the Hrxn of the
overall equation is the sum of the Hrxn values
of the equations that were combined. The Hrxn
of a reaction can be determined by choosing
equations that contain the species in the overall
equation, reversing the equations if necessary,
and multiplying them and their Hrxn values by
whatever factors are necessary. Then add the
Hrxn values to obtain the value for the overall
equation.
2NO(g) 2O3(g) 0 2NO2(g) 2O2(g) H
2(199 kJ) 398 kJ
Reverse b and change the sign of H:
3O2(g) 0 2O3(g) H 427 kJ
Reverse a and change the sign of H:
2O(g) 0 O2(g) H 495 kJ
Add the three equations and their H values:
2NO(g) 2O(g) 0 2NO2(g) H 466 kJ
This is the equation and H for 2 moles of NO
reacting. Divide the equation and H by 2:
NO(g) O(g) 0 NO2(g) H 233 kJ
39. Explain in words the formula that can be used
to determine Hrxn when using Hess’s law.
Hrxn 302
Hf (products) Hf° (reactants)
Chemistry: Matter and Change • Chapter 15
Solutions Manual
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
CHAPTER
CHAPTER
15
SOLUTIONS MANUAL
43. Interpret Scientific Illustrations Use the
data below to draw a diagram of standard heats
of formation similar to Figure 15.15 on
page 538, and use your diagram to determine
the heat of vaporization of water at 298 K.
Liquid water: Hf 285.8 kJ/mol
Gaseous water: Hf 241.8 kJ/mol
Students diagrams will show a line representing
liquid water at 285.8 kJ/mol below 0.0 kJ and
a line representing gaseous water 241.8 kJ/mol
below 0.0 kJ. The heat of vaporization is the
energy difference between the two lines or
241.8 kJ (285.8 kJ) 44.0 kJ
H°f (kJ/mol)
d. C10H8(l) 0 C10H8(s)
Ssystem is negative because the system’s
entropy decreases. Solid particles have less
freedom to move around than liquid particles.
45. Challenge Comment on the sign of Ssystem
for the following reaction.
Fe(s) Zn2(aq) 0 Fe2(aq) Zn(s)
The states of the two reactants are the same on
both sides of the equation, so it is impossible from
the equation alone to predict the sign of Ssystem.
46. Determine whether each of the following reac-
0
241.8
H2O (g)
Hvap 44 kJ/mol
285.8
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
Ssystem is positive because the system’s
entropy increases. Entropy increases when a
solid or liquid dissolves to form a solution.
H2O (l)
Hvap 44.0 kJ/mol
tions is spontaneous.
a. Hsystem 75.9 kJ, T 273 K,
Ssystem 138 J/K
Ssystem
138 J/K 0.138 kJ/K
Gsystem
Hsystem TSsystem
Gsystem
75.9 kJ (273 K)(0.138 kJ/K)
Gsystem
75.9 kJ 37.7 kJ 114 kJ
spontaneous reaction
Section 15.5 Reaction
Spontaneity
pages 542–548
Practice Problems
pages 545–548
44. Predict the sign of Ssystem for each of the
following changes.
a. ClF(g) F2(g) 0 ClF3(g)
Ssystem is negative because the system’s
entropy decreases. There are more gaseous
reactant particles than product particles.
b. NH3(g) 0 NH3(aq)
Ssystem is negative because the system’s
entropy decreases. Aqueous particles have less
freedom to move around.
c. CH3OH(l) 0 CH3OH(aq)
Solutions Manual
b. Hsystem 27.6 kJ, T 535 K,
Ssystem 55.2 J/K
Ssystem 55.2 J/K
0.0552 kJ/K
Gsystem
Hsystem TSsystem
Gsystem
27.6 kJ (535 K)(0.0552 kJ/K)
Gsystem
27.6 kJ 29.5 kJ 1.9 kJ
nonspontaneous reaction
c. Hsystem 365 kJ, T 388 K,
Ssystem 55.2 J/K
Ssystem
55.2 J/K 0.0552 kJ/K
Gsystem
Hsystem TSsystem
Gsystem
365 kJ (388 K)(0.0552 kJ/K)
Gsystem
365 kJ 21.4 kJ 386 kJ
nonspontaneous reaction
Chemistry: Matter and Change • Chapter 15
303
15
CHAPTER
d. Hsystem 452 kJ, T 165 K,
Ssystem 55.7 J/K
Ssystem
55.7 J/K 0.0557 kJ
Gsystem
Hsystem TSsystem
Gsystem
452 kJ (165 K)(0.0557 kJ/K)
Gsystem
452 kJ 9.19 kJ 443 kJ
nonspontaneous reaction
47. Challenge Given Hsystem 144 kJ and
Ssystem 36.8 J/K for a reaction, determine
the lowest temperature in kelvins at which the
reaction would be spontaneous.
Gsystem
Hsystem TSsystem
For the reaction to be spontaneous:
Gsystem < 0: Hsystem TSsystem < 0
H
T>_
system
SOLUTIONS MANUAL
The system’s entropy increases. The system
consists of the sugar and tea. Randomness or
disorder increases as sugar molecules, which were
originally locked into position in the solid structure
of the sugar cube, disperse throughout the tea.
51. Determine whether the system Hsystem 20.5 kJ, T 298 K, and Ssystem 35.0
J/K is spontaneous or nonspontaneous.
Ssystem 35.0 J/K 0.0350 kJ/K
Gsystem 20.5 kJ (298 K)(0.0350 kJ/K) 10.1 kJ
The system is spontaneous.
52. Outline Use the blue and red headings to
outline the section. Under each heading,
summarize the important ideas discussed.
Students outlines chould include all important
ideas expressed in the Section Summary.
Ssystem
144 kJ
___
(36.8 J/K)(1 kJ/1000 J)
Writing in Chemistry
page 549
T > 3910 K
Write thermochemical equations for the
At any temperature above 3910 K, the reaction is
spontaneous.
complete combustion of 1 mol octane (C8H18),
a component of gasoline, and 1 mol ethanol
(Hcomb of C8H18 5471 kJ/mol; Hcomb
of C2H5OH 1367 kJ/mol). Which releases
the greater amount of energy per mole of fuel?
Which releases more energy per kilogram of
fuel? Discuss the significance of your findings.
Section 15.5 Assessment
page 548
48. Compare and contrast spontaneous and
nonspontaneous reactions.
A reaction occurs spontaneously only when the
temperature, entropy change within the system,
and energy exchanged between the system and
surroundings cause the entropy of the universe to
increase.
49. Describe how a system’s entropy changes if
C2H5OH(l) 3O2(g) 0 2CO2(g) 3H2O(l) Hcomb
1367 kJ/mol
C8H18(l) 25/2O2(g) 0 8CO2(g) 9H2O(l) Hcomb
5471 kJ/mol
Octane releases the greater amount of energy
per mol.
the system becomes more disordered during a
process.
1 mol of ethanol 46.07 g/mol
The system’s entropy increases.
1367 kJ
1000 g
_
1 mol _
_
50. Decide Does the entropy of a system increase
or decrease when you dissolve a cube of sugar
in a cup of tea? Define the system, and explain
your answer.
1 mol of octane 114.23 g/mol
1 mol
46.07 g
1 kg
29,670 kJ/kg ethanol
1000 g
5471 kJ
1 mol
_
__
114.23 g
1 mol
47,890 kJ/kg octane
1 kg
Octane is the better fuel based on the mass burned.
304
Chemistry: Matter and Change • Chapter 15
Solutions Manual
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
T>
CHAPTER
15
Chapter 15 Assessment
SOLUTIONS MANUAL
60. Ethanol has a specific heat of 2.44 J/(gC).
pages 552–555
What does this mean?
Mastering Concepts
53. Compare and contrast temperature and heat.
It means that 2.44 J is required to raise the
temperature of one gram of ethanol by one
degree Celsius.
Heat is a form of energy that flows from a
warmer object to a cooler object. Temperature is
a measure of the average kinetic energy of the
particles in a sample of matter.
54. How does the chemical potential energy of a
61. Explain how the amount of energy required to
raise the temperature of an object is determined.
The amount of energy required equals the
product of the object’s specific heat, its mass, and
its change in temperature.
system change during an endothermic reaction?
It increases.
55. Describe a situation that illustrates potential
energy changing to kinetic energy.
Student answers will vary. A typical answer is:
During an avalanche, the potential energy of
snow at a higher altitude is converted to kinetic
energy as the snow cascades down a mountain.
56. Cars How is the energy in gasoline converted
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
and released when it burns in an automobile
engine?
Some is converted to work to move pistons in the
engine; much is released as heat.
57. Nutrition How does the nutritional Calorie
compare with the calorie? What is the relationship between the Calorie and a kilocalorie?
One nutritional Calorie equals 1000 calories.
Mastering Problems
62. Nutrition A food item contains 124 nutritional Calories. How many calories does the
food item contain?
124 Calories 1000 calories
__
124,000 calories
1 Calorie
63. How many joules are absorbed in a process that
absorbs 0.5720 kcal?
0.5720 kcal 4.184 J
1000 cal
_
_ 2,393 J
1 kcal
cal
64. Transportation Ethanol is being used as an
additive to gasoline. The combustion of 1 mol
of ethanol releases 1367 kJ of energy. How
many Calories are released?
1367 kJ 1000 J
1 cal
1 Calorie
_
__
1 kJ
327 Calories
4.184 J
1000 cal
One nutritional Calorie equals 1 kilocalorie.
65. To vaporize 2.00 g of ammonia 656 calories are
58. What quantity has the units J/(g°C)?
specific heat
59. Describe what might happen when the air above
required. How many kilojoules are required to
vaporize the same mass of ammonia?
656 cal 4.184 J
1 kJ
_
_ 2.74 kJ
1 cal
1000 J
the surface of a lake is colder than the water.
If the air is cool enough, water vapor from the
lake might condense and form fog. Heat will be
transferred from the warmer water to the cooler
air. The air immediately above the water will be
slightly warmer than the surrounding air, and the
fog might appear to rise off the lake somewhat
like steam.
Solutions Manual
66. The combustion of one mole of ethanol releases
326.7 Calories of energy. How many kilojoules
are released?
326.7 Cal 1000 cal
4.184 J
1 kJ
_
_ _ 1367 kJ
1 Cal
1 cal
1000 J
Chemistry: Matter and Change • Chapter 15
305
15
SOLUTIONS MANUAL
67. Metallurgy A 25.0g bolt made of an alloy
71. Under what condition is the heat (q) evolved
absorbed 250 joules of heat as its temperature
changed from 25.0C to 78.0C. What is the
specific heat of the alloy?
or absorbed in a chemical reaction equal to a
change in enthalpy (H)?
T 78.0C − 25.0C 53.0C
c
q
250 J
_
__
when the reaction is carried out at constant
pressure
72. The enthalpy change for a reaction, H, is
m T
25.0 g 53.0C
c 0.189 J/gC
negative. What does this indicate about the
chemical potential energy of the system before
and after the reaction?
Section 15.2
Mastering Concepts
68. Why is a foam cup used in a student calorimeter rather than a typical glass beaker?
The foam cup is better insulated than a glass
beaker, so that a minimal amount of heat is
transferred into or out of the calorimeter.
69. Is the reaction shown in Figure 15.23 endo-
thermic or exothermic? How do you know?
The system’s chemical potential energy is less
after the reaction than before the reaction.
73. What is the sign of H for an exothermic
reaction? An endothermic reaction?
H is negative for an exothermic reaction and
positive for an endothermic reaction.
Mastering Problems
74. How many joules of heat are lost by 3580 kg
granite as it cools from 41.2C to 12.9C?
The specific heat of granite is 0.803 J/(gC).
T 41.2C (12.9C) 54.1C
Products
Enthalpy
qgranite [0.803 J/(gC)](3.58 106 g)(54.1C)
ΔH = 233 kJ
qgranite 1.56 108 J
75. Swimming Pool A swimming pool
Reactants
The reaction is endothermic because the enthalpy
of the products is 233 kJ higher than the enthalpy
of the reactants.
70. Give two examples of chemical systems and
define the universe in terms of those examples.
measuring 20.0 m 12.5 m is filled with water
to a depth of 3.75 m. If the initial temperature
is 18.4C, how much heat must be added to
the water to raise its temperature to 29.0C?
Assume that the density of water is 1.000 g/mL.
Change the dimensions of the pool’s water from
meters to centimeters.
universe system surroundings
20.0 m 2.00 103 cm; 12.5 m 1.25 103 cm;
3.75 m 3.75 102 cm
Student answers will vary. One example:
universe my body (the system) everything
else (the surroundings);
volume of water (2.00 103 cm)(1.25 103 cm)
(3.75 102 cm) 9.38 108 cm3
9.38 108 mL
another example: a beaker in which a reaction
is going on (the system) everything else (the
surroundings)
mass of water (9.38 108 mL)(1.000 g/mL)
9.38 108 g
q c m T
T (29.0C 18.4C) 10.6C
q [4.184 J/(gC)](9.38 108 g)(10.6C)
4.16 1010 J
306
Chemistry: Matter and Change • Chapter 15
Solutions Manual
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
CHAPTER
15
CHAPTER
76. How much heat is absorbed by a 44.7-g piece of
SOLUTIONS MANUAL
80. The molar enthalpy of fusion of methanol is
lead when its temperature increases by 65.4C?
3.22 kJ/mol. What does this mean?
q c m T
It means that 3.22 kJ of energy is required to melt
one mole of methanol.
q 0.129 J/(g·C) 44.7 g 65.4C 377 J
77. Food Preparation When 10.2 g of canola oil
at 25.0C is placed in a wok, 3.34 kJ of heat is
required to heat it to a temperature of 196.4C.
What is the specific heat of canola oil?
3.34 kJ 1000 J
_
3340 J
1 kJ
T Tf Ti 196.4C 25.0C 171.4C
81. Explain how perspiration can help cool your
body.
Your body is cooled as it supplies the heat
required to vaporize water from your skin.
82. Write the thermochemical equation for the
combustion of methane. Refer to Table 15.3.
CH4(g) 2O2(g) 0 CO2(g) 2H2O(l) H 891 kJ
q c m T
c
q
3340 J
_
__ 1.91 J/(gC)
m T
10.2 g 171.4C
78. Alloys When a 58.8–g piece of hot alloy is
placed in 125 g of cold water in a calorimeter,
the temperature of the alloy decreases by 106.1C
while the temperature of the water increases by
10.5C. What is the specific heat of the alloy?
Mastering Problems
83. Use information from Figure 15.24 to calculate
how much heat is required to vaporize 4.33 mol
of water at 100C?
Phase Changes for Water
H2O(g)
4.184 J/(gC) 125 g 10.5C
calloy 58.8 g 106.1C
calloy (4.184 J/g·C)(125 g)(10.5C)
___
(58.8 g)(106.1C)
calloy 0.880 J/(gC)
ΔHvap = +40.7 kJ
Enthalpy
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
q c m T; qwater qalloy
ΔHcond = -40.7 kJ
H2O(l)
Section 15.3
Mastering Concepts
79. Write the sign of Hsystem for each of the
following changes in physical state.
a. C2H5OH(s) 0 C2H5OH(l)
Hsystem is positive.
b. H2O(g) 0 H2O(l)
Hsystem is negative.
c. CH3OH(l) 0 CH3OH(g)
Hsystem is positive.
d. NH3(l) 0 NH3(s)
Hsystem is negative.
Solutions Manual
ΔHfus = +6.01 kJ
ΔHsolid = -6.01 kJ
H2O(s)
q mol Hvap
q 4.33 mol 40.7 kJ/mol 176 kJ
84. Agriculture Water is sprayed on oranges
during a frosty night. If an average of 11.8 g of
water freezes on each orange, how much heat is
released?
11.8 g H2O 1 mole H O
__
0.656 mol H O
2
18.0 g
2
q mol Hsolid
q 0.656 mol (6.01 kJ/mol) 3.94 kJ
Chemistry: Matter and Change • Chapter 15
307
15
CHAPTER
SOLUTIONS MANUAL
85. Grilling What mass of propane (C3H8) must be
90. How does H for a thermochemical equation
burned in a barbecue grill to release 4560 kJ of
heat? The Hcomb of propane is 2219 kJ/mol.
change when the amounts of all substances are
tripled and the equation is reversed?
q mol Hcomb
H is tripled, and its sign is changed.
4560 kJ
__
2.055 mol
2.055 mol C3H8 44.09 g C3H8/mol C3H8 90.60 g
86. Heating with Coal How much heat is liber-
ated when 5.00 kg of coal is burned if the
coal is 96.2% carbon by mass and the other
materials in the coal do not react in any way?
Hcomb of carbon 394 kJ/mol.
1000 g
m
m
0.962 _
1 kg
1000 g
_
) 4810 g
(5.00 kg)(0.962)(
AlCl3 (s)
coal
1 kg
mol C 4810 g C 1 mol
_
401 mol C
12.0 g C
q 401 mol C (394 kJ/mol C) 158,000 kJ
87. How much heat is evolved when 1255 g of
water condenses to a liquid at 100C?
1 mol
40.7 kJ
_
_ 2830 kJ
18.02 g
91. Use Figure 15.25 to write the thermochemical
equation for the formation of 1 mol of aluminum
chloride (a solid in its standard state) from its
constituent elements in their standard states.
Al(s) q mol Hcomb
1255 g -704
1 mol
88. A sample of ammonia (Hsolid 5.66 kJ/mol)
liberates 5.66 kJ of heat as it solidifies at its
melting point. What is the mass of the sample?
Mass mass of 1 mol ammonia 17.03 g
Section 15.4
Mastering Concepts
89. For a given compound, what does the standard
enthalpy of formation describe?
Standard enthalpy of formation describes the
change in enthalpy when one mole of the
compound in its standard state is formed from its
constituent elements in their standard states.
_3 Cl (g) 0 AlCl (s) H 704 kJ
2
2
3
f
Mastering Problems
92. Use standard enthalpies of formation from
Table R-11 on page 975 to calculate Hrxn
for the following reaction. P4O6(s) 2O2(g) 0
P4O10(s)
Hrxn Hf (products) Hf (reactants)
Hrxn [1(2984.0 kJ)] [1(1640.1 kJ)]
1343.9 kJ
93. Use Hess’s law and the following thermochem-
ical equations to produce the thermochemical
equation for the reaction C(s, diamond) 0 C(s,
graphite). What is H for the reaction?
a. C(s, graphite) O2(g) 0 CO2(g) H
394 kJ
b. C(s, diamond) O2(g) 0 CO2(g) H
396 kJ
Reverse Equation a, and add to Equation b.
CO2(g) 0 C(s, graphite) O2(g) H 394 kJ
C(s, diamond) O2(g) 0 CO2(g) H 396 kJ
C(s, diamond) 0 C(s, graphite). H 2 kJ
308
Chemistry: Matter and Change • Chapter 15
Solutions Manual
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
carbon
Al(s), Cl2(g)
0.0
2219 kJ/mol
ΔHf° (kJ/mol)
moles of propane 15
CHAPTER
SOLUTIONS MANUAL
94. Use Hess’s law and the changes in enthalpy for
the following two generic reactions to calculate
H for the reaction 2A B2C3 0 2B A2C3.
What is H for the reaction?
2A _3 C
2
0 A2C3
H 1874 kJ
2B _3 C
2
0 B2C3
H 285 kJ
2
2
Reverse the second equation and change the sign
of its H value. Add the resulting equation to the
first equation. Add the H values. The resulting
thermochemical equation is 2A B2C3 0 2B A2C3 H 1589 kJ
Section 15.5
Mastering Concepts
95. Under what conditions is an endothermic chemical reaction in which the entropy of the system
increases likely to be spontaneous?
Such a reaction is likely to be spontaneous only at
higher temperatures.
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
96. Predict how the entropy of the system changes
spontaneous (a negative value for Gsystem). On
the other hand, reaction b has fewer moles of
gas on the products side, which means entropy
decreases as products form. But because Hsystem
is negative for this reaction, it will tend to be
spontaneous at lower temperatures.
98. Explain how an exothermic reaction changes
the entropy of the surroundings. Does the
enthalpy change for such a reaction increase or
decrease Gsystem? Explain.
The heat released by an exothermic reaction
increases the entropy of the surroundings. Such
a reaction decreases Gsystem because Hsystem is
negative in the equation Gsystem
Hsystem TSsystem.
Mastering Problems
99. Calculate Gsystem for each process, and state if
the process is spontaneous or nonspontaneous.
a. Hsystem 145 kJ, T 293 K, Ssystem
195 J/K
Ssystem 195 J/K 0.195 kJ/K
Gsystem Hsystem TSsystem
for the reaction CaCO3(s) 0 CaO(s) CO2(g).
Explain.
Gsystem 145 kJ (293K)(0.195 kJ/K)
Because a gaseous product is formed, it’s likely
that the system’s entropy increases.
nonspontaneous
97. Which of these reactions would one expect to
be spontaneous at relatively high temperatures?
At relatively low temperatures?
a. 2NH3(g) 0 N2(g) 3H2(g)
Hsystem 92 kJ
b. 2NO2(g) 0 N2O4(g)
Hsystem 58 kJ
c. CaCO3(s) 0 CaO(s) CO2(g)
Hsystem 178 kJ
For a spontaneous reaction, Gsystem must be
negative as calculated in the expression Gsystem
Hsystem TSsystem. Reactions a and c both
have a positive Hsystem. However, both reactions
also have more moles of gaseous products
than gaseous reactants, which suggests that
entropy increases as products form. So, higher
temperatures will tend to make these reactions
Solutions Manual
87.9 kJ
b. Hsystem 232 kJ, T 273 K, Ssystem
138 J/K
Ssystem 0.138 kJ/K
Gsystem 232 kJ (273K)(0.138 kJ/K)
270 kJ
spontaneous
c. Hsystem 15.9 kJ, T = 373 K, Ssystem
268 J/K
Ssystem 268 J/K 0.268 kJ/K
Gsystem 15.9 kJ (373K)(0.268 kJ/K)
84.1 kJ
nonspontaneous
Chemistry: Matter and Change • Chapter 15
309
CHAPTER
15
100. Calculate the temperature at which Gsystem 0
if Hsystem 4.88 kJ and Ssystem 55.2 J/K.
SOLUTIONS MANUAL
Mixed Review
Heating Curve for Water
Ssystem 55.2 J/K 0.0552 kJ/K
T
4.88 kJ
__
88.4 K
0.0552 kJ/K
101. For the change H2O(l) 0 H2O(g), G0system
is 8.557 kJ and H0system is 44.01 kJ, What is
S0system for the change?
Temperature (ºC)
0 4.88 kJ T(0.055.2 kJ/K)
4
100
G H TS
3
0
1
2
G H TS
__
S 8.557 kJ 44.01 kJ 0.119 kJ/K
298 K
102. Is the following reaction to convert copper(II)
sulfide to copper(II) sulfate spontaneous under
standard conditions? CuS(s) 2O2(g) 0
CuSO4(s). H0rxn 718.3 kJ, and S0rxn
368 J/K. Explain.
G H TS
G 718.3 kJ (298 K)(0.368 kJ/K); G
−609 kJ
Yes. The reaction is spontaneous under standard
conditions because G0rxn 609 kJ, and a
negative G0rxn indicates spontaneity.
103. Calculate the temperature at which
Gsystem 34.7 kJ if Hsystem 28.8 kJ
and Ssystem 22.2 J/K.
Gsystem Hsystem TSsystem
34.7 kJ 28.8 kJ T (0.0222 kJ/K)
T 266 K
104. Heat was added consistently to a sample of
water to produce the heating curve in
Figure 15.26. Identify what is happening in
Sections 1, 2, 3, and 4 on the curve.
Section 1: The kinetic energy of the water (ice) is
increasing as the temperature rises.
Section 2: Potential energy is increasing as the
system absorbs energy in the process of melting.
Section 3: The kinetic energy of the water is
increasing as the temperature rises.
Section 4: Potential energy is increasing as
the system absorbs energy in the process of
evaporating.
105. Bicycling Describe the energy conversions
that occur when a bicyclist coasts down a long
grade, then struggles to ascend a steep grade.
As the bicyclist coats down a long grade,
potential energy of position is converted to
kinetic energy of motion. As the bicycle and
rider ascend a steep grade, chemical potential
energy and kinetic energy are converted to
potential energy of position.
106. Hiking Imagine that on a cold day you’re plan-
ning to take a thermos of hot soup with you on
a hike. Explain why you might fill the thermos
with hot water before filling it with hot soup.
The hot water will transfer energy to the
thermos in the form of heat, raising the
temperature of the thermos to nearly that of
the hot soup. Because the temperatures of the
thermos and soup are similar, the soup will lose
little heat to the thermos when placed inside.
310
Chemistry: Matter and Change • Chapter 15
Solutions Manual
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
8.557 kJ 44.01 kJ (298 K) S
CHAPTER
15
SOLUTIONS MANUAL
107. Differentiate between the enthalpy of forma-
tion of H2O(l) and H2O(g). Why is it necessary
to specify the physical state of water in the
following thermochemical equation: CH4(g) 2O2(g) CO2(g) 2H2O(l or g) H = ?
Hf for H2O(l) and H2O(g) differ by
approximately the enthalpy of vaporization of
water. Because water in the liquid state has an
enthalpy of formation that differs from that of
water in the gaseous state, the enthalpy change
for the reaction depends upon the physical
states of all reactants and products.
Think Critically
108. Analyze each image in Figure 15.27 in terms
of potential energy of position, chemical
potential energy, kinetic energy, and heat.
By virtue of its position high on the mountain,
the snow has positional potential energy.
When the snow slides down the mountain, its
positional potential energy changes to kinetic
energy of motion.
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
Wood has chemical potential energy stored in its
bonds. This energy is being converted to heat,
light, and kinetic energy.
109. Apply Phosphorous trichloride is a starting
material for the preparation of organic phosphorous compounds. Demonstrate how
thermochemical equations a and b may be
used to determine the enthalpy change for the
reaction described by the equation PCl3(l) Cl2(g) 0 PCl5(s).
a. P4(s) 6Cl2(g) 0 4PCl3(l) H 1280 kJ
b. P4(s) 10Cl2(g) 0 4PCl5(s)
1774 kJ
H Reverse equation a and divide it by 4, yielding
equation c.
Equation c: PCl3(l) 0 1/4P4(s) 6/4Cl2(g) H 320 kJ
Divide equation b by 4, yielding equation d.
Equation d: 1/4P4(s) 10/4Cl2(g) 0 PCl5(s) H
444 kJ
110. Calculate Suppose that two pieces of iron,
one with a mass exactly twice the mass of the
other, are placed in an insulated calorimeter.
If the original temperatures of the larger piece
and the smaller piece are 90.0C and 50.0C,
respectively, what is the temperature of the
two pieces when thermal equilibrium has been
established? Refer to Table R-9 on page 975
for the specific heat of iron.
Let subscript 1 refer to the smaller, cooler piece.
Let subscript 2 refer to the larger, hotter piece.
Heat lost by the hotter piece heat gained by
cooler piece:
q 1 q 2
cm 1(T 1 T f) = cm 2(T 2 T f); T f = final
temperature
Eliminate the specific heat c from this equation:
From the problem statement: m2 = 2m1:
m 1(T 1 T f) 2m 1(T 2 T f)
Eliminate mass m1 from this equation:
(T 1 T f) 2(T 2 T f)
Solve for the unknown Tf:
_
_
T f 1 (T 1 2T 2) 1 (50C 2(90C)) 76.7C
3
3
The result is a mass-weighted average of the
two temperatures.
111. Predict which of the two compounds,
methane gas (CH4) or methanal vapor (CH2O),
has the greater molar enthalpy of combustion. Explain your answer. (Hint: Write and
compare the balanced chemical equations for
the two combustion reactions.)
CH 4(g) 2O 2(g) 0 CO 2(g) 2H 2O(l)
CH 2O(g) O 2(g) 0 CO 2(g) H 2O(l)
Methane likely has the greater molar enthalpy of
combustion The chemical equations for the two
reactions reveal that the combustion of one mole
of methane yields one mole of carbon dioxide
and two moles of water, whereas the combustion
of one mole of methanal yields one mole of
carbon dioxide and one mole of water. Because
Add equations c and d and their H values.
PCl3(l) Cl2(g) 0 PCl5(s)
Solutions Manual
H 124 kJ
Chemistry: Matter and Change • Chapter 15
311
15
Hf(products) for the combustion of methane has
the greater value, it’s likely that methane has the
greater molar enthalpy of combustion.
Challenge Problem
112. A sample of natural gas is analyzed and found
to be 88.4% methane (CH4) and 11.6% ethane
(C2H6) by mass. The standard enthalpy of
combustion of methane to gaseous carbon
dioxide and liquid water is −891 kJ/mol. Write
the equation for the combustion of gaseous
ethane to carbon dioxide and water. Calculate
the standard enthalpy of combustion of ethane
using standard enthalpies of formation from
Table R-11 on page 975. Using that result and
the standard enthalpy of combustion of methane
in Table 15.3, calculate the energy released by
the combustion of 1 kg of natural gas.
C2H6(g) 7/2O2(g) 0 2CO2(g) 3H2O(l)
H0comb 1599.7 kJ/mol
1.000 kg of natural gas contains 884 g CH4 and
116 g C2H6.
_
16.0 g
1 mol
116 g C2H6 _
3.86 mol C2H6.
884 g 1 mol 55.2 mol CH4
30.1 g
SOLUTIONS MANUAL
116. Name the following molecular compounds.
(Chapter 8)
a. S2Cl2
disulfur dichloride
b. CS2
carbon disulfide
c. SO3
sulfur trioxide
d. P4O10
tetraphosphorus decoxide
117. Determine the molar mass for the following
compounds. (Chapter 10)
a. Co(NO3)2·6H2O
molar mass (58.93 g/mol) 2(14.01 g/mol) 12(16.00 g/mol) 12(1.01 g/mol) 291.07 g/mol
b. Fe(OH)3
molar mass 55.85 g/mol 3(16.00 g/mol) 3(1.01 g/mol) 106.88 g/mol
118. What kind of chemical bond is represented by
the dotted lines in Figure 15.28? (Chapter 12)
(55.2 mol CH4) ( 891 kJ/mol)) (3.86 mol
C2H6) (1599.7 kJ/mol) 55,400 kJ
Cumulative Review
113. Why is it necessary to perform repeated
experiments in order to support a hypothesis?
(Chapter 1)
Experiments must be repeated to be sure that
they yield similar results each time.
114. Phosphorus has the atomic number 15 and an
atomic mass of 31 amu. How many protons,
neutrons, and electrons are in a neutral phosphorus atom? (Chapter 4)
number of protons 15; number of electrons
15; number of neutrons mass number number of protons 16
Hydrogen bonds
119. A sample of oxygen gas has a volume of
20.0 cm3 at 10.0 C. What volume will
this sample occupy if the temperature rises to
110C ? (Chapter 13)
T
T V
T
(383 K)(20.0 cm )
_
_; V 2 _ __
1
2
V1
V2
29.1 cm 3
3
1
2
T1
263 K
115. What element has the electron configuration
[Ar]4s13d5? (Chapter 5)
chromium
312
Chemistry: Matter and Change • Chapter 15
Solutions Manual
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
CHAPTER
15
CHAPTER
SOLUTIONS MANUAL
120. What is the molarity of a solution made by
dissolving 25.0 g of sodium thiocyanate
(NaSCN) )in enough water to make 500 mL of
solution? (Chapter 14)
_
_
25.0 g 1 mol 0.308 mol; 0.308 mol 0.616M
81.1 g
0.500 L
121. List three colligative properties of solutions.
(Chapter 14)
vapor pressure lowering, boiling point
elevations, freezing point elevation
Writing in Chemistry
122. Alternate Fuels Use library and internet
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
sources to explain how hydrogen might be
produced, transported, and used as a fuel for
automobiles. Summarize the benefits and
drawbacks of using hydrogen as an alternative
fuel for internal combustion engines.
Students may write that hydrogen could best
be used as an automobile fuel in fuel cells.
A large supply of the gas would need to be
produced, transported and handled. Much of
the technology now used for handling methane
and propane gases could be adapted for use
with hydrogen. Much of the hydrogen now
available is a byproduct of the petrochemical
industry. For full-scale use of hydrogen as a fuel
for automobiles and for other energy needs,
hydrogen would probably be produced by the
electrolysis of water using renewable sources of
energy such as wind power or solar energy. The
only product of the combustion of hydrogen is
water, so it is a nonpolluting source of power.
However, issues of safe use and handling must
be carefully considered.
123. Wind Power Research the use of wind as a
source of electrical power. Explain the possible
benefits, disadvantages, and limitations of its
use.
birds may inadvertently fly into the blades and
be destroyed. When windmills are located off
shore, fish could be adversely affected by the
structures.
Document-Based Questions
Cooking Oil A university research group
burned four cooking oils in a bomb calorimeter
to determine if a relationship exists between
the enthalpy of combustion and the number of
double bonds in an oil molecule. Cooking oils
typically contain long chains of carbon atoms
linked by either single or double bonds. A chain
with no double bonds is said to be saturated.
Oils with one or more double bonds are unsaturated. The enthalpies of combustion of the four
oils are shown in Table 15.7. The researchers
calculated that the results deviated by only
0.6% and concluded that a link between saturation and enthalpy of combustion could not be
detected by the experimental procedure used.
Data obtained from: http: Heat of Combustion
Oils. April 1998. University of Pennsylvania.
Combustion Results for Oils
Types of Oil
Hcomb (kJ/g
Soy oil
40.81
Canola oil
41.45
Olive oil
39.31
Extra-virgin olive oil
40.98
124. Which of the oils tested provided the greatest
amount of energy per unit mass when burned?
canola oil: 41.45 kJ/g
125. According to the data, how much energy
would be liberated burning 0.554 kg of
olive oil?
0.554 kg 1000 g/kg 39.31 kJ/g 21,800 kJ
Students will note that the wind is not a steady
source of energy and there will always be a
need for a backup. The advantage of wind
power is that it is nonpolluting. Many people,
however, object to the presence of large
numbers of spinning blades that create sound
and disturb the natural beauty of the landscape.
Another concern is that flocks of migrating
Solutions Manual
Chemistry: Matter and Change • Chapter 15
313
15
SOLUTIONS MANUAL
126. Assuming that 12.2 g of soy oil is burned and
1. In the range of temperatures shown, the vapor-
that all the energy released is used to heat
1.600 kg of water, initially at 20.0C, what is
the final temperature of the water?
ization of cyclohexane
a. does not occur at all.
b. will occur spontaneously.
c. is not spontaneous.
d. occurs only at high temperatures.
Energy released 12.2 g 40.81 kJ/g 498 kJ
q c m T
c
498,000 J 4.184 J/(gC) 1,600 g T; T
74.4C
2. What is the standard free energy of
T Tf Ti; 74.4C Tf 20.0C; Tf 94.4C
127. Oils can be used as fuels. How many grams of
canola oil would have to be burned to provide
the energy to vaporize 25.0 g of water? Hvap
40.7 kJ/mol
a
1 mol H O
25.0 g H2O _ 1.39 mol H2O
2
3. When Gvap is plotted as a function of temper-
18.02 g
ature, the slope of the line equals Svap and the
y-intercept of the line equals Hvap. What is
the approximate standard entropy of the vaporization of cyclohexane?
a. 50.0 J/mol-K
b. 10.0 J/mol-K
c. 5.0 J/mol-K
d. 100 J/mol-K
1.39 mol 40.7 kJ/mol 56.6 kJ
56.6 kJ 1g
_
1.37 g canola oil
41.45 kJ
Standardized Test Practice
pages 556–557
Multiple Choice
Use the graph below to answer Questions 1 to 3.
d
_ __
1000 J
0.1 kJ/molK _ 100 J/molK
slope rise (6.00 5.00)kJ/mol 0.1 kJ/molK
run
(290 300)K
ΔG for the Vaporization of Cyclohexane
as a Function of Temperature
7.00
1 kJ
6.00
4. The metal yttrium, atomic number 39, forms
5.00
ΔG (kJ/mol)
vaporization, Gvap, of cyclohexane at 300 K?
a. 5.00 kJ/mol
b. 3.00 kJ/mol
c. 3.00 kJ/mol
d. 2.00 kJ/mol
a.
b.
c.
d.
4.00
3.00
2.00
positive ions.
negative ions.
both positive and negative ions.
no ions at all.
a
1.00
0
290
300
310
320
330
340
Temperature (K)
350
5. Given the reaction 2Al 3FeO 0 Al2O3 3Fe, what is the mole-to-mole ratio between
iorn (II) oxide and aluminum oxide?
a. 2:3
b. 1:1
c. 3:2
d. 3:1
d
314
Chemistry: Matter and Change • Chapter 15
Solutions Manual
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
CHAPTER
CHAPTER
15
SOLUTIONS MANUAL
Use the table below to answer Question 6.
Use the graph below to answer Question 9.
Pressures of Three Gases
at Different Temperatures
Electronegativity of Selected Elements
H
1200
2.20
Be
B
C
N
O
F
0.98
1.57
2.04
2.55
3.04
3.44
3.98
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
0.93
1.31
1.61
1.90
2.19
2.58
3.16
Presure (kPa)
Li
Gas C
1000
Gas A
800
Gas B
600
400
200
6. Which bond is the most electronegative?
a.
b.
c.
d.
H-H
H-C
H-N
H-O
d
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
7. Element Q has an oxidation number of 2,
while element M has an oxidation number
of 3. Which is the correct formula for a
compound made of elements Q and M?
a. Q2M3
b. M2Q3
c. Q3M2
d. M3Q2
c
8. Wavelengths of light shorter than about
4.00 107 m are not visible to the human
eye. What is the energy of a photon of ultraviolet light having a frequency of 5.45 1016
s1? (Planck’s constant is 6.626 1034 Js.)
a. 3.61 10 17 J
b. 1.22 10 50 J
c. 8.23 1049 J
d. 3.81 10 24 J
a
(5.45 1016 s1)(6.626 1034 Js) 3.61 1017
Solutions Manual
0
250
260
270
280
290
300
Temperature (K)
9. What is the predicted pressure of Gas B at
310 K?
a. 500 kPa
b. 600 kPa
c. 700 kPa
d. 900 kPa
b
Short Answer
Use the figure below to answer Questions 11 to 13.
S
CI
Ar
K
Ca
10. Explain why argon is not likely to form a
compound.
Argon already has a full outer energy level (eight
valence electrons) and is not likely to form an ion.
It does not need to gain or lose any electrons in
order to become chemically stable.
11. What is the chemical formula for calcium
chloride? Explain the formation of this ionic
compound using the election-dot structures
above.
CaCl2; a calcium atom becomes Ca2, losing its
two valence electrons to two chlorine atoms,
which each become Cl.
Chemistry: Matter and Change • Chapter 15
315
15
CHAPTER
SOLUTIONS MANUAL
12. Use electron-dot models to explain what
charge sulfur will most likely have when it
forms an ion.
Sulfur has six valence electrons. Because atoms are
more stable when they have 8 valence electrons
completing their outer energy levels, sulfur tends
to gain two electrons to become the ion S2.
Extended Response
Use the information below to answer
Questions 13 and 14.
SAT Subject Test: Chemistry
15. The specific heat of ethanol is 2.44 J/(gC).
How many kilojoules of energy are required
to heat 50.0 g of ethanol from 20.0C to
68.0C?
a. 10.7 kJ
b. 8.30 kJ
c. 2.44 kJ
d. 1.22 kJ
e. 5.86 kJ
a
A sample of gas occupies a certain volume at a
pressure of 1 atm. If the pressure remains constant,
heating causes the gas to expand, as shown below.
q cmT (2.44 J/(gC))
1kj
(88.0C) _ 10.7 kJ
(50.0 g) 1000 J
16. If 3.00 g of aluminum foil, placed in an oven
1 atm
c
q cmT
13. State the gas law that describes why the gas in
the second canister occupies a greater volume
than the gas in the first canister.
c
q
(1728 J)
_
__ 0.897 J/(g°C)
mT
(3.00 g) (642.0 °C)
This is Charles’s law: at a constant pressure,
the volume of a given mass of gas is directly
proportional to its kelvin temperature.
14. If the volume in the first container is 2.1 L at
a temperature of 300.0 K, to what temperature
must the second canister be heated to reach
a volume of 5.4 L? Show your setup and the
final answer.
T2
T1
_
_
V1
V2
T2
300.0 K
_
_
2.1 L
T2 5.4 L
(300.0 K)(5.4 L)
__
2.1 L
T2 770 K
316
Chemistry: Matter and Change • Chapter 15
Solutions Manual
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
1 atm
and heated from 20.0°C to 662.0°C, absorbs
1728 J of heat, what is the specific heat of
aluminum?
a. 0.131 J/(g°C)
b. 0.870 J/(g°C)
c. 0.897 J/(g°C)
d. 2.61 J/(g°C)
e. 0.261 J/(g°C)
15
CHAPTER
SOLUTIONS MANUAL
Use the table below to answer Questions 17 and 18.
18. Which pair is most likely to form an ionic
Aluminum
2.698
1.6
Fluorine
1.696 103
4.0
Sulfur
2.070
2.6
bond?
a. carbon and sulfur
b. aluminum and magnesium
c. copper and sulfur
d. magnesium and fluorine
e. aluminum and carbon
Copper
8.960
1.9
d
Magnesium
1.738
1.3
Carbon
3.513
2.6
Density and Electronegativity Data for Elements
Elements
Density (g/ml)
Electronegativity
17. A sample of metal has a mass of 9.250 g and
occupies a volume of 5.250 mL. Which metal
is it?
a. aluminum
b. magnesium
c. carbon
d. copper
e. sulfur
9.250 g
_m _
1.762 g/mL
V
5.250 mL
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
b
Solutions Manual
Chemistry: Matter and Change • Chapter 15
317
‫الـفـ�سل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪4‬‬
‫التزان الكيميائي‬
‫‪ 4-1‬حالة التزان الديناميكي‬
‫ال�صفحات ‪- 132‬‬
‫‪.c‬‬
‫)‪CaCO3(s)⇋CaO(s) + CO2(g‬‬
‫‪120‬‬
‫](‪Keq = [CO2)g‬‬
‫م�سائل تدريبية‬
‫ال�صفحات ‪127 - 131‬‬
‫‪.d‬‬
‫‪ .1‬اكتب تعابي ثابت االتزان للمعادالت اآلتية‪:‬‬
‫‪.e‬‬
‫)‪C(s) + H2O(g)⇋CO(g) + H2(g‬‬
‫](‪[CO)g(][H2)g‬‬
‫__ = ‪Keq‬‬
‫](‪[H2O)g‬‬
‫‪.a‬‬
‫)‪N2O4 (g) ⇋ 2NO2(g‬‬
‫‪.b‬‬
‫)‪2H2S(g) ⇋ 2H2(g) + S2(g‬‬
‫‪.c‬‬
‫)‪CO(g) + 3H2(g) ⇋ CH4(g) + H2O(g‬‬
‫]‪[NO2‬‬
‫_ = ‪Keq‬‬
‫]‪[N2O4‬‬
‫)‪FeO(s) + CO(g)⇋Fe(s) + CO2(g‬‬
‫](‪[CO2)g‬‬
‫_ = ‪Keq‬‬
‫](‪[CO)g‬‬
‫‪2‬‬
‫]‪[H2]2[S2‬‬
‫_ = ‪Keq‬‬
‫‪[H2S]2‬‬
‫الصلب مع غاز الكلور لتكوين كلوريد‬
‫‪ .4‬حتفيز يتفاعل احلديد ُّ‬
‫احلديلد‪ .FeCl3 III‬اكتلب معادلة كيميائيلة موزونة وتعبي‬
‫ثابت االتزان للتفاعل‪.‬‬
‫(‪2Fe)s( + 3Cl2)g( ⇋ 2FeCl3)s‬‬
‫]‪[CH4][H2O‬‬
‫__ = ‪Keq‬‬
‫‪[CO][H2]3‬‬
‫‪.d‬‬
‫)‪4NH3(g) + 5O2(g)⇋4NO(g) + 6H2O(g‬‬
‫‪[NO]4[H2O]6‬‬
‫__ = ‪Keq‬‬
‫‪[NH3]4[O2]5‬‬
‫‪.e‬‬
‫)‪CH4(g) + 2H2S(g)⇋CS2(g) + 4H2(g‬‬
‫‪1‬‬
‫_=‬
‫‪[Cl2]3‬‬
‫‪ .5‬احسب قيمة ‪ Keq‬لالتزان‪:‬‬
‫إذا علمت أن‪:‬‬
‫]‪[CS2][H2‬‬
‫__ = ‪Keq‬‬
‫‪[CH4][H2S]2‬‬
‫‪4‬‬
‫‪ .2‬حتفيز اكتب املعادلة الكيميائية التي ُمت ِّثل تعبي ثابت االتزان‬
‫اآليت‪:‬‬
‫]‪[CO]2[O2‬‬
‫_ = ‪Keq‬‬
‫‪[CO2]2‬‬
‫(‪2CO2)g( ⇋ 2CO)g( + O2)g‬‬
‫‪ .3‬اكتب تعبي ثابت االتزان غي املتجانس ٍّ‬
‫لكل ممرّا يي‪:‬‬
‫‪.a‬‬
‫)‪C10H8(s)⇋C10H8(g‬‬
‫‪.b‬‬
‫)‪H2O(l)⇋H2O(g‬‬
‫](‪Keq = [C10H8)g‬‬
‫‪Keq‬‬
‫)‪N2O4(g) ⇋2NO2(g‬‬
‫‪[N2O4] = 0.0185 mol/L,‬‬
‫‪[NO2] = 0.0627 mol/L‬‬
‫_ ‪[NO2]2‬‬
‫‪)0.0627(2‬‬
‫_ = ‪Keq‬‬
‫‪= 0.213‬‬
‫=‬
‫(‪)0.0185‬‬
‫]‪[N2O4‬‬
‫‪ .6‬احسب قيمة ‪ Keq‬لالتزان‬
‫)‪CO(g) + 3H2(g)⇋CH4(g) + H2O(g‬‬
‫إذا علمت أن‪:‬‬
‫‪[CO]=0.0613 mol/L,‬‬
‫‪[H2]=0.1839 mol/L,‬‬
‫‪[CH4]=0.0387 mol/L,‬‬
‫‪[H2O] = 0.0387 mol/L‬‬
‫(‪)0.0387()0.0387‬‬
‫‪= __3 = 3.93‬‬
‫(‪)0.0613()0.1839‬‬
‫]‪[CH4][H2O‬‬
‫__‬
‫‪[CO][H2]3‬‬
‫= ‪Keq‬‬
‫](‪Keq = [H2O)g‬‬
‫دليل حلول الم�صائل‬
‫الكيمياء‪ .‬الفصل ‪57 4‬‬
‫الـفـ�سل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪4‬‬
‫‪ .7‬حتفيز يصل التفاعل )‪ COCl2(g)⇋CO(g) + Cl2(g‬إىل حالة‬
‫االتلزان عند درجة حرارة ‪ ،900 K‬فلإذا كان تركيز ٍّ‬
‫كل من‬
‫‪ CO‬و ‪ Cl2‬هو ‪ 0.150 M‬عند االتزان‪ ،‬فا تركيز ‪ COCl2‬؟‬
‫علا أن ثابت االتزان ‪ Keq‬عند درجة احلرارة نفسها يساوي‬
‫ً‬
‫‪.8.2×10-2‬‬
‫] ‪[CO][Cl‬‬
‫_‬
‫‪= 8.2×10‬‬
‫‪-2‬‬
‫‪2‬‬
‫]‪[COCl2‬‬
‫‪-2‬‬
‫(‪)0.150()0.150‬‬
‫__‬
‫‪= 8.2×10‬‬
‫]‪[PCl3][Cl2‬‬
‫_ = ‪Keq‬‬
‫]‪[PCl5‬‬
‫(‪)0.550()0.550‬‬
‫‪Keq = __ = 2.24‬‬
‫(‪)0.135‬‬
‫يوضح اجلدول اآليت قيلم ثابت االتزان عند‬
‫فـس البيانات ِّ‬
‫‪ِّ .12‬‬
‫أي منهلا يكلون تركيز‬
‫ثلالث درجلات حلرارة خمتلفلة‪ .‬يف ٍّ‬
‫فرس إجابتك‪.‬‬
‫النواتج أكرب؟ ِّ‬
‫ثابت التزان ودرجات احلرارة‬
‫]‪[COCl2‬‬
‫التقويم ‪4-1‬‬
‫ال�صفحة‬
‫(‪)0.150()0.150‬‬
‫__ = ]‪[COCl2‬‬
‫‪= 0.27 M‬‬
‫(‪)8.2×10-2‬‬
‫‪0.0250‬‬
‫‪0.500‬‬
‫‪4.500‬‬
‫‪ ،373k‬مبــا اأن املــواد الناجتة تكون يف ب�ســط املعادلة‪ .‬لذا‪،‬‬
‫فكلما زادت قيمة ‪ ،Keq‬زاد تركيز املواد الناجتة‪.‬‬
‫‪132‬‬
‫‪ .8‬فس كيف ترتبط قيمة ثابت االتزان مع كمية النواتج ‪Keq‬؟‬
‫كلمــا زادت قيمة ثابــت التزان‪ ،‬زادت كميــة املواد الناجتة‬
‫املتك ِّونة عند التزان‪.‬‬
‫‪ .9‬قارن بني االتزان املتجانس واالتزان غي املتجانس‪.‬‬
‫فــي حالــة التــزان املتجان�ض‪ ،‬تكــون جميع املــواد املتفاعلة‬
‫والناجتــة يف احلالــة الفيزيائيــة نف�سها‪ ،‬يف حــن تكون في‬
‫حالت فيزيائية خمتلفة في حالة التزان غ� املتجان�ض‪.‬‬
‫‪ .10‬عدِّ د ثلالث خواص جيب أن توجلد يف خليط تفاعل ليصل‬
‫إىل حالة اتزان‪.‬‬
‫للو�سول اإىل حالة التزان‪ ،‬يجب اأن يكون مزيج التفاعل في‬
‫وعــاء مغلق‪ ،‬وعند درجــة حرارة ثابتــة‪ ،‬واأن تتواجد املواد‬
‫املتفاعلة والناجتة جميعها في الوعاء نف�سه‪.‬‬
‫‪ .11‬احسلب قيمة ‪ Keq‬عند درجة حرارة ‪ 400 K‬للتفاعل اآليت‪:‬‬
‫)‪PCl5(g)⇋PCl3(g) + Cl2(g‬‬
‫إذا علمت رّ‬
‫أن‪:‬‬
‫‪[PCl5] = 0.135 mol/L, [PCl3] = 0.550 mol/L,‬‬
‫‪[Cl2] = 0.550 mol/L‬‬
‫‪58‬‬
‫‪263 K‬‬
‫‪273 K‬‬
‫‪373 K‬‬
‫الكيمياء‪ .‬الفصل ‪4‬‬
‫‪ 4-2‬العوامل المو ِّثرة في التزان الكيميائي‬
‫ال�صفحات ‪– 139‬‬
‫‪133‬‬
‫التقويم ‪4-2‬‬
‫ال�صفحة‬
‫‪139‬‬
‫‪ .13‬فس كيف يستجيب النظام يف حالة االتزان إىل اجلهد؟ واذكر‬
‫العوامل التي تؤ ِّثر يف نظام متَّزن‪.‬‬
‫ميكــن اأن يتحــ َّول التــزان نحو الجتــاه الذي يق ِّلــل من اأثر‬
‫التغــ�ات ومعدّ لهــا‪ .‬ومــن العوامــل التــي ميكــن اأن توؤ ِّثر في‬
‫ّ‬
‫التغ� في الرتكيز‪ ،‬وال�سغط (اأو احلجم)‪ ،‬ودرجة‬
‫التزان‪:‬‬
‫ّ‬
‫احلرارة‪.‬‬
‫‪ .14‬فس كيف يؤ ِّثر تقليل حجم وعاء التفاعل يف رّ‬
‫كل نظام اتزان‬
‫ممرّا يأيت؟‬
‫)‪a. 2SO2(g) + O2(g)⇋2SO3(g‬‬
‫ينزاح التزان نحو اليمن‪.‬‬
‫)‪b. H2(g) + Cl2(g)⇋2HCl(g‬‬
‫لي�ض له ا ّأي تاأث� في التزان‪.‬‬
‫دليل حلول الم�صائل‬
‫الـفـ�سل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪4‬‬
‫قرر ملا إذا كان رفلع درجلة احللرارة أو خفضهلا ُينتِلج‬
‫‪ِّ .15‬‬
‫املزيلد ملن ‪ CH3CHO‬يف معادللة االتلزان اآلتيلة‪:‬‬
‫‪C2H2(g) + H2O(g)⇋CH3CHO(g) ∆H° = -151 kJ‬‬
‫قيمــة ‪� ∆H°‬سالبــة‪ .‬لــذا يُعــدّ التفاعــل طــار ًدا للطاقــة‪،‬‬
‫وانطلقت احلــرارة على �سورة نواجت‪ ،‬ويوؤدي تناق�ض النواجت‬
‫(خف�ض درجات احلرارة) انزياح التفاعل نحو اليمن لإنتاج‬
‫مزيــد من املواد الناجتة‪ .‬لــذا‪� ،‬س َين ُتج مزيدٌ من ‪CH3CHO‬‬
‫ٍ‬
‫عند درجات احلرارة املنخف�سة‪.‬‬
‫‪ .16‬وضح ُي ِ‬
‫ظهر اجلدول تراكيز مادتني ‪ A‬و‪ B‬يف خليطي تفاعل‪،‬‬
‫يتفاعلالن حسلب املعادللة ‪ 2A⇋B‬و‪ .Keq = 200‬هلل‬
‫املزجيان عند موضعي اتزان خمتلفني؟‬
‫الرتكيز ‪mol/L‬‬
‫تفاعل‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫]‪[A‬‬
‫‪0.0100‬‬
‫‪0.0500‬‬
‫‪ 4 -3‬ا�ستعمال ثوابت التزان‬
‫ال�صفحات ‪- 150‬‬
‫م�سائل تدريبية‬
‫ال�صفحات ‪141 - 148‬‬
‫‪َ .18‬ينتُلج امليثانلول علن تفاعلل أول أكسليد الكربلون ملع‬
‫اهليدروجلني‪ ، CO(g) + 2H2(g)⇋CH3OH(g):‬فلإذا كان‬
‫‪ Keq = 10.5‬عنلد درجلة حرارة حمدَّ دة‪ ،‬فاحسلب الرتاكيز‬
‫اآلتية‪:‬‬
‫‪ [CO] .a‬يف خليط اتزان حيتوي عىل ‪0.933 mol/L H2‬‬
‫و‪1.32 mol/L CH3OH‬‬
‫]‪[CH OH‬‬
‫_=‬
‫‪3‬‬
‫]‪[B‬‬
‫‪0.0200‬‬
‫‪0.400‬‬
‫‪[CO][H2]2‬‬
‫‪Keq‬‬
‫(‪)1.32‬‬
‫‪10.5 = __2‬‬
‫(‪[CO])0.933‬‬
‫التفاعل ‪:1‬‬
‫‪[CO] = 0.144 M‬‬
‫_ ]‪[B‬‬
‫(‪)0.0200‬‬
‫_‬
‫‪= 200‬‬
‫=‬
‫‪)0.0100(2‬‬
‫التفاعل ‪:2‬‬
‫‪.b‬‬
‫‪[A]2‬‬
‫‪)0.0500(2‬‬
‫‪[CO][H2]2‬‬
‫‪[A]2‬‬
‫= ‪Keq‬‬
‫(‪)0.325‬‬
‫__ = ‪10.5‬‬
‫املزيجان عند مو�سع التزان نف�سه‪.‬‬
‫توضح طرائق تطبيق مبدأ لوتشاتلييه‬
‫‪.17‬‬
‫صمم خريطة مفاهيمية ِّ‬
‫ِّ‬
‫لزيلادة النواتلج يف نظام اتزان وزيلادة املتفاعالت يف النظام‬
‫نفسه‪.‬‬
‫يجــب اأن ُتظهِــر خريطة املفاهيــم اأن تركيز املــواد الناجتة‬
‫تــزداد بازدياد تركيز املــواد املتفاعلة‪ ،‬اأو باإزالة (اأو تقليل)‬
‫النــواجت‪ ،‬اأو برفع درجة احلــرارة اأو تخفي�سها؛ اعتما ًدا على‬
‫ما�سا اأو طار ًدا للحرارة‪.‬‬
‫كون التفاعل ًّ‬
‫]‪ [H2‬يف خليلط اتزان حيتوي عىل ‪1.09 mol/L CO‬‬
‫و ‪0.325 mol/L CH3OH‬‬
‫]‪[CH3OH‬‬
‫_‬
‫_ ]‪[B‬‬
‫(‪)0.500‬‬
‫_‬
‫=‬
‫‪= 200‬‬
‫دليل حلول الم�صائل‬
‫‪140‬‬
‫‪)1.09([H2]2‬‬
‫‪[H2] = 0.169 M‬‬
‫‪.c‬‬
‫]‪ [CH3OH‬يف خليط اتزان حيتوي عىل ‪0.0661 mol/L H2‬‬
‫و ‪3.85 mol/L CO‬‬
‫]‪[CH3OH‬‬
‫_ = ‪Keq‬‬
‫‪[CO][H2]2‬‬
‫]‪[CH3OH‬‬
‫__ = ‪10.5‬‬
‫‪)3.85()0.0661(2‬‬
‫‪[CH3OH] = )10.5()3.85()0.0661(2 = 0.177 M‬‬
‫الكيمياء‪ .‬الفصل ‪59 4‬‬
‫الـفـ�سل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪4‬‬
‫‪ .19‬حتفيـز يف التفاعلل العلام‪ ،A+B⇋C+D‬إذا ُسلمح‬
‫للل ‪ 1.0 mol/L‬ملن ‪ A‬بالتفاعل ملع ‪ 1.0 mol/L‬من ‪B‬‬
‫يف دورق حجمله ‪ 1 L‬إىل أن يصال إىل حالة اتزان‪ .‬فإذا كان‬
‫تركيلز ‪ A‬عنلد االتلزان ‪ ، 0.450 mol/L‬فلا تراكيز املواد‬
‫األخرى عند االتزان؟ وما قيمة‪ Keq‬؟‬
‫ا�ستنــا ًدا اإىل احل�سابــات الكيميائيــة للمعادلــة‪ ،‬فــاإن تركيز‬
‫‪ B‬ي�ســاوي‪ ،0.450 M :‬يف حــن اإن تركيــز ٍّ‬
‫كل مــن ‪ ،C‬و‪D‬‬
‫ي�ساوي‪.1.00 - 0. 450 = 0.550 M :‬‬
‫(‪)0.550()0.550‬‬
‫‪Keq = __ = 1.49‬‬
‫(‪)0.450()0.450‬‬
‫ِ‬
‫استعمل البيانات يف اجلدول ‪ 4-3‬حلساب الذائبية املوالرية‬
‫‪.20‬‬
‫‪ mol/L‬للمركرّبلات األيونيلة اآلتيلة عنلد درجلة حلرارة‬
‫‪.298 K‬‬
‫اكتب املعادلة املوزونة لكلّ تفاعل‪ُ ،‬ث ّم اح�سب املولرية‪:‬‬
‫‪.a‬‬
‫‪PbCrO4‬‬
‫(‪PbCrO4)s( ⇋ Pb2+ )aq( + CrO42-)aq‬‬
‫‪s mol/L‬‬
‫‪s mol/L‬‬
‫‪s mol/L‬‬
‫]‪Ksp = [Pb2+][CrO42-‬‬
‫‪2.33×10-13 = )s()s( = s2‬‬
‫‪2.33×10-13 = 4.8×10-7 M‬‬
‫‪√‬‬
‫‪.b‬‬
‫=‪s‬‬
‫(‪AgCl)s( ⇋ Ag+)aq( + Cl-)aq‬‬
‫‪s mol/L‬‬
‫‪s mol/L‬‬
‫]‪Ksp = [Ag+][Cl-‬‬
‫‪1.8×10-10 = )s()s( = s2‬‬
‫‪1.8×10-10 = 1.3×10-5 M‬‬
‫‪√‬‬
‫‪.c‬‬
‫=‪s‬‬
‫‪s mol/L‬‬
‫]‪Ksp = [Ca2+][CO32-‬‬
‫‪3.4×10-9 = )s()s( = s2‬‬
‫‪3.4×10-9 = 5.8×10-5 M‬‬
‫‪√‬‬
‫‪60‬‬
‫الكيمياء‪ .‬الفصل ‪4‬‬
‫‪)s()s( = 7.40×10-14‬‬
‫‪7.40×10-14 = 2.72×10-7M‬‬
‫‪√‬‬
‫=‪s‬‬
‫‪s = 2.72×10-7 mol/L × 267.2 g/mol‬‬
‫‪= 7.27×10-5 g/L‬‬
‫ِ‬
‫استعمل قيم ‪ Ksp‬املوجودة يف اجلدول ‪ 4-3‬حلساب‪:‬‬
‫‪.22‬‬
‫‪ [Ag+] .a‬يف حملول ‪ AgBr‬عند االتزان‪.‬‬
‫(‪AgBr)s( ⇋ Ag+)aq( + Br-)aq‬‬
‫‪s mol/L s mol/L‬‬
‫‪s mol/L‬‬
‫]‪Ksp = [Ag+][Br-‬‬
‫‪5.4×10-13 = )s()s( = s2‬‬
‫‪s = √‬‬
‫‪5.4×10-13‬‬
‫]‪= 7.3×10-7M = [Ag+‬‬
‫(‪CaF2)s( ⇋ Ca2+)aq( + 2F-)aq‬‬
‫‪s mol/L s mol/L 2s mol/L‬‬
‫‪1‬‬
‫]‪s = _ [F-‬‬
‫‪2‬‬
‫‪Ksp = [Ca2+][F-]2‬‬
‫‪3.5×10-11 = )s()2s(2 = 4s3‬‬
‫√‬
‫(‪CaCO3)s( ⇋ Ca2+)aq( + CO32-)aq‬‬
‫‪s mol/L‬‬
‫‪Ksp = [Pb2+][CO32-] = 7.40×10-14‬‬
‫‪-11‬‬
‫‪‬‬
‫‪3.5×10‬‬
‫_‬
‫‪4‬‬
‫‪CaCO3‬‬
‫‪s mol/L‬‬
‫يسلاوي ‪ 7.40×10-14‬عنلد ‪ ،298 K‬فلا ذائبيلة كربونات‬
‫الرصاص ‪g/L‬؟‬
‫‪ [F-] .b‬يف حملول مشبع من ‪.CaF2‬‬
‫‪AgCl‬‬
‫‪s mol/L‬‬
‫‪ .21‬حتفيـز إذا علملت أن ‪ Ksp‬لكربونلات الرصلاص ‪PbCO3‬‬
‫‪3‬‬
‫=‪s‬‬
‫‪= 2.1×10-4 M‬‬
‫‪] = 2.1×10-4 M‬‬
‫‪_1 [F‬‬
‫‪-‬‬
‫‪2‬‬
‫‪[F-] = 4.2×10-4 M‬‬
‫=‪s‬‬
‫دليل حلول الم�صائل‬
‫الـفـ�سل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪4‬‬
‫‪ [Ag+] .c‬يف حملول من ‪ Ag2CrO4‬عند االتزان‪.‬‬
‫(‪Ag2CrO4)s( ⇋ 2Ag+)aq( + CrO42-)aq‬‬
‫‪s mol/L‬‬
‫‪s mol/L 2s mol/L‬‬
‫ِ‬
‫سليتكون‬
‫اسلتعمل قيم ‪ Ksp‬من اجلـدول ‪ 4-3‬لتتو َّقع هل‬
‫‪.25‬‬
‫َّ‬
‫راسب عند خلط كميات متساوية من املحاليل اآلتية أم ال‪:‬‬
‫‪ 0.030 M NaF .a‬و ‪0.10 M Pb(NO3)2‬‬
‫(‪PbF2)s( ⇋ Pb2+)aq( + 2F-)aq‬‬
‫‪_1‬‬
‫]‪s = 2 [Ag+‬‬
‫‪Qsp = [Pb2+][F-]2 = )0.050 M()0.015 M(2‬‬
‫‪= 1.12×10-5‬‬
‫]‪Ksp = [Ag+]2[CrO42-‬‬
‫‪1.1×10-12 = )2s(2)s( = 4s3‬‬
‫√‬
‫‪-12‬‬
‫‪‬‬
‫‪1.1×10‬‬
‫_‬
‫‪4‬‬
‫‪3‬‬
‫=‪s‬‬
‫‪] = 6.5×10-5 M‬‬
‫‪_1 [Ag‬‬
‫(‪Qsp = [Ag+]2[SO42-] = )0.0050 M(2)0.125 M‬‬
‫‪2‬‬
‫‪[Ag+] = 1.3×10-4 M‬‬
‫‪ .23‬احسب ذائبية ‪.Ag3PO4‬‬
‫‪Ksp = [Ag+]3[PO43-] = 2.6×10-18‬‬
‫‪[PO43-] = s, [Ag+] = 3s‬‬
‫‪)3s(3)s( = )27s3()s( = 27s 4 = 2.6×10-18‬‬
‫√‬
‫‪‬‬
‫‪2.6‬‬
‫‪×10-18‬‬
‫_‬
‫‪= 1.8×10-5 mol/L‬‬
‫‪27‬‬
‫‪.b‬‬
‫‪ 0.010 M AgNO3‬و ‪0.25 M K2SO4‬‬
‫(‪Ag2SO4)s( ⇋ 2Ag+)aq( + SO42-)aq‬‬
‫‪= 6.5×10-5 M‬‬
‫‪+‬‬
‫‪Ksp = 3.3×10-8‬‬
‫�سيتك َّون را�سب من ‪PbF2‬؛ لأن‪Ksp < Qsp :‬‬
‫‪4‬‬
‫=‪s‬‬
‫‪ .24‬حتفيز ذائبيلة كلوريلد الفضلة ‪(AgCl) = 1.86×10-4 g/100 g‬‬
‫يف املاء عند درجة حرارة ‪ .298 K‬احسب ‪ Ksp‬لل ‪.AgCl‬‬
‫‪= 3.1×10-6‬‬
‫‪Ksp = 1.2×10-5‬‬
‫لن يتك َّون را�سب من ‪Ag2SO4‬؛ لأن‪Ksp > Qsp :‬‬
‫يتكلون راسلب عنلد إضافلة ‪ 250 mL‬ملن‬
‫‪ .26‬حتفيز هلل‬
‫َّ‬
‫‪ 0.20 M MgCl2‬إىل ‪ 750 mL‬من ‪0.0025 M NaOH‬؟‬
‫اح�ســب تراكيــز ٍّ‬
‫ــم اح�ســب ‪Qsp‬‬
‫كل مــن ‪ ،Mg+‬و‪ُ ،OH-‬ث ّ‬
‫وقارنه بـ ‪:Ksp‬‬
‫‪250 mL = 0.050 M‬‬
‫_×‪[Mg2+] = 0.20 M‬‬
‫‪1000 mL‬‬
‫‪750 mL = 0.0019 M‬‬
‫_×‪[OH-] = 0.0025 M‬‬
‫‪1000 mL‬‬
‫‪Qsp = [Mg2+][OH-]2 = )0.050 M()0.0019 M(2‬‬
‫‪1.86×10-4 g 1000 g H2O‬‬
‫__×__ = ‪s‬‬
‫‪1L‬‬
‫‪100 g H2O‬‬
‫‪= 1.8×10-7‬‬
‫‪= 1.86×10-3 g/L‬‬
‫‪1.86×10-3 g 1 mol‬‬
‫‪= 1.30×10-5 mol/L‬‬
‫_×__ = ‪s‬‬
‫‪143.4 g‬‬
‫‪1L‬‬
‫�سيتك َّون را�سب؛ لأن‪Ksp < Qsp :‬‬
‫‪Ksp = 5.6×10-12‬‬
‫(‪Ksp = [Ag+][Cl-] = )s()s‬‬
‫(‪Ksp = )1.30×10-5 mol/L()1.30×10-5 mol/L‬‬
‫‪= 1.7×10-10‬‬
‫دليل حلول الم�صائل‬
‫الكيمياء‪ .‬الفصل ‪61 4‬‬
‫الـفـ�سل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪4‬‬
‫مختبر حل الم�سكالت‬
‫ال�صفحة‬
‫√‬
‫‪-37‬‬
‫‪‬‬
‫‪6.8×10‬‬
‫‪_ = 2.7×10-5 M‬‬
‫‪84375‬‬
‫‪150‬‬
‫‪ø°ùdG Éæ«e‬‬
‫‪ = 2.7×10 M‬ذائبية ‪Ca5)PO4(3OH‬‬
‫‪-5‬‬
‫‪Ca5(PO4)3OH‬‬
‫‪Ca5(PO4)3F‬‬
‫‪9‬‬
‫=‪s‬‬
‫بالن�سبة اإىل الفلورواأباتيت‪:‬‬
‫‪)5s(5)3s(3)s( = 1×10-60‬‬
‫‪84374s9 = 1×10-60‬‬
‫‪M‬‬
‫‪_ = 6×10‬‬
‫‪√1×10‬‬
‫‪84375‬‬
‫‪-8‬‬
‫التفكير الناقد‬
‫‪-60‬‬
‫‪‬‬
‫‪9‬‬
‫=‪s‬‬
‫‪ = 6×10-8 M‬ذائبية ‪Ca5)PO4(3F‬‬
‫‪ .1‬اكتب معادللة ذوبلان هيدروكلي األباتيت وتعبلي ثابت‬
‫االتلزان له‪ .‬كيف ختتلف الظلروف يف الفم عن الظروف يف‬
‫االتزان الفعي؟‬
‫(‪Ca5)PO4(3OH)s( ⇋ 5Ca2+)aq( + 3PO43-)aq( + OH-)aq‬‬
‫]‪Ksp = [Ca2+]5[PO43-]3[OH-‬‬
‫ل يُعــدّ الفــم نظا ًمــا مغل ًقــا؛ وذلــك لأن اللعــاب ُين َتــج و ُيب َلــع‬
‫بانتظام‪.‬‬
‫‪ .2‬اكتب معادلة تصلف تفاعل اإلحالل املزدوج الذي حيدث‬
‫بني هيدروكي األباتيت وفلوريد الصوديوم‪.‬‬
‫‪Ca5)PO4(3OH + NaF ⇋ NaOH + Ca5)PO4(3F‬‬
‫‪ .3‬احسب ذائبية هيدروكي األباتيت والفلوروأباتيت يف املاء‪،‬‬
‫ُث رّم قارن ذائبيتها‪.‬‬
‫بالن�سبة اإىل هيدروك�سي الأباتيت‪:‬‬
‫عندئذ‪:‬‬
‫افرت�ض اأن ‪(:‬الذائبية)‪،[OH-]= s‬‬
‫ٍ‬
‫‪[Ca2+] = 5s, [PO43-] = 3s‬‬
‫‪Ksp = [Ca2+]5[PO43-]3[OH-] = 6.8×10-37‬‬
‫‪ = )5s(5)3s(3)s( = 6.8×10-37‬ذائبية ‪Ca5)PO4(3OH‬‬
‫‪2.7×10 M‬‬
‫__‬
‫‪=450‬‬
‫‪-5‬‬
‫‪6×10 M‬‬
‫‪-8‬‬
‫مــرة من ذائبية‬
‫ذائبيــة هيدروك�سي الأباتيــت اأكرب بـ ‪ّ 450‬‬
‫الفلورواأباتيت‪.‬‬
‫التقويم ‪4- 3‬‬
‫ال�صفحة‬
‫‪150‬‬
‫‪ .27‬اكتب املعلوملات التي حتتلاج إليها حلسلاب تركيز ناتج يف‬
‫خليط التفاعل عند االتزان‪.‬‬
‫�سنحتاج اإىل‪ :‬تراكيز املتفاعالت‪ ،‬وتراكيز النواجت جميعها‪،‬‬
‫و ‪.Ksp‬‬
‫ِ‬
‫َسلتخدم ثابت حاصل الذائبية يف حساب ذائبية‬
‫‪ .28‬فس كيف ت‬
‫مركرّب أيوين قليل الذوبان؟‬
‫اكتــب معادلــة التفاعــل عند التــزان وتعب� ثابــت حا�سل‬
‫الذوبــان؛ لت�ســاوي قيمــة ‪ s‬الذائبيــة املوليــة للمر ّكــب‪.‬‬
‫وا�ستبــدل م�ساعفــات ‪ s‬املنا�سبــة يف تعبــ� ثابــت حا�ســل‬
‫الذوبان‪ُ ،‬ث ّم ِجد قيمة ‪.s‬‬
‫‪ .29‬صف كيلف ُيق ِّللل وجلود األيلون املشلرتك ذائبيلة املركرّب‬
‫األيوين؟‬
‫يقلّل الأيون امل�ســرتك الذائبية بتحويل اجتاه التزان نحو‬
‫ال�سلبة الرا�سبة‪.‬‬
‫املادة ُّ‬
‫‪84,375 s9 = 6.8×10-37‬‬
‫‪62‬‬
‫الكيمياء‪ .‬الفصل ‪4‬‬
‫دليل حلول الم�صائل‬
‫الـفـ�سل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪4‬‬
‫‪ِّ .30‬‬
‫وضح الفرق بني ‪ Ksp‬و‪ .Qsp‬وهل ُيعدرّ ‪ Qsp‬ثابت اتزان؟‬
‫يُعــدّ ‪ Qsp‬حا�سل �سرب تراكيز الأيونات التي ميكن اأن تكون‬
‫موجــودة يف حملول مر ّكب اأيــوين‪ .‬و ُتقا�ض قيمتــه للمقارنة‬
‫عرب عن حا�ســل �سرب تراكيــز الأيونات‬
‫بقيمــة ‪ Ksp‬التــي ُت ِّ‬
‫املوجــودة فعل ًّيــا يف حملــول م�سبــع‪ .‬حيــث يُعــدّ ‪ Ksp‬ثابــت‬
‫التزان‪ ،‬يف حن ل يُعدّ ‪ Qsp‬ثابت اتزان‪.‬‬
‫‪ .31‬احسـب ذائبية كربونات املاغنسيوم ‪ MgCO3‬يف املاء النقي‬
‫إذا كان ‪ Ksp‬يساوي‪. 2.6×10-9‬‬
‫حتريــر كمية اأقلّ من جزيئات الأك�سجــن يف الأجزاء الأخرى من‬
‫اجل�سم؛ ونتيجة لذلك �س َتن ُتج طاقة اأقلّ توؤدي اإىل �سعور ال�سخ�ض‬
‫بالإعياء والتعب‪.‬‬
‫الف�سل ‪ 4‬مراجعة الف�سل‬
‫ال�صفحات ‪- 157‬‬
‫‪154‬‬
‫‪4-1‬‬
‫اإتقان المفاهيم‬
‫‪[Mg2+][CO32-] = 2.6×10-9‬‬
‫‪ .33‬صلف حاللة اتلزان حتلدث يف احليلاة اليومية بلني عمليتني‬
‫متعاكستني‪.‬‬
‫َ‬
‫تعرب اجل�سر‬
‫ميكن اأن ت�سمل احلالت جمموعة املركبات التي ُ‬
‫ذها ًبــا واإيا ًبــا‪ ،‬وركــوب دراجة هوائيــة‪ ،‬والتــوازن على لعبة‬
‫ال�سي�سو‪ ،‬والتوازن بالوقوف على اليدين‪ ،‬وغ�ها‪.‬‬
‫أو‪ Pb2+‬يوجد يف حملول مائي‪.‬‬
‫مبــا اأن كرومــات املاغن�سيــوم ذائبــة‪ ،‬وكرومــات الر�سا�ــض‬
‫غــ� ذائبــة‪ .‬لــذا‪ ،‬اأ�ســف ‪ 10.0 mL‬مــن حملــول كرومــات‬
‫البوتا�سيــوم تركيــزه ‪ 0.10 M‬اإىل ‪ 100.0mL‬مــن حملول‬
‫مائــي غــ� معروف‪ .‬فاإذا احتــوى املحلول املجهــول على اأيون‬
‫املاغن�سيوم‪ ،‬فلن يتك َّون را�سب من ‪ .MgCrO4‬اأ ّما اإذا احتوى‬
‫ترت�ســب‬
‫املحلــول املجهــول علــى اأيــون الر�سا�ــض ‪ II‬ف�ســوف ّ‬
‫ال�سلبة ال�سفراء اللون‪.‬‬
‫‪ُّ PbCrO4‬‬
‫تتغي فلاذا‬
‫‪ .34‬إذا قيل للك إن تراكيز املتفاعالت والنواتلج ال رّ‬
‫ُستعمل كلمة ديناميكي لوصف االتزان الكيميائي؟‬
‫ت َ‬
‫ت�ستمر املتفاعالت يف اإنتاج النواجت‪ ،‬وت�ستمر النواجت يف اإنتاج‬
‫املتفاعالت‪.‬‬
‫‪s2 = 2.6×10-9‬‬
‫‪s = √‬‬
‫‪2.6×10-9 = 5.1×10-5 M‬‬
‫أي األيونني ‪Mg2+‬‬
‫‪.32‬‬
‫صمم جتربة اعتا ًدا عىل الذائبية ِّ‬
‫لتوضح رّ‬
‫ِّ‬
‫الكيمياء وال�سحة‬
‫الكتابة في الكيمياء‬
‫ابحث عن أزمة االختناق عند النوم‪ ،‬كيف يمكن أن يؤ ِّثر حدوث‬
‫االختناق يف اتزان هيموجلوبني اجلسم؟ للمزيد من املعلومات عن‬
‫اهليموجلوبني ووظيفته يف جسم اإلنسان ارجع إىل املوقع‬
‫‪www.obeikaneducation.com‬‬
‫قــد يــوؤدي انقطــاع التنف�ــض يف اأثنــاء النــوم اإىل تقليــل كميــة‬
‫الأك�سجــن يف الرئتن‪ .‬ويحدث الأثــر نف�سه الناجت عن التنف�ض يف‬
‫إنتــاج الأك�سجن مبعدل‬
‫هواء اجلبــال املرتفعة‪ .‬وي�س ِّبــب التزانُ ا َ‬
‫مما يدفع جزيئات الأك�سجن اإىل البقاء يف الرئتن فيوؤدي‬
‫مرتفع ّ‬
‫حامــال معــه كميات قليلــة مــن الأك�سجن‪.‬‬
‫ذلــك اإىل خــروج الــدم‬
‫ً‬
‫ؤك�سد اإىل‬
‫ويوؤدي الرتكيز املنخف�ض لأك�سجن هيموجلوبن الدم املو َ‬
‫دليل حلول الم�صائل‬
‫فرس‬
‫‪ .35‬هل ُمت ِّثل املعادلة اآلتية اتزانًا‬
‫متجانسا أم غي متجانس؟ ِّ‬
‫ً‬
‫إجابتك‪H2O(s) ⇋H2O(l) :‬‬
‫ُمت ِّثل املعادلة اتزا ًنا غــ� متجان�ض؛ لأن املتفاعالت والنواجت‬
‫متم ِّثلة يف اأكر من حالة فيزيائية‪.‬‬
‫‪ .36‬ما املقصود بموضع االتزان؟‬
‫مو�سع التزان جمموعة حمدَّ دة من تراكيز التزان‪.‬‬
‫وضح كيفية كتابة تعبي ثابت اتزان‪.‬‬
‫‪ِّ .37‬‬
‫ن�سبــة تراكيز النــواجت اإىل ن�سبة تراكيــز املتفاعالت مع كلّ‬
‫تركيز مرفوع اإىل قوة ح�سب معاملها يف املعادلة املوزونة‪.‬‬
‫‪ .38‬مللاذا جيلب أن تعلي انتباهك للحلاالت الفيزيائيلة للنواتج‬
‫واملتفاعالت عند كتابة تعابي ثابت االتزان؟‬
‫ُحت َ‬
‫ال�سلبة النقيــة من تعب�‬
‫ــذف تراكيــز ال�سوائــل واملــواد ُّ‬
‫ثابت التزان‪.‬‬
‫الكيمياء‪ .‬الفصل ‪63 4‬‬
‫الـفـ�سل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪4‬‬
‫‪ .39‬ملاذا تعني قيمة ‪ Keq‬الكبية عدد ًّيا أن النواتج مفضلة يف نظام‬
‫االتزان؟‬
‫تعــرب قيمــة ‪ Ksp‬الكبــ�ة عدد ًّيــا عــن اأن تراكيــز النــواجت‬
‫ّ‬
‫املوجــودة يف الب�سط اأكرب من تراكيز املتفاعالت املوجودة يف‬
‫املقام‪.‬‬
‫الكتلة املولية للمنجنيز = ‪54.94 g/mol‬‬
‫اح�سب عدد مولت املنجنيز‪:‬‬
‫‪1 mol Mn = 19.596 mol Mn‬‬
‫__ × ‪1076.6 g Mn‬‬
‫‪54.94 g Mn‬‬
‫اح�سب الرتكيز املولري‪:‬‬
‫تم إعلادة كتابة معادلة‬
‫‪ .40‬ملاذا حيدث لل ‪ Keq‬لنظام متَّلزن‪ ،‬إذا رّ‬
‫التفاعل بطريقة عكسية؟‬
‫تكون القيمة اجلديدة لـ ‪ Keq‬هي مقلوب قيمتها الأ�سلية‪.‬‬
‫‪ .41‬كيلف لنظلام االتزان أن حيتلوي عىل كميلات صغية وغي‬
‫متغلية من النواتج‪ ،‬ويف الوقت نفسله حيتلوي عىل كميات‬
‫رّ‬
‫ربر ‪ Keq‬ملثل هذا‬
‫كبلية من املتفاعلالت؟ كيف يمكن أن تل ِّ‬
‫االتزان؟‬
‫يحدث مثل هذا التزان اإذا تفاعلت النواجت الأولية املتك ِّونة‬
‫ب�سرعة لدرجة ت�سبح معها �سرعة التفاعل العك�سي م�ساوية‬
‫ل�سرعة التفاعل الأمامي‪ .‬ويجب اأن تكون قيمة ‪ Keq‬العددية‬
‫مير كلّ‬
‫�سغ�ة‪ .‬ول ّ‬
‫تتغ� تراكيز املتفاعالت والنواجت‪ ،‬حيث ّ‬
‫بتغ� كيميائي عندما تت�ساوى‬
‫جزيء من املتفاعالت والنواجت ّ‬
‫�سرعة التفاعلن الأمامي والعك�سي‪.‬‬
‫اإتقان ّ‬
‫حل الم�سائل‬
‫‪ .42‬اكتب تعبي ثابت االتزان رّ‬
‫لكل اتزان متجانس فيا يأيت‪:‬‬
‫‪.a‬‬
‫)‪2N2H4(g) + 2NO2(g) ⇋3N2(g) + 4H2O(g‬‬
‫عدد مولت املذاب(‪)mol‬‬
‫__ = املولرية ‪M‬‬
‫حجم املحلول(‪)L‬‬
‫‪19.596 mol = 135 mol/L Mn‬‬
‫__‬
‫‪0.145 L‬‬
‫يوضح‬
‫‪ .44‬قيملة ‪ Keq‬للتفاعلل ‪ A + 2B⇋C‬تسلاوي ‪ِّ ،3.63‬‬
‫اجلدول ‪ 4-5‬تراكيز املتفاعالت والنواتج يف خليط تفاعلني‬
‫خمتلفني عند درجة احلرارة نفسها‪ .‬حدِّ د ما إذا كان التفاعالن‬
‫يف حالة اتزان ‪.‬‬
‫اجلدول ‪ 4-5‬تراكيز ‪ A‬و‪ B‬و‪C‬‬
‫(‪A )mol/L‬‬
‫(‪B )mol/L‬‬
‫(‪C )mol/L‬‬
‫‪0.500‬‬
‫‪0.621‬‬
‫‪0.700‬‬
‫‪0.250‬‬
‫‪0.525‬‬
‫‪0.250‬‬
‫احسلب ‪ Keq‬باسلتعمال البيانلات اللواردة فلي الجدول‬
‫أعاله‪:‬‬
‫]‪[C‬‬
‫‪Keq = _2 = 3.63‬‬
‫]‪[A][B‬‬
‫‪[N2]3[H2O]4‬‬
‫__ = ‪Keq‬‬
‫‪[N2H4]2[NO2]2‬‬
‫‪.b‬‬
‫(‪)0.250‬‬
‫__‬
‫‪= 3.63‬‬
‫)‪2NbCl4(g)⇋NbCl3(g) + NbCl5(g‬‬
‫]‪[NbCl3][NbCl5‬‬
‫__ = ‪Keq‬‬
‫‪[NbCl4]2‬‬
‫‪ .43‬افلرتض أن لديلك مكع ًبلا ملن فللز املنجنيلز النقلي طلول‬
‫ضلعله ‪ ،5.25cm‬وكتلته تسلاوي ‪ ،1076.6 g‬فا الرتكيز‬
‫املوالري للمنجنيز يف املكعب؟‬
‫اح�سب حجم املكعب وح ِّوله اإىل وحدة ‪:L‬‬
‫‪ = )5.25 cm(3 = 145 cm3‬حجم املكعب‬
‫‪1L‬‬
‫‪= 0.145 L‬‬
‫_×‪145 cm 3‬‬
‫‪1000 cm 3‬‬
‫‪64‬‬
‫(‪)0.700‬‬
‫__‬
‫‪= 3.63‬‬
‫‪)0.500( )0.621(2‬‬
‫الكيمياء‪ .‬الفصل ‪4‬‬
‫التفاعالن يف حالة اتزان‪.‬‬
‫(‪)0.250( )0.525‬‬
‫‪2‬‬
‫مر بخار ماء من خالل برادة حديد فس َينتُج أكسيد احلديد‬
‫‪ .45‬إذا َّ‬
‫الصلب وغاز اهليدروجني عن التفاعل العكي‪ .‬اكتب‬
‫‪ُّ III‬‬
‫معادلة كيميائية موزونة وتعبي ثابت االتزان للتفاعل الذي‬
‫ُينتِج أكسيد احلديد ‪ III‬وغاز اهليدروجني‪.‬‬
‫(‪2Fe)s( + 3H2O)g(⇌ Fe2O3)s( + 3H2)g‬‬
‫‪[H2]3‬‬
‫_ = ‪Keq‬‬
‫‪[H2O]3‬‬
‫دليل حلول الم�صائل‬
‫الـفـ�سل‬
‫‪4‬‬
‫‪4-2‬‬
‫اإتقان المفاهيم‬
‫ٍ‬
‫تفاعل ما عند االتزان؟‬
‫‪ .46‬ما املقصود بالشغل املبذول عىل‬
‫تغ� يف‬
‫التاأثــ� الواقــع علــى التفاعل عند التــزان هــو ا ّأي ّ‬
‫الرتكيــز‪ ،‬احلجــم‪ ،‬ال�سغط‪ ،‬اأو درجــة احلرارة‪ ،‬ويــوؤدي اإىل‬
‫اإزاحة اجتاه التزان نحو اليمن اأو الي�سار‪.‬‬
‫‪ .47‬كيف يصف مبدأ لوتشاتلييه استجابة االتزان لإلجهاد؟‬
‫ين�ــض مبــداأ لوت�سالييــه علــى اأن التزان ينــزاح يف الجتاه‬
‫ُّ‬
‫الذي يق ِّلل من التاأث� الواقع عليه‪.‬‬
‫‪ .48‬ملاذا يس ِّبب إزالة املتفاعل إزاحة االتزان نحو اليسار؟‬
‫لكــي نعيــد ن�سبــة التــزان للمتفاعــالت والنــواجت‪ ،‬ينــزاح‬
‫التزان نحو املتفاعالت‪.‬‬
‫‪ .49‬عند إزاحة االتزان نحو اليمني‪ ،‬ماذا حيدث ِّ‬
‫لكل من‪:‬‬
‫‪ .a‬تراكيز املتفاعالت‬
‫‪ .b‬تراكيز النواتج‬
‫يقلّ تركيز املتفاعالت‪ ،‬يف حن يزداد تركيز النواجت‪.‬‬
‫للتغليات اآلتيلة التأثلي يف موضلع االتزان‬
‫‪ .50‬كيلف يمكلن‬
‫رّ‬
‫ستعمل إلنتاج امليثانول من أول أكسيد الكربون‬
‫للتفاعل ا ُمل َ‬
‫واهليدروجني؟‬
‫حرارة ‪CO(g) + 2H2(g)⇋CH3OH(g) +‬‬
‫‪.a‬‬
‫‪.b‬‬
‫‪.c‬‬
‫‪.d‬‬
‫‪.e‬‬
‫إضافة ‪CO‬‬
‫ينزاح التزان نحو اليمن‬
‫خفض درجة احلرارة‬
‫ينزاح التزان نحو اليمن‬
‫إضافة عامل حم ِّفز‬
‫ل ينزاح التزان نحو اأي اجتاه‪.‬‬
‫إزالة ‪CH3OH‬‬
‫ينزاح التزان نحو اليمن‬
‫تقليل حجم وعاء التفاعل‬
‫ينزاح التزان نحو اليمن‬
‫دليل حلول الم�صائل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫ِ‬
‫اسلتعمل مبدأ لوتشلاتلييه لرح كيف‬
‫‪ .51‬املرشوبـات الغازية‬
‫َ‬
‫فقدان الراب طعمه عند ترك‬
‫تسل ِّبب إزاحة االتزان اآليت‬
‫مفتوحا )‪H2CO3(aq) ⇋H2O(l) + CO2(g‬؟‬
‫غطاء القارورة‬
‫ً‬
‫مبا اأن (‪ CO2)g‬يتح َّرر با�ستمرار فور فتح غطاء القارورة‪ ،‬لذا‬
‫ي�ستمــر التزان يف تغي� اجتاهه اإىل اليمن اإىل اأن ُي�ستن َفد‬
‫(‪.H2CO3)aq‬‬
‫املوضح يف‬
‫‪ .52‬فس كيلف تؤ ِّثر زيادة درجة احللرارة يف االتزان َّ‬
‫املعادلة اآلتية‪ :‬حرارة‪PCl5(g)⇋PCl3(g) + Cl2(g)+‬‬
‫املا�ض‬
‫متيــل عملية الت�سخن اإىل تف�سيــل التفاعل العك�سي ( ّ‬
‫للحرارة) وذلك بتحويل التزان نحو الي�سار‪.‬‬
‫‪ .53‬إذا ُأضيف مذيب سائل من الكلور إىل دورق حيتوي تفاعل‬
‫االتلزان اآليت‪ :‬حلرارة ‪،PCl5(g)⇋PCl3(g) + Cl2(g) +‬‬
‫فكيف يتأ َّثر االتزان عند ذوبان كمية من غاز الكلور؟‬
‫يتجه التزان نحو اليمن لإنتاج املزيد من الكلور‪.‬‬
‫‪ .54‬إذا ُأعطيت التفاعلني اآلتيني عند االتزان‪:‬‬
‫‪.a‬‬
‫)‪N2(g) + 3H2(g)⇋2NH3(g‬‬
‫‪.b‬‬
‫)‪H2(g) + Cl2(g)⇋2HCl(g‬‬
‫ففسر لماذا يس ِّبب تغ رّير حجم وعاء التفاعلين تغ رّير موضع‬
‫ِّ‬
‫االتزان لل ‪ a‬وال يؤ ِّثر في‪b‬؟‬
‫يختلف عدد مــولت الغاز للمتفاعــالت والنواجت يف املعادلة‬
‫‪ ،a‬يف حــن يت�ساوى عدد مــولت الغاز على طريف املعادلة ‪.b‬‬
‫فعندمــا يت�ســاوى عدد مــولت الغاز على طــريف املعادلة‪ ،‬فلن‬
‫لتغ� احلجم ا ّأي تاأث� يف التزان‪.‬‬
‫يكون ُّ‬
‫‪ .55‬هل تتو َّقع أن تزداد أم رّ‬
‫تقل قيمة ‪ Keq‬العددية عند زيادة درجة‬
‫فرس إجابتك‪:‬‬
‫احلرارة يف االتزان اآليت؟ ِّ‬
‫حرارة ‪PCl5(g)⇋PCl3(g) + Cl2(g) +‬‬
‫�ستقلّ قيمة ‪ Keq‬العددية عندما يتح َّول اجتاه التزان نحو‬
‫الي�سار‪ ،‬ويحدث امت�سا�ض للحرارة‪.‬‬
‫الكيمياء‪ .‬الفصل ‪65 4‬‬
‫الـفـ�سل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪4‬‬
‫ُعزز تكوين النواتج يف‬
‫فلرس كيف يمكن أن تُن ِّظم الضغط لت ِّ‬
‫‪ِّ .56‬‬
‫نظام االتزان اآليت‪MgCO3(s)⇋MgO(s) + CO2(g) :‬‬
‫يعزِّ ز تقليل ال�سغط تكوين ‪ MgO‬و‪CO2‬؛ لأن الناجت الغازي‬
‫مييل اإىل اإعادة ال�سغط وا�سرتجاعه‪.‬‬
‫‪ .57‬يتفاعل اإليثيلني ‪ C2H4‬مع اهليدروجني إلنتاج اإليثان ‪C2H6‬‬
‫وفلق املعادللة‪ :‬حلرارة ‪C2H4(g) + H2(g) ⇋C2H6(g) +‬‬
‫كيف يمكنك تنظيم درجة احلرارة هلذا االتزان لكي‪:‬‬
‫‪ .a‬تزيد كمية اإليثان الناتج‪.‬‬
‫خف�ض درجة احلرارة‪.‬‬
‫‪ .b‬تُق ِّلل تركيز اإليثيلني‪.‬‬
‫خف�ض درجة احلرارة‪.‬‬
‫‪ .c‬تزيد كمية اهليدروجني يف وعاء التفاعل‪.‬‬
‫رفع درجة احلرارة‪.‬‬
‫‪4-3‬‬
‫اإتقان المفاهيم‬
‫‪ .58‬ماذا تعني بقولك إن لدى حملولني أيونًا مشرتكًا؟ اذكر ً‬
‫مثاال‬
‫يوضح ذلك‪.‬‬
‫ِّ‬
‫اإذا كان يف املحلولــن اأيون م�ســرتك‪ ،‬فاإن ذلك يعني اأن كليهما‬
‫فمثــال (‪ NaCl)aq‬و (‪KCl)aq‬‬
‫يحتــوي علــى الأيــون نف�ســه‪.‬‬
‫ً‬
‫يحتويان على (‪.Cl-)aq‬‬
‫‪ .59‬ملاذا ال تُعطلى بعض املركرّبات مثل كلوريلد الصوديوم قيم‬
‫‪Ksp‬؟‬
‫ل تعطــى املركبات الذائبــة يف الأغلب قيم ‪ Ksp‬لأنها �ستك ِّون‬
‫ترت�سب مثل‬
‫اأعــدا ًدا كبــ�ة‪ .‬وبالإ�سافــة اإىل ذلك‪ ،‬ناد ًرا مــا ّ‬
‫هــذه املر ّكبــات مــن حماليلهــا اإل اإذا كانت تراكيــز الأيونات‬
‫مرتفعة ب�سورة كب�ة‪.‬‬
‫‪ .60‬األشـعة السينية ملاذا ُيعدرّ اسلتعال كربيتات الباريوم أفضل‬
‫علا أنه‬
‫التعرض لألشعة السينية؟ ً‬
‫من كلوريد الباريوم عند ُّ‬
‫عنلد درجة حرارة ‪ 26°C‬فإن ‪ 37.5 g‬من ‪ BaCl2‬يمكن أن‬
‫تذوب يف ‪ 100 mL‬من املاء‪.‬‬
‫ُتعــدّ اأيونــات الباريــوم مــادة �سا ّمــة لالإن�سان‪ .‬اأ ّمــا كربيتيات‬
‫الباريــوم فيمكــن تناولهــا باأمــان؛ لأن ذائبيتهــا منخف�ســة‬
‫جــدًّ ا‪ .‬وب�سبب ذائبية كلوريد الباريوم العالية؛ فذلك يجعل‬
‫تناوله غاية يف اخلطورة‪.‬‬
‫فرس ما حيدث يف الشكل ‪ 4-23‬اعتا ًدا عىل ‪ Qsp‬و‪.Ksp‬‬
‫‪ِّ .61‬‬
‫�سيتك َّون را�سب؛ لأن ‪.Qsp > Ksp‬‬
‫‪ .62‬صف املحلول الناتج عن خلط حملولني هلا‪ ،Qsp = Ksp‬هل‬
‫يتكون راسب؟‬
‫َّ‬
‫�سيكون املحلول اجلديد م�سب ًعا‪ ،‬ول يتك َّون را�سب‪.‬‬
‫اإتقان ّ‬
‫حل الم�سائل‬
‫‪ .63‬اكتب تعبي ‪ Ksp‬لكرومات الرصاص ‪ ،PbCrO4‬واحسب‬
‫علا أن ‪.Ksp = 2.3×10-13‬‬
‫ذائبيته بوحدة ‪ً ، mol/L‬‬
‫‪Ksp = [Pb2+] [CrO42-] = 2.3×10-13‬‬
‫]‪s = [Pb2+] = [CrO42-‬‬
‫‪s2 = 2.3×10-13‬‬
‫‪s = 4.8×10-7 M‬‬
‫‪ Ksp .64‬لفلوريد اإلسكانديوم ‪ ScF3‬عند درجة حرارة ‪298 K‬‬
‫يساوي ‪ .4.2×10-8‬اكتب معادلة االتزان الكيميائية لذائبية‬
‫فلوريد اإلسكانديوم يف املاء‪ .‬ما تركيز أيونات ‪ Sc3+‬الالزمة‬
‫لتكوين راسب إذا كان تركيز أيون الفلوريد ‪0.076 M‬؟‬
‫(‪ScF3)s(⇌ Sc3+)aq( + 3F-)aq‬‬
‫;‪Ksp = [Sc3+] [F-]3‬‬
‫‪4.2×10-18 = [Sc3+][0.076]3‬‬
‫‪4.2×10-18‬‬
‫_ = ]‪[Sc3+‬‬
‫‪= 9.6×10-15 M‬‬
‫‪)0.076(3‬‬
‫‪66‬‬
‫الكيمياء‪ .‬الفصل ‪4‬‬
‫دليل حلول الم�صائل‬
‫الـفـ�سل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪4‬‬
‫يتكون راسلب عند خلط ‪ 62.6 mL‬من ‪ CaCl2‬الذي‬
‫‪ .65‬هل َّ‬
‫تركيزه ‪ 0.0322 M‬مع ‪ 31.3 mL‬من ‪NaOH‬الذي تركيزه‬
‫ِ‬
‫استعمل البيانات املوجودة يف اجلدول ‪.4-4‬‬
‫‪0.0145 M‬؟‬
‫وضح إجابتك‪.‬‬
‫ِّ‬
‫(‪CaCl2)aq( + 2NaOH ⟶ Ca)OH(2)s( + 2NaCl)aq‬‬
‫(‪Ca)OH(2)s( ⇋ Ca2+)aq( + 2OH-)aq‬‬
‫‪Ksp = [Ca2+] [OH-]2 = 5.0×10-6‬‬
‫(‪)0.0626 L( )0.0322 mol / L‬‬
‫‪[Ca2+] =___= 2.15×10-2 M‬‬
‫(‪)0.0626 L + 0.0313 L‬‬
‫(‪)0.0313 L( )0.0145 mol/L‬‬
‫‪[OH-] =___= 4.83×10-3 M‬‬
‫(‪)0.0626 L + 0.0313 L‬‬
‫]‪Qsp = [2.15×10-2] [4.83×10-3] 2 = [5.02×10-7‬‬
‫ل‪ ،‬ل يتك َّون را�سب؛ لأن ‪ ،Qsp = 5.02×10-7‬وهذا اأقلّ من‬
‫قيمة ‪ Ksp‬لهيدروك�سيد الكال�سيوم التي ت�ساوي ‪.5.0×10-6‬‬
‫‪ .66‬صناعة إيثانلوات اإليثيلل ‪ CH3COOCH2CH3‬مذيلب‬
‫سلتعمل يف صناعلة الورنيلش‪ ،‬ويمكلن إنتاجله بتفاعلل‬
‫ُي‬
‫َ‬
‫اإليثانلول ومحلض اإليثانويك )اخل رّليلك(‪ ،‬ويمكن وصف‬
‫االتزان باملعادلة اآلتية‪:‬‬
‫‪CH3COOH + CH3CH2OH⇋CH3COOCH2CH3 + H2O‬‬
‫احسب ‪ Keq‬باستعمال تراكيز االتزان اآلتية‪:‬‬
‫‪[CH3COOCH2CH3]=2.90 M,‬‬
‫‪[CH3COOH]= 0.316 M,‬‬
‫‪[CH3CH2OH] = 0.313 M, [H2O] = 0.114‬‬
‫]‪[CH3COOCH2CH3][H2O‬‬
‫___ = ‪Keq‬‬
‫]‪[CH3COOH][CH3CH2OH‬‬
‫(‪)2.90 M( )0.114 M‬‬
‫__ =‬
‫(‪)0.316 M( )0.313 M‬‬
‫‪= 3.34‬‬
‫مراجعة عامة‬
‫‪ .67‬تَنتُلج إيثانوات اإليثيلل ‪ CH3COOCH2CH3‬من االتزان‬
‫املوصوف يف املعادلة اآلتية‪:‬‬
‫‪CH3COOH + CH3CH2OH ⇌CH3COOCH2CH3 + H2O‬‬
‫لماذا تس ِّبب إزالة الماء إنتاج المزيد من إيثانوات اإليثيل؟‬
‫تــوؤدي اإزالــة ‪ H2O‬اإىل اإزاحة التزان نحو اليمــن‪ ،‬واإنتاج‬
‫املزيد من اإيثانوات الإيثيل‪.‬‬
‫‪ .68‬كيف يتأ َّثر رّ‬
‫كل اتزان فيا يي بانخفاض درجة احلرارة؟‬
‫‪ .a‬حرارة ‪2O3(g) ⇋3O2(g) +‬‬
‫�سينزاح التفاعل نحو اليمن‪.‬‬
‫‪ + H2(g) + F2(g)⇋2HF(g) .b‬حرارة‬
‫�سينزاح التفاعل نحو الي�سار‪.‬‬
‫‪ .69‬كيلف يتأ َّثر رّ‬
‫كل اتزان فيا يلي بارتفاع كٍّل من درجة احلرارة‬
‫واحلجم يف الوقت نفسه؟‬
‫‪ .a‬حرارة ‪2O3(g)⇋3O2(g) +‬‬
‫تغ� الجتاه نحو الي�سار‪،‬‬
‫�ستوؤدي زيادة درجة احلرارة اإىل ّ‬
‫تغ� الجتاه نحو اليمن‪.‬‬
‫وتوؤدي زيادة احلجم اإىل ّ‬
‫‪ + N2(g) + O2(g)⇋2NO(g) .b‬حرارة‬
‫تغــ� الجتــاه نحو‬
‫�ستــوؤدي زيــادة درجــة احلــرارة اإىل ّ‬
‫تغــ�؛‬
‫اليمــن‪ .‬كمــا ل تــوؤدي زيــادة احلجــم اإىل ا ّأي ّ‬
‫لأن هنــاك اأعــدا ًدا مت�ساويــة مــن جزيئــات املتفاعــالت‬
‫والنواجت‪ .‬و�سيتجه التزان نحو اليمن‪.‬‬
‫‪ .70‬ثابت حاصل الذائبية لزرنيخات الرصاص ‪Pb3(AsO4)2 II‬‬
‫هو ‪ 4.0×10-36‬يف درجة حرارة ‪ 298 k‬احسب الذائبية بوحدة‬
‫‪ mol/L‬هلذا املركرّب عند درجة احلرارة نفسها‪.‬‬
‫‪+ 2AsO‬‬
‫‪3‬‬‫(‪4 )aq‬‬
‫‪2+‬‬
‫(‪)aq‬‬
‫‪Pb3)AsO4(2)s( ⇋ 3Pb‬‬
‫‪s mol/L ⇋ 3s mol/L + 2s mol/L‬‬
‫‪Ksp = [Pb2+]3 [AsO43-]2‬‬
‫‪4.0×10-36 = )3s(3)2s(2‬‬
‫‪4.0×10-36 = 108 s5‬‬
‫‪4.0×10-36‬‬
‫‪s5 = _ = 3.7×10-38‬‬
‫‪108‬‬
‫‪5‬‬
‫‪3.7×10-38 = 3.3×10-8 M‬‬
‫‪s = √‬‬
‫دليل حلول الم�صائل‬
‫الكيمياء‪ .‬الفصل ‪67 4‬‬
‫الـفـ�سل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪4‬‬
‫صحلح اجلملة اآلتية‪ :‬القيمة املنخفضلة لثابت االتزان ‪Keq‬‬
‫‪.71‬‬
‫ِّ‬
‫تعني أن ِكال التفاعلني األمامي والعكي حيدثان ببطء‪.‬‬
‫اجلملــة لي�ســت �سحيحــة‪ ،‬اإذ اإن قيمــة ‪ Keq‬ل تعطــي ا ّأي‬
‫معلومــات حــول �سرعــة حــدوث التفاعــل اأو بطئــه‪ .‬وتعني‬
‫القيمــة املنخف�ســة لـــ ِ ‪ Keq‬فقــط احتــواء نظــام التــزان‬
‫علــى تراكيــز مــن املتفاعالت اأعلى مــن النــواجت عند حدوث‬
‫التفاعالت الأمامية والعك�سية بن�سبة مت�ساوية‪.‬‬
‫‪ .72‬يف نظلام االتلزان )‪ ،N2O4(g)⇋ 2NO2(g‬للون ‪ NO2‬بنلي‬
‫موضح يف الشكل‬
‫فرس اختالف اللون لالتزان كا هو َّ‬
‫غامق‪ِّ .‬‬
‫‪.4-22‬‬
‫التفكير الناقد‬
‫‪ .74‬حتليل افرتض أن نظام اتزان عند درجة حرارة مع َّينة ‪ Keq‬له‬
‫يتكون من ‪50%‬‬
‫تساوي ‪ ،1.000‬ما احتال أن هذا النظام َّ‬
‫فرس إجابتك‪.‬‬
‫متفاعالت و ‪ 50%‬نواتج؟ ِّ‬
‫من املمكن اأن يتك ّون النظام من ‪ 50%‬من املتفاعالت و‪ 50%‬من‬
‫النواجت‪ ،‬ولكن لي�ض من ال�سروري اأن يكون احلال كذلك‪ ،‬حيث‬
‫يتطلّــب ثابت حا�سل الذائبيــة عندما تكون قيمته ‪،1.000‬‬
‫اأن تكــون القيمة العددية لن�سبــة تركيز النواجت اإىل تركيز‬
‫املتفاعــالت م�ساوية للقيمة ‪ ،1.00‬وذلك عندما ُتر َفع قيمة‬
‫كلّ تركيز اإىل قوة ت�ساوي معاملها يف املعادلة املوزونة‪.‬‬
‫سلتعمل ُّ‬
‫تنشلق األملالح أحيانًلا إلعلادة إنعلاﺵ‬
‫‪ .75‬تطبيق ُي‬
‫َ‬
‫تتكون هذه األمالح من كربونات‬
‫شلخص فاقد للوعي؛ إذ َّ‬
‫األمونيلوم‪ .‬فلإذا كانت معادلة تفلكرّك كربونات األمونيوم‬
‫املاص للحرارة كا يأيت‪:‬‬
‫رّ‬
‫)‪(NH4)2CO3(s)⇋2NH3(g) + CO2(g) + H2O(g‬‬
‫الشكل ‪4-22‬‬
‫عــال (حجــم اأقــل) يتجه التــزان نحو‬
‫عنــد وجــود �سغط ٍ‬
‫ويتــم ذلك بالجتاه‬
‫الطــرف الــذي يق ِّلل من قيمــة ال�سغط‪،‬‬
‫ّ‬
‫املحمر‬
‫نحــو الي�سار م�سته ِل ًكا املزيد مــن ‪ NO2‬ذي اللون البني‬
‫ّ‬
‫اللون‪ ،‬ومن ِت ًجا املزيد من ‪ N2O4‬العدمي اللون‪.‬‬
‫ً‬
‫مفعوال في أيام‬
‫فهلل تتو َّقع أن استنشلاق األمالح يعطلي‬
‫فسر إجابتك‪.‬‬
‫الشتاء الباردة كما في أيام الصيف الحارة؟ ِّ‬
‫ما�ــض للحــرارة‪ .‬وعليه‪،‬‬
‫ل؛ لأن حتلُّــل كربونــات الأمونيــوم ّ‬
‫يتحلَّل املر ّكب ب�سرعة اأكرب عند درجة حرارة اأكرب‪.‬‬
‫‪ .76‬إذا علمت َ‬
‫أن ‪ Ksp‬ليوديدات الكادميوم ‪ Cd(IO3)2‬يساوي‬
‫‪ 2.3×10-8‬عند درجة حرارة ‪ ،298 K‬فا تركيز )‪(mol/L‬‬
‫ٍّ‬
‫كل ملن أيونلات الكادميوم وأيونلات اليوديدات يف حملول‬
‫‪ .73‬إضافلة هيدروكسليد البوتاسليوم إىل حمللول هيدروكسليد‬
‫األلومنيوم املشبع ُيق ِّلل من تركيز أيونات األلومنيوم‪ .‬اكتب‬
‫معادللة اتزان الذائبية وتعبي ثابلت حاصل الذائبية ملحلول‬
‫مائي مشبع هليدروكسيد األلومنيوم‪.‬‬
‫(‪Cd)IO3(2)s( ⇋ Cd2+)aq( + 2IO3-)aq‬‬
‫(‪Al)OH(3)s( ⇋ Al3+)aq( + 3OH-)aq‬‬
‫‪s mol/L Cd)IO3(2‬‬
‫‪Ksp = [Al3+][OH-]3‬‬
‫‪[Cd2+] = s mol/L‬‬
‫مشبع مع يوديدات الكادميوم عند درجة حرارة ‪ 298 K‬؟‬
‫تــوؤدي اإ�سافــة هيدروك�سيــد البوتا�سيــوم اإىل زيــادة تركيز‬
‫اأيونــات الهيدروك�سيــد يف املحلــول‪ .‬لذا‪ ،‬يتطلّــب ‪ Ksp‬الثابت‬
‫تخفي�ــض تركيــز اأيونــات الأملنيــوم ِّ‬
‫مو�س ًحــا اأثــر الأيــون‬
‫امل�سرتك‪.‬‬
‫‪[IO3-] = 2s mol/L‬‬
‫‪Ksp = [Cd2+][IO3-]2‬‬
‫‪2.3×10-8 = s)2s(2 = 4s3‬‬
‫‪-3‬‬
‫‪2.3×10‬‬
‫_‬
‫‪= 1.8×10‬‬
‫‪√‬‬
‫‪4‬‬
‫‪-8‬‬
‫‪3‬‬
‫=‪s‬‬
‫‪[Cd2+] = s mol/L = 1.8×10-3 mol/L‬‬
‫‪68‬‬
‫الكيمياء‪ .‬الفصل ‪4‬‬
‫‪[IO3-] = 2s mol/L = 3.6×10-3 mol/L‬‬
‫دليل حلول الم�صائل‬
‫الـفـ�سل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪4‬‬
‫يرتسلب ً‬
‫أوال إذا مترّت إضافة‬
‫‪ .77‬تفسـر البيانـات رّ‬
‫أي املركرّبات َّ‬
‫حملول فلوريلد الصوديوم الذي تركيزه ‪ 0.500 M‬بشلكل‬
‫تدرجيي إىل حملول حيتوي عىل تركيز ‪ 0.500 M‬من أيونات‬
‫ِ‬
‫اسلتعمل اجلـدول ‪ 4-6‬واكتلب‬
‫الباريلوم واملاغنيسليوم؟‬
‫ِ‬
‫معلادالت اتزان الذائبية وتعابي ثابت حاصل الذائبية لكال‬
‫مفرسا إجابتك‪.‬‬
‫املركرّبني‪ ،‬رّ ً‬
‫اجلدول ‪ 4 - 6‬بيانات املركّبن‬
‫الكتلة املولية‬
‫املر ّكب‬
‫الذائبية عند ‪25°C g/L‬‬
‫‪g/mol‬‬
‫‪BaF2‬‬
‫‪175.33‬‬
‫‪1 .1‬‬
‫‪MgF2‬‬
‫‪62.30‬‬
‫‪0.13‬‬
‫(‪BaF2)s( ⇋ Ba2+)aq( + 2F-)aq‬‬
‫‪Ksp = [Ba2+][F-]2‬‬
‫‪1.1 g/L‬‬
‫__ = ‪ = s‬الذائبية املولرية لـ‪BaF2‬‬
‫‪175.33 g/mol‬‬
‫‪= 6.3×10-3 mol/L‬‬
‫مكون‬
‫‪ .78‬السبب والنتيجة افرتض أن لديك ‪ 12.56 g‬من خليط َّ‬
‫فرس كيف يمكن‬
‫من كلوريد الصوديوم وكلوريد الباريوم‪ِّ .‬‬
‫استعال تفاعل الرتسيب لتحديد مقدار رّ‬
‫كل مركرّب يف اخلليط‪.‬‬
‫اإجابة حمتملة‪:‬‬
‫مقطّ‬
‫‪ .1‬اأذب املخلوط يف ماء ر‪.‬‬
‫ً‬
‫حملــول اإ�ساف ًيــا يحتــوي علــى الأنيــون مثــل‬
‫‪ .2‬اأ�ســف‬
‫ر�ســب اأيونات‬
‫الكربونــات‪ ،‬الكرومــات والكربيتــات التي ُت ِّ‬
‫الباريوم جميعها‪.‬‬
‫‪ِّ .3‬‬
‫ر�سح الرا�سب وجفِّفه وق�ض كتلته‪.‬‬
‫‪ .4‬اح�ســب عدد مولت مر ّكب الباريوم املتك ِّون‪ ،‬الذي ي�ساوي‬
‫عدد مولت كلوريد الباريوم يف املخلوط الأ�سلي‪.‬‬
‫‪ .5‬اح�سب كتلة كلوريد الباريوم يف املخلوط الأ�سلي‪ ،‬فيكون‬
‫املتبقي من اخلليط الأ�سلي هو كلوريد ال�سوديوم‪.‬‬
‫الصلبتلني‪ :‬فوسلفات الكالسليوم‬
‫أي املادتلني ُّ‬
‫‪ .79‬قـارن رّ‬
‫وفوسفات احلديد ‪ III‬هلا ذائبية موالرية أكرب؟ إذا علمت أن‬
‫‪ Ksp FePO4 =1.0×10-22‬و‪.KspCa3(PO4)2 =1.2×10-29‬‬
‫رّأيا له ذائبية‪ g/L‬أعىل؟‬
‫‪Ksp)Ca3)PO4(2( = 1.2×10-29‬‬
‫‪[Ca2+]3[PO43-]2 = 1.2×10-29‬‬
‫‪Ksp = [Ba2+][F-]2 = 4s3 = 4)6.3×10-3(3 = 1.0×10-6‬‬
‫‪s = mol/L Ca3)PO4(2‬‬
‫(‪MgF2)s( ⇋ Mg2+)aq( + 2F-)aq‬‬
‫‪[Ca2+] = 3s; [PO43-] = 2s‬‬
‫‪Ksp = [Mg2+][F-]2‬‬
‫‪)3s(3)2s(2 = 1.2×10-29‬‬
‫‪0.13 g/L‬‬
‫__ = ‪ = s‬الذائبية املولرية لـ ‪MgF2‬‬
‫‪62.30 g/mol‬‬
‫‪108 s5 = 1.2×10-29‬‬
‫‪= 2.1×10-3 mol/L‬‬
‫‪Ksp = [Ba2+][F-]2 = 4s3 = 4)2.1×10-3(3 = 3.7×10-8‬‬
‫�سيرت�ســب فلوريد املاغن�سيــوم ا ً‬
‫أول؛ لأن قيمة ‪ Ksp‬املح�سوبة‬
‫لــه التــي ت�ســاوي ‪ 3.7×10-8‬اأقــلّ مــن قيمــة ‪ Ksp‬لفلوريد‬
‫الباريوم التي ت�ساوي ‪.1.0×10-6‬‬
‫‪1.2×10‬‬
‫‪s5 = _ = 1.1×10-31‬‬
‫‪108‬‬
‫‪5‬‬
‫‪s = √‬‬
‫‪1.1×10-31 = 6.4×10-7 mol/L‬‬
‫‪-29‬‬
‫‪Ksp )FePO4( = 1.0×10-22‬‬
‫‪[Fe3+][PO43-] = 1.0×10-22‬‬
‫‪s = mol/L of FePO4‬‬
‫‪[Fe3+] = [PO43-] = s‬‬
‫‪s2 = 1.0×10-22‬‬
‫‪1.0×10-22 = 1.0×10-11 mol/L‬‬
‫‪√‬‬
‫دليل حلول الم�صائل‬
‫=‪s‬‬
‫الكيمياء‪ .‬الفصل ‪69 4‬‬
‫الـفـ�سل‬
‫‪4‬‬
‫فو�سفــات الكال�سيــوم لهــا ذائبية مولرية اأعلــى من فو�سفات‬
‫احلديد ‪.III‬‬
‫‪ Ca3)PO4(2 )g/L( = 6.4×10-7 mol/L×310.2 g/mol‬ذائبية‬
‫‪= 2.0×104- g/L‬‬
‫‪ FePO4)g/L( = 1.0×10-11 mol/L×150.6 g/mol‬ذائبية‬
‫‪= 1.5×10-9 g/L‬‬
‫ذائبية فو�سفات الكال�سيوم اأعلى من ذائبية فو�سفات احلديد‬
‫معربا عنها بوحدة (‪)g/L‬‬
‫‪ً َّ III‬‬
‫م�ساألة تحفيز‬
‫ستعمل يف‬
‫‪ .80‬حتضر الفوسجني الفوسجني ‪ COCl2‬غاز سام ُي َ‬
‫تصنيع بعض األصباغ واألدوية واملبيدات احلرية‪ .‬ويمكن‬
‫حتضيه بتفاعل أول أكسليد الكربون ملع غاز الكلور وفق‬
‫املعادلة‪:‬‬
‫)‪CO(g) + Cl2(g)⇋COCl2(g‬‬
‫بدايل ًة ُو ِضلع ‪ 1.0000 mol‬ملن ِكال الغازين في وعاء‬
‫حجمله ‪ 10.00 L‬وعنلد وصولهملا إللى حاللة االتزان‬
‫أن تركيز ٍّ‬
‫وجلد َّ‬
‫كل منهما ‪ .0.0086 mol/L‬ما تركيز‬
‫الفوسجين عند االتزان؟ وما ‪ Keq‬للنظام؟‬
‫الرتكيز املولري البتدائي ٍّ‬
‫لكل من ‪ CO‬و‪ Cl2‬هو‪:‬‬
‫‪1.0000 mol/10.00 L = 0.1000 mol/L‬‬
‫و اإذا كان تركيــز ‪ CO‬و ‪ Cl 2‬عنــد التــزان ي�ســاوي‬
‫‪ 0.0086 mol/L‬فاإن تركيز ‪:COCl2‬‬
‫‪0.1000 mol/L – 0.0086 mol/L = 0.0914 mol/L‬‬
‫لذلــك‪ ،‬فاإن هذه القيمــة قد نتجت من خــالل التفاعل حيث‬
‫ُمت ِّثل قيمة ‪.COCl2‬‬
‫] ‪[COCl2‬‬
‫(‪)0.0914‬‬
‫‪= __ = 1.2×103‬‬
‫_ = ‪Keq‬‬
‫(‪[CO][Cl2] )0.0086()0.0086‬‬
‫‪70‬‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫الكيمياء‪ .‬الفصل ‪4‬‬
‫مراجعة تراكمية‬
‫‪ .81‬عندما تقوم بعكس معادلة كيميائية حرارية ملاذا جيب عكس‬
‫إشارة ‪∆H‬؟‬
‫عك�ــض املعادلــة الكيميائيــة احلراريــة الطــاردة للحــرارة‬
‫ما�سة للحــرارة‪ ،‬وعليه‪ً ،‬‬
‫فبدل مــن اأن تكون الطاقة‬
‫يجعلهــا ّ‬
‫ممت�سة‪ .‬لذا‪ ،‬يجب تغي� اإ�سارة‬
‫ناجتة عن التفاعل‪� ،‬ست�سبح‬
‫ّ‬
‫‪.∆H‬‬
‫تقويم اإ�سافي‬
‫الكتابة في الكيمياء‬
‫‪ .82‬مركّب جديد ختيل أنك ِ‬
‫عال‪ ،‬وقد قمت برتكيب سائل فريد‬
‫َّ‬
‫وجديد أسلميته يوالن وخمترصه يو‪ .‬يوالن سائل غي سام‪،‬‬
‫وحتضيه غلي مكلف‪ ،‬وله القدرة عىل إذابة كمية كبية من‬
‫غاز ثاين أكسيد الكربون وفق معادلة االتزان‪:‬‬
‫‪CO2(g)⇋CO2(yo), Keq = 3.4×106‬‬
‫لــدى الطالب الكثــ� من املعلومــات الإيجابيــة ل�ستعمالها‪.‬‬
‫يتعــن عليهم اأن يالحظــوا اأن ثابت اتــزان التفاعل ‪-‬‬
‫لــذا‪،‬‬
‫ّ‬
‫ت�ض ثاين اأك�سيــد الكربون ‪ -‬هو رقــم كب�‪ ،‬وعليه‬
‫حيــث ُمي ُّ‬
‫فالتفاعــل ذو كفــاءة عاليــة يف اإزالــة كميــة ثــاين اأك�سيــد‬
‫الكربــون الزائدة من الغالف اجلوي‪ .‬بالإ�سافة اإىل اأن مادة‬
‫اليولن نف�سها ل ت�سر البيئة‪.‬‬
‫تفلرس فيها ميلزة يوالن يف‬
‫‪ .83‬اكتلب مقاللة ملجللة أو صحيفلة ِّ‬
‫مكافحة االرتفاع يف درجات احلرارة عامل ًّيا‪.‬‬
‫�ستتن َّوع تقارير الطالب‪.‬‬
‫‪ .84‬عس املاء يسل ِّبب وجلود أيونات املاغنسليوم والكالسليوم‬
‫فرس باالعتلاد عىل الذائبية مللاذا ُيعدرّ وجود‬
‫يف امللاء عرسه‪ِّ .‬‬
‫هذيلن األيونني أحيانًا غي مرغوب فيله‪ُ ،‬ث رّم أوجد الطرائق‬
‫التي يمكن اختاذها للحدِّ منها‪.‬‬
‫�ستتن َّوع تقارير الطالب‪ .‬وميكن اأن تت�س َّمن‪:‬‬
‫توؤدي قلة ذائبية بع�ض مر ّكبات املاغن�سيوم والكال�سيوم اإىل‬
‫اإتالف التمديدات ال�سحية‪ ،‬وتقليل فاعليتها‪.‬‬
‫�ستــوؤدي قلــة ذائبيــة ‪ CaSO4‬يف املــاء ال�ساخــن اإىل اإتالف‬
‫الأنابيب الناقلة لها‪.‬‬
‫دليل حلول الم�صائل‬
‫الـفـ�سل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪4‬‬
‫تتفاعــل اأيونات املاغن�سيوم والكال�سيوم مــع ال�سابون مك ِّونة‬
‫مر ّكبــات غ� ذائبــة‪ ،‬جاعلة ال�سابون اأقــلّ فاعلية‪ ،‬ومك ِّونة‬
‫تر�سبات على املغا�سل واحل ّمامات‪.‬‬
‫ميكــن اإزالــة اأيونــات الكال�سيــوم واملاغن�سيــوم مــن خــالل‬
‫التنقيــة‪ ،‬اأو تفاعالت ال�ستبــدال‪ ،‬اأو اإ�سافة ‪Ca)OH(2-‬‬
‫(‪. soda )Na2CO3‬‬
‫ميكن معاجلــة املــاء ال�ساخن باإ�سافــة كربونــات ال�سوديوم‪،‬‬
‫ممــا يــوؤدي اإىل تر�سيــب كربونــات الكال�سيوم‪ ،‬ومنــع تكوين‬
‫ّ‬
‫‪ CaSO4‬يف الأنابيب الناقلة‪.‬‬
‫اأ�سئلة الم�ستندات‬
‫اختبار ُمقنَّن‬
‫ال�صفحتان ‪- 159‬‬
‫امللوثات اخلطرة ومنها‪ :‬أول‬
‫التلوث حتتوي عوادم السيارات عىل ِّ‬
‫ُّ‬
‫أكسليد النيرتوجني ‪ NO‬وأول أكسليد الكربون ‪ .CO‬ويمكن أن‬
‫تق َّلل كمية هذين الغازين يف اهلواء اجلوي بتمريرمها فوق سلبيكة‬
‫)عامل حم ِّفز(‪ .‬وعندما يمر غازا ‪ NO‬و ‪ CO‬فوق هذا املح ِّفز ينشأ‬
‫االتزان اآليت‪:‬‬
‫)‪2NO(g) + 2CO(g)⇋N2(g) + 2CO2(g‬‬
‫موضح في الجدول‬
‫ويتأ َّثر ثابت االتزان بدرجة الحرارة‪ ،‬كما هو َّ‬
‫‪.4-7‬‬
‫جدول ‪ Keq 4-7‬مقابل درجة احلرارة‬
‫‪700 K‬‬
‫‪800 K‬‬
‫‪900 K‬‬
‫‪1000 K‬‬
‫‪9.10×1097‬‬
‫‪1.04×1066‬‬
‫‪4.66×1054‬‬
‫‪3.27×1045‬‬
‫‪ .85‬اكتب تعبي ثابت االتزان هلذا االتزان‪.‬‬
‫‪[N2][CO2]2‬‬
‫__ = ‪Keq‬‬
‫‪[NO]2[CO]2‬‬
‫ِ‬
‫اسلتعمل مبلدأ‬
‫‪ .86‬ادرس العالقلة بلني ‪ Keq‬ودرجلة احللرارة‪.‬‬
‫ماصا أم‬
‫لوتشلاتلييه السلتنتاج ما إذا كان التفاعل األمامي ًّ‬
‫طار ًدا للطاقة‪.‬‬
‫وحيــث اإن قيمــة ‪ Keq‬تتناق�ض عند ازديــاد درجة احلرارة‪،‬‬
‫لذا‪ ،‬يُعدّ التفاعل الأمامي طار ًدا للحرارة‪.‬‬
‫دليل حلول الم�صائل‬
‫ربد السيارة ) الرادييرت( املطي بالسبيكة يمكن‬
‫فرس كيف أن ُم َ ِّ‬
‫‪ِّ .87‬‬
‫أن يساعد عىل تقليل تركيز ‪ NO‬و ‪CO‬يف الغالف اجلوي؟‬
‫ــربد ال�سيــارة عند درجــات حرارة مرتفعــة‪ ،‬ومت�سح‬
‫يعمــل ُم َ ِّ‬
‫ال�سيارات كميات كب�ة من الهواء عندما تنتقل من مكان اإىل‬
‫ربد ال�سيارة املطلي بال�سبيكة ميكن اأن يح ّول‬
‫اآخــر‪ ،‬لذا فاإن ُم َ ِّ‬
‫ً‬
‫أقلّ‬
‫ملحوظا مــن مل ِّوثات ‪ NO‬و‪ CO‬اإىل مــواد ا �سر ًرا‬
‫حج ًمــا‬
‫هي ‪ N2‬و‪.CO2‬‬
‫‪158‬‬
‫اأ�سئلة الختيار من متعدِّ د‬
‫أي ممرّا يأيت يصف نظا ًما وصل إىل حالة االتزان الكيميائي؟‬
‫‪.1‬‬
‫ٌّ‬
‫يتكون بفعل التفاعل األمامي‪.‬‬
‫‪ .a‬ال يوجد ناتج جديد َّ‬
‫‪ .b‬ال حيدث التفاعل العكي يف النظام‪.‬‬
‫‪ .c‬تركيز املتفاعالت يف النظام يساوي تركيز النواتج‪.‬‬
‫‪ .d‬رسعة حدوث التفاعل األمامي تساوي رسعة حدوث‬
‫التفاعل العكي‪.‬‬
‫‪d‬‬
‫‪.2‬‬
‫يسلتطيع الطلالب إجلراء التفاعلل بلني أيونلات ‪S2O82-‬‬
‫وأيونات اليوديد ‪I-‬؛ ألنه يسي ببطء ٍ‬
‫كاف لقياس رسعته‪.‬‬
‫)‪+ I2(aq‬‬
‫‪2‬‬‫)‪4 (aq‬‬
‫‪→ 2SO‬‬
‫‪-‬‬
‫)‪(aq‬‬
‫‪+ 2I‬‬
‫‪2‬‬‫)‪8 (aq‬‬
‫‪S2O‬‬
‫تلم تحديد رتبة هلذا التفاعل فلي المختبر لتكلون الرتبة‬
‫رّ‬
‫‬‫‪2‬‬‫األوللى فلي ‪ S2O8‬والرتبلة األولى فلي ‪ . I‬ما قانون‬
‫السرعة الكلي لهذا التفاعل؟‬
‫‪R = k[S2O8-2]2 [I- ] .a‬‬
‫‪R = k[S2O8 -2][I-] .b‬‬
‫‪R = k[S2O8-2][I-]2 .c‬‬
‫‪R = k[S2O8-2 ]2 [I-]2 .d‬‬
‫‪b‬‬
‫الكيمياء‪ .‬الفصل ‪71 4‬‬
‫الـفـ�سل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪4‬‬
‫ِ‬
‫استعمل الرسوم اآلتية لإلجابة عن السؤال ‪.3‬‬
‫(‪MnCO3⇋ Mn2+)aq( + CO32-)aq‬‬
‫(‪Ksp=[Mn2+][CO32-]=)5.60 ×10-9()4.00 ×10-3‬‬
‫‪= 2.24 ×10-11‬‬
‫‪C‬‬
‫‪D‬‬
‫‪A‬‬
‫‪B‬‬
‫أي الرسوم األربعة ُي ِّبني املادة التي هلا أضعف قوى بني جزيئية؟‬
‫‪ .3‬رّ‬
‫‪.a‬‬
‫‪A‬‬
‫‪.b‬‬
‫‪B‬‬
‫‪.c‬‬
‫‪C‬‬
‫‪.d‬‬
‫‪D‬‬
‫‪ .6‬ما ذائبية ‪ MnCO3‬عند درجة حرارة ‪ 298 K‬؟‬
‫‪4.73 ×10-6 M .a‬‬
‫‪6.32 ×10-2 M .b‬‬
‫‪7.48 ×10-5 M .c‬‬
‫‪d. 3.35 ×10-5 M .d‬‬
‫(‪MnCO3⇋ Mn2+)aq( + CO32-)aq‬‬
‫] ‪ = s =[Mn ] = [CO3‬الذائبية‬
‫‪2-‬‬
‫‪b‬‬
‫أي نوع من القوى بني اجلزيئية َينتُج عن عدم توازن مؤ َّقت‬
‫‪.4‬‬
‫رّ‬
‫يف الكثافة اإللكرتونية حول نواة الذرة؟‬
‫‪ .a‬الروابط األيونية‬
‫‪ .b‬قوى التشتُّت‬
‫‪ .c‬قوى ثنائية القطب‬
‫‪ .d‬الروابط اهليدروجينية‬
‫ِ‬
‫استعمل الجدول اآلتي لإلجابة عن األسئلة من ‪ 5‬إلى ‪.7‬‬
‫‪b‬‬
‫بيانات الرتكيز لالتزان الآتي‬
‫(عند ‪MnCO 3 )s( → Mn 2+)aq( + CO 32-)aq( )298 K‬‬
‫املحاولة‬
‫]‪ [Mn 2+‬البتدائي‬
‫]‪[CO 32-‬‬
‫]‪ [Mn 2+‬عند التزان ]‪ [CO 32−‬عند التزان‬
‫‪1‬‬
‫‪0.0000‬‬
‫‪0.00400‬‬
‫‪5.60×10 −9‬‬
‫‪4.00×10 −3‬‬
‫‪2‬‬
‫‪0.0100‬‬
‫‪0.0000‬‬
‫‪1.00×10 −2‬‬
‫‪2.24×10 −9‬‬
‫‪3‬‬
‫‪0.0000‬‬
‫‪0.0200‬‬
‫‪1.12×10 −9‬‬
‫‪2.00×10 −2‬‬
‫‪ .5‬ما قيمة ‪ Ksp‬للِ ‪ MnCO3‬عند درجة حرارة ‪298K‬؟‬
‫‪2.24 ×10-11 .a‬‬
‫‪4.00 ×10-11 .b‬‬
‫‪1.12 ×10-9 .c‬‬
‫‪5.60 ×10-9 .d‬‬
‫‪72‬‬
‫‪a‬‬
‫الكيمياء‪ .‬الفصل ‪4‬‬
‫‪2+‬‬
‫‪-11‬‬
‫‪)s()s(=s = 2.24 ×10‬‬
‫‪2‬‬
‫‪s = √‬‬
‫‪2.24 ×10-11 = 4.73 ×10-6 M‬‬
‫‪.7‬‬
‫عند خلط ‪ 50 mL‬من ‪ K2CO3‬الذي تركيزه ‪3.00×10-6 M‬‬
‫سليتكون راسلب من ‪MnCO3‬‬
‫مع ‪ 50 mL‬من ‪، MnCl2‬‬
‫َّ‬
‫فقط عندما يكون تركيز حملول ‪ MnCl2‬أكرب من ‪:‬‬
‫‪7.47 ×10-6 M .a‬‬
‫‪1.49 ×10-5 M .b‬‬
‫‪2.99 ×10-5 M .c‬‬
‫‪1.02 ×10-5 M .d‬‬
‫‪c‬‬
‫مبا اأن حجم املحلــول قد تت�ساعف‪ ،‬فاإن تركيز ]‪ [CO32-‬يف‬
‫اخلليط‪:‬‬
‫‪M‬‬
‫‪3.00×10 M‬‬
‫__‬
‫‪=1.5 ×10‬‬
‫‪-6‬‬
‫‪-6‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2+‬‬
‫‪[Mn ][CO32-]= [Mn2+][1.5 ×10-6] = 2.24 ×10-11 M‬‬
‫تركيــز اأيــون ]‪ [Mn2+‬ي�ســاوي ‪ 1.49 ×10-5 M‬وي�ســاوي‬
‫تركيــز اأيــون ]‪ [Mn2+‬يف اخلليط‪ .‬ولتكويــن را�سب يجب اأن‬
‫يكون تركيز حملول ‪ MnCl2‬الأ�سلي كما يلي‪:‬‬
‫‪= 2)x( = 2)1.49 ×10 M( =2.99×10 M‬‬
‫‪-5‬‬
‫‪-5‬‬
‫‪a‬‬
‫دليل حلول الم�صائل‬
‫الـفـ�سل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪4‬‬
‫اأ�سئلة الإجابات الق�سيرة‬
‫‪ .8‬اكتب تعبي ثابت االتزان رّ‬
‫لكل اتزان غي متجانس فيا يي‪:‬‬
‫‪.a‬‬
‫)‪2NaHCO3(s)⇋Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g‬‬
‫]‪Keq=[H2O][CO2‬‬
‫‪.b‬‬
‫)‪C6H6(l) ⇋C6H6(g‬‬
‫ظهر يف هذا الرسلم‬
‫‪ .12‬صنِّلف نوع التفاعلل الكيميائي الذي َي َ‬
‫البياين‪ ،‬وكيف تدعم البيانات فيه استنتاجك؟‬
‫يُعــدّ هــذا التفاعل ‪ -‬علــى الأغلب ‪ -‬تفاعل تفــكّك‪ .‬حيث‬
‫يوجد هناك متفاعل واحد ُيظهِره املنحنى ‪ ،A‬وتقلّ ذائبيته‬
‫كلما ا�س ُته ِلك‪ .‬كما اأن هناك ناجتن ُمم َّثلن يف اخلطن ‪ B‬و‪،C‬‬
‫تزداد ذائبيتها بازدياد الزمن‪ ،‬حيث اإنهما يتك ّونان من تفكّك‬
‫‪.A‬‬
‫]‪Keq = [C6H6‬‬
‫ِ‬
‫احلجلر اجلليي )‪ CaCO3(s‬اجلي احلي‬
‫نتلج علن تسلخني‬
‫‪َ .9‬ي ُ‬
‫)‪ CaO(s‬وغلاز ثلاين أكسليد الكربلون‪ .‬اكتلب تعبلي ثابت‬
‫االتزان للتفاعل العكي‪.‬‬
‫]‪Keq=[CO2‬‬
‫اأ�سئلة الإجابات المفتوحة‬
‫ِ‬
‫استعمل المخ َّطط اآلتي لإلجابة عن األسئلة من ‪ 10‬إلى ‪.12‬‬
‫‪πYÉØàdG Ò°S‬‬
‫‪C‬‬
‫‪õ«cÎdG‬‬
‫‪B‬‬
‫‪A‬‬
‫‪øeõdG‬‬
‫‪ .10‬صف شكل الرسم البياين عند حدوث االتزان‪.‬‬
‫يحــدث التــزان عندما ت�سبح اخلطــوط اأفقية‪ ،‬حيث تبقى‬
‫تراكيز املتفاعالت والنواجت ثابتة عند هذه النقطة‪.‬‬
‫صفرا عند هناية هذا‬
‫فرس ملاذا ال يسلاوي تركيلز املتفاعالت ً‬
‫‪ِّ .11‬‬
‫التفاعل؟‬
‫�سفــرا يف نهايــة التفاعل؛ لأن‬
‫ل ي�ســاوي تركيــز املتفاعالت‬
‫ً‬
‫التفاعــل يف حالــة اتــزان‪ .‬وحتــى ُين ِتــج التفاعــل العك�ســي‬
‫مزيــدً ا من النــواجت‪ ،‬يجب اأن تكون �سرعتــه م�ساوية ل�سرعة‬
‫التفاعل الأمامي الذي َي�سته ِلك املتفاعالت‪.‬‬
‫دليل حلول الم�صائل‬
‫الكيمياء‪ .‬الفصل ‪73 4‬‬
CHAPTER
18
SOLUTIONS MANUAL
Acids and Bases
Section 18.1 Introduction to Acids
and Bases
pages 634–643
reaction are H3O1 and SO422. Write a balanced
equation for the reaction and identify the
conjugate acid-base pairs.
Practice Problems
HSO42(aq) 1 H2O(l) 6 H3O1(aq) 1 SO422(aq).
pages 635–640
Reactant base: H2O; conjugate acid: H3O
1. Write balanced equations for reactions between
the following.
a. aluminum and sulfuric acid
2Al(s) 1 3H2SO4(aq) 0 Al2(SO4)3(aq) 1 3H2(g)
b. calcium carbonate and hydrobromic acid
CaCO3(s) 1 2HBr(aq) 0 CaBr2(aq) 1 H2O(l) 1
CO2(g)
2. Challenge Write the net ionic equation for the
reaction in question 1b.
Ca21(aq) 1 CO322(aq) 1 2H1(aq) 1 2Br2(aq) 0
Ca21(aq) 1 2Br2(aq) 1 H2O(l) 1 CO2(g)
CO322(aq) 1 2H1(aq) 0 CO2(g) 1 H2O(l)
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
4. Challenge The products of an acid-base
3. Identify the conjugate acid-base pairs in the
following reactions.
a. NH41 (aq) 1 OH2(aq) 6 NH3(aq) 1
H2O(l)
b. HBr(aq) 1 H2O(l) 6 H3
O1(aq)
1
Br2(aq)
c. CO322(aq) 1 H2O(l) 6 HCO32(aq) 1
OH2(aq)
Conjugate
base
Base
Conjugate
acid
a. NH41
NH3
OH2
H2O
b. HBr
Br2
H2O
H3O1
c. H2O
OH2
CO322
HCO32
Acid
1
Reactant acid: HSO42; conjugate base: SO422
Section 18.1 Assessment
page 643
5. Explain why many Lewis acids and bases are
not classified as Arrhenius or Brønsted-Lowry
acids and bases.
A Lewis acid is an electron pair acceptor and a
Lewis base is an electron pair donor. A Lewis
acid may not have an ionizable hydrogen ion
or hydroxide ion to qualify as an Arrhenius acid
or base. A Lewis acid may not have a hydrogen
ion to donate, so that it could not qualify as a
Bronsted-Lowry acid. However, all Lewis bases are
Brønsted-Lowry bases because they can accept a
hydrogen ion
6. Compare the physical and chemical properties
of acids and bases.
Physical Properties: Acids taste sour and conduct
electricity. Bases taste bitter, feel slippery, and
conduct electricity.
Chemical Properties: Acids react with some metals
to produce hydrogen gas and with carbonates to
produce carbon dioxide. Acids turn blue litmus
red. Bases react with acids and turn red litmus
blue.
7. Explain how the concentrations of hydrogen
ions and hydroxide ions determine whether a
solution is acidic, basic, or neutral.
In an acidic solution, [H1] . [OH2]; in a neutral
solution, [H1] 5 [OH2]; in a basic solution, [H1] ,
[OH2].
Solutions Manual
Chemistry: Matter and Change • Chapter 18
357
18
SOLUTIONS MANUAL
8. Explain why many compounds that contain
one or more hydrogen atoms are not classified
as Arrhenius acids.
Only compounds that have one or more ionizable
hydrogen atom are Arrhenius acids. An ionizable
hydrogen atom is an atom that is bonded to an
electronegative element such as oxygen.
9. Identify the conjugate acid-base pairs in the
following equation.
Section 18.2 Strengths of Acids
and Bases
pages 644–649
Practice Problems
pages 647–649
12. Write ionization equations and acid ionization
constant expressions for the following acids.
a. HClO2
HNO2 1 H2O 6 NO22 1 H3O1
HClO2(aq) 1 H2O(l) 6 H3O1(aq) 1 ClO22(aq)
HNO2 (acid) and NO22 (conjugate base); H2O
(base) and H3O1 (conjugate acid)
Ka =
10. Write the Lewis structure for phosphorus
trichloride (PCl3). Is PCl3 a Lewis acid, a Lewis
base, or neither?
11. Interpreting Scientific Illustrations In the
accompanying structural formula, identify any
hydrogen atoms that are likely to be ionizable.
—
H
HNO2(aq) 1 H2O(l) 6 H3O1(aq) 1 NO22(aq)
—
H
__
[H3O+] [NO22]
[HNO2]
O—H
HIO(aq) 1 H2O(l) 6 H3O1(aq) 1 IO1(aq)
Ka 5
O
The two hydrogen atoms attached to oxygen
atoms are ionizable.
[H O ][IO ]
__
3
+
–
[HIO]
13. Write the first and second ionization equations
for H2SeO3.
H2SeO3(aq) 1 H2O(l) 6 HSeO32 (aq) 1 H3O1(aq)
HSeO32(aq) 1 H2O(l) 6 SeO322 (aq) 1 H3O1(aq)
14. Challenge Given the expression
C—C—C
H—O
5
c. HIO
Phosphorus in PCl3 has three electrons, which
it shares with three chlorine atoms, and an
unshared pair of electrons. The unshared pair can
act as Lewis base.
O
[HCIO2]
b. HNO2
Ka
Cl
Cl P Cl
[H3O+][CIO2]
__
32
Ka 5
1
[ASO4 ] [H3O ]
__
, write the balanced
[HAsO422]
equation for the corresponding reaction.
HAsO422(aq) 1 H2O(l) 6 H3O1(aq) 1 AsO432
358
Chemistry: Matter and Change • Chapter 18
Solutions Manual
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
CHAPTER
18
CHAPTER
SOLUTIONS MANUAL
15. Write ionization equations and base ionization
constant expressions for the following bases.
a. hexylamine (C6H13NH2)
C6H13NH2(aq) 1 H2O(l) 6 C6H13NH31(aq) 1
OH2(aq)
Kb
5
[C H NH ] [OH ]
__
6 13
1
3
2
[C6H13NH2]
b. propylamine (C3H7NH2)
C3H7NH2(aq) 1 H2O(l) 6 C3H7NH31(aq) 1
OH2(aq)
Kb 5
__
[C3H7NH31] [OH2]
[C3H7NH2]
c. carbonate ion (CO322)
CO322(aq) 1 H2O(l) 6 HCO32(aq) 1 OH2(aq)
Kb
[HCO ] [OH ]
= __
2
3
2
[CO322]
d. hydrogen sulfite ion (HSO32)
HSO32 (aq) 1 H2O(l) 6 H2SO3(aq) 1 OH2 (aq)
2
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
Kb 5
[H2SO3] [OH ]
__
[HSO32]
16. Challenge Write an equation for a base
equilibrium in which the base in the forward
reaction is PO432 and the base in the reverse
reaction is OH2
PO432(aq) 1 H2O(l) 6 HPO422(aq) 1 OH2(aq)
Section 18.2 Assessment
page 649
17. Describe the contents of dilute aqueous
solutions of the strong acid HI and the weak
acid HCOOH.
The solution of HI contains only H3O1 and I2 ions
and water molecules. The solution of HCOOH
contains H3O1 and HCOO2 ions, and HCOOH and
H2O molecules.
18. Relate the strength of a weak acid to the
strength of its conjugate base.
The stronger the acid is, the weaker its conjugate
base. The weaker the acid is, the stronger its
conjugate base.
19. Identify the conjugate acid-base pairs in each
equation.
a. HCOOH(aq) 1 H2O(l) 6 HCOO2(aq) 1
H3O1(aq)
acid: HCOOH; conjugate base: HCOO2; base:
H2O; conjugate acid: H3O1;
b. NH3(aq) + H2O(l) 6 NH41(aq) 1 OH2(aq)
acid: H2O; conjugate base: OH2; base: NH3;
conjugate acid: NH41
20. Explain what the Kb for aniline tells you.
(Kb = 4.3 × 10–10).
The size of aniline’s Kb indicates that aniline is a
weak base.
21. Interpret Data Use the data in Table 18.4
to put the seven acids in order according to
increasing electrical conductivity.
HS2, HCO32, H2S, H2CO3, CH3COOH, HCOOH, HF
Solutions Manual
Chemistry: Matter and Change • Chapter 18
359
18
CHAPTER
SOLUTIONS MANUAL
Section 18.3 Hydrogen Ions
and pH
pages 650–658
23. Challenge Calculate the number of H1 ions
and the number of OH2 ions in 300 mL of pure
water at 298 K.
At 298 K, [H1] 5 [OH2] 5 1.0 3 1027M
Practice Problems
Mol H1 5
pages 651–657
22. The concentration of either the H1 ion or the
OH2 ion is given for four aqueous solutions
at 298 K. For each solution, calculate [H1] or
[OH2]. State whether the solution is acidic,
basic, or neutral.
a. [H1] 5 1.0 3 10213M
Kw 5 [H1][OH2]
(1.0 3 10 )[OH ]
1.0 3 10
__
5 __
213
1.0 3
2
10213
Number of H1 5 number of OH2 5
1.8 3 1016 ions
following ion concentrations at 298 K.
a. [H1] 3 1.0 3 1022M
pH 5 2log [H1]
pH 5 2log(1.0 3 1022)
pH 5 2.00
.
the solution is basic.
b. [H1] 5 3.0 3 1026M
Kw 5 [H1][OH2]
pH 5 2log [H1]
3
1.0 3 10
__
5 __
2
214
1.0 3 10
[H1](1.0
1027)
pH 5 2log(3.0 3 1026)
1.0 3 1027
7
pH 5 5.52
[H1] 5 1.0 3 1027M
[OH2] 5 [H1], the solution is neutral.
[OH2]
5 1.0 3
1023M
Kw 5 [H1][OH2]
the following [H1] at 298 K.
a. [H1] 5 0.0055M
pH 5 2log 0.0055
1.0 3
3
__
5 __
[H1](1.0
1.0 3 1023
25. Calculate the pH of aqueous solutions having
pH 5 2log [H1]
1.0 3 10214 5 [H1](1.0 3 1023)
10214
__
6.0231023 H1 ions
5
1 mol
1.8 3 1016 H1 ions
[OH2]
b. [OH2] 5 1.0 3 1027M
c.
3.0 3 1028 mol H1 ions 3
[OH2] 5 1.0 3 1021M
[H1],
1000 mL
300 mL 5 3.0 3 1028 mol
1023)
pH 5 2.26
1.0 3 1023
b. [H1] 5 0.000084M
[H1] 5 1.0 3 10211M
[OH2] > [H1], the solution is basic.
pH 5 2log [H1]
pH 5 2log 0.000084
d. [H1] 5 4.0 3 1025M
pH 5 4.08
Kw 5 [H1][OH2]
1.0 3 10214 5 (4.0 3 1025)[OH2]
5
1.0 3 10
__
(4.0 3 10 )[OH ]
5 __
214
4.0 3
[OH2]
1025
5 2.5 3
25
2
(4.0 3 1025)
10210M
[H1] . [OH2], the solution is acidic
360
Chemistry: Matter and Change • Chapter 18
Solutions Manual
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
214
1.0 3
27
24. Calculate the pH of solutions having the
1.0 3 10214 5 (1.0 3 10213)[OH2]
10213
1.0 3 10 mol
__
1L
3 _
3
1L
CHAPTER
18
SOLUTIONS MANUAL
26. Challenge Calculate the pH of a solution
having [OH2] 5 8.2 3 1026M.
[OH2] 5 8.2 3 1026M
Kw 5 [H1][OH2] 3 [H1](8.2 3 1026)
[H1]
1.0 3 10
5 __ 5 1.2 3 10
214
29
8.2 3 1026
solutions with the following concentrations at
298 K.
a. [OH2] 5 0.000033M
pOH 5 2log [OH2]
pOH 5 2log (0.000033)
pH 5 2log [H1]
pOH 5 4.48
pH 5 2log(1.2 3 1029)
pH 5 14.00 2 4.48 5 9.52
pH 5 8.92
b. [H1] 5 0.0095M
27. Calculate the pH and pOH of aqueous
solutions with the following ion concentrations
at 298 K.
a. [OH2] 5 1.0 3 1026M
pOH 5 2log [OH2]
pOH 5 2log(1.0 3 1026)
pOH 5 6.00
pH 5 14.00 2 pOH 5 14.00 2 6.00 5 8.00
b. [OH2] 5 6.5 3 1024M
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
28. Calculate the pH and the pOH of aqueous
pH 5 2log (0.0095)
pH 5 2.02
pOH 5 14.00 2 2.02 5 11.98
29. Challenge Calculate pH and pOH for an
aqueous solution containing 1.0 3 1023 mol of
HCl dissolved in 5.0 L of solution.
[HCl] 5 [H1] 5
2.0 3 1024M
1.0 3 10 mol
__
5 0.00020M 5
23
5.0 L
pOH 5 2log [OH2]
pH 5 2log(2.0 3 1024) 5 2(23.70) 5 3.70
pOH 5 2log(6.5 3 1024)
pOH 5 14.00 2 3.70 5 10.30
30. Calculate [H1] and [OH2] in each of the
pOH 5 3.19
pH 5 14.00 2 pOH 5 14.00 2 3.19 5 10.81
c. [H1] 5 3.6 3 1029M
pH 5 2log [H1]
pH = 2log(3.6 3 1029)
pH 5 8.44
pOH 5 14.00 2 pH 5 14.00 2 8.44 5 5.56
d.
pH 5 2log [H1]
[H1]
5 2.5 3
1022M
pH 5 2log(22.5 3 1022)
pH 5 1.60
pOH 5 14.00 2 pH 5 14.00 2 1.60 5 12.40
following solutions.
a. Milk, pH 5 6.50
[H1] 5 antilog (2pH)
[H1] 5 antilog (26.50) 5 3.2 3 1027M
pOH 5 14.00 2 pH 5 14.00 2 6.50 5 7.50
[OH2] 5 antilog (2pOH)
[OH2] 5 (27.50) 5 3.2 3 1028M
b. Lemon juice, pH 5 2.37
[H1] 5 antilog (2pH)
[H1] 5 antilog (22.37) 5 4.3 3 1023M
pOH 5 14.00 2 pH 5 14.00 2 2.37 5 11.63
[OH2] 5 antilog (2 pOH)
[OH2] 5 antilog (211.63) 5 2.3 3 10212M
Solutions Manual
Chemistry: Matter and Change • Chapter 18
361
18
SOLUTIONS MANUAL
c. Milk of magnesia, pH 5 10.50
[H1]
33. Calculate the Ka of the following acids using
5 antilog (2pH)
[H1] 5 antilog (210.50) 5 3.2 3 10211M
pOH 5 14.00 2 pH 5 14.00 2 10.50 5 3.50
[OH2] 5 antilog (23.50) 5 3.2 3 1024M
[H1] 5 antilog (2pH)
5 antilog (2pH)
[H1] 5 antilog (23.30) 5 5.0 3 1024M
[H1] 5 antilog (211.90) 5 1.3 3 10212M
[C6H5COO2] 5 [H1] 5 5.0 3 1024M
pOH 5 14.00 2 pH 5 14.00 211.90 5 2.10
[OH2]
5 antilog (22.10) 5 7.9 3
1023M
31. Challenge Calculate the [H1] and [OH2] in a
sample of seawater with a pOH 5 5.60.
[OH2] 5 antilog (25.60) 5 2.5 3 1026M
1029M
the given information.
a. 0.220M solution of H3AsO4, pH 5 1.50
__
[H1][H2AsO42]
[H3AsO4] 5 0.220M 2 3.2 3
1022 M
5 0.188M
[H1] 5 antilog (2pH)
[H1] 5 antilog(23.00) = 1.0 3 1023M
1022)
3 10 )(1.0 3 10 )
[H ][CNO ] (1.0
__
= ___
1
23
0.188
b. 0.0400M solution of HClO2, pH 5 1.80
[H ][CIO ]
__
[HCNO]
23
(0.099)
Ka 5 1.0 3 1025
(C3H7COOH), pOH 5 11.18
pH 5 14.00 2 pOH
pH 5 14.00 2 11.18 5 2.82
2
2
[HCIO2]
[H1] 5 antilog (2pH)
[H1] 5 antilog (2pH)
[H1] 5 antilog(22.82) 5 1.5 3 1023M
[H1] 5 antilog (21.80) 5 1.6 3 1022M
[C3H7COO2] 5 [H1] 5 1.5 3 1023M
[CIO22] 5 [H1] 5 1.6 3 1022M
[C3H7COOH] 5 0.150M 2 1.5 3 1023M 5
0.149M
[HCIO2] 5 0.0400M 2 1.6 5
Ka 5
1022M
5 0.024M
3
___
5 1.1 3 10
(1.6 3
1022)(1.6
1022)
22
0.024
Ka 5
3 10 )(1.5 3 10 )
[H ] [C H COO ] (1.5
__
= ___
(0.149)
1
Chemistry: Matter and Change • Chapter 18
3 7
2
23
[C3H7COOH]
Ka 5 1.5
362
23
2
c. 0.150M solution of butanoic acid
3
___
5 5.4 3 10
1
pH 5 14.00 2 11.00 5 3.00
Ka 5
[H2AsO42] 5 [H1] 5 3.2 3 1022M
Ka 5
(3.5 3 1023)
[HCNO] 5 0.100 2 1.0 3 1023M 5 0.099M
[H1] 5 antilog (21.50) 5 3.2 3 1022M
(3.2 3
[C6H5COOH]
24
[CNO2] 5 [H1] = 1.0 3 1023M
[H3AsO4]
[H1] 5 antilog (2pH)
Ka 5
24
pH 5 14.00 2 pOH
32. Calculate the Ka for the following acids using
1022)(3.2
2
6 5
pOH 5 11.00
5 antilog (28.40) 5 4.0 3
5
[H ][C H COO ]
(5.0 3 10 )(5.0 3 10 )
__
5 ___
1
Ka 5
b. 0.100M solution of cyanic acid (HCNO),
pH 5 14.00 2 5.60 5 8.40
Ka
[C6H5COOH] 5 0.00330M 2 5.0 3 1024M 5
0.0028M
Ka 5 8.9 3 1025
[OH2] 5 antilog (2pOH)
[H1]
pH 5 14.00 2 pOH
pH 5 14.00 2 10.70 5 3.30
d. Household ammonia, pH 11.90
[H1]
the given information.
a. 0.00330M solution of benzoic acid
(C6H5COOH), pOH 5 10.70
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
CHAPTER
3 1025
Solutions Manual
23
CHAPTER
18
SOLUTIONS MANUAL
34. Challenge Calculate the Ka of a 0.0091M
solution of an unknown acid (HX) having
a pOH of 11.32. Use Table 18.4 to identify
the acid.
pH 5 14.00 2 pH
pH 5 14.00 2 11.32 5 2.68
[H1]
39. List the information needed to calculate the Ka
of a weak acid.
The pH, pOH, or [H1] and the initial concentration
of the acid are needed to calculate Ka. Kb can also
be used.
40. Calculate The pH of a tomato is approxi-
5 antilog (2pH)
[H1] 5 antilog (22.8) 5 2.1 3 1023M
[X2] 5 [H1] 5 2.1 3 1023M
mately 4.50. What are [H1] and [OH2] in a
tomato?
[H1] 5 antilog (24.50) 5 3.2 3 1025M
pOH 5 14.00 24.50 5 9.50
[HX] 5 0.0091 2 0.0021 5 0.0070M
(0.0021)(0.0021)
Ka 5 __ 5 6.3 3 1024
(0.0070)
[OH2] 5 antilog (29.50) 5 3.2 3 10210M
41. Determine the pH of a solution that contains
The acid could be hydrofluoric acid (HF).
1.0 3 1029 mole of OH2 ions per liter.
[OH2] 5
Section 18.3 Assessment
35. Explain why the pH of an acidic solution is
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
always a smaller number than the pOH of the
same solution.
The sum of pH and pOH is 14.00. If a solution is
acidic, its pH is less than 7.00. Therefore, pOH
must be greater than 7.00.
36. Describe how you can determine the pH of a
solution if you know its pOH.
1L
–9M
pH 5 14.00 2 pOH
pH 5 14.00 2 9.00 5 5.00
42. Calculate the pH of the following solutions.
a. 1.0M HI
[H1] 5 1.0M
pH 5 2log[H1] 5 2log 1.0
pH 5 0.00
Subtract the pOH from 14.00.
b. 0.050M HNO3
37. Explain the significance of Kw in aqueous
solutions.
OH2
At 298 K, the product of the
and
concentrations in any aqueous solution equals
1.00 3 10214. If one ion concentration is known,
the other can be calculated using the Kw
expression.
38. Explain, using Le Châtelier’s principle, what
happens to the [H1] of a 0.10M solution of
acetic acid when a drop of NaOH solution is
added.
H2O(l) 6 H1(aq) 1 OH2(aq)
The increase in OH2 ion from the drop of NaOH
shifts the self-ionization of water toward the left
and increases the amount of undissociated water
molecules. [OH2] increases and [H1] decreases.
Solutions Manual
–9
pOH 5 2log 1.0 3 1029 5 9.00
page 658
H1
1.0 3 10 mol
__
5 1.0 3 10
[H1] 5 0.050M
pH 5 2log[H1] 5 2log 0.050
pH 5 1.30
c. 1.0M KOH
[OH2] 5 1.0M
pOH 5 2log[OH2] 5 2log 1.0
pOH 5 0.00
pH 5 14.00 2 0.00 5 14.00
d. 2.4 3 1025M Mg(OH)2
[OH2] 5 2 3 [Mg(OH)2] 5 (2)(2.4 3 1025M) 5
4.8 3 1025M
pOH 5 2log 4.8 3 1025 5 4.32
pH 5 14.00 2 4.32 5 9.68
Chemistry: Matter and Change • Chapter 18
363
CHAPTER
18
SOLUTIONS MANUAL
43. Interpret Diagrams Refer to Figure 18.15
to answer these questions: What happens to the
[H1], [OH2], pH, and pOH as a neutral solution becomes more acidic? As a neutral solution
become more basic?
As the solution becomes more acidic, [H1]
increases from 1027 to 1, [OH2] decreases from
1027 to 10214, pH changes from 7 to 0 and pOH
changes from 7 to 14. As a neutral solution
becomes more basic, [H1] decreases from 1027 to
10214, [OH2] increases from 1027 to 1, pH changes
from 7 to 14 and pOH changes from 7 to 0.
Section 18.4 Neutralization
pages 659–668
3NaOH 1 H3PO4 0 Na3PO4 1 3H2O
0.100 mol H PO
3 mol H
__
3 __
1L
1 mol H PO
1L
3 25.00 mL 3 _ 5 0.00750 mol
3
Mol H1 5
1
4
3
4
1000 mL
mol H1 5 mol OH2 5 0.00750 mol
(LNaOH)(MNaOH) 5 0.00750 mol
__
_
(LNaOH) 5 (0.00750 mol) 5 0.0150 L
(0.500 mol/L)
1000 mL
= 15.0 ml NaOH
0.0150 liter 3
1L
44. What is the molarity of a nitric acid solution if
43.33 mL 0.1000M KOH solution is needed to
neutralize 20.00 mL of the acid solution?
HNO3 1 KOH 0 KNO3 1 H2O
0.1000 mol KOH
1L
43.33 mLKOH 3
3
1000 mL
1 L KOH
5 4.333 3 1023 mol KOH
1 mol HNO3
4.333 3 1023 mol KOH 3
1 mol KOH
5 4.333 3 1023 mol HNO3
_ __
__
___ 5 0.2167M
4.333 3 1023 mol HNO3
0.02000 L HNO3
45. What is the concentration of a household
ammonia cleaning solution if 49.90 mL of
0.5900M HCl is required to neutralize
25.00 mL of the solution?
HCl 1 NH3 0 NH41 1 Cl2
49.90 mL HCl 3
0.5900 mol HCl
1L
_
3 __
1000 mL
5 2.944 3 1022 mol HCl
2.944 3 1022 mol HCl 3
that occur when the following salts dissolve in
water. Classify each solution as acidic, basic, or
neutral.
a. ammonium nitrate
NH41(aq) 1 H2O(l) 6 NH3(aq) 1 H3O1(aq)
The solution is acidic.
b. potassium sulfate
SO422(aq) 1 H2O(l) 6 HSO42(aq) 1 OH2(aq)
The solution is neutral.
c. rubidium acetate
CH3COO2(aq) 1 H2O(l) 6 CH3COOH(aq) 1
OH2(aq)
The solution is basic.
d. calcium carbonate
CO322(aq) 1 H2O(l) 6 HCO32(aq) 1 OH2(aq)
The solution is basic.
1 L HCl
1 mol NH
_
3
1 mol HCl
= 2.944 3 1022 mol NH3
MNH 5
3
364
___ 5 1.178M
2.944 3 1022 mol NH3
0.02500 L NH3
Chemistry: Matter and Change • Chapter 18
Solutions Manual
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
pages 664–665
3
NaOH would neutralize 25.00 mL of 0.100M
H3PO4?
47. Write equations for the salt hydrolysis reactions
Practice Problems
MHNO 5
46. Challenge How many milliliters of 0.500M
CHAPTER
18
SOLUTIONS MANUAL
b. To combat heartburn, a person foolishly
48. Challenge Write the equation for the
reaction that occurs in a titration of ammonium
hydroxide (NH4OH) with hydrogen bromide
(HBr). Will the pH at the equivalence point be
greater or less than 7?
NH4OH(aq) 1 HBr(aq) 0 NH4Br(aq) 1 H2O(l)
NH41(aq) 1 H2O(aq) 6 H3O1(aq) 1 NH3
Hydronium ions are formed so the pH will be less
than 7.
takes too much (NaHCO3).
The pH rises as the hydrogen carbonate ion
levels increase. This shifts the buffer reaction
to the left forming more CO2. The kidneys can
respond by removing hydrogen carbonate ion
and the person can breathe more rapidly to
expel CO2.
Section 18.4 Assessment
page 668
Problems-Solving Lab
49. Explain why the net ionic equation for the
page 668
1. Determine how many times greater the
[H1]
is if the blood’s pH changes from 7.4 to 7.1.
At pH 5 7.4:
[H1] 5 antilog (27.4) 5 4.0 3 1028M
At pH 5 7.1
neutralization reaction of any strong acid with
any strong base is always the same.
After the elimination of spectator ions from the
neutralization equation, each neutralization
reaction is the reaction of one mole of hydrogen
ion with one mole of hydroxide to form one mole
of water.
[H1] 5 antilog (27.1) 5 7.9 3 1028M
7.9 3 10
__
5 2 times larger
28
4.0 3 1028
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
2. Suggest a reason why a 20:1 ratio of HCO32
to CO2 in the blood is favorable for maintaining
a healthy pH.
A healthy body will dump acid into the blood
through increased activity. The excess hydrogen
carbonate ion is available to neutralize the acid,
thus driving the reaction toward the production
of carbon dioxide.
3. Predict whether, for each situation, the pH of
the blood will rise or fall, and which way the
H2CO3/HCO32 equilibrium will shift.
50. Explain the difference between the equivalence
point and the end point of a titration.
Equivalence point is the pH at which the moles
of H1 ions from the acid equal the moles of OH2
ions from the base. The end point is the point at
which the indicator used in a titration changes
color.
51. Compare the results of two experiments: First,
a small amount of base is added to an unbuffered solution with a pH of 7. Second, the same
amount of base is added to a buffered solution
with a pH of 7.
The pH of the unbuffered solution increases more
than the pH of the buffered solution.
a. A person with severe stomach virus vomits
many times during a 24-h period.
Vomit is acidic. Its removal from the body
causes the pH to rise. The buffer reaction
shifts to the right. The kidneys can respond
by removing hydrogen carbonate ion and the
person should be kept quiet to retain CO2
Solutions Manual
Chemistry: Matter and Change • Chapter 18
365
CHAPTER
18
52. Calculate the molarity of a solution of hydro-
bromic acid (HBr) if 30.35 mL of 0.1000M
NaOH is required to titrate 25.00 mL of the
acid to the equivalence point.
HBr(aq) 1 NaOH(aq) 0 NaBr(aq) 1 H2O(l)
1 mol HBr reacts with 1 mol NaOH
Mol of NaOH 5 MB 3 VB 5 0.1000 mol/L 3
0.03035 L
Mol of NaOH 5 0.003035 mol
Mol of HBr 5 0.003035 mol
SOLUTIONS MANUAL
Everyday Chemistry
page 669
Writing in Chemistry
Analyze If a recipe calls for flour, salt, sugar, bran,
cereal, milk, an egg, and shortening or vegetable
oil, would you use baking soda or baking powder?
Explain. For more informaiton about acids and bases
in cooking, visit glencoe.com.
Baking soda should be used in the recipe. Milk is
slightly acidic, with a pH of 6.5.
MA 3 VA 5 0.003035 mol
(MA)(0.02500 L) 5 0.003035
Chapter 18 Assessment
pages 672–675
0.02500 L
53. Interpret What substances could be used
to make a buffer solution with a pH of 9.4.
How should the amounts of the substances be
related? Use Table 18.7.
Use ammonia and a salt of ammonia such as
ammonium nitrate or ammonium chloride. Use
equal molar amounts of the acid and its salt.
54. Design an Experiment Describe how
you would design and perform a titration in
which you use 0.250M HNO3 to determine
the molarity of a cesium hydroxide solution.
Include the formula and net ionic equations.
Place a measured volume of CsOH solution into
a flask. Add an indicator such as bromthymol
blue. Fill a buret with the 0.250M HNO3 solution.
Record the initial buret reading. Add HNO3
solution slowly to the CsOH solution until the end
point. Record the final buret reading. Calculate
the volume of HNO3 added. Use the volume and
molarity of HNO3 and the volume of CsOH to
calculate the molarity of the CsOH solution. Refer
to the solutions manual for the ionic equations.
Formula equation:
CsOH(aq) 1 HNO3(aq) 0 CaNO3(aq) 1 H2O(l)
Ionic equation:
Cs1(aq) 1 OH2(aq) 1 H1(aq) 1 NO32(aq) 0
Cs1(aq) 1 NO32(aq) 1 H2O(l)
Section 18.1
Mastering Concepts
55. In terms of ion concentrations, distinguish
between acidic, neutral, and basic solutions.
An acidic solution has a larger concentration of
H1 ions than OH2 ions. A basic solution has a
larger concentration of OH2 ions than H1 ions. A
neutral solution has equal concentrations of OH2
and H1 ions.
56. Write a balanced chemical equation that repre-
sents the self-ionization of water.
H2O(l) 1 H2O(l) 6 H3O1 (aq) 1 OH2(aq)
57. Classify each compounds as an Arrhenius acid
or an Arrhenius base.
a. H2S
acid
b. RbOH
base
c. Mg(OH)2
base
d. H3PO4
acid
Net ionic equation:
OH2(aq) 1 H1(aq) 0 H2O(l)
366
Chemistry: Matter and Change • Chapter 18
Solutions Manual
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
MA
0.003035 mol
5 __ 5 0.1214M
CHAPTER
18
SOLUTIONS MANUAL
58. Geology When a geologist adds a few drops
of HCl to a rock, gas bubbles form. What might
the geologist conclude about the nature of the
gas and the rock?
The gas is carbon dioxide, CO2; the rock is
limestone, or calcium carbonate, CaCO3.
59. Explain the meaning of the relative sizes of the
two shaded areas to the right of the dark vertical
line in Figure 18.27.
Acidity
Neutral
Basicity
63. Explain how the definition of a Lewis acid
differs from the definition of a Brønsted-Lowry
acid.
The Lewis model defines an acid as an electron
pair acceptor, whereas in the Brønsted-Lowry
model an acid is a hydrogen ion donor. A
Lewis base is an electron pair donor, whereas a
Brønsted-Lowry base is a hydrogen ion acceptor.
Mastering Problems
64. Write a balanced chemical equation for each of
the following.
a. the dissociation of solid magnesium
+
hydroxide in water.
[H ]
Mg(OH)2(s) 0 Mg21(aq) 1 2OH2(aq)
[OH ]
b. the reaction of magnesium metal and
hydrobromic acid.
Mg(s) 1 2HBr(aq) 0 H2(g) + MgBr2(aq)
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
The larger blue area means that basic solutions
contain higher concentrations of hydroxide
ions. The smaller red area means that basic
solutions still contain hydrogen ions, but in lower
concentrations than hydroxide ions.
60. Explain the difference between a monoprotic
acid, a diprotic acid, and a triprotic acid. Give
an example of each.
A monoprotic acid can donate one H1 ion, (HCl);
a diprotic acid can donate two H1 ions, (H2SO4); a
triprotic acid can donate three H+ ions, (H3PO4).
61. Why can H1 and H3O1 be used interchangeably
in chemical equations?
H3O1 is a hydrated hydrogen ion.
62. Use the symbols <, >, and = to express the rela-
tionship between the concentrations of H1 ions
and OH2 ions in acidic, neutral, and basic
solutions.
acidic: [H1] . [OH2]; neutral: [H1] = [OH2]; basic:
[H1] , [OH2]
Solutions Manual
c. the ionization of propanoic acid
(CH3CH2COOH) in water.
CH3CH2COOH(aq) 1 H2O(l) 0 H3O1(aq) 1
CH3CH2COO2(aq)
d. the second ionization of sulfuric acid in
water.
HSO42(aq) 1 H2O(l) 0 H3O1(aq) 1 SO422(aq)
Section 18.2
Mastering Concepts
65. Explain the difference between a strong acid
and a weak acid.
In dilute aqueous solution, a strong acid ionizes
completely; a weak acid ionizes slightly.
66. Explain why equilibrium arrows are used in the
ionization equations for some acids.
Equilibrium arrows are used for weak acids,
which are partially ionized in water and create
equilibria. Reaction arrows are used for strong
acids, which may be considered to be 100%
ionized in dilute aqueous solutions.
Chemistry: Matter and Change • Chapter 18
367
18
SOLUTIONS MANUAL
67. Which of the beakers in Figure 18.29 might
contain a solution of 0.1M hypochlorous acid?
Explain your answer.
The beaker on the right might contain
hypochlorous acid because hypochlorous acid is
a weak acid, which means that it is only slightly
ionized in aqueous solution and thus has low
electrical conductivity.
68. How would you compare the strengths of two
weak acids experimentally? By looking up
information in a table or a handbook?
You could compare the conductivities of
equimolar solutions of the acids, and you could
compare acid ionization constants of the two
acids.
69. Identify the conjugate acid-base pairs in the
reaction of H3PO4 with water.
H3PO4(aq) 1 H2O(l) 6 H3O1(aq) 1 H2PO42(aq)
acid (H3PO4)/conjugate base (H2PO42); base (H2O)/
conjugate acid (H3O1)
70. Ammonia Cleaner Write the chemical equa-
tion and Kb expression for the ionization of
ammonia in water. How is it safe for a window
washer to use a solution of ammonia, which is
basic?
NH3(aq) 1 H2O(l) 6 NH41(aq) 1 OH2(aq)
Kb 5
[NH ][OH ]
__
; Ammonia is a weak base,
1
4
2
[NH3]
therefore, its aqueous solution is not highly basic.
71. Disinfectant Hypochlorous acid is used as an
industrial disinfectant. Write the chemical equation and the Ka expression for the ionization of
hypochlorous acid in water.
HClO 6 H1 1 ClO2;
[H1][CIO2]
Ka 5
[HCIO]
72. Write the chemical equation and the Kb expres-
sion for the ionization of aniline in water.
Aniline is a weak base with the formula
C2H5NH2.
C2H5NH2(aq) 1 H2O(l) 0 C2H5NH31(aq)1OH2(aq)
Kb
368
[C H NH ][OH ]
5 __
1
3
yield a solution with a OH2 ion concentration
of 2.68 3 1024 mol/L. The chemical equation for the reaction is ZaH2(aq) 1 H2O(l) 6
ZaH31(aq) 1 OH2(aq). If [ZaH2] at equilibrium is 0.0997 mol/L, what is the value of Kb
for ZaH2?
Kb 5
[ZaH ][OH ]
(2.68 3 10 )(2.68 3 10 )
__
5 ___
1
3
2
[ZaH2]
24
0.0997 2 2.68 3
24
1024
5 7.22 3 1027
74. Select a strong acid, and explain how you
would prepare a dilute solution of the acid.
Select a weak acid, and explain how you would
prepare a concentrated solution of the acid.
Students might say that the dilute solution of
a strong acid is prepared by dissolving a small
quantity of the strong acid in a large quantity of
water, and the concentrated solution of a weak
acid is prepared by dissolving a large quantity of
the weak acid in a small quantity of water.
Section 18.3
Mastering Concepts
75. What is the relationship between the pOH and
the OH2 ion concentration of a solution?
pOH 5 2log [OH2]
76. Solution A has a pH of 2.0. Solution B has a pH
of 5.0. Which solution is more acidic? Based on
the H+ ion concentrations in the two solutions,
how many times more acidic?
Solution A is more acidic than solution B. It is 103,
or 1000 times more acidic.
77. If the concentration of H+ ions in an aqueous
solution decreases, what must happen to the
concentration of OH– ions? Why?
__
2 5
73. A fictional weak base, ZaH2, ionizes in water to
2
[C2H5NH2]
Chemistry: Matter and Change • Chapter 18
[OH2] increases. [H1][OH2] 5 Kw
78. Use Le Chatelier’s principle to explain what
happens to the equilibrium H2O(l) 6 H1(aq) 1
OH2(aq) when a few drops of HCl are added to
pure water.
The HCl adds H1 ions to the water, which causes
the equilibrium to shift the left.
Solutions Manual
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
CHAPTER
CHAPTER
18
SOLUTIONS MANUAL
79. Common Acids and Bases Use the data in
Table 18.8 to answer the following questions.
81. What are the pH and pOH for the solution
described in Question 80?
pH
pH values
pH
Substance
Household ammonia
11.3
Lemon juice
2.3
Antacid
9.4
Blood
7.4
Soft drinks
3.0
a. Which substance is the most basic?
pOH 5
5 11.7
of pure water, the final volume is 100.00 mL.
What is the pH of the resulting solution?
mol HCl 5 mol H1
5 0.0300 mol
[H1]
pH
b. Which substance is closest to neutral?
c. Which has a concentration of
H1
5 4.0 3 10210M?
antilog (29.4)
antacid
5 4.0 3 10210M
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
d. Which has a pOH of 11.0?
2 11.00 5 3.00
f. How many times more basic is antacid than
blood?
100 times
Mastering Problems
80. What is [OH2] in an aqueous solution at 298 K
in which [H1] 5 5.40 3 1023M?
5 [H1][OH2]
1.00
3 10214 5 (5.40 3 1023)[OH2]
[OH2]
5 0.00500 L 3 6.00 mol/L
__
1
5 0.0300 Mol H 5 0.300M
0.100 L
5 2log [H1] 5 2log (0.300) 5 0.523
83. Given two solutions, 0.10M HCl and 0.10M HF,
blood
Kw
2log [OH2] 5 2log (1.85 3 10212)
82. If 5.00 mL of 6.00M HCl is added to 95.00 mL
household ammonia
pH 5 14.00
soft drinks
5 2log [H1] 5 2log (5.40 3 1023) 5 2.27
5 1.85 3 10212M
which solution has the greater concentration of
H1 ions? Calculate pH values for the two solutions, given that [H1] 5 7.9 3 1023M in the
0.10M HF.
For 0.10M HCl, a strong acid, [H1]
pH
5 2log [H1] 5 2log 0.10 5 1.00
For 0.10M HF, [H1]
pH
5 0.10M
5 7.9 3 1023M
5 2log [H1] 5 2log 7.9 3 1023 5 2.10.
HCl has the greater concentration of hydrogen
ions because it has the greater pH.
84. Metal Cleaner Chromic acid is used as an
industrial cleaner for metals. What is Ka for the
second ionization of chromic acid (H2CrO4) if a
0.040M solution of sodium hydrogen chromate
has a pH of 3.946?
HCrO42(aq)
1 H2O(l) 0 H1(aq) 1 CrO422(aq)
[H1]
5 antilog(2pH)
[H1]
5 antilog(23.946) 5 1.13 3 1024M
[H1]
5 [CrO422] 5 1.13 3 1024M
Ka
5
[H1][CrO 2]
__
2
2
4
[HCrO4 ]
5
(1.13 3 102 )
___
2
4 2
(0.040
2 1.13 3 10 4)
5 3.2 3 1027
Solutions Manual
Chemistry: Matter and Change • Chapter 18
369
CHAPTER
18
SOLUTIONS MANUAL
Section 18.4
89. When methyl red is added to an aqueous solu-
Mastering Concepts
85. What acid and base must react to produce an
aqueous sodium iodide solution?
Hydroiodic acid and sodium hydroxide must react.
86. What acid-base indicators, shown in Figure
18.24, would be suitable for the neutralization reaction whose titration curve is shown in
Figure 18.30? Why?
Titration of an Acid
90. Give the name and formula of the acid and the
base from which each salt was formed.
a. NaCl
base: sodium hydroxide (NaOH); acid:
hydrochloric acid (HCl)
base: potassium hydroxide (KOH); acid:
carbonic acid (H2CO3)
10
pH
The pH is between approximately 4.2 and 5.6.
b. KHCO3
12
8
tion, a pink color results. When methyl orange
is added to the same solution, a yellow color is
produced. What is the approximate pH range of
the solution? Use Figure 18.24.
Equivalence
point
6
c. NH4NO2
base: ammonia (NH3); acid nitrous acid (HNO2)
d. CaS
4
2
0
Volume of base added
Bromcresol purple or alizarin would be suitable
because they would change color near a pH 6.0
equivalence point.
87. When might a pH meter be better than an
indicator to determine the end point of an
acid-base titration?
A pH meter could be used when there is no
acid-base indicator that changes color at or near
the equivalence point, or when such an indicator
is not available
Mastering Problems
91. Write formula equations and net ionic equations
for the hydrolysis of each salt in water.
a. sodium carbonate
Na2CO3(s) 1 H2O(l) 0 NaHCO3(aq) 1
NaOH(aq);
CO322(aq) 1 H2O(l) 0 HCO32(aq) 1 OH2(aq)
b. ammonium bromide
NH4Br(s) 1 H2O(l) 0 HBr(aq) 1 NH3(aq);
NH41(aq) 1 H2O(l) 0 NH3(aq) 1 H3O1(aq)
88. What happens when an acid is added to a
solution containing the HF/F2 buffer system?
The acid produces hydrogen ions, which react
with F– ions in the solution to form HF molecules.
The pH will drop slightly if the buffer is within its
capacity.
370
Chemistry: Matter and Change • Chapter 18
Solutions Manual
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
base: calcium hydroxide (Ca(OH)2); acid
hydrosulfuric acid (H2S)
18
CHAPTER
SOLUTIONS MANUAL
92. Air Purifier Lithium hydroxide is used to
purify air by removing carbon dioxide.
A 25.00-mL sample of lithium hydroxide
solution is titrated to an endpoint by 15.22 mL
of 0.3340M hydrochloric acid solution. What is
the molarity of the LiOH solution?
HCl 1 LiOH 0 LiCl 1 H2O
1 mol LiOH
__
1 mol HCl
C2H5NH2(aq) 1 H2O(l) 6 C2H5NH31(aq) 1 OH2(aq)
[C H NH ][OH ]
__
2 5
1
3
2
[C2H5NH2]
95. How many milliliters of 0.225M HCl would be
HC l 1 KOH 0 KCl 1 H2O
mol LiOH
_
0.005083 mol 5 0.2033M
5 __
vol LiOH
and the base ionization constant expression for
ethylamine (C2H5NH2) in water.
required to titrate 6.00 g of KOH?
5 0.005083 mol
LiOH M 5
94. Write the equation for the ionization reaction
Kb 5
mol HCl 5 VA 3 MA 5 0.01522 L 3 0.3340 mol/L
5 0.005083 mol
mol LiOH 5 (mol HCl) 3
Mixed Review
6.00 g KOH 3
0.02500 L
93. In an acid-base titration, 45.78 mL of a sulfuric
acid solution is titrated to the endpoint by
74.30 mL of 0.4388M sodium hydroxide solution. What is the molarity of the H2SO4 solution?
H2SO4 1 NaOH 0 Na2SO4 1 H2O
1 mol KOH
__
= 0.107 mol KOH
56.11 g KOH
0.107 mol KOH 3
1 mol HCl
__
5 0.107 mol HCl
0.107 mol HCl 3
1000 mL HCl
1L
__
3 __
1 mol KOH
0.225 mol HCl
1L
5 475 mL HCl
mol NaOH 5 VB 3 MB 5 0.07430 L 3 0.4388M
5 0.03260 mol
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
mol H2SO4 5 (mol NaOH) 3
1 mol H SO
__
2
4
2 mol NaOH
0.03260
_
5 0.01630 mol
2
mol H SO
0.01630 mol
__
M
5
5 __
5
H2SO4
2
4
L H2SO4
45.78 mL
_
3 1000 mL 5 0.3561M
1L
Solutions Manual
Chemistry: Matter and Change • Chapter 18
371
18
SOLUTIONS MANUAL
96. What is the pH of a 0.200M solution of hypo-
bromous acid (HBrO)?
Ka 5 2.8 3 1029
[BrO2] 5 [H1]; [HBrO] 5 0.200M 2 [H1]
Assume that because Ka is small, [H1] is
insignificant compared to 0.200M. Thus, [HBrO]
5 0.200M.
Ka 5
[H ][BrO ]
__
1
2
in the refining of beet sugar. Only 4.1 g of
strontium hydroxide can be dissolved in 1 L of
water at 273 K. Given that its solubility is so
low, explain how is it possible that strontium
hydroxide is considered to be a strong base.
All of the Sr(OH)2 that dissolves dissociates to
form Sr21 and OH2 ions.
100. What are the concentrations of OH2 ions in
[HBrO]
[H ]
_
5 2.8 3 10
1 2
99. Sugar Refining Strontium hydroxide is used
29
0.200
[H1]2 5 2.8 3 1029 3 0.200
[H1] 5 2.4 3 1025M
pH 5 2log(2.43 1025) 5 4.63
97. Which of the following are polyprotic acids?
Write successive ionization equations for the
polyprotic acids in water.
a. H3BO3
b. CH3COOH
c. HNO3
d. H2SeO3
a and d are polyprotic acids.
H3BO3(aq) 6 H1(aq) 1 H2BO32(aq)
H2BO32(aq) 6 H1(aq) 1 HBO322(aq)
HBO322(aq) 6 H1(aq) 1 BO332(aq)
H2SeO3(aq) 6 H1(aq) 1 HSeO32(aq)
HSeO32(aq) 6 H1(aq) 1 SeO322(aq)
98. Write balanced chemical equations for the two
successive ionizations of carbonic acid in water.
Identify the conjugate-base pair in each of the
equations.
solutions having pH values of 3.00, 6.00, 9.00,
and 12.00 at 298 K? What are the pOH values
for the solutions?
pH 1 pOH 5 14.00; pOH 5 14.00 2 pH; [OH2]
5 antilog (2pOH)
pOH 5 14.00 2 3.00 5 11.00; [OH2]
5 antilog (211.00) 5 1.0 3 10211
pOH 5 14.00 2 6.00 5 8.00; [OH2]
5 antilog (28.00) 5 1.0 3 1028
pOH 5 14.00 2 9.00 5 5.00; [OH2]
5 antilog (25.00) 5 1.0 3 1025
pOH 5 14.00 2 12.00 5 2.00; [OH2]
5 antilog (22.00) 5 1.0 3 1022
101. The pH probe in Figure 18.31 is immersed in a
0.200M solution of a monoprotic acid, HA, at
303 K. What is the value of Ka for the acid at
303 K?
[H1] 5 antilog (2pH) 5 antilog (23.10)
5 7.9 3 1024M
(7.9 3 1024)(7.9 3 1024)
5 3.1 3 1026
Ka 5
(0.200 2 7.9 3 1024)
___
102. Write the chemical equation for the reaction
that would occur when a base is added to a
solution containing the H2PO42/HPO42– buffer
system.
OH2(aq) 1 H2PO42(aq) 0 H2O(l) 1 HPO422(aq)
H2CO3(aq) 1 H2O(l) 6 H3O1(aq) 1 HCO32(aq)
acid (H2CO3)/conjugate base (HCO32); base (H2O)/
conjugate acid H3O1
HCO32(aq) 1 H2O(l) 6 H3O1(aq) 1 CO3322(aq
acid (HCO32)/conjugate base (CO322); base (H2O)/
conjugate acid (H3O1)
372
Chemistry: Matter and Change • Chapter 18
Solutions Manual
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
CHAPTER
18
SOLUTIONS MANUAL
106. Apply Concepts Use the ion product constant
103. An aqueous solution buffered by benzoic
acid (C6H5COOH) and sodium benzoate
(C6H5COONa) is 0.0500M in both
compounds. Given that benzoic acid’s
Ka 5 6.4 3 1025, what is the pH of the solution?
A solution having a pH of 3.0 has a hydrogen
ion concentration of 1.00 × 1023M. Substitute
1.00 3 1023M for [H1] in the expression
Kw 5 [H1][OH2].[OH2] 5 1.00 310211M; pOH 5 11.0
[H ] [CH COO ]
__
1
Ka 5 6.4 3 10–5 5
3
–
[CH3COOH]
[H1] 5 (6.4 3 10–5) 3
0.0500
_
5 6.4 3 10
0.0500
of water at 298 K to explain why a solution with
a pH of 3.0 must have a pOH of 11.0.
107. Identify the Lewis acids and bases in the
[CH COOH]
__
5 (6.4 3 10
3
[CH3COO–]
25)
3
25M
pH 5 2log [H1] 5 2log 6.4 3 1025M 5 4.19
Think Critically
104. Critique the following statement: “A
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
substance whose chemical formula contains
a hydroxyl group must be considered to be a
base.”
The statement is misleading. If the substance
dissociates or reacts with water to produce
hydroxide ions in solution, it is considered a
base. However, substances such as organic acids
contain hydroxyl groups bonded in such as way
that they donate hydrogen ions in water and
produce acidic solutions.
105. Analyze and Conclude Is it possible that
an Arrhenius acid is not a Brønsted-Lowry
acid? Is it possible that an acid according to
the Brønsted-Lowry model is not an Arrhenius
acid? Is it possible that a Lewis acid could
not be classified as either an Arrhenius or a
Brønsted-Lowry acid? Explain and give
examples.
All Arrhenius acids are Brønsted-Lowry acids.
Most Brønsted-Lowry acids are Arrhenius acids
when in aqueous solution. Examples, HCl, H2SO4,
H3PO4. Lewis acids are electron pair acceptors.
Because the hydrogen ion is an electron pair
acceptor, all Arrhenius and Brønsted-Lowry acids
are Lewis acids. But some Lewis acids are not
Arrhenius or Brønsted-Lowry acids, for
example, BF3
Solutions Manual
following reactions.
a. H1 1 OH2 6 H2O
a. Lewis acids: H1 and H2O; Lewis base: OH2
b. Cl2 1 BCl3 6 BCl42
b. Lewis acid: BCl3; Lewis bases: Cl2, BCl42
c. SO3 1 H2O 6 H2SO4
c. :Lewis acid: SO3; Lewis base: H2O
108. Interpret Scientific Illustrations Sketch
the shape of the approximate pH v. volume
curve that would result from titrating a diprotic
acid with a 0.10M NaOH solution.
pH
CHAPTER
Volume of NaOH added
109. Recognize Cause and Effect Illustrate
how a buffer works using the C2H5NH31/
C2H5NH2 buffer system. Show with equations
how the weak base/conjugate acid system is
affected when small amounts of acid and base
are added to a solution containing this buffer
system.
C2H5NH31(aq) 6 H1(aq) 1 C2H5NH2(aq) When
an acid is added, the buffer equilibrium shifts to
the left. When a base is added, the added OH2
ions react with H1 ions and the reaction shifts to
the right.
Chemistry: Matter and Change • Chapter 18
373
18
SOLUTIONS MANUAL
110. Predict Salicylic acid, shown in Figure
18.32, is used to manufacture acetylsalicylic
acid, commonly known as aspirin. Evaluate the
hydrogen atoms in the salicylic acid molecule
based on your knowledge about the ionizable hydrogen in the ethanoic acid molecule,
CH3COOH. Predict which of salicylic acid’s
hydrogen atoms is likely to be ionizable.
H
O
—
—
H
C — OH
Challenge Problem
112. You have 20.0 mL of a solution of a weak
acid, HX, whose Ka 5 2.14 3 1026. The pH of
the solution is found to be 3.800. How much
distilled water would you have to add to the
solution to increase the pH to 4.000?
Original solution:
[H1] 5 antilog(2pH) 5 antilog (23.800)
5 1.58 3 1024
(1.58 3 10 )
[H ][X ] 5 __
_
5 2.14 3 10
M
1
24 2
2
H
—
[HX]
OH
H
Only the hydrogen atom in the COOH group is
likely to be ionizable.
111. Apply Concepts Like all equilibrium
constants, Kw varies with temperature. Kw
equals 2.92 3 10215 at 10oC, 1.00 3 10214
at 25oC, and 2.92 3 10214 at 40oC. In light of
this information, calculate and compare the pH
values for pure water at these three temperatures. Based on your calculations, is it correct
to say that the pH of pure water is always 7.0?
Explain your answer.
Kw 5 [H1][OH2]; In pure water, [H1] 5 [OH2]
because each water molecule ionizes to produce
one hydrogen ion and one hydroxide ion. For
pure water, therefore, Kw 5 [H1]2
At 10oC:
2.92 3 10215 5 [H1]2; [H1] 5 5.40 3 1028; pH 5
2log [H1] 5 2log (5.40 3 1028) 5 7.268
At 25oC:
1.00 3 10214 5 [H1]2; [H1] 5 1.00 3 1027; pH 5
2log [H1] 5 2log (1.00 3 1027) 5 7.000
At 40oC:
2.92 3 10214 5 [H1]2; [H1] 5 1.71 3 1027; pH 5
2log [H1] 5 2log (1.71 3 1027) 5 6.767
At 10oC, the pH of pure water is 7.268. At 25oC,
pH 5 6.998. At 40oC, pH 5 6.767. It is incorrect
to say that the pH of pure water is always 7.0;
the pH of pure water is 7.0 only at 25oC, or
298 K.
374
Chemistry: Matter and Change • Chapter 18
26
initial
Minitial 5
(1.58 3 10 )
__
5 0.0117M
24 2
(2.14 3 1026)
Diluted solution:
[H1] 5 antilog(2pH) 5 antilog (24.000)
5 1.00 3 1024
(1.00 3 10 )
__
M
(1.00 3 10 )
5 __ 5 0.00467M
24 2
2.14 3 1026 >
Mfinal
final
24 2
2.14 3 1026
Moles of HX in the initial and final solutions are
equal.
(Minitial)(Vinitial) 5 (Mfinall)(Vfinal)
(0.0117M 3 20.00 mL) 5 (0.00467M 3 Vfinal)
___
Vfinal 5 (0.0117 mol/L) (20.00 mL)
0.00467 mol/L
Add 30.1 mL of distilled water to the original
20.0 mL.
Cumulative Review
113. What factors determine whether a molecule is
polar or nonpolar? (Chapter 8)
A molecule is polar if it contains bonds in
which the electrons are not shared equally
because of differences in the electronegativity
of the bonding atom. Also the geometry of
the molecule is important because the effects
of polar bonds can be cancelled or enhanced
depending on the arrangement of the bonds in
the molecule.
Solutions Manual
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
CHAPTER
18
SOLUTIONS MANUAL
114. What property of some liquids accounts for the
meniscus that forms at the surface of a solution in a buret. (Chapter 12)
Adhesion and cohesions forces are at work.
Adhesion describes the force between molecules
that are different. Cohesion describes the force
between molecules that are the same. If the
force of adhesion between a liquid and the glass
of the buret are greater than the force between
the molecules of the liquid, a meniscus forms.
119. Figure 18.33 shows how energy changes
during the progress of a reaction.
Energy of a Reaction
Energy
CHAPTER
Progress of reaction
115. Which of the following physical processes
are exothermic for water—freezing, boiling,
condensing, subliming, evaporating?
(Chapter 12)
freezing and condensing
116. Explain why an air pump gets hot when you
pump air into a bicycle’s tires. (Chapter 13)
Gay-Lussac’s law says that when volume is a
constant, temperature increases with pressure.
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
117. When 5.00 g of a compound was burned in
a calorimeter, the temperature of 2.00 kg of
water increased from 24.5ºC to 40.5ºC. How
much heat would be released by the combustion of 1.00 mol of the compound (molar mass
= 46.1 g/mol)? (Chapter 15)
q 5 c 3 m 3 DT
DT 5 40.5°C 2 24.5°C 5 16.0°C
2.00 kg 3
1000 g
_
5 2000 g H O
2
1 kg
__
a. Is the reaction exothermic or endothermic?
(Chapter 15)
The reaction is exothermic because the
reactants are at a higher energy than the
products.
b. How many steps are in the reaction
mechanism for the reaction? (Chapter 16)
two steps because the graph shows two
activation energy barriers.
c. Explain how you could use the graph
to identify the rate-determining step.
(Chapter 16)
the rate-determining step is the one with the
higher activation energy and therefore, the
second step.
120. Hydrogen and fluorine react to form HF
according to the following equilibrium
equation.
5.00 g compound 3 1 ml compound
46.1 g compound
5 0.108 mol compound
H2(g) 1 F2(g) 6 2HF DH 52538 kJ(g)
q 5 (4.184 J/(g? °C))(2.00 3 103 g)(16.0°C)
5 1.34 3 105 J
The reaction is exothermic because the sign of
DH is negative. Therefore, heat is a product of
the reaction. According to Le châtelier’s principle,
the addition of a product by, in this case, raising
the temperature, will cause the equilibrium
to shift to the left toward the reactants. Less
product will be formed.
1 kJ
1.34 3 10 J
__
3_
5
0.108 mol
1000 J
5 1240 kJ/mol released
118. What is the difference between an exothermic
and an endothermic reaction? (Chapter 15)
Will raising the temperature cause the amount
of product to increase? Explain. (Chapter 17)
Energy is released in an exothermic reaction.
Energy is absorbed in an endothermic reaction.
Solutions Manual
Chemistry: Matter and Change • Chapter 18
375
18
Writing in Chemistry
121. Acid/Base Theories Suppose that you are
the Danish chemist Johannes Brønsted. The
year is 1923, and you’ve formulated a new
theory of acids and bases. Write a letter to the
Swedish chemist Svante Arrhenius in which
you discuss the differences between your theory
and his and point out the advantages of yours.
Students’ letters should explain that the
Brønsted-Lowry theory included all the acids and
bases that were defined by the Arrhenius theory.
The Brønsted theory went further by explaining
why some substances such as ammonia produce
basic solutions but do not contain a hydroxide
ion in their structures. Brønsted’s theory also
explains the role of water and the hydronium
ion in acidic and basic solutions.
Document-Based Question
Rainwater Figure 18.34 shows pH measurements
made from a number of the monitoring sites in New
York State. The pink dot represents the average of
the measurement taken at all of the sites at a particular time.
pH v. Year
4.9
4.7
4.5
4.3
4.1
3.9
1990
1992
Student answers will vary. For example, Ka for
valine, whose structure is found on page 776, is
2.51 3 1024 at 298 K.
1996
1998
2000
2002
Year
122. Ammino Acids Twenty amino acids
combine to form proteins in living systems.
Research the structures and Ka values for five
amino acids. Compare the strengths of these
acids with the weak acids in Table 18-4.
1994
123. In general, what is the trend in the average pH
for the years 1990 to 2003?
The pH has increased gradually, from
approximately 4.25 in 1990 to approximately
4.55 in 2003.
124. Calculate the [H1] for the lowest and the
highest pH measurements recorded on the
graph. How many times more acidic is the
rainwater having the highest reading than the
rainwater with the lowest?
Lowest pH (in 1990) 5 4.08
[H1] = antilog (24.08) 5 8.3 3 1025M
Highest pH (in 1998) 5 4.85
[H1] 5 antilog (24.85) 5 1.4 3 1025M
8.3 3 10
__
5 5.9 times more acidic
25
1.4 3 1025
125. What is the pH of the trend line in 2003? How
much has the average pH changed between
1990 and 2003?
The trend line passes through 4.48 in 2003.The
average pH changed from 4.39 in 1990 to 4.48 in
2003, a change of 0.18
376
Chemistry: Matter and Change • Chapter 18
Solutions Manual
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
Additional Assessment
SOLUTIONS MANUAL
pH
CHAPTER
CHAPTER
18
Standardized Test Practice
SOLUTIONS MANUAL
Use the table below to answer Questions 5–7.
pages 676–677
Ionization Constants and pH Data for
Several Weak Organic Acids
Use the graph below to answer Questions 1 and 2.
14
Titration Curve for a Base
Acid
Ka
1.87
1.78 3 1024
?
3.55 3 1023
Formic
12
10
pH
pH of 1.000 M
Solution
Cyanoacetic
8
6
Propanoic
2.43
?
4
Lutidinic
1.09
7.08 3 1023
Barbituric
2.01
9.77 3 1025
2
0
Volume of acid added
1. What is the pH at the equivalent point of this
titration?
c
2. Which indicator would be effective for
detecting the end point of this titration?
c
3. Hydrogen bromide (HBr) is a strong, highly
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
corrosive acid. What is the pOH of a 0.0375M
HBr?
a
pH 52log (0.0375) 5 1.430
pOH 5 14 2 1.43 5 12.574
4. Cellular respiration produces about 38 mol of
ATP for every mole of glucose consumed:
C6H12O6 1 6O2 22 y 6CO2 1 6H2O 1
38ATP
If each mole of ATP can release 30.5 kJ of
energy, how much energy can be obtained from
a candy bar containing 130.0 g of glucose?
b
130.0 g glu 3 (1 mol/180.18 g) 3 (38 mol ATP/
1mol glu) 3 (30.5 kJ/1 mol ATP) 5 836 kJ
Solutions Manual
5. Which acid is the strongest?
a.
b.
c.
d.
formic acid
cyanoacetic acid
lutidinic acid
barbituric acid
c
6. What is the acid dissociation constant of
propanoic acid?
a. 1.4 3 1025
b. 2.43 3 10º
c. 3.72 3 1023
d. 7.3 3 104
c
7. What is the pH of a 0.40M solution of
cyanoacetic acid?
a. 2.06
b. 1.22
c. 2.45
d. 1.42
d
3.55 3 1023 3 0.40 M 5 [H1]2
[H1] 5 0.038M
pH 5 2log (0.038) 5 1.42
Chemistry: Matter and Change • Chapter 18
377
CHAPTER
18
8. What does a value of Keq greater than 1 mean?
a. More reactants than products exist at
equilibrium.
b. More products than reactants exist at
equilibrium.
c. The rate of the forward reaction is high at
equilibrium.
d. The rate of the reverse reaction is high at
equilibrium.
b
9. Magnesium sulfate (MgSO4) is often added
to water-insoluble liquid product of chemical
reactions to remove unwabted water. MgSO4
readily absorbs water to form two different
hydrates. One of them is found to contain
13.0% H2O and 87.0% MgSO4. What is the
name of this hydrate?
a. magnesium sulfate monohydrate
b. magnesium sulfate dihydrate
c. magnesium sulfate hexahydrate
d. magnesium sulfate heptahydrate
SOLUTIONS MANUAL
11. How will increasing the temperature of this
experiment affect the rate of effusion of each
gas?
Increasing the temperature increases the kinetic
energy of the gases. The masses will not change
but the velocities will and the rate of effusion
will increase.
12. If the pressure on the xenon at the end of the
experiment is 0.092 atm, what volume will it
occupy?
PV 5 nRT
P 5 0.092 atm
TK 5 20ºC 1 273 K = 293 K
R 5 0.0821 L ? atm/mol ? K
n 5 0.050 mol
(0.50 mol)(0.0821 L · atm/mol · K)(293 K)
nRT
V5
5
P
0.092 atm
V 5 13 L
_ ____
Use the figure below to answer Question 13.
Use the description of an experiment below to
answer Questions 10-12.
Two 0.050-mol samples of gas at 20 degres Celcius
are released from the end of a long tube at the same
time. One gas is xenon (Xe), and the other is sulfur
dioxide (SO2).
10. Explain which gas will have traveled farther
after 5 seconds. How can you tell?
Sulfur dioxide will have traveled farther because
SO2 has the smaller mass. At 20ºC both gases
have the same kinetic energy which equals
½ mv2. Thus, the gas with the smaller mass must
have the greater velocity and travel farther in
5 seconds.
378
Chemistry: Matter and Change • Chapter 18
+
Atoms of Element A
Atoms of Element B
13. Explain how the chemical reaction shown in
this figure demonstrates the law of conservation
of mass.
All the atoms of element A are found in the
molecules of product. Similarly, all the atoms
of element B are found in the molecules of the
product. Thus, no atoms have been lost and no
atoms been gained.
Solutions Manual
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
a
CHAPTER
18
14. Describe lab procedures for preparing a 0.50M
SOLUTIONS MANUAL
Use the graph below to answer Questions 17 and 18.
Solubility (grams of solute/100 g H2O)
aqueous solution of NaOH and a 0.50 m
aqueous solution of NaOH.
To prepare a 0.50M solution of NaOH, calculate
the mass of NaOH corresponding to one mole.
Add the mass to a 1-L volumetric flask partially
filled with water. Swirl to dissolve the solid. Then,
fill the flask to the zero mark with water.
To prepare a 0.5 m solution of NaOH, measure
1000 mL of water, which corresponds to 1 kg.
Add the mass of 0.50 mol of NaOH and swirl to
dissolve.
15. Explain how you could express the concentra-
tion of the 0.50 m solution in Question 14 as a
mole fraction.
To convert the unit 0.050 m to mole fraction,
calculate the number of moles of water contained
in 1.00 kg of water. The mole faction of NaOH
is the moles of NaOH (0.050 mol) divided by the
sum of the moles of water and the moles of
NaOH. The mole fraction of water is the moles of
water, divided by the sum of the moles of water
and the moles of NaOH.
100
90
80
Solubilities as a Function
of Temperature
CaCl2
70
60
KCl
50
40
30
20
NaCl
KClO3
Ce2(SO4)3
10
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Temperature (°C)
17. Which compountd has a solubility of 38g/100 g
H2O at 50 degres Celcius?
a. CaCl2
b. KCl
c. NaCl
d. KClO3
e. Ce2(SO4)3
c
Copyright © Glencoe/McGraw-Hill, a division of The McGraw-Hill Companies, Inc.
16. Water has an unusually high boiling point
compared to other compounds of similar molar
mass becausee of
a. hydrogen bonding.
b. adhesive forces.
c. covalent bonding.
d. dispersion forces.
e. pi bonds.
a
Solutions Manual
18. Which has the greatest increase in solubility as
temperature increases?
a. Ce2(SO4)3
b. CaCl2
c. KClO3
d. NaCl
e. KCl
b
Chemistry: Matter and Change • Chapter 18
379
‫الـفـ�صل‬
‫‪6‬‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫تفاعالت الأك�سدة واالختزال‬
‫‪ 6 - 1‬الأك�سدة واالختزال‬
‫ال�صفحات ‪8 - 16‬‬
‫م�سائل تدريبية‬
‫ال�صفحات ‪13 - 15‬‬
‫التغيات يف ٍّ‬
‫كل ممّا ييل سوا ًء أكانت أكسدة أم اختزالاً ‪،‬‬
‫‪1 .1‬حدِّ د رّ‬
‫وتذكّر أن ‪ e-‬هو رمز اإللكرتون‪:‬‬
‫‪I2(s) + 2e- → 2I-(aq)a .a‬‬
‫اختزال‬
‫‪K(s) → K+(aq) + e-b .b‬‬
‫�أك�سدة‬
‫‪Fe2+(aq) → Fe3+(aq) + e-c .c‬‬
‫�أك�سدة‬
‫‪Ag+ (aq) + e- → Ag(s)d .d‬‬
‫اختزال‬
‫‪2 .2‬ح�دِّ د العن�ارص التي تأكس�دت والعنارص الت�ي اخت ُِزلت يف‬
‫العمليات اآلتية‪:‬‬
‫‪2Br-(aq) + Cl2(aq) → Br2(aq) + 2Cl-(aq)a .a‬‬
‫يت�أك�سد ‪ ،Br‬يف حني يُختَزَ ل ‪.Cl‬‬
‫‪2Ce(s) + 3Cu2+(aq) → 3Cu(s) + 2Ce3+(aq)b .b‬‬
‫يت�أك�سد ‪ ،Ce‬يف حني يُختَزَ ل ‪.Cu2+‬‬
‫‪2Zn(s) + O2(g) → 2ZnO(s)c .c‬‬
‫يت�أك�سد ‪ ،Zn‬يف حني يُختَزَ ل ‪.O2‬‬
‫‪2Na(s) + 2H+(aq) → 2Na+(aq) + H2(g)d .d‬‬
‫يت�أك�سد ‪ ،Na‬يف حني ُيخ َت َزل ‪.H+‬‬
‫‪3 .3‬حدِّ د العامل املؤكسد والعامل ا ُملخت َِزل يف التفاعل اآليت‪:‬‬
‫)‪Fe(s) +2 Ag+(aq) → Fe2+(aq) +2 Ag(s‬‬
‫ؤك�سد‪ ،‬يف حني يُعدّ ‪ Fe‬العامل املُخ َت ِزل‪.‬‬
‫يُعدّ ‪ Ag+‬العامل امل� ِ‬
‫لذا‪ُ ،‬تخ َت َزل �أيونات ‪ ،Ag+‬وتت�أك�سد ذرات ‪.Fe‬‬
‫‪96‬‬
‫الكيمياء‪ :‬الف�صل ‪6‬‬
‫‪4 .4‬حتفيز‪ .‬حدِّ د العامل املؤكسد والعامل ا ُملخت َِزل يف التفاعل اآليت‪:‬‬
‫‪Mg(s) + I2(s) → MgI2(s)a .a‬‬
‫يُعدّ ‪ I2‬العامل امل�ؤك�سِ د‪ ،‬يف حني يُعدّ ‪ Mg‬العامل املُختَزِ ل‪.‬‬
‫‪H2S(g) + Cl2(g) → S(s) + 2HCl(g)b .b‬‬
‫يُع��دّ ‪ Cl2‬العام��ل امل�ؤك�س��د‪ ،‬يف ح�ين يُع��دّ ‪ H2S‬العام��ل‬
‫املُختَزِ ل‪.‬‬
‫‪5 .5‬ح�دِّ د عدد التأكس�د للعنرص املكتوب بل�ون داكن يف الصيغ‬
‫اجلزيئية اآلتية‪:‬‬
‫‪NaClO4a .a‬‬
‫‪+7‬‬
‫‪AlPO4b .b‬‬
‫‪+5‬‬
‫‪HNO2c .c‬‬
‫‪+3‬‬
‫‪6 .6‬ح�دِّ د عدد التأكس�د للعنصر املكتوب بل�ون داكن يف صيغ‬
‫األيونات اآلتية‪:‬‬
‫‪NH4+a .a‬‬
‫‪-3‬‬
‫‪AsO43-b .b‬‬
‫‪+5‬‬
‫‪CrO42-c .c‬‬
‫‪+6‬‬
‫‪7 .7‬حدِّ د عدد التأكسد للنيرتوجني يف اجلزيئات واأليونات اآلتية‪:‬‬
‫‪NH3a .a‬‬
‫‪-3‬‬
‫‪KCNb .b‬‬
‫‪-3‬‬
‫‪N2H4c .c‬‬
‫‪-2‬‬
‫‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫الـفـ�صل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪6‬‬
‫التغّي� الكيل يف عدد تأكس�د ٍّ‬
‫كل من العنارص يف‬
‫‪8 .8‬حتفيز ح�دِّ د‬
‫رّ‬
‫معادالت األكسدة واالختزال اآلتية‪:‬‬
‫‪C(s) + O2(g) → CO2(g)a .a‬‬
‫‪+4, C‬؛ ‪-2, O‬‬
‫)‪Cl2(g)+ZnI2(s)→ZnCl2(s)+I2(s‬‬
‫‪+1, I‬؛ ‪-1, Cl‬؛ ‪ ،Zn‬ال تغيري‬
‫‪CdO(g)+CO(g) →Cd(s)+CO2(g)b .b‬‬
‫‪+2 ،C‬؛ ‪-2 ، Cd‬؛ ‪ ،O‬ال تغيري‬
‫التقومي ‪6 - 1‬‬
‫ال�صفحة ‪16‬‬
‫‪9 .9‬فِّسِّ‪ ‬ملاذا جي�ب أن حيدث تفاعال األكس�دة واالختزال دائماً ‬
‫م ًعا‪.‬‬
‫�إذا فقدت ذرة �إلكرتو ًنا فال بُدّ من وجود مادة �أخرى تكت�سب‬
‫الإلكرتون املفقود‪.‬‬
‫‪1010‬صف دور ٍّ‬
‫كل من العوامل املؤكسدة وا ُملخت َِزلة يف تفاعالت‬
‫يتغي ٌّ‬
‫كل منهام يف التفاعل؟‬
‫األكسدة واالختزال‪ .‬وكيف رّ‬
‫ؤك�سد �إىل ت�أك�سد عامل �آخر‪ ،‬وذلك بانتزاع‬
‫ي�ؤدي العامل امل� ِ‬
‫��زل امل��ادة‬
‫��زل ف َيخ َت ِ‬
‫الإلكرتون��ات من��ه‪� ،‬أ ّم��ا العام��ل املُخ َت ِ‬
‫الأخرى مبنحها �إلكرتونات‪.‬‬
‫‪Sb2O5c .c‬‬
‫‪+5‬‬
‫‪CuWO4d .d‬‬
‫‪+6‬‬
‫‪1313‬حدِّ د ع�دد التأكس�د للعنرص ال�ذي يظهر بالل�ون الداكن يف‬
‫األيونات اآلتية‪:‬‬
‫‪IO4-a .a‬‬
‫‪+7‬‬
‫‪MnO4 b .b‬‬
‫‪+7‬‬
‫‪-‬‬
‫‪B4O72-c .c‬‬
‫‪+3‬‬
‫‪NH2-d .d‬‬
‫‪-3‬‬
‫‪1414‬الرسم البياين واس�تعامله تُعدُّ الفلزات القلوية عوامل خمتزل ًة‬
‫توضح فيه كيف تزداد قابلية الفلزات‬
‫قوية‪ ،‬ارسم رسماً بيان ًّيا ِّ‬
‫القلوية لالختزال أو تقلّ كلام اجتهنا أس�فل املجموعة ابتدا ًء‬
‫من الصوديوم حتى الفرانسيوم‪.‬‬
‫‪ájƒ∏`≤`dG äGõ`∏Ø``dG‬‬
‫‪∫GõàN’G á«∏HÉb‬‬
‫‪1111‬اكتب معادل�ة تفاعل فلز احلديد مع مح�ض اهليدروبروميك‬
‫لتكوي�ن برومي�د احلدي�د ‪ III‬وغ�از اهليدروجني‪ُ .‬ث�مّ حدِّ د‬
‫التغي الكيل يف عدد تأكس�د العنرص ال�ذي اخت ُِزل والعنرص‬
‫رّ‬
‫الذي تأكسد‪.‬‬
‫‪CaN2b .b‬‬
‫‪-3‬‬
‫‪2Fe + 6HBr → 2FeBr3 + 3H2‬‬
‫يت�أك�سد ‪ ،Fe‬و ُيخ َت َزل ‪.H‬‬
‫‪1212‬حدِّ د ع�دد التأكس�د للعنرص ال�ذي يظهر بالل�ون الداكن يف‬
‫املركّبات اآلتية‪:‬‬
‫‪HNO3a .a‬‬
‫‪+5‬‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪…QòdG Oó©dG‬‬
‫)‪(Na–Fr‬‬
‫ب�صورة عامة‪ ،‬عندم��ا نتجه من �أعلى �إىل �أ�سفل يف اجلدول‬
‫‪C19-01A-878750‬‬
‫يزداد املي��ل نحو فقد‬
‫ال��دوري �ضم��ن املجموعة الواح��دة‪،‬‬
‫‪ad‬‬
‫الإلكرتونات‪ ،‬وبذلك تزداد قابلية االختزال‪.‬‬
‫الكيمياء‪ :‬الف�صل ‪6‬‬
‫‪97‬‬
‫الـفـ�صل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪6‬‬
‫‪ 6 - 2‬وزن معادالت الأك�سدة واالختزال‬
‫ال�صفحات ‪17 - 24‬‬
‫يزداد عدد الت�أك�سد النيرتوجني ‪ N‬من ‪� -3‬إىل ‪ ،0‬يف حني‬
‫يقلّ عدد الت�أك�سد النيرتوجني ‪ N‬من ‪� +4‬إىل ‪.0‬‬
‫‪1818‬حتفيز )‪SO2(g)+Br2(aq)+H2O(l)→HBr(aq)+H2SO4(aq‬‬
‫م�سائل تدريبية‬
‫‪+2‬‬
‫ال�صفحة ‪18‬‬
‫ِ‬
‫اس�تعمل طريق�ة ع�دد التأكس�د ف�ي وزن مع�ادالت األكس�دة‬
‫واالختزال اآلتية‪:‬‬
‫‪+1+6-2‬‬
‫‪+2 -2‬‬
‫‪+1 -2‬‬
‫‪+1 +5 -2‬‬
‫‪+1 -2 +1‬‬
‫‪+1 -1‬‬
‫‪HCl + HNO3 → HOCl + NO + H2O‬‬
‫)‪2(-3‬‬
‫)‪2(-1‬‬
‫)‪SO2(g)+Br2(l)+2H2O(l)→2HBr(aq)+H2SO4(aq‬‬
‫ي��زداد عدد الت�أك�سد للكربي��ت ‪ S‬من ‪� +4‬إىل ‪ ،+6‬يف حني‬
‫يقلّ عدد الت�أك�سد للربوم ‪ Br‬من ‪� 0‬إىل ‪.-1‬‬
‫خمترب حتليل البيانات‬
‫ال�صفحة ‪19‬‬
‫)‪3HCl(aq)+2HNO3(aq) → 3HOCl(aq)+2NO(g)+H2O(l‬‬
‫ي��زداد عدد الت�أك�س��د للكلور ‪ Cl‬م��ن ‪� -1‬إىل ‪ ،+1‬يف حني‬
‫يقلّ عدد الت�أك�سد للنيرتوجني ‪ N‬من ‪� +5‬إىل ‪.+2‬‬
‫‪SnCl4(aq)+Fe(s)→SnCl2(s)+FeCl3(aq)1616‬‬
‫)‪2(+3‬‬
‫‪+3 -1‬‬
‫‪+1-2‬‬
‫‪SO2 + Br2 + 2H2O → 2HBr + H2SO4‬‬
‫‪HCl(aq)+HNO3(aq)→HOCl(aq)+ NO(g)+ H2O(l)1515‬‬
‫)‪3(+2‬‬
‫‪+1-1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪+4-2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪+2 -1‬‬
‫‪+4 -1‬‬
‫‪SnCl4 + Fe → SnCl2 + FeCl3‬‬
‫مزيج الدفع يف �صواريخ الإ�سناد‬
‫املك ِّونات‬
‫الن�سبة املئوية‬
‫فوق كلورات الأمونيوم‬
‫‪69.6‬‬
‫�ألومنيوم‬
‫‪16‬‬
‫املادة املحفِّزة‬
‫‪0.4‬‬
‫الأ�سمنت‬
‫‪12.04‬‬
‫معامل املعاجلة‬
‫‪1.96‬‬
‫ُأ َ‬
‫خذت هذه البيانات من‪:‬‬
‫)‪3(-2‬‬
‫‪*Dumoulin, Jim.”SolidRockerBoosters.‬‬
‫)‪3SnCl4(aq)+2Fe(s)→ 3SnCl2(s)+2FeCl3(aq‬‬
‫ي��زداد ع��دد الت�أك�س��د للحديد ‪ Fe‬م��ن ‪� 0‬إىل ‪ ،+3‬يف حني‬
‫يقلّ عدد الت�أك�سد للق�صدير ‪ Sn‬من ‪� +4‬إىل ‪.+2‬‬
‫‪NH3(g)+NO2(g)→N2(g)+H2O(l)1717‬‬
‫‪+1 -2‬‬
‫‪+4 -2‬‬
‫)‪6NH4Cl4(s)+10Al(s)→5Al2O3(g)+6HCl(g)+3N2(g)+9H2O(g‬‬
‫‪-3 +1‬‬
‫)‪NH3(g) + NO2 (g) → N2(g) + H2O(l‬‬
‫)‪3(-4)(2‬‬
‫)‪8NH3(g)+6NO2(g)→7N2(g)+12H2O(l‬‬
‫‪98‬‬
‫الكيمياء‪ :‬الف�صل ‪6‬‬
‫التفكري الناقد‬
‫ِ‬
‫اس�تعمل طريق�ة ع�دد التأكس�د يف وزن املعادلة‬
‫‪1 .1‬زن املعادلة‬
‫الكيميائية لتفاعل صاروخ اإلسناد‪.‬‬
‫)‪NH4ClO4(s)+Al(s)→Al2O3(g)+HCl(g)+N2(g)+H2O(g‬‬
‫)‪4(+3)(2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪”NSTSShuttle Refference Manual.1998‬‬
‫وأيا اخت ُِزلت؟‬
‫‪2 .2‬حدِّ د أيّ العنارص تأكسدت؟ هّ‬
‫يت�أك�سد النيرتوجني والألومنيوم‪ ،‬ويخ َت َزل الكلور‪.‬‬
‫‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫الـفـ�صل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪6‬‬
‫ّ‬
‫الصلب‬
‫‪3 .3‬‬
‫اس�تدل م�ا مزايا اس�تعامل تفاعل وق�ود صواري�خ ُّ‬
‫)‪ Solid Rocket Boosters(SRB‬يف الدقيقتني األوليتني‬
‫من اإلطالق؟‬
‫مما لو كان‬
‫ميك��ن �أن يو�ضع بكميات كبرية يف خزان��ات �أكرب ّ‬
‫يف حال��ة �أخ��رى كال�سائل��ة مث�ًل‪.‬اً ‪ .‬وبع��د �أن ُيح��رق املقدار‬
‫يت��م التخل�ص من خزاناته الثقيلة‪ ،‬لذا‬
‫ال�ضخم من الوقود ّ‬
‫ت�صبح املركبة �أخف‪.‬‬
‫‪4 .4‬احس�ب ما عدد م�والت بخار املاء الناجتة م�ن تفاعل واحد‬
‫من )‪(SRB‬؟‬
‫‪4.16×106 mol H2O‬‬
‫م�سائل تدريبية‬
‫‪)2121‬يف الوسط احلميض()‪Zn(s)+NO3- (aq)→Zn2+(aq)+NO2(g‬‬
‫‪+2‬‬
‫‪+4 -2‬‬
‫‪+5 -2‬‬
‫‪+2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪Zn + NO3- → Zn2+ + NO2‬‬
‫)‪2 (-1‬‬
‫‪Zn(s) + 2NO3-(aq)+ 4H+→ Zn2+ + 2NO2 + 2H2O‬‬
‫‪C19-03A-878750‬‬
‫‪ Znad‬من ‪� 0‬إىل ‪ ،+2‬يف حني‬
‫يزداد عدد الت�أك�سد للخار�صني‬
‫يقلّ عدد الت�أك�سد للنيرتوجني ‪ N‬من ‪� +5‬إىل ‪.+4‬‬
‫‪2222‬حتفيز‪ :‬يف الوسط القاعدي)‪→I2(s)+MnO2(s‬‬
‫‬‫)‪4 (aq‬‬
‫‪+MnO‬‬
‫‬‫)‪(aq‬‬
‫‪I‬‬
‫)‪3(+1)(2‬‬
‫ال�صفحات ‪20 - 23‬‬
‫ِ‬
‫اس�تعمل طريقة عدد التأكسد في وزن المعادالت األيونية الكلية‬
‫اآلتية‪:‬‬
‫‪ )1919‬يف الوسط احلميض( )‪H2S(g)+NO3-(aq)→S(s)+ NO(g‬‬
‫)‪3(+2‬‬
‫‪+2 -2‬‬
‫‪+5 -2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪+1 -2‬‬
‫)‪H2S(g) + NO32(aq) → S(s) + NO(g‬‬
‫)‪2(-3‬‬
‫)‪2H+(aq) + 3H2S(g) + 2NO3-(aq) → 3S(s) + 2NO(g) + 4H2O(l‬‬
‫يزداد عدد الت�أك�سد للكربيت ‪ S‬من ‪� -2‬إىل ‪ ،0‬يف حني يقلّ‬
‫عدد الت�أك�سد للنيرتوجني ‪ N‬من ‪� +5‬إىل ‪.+2‬‬
‫‪)2020‬يف الوسط احلميض()‪Cr2O72-(aq)+I-(aq)→Cr3+(aq)+ I2(s‬‬
‫)‪3(+1)(2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪+3‬‬
‫‪-1‬‬
‫‪+6 +2‬‬
‫)‪Cr2O72-(aq) + 2I-(aq) → Cr3+(aq) + I2(s‬‬
‫)‪(-3)(2‬‬
‫)‪14H+(aq) + Cr2O72-(aq) + 6I-→ 2Cr3+(aq) + 3I2(s) + 7H2O(l‬‬
‫‪+4 -2‬‬
‫‪-2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪-1‬‬
‫‪+7‬‬
‫‪2I2 + MnO4 → I2 + MnO2‬‬
‫)‪(-3)(2‬‬
‫)‪6I-(aq)+2MnO4-(aq)+4H2O(l)→3I2(s)+2MnO2(s)+ 8OH-(aq‬‬
‫ي��زداد ع��دد الت�أك�سد للي��ود ‪ I‬م��ن ‪� -1‬إىل ‪ ،0‬يف حني يقلّ‬
‫عدد الت�أك�سد للمنجنيز ‪ Mn‬من ‪� +7‬إىل ‪.+4‬‬
‫ِ‬
‫اس�تعمل طريق�ة نص�ف التفاع�ل ل�وزن مع�ادالت األكس�دة‬
‫واالختزال اآلتية‪:‬‬
‫‪)2323‬يف الوسط احلميض()‪+I2(s‬‬
‫‪→Cr‬‬
‫‪+‬‬
‫)‪3 (aq‬‬
‫‬‫)‪(aq‬‬
‫‪+I‬‬
‫‪Cr2O‬‬
‫‪2‬‬‫)‪7 (aq‬‬
‫)�أك�سدة(‪2I-(aq) → I2(s) + 2e-‬‬
‫)اختزال( )‪14H+(aq)+6e-+Cr2O72-(aq)→2Cr3+(aq)+ 7H2O(l‬‬
‫��م اجعمه مع ن�صف‬
‫ا�ض��رب ن�ص��ف تفاعل الأك�س��دة يف ‪ُ ،3‬ث ّ‬
‫تفاعل االختزال‪:‬‬
‫  ​‪14H+(aq)+‬‬
‫‪​6e ​-​+Cr2O72-(aq)+6I-(aq)→ 3I2(s)+‬‬
‫   ‪2Cr3+(aq) + 7H2O(l) +‬‬
‫​‪​​6e ​-‬‬
‫‬
‫‪14H+(aq) + Cr2O72-(aq) + 6I-(aq) → 3I2(s) + 2Cr3+(aq) +‬‬
‫)‪7H2O(l‬‬
‫ي��زداد ع��دد الت�أك�سد للي��ود ‪ I‬م��ن ‪� -1‬إىل ‪ ،0‬يف حني يقلّ‬
‫عدد الت�أك�سد للكروم ‪ Cr‬من ‪� +6‬إىل ‪.+3‬‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫الكيمياء‪ :‬الف�صل ‪6‬‬
‫‪99‬‬
‫الـفـ�صل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪6‬‬
‫‪)​2424‬يف الوسط احلميض(‬
‫)‪Mn2+(aq)+BiO3-(aq)→MnO4-(aq)+ Bi3+(aq‬‬
‫‬
‫‪a.a‬اكتب ن�صفي تفاعل الأك�سدة والإختزال ثم زنهما‪:‬‬
‫)�أك�سدة(‪4H2O(l)+ Mn2+(aq)→MnO4-(aq)+ 8H+(aq)+5e-‬‬
‫)اختزال( )‪6H+(aq)+ BiO3-(aq)+2e-→ Bi3+(aq) + 3H2O(l‬‬
‫‪b.b‬ا�ض��رب ن�ص��ف تفاعل الأك�س��دة يف ‪ ،2‬وا�ض��رب ن�صف تفاعل‬
‫االختزال يف ‪ ،5‬جلعل عدد الإلكرتونات مت�سا ٍو يف ن�صفي التفاعل‪:‬‬
‫‪8H2O(l)+ 2Mn2+(aq)→2MnO4-(aq)+16H+(aq)+10e‬‬‫)‪30H+(aq) + 5BiO3-(aq)+ 10e-→ 5Bi3++15H2O(l‬‬
‫‪c.c‬اجمع ن�صفي التفاعل بعد حذف املت�شابهات‪:‬‬
‫→)‪8H2O(l)+ 2Mn2+(aq) + 30H+(aq)+ 5BiO3-(aq‬‬
‫)‪2MnO4-(aq)+16H+(aq) + 5Bi3++15H2O(l‬‬
‫‪d.d‬بعد االخت�صار نح�صل على املعادلة املوزونة الآتية‪:‬‬
‫‪2Mn2+(aq) + 14H+(aq)+ 5BiO3-(aq)→2MnO4-(aq)+‬‬
‫)‪5Bi3++7H2O(l‬‬
‫‪2525‬حتفيز )يف الوسط القاعدي(‬
‫‪N2O(g)+ClO (aq) →NO‬‬
‫)‪+Cl-(aq‬‬
‫‬
‫‬‫)‪2 (aq‬‬
‫‪-‬‬
‫التقومي ‪6-2‬‬
‫ال�صفحة ‪24‬‬
‫التغي يف عدد التأكس�د بعمليات األكس�دة‬
‫‪2626‬فس كيف يرتبط رّ‬
‫واالختزال؟‬
‫عندما يحدث انتقال للإلكرتونات من ذرة �إىل �أخرى خالل‬
‫تفاع�لات الأك�س��دة واالخت��زال يح��دث تغ�ُّي ررُّ يف ال�شحنة‬
‫الكلي��ة له��ذه ال��ذرات؛ وذل��ك لأن الن��واة‪ ،‬وبخا�ص��ة عدد‬
‫الربوتون��ات فيها‪ ،‬ال تتغيرّ خالل ه��ذا النوع من التفاعالت‬
‫�أبدً ا‪.‬‬
‫‪2727‬صف مل�اذا ُيع�دّ من املهم معرف�ة الظروف التي يت�مّ فيها تفاعل‬
‫األكسدة واالختزال يف املحلول املائي هبدف وزن معادلة التفاعل؟‬
‫من املهم معرفة وجود ‪ H+‬و‪ OH-‬لوزن املعادلة‪.‬‬
‫‪2828‬فس خطوات طريقة عدد التأكسد لوزن املعادلة‪.‬‬
‫يج��ب �أن تك��ون الإجاب��ات مماثل��ة للمعلوم��ات يف اجلدول‬
‫‪ 6-4‬الآتي‪:‬‬
‫طريقة عدد الت�أك�سد‬
‫اجلدول ‪6-4‬‬
‫حدِّ د �أعداد الت�أك�سد جلميع الذرات يف املعادلة‪.‬‬
‫حدِّ د الذرات التي ت�أك�سدت والذرات التي اخ ُت ِزلت‪.‬‬
‫ح��دِّ د التغري يف ع��دد الت�أك�سد لل��ذرات التي ت�أك�س��دت والذرات‬
‫التي اخ ُت ِزلت‪.‬‬
‫اجع��ل التغ رّ�ّي� يف �أع��داد الت�أك�س��د مت�ساو ًي��ا يف القيم��ة‪ ،‬وذل��ك‬
‫ب�ضبط املعامالت يف املعادلة‪.‬‬
‫ا�ستعمِل الطريقة التقليدية يف وزن املعادلة الكيميائية الكلية‪،‬‬
‫�إذا كان ذلك �ضرور ًّيا‪.‬‬
‫)�أك�سدة()‪6OH-(aq)+N2O(g)→2NO2-(aq)+ 4e- + 3H2O(l‬‬
‫يوضح‬
‫يوض�ح نص�ف تفاعل التأكس�د؟ وم�اذا ِّ‬
‫‪2929‬حدِّ د م�اذا ِّ‬
‫نصف تفاعل االختزال؟‬
‫ِّ‬
‫يو�ض��ح ن�ص��ف تفاع��ل الأك�س��دة مق��دار ع��دد الإلكرتون��ات التي‬
‫يفقدها العن�صر والتي ت�س ِّبب ازدياد عدد ت�أك�سده‪ .‬يف حني ِّ‬
‫يو�ضح‬
‫ن�صف تفاعل االختزال ع��دد الإلكرتونات املكت�سبة والتي ت�س ِّبب‬
‫نق�صان عدد ت�أك�سده‪.‬‬
‫)‪2NO2-(aq) + 4e- + 3H2O(l) + 2Cl-(aq) + 4OH-(aq‬‬
‫‪3030‬اكتب نص�ف تفاع�ل األكس�دة ونص�ف تفاع�ل االختزال‬
‫لتفاعل األكسدة واالختزال اآليت‪:‬‬
‫)اختزال()‪ClO-(aq)+2e-+H2O(l)→Cl-(aq) + 2OH-(aq‬‬
‫ا�ضرب ن�صف تفاعل االختزال يف ‪ ،2‬ثُمّ اجمعه مع ن�صف تفاعل‬
‫الأك�سدة‪:‬‬
‫→ )‪6OH-(aq) + N2O(g) + 2ClO-(aq) + 4e- + 2H2O(l‬‬
‫→)‪N2O(g)+2ClO-(aq)+2OH-(aq‬‬
‫)‪2NO2-(aq)+ 2Cl-(aq) + H2O(l‬‬
‫‪100‬‬
‫الكيمياء‪ :‬الف�صل ‪6‬‬
‫‬
‫)‪Pb(s) + Pd(NO3)2(aq) →Pb(NO3)2(aq) + Pd(s‬‬
‫‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫الـفـ�صل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪6‬‬
‫الأك�سدة‪Pb → Pb2+ + 2e- :‬‬
‫االختزال‪Pb2+ + 2e- → Pb :‬‬
‫‪3131‬حدِّ د اذا كان نصف تفاعل األكسدة هو ‪،Sn2+ → Sn4+ + 2e-‬‬
‫ونصف تفاعل االختزال هو ‪ . Au3+ + 3e- → Au‬ما أقلّ عدد‬
‫م�ن أيونات القصدير ‪ II‬وأيونات الذهب ‪ III‬يمكن أن تتفاعل‬
‫حتى ال يتبقى إلكرتونات؟‬
‫‪Sn2+ → Sn4+ + 2e-‬‬
‫‪Au3+ + 3e- → Au‬‬
‫‪6‬‬
‫   ‪3Sn2+ + 2Au3+ +‬‬
‫   ‪​6e-​→ 3Sn4+ + 2Au +‬‬
‫​‪​ e-‬‬
‫‪� 3‬أيونات ‪ ،Sn2+‬و�أيونان ‪.Au3+‬‬
‫‪3232‬ط ِّبق زن املعادالت اآلتية‪:‬‬
‫‪HClO3(aq) → ClO2(g) + HClO4(aq) + H2O(l)a .a‬‬
‫‪+1‬‬
‫‪+6 -2‬‬
‫‪+5‬‬
‫‪+4‬‬
‫‪3HClO3 → 2ClO2 + HClO4 + H2O‬‬
‫‪-1‬‬
‫‪3HClO3 → 2ClO2 + HClO4 + H2O‬‬
‫‪H2SeO3(aq)+HClO3(aq)→H2SeO4(aq)+Cl2(g)+H2O(l)b .b‬‬
‫)‪5(+2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪+6‬‬
‫‪+5‬‬
‫‪+4‬‬
‫‪5H2SeO3 + 2HClO3 → 5H2SeO4 + Cl2 + H2O‬‬
‫)‪2(-5‬‬
‫‪5H2SeO3+ 2HClO3→5H2SeO4+Cl2(g)+H2O‬‬
‫‪)​c .c‬يف الوسط احلميض(‬
‫)‪Cr2O72-(aq)+Fe2+(aq)→Cr3+(aq)+Fe3+(aq‬‬
‫‪3333‬ما أهم خواص تفاعالت األكسدة واالختزال؟‬
‫اً‬
‫انتقال‬
‫تت�ض َّم��ن تفاع�لات الأك�س��دة واالخت��زال جميعه��ا‬
‫للإلكرتونات‪.‬‬
‫تتضمن مجيع تفاعالت األكسدة األكسجني؟‬
‫‪3434‬فسرِّ ‪ ،‬ملاذا ال‬
‫َّ‬
‫ُت�ش�ير كلم��ة "الأك�س��دة" يف الأ�ص��ل �إىل التفاع�لات الت��ي‬
‫تت�ض َّم��ن الأك�سجني فق��ط‪� ،‬إال �أن الأك�سدة الآن تع َّرف على‬
‫�أنها فقد ذرات املادة للإلكرتونات‪.‬‬
‫‪3535‬ماذا حيدث لإللكرتونات يف الذرة عندما تتأكسد؟ أو تخُ ت ََزل؟‬
‫ُتف َقد الإلكرتونات‪ُ ،‬تك َت�سب الإلكرتونات‪.‬‬
‫عرف عدد التأكسد‪.‬‬
‫‪ِّ 3636‬‬
‫ع��دد الإلكرتون��ات املفق��ودة �أو املكت�سبة من قب��ل الذرة يف‬
‫املر ّكب الأيوين عندما تتك َّون الأيونات‪.‬‬
‫‪3737‬الفلزات ما عدد التأكسد ٍّ‬
‫لكل من الفلزات القلوية األرضية‬
‫والفلزات القلوية يف مركّباهتا؟‬
‫الفلزات القلوية الأر�ضية = ‪ ،+2‬الفلزات القلوية =‪+1‬‬
‫‪3838‬كي�ف يرتب�ط ع�دد التأكس�د يف عملي�ات التأكس�د بع�دد‬
‫اإللكرتون�ات املفق�ودة؟ وكي�ف يرتب�ط ع�دد التأكس�د يف‬
‫عمليات االختزال بعدد اإللكرتونات املكتسبة؟‬
‫التغيرّ ُ يف عدد الت�أك�سد ي�س��اوي عد َد الإلكرتونات املفقودة‬
‫يف الت�أك�سد‪� ،‬أو عدد الإلكرتونات املكت�سبة يف االختزال‪.‬‬
‫املوضحة يف‬
‫‪3939‬ما س�بب االختالف يف أشكال خراطة النحاس َّ‬
‫الشكل ‪6-9‬؟‬
‫‪a‬‬
‫‪b‬‬
‫‪Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ → 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O‬‬
‫الف�صل ‪ 6‬مراجعة الف�صل‬
‫ال�صفحات ‪28 - 33‬‬
‫‪6- 1‬‬
‫�إتقان املفاهيم‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫الشكل ‪6-9‬‬
‫االختالف يف عدد ت�أك�سد النحا�س‪.+2 ، +1 ،‬‬
‫الكيمياء‪ :‬الف�صل ‪6‬‬
‫‪101‬‬
‫الـفـ�صل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪6‬‬
‫‪4040‬النحاس واهلواء تب�دأ متاثيل النحاس‪ ،‬بالظهور بلون أخرض ‬
‫تعرضها للهواء‪ .‬ويتفاعل فلز النحاس يف عملية األكسدة‬
‫بعد ُّ‬
‫الصلب‪ ،‬والذي‬
‫هذه مع األكسجني لتكوين أكسيد النحاس ُّ‬
‫يكون الغطاء األخرض‪ .‬اكتب تفاعل األكس�دة واالختزال‪،‬‬
‫ِّ‬
‫وعرف ما الذي تأكسد‪ ،‬وما الذي اخت ُِزل يف هذه العملية؟‬
‫ِّ‬
‫)‪2Cu(s)+O2(g)→2CuO(s‬‬
‫يت�أك�سد النحا�س ‪ ،Cu‬يف حني ُيخ َت َزل الأك�سجني ‪.O‬‬
‫‪+7‬‬
‫‪4545‬حدِّ د عدد التأكس�د للعنرص الظاهر بالل�ون الداكن يف املواد‬
‫واأليونات اآلتية‪:‬‬
‫‪CaCrO4a .a‬‬
‫‪+6‬‬
‫‪NaHSO4b .b‬‬
‫‪+6‬‬
‫‪ NO2-c .c‬‬
‫�إتقان ّ‬
‫حل امل�سائل‬
‫‪4141‬ح�دِّ د امل�واد الت�ي تأكس�دت والت�ي اخت ُِزل�ت يف معادالت‬
‫األكسدة واالختزال اآلتية‪:‬‬
‫‪2Br2(l) + 2Ga(s) → 2GaBr3(s)a .a‬‬
‫يت�أك�سد اجلاليوم ‪ ،Ga‬يف حني يُختَزَ ل الربوم ‪.Br2‬‬
‫‪+3‬‬
‫‪BrO3-d .d‬‬
‫‪+5‬‬
‫وأيا اختزال‪:‬‬
‫‪4646‬حدٍّ د أيّ أنصاف التفاعالت اآلتية أكسدة‪ ،‬هّ‬
‫‪HCl4(l) + Zn(s) → ZnCl2(g) + H2(g)b .b‬‬
‫يت�أك�سد اخلار�صني ‪ ،Zn‬يف حني يُختَزَ ل الهيدروجني ‪.H‬‬
‫‪Al(s)→ Al3+(aq)+3e-a .a‬‬
‫‪Mg(s) + N2(g) → Mg3N2(s)c .c‬‬
‫يت�أك�سد املاغني�سيوم ‪ ،Mg‬يف حني يُخ َتزَل النيرتوجني ‪.N2‬‬
‫‪Cu2+(aq) +e-→ Cu+(aq)b .b‬‬
‫ِ‬
‫املؤكس�د والعامل ا ُملخت َِزل يف ٍّ‬
‫كل من معادالت‬
‫‪4242‬حدِّ د العامل‬
‫األكسدة واالختزال اآلتية‪:‬‬
‫‪N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)a .a‬‬
‫يُع��دّ النيرتوج�ين ‪ N2‬عام�ًل�اً م�ؤك�سِ ��دً ا‪ ،‬يف ح�ين يُع��دّ‬
‫الهيدروجني ‪ H2‬عاملاً مخُ تَزِ اًل‪.‬‬
‫‪2Na(s) + I2(s) → 2NaI(s)b .b‬‬
‫يُع��دّ اليود ‪ I‬عاملاً م�ؤك�سِ ��دً ا‪ ،‬يف حني يُعدّ ال�صوديوم ‪Na‬‬
‫عاملاً مخُ تَزِ اًل‪.‬‬
‫‪4343‬ما العامل ا ُملخت َِزل يف املعادلة املوزونة اآلتية؟‬
‫→ )‪8H+(aq)+ Sn(s)+ 6Cl-(aq)+ 4NO3-(aq‬‬
‫)‪SnCl62-(aq)+ 4NO2(g) + 4H2O(l‬‬
‫‪Sn‬‬
‫‪4444‬ما عدد التأكسد للمنجنيز يف ‪KMnO4‬؟‬
‫‪102‬‬
‫الكيمياء‪ :‬الف�صل ‪6‬‬
‫‬
‫�أك�سدة‬
‫اختزال‬
‫‪4747‬أيّ املع�ادالت اآلتي�ة ال تمُ ِّثل تفاعل أكس�دة واختزال؟ فسرِّ ‬
‫إجابتك‪.‬‬
‫‪LiOH(s) +HNO3(aq) → LiNO3(s) +H2O(l)a .a‬‬
‫‪MgI2(s) +Br2(l) → MgBr2(s) +I2(s)b .b‬‬
‫ال يمُ ِّث��ل االختي��ار ‪ a‬الأك�سدة واالخت��زال؛ لأنه مل يحدث‬
‫تغيري يف �أعداد ت�أك�سد �أيٍّ من ذرات التفاعل‪.‬‬
‫‪4848‬ح�دِّ د ع�دد التأكس�د للنيرتوجين يف ٍّ‬
‫كل م�ن اجلزيئ�ات أو‬
‫األيونات اآلتية‪:‬‬
‫‪NO3-a .a‬‬
‫‪+5‬‬
‫‪N2Ob .b‬‬
‫‪+1‬‬
‫‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫الـفـ�صل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪6‬‬
‫‪NF3c .c‬‬
‫‪+3‬‬
‫‪4949‬حدِّ د أعداد التأكس�د ل�كلّ عنرص يف املركّب�ات أو األيونات‬
‫اآلتية‪:‬‬
‫‪ Au2(SeO4)3a .a‬سيلينات الذهب ‪III‬‬
‫‪-2:O‬‬
‫‪+6 :Se‬‬
‫‪+3 :Au‬‬
‫‪ Ni(CN)2b .b‬سيانيد النيكل ‪II‬‬
‫‪+2:C‬‬
‫‪+2: Ni‬‬
‫‪-3:N‬‬
‫‪5050‬فسرِّ كيف خيتلف أيون الكربيتيت ‪ SO32-‬عن ثالث أكس�يد‬
‫املوضح يف الشكل ‪.6-10‬‬
‫الكربيت ‪َّ ،SO3‬‬
‫‪SO3‬‬
‫الشكل ‪6-10‬‬
‫يُع��دّ ‪� SO32-‬أيو ًنا متعدِّ د ال��ذرات‪ ،‬وعدد الت�أك�سد للكربيت‬
‫في��ه ي�س��اوي ‪ ،+4‬يف حني يُعدّ ‪ SO3‬مر ّك ًب��ا وعدد الت�أك�سد‬
‫للكربيت فيه ي�ساوي ‪.+6‬‬
‫‪6- 2‬‬
‫�إتقان املفاهيم‬
‫‪5151‬ق�ارن بين معادلة األكس�دة واالختزال املوزونة يف الوس�ط‬
‫احلميض والوسط القاعدي‪.‬‬
‫ميكن لـ ِ ‪ H+‬و ‪� H2O‬أن ت�شارك يف تفاعالت الأك�سدة واالختزال‬
‫التي حت��دث يف املحاليل احلم�ضية‪� ،‬إ ّم��ا بو�صفها متفاعالت‬
‫�أو نواجت‪ .‬ويت�ض َّمن تفاع��ل الأك�سدة واالختزال يف املحلول‬
‫القاعدي ‪ OH-‬و‪� H2O‬إ ّما على �صورة متفاعالت �أو نواجت‪.‬‬
‫‪5252‬فِّس�رِّ مل�اذا تُعدّ كتابة أي�ون اهليدروجني على الصورة ‪ H+‬يف‬
‫تفاعالت األكسدة واالختزال تبسي ًطا للواقع‪.‬‬
‫تتّح��د �أيون��ات الهيدروج�ين بامل��اء يف املحالي��ل املائي��ة يف‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫�شكله��ا املائ��ي‪� ،‬أيون��ات الهيدروني��وم ‪ ،H3O+‬وال ميك��ن �أن‬
‫توج��د يف �ص��ورة ‪ .H+‬ولكنه��ا ُتك َت��ب يف بع���ض الأحيان يف‬
‫�صورة ‪ H+‬لتب�سيط املعادلة الكيميائية املكتوبة‪.‬‬
‫‪5353‬مل�اذا يتعينَّ عليك قبل أن تبدأ بوزن معادلة تفاعل األكس�دة‬
‫واالختزال معرفة فيام إذا كان التفاعل حيدث يف وسط محيض‬
‫أو قاعدي؟‬
‫تو ِّف��ر املحاليل �أيون��ات ‪� ،H+‬أو �أيونات ‪ OH-‬الالزمة لوزن‬
‫معادل��ة الأك�سدة واالختزال باملقدار نف�سه‪ .‬لكنها ال تتغيرّ‬
‫يف �أثناء التفاعل‪ ،‬لذا ميكن حذفها من املعادلة‪.‬‬
‫املتفرج؟‬
‫‪5454‬فسرِّ ما األيون ِّ‬
‫املتفرجة ه��ي الأيونات التي توجد يف احل�سابات‬
‫الأيونات‬
‫ّ‬
‫الكيميائي��ة عل��ى ط��ريف معادل��ة الأك�س��دة واالخت��زال‬
‫باملق��دار نف�سه‪ .‬لكنها ال تتغ�ّيررّ يف �أثناء التفاعل‪ ،‬لذا ميكن‬
‫حذفها من املعادلة‪.‬‬
‫ع�رف مصطل�ح أن�واع امل�واد بدالل�ة تفاعلات األكس�دة‬
‫‪ِّ 5555‬‬
‫واالختزال‪.‬‬
‫امل��ادة � ّأي �صنف من الوحدات الكيميائية توجد يف عمليات‬
‫الأك�س��دة �أو االختزال‪ ،‬وقد تكون �أيو ًنا �أو جزي ًئا‪� ،‬أو ذرات‬
‫حرة‪.‬‬
‫‪5656‬هل املعادلة اآلتية موزونة؟ فسرِّ إجابتك‪.‬‬
‫)‪Fe(s) +Ag+(aq) → Fe2+(aq)+Ag(s‬‬
‫َ‬
‫ُ‬
‫ال�شحن��ة‬
‫ال�شحن��ة الكلي��ة يف اجله��ة الي�س��رى‬
‫ال ت�س��اوي‬
‫الكلية يف اجلهة اليمنى‪.‬‬
‫‪5757‬هل املعادلة اآلتية تمُ ِّثل عملية أكس�دة أم عملية اختزال‪ .‬فسرِّ ‬
‫إجابتك‪.‬‬
‫)‪Zn2+(aq) +2e- → Zn(s‬‬
‫عملية اختزال؛ �إذ ُتك َت َ�سب الإلكرتونات‪ ،‬ويقلّ عدد ت�أك�سد‬
‫اخلار�صني ‪.Zn‬‬
‫‪5858‬صف ما حيدث لإللكرتونات يف كلّ نصف تفاعل من عملية‬
‫األكسدة واالختزال‪.‬‬
‫ُتك َت َ�س��ب الإلكرتون��ات م��ن قب��ل بع���ض امل��واد خ�لال ن�صف‬
‫تفاع��ل االخت��زال‪ ،‬و ُتف َق��د الإلكرتون��ات م��ن بع���ض املواد‬
‫خالل ن�صف تفاعل الأك�سدة‪.‬‬
‫الكيمياء‪ :‬الف�صل ‪6‬‬
‫‪103‬‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
ِ
‫اس�تخدم طريق�ة عدد التأكس�د ل�وزن معادالت األكس�دة‬
6161
:‫واالختزال األيونية اآلتية‬
Al + I2 → Al3++ I-a .a
ّ ‫�إتقان‬
‫حل امل�سائل‬
ِ
‫اس�تعمل طريق�ة عدد التأكس�د ل�وزن معادالت األكس�دة‬
5959
:‫واالختزال اآلتية‬
Cl2(g) +NaOH(s)→ NaCl(s) +HOCl(g)a .a
2(+3)
0
0
-1
+3
+1
2Al + 3I2 → 2Al3++ 6I2
0
+1 -2 +1
+1 -1
-1
2Al(s) +3I2(s) →2Al3+(aq)+6I-(aq)
MnO2+Br- → Mn2++Br2 )‫)يف الوسط احلميض‬b .b
Cl2(g)+NaOH(aq)→NaCl(aq)+HOCl(aq)
HBrO3(g) → Br2(l) +H2O(l) +O2(g)b .b
(2)(+1)
2(5)(+2)
0
+2
-1
MnO2 + 2Br + 4H+ → Mn2+ + Br2 + 2H2O
+1 +5 -2
0
ِ
‫اس�تعمل طريق�ة عدد التأكس�د ل�وزن معادالت األكس�دة‬
6262
:‫واالختزال اآلتية‬
4HBrO3(aq)→2Br2(l)+2H2O(l)+5O2(g)
‫زن املعادالت األيونية الكلية لتفاعالت األكسدة واالختزال‬6060
:‫اآلتية‬
Au3+ (aq)+ I-(aq) → Au(s)+I2(s)a .a
PbS(s)+ O2(g)→ PbO(s)+ SO2(g)a .a
+6
3(+1)(2)
+2-2
+3
+4-2
2PbS + 3O2 → 2PbO + 2SO2
0
0
I → Au + I2
-
2 (-3)
2Au3+(aq)+ 6I-(aq) → 2Au(s)+3I2(s)
2PbS(s)+3O2(g)→2PbO(s)+2SO2(g)
NaWO3(s)+NaOH(s)+O2(g)→NaWO4(s) +H2O(g)b .b
2(2)(+1)
+1 -2 +1
-1
Au3+ +
3(-2)
+1 +5-2
0
2(2)(-5)
MnO2(s)+2Br-(aq)+4H+(aq)→Mn2+(aq)+Br2(l)+H2O(l)
0
+1 -2
4HBrO3 → 2Br2 + 2H2O + 5O2
(-2)
+2-2
+1 -2 +1
Cl2 + NaOH → NaCl + HOCl
3(2)(-1)
+4 -2
‫الـفـ�صل‬
6
0
+1
+6-2
+1 -2
4NaWO3 + 4NaOH + O2 → 4Na2WO4 + 2H2O
Ce4+(aq)+Sn2+(aq) → Ce3+(aq)+Sn4+(aq)b .b
2 (+1)
C19-04A-878750
+4
+2
+3
+4
ad
Ce4+ + Sn2+ → Ce3+ + Sn4+
-2
2(-2)
2Ce4+(aq) + Sn2+(aq)→ Sn4+(aq) + 2Ce3+(aq)
2NaWO3(aq)+O2(s)+4NaOH(aq)→4NaWO4(aq) +2H2O(l)
‫دليل حلول الم�سائل‬
C19-05A-878750
ad
6 ‫ الف�صل‬:‫الكيمياء‬
104
‫الـفـ�صل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪6‬‬
‫‪I2(s)+Na2S2O3(aq) →Na2S2O4(aq)+NaIb .b‬‬
‫‪NH3(g) + CuO(s) → Cu(s) +N2(g) + H2O(g)c .c‬‬
‫)‪2(+3‬‬
‫‪+1-2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪+2-2‬‬
‫‪-3+1‬‬
‫‪2NH3 + 3CuO → 3Cu +N2 + 3H2O‬‬
‫)‪3(-2‬‬
‫�أك�سدة‬
‫‪S2O32-(aq)→2S2O42-(aq) +2e-‬‬
‫اختزال‬
‫)‪I2(s)+2e- →2I-(aq‬‬
‫‪Sn(s)+2HCl(aq) → SnCl2(aq)+H2(g)c .c‬‬
‫)‪2NH3(g) + 3CuO(s) → 3Cu(s) +N2(g) + 3H2O(l‬‬
‫‪Al2O3(s)+C(s)+Cl2(g)→AlCl3(s)+CO(g)d .d‬‬
‫)‪3(+2‬‬
‫‪+2-2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪+3-1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪+3-2‬‬
‫‪Al2O3 + 3C + 3Cl2 → 2AlCl3 + 3CO‬‬
‫اختزال‬
‫)‪2H+(aq)+2e- →H2(g‬‬
‫يكون�ان معادل�ة األكس�دة‬
‫‪6565‬اكت�ب نصف�ي التفاع�ل اللذي�ن ِّ‬
‫واالختزال املوزونة اآلتية‪:‬‬
‫)‪3H2C2O4(l)+2HAsO2(aq)→6CO2(g)+2As(s)+4H2O(l‬‬
‫)‪6(-1‬‬
‫)‪Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)→2AlCl3(s)+3CO(g‬‬
‫يتك�ون مع�دن الكورنديوم من أكس�يد األلومنيوم‬
‫‪6363‬الياقوت‬
‫ّ‬
‫املكون‬
‫‪ ،Al2O3‬وه�و عديم اللون‪ ،‬و ُيعدّ أكس�يد األلومنيوم ِّ‬
‫الرئيس للياق�وت‪ ،‬إال أنه حيتوي مقادير بس�يطة من ‪Fe2+‬و‬
‫ع�زى ل�ون الياق�وت إىل انتق�ال اإللكرتون�ات من ‬
‫‪ ،Ti4+‬و ُي َ‬
‫‪ Fe2+‬إىل‪ .Ti4+‬واس�تنا ًدا إىل الش�كل ‪ ،6-11‬اس�تنتِج‬
‫التفاع�ل الذي حيدث ل ُينتِج املعدن يف اجله�ة اليمنى‪ ،‬وحدِّ د‬
‫ِ‬
‫املؤكسد‪ ،‬والعامل ا ُملخت َِزل؟‬
‫العامل‬
‫�أك�سدة‬
‫‪Sn(s)→Sn2+(aq)+2e-‬‬
‫�أك�سدة‬
‫‪H2C2O4→2CO2 + 2H+ +2e-‬‬
‫اختزال‬
‫‪HAsO2 + 3H++3e-→As+H2O‬‬
‫وأيا اختزال؟‬
‫‪6666‬أيّ أنصاف التفاعالت اآلتية أكسدة هّ‬
‫‪Fe2+(aq)→Fe3+(aq)+e-a .a‬‬
‫�أك�سدة‬
‫‪MnO4-(aq)+5e- +8H+(aq)→Mn2+(aq)+4H2O(l)b .b‬‬
‫اختزال‬
‫‪2H+(aq)+2e- →H2(g)c .c‬‬
‫اختزال‬
‫‪F2(g)→2F-(aq)+2e-d .d‬‬
‫�أك�سدة‬
‫الشكل ‪6-11‬‬
‫‪→ Fe + Ti3+‬‬
‫ؤك�سد‪.‬‬
‫يُع ّد احلديد ‪ Fe‬العامل املُخ َت ِزل‪ ،‬يف حني يُع ّد التيتانيوم ‪ Ti‬العامل امل� ِ‬
‫‪3+‬‬
‫‪4+‬‬
‫‪+ Ti‬‬
‫‪Fe‬‬
‫‪2+‬‬
‫‪6464‬اكت�ب نصف�ي تفاع�ل األكس�دة واالخت�زال يف ٍّ‬
‫كل م�ن‬
‫معادالت األكس�دة واالختزال اآلتية على الصورة األيونية‬
‫إذا حدث يف املحلول املائي‪:‬‬
‫‪PbO(s)+NH3(g) → N2(g)+H2O(l)+Pba .a‬‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫�أك�سدة‬
‫‪NH3(g)→N2(g)+3e-‬‬
‫اختزال‬
‫)‪PbO(s)+2e-→Pb(s‬‬
‫‪6767‬النحاس عندم�ا توض�ع رشائ�ح النح�اس يف حمل�ول نرتات‬
‫الفضة كام يف الش�كل ‪ 6-12‬يبدو فل�ز الفضة أزرق اللون‪،‬‬
‫وتتك�ون نرتات النح�اس ‪ .II‬اكتب املعادل�ة الكيميائية غري ‬
‫َّ‬
‫املوزون�ة‪ُ ،‬ثمّ ح�دِّ د حالة التأكس�د لكلّ عنصر فيها‪ .‬اكتب‬
‫أيض�ا نصف�ي معادل�ة التفاعل‪ ،‬وح�دِّ د أيهّام تأكس�د‪ ،‬وأيهّام ‬
‫ً‬
‫وأخريا اكتب املعادلة الكيميائية املوزونة للتفاعل‪.‬‬
‫اخت ُِزل‪.‬‬
‫ً‬
‫الكيمياء‪ :‬الف�صل ‪6‬‬
‫‪105‬‬
‫الـفـ�صل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪6‬‬
‫األكس�دة واالختزال اآلتية‪ ،‬مضي ًفا جزيئ�ات املاء وأيونات‬
‫اهليدروجني(يف الوس�ط احلميض)‪ ،‬أو أيونات اهليدروكسيد‬
‫(يف الوسط القاعدي) إذا تط ّلب األمر ذلك‪:‬‬
‫‪NH3(g) + NO2(g) → N2(g) + H2O(l)a .a‬‬
‫‪2​N ​ ​O2 + 8e- → N2‬‬
‫املعادلة غري املوزونة‪:‬‬
‫)‪4(2NH3 → N2 + 6H+ + 6e-‬‬
‫)‪AgNO3(aq)+Cu(s)→Cu(NO3)2(aq)+Ag(s‬‬
‫‪Ag: +1, N: +5, O: -2, Cu: +2‬‬
‫الأك�سدة‬
‫‪Cu→Cu2+ +2e-‬‬
‫)‪8NH3(s) + 6NO2(g) → 7N2(g) +12H2O(l‬‬
‫‪)Br2(l)→Br-(aq)+BrO3-(aq)b .b‬يف الوسط القاعدي(‬
‫‪1e- + Ag+ → Ag‬‬
‫‪-1‬‬
‫ِ‬
‫اس�تخدم طريق�ة عدد التأكس�د ل�وزن معادالت األكس�دة‬
‫‪6868‬‬
‫واالختزال األيونية اآلتية‪:‬‬
‫‪MoCl5(s) +S2-(aq) → MoS2(s) + Cl-(aq) + S(s)a .a‬‬
‫)‪(+2‬‬
‫‪+4‬‬
‫‪-2‬‬
‫‪-1‬‬
‫‪+5‬‬
‫‪2MoCl5 + 5S2- + 2MoS2 + 10Cl + S‬‬
‫)‪2(-1‬‬
‫)‪2MoCl2(s) +5S2-(aq) → 2MoS2(s) + 10Cl-(aq) + S(s‬‬
‫‪TiCl62-(aq) + Zn(s) → Ti3+(aq) + Cl-(aq) + Zn2+(aq)b .b‬‬
‫‪Br2 + 12OH- → 2BrO3 + 6H2O + 10e‬‬‫)‪5 (Br2 + 10e- → 10Br-‬‬
‫‪-‬‬
‫ ‪+ 10e- → 2BrO3 + 6H2O +‬‬
‫‪+3‬‬
‫‪+4-1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪2TiCl62- + Zn → 2Ti3+ + 12Cl + Zn2+‬‬
‫)‪2(-1‬‬
‫)‪+ Zn(s) → 2Ti3+(aq) + 12Cl-(aq) + Zn2+(aq‬‬
‫‪2TiCl‬‬
‫‪2‬‬‫)‪6 (aq‬‬
‫ِ‬
‫اس�تعمل طريقة نص�ف التفاعل لوزن مع�ادالت تفاعالت‬
‫‪6969‬‬
‫‪106‬‬
‫الكيمياء‪ :‬الف�صل ‪6‬‬
‫‪_​ 1 ​(6Br + 12OH‬‬
‫‪-‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫) ‪10Br + 10e‬‬
‫)‪3Br2(l)+6OH-(aq)→5Br-(aq)+BrO3-(aq)+3H2O(l‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪7070‬زن معادلة التأكس�د واالختزال اآلتية‪ ،‬وأعد كتابتها بشكلها‬
‫األي�وين الكام�ل‪ُ ،‬ث�مّ اش�تق املعادل�ة األيونية الكلي�ة وزهنا‬
‫بطريق�ة نص�ف التفاع�ل‪ .‬على أن تك�ون اإلجاب�ة النهائي�ة‬
‫بمعامالت الوزن ولكن عىل النحو اآليت‪:‬‬
‫→ )‪KMnO4(aq)+FeSO4(aq)+H2SO4(aq‬‬
‫)‪Fe2(SO4)3(aq)+MnSO4(aq)+K2SO4(aq)+H2O(l‬‬
‫املعادلة الكلية‪:‬‬
‫‪+2‬‬
‫‪+2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪Br2 + 2e- → 2Br‬‬‫‪-‬‬
‫)‪2AgNO3(aq)+Cu(s)→Cu(NO3)2(aq) + 2Ag(s‬‬
‫‪-1‬‬
‫‬‫‪3‬‬
‫‪+5‬‬
‫‪0‬‬
‫‪Br2 → 2BrO + 10e‬‬
‫‪-‬‬
‫االختزال‬
‫املعادلة الكيميائية املوزونة‪:‬‬
‫‪-2‬‬
‫)‪3(2NO2 + 8H+ + 8e- → N2 + 4H2O‬‬
‫   ‬
‫   ‬
‫‪8NH3 + 6NO2 + ​2‬‬
‫‪​24e ​-​→ 4N2 + ​2‬‬
‫    ​‪4​H ​+​+‬‬
‫‪4​H ​+​+ 3N2‬‬
‫‬‫    ​‪+ 12H2O +‬‬
‫​ ​ ‪​24e‬‬
‫حالة الت�أك�سد للمواد املتفاعلة‪:‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪+4‬‬
‫‪2​N ​ ​H3 → 6e- + N2‬‬
‫الشكل ‪6-12‬‬
‫‪-1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪-3‬‬
‫‪K+(aq) + MnO4-(aq) + Fe2+(aq) +‬‬
‫)‪SO42-(aq) + 2H+(aq) + SO42-(aq) → 2Fe3+(aq‬‬
‫‪+ 3SO42-(aq) + Mn2+(aq) + SO42-(aq) + 2K+(aq) +‬‬
‫املعادلة النهائية‪:‬‬
‫)‪SO42-(aq‬‬
‫)‪MnO4-(aq) + Fe2+(aq) + H+(aq) → 2Fe3+ (aq) + Mn2+(aq‬‬
‫�أن�صاف التفاعل‪:‬‬
‫‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
Cl-(aq) + NO3-(aq) → ClO-(aq) + NO(g)​a .a
)‫(في الوسط الحمضي‬
-1
+1
Cl-→ ClO- + 2e+5
-
3Cl + 3H2O → 3ClO + 6H + 6e
-
-
+
-
2NO3- + 8H+ + 6e- → 2NO + 4H2O
-
1
3ClO- +
​ 6H+​+ 2NO + 4H2O +
​ e ​-​
6
3Cl-(aq) +2NO3-(aq) +2H+(aq)→ 3ClO-(aq) + 2NO(g) + H2O(l)
IO3-(aq)+Br-(aq)→ Br2(l)+IBr(s)​b .b
)‫(يف الوسط احلميض‬
2Br - → Br2 + 2e+1
Br- + IO3- + 4e- → ​I ​ ​Br
4Br- → 2Br2 + 4e6H+ + Br- + IO3- + 4e- → IBr + 3H2O
5Br- + IO3- + 6H+ +​ ​4e ​
​​ → 2Br2 + IBr +3H2O
+​​4e ​ ​
6H+ + 5Br- + IO3- → 2Br2 + IBr + 3H2O
6H+(aq)+5Br-(aq) + IO3-(aq) →2Br2(l)+IBr(s)+3H2O(l)
I 2(s)+Na2S2O3(aq)→Na2S2O4(aq)+NaI(aq)​c .c
+2
)‫(يف الوسط احلميض‬
+3
S2 O32- → S3 O42- + 2e0
-1
I2 + 2e- → 2IS2O32- + H2O → S2O42- + 2H+ + 2eI2 + 2e- → 2IS2O32- + H2O + I2 + ​
​2e ​-​→ S2O42- + 2H+ + 2I- +​
​2e ​-​
S2O32- + H2O + I2 → S2O42- + 2H+ + 2I-
107
+2
10Fe2+ → 10Fe3+ + 10e-
6 ‫ الف�صل‬:‫الكيمياء‬
2(MnO4- + 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4H2O)
5Fe2+ + 2MnO4- + 16H+ + ​
​10e ​-​→ 10Fe3+ +
2Mn2+ + 8H O +​
​20e ​-​
2
:‫املعادلة املوزونة‬
2
3Cl- +
​ 3H2O​+
​6e ​-​→
2​​​ NO ​3​ ​​+ 8​H ​+​+​
+5
+7
MnO4- + 5e- → Mn2+
10Fe2+ + 2MnO4- + 16H+ → 10Fe3+ + 2Mn2+ +
8H2O
NO3- + 4H+ + 3e- → NO + 2H2O
0
+3
+ 2Mn2+ + 8H2O
Cl- + H2O → ClO- + 2H+ + 2e-
-1
+2
Fe 2+ → Fe3+ +e-
2MnO4- + 10e- + 16H+ → 2Mn2+ + 8H2O
+2
NO3 + 3e → NO
-
‫الـفـ�صل‬
6
2KMnO4(aq) + 10FeSO4(aq) + 8H2SO4(aq) →
5Fe2(SO4)3(aq) + 2MnSO4(aq) + K2SO4(aq) + 8H2O(l)
ِ
‫اس�تخدم طريقة عدد التأكس�د يف وزن معادالت األكس�دة‬
7171
:‫واالختزال اآلتية‬
PbO(s) + NH3(g) → N2(g) + H2O(l) + Pb(s)a .a
NH3(g)→N2(g)+3e-
‫�أك�سدة‬
PbO(s)+2e-→Pb(s)
‫اختزال‬
I2(s) + NaS2O3(aq) → Na2S2O4(aq) + NaI(aq)b .b
2S2O32-(aq) → 2S2O42-(aq) + 2e-
‫�أك�سدة‬
I2(s) + 2e- → 2I-(aq)
‫اختزال‬
Sn(s) + 2HCl(aq) → SnCl2(aq) +H2(g)c .c
Sn(s)→Sn2+(aq) +2e-
‫�أك�سدة‬
2H+(aq) + 2e- → H2(g)
‫اختزال‬
ِ
‫اس�تخدم طريق�ة نص�ف التفاع�ل يف وزن ه�ذه املع�ادالت‬
7272
‫مضي ًف�ا جزيئ�ات امل�اء وأيون�ات اهليدروجين (يف الوس�ط‬
)‫ أو أيونات اهليدروكس�يد (يف الوس�ط القاعدي‬،)‫احلميض‬
‫ واحتفظ باملعادالت املوزونة عىل صورة معادلة‬.‫عند احلاجة‬
:‫أيونية هنائية‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫الـفـ�صل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪6‬‬
‫)‪S2O32-(aq)+H2O(l)+I2(s)→S2O42-(aq)+2H+(aq)+2I-(aq‬‬
‫‪7676‬حدِّ د العوامل ا ُملخت َِزلة يف املعادالت اآلتية‪:‬‬
‫‪4NH3(g) + 5O2(g) → 4NO(g) + 6H2O(l)a .a‬‬
‫مراجعة عامة‬
‫‪-2‬‬
‫‪7373‬ح�دِّ د عدد التأكس�د لكلّ عنرص من العن�ارص الظاهرة بلون‬
‫داكن‪:‬‬
‫‪OF2a .a‬‬
‫‪O: +2‬‬
‫(​‪O2 → N​O​ ​ H2​O‬‬
‫​ ‬
‫)اختزال‬
‫العامل املختَزِ ل‬
‫‪NH3‬‬
‫‪Na2SO4(aq) + 4C(s) → Na2S(s) + 4CO(g)b .b‬‬
‫‪→S‬‬
‫)اختزال( ​ ​  ​‬
‫‪+6‬‬
‫‪​S  ​ ​O‬‬
‫‪2‬‬‫‪4‬‬
‫العامل املختَزِ ل‬
‫‪C‬‬
‫‪4IrF5(aq) +Ir(s)→ 5IrF4(s)c .c‬‬
‫‪RuO4c .c‬‬
‫‪Ru: +8‬‬
‫‪+4‬‬
‫‪+5‬‬
‫)اختزال( ‪IrF5 → IrF4‬‬
‫‪ Fe2O3d .d‬‬
‫‪Fe: +3‬‬
‫العامل املختَزِ ل‬
‫التغيات اآلتية فيام إذا كانت أكسدة أو اختزال‪:‬‬
‫‪7474‬حدِّ د كلاًّ من رّ‬
‫‪2Cl- (aq) →Cl2(g) + 2e-a .a‬‬
‫‪Ir‬‬
‫ِ‬
‫مس�تعملاً أزواج أنص�اف‬
‫‪7777‬اكت�ب معادل�ة أيوني�ة موزون�ة‬
‫تفاعالت األكسدة واالختزال اآلتية‪:‬‬
‫‪Fe(s)→Fe2+(aq)+2e-, Te2+(aq)+2e-→Te(s)a .a‬‬
‫‪0‬‬
‫ ​ ‪​Fe‬‬
‫   ​ ‪​ → Fe2+ +‬‬
‫​‪​2e ​-‬‬
‫�أك�سدة‬
‫‪Na(s) → Na+(aq)+ e- b .b‬‬
‫‪0‬‬
‫   ‪Te +‬‬
‫ ​ ‪​ ​2e ​-​→ ​Te‬‬
‫​‬
‫�أك�سدة‬
‫‪2+‬‬
‫‪Fe + Te2+ → Fe2+ + Te‬‬
‫‪Ca2+(aq) + 2e- → Ca(s)c .c‬‬
‫‪+3e b .b‬‬
‫‪-‬‬
‫اختزال‬
‫‪,Al(s)→Al‬‬
‫‪3+‬‬
‫)‪(aq‬‬
‫(يف الوسط احلميض)‬
‫‪O2(g) + 4e- → 2O2-(aq)d .d‬‬
‫‪-‬‬
‫)‪(aq‬‬
‫‪+2e →IO3‬‬
‫‪-‬‬
‫)‪(aq‬‬
‫‪+5‬‬
‫‪-‬‬
‫‪IO4‬‬
‫‪+7‬‬
‫)‪3( ​I ​ ​O4- + 2H++ 2e- → ​I ​ ​O3- + H2O‬‬
‫اختزال‬
‫ِ‬
‫استعمل قواعد حتديد عدد التأكسد إلكامل اجلدول ‪.6-7‬‬
‫‪7575‬‬
‫اجلدول ‪ 6 - 7‬بيانات املركبني‬
‫القاعدة‬
‫عدد الت�أك�سد‬
‫العن�صر‬
‫‪108‬‬
‫‪-2‬‬
‫‪-2‬‬
‫‪2-‬‬
‫‪UO22+b .b‬‬
‫‪U: +6‬‬
‫‪0‬‬
‫‪+3‬‬
‫‪3+‬‬
‫‪0‬‬
‫ ​ ‪2(​Al‬‬
‫   ‪​ → ​Al ​ ​ +‬‬
‫​)​‪​ ​3e ​-‬‬
‫‪3IO4- + 2Al + 6H+ → 3IO3- + 2Al3+ + 3H2O‬‬
‫‪I2(aq)+2e- →2I-(aq), N2O(g)→ 2NO3-(aq)+ 8e-​c .c‬‬
‫(يف الوسط القاعدي)‬
‫‪K in KBr‬‬
‫‪+1‬‬
‫‪7‬‬
‫‪Br in KBr‬‬
‫‪-1‬‬
‫‪8‬‬
‫​‪Cl in C​l ​2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪K in KCl‬‬
‫‪+1‬‬
‫‪7‬‬
‫‪4I2 + N2O + 5H2O → 8I- + 2NO3- + 10H+‬‬
‫‪Cl in KCl‬‬
‫‪−1‬‬
‫‪8‬‬
‫​‪Br in B​r ​2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪7878‬م�ا عدد تأكس�د الك�روم يف ٍّ‬
‫املوضحة يف‬
‫كل م�ن املركّب�ات َّ‬
‫الشكل ‪6-13‬؟‬
‫الكيمياء‪ :‬الف�صل ‪6‬‬
‫   ‪+ 10H +‬‬
‫​‪​ ​2e ​-‬‬
‫‪+‬‬
‫‬
‫‪0‬‬
‫   ‪4(​I​2​  +‬‬
‫)‪​ ​2e ​-​→ 2I-‬‬
‫‪+5‬‬
‫‪+1‬‬
‫‪​N ​ ​2O + 5H2O → 2​N ​ ​O‬‬
‫‬‫‪3‬‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫الـفـ�صل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪6‬‬
‫‪a‬‬
‫ووضح التفاع�ل الذي حتلّ فيه أيونات الكروم حملّ أيونات‬
‫ِّ‬
‫األلومنيوم‪ ،‬وهل هذا التفاعل تفاعل أكسدة واختزال؟‬
‫‪b‬‬
‫‪Al2O3: Al2O3 + 2Cr3+ → Cr2O3 + 2Al3+‬‬
‫ال‪ ،‬يُع��دّ تفاع��ل �أك�س��دة واخت��زال؛ لأنه ال يوج��د تغيرّ يف‬
‫�أعداد الت�أك�سد‪.‬‬
‫‪K2CrO4‬‬
‫‪ +6‬يف كليهام‬
‫‪K2Cr2O7‬‬
‫‪8181‬زن معادالت األكسدة واالختزال األيونية اآلتية بأية طريقة‬
‫من طرائق الوزن‪:‬‬
‫الشكل ‪6-13‬‬
‫‪Mg(s) + Fe3+(aq) → Mg2+(aq) + Fe(s)a .a‬‬
‫‪7979‬زن معادالت األكسدة واالختزال األيونية اآلتية بأيّ طريقة‬
‫من طرائق وزن املعادالت‪.‬‬
‫)‪3(+2‬‬
‫‪+ Fe‬‬
‫‪Sb3+(aq)+MnO4-(aq)→SbO43-(aq)+Mn2+(aq)​a .a‬‬
‫(يف الوسط احلميض)‬
‫‪→ Mg‬‬
‫‪+3‬‬
‫‪+5‬‬
‫‪+2‬‬
‫‪→ 3Mg + 2Fe‬‬
‫‪)​b .b‬يف الوسط احلميض(‬
‫‪+SO‬‬
‫‪2‬‬‫)‪4 (aq‬‬
‫‪+7‬‬
‫اختزال )‪2(MnO4-+8H++5e-→Mn2++4H2O‬‬
‫    ​‪5Sb3+ +‬‬
‫   ​‪​16H+​+‬‬
‫→​‪10e-‬‬
‫    ‪20​H ​ ​O​+ 2MnO - +‬‬
‫‪4‬‬
‫‪2‬‬
‫�أك�سدة‬
‫اختزال‬
‫‪2H2O + 2ClO- + 4e- → 2Cl- + 4OH-‬‬
‫‪+6‬‬
‫‪3(​S ​ ​O2 + 2H2O → ​S ​ ​O‬‬
‫‪2‬‬‫‪4‬‬
‫‪-1‬‬
‫‪+5‬‬
‫‪3‬‬
‫‪3SO42- + 12H+ + Cl- + 3H2O + 6e‬‬‫‪+6H + Cl‬‬
‫‪-‬‬
‫‪+‬‬
‫‪6‬‬
‫‬‫‪3‬‬
‫‪3SO2+ClO +3H2O → 3SO‬‬
‫‪2‬‬‫‪4‬‬
‫‪8282‬زن مع�ادالت األكس�دة واالخت�زال اآلتي�ة ب�أيّ طريقة من‬
‫طرائق الوزن‪:‬‬
‫‪P(s)+H2O(l)+HNO3(aq)→H3PO4(aq)+NO(g)a .a‬‬
‫)‪3(+5‬‬
‫‪2‬‬
‫   ‬
‫   ​ ‪​2​O​ + 2ClO- +‬‬
‫ ​ ‪N2O + ​6‬‬
‫‪​ OH- + ​ 2​H‬‬
‫‪4e-​→ 2NO2‬‬‫‬‫‬‫‬‫   ‬
‫  ‬
‫   ‬
‫​‬
‫​ ​ ‪+ ​ 3​H 2​O​+ ​ 4e ​+ 2Cl + ​4​OH‬‬
‫‪+2‬‬
‫‪+5‬‬
‫‪+5‬‬
‫‪0‬‬
‫‪3P + 2H2O + 5HNO3 → 3H3 PO4 + 5NO‬‬
‫)‪5(-3‬‬
‫‪N2O + 2ClO- + 2OH- → 2NO2- + 2Cl- + H2O‬‬
‫يتكون من أكس�يد‬
‫‪8080‬األحج�ار الكريمة الياق�وت حجر كريم َّ‬
‫األلومني�وم‪ ،‬أمّ�ا لون�ه األمح�ر فق�د ج�اء م�ن احتوائ�ه عىل‬
‫مقادي�ر ضئيل�ة م�ن أيون�ات الك�روم ‪ III‬الت�ي حت�لّ حم�لّ ‬
‫أيون�ات األلومني�وم‪ .‬ارس�م تركي�ب أكس�يد األلومني�وم‪،‬‬
‫‪+SO2(g)→Cl‬‬
‫‪+4‬‬
‫→ ‪3SO2 + 6H2O + ClO3- + ​6H ​+​+ 6e-‬‬
‫‪N‬‬
‫‪O +ClO-(aq) →Cl-(aq)+NO2-(aq)​b .b‬‬
‫)‪ 2 (g‬‬
‫‪H2O + ClO- + 2e- → Cl- + 2OH-‬‬
‫‪ClO‬‬
‫‬‫)‪3 (aq‬‬
‫‪​Cl ​ ​O3- + 6H+ + 6e- → ​Cl ​ -​ + H2O‬‬
‫‪5Sb3++2MnO4-+12H2O→5SbO43-+2Mn2++ 24H+‬‬
‫‪N2O + 6OH- → 2NO2- + 3H2O + 4e-‬‬
‫‪+‬‬
‫‪3Mg+2Fe‬‬
‫‪3+‬‬
‫‬‫)‪(aq‬‬
‫) ‪+ 4H + 2e‬‬
‫‪-‬‬
‫    ‪5SbO43-+‬‬
‫    ‪​40H+​+ 2Mn2+ +‬‬
‫   ​‪​  8​H ​2​O​+‬‬
‫​‪10e-‬‬
‫(يف الوسط القاعدي)‬
‫‪Mg + Fe‬‬
‫)‪2(-3‬‬
‫‪2+‬‬
‫�أك�سدة )‪5(Sb 3+ + 4H2O → SbO43-+8H++2e-‬‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪2+‬‬
‫‪3+‬‬
‫‪3P+2H2O+5HNO3→3H3PO4+ 5NO‬‬
‫‪b .b‬‬
‫)‪KClO3(aq)+HCl(aq‬‬
‫)‪→Cl2(g)+ClO2(g)+H2O(l)+KCl(s‬‬
‫الكيمياء‪ :‬الف�صل ‪6‬‬
‫‪109‬‬
‫الـفـ�صل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪6‬‬
‫من ‪� N5+‬إىل ‪N1+‬؛ يكت�سب ‪( 4e-‬اختُزِ ل)‬
‫)‪2(+5‬‬
‫‪0‬‬
‫‪+4‬‬
‫‪4‬‬
‫‪-1‬‬
‫‪+5‬‬
‫‪2KClO3 + 2HCl → Cl2 + 2ClO2 + 2H2O + 2KCl‬‬
‫‪-10‬‬
‫‪2KClO3 + 4HCl → Cl2 + 2ClO2 + 2H2O + 2KCl‬‬
‫‪HCl → ClO2 + 5e-‬‬
‫املؤكسد والعامل ا ُملخت َِزل ِ‬
‫ِ‬
‫لكال التفاعلني‪.‬‬
‫‪c .c‬حدِّ د العامل‬
‫‬‫‬‫يُع��دّ كلٌّ م��ن ‪ NO2‬و ‪( NO3‬عاملاً م�ؤك�س��دً ا)‪ ،‬يف حني‬
‫يُعدّ ‪ NH4+‬عاملاً مخُ تَزِ اًل‪.‬‬
‫توض�ح فيها كيف أن انتق�ال اإللكرتونات‬
‫‪d .d‬اكت�ب مجلة ِّ‬
‫الذي حدث يف هذين التفاعلني خيتلف عن التفاعل اآليت‪:‬‬
‫‪2HCl → 2ClO2 + 10e-‬‬
‫)‪2AgNO3(aq) + Zn(s) → Zn(NO3)2(aq) + 2Ag(s‬‬
‫‪2KClO3 + 2H+ + 2Cl- + 2HCl + 10e- → Cl2 + 2ClO2‬‬
‫‪+ 2H2O + 2K+ + 2Cl-‬‬
‫يف التفاعلني الأولني ت�أك�سَ د النيرتوجني واخ ُتزِل‪� ،‬أمّا يف التفاعل‬
‫الثال��ث فق��د حدث تفاع��ل الأك�س��دة واالختزال ب�ين عن�صرين‬
‫خمتلفني‪.‬‬
‫‪2KClO3 + 4HCl → Cl2 + 2ClO2 + 2H2O + 2KCl‬‬
‫التفكري الناقد‬
‫‪8383‬ط ِّبق تُبِّي�نِّ املع�ادالت اآلتية تفاعالت األكس�دة واالختزال‬
‫الت�ي تُس�تخدَ م لتحضير غ�از النيرتوجني النق�ي وغاز ثاين‬
‫أكس�يد النيرتوجني وغ�از أول أكس�يد النيرتوجني ‪ N2O‬يف‬
‫املخترب‪:‬‬
‫‪8484‬ح ّل�ل ادرس املعادل�ة األيوني�ة الكلية أدن�اه‪ ،‬للتفاعل الذي‬
‫حي�دث عن�د تأكس�د أي�ون الثيوكربيت�ات ‪ S2O32-‬إىل أيون‬
‫ِ‬
‫مس�تعملاً طريقة نصف‬
‫راب�ع ثيون�ات ‪ .S4O62-‬زن املعادلة‬
‫التفاعل‪ .‬وسوف يساعدك الشكل ‪ 6-14‬عىل حتديد أعداد‬
‫التأكسد الستعامهلا‪.‬‬
‫)‪NH4NO2(s) →N2(g) + 2H2O(l‬‬
‫)‪NH4NO3(s) → N2O(g) + 2H2O(l‬‬
‫‪a .a‬حدِّ د عدد التأكس�د لكلّ عنرص يف املعادلتني‪ُ ،‬ثمّ ارس�م‬
‫التغي يف عدد التأكس�د الذي حيدث‬
‫خم َّط ًط�ا ِّ‬
‫توضح فيه رّ‬
‫يف كلّ تفاعل‪.‬‬
‫‬‫‬‫‬‫‬‫‪äÉfƒ«K ™HGQ ¿ƒjCG‬‬
‫الشكل ‪6-14‬‬
‫‪+3e‬‬‫‪+1 -2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪+2‬‬
‫‪-3 +1 +3 -2‬‬
‫)‪NH4 NO2(s) → N2(g) + 2H2O(l‬‬
‫‪+2.5‬‬
‫‪14e‬‬‫‪+1 -2‬‬
‫‪I2 + 2e- → 2I-‬‬
‫‪-3 +1 +5 -2‬‬
‫)‪NH4 NO3(s) → N2O(g)+ 2H2O(l‬‬
‫‪-2‬‬
‫‪24e-‬‬
‫‪b .b‬حدِّ د الذرة التي تأكس�دت والذرة التي اخت ُِزلت يف ِكال‬
‫التفاعلني‪.‬‬
‫من ‪� N3-‬إىل ‪N2‬؛ يفقد ‪( 3e-‬ت�أك�سد)‬
‫من ‪� N3+‬إىل ‪N2‬؛ يكت�سب ‪( 3e-‬اختُزِ ل)‬
‫من ‪� N3-‬إىل ‪N1+‬؛ يفقد ‪( 4e-‬ت�أك�سد)‬
‫‪110‬‬
‫الكيمياء‪ :‬الف�صل ‪6‬‬
‫‪+2‬‬
‫‪2S2O32- → S4O62- + 2e2‬‬
‫‪-3e-‬‬
‫‪+1 -2‬‬
‫) –‪(S4O62‬‬
‫‪äÉàjÈcƒ«ãdG ¿ƒjCG‬‬
‫) –‪(S2O32‬‬
‫)يف الو�سط احلم�ضي( )‪S2O32-(aq) + I2(s) → I-(aq) + S4O62-(aq‬‬
‫‪8585‬تو َّقع اعتبر ب�أن مجي�ع املركّب�ات اآلتي�ة مركّب�ات مس�تقرة‬
‫حقيقة‪ ،‬ما الذي يمكنك أن تس�تدلّ عليه عن حالة التأكس�د‬
‫للفوسفور يف مركّباته؟‬
‫‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫الـفـ�صل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪6‬‬
‫‪PH3, PCl3, P2H4, PCl5, H3PO4, Na3PO3‬‬
‫للفو�سف��ور حاالت ت�أك�سد متع��دِّ دة (‪)+5 ،+3 ،-2 ،-3‬‬
‫مما يجعله مر ًنا عند احتاده بالالفلزات‪.‬‬
‫ّ‬
‫ِ‬
‫‪8686‬جد ّ‬
‫تؤكس�د برمنجنات البوتاس�يوم أيونات الكلوريد‬
‫احلل‬
‫لتك�ون غ�از الكل�ور‪ .‬ق�م بموازنة معادل�ة تفاعل التأكس�د‬
‫واالختزال الذي حيدث يف الوسط احلميض‪.‬‬
‫)‪2MnO4-(aq)+10Cl-(aq)+16H+(aq‬‬
‫)‪→2Mn2+(aq)+ 5Cl2(aq) + 8H2O(l‬‬
‫‪8787‬يف نص�ف التفاع�ل‪ ، NH4+ → NO3-‬يف أيّ م�ن الطرفني‬
‫جي�ب إضافة اإللكرتونات؟ ق�م بإضافة العدد الصحيح من‬
‫اإللكرتون�ات للط�رف ال�ذي حيتاج لذل�ك‪ُ ،‬ثمّ أع�د كتابة‬
‫املعادلة‪.‬‬
‫انخف���ض ع��دد ت�أك�س��د ‪ N‬م��ن ‪� +5‬إىل ‪-3‬؛ ل��ذا يجب �أن‬
‫يك��ون ‪ N‬ق��د اكت�س��ب ‪� 8‬إلكرتون��ات عل��ى اجلان��ب الأي�س��ر‬
‫‪.NO3- + 8e- → NH4+‬‬
‫‪8888‬استعمل طريقة نصف التفاعل لوزن معادلة تفاعل األكسدة‬
‫واالخت�زال الذي حيدث بني أيونات ثاين كرومات وأيونات‬
‫اليوديد يف الوسط احلميض والذي يوضحه الشكل ‪.6-15‬‬
‫م�س�ألة حتفيز‬
‫‪8989‬اكتب املعادلة الكيميائية لكلّ تفاعل موصوف فيام يأيت دون‬
‫كتاب�ة املعامالت لوزهنا‪ُ ،‬ثمّ حدِّ د حالة التأكس�د لكلّ عنرص‬
‫يف املعادلة‪ُ .‬ثمّ اكتب نصفي التفاعل حمدِّ ًدا أيهّام نصف تفاعل‬
‫أكسدة وأيهّام نصف تفاعل اختزال‪.‬‬
‫الصلب يف أنبوب وتس�خينه‬
‫‪a .a‬عن�د وضع أكس�يد الزئبق ُّ‬
‫يتكون أكسيد الزئبق السائل يف قاع أنبوب االختبار‬
‫بلطف َّ‬
‫وتتصاعد فقاعات غاز األكسجني من أنبوب االختبار‪.‬‬
‫‪+2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪+2 -2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪HgO → O2 + Hg‬‬
‫‪-2‬‬
‫املعادلة الكيميائية‬
‫‪+2 -2 0‬‬
‫‪0‬‬
‫حاالت الت�أك�سد‬
‫‪C19-06A-878750‬‬
‫ن�صفي التفاعل‬
‫‪ad‬‬
‫‪O-2 → O2 + 2e‬‬‫�أك�سدة‬
‫‪+2‬‬
‫‬‫‪Hg + 2e → Hg‬‬
‫اختزال‬
‫املعادلة الكيميائية املوزونة‪:‬‬
‫)‪HgO(s)→ O2(g) + Hg(l‬‬
‫)‪2HgO(s)→O2(g)+2Hg(l‬‬
‫الصلب يف حملول نرتات‬
‫‪b .b‬عن�د وضع قطع من النح�اس ُّ‬
‫ظهر فلز‬
‫الفض�ة‪،‬‬
‫تتك�ون نرتات النح�اس ‪ II‬األزرق و َي َ‬
‫َّ‬
‫الفضة يف املحلول‪.‬‬
‫املعادلة الكيميائية‬
‫)‪AgNO3(aq) + Cu(s) → Cu(NO3)2(aq) + Ag(s‬‬
‫حاالت الت�أك�سد‬
‫‪0 +2 +5 -2 0‬‬
‫الشكل ‪6-15‬‬
‫ن�صفي التفاعل‬
‫‪2I- → I2 + 2e‬‬‫‪6I- → 3I2 + 6e-‬‬
‫‪Cr2O72- +14H++ 6e- → 2Cr3++ 7H2O‬‬
‫)‪6I-(aq)+14H+(aq)+Cr2O72-(aq) →3I2(s)+7H2O(l)+ 2Cr3+(aq‬‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪-2‬‬
‫‪+1 +5‬‬
‫�أك�سدة‬
‫اختزال‬
‫املعادلة الكيميائية املوزونة‪:‬‬
‫‪Cu0 → Cu2+ + 2e‬‬‫‪2e- + Ag+ → Ag‬‬
‫)‪2AgNO3(aq)+Cu(s)→Cu(NO3)2(aq)+2Ag(s‬‬
‫الكيمياء‪ :‬الف�صل ‪6‬‬
‫‪111‬‬
‫الـفـ�صل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪6‬‬
‫مراجعة تراكمية‬
‫ِ‬
‫استخدم القائمة اآلتية لإلجابة عن األسئلة من ‪ 90‬إلى ‪.93‬‬
‫تحت�وي خم�س ك�ؤوس ‪ 500 mL‬م�ن محل�ول مائ�ي‬
‫تركيزه‪ 0.250 M‬من المواد الكيميائية اآلتية‪:‬‬
‫‪KClA .A‬‬
‫‪CH3OHB .B‬‬
‫‪Ba(OH)2C .C‬‬
‫‪CH3COOHD .D‬‬
‫‪NaOHE .E‬‬
‫‪9090‬أيّ امل�واد س�تتفكّك ألكرب عدد من اجلس�يامت عندما تكون‬
‫يف املحلول؟‬
‫‪C‬‬
‫‪9292‬أيّ الك�ؤوس يمك�ن أن حتت�وي على ‪ 9.32g‬م�ن امل�ادة‬
‫الكيميائية؟‬
‫‪A‬‬
‫عدد املوالت‪(0.250 mol/L) × (0.5 L) :‬‬
‫‪74.56 g KCl‬‬
‫     ‪0.125‬‬
‫__ ​ ×​‪​mol KCl‬‬
‫الكتلة‪ ​ = 9.32 g KCl:‬‬
‫    ‬
‫​‪​mol KCl‬‬
‫(‬
‫تتكون حمتوياهتا من ‪ 18.6%‬أكسجني؟‬
‫‪9393‬أيّ الكؤوس َّ‬
‫‪C‬‬
‫الكتلة املولية لـ ‪:Ba(OH)2‬‬
‫)‪= 2(15.999 g /mol O) + 2(1.008 g/mol H‬‬
‫‪+ 137.327 g/mol Ba‬‬
‫‪= 171.34 g/mol‬‬
‫_ =الن�سبة املئوية بالكتلة للأك�سجني‬
‫‪  ​× 100%‬كتلة املذاب  ​‬
‫كتلة املحلول‬
‫‪= 18.6% O‬‬
‫‪112‬‬
‫الكيمياء‪ :‬الف�صل ‪6‬‬
‫‪9494‬الفوالذ ابح�ث ع�ن دور تفاعالت األكس�دة واالختزال يف‬
‫صناعة الفوالذ‪ ،‬واكتب َّ‬
‫ملخ ًصا للنتائج التي حصلت عليها‬
‫متضمنًا الرسوم املناسبة واملعادالت التي تمُ ِّثل التفاعالت‪.‬‬
‫ِّ‬
‫قد تت�ض ّمن �إجاب��ات الطالب و�ص ًفا ور�سو ًما لبع�ض اخلامات‬
‫الآتية �أو جميعها‪:‬‬
‫اخلامات الرئي�سة للحديد و�أكا�سيده‪ ،‬الهيماتيت )‪،(Fe2O3‬‬
‫املاجنتي��ت )‪ ،(Fe3O4‬وكربون��ات احلدي��د ‪،FeCO3 II‬‬
‫�شيوع��ا والتي ُتخ َت َزل يف الفرن‬
‫و ُتع��دّ �أكرث خامات احلديد‬
‫ً‬
‫الالف��ح‪ .‬والتفاع��ل امله��م يف هذا الف��رن هو تفاع��ل �أك�سدة‬
‫الفحم لأول �أك�سيد الكربون‪.2C(s)+ O2(g) →2CO(g) :‬‬
‫وكذلك اختزال خام احلديد بوا�سطة �أول �أك�سيد الكربون‬
‫يتم يف العادة على خطوات هي‪:‬‬
‫الذي ّ‬
‫)‪Fe3O4(s) + CO(g)→ 3Fe(s) + CO2(g‬‬
‫‪C‬‬
‫)‪2(15.999 g/mol O‬‬
‫__  ​ =‬
‫  ‬
‫  ‬
‫​ ‬
‫‪171.34 g/mol‬‬
‫الكتابة يف الكيمياء‬
‫)‪CO(g)+3FeO3(s)→2Fe3O4(s)+CO2(g‬‬
‫‪9191‬أيّ املواد هلا أكرب كتلة مولية؟‬
‫)‬
‫تقومي �إ�ضايف‬
‫)‪FeO(s) + CO(g) →Fe(l) + CO2(g‬‬
‫‪9595‬األواين الفضية اكت�ب طريق�ة لتنظي�ف األواين الفضي�ة من‬
‫امللوثات الناجت�ة عن عمليات األكس�دة واالختزال‪ .‬وتأكّد‬
‫ِّ‬
‫م�ن تضمني ذل�ك معلومات نظري�ة تصف فيه�ا العملية يف‬
‫قادرا على تنفيذ هذه‬
‫خطوات متسلس�لة جتعل أيّ ش�خص ً‬
‫املهمة‪.‬‬
‫�ستتن�� َّوع الإجاب��ات‪ ،‬ولك��ن عل��ى الط�لاب ابت��داع طريق��ة‬
‫منطقي��ة تعتم��د عل��ى املفاهي��م الت��ي تعلموه��ا يف خمت�بر‬
‫الكيمياء لهذا الف�صل‪.‬‬
‫فلزا مهماًّ قبل استخالص فلزات احلديد‬
‫‪9696‬النحاس كان النحاس ًّ‬
‫والفضة والذهب خاصة‪ ،‬واستعامل خاماهتا كأدوات وأواين‬
‫صهر النحاس بتسخني خاماته‬
‫وجموهرات وأعامل فنية‪ .‬وكان ُي َ‬
‫مع الفحم لدرجة حرارة عالية‪ ،‬كام كان احلال قبل ‪ 8000‬سنة‬
‫مضت‪ .‬قارن بني عمليات استخراج النحاس واستعامالته يف‬
‫احلضارات القديمة واآلن‪.‬‬
‫�ستتن َّوع الإجابات‪.‬‬
‫‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫الـفـ�صل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪6‬‬
‫�أ�سئلة امل�ستندات‬
‫املتكونة يف زجاج السيراميك كام يف‬
‫أعمال الزجاج تتأ َّث�ر األلوان‬
‫ِّ‬
‫الش�كل ‪ 6-16‬بدرجة حرارة التس�خني‪ ،‬حيث تعطي األيونات‬
‫الفلزي�ة للنحاس الذي له أكثر من حالة أكس�دة ألوانًا خمتلفة عند‬
‫تس�خينه‪ .‬تتوف�ر كمي�ات كبرية من األكس�جني يف أثن�اء عمليات‬
‫تلون اللهب‬
‫احلرق ممّا جيعل أيونات النحاس املوجودة يف الزجاج ِّ‬
‫بالل�ون األخضر املائ�ل إىل الزرق�ة‪ .‬ويف حال�ة االخت�زال يوجد‬
‫األكس�جني بكميات قليلة‪ ،‬وتزداد كمية ثاين أكس�يد الكربون مما‬
‫جيعل أيونات النحاس يف الزجاج متيل إىل اللون األمحر‪.‬‬
‫اختبار ُمقن‬
‫ال�صفحتان ‪34 - 35‬‬
‫�أ�سئلة االختيار من متعدِّ د‬
‫أي ممّ�ا ي�أيت ال ُيع�دّ عا ًملا مخُ ت ِ‬
‫َ�زلاً يف تفاع�ل األكس�دة‬
‫‪ٌّ 1 .1‬‬
‫واالختزال؟‬
‫‪a .a‬املادة التي تأكسدت‬
‫‪b .b‬مستقبل اإللكرتون‬
‫‪c .c‬املادة األقل كهروسالبية‬
‫‪d .d‬مانح اإللكرتون‬
‫‬
‫‪b‬‬
‫موضح عىل النحو‬
‫‪2 .2‬التفاعل بني النيكل وكلوريد النحاس ‪َّ II‬‬
‫اآليت‪:‬‬
‫الشكل ‪6-16‬‬
‫)‪Ni(s) + CuCl2(aq) → Cu(s) + NiCl2(aq‬‬
‫املوضحة يف الش�كل‬
‫‪9797‬اكتب معادلة ملا حيدث يف اآلنية اخلزفية َّ‬
‫‪.6-16‬‬
‫‪Cu2+ +2e- →Cu‬‬
‫‪9898‬اس�تنا ًدا إىل ل�ون اآلني�ة اخلزفي�ة‪ ،‬ه�ل تأكس�د النح�اس أم‬
‫اخت ُِزل؟‬
‫اً‬
‫اختزال‪.‬‬
‫اللون الأحمر‪ :‬يكون ‪ Cu1+‬الأكرث‬
‫اللون الأخ�ضر‪ :‬يكون ‪ Cu2+‬الأكرث ت�أك�سدً ا‪.‬‬
‫اس�تعمل المعادلة الكيميائية في اإلجابة عن السؤالين ‪2‬‬
‫و ‪:3‬‬
‫ما نصفي تفاعل األكسدة واالختزال للتفاعل؟‬
‫‪Ni(s) → Ni2+(aq) + 2e- , Cl2(g) → 2Cl-(aq) + 2e-a .a‬‬
‫‪Ni(s) → Ni2+(aq) + e- , Cu+(aq) + e- → Cu(s)b .b‬‬
‫‪+ 2e → Cu(s)c .c‬‬
‫‪-‬‬
‫‪+ 2e , Cu‬‬
‫‪2+‬‬
‫)‪(aq‬‬
‫‪-‬‬
‫‪Ni(s) → Ni‬‬
‫‪2+‬‬
‫)‪(aq‬‬
‫‪Ni(s) → Ni2+(aq) +2e- , 2Cu+(aq) + 2e- → Cu(s)d .d‬‬
‫‬
‫‪c‬‬
‫‪3 .3‬العامل املختزل يف املعادلة هو‪:‬‬
‫‪NiCl2a .a‬‬
‫‪Cub .b‬‬
‫‪CuCl2c .c‬‬
‫‪Nid .d‬‬
‫‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪d‬‬
‫الكيمياء‪ :‬الف�صل ‪6‬‬
‫‪113‬‬
‫الـفـ�صل‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
‫‪6‬‬
‫‪4 .4‬رقم التأكسد للكلور يف ‪ HClO4‬هو‪:‬‬
‫‪.a‬‬
‫‪.b‬‬
‫‪.c‬‬
‫‪.d‬‬
‫�أ�سئلة الإجابات الق�صرية‬
‫اس�تعمل املعادل�ة أدناه لإلجاب�ة عن الس�ؤالني ‪ ،9,8‬علماً أن‬
‫املعادل�ة األيوني�ة الكلي�ة بين اليود وأكس�يد الرص�اص ‪IV‬‬
‫موضحة عىل النحو اآليت‪:‬‬
‫‪+7‬‬
‫‪+5‬‬
‫‪+3‬‬
‫‪I ​2​(s) + Pb​O ​2​(s) → I​​O ​3​-​(aq) + P​b 2+‬‬
‫​)‪​ ​(aq‬‬
‫‪+1‬‬
‫‬
‫‪a‬‬
‫‪5 .5‬العنرص األعىل كهروسالبية بني العنارص اآلتية‬
‫‪.a‬‬
‫‪.b‬‬
‫‪.c‬‬
‫‪.d‬‬
‫‪​I​2(s)​+Pb​O​2(s)​→ I​O-​3(aq)​ + P​b 2+‬‬
‫​ ​‬
‫�أعداد الت�أك�سد هي‪:‬‬
‫‪ F, N, O, Cl‬هو‪:‬‬
‫‪2+‬‬
‫‪Cl‬‬
‫‪O‬‬
‫‪F‬‬
‫‪d‬‬
‫�أ�سئلة الإجابات املفتوحة‬
‫‪Cu2+‬‬
‫‪‬‬
‫‪H2‬‬
‫‪13 14 15 16 17 18‬‬
‫‪SO32-‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪Cl-‬‬
‫‪F‬‬
‫‪b‬‬
‫‪7 .7‬التفاع�ل بين يوديد الصوديوم والكل�ور موضح عىل النحو‬
‫اآليت‪:‬‬
‫‪Li Be‬‬
‫‪2‬‬
‫‪O‬‬
‫‪Cl‬‬
‫‪Na Mg‬‬
‫‪3‬‬
‫‪Br‬‬
‫‪K Ca‬‬
‫‪4‬‬
‫‪l‬‬
‫‪Rb Sr‬‬
‫‪5‬‬
‫‪Cs Ba‬‬
‫‪6‬‬
‫‪7‬‬
‫)‪2NaI(aq) + C​l ​2​(aq) → 2NaCl(aq) + ​I ​2​(aq‬‬
‫أي األسباب اآلتية تبقي حالة تأكسد الصوديوم دون تغيري‪ :‬‬
‫‪ Na+ .a‬أيون متفرج‪.‬‬
‫‪ Na+ .b‬ال يمكن أن خيتزل‪ .‬‬
‫‪ Na+ .c‬عنرص غري متحد‪.‬‬
‫‪ Na+ .d‬أيون أحادي الذرة‪ .‬‬
‫‬
‫‪114‬‬
‫‪a‬‬
‫الكيمياء‪ :‬الف�صل ‪6‬‬
‫‪‬‬
‫‬
‫‪4+2-‬‬
‫استعمل جدول العنارص اآليت لإلجابة عن األسئلة من ‪ 10‬إىل ‪.12‬‬
‫صفرا هي‪:‬‬
‫‪6 .6‬املادة التي عدد تأكسدها يساوي ً‬
‫‪.a‬‬
‫‪.b‬‬
‫‪.c‬‬
‫‪.d‬‬
‫‪5+2-‬‬
‫صفر‬
‫فس كيف حتدد العنرص الذي تأكسد والعنرص الذي اختزل‪.‬‬
‫‪ 9 .9‬رّ‬
‫العنا�صر التي ت�أك�سدت زاد عدد ت�أك�سدها )‪� (I‬أما العنا�صر‬
‫التي اختزلت فقد قل عدد ت�أك�سدها )‪.(Pb‬‬
‫‪N‬‬
‫‬
‫‪ّ 8 .8‬حدد عدد التأكسد لكل مشارك يف التفاعل‪.‬‬
‫‪1010‬أي العنارص متثل أقوى عامل مؤكسد؟‬
‫‪F‬‬
‫‪1111‬أي العنارص متثل أقوى عامل خمتزل؟‬
‫‪Cs‬‬
‫‪1212‬أي العنارص هلا أقل كهروسالبية؟‬
‫‪Cs‬‬
‫‬
‫دليل حلول الم�سائل‬
This file is provided by
Providing all the files and
books a student needs for
studying and reading
Follow