إجابات أسئلة مراجعة الوحدة الرابعة

الحموض والقواعد وتطبيقاتها

السؤال الأول:

أوضح المقصود بكل ممّا يأتي:

• قاعدة أرهينيوس.
• حمض لويس.

قاعدة أرهينيوس: مادة تنتج أيونات الهيدروجين عند إذابتها في الماء.

حمض لويس: مادة يمكنها استقبال زوج إلكترونات أو أكثر في التفاعل.

السؤال الثاني:

أفسر:

أ- السلوك الحمضي لمحلول HNO₂ حسب مفهوم برونستد - لوري.

لقدرته على منح بروتون أثناء التفاعل (مانح بروتون).

ج- السلوك الأمفوتيري لتفاعل HS^- عند تفاعله مع كل من HCl و NO₂^- .

لقدرته على استقبال بروتون من الحمض HCl ، ومنع بروتون للأيون NO₂^- .

السؤال الثالث:

أحدد الأزواج المترافقة في التفاعلات الآتية:

HNO_{2 (aq)} + CN^- _(aq) $\rightleftharpoons$ NO₂^- _(aq) + HCN _(aq)

C₅H₅N _(aq) + HCl _(aq) $\rightleftharpoons$ C₅H₅NH⁺ _(aq) + Cl^- _(aq)

التفاعل الأول: (HNO₂/NO₂^-) و (CN^-/HCN).

التفاعل الثاني: (C₅H₅N/C₅H₅NH⁺) و ( HCl/Cl^-).

السؤال الرابع:

أحدد حمض لويس وقاعدته في التفاعل الآتي:

Co²⁺ _(aq) + 6NH_{3 (aq)} $\rightleftharpoons$ Co(NH₃)₆²⁺ _(aq)

حمض لويس: Co²⁺

قاعدة لويس: NH₃

السؤال الخامس:

أحسب الرقم الهيدروكسيلي pOH لمحلول هيدروكسيد الصوديوم NaOH مكون بإذابة 0.4 g منه في 200 mL من الماء.

علماً أن الكتلة المولية للقاعدة 40 g/mol = NaOH . (log 5 = 0.7)

أحسب عدد مولات القاعدة (n) في المحلول:

n = $\frac{\mathrm{m}}{Mr}$ = $\frac{4 \mathrm{g}}{40 \mathrm{g}/mol}$ = 0.1 mol

أحسب تركيز القاعدة (M) في المحلول:

M = $\frac{\mathrm{n}}{\mathrm{V}}$ = $\frac{0.1 mol}{0.2 \mathrm{L}}$ = 0.5 M

معادلة تأين القاعدة:

NaOH $\stackrel{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}{\to }$ Na⁺ + OH^-

[OH^-] = [NaOH] = 0.05 M

pOH = - log [OH^-] = - log (5 x 10^-2) = 2 – log 5 = 2 - 0.7 = 1.3

السؤال السادس:

تمثل المعادلات الآتية تفاعلات لمحاليل الحموض (H₂SO₃ , HCN , HF) المتساوية التركيز، التي كان موضع الاتزان مزاحاً فيها جهة المواد الناتجة لجميع التفاعلات. أدرس التفاعلات، ثم أجيب عن الأسئلة التي تليها:

H₂SO₃ + CN^- $\rightleftharpoons$ HSO₃^- + HCN

H₂SO₃ + F^- $\rightleftharpoons$ HSO₃^- + HF

HF + CN^- $\rightleftharpoons$ F^- + HCN

أ- أكتب صيغة القاعدة المرافقة الأقوى بينها.

القاعدة المرافقة الأقوى: CN^-

ب- أكتب صيغة الحمض الذي له أعلى K_a .

حمض H₂SO₃

ج- أحدد أي المحلولين يكون فيه [OH^-] الأقل: محلول HF أم محلول HCN .

محلول حمض HF

د- أحدد أي محاليل الحموض المذكورة له أعلى pH .

محلول حمض HCN

السؤال السابع:

محلول حجمه 2 L يتكون من 0.2 M من حمض RCOOH ، ورقمه الهيدروجيني pH = 4 ، أضيف إليه كمية من الملح RCOONa فتغيرت قيمة pH بمقدار 1.52 درجة. أحسب عدد مولات الملح المضاف. علماً أن , log 3 = 0.48 (أهمل التغير في الحجم)

pH₁ = 4

[H₃O⁺] = 10^-pH = 10^-4 M

$∆$pH = pH₂ – pH₁

1.52 = pH₂ - 4

pH₂ = 1.52 + 4 = 5.52

[H₃O⁺] = 10^-pH = 10^-5.52 = 3 x 10^-6 M

يتأين الحمض الضعيف والملح وفق المعادلتين:

RCOOH + H₂O $\rightleftharpoons$ RCOO^- + H₃O⁺

RCOONa $\stackrel{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}{\to }$ RCOO^- + Na⁺

قبل إضافة الملح يكون [H₃O⁺] = [RCOO^-] = 10^-4 M أعوض تركيز أيون الهيدرونيوم من علاقة K_a

K_a = $\frac{\left[{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}\right] \left[{\mathrm{RCOO}}^{-}\right]}{\left[\mathrm{RCOOH}\right]}$= $\frac{{\left[{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}\right]}^2 }{\left[\mathrm{RCOOH}\right]}$ = $\frac{{\left({10}^{-4}\right)}^2 }{2 x {10}^{-1}}$ = 5 x 10^-8

بعد إضافة الملح أعوض تركيز أيون الهيرونيوم في علاقة K_a :

K_a = $\frac{\left[{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}\right] \left[{\mathrm{RCOO}}^{-}\right]}{\left[\mathrm{RCOOH}\right]}$

5 x 10^-8 = $\frac{3 \mathrm{x} {10}^{-6} \left[{\mathrm{RCOO}}^{-}\right] }{2 \mathrm{x} {10}^{-1}}$

[RCOO^-] = [RCOONa] = 3.3 x 10^-3 M

n = M x V = 3.3 x 10^-3 x 2 = 6.6 x 10^-3 mol

السؤال الثامن:

محلول يتكون من الحمض HNO₂ ، الذي تركيزه 0.3 M ، والملح KNO₂ ، الذي تركيزه 0.2 M

علماً أن K_a = 4.5 x 10^-4 ،log 6.75 = 0.83 ، log 4.5 = 0.65

أحسب pH للمحلول.

يتأين الحمض الضعيف والملح وفق المعادلتين:

HNO₂ + H₂O $\rightleftharpoons$ NO₂^- + H₃O⁺

KNO₂ $\stackrel{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}{\to }$ NO₂^- + K⁺

K_a = $\frac{\left[{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}\right] \left[{{\mathrm{NO}}_2}^{-}\right]}{\left[{\mathrm{HNO}}_2\right]}$

4.5 x 10^-4 = $\frac{2 \mathrm{x} {10}^{-4} \left[{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}\right] }{3 \mathrm{x} {10}^{-1}}$

[H₃O⁺] = 6.75 x 10^-4 M

pH = - log [H₃O⁺] = - log (6.75 x 10^-4) = 4 – log 6.75 = 4 – 0.83 = 3.17

السؤال التاسع:

محلول يتكون من القاعدة CH₃NH₂ ، التي تركيزها 0.3 M ، والملح CH₃NH₃Cl الذي تركيزه 0.2 M ، أحسب:

علماً أنّ K_b = 4.4 x 10^-4

كتلة الحمض HCl اللازم إضافتها إلى لتر من المحلول لتصبح pH = 10 .

علماً أنّ M_{r (HCl)} = 36.5 mol/g

تتأين القاعدة الضعيفة والملح وفق المعادلتين:

CH₃NH₂ + H₂O $\rightleftharpoons$ CH₃NH₃⁺ + OH^-

CH₃NH₃Cl $\stackrel{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}{\to }$ CH₃NH₃⁺ + Cl^-

أحسب تركيز أيون الهيدرونيوم من قيمة pH :

[H₃O⁺] = 10^-pH = 10^-10 M

أحسب تركيز أيون الهيدروكسيد من علاقة K_w :

K_w = [H₃O⁺] [OH^-] = 1 x 10^-14

1 x 10^-14 = 1 x 10^-10 x [OH^-]

[OH^-] = 1 x 10^-4 M

إضافة الحمض HCl يتأين كلياً ويكون [H₃O⁺] = [HCl] = x

يتفاعل أيون H₃O⁺ مع القاعدة CH₃NH₂ ويقل تركيزها بمقدار x ليصبح:

[CH₃NH₂] = 0.3 – x

يزداد تركيز الحمض CH₃NH₃⁺ بمقدار x ليصبح تركيزه:

[CH₃NH₃⁺] = 0.2 + x

أعوض في علاقة K_b :

K_b = $\frac{\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right] \left[{\mathrm{CH}}_3{{\mathrm{NH}}_3}^{+}\right]}{\left[{\mathrm{CH}}_3{\mathrm{NH}}_2\right]}$

4.4 x 10^-4 = $\frac{(0.3 - x) \mathrm{x} 1 \mathrm{x} {{10}^{-}}^4 }{(0.2 + x)}$

4.4 = $\frac{(0.3 - x) }{(0.2 + x)}$

0.88 – 4.4x = 0.3 – x

3.4x = 0.58

x = 0.17 M

أحسب عدد مولات الحمض من تركيزه وحجمه:

n = M x V = 0.17 x 1 = 0.17 mol

أحسب كتلة الحمض من عدد مولات وكتلته المولية:

m = n x Mr = 0.17 x 36.5 = 6.2 g

السؤال الحادي عشر:

يبين الجدول الآتي الرقم الهيدروجيني لعدد من المحاليل المختلفة المتساوية التركيز. أدرسها، ثم أختار منها المحلول الذي تنطبق عليه فقرة من الفقرات الآتية:

أ- قاعدة يكون فيها [OH^-] = 1 x 10^-5 M

A

ب- المحلول الذي يمثل الملح KBr

B

ج- محلول حمض HNO₃ تركيزه 1 M

E

د- محلول قاعدي تركيز [H₃O⁺] فيه أقل ما يمكن.

C

هـ- محلول أيوناته لا تتفاعل مع الماء.

B

السؤال الثاني عشر:

يحتوي الجدول الآتي على معلومات تتعلق ببعض الحموض والقواعد الضعيفة. أدرس المعلومات، ثم أجيب عن الأسئلة التي تليها:

أ- أحسب تركيز [H₃O⁺] في محلول HClO .

أكتب معادلة تأين الحمض:

HClO + H₂O $\rightleftharpoons$ H₃O⁺ + ClO^-

أكتب قانون ثابت الاتزان:

K_a = $\frac{\left[{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}\right] \left[{\mathrm{ClO}}^{-}\right]}{\left[\mathrm{HClO}\right]}$ = $\frac{{\left[{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}\right]}^2 }{\left[\mathrm{HClO}\right]}$ [H₃O⁺] = [ClO^-]

أعوض التراكيز عند الاتزان، وقيمة K_a :

3.5 x 10^-8 = $\frac{{\left[{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}\right]}^2 }{0.1}$

[H₃O]² = 3.5 x 10^-8 x 0.1 = 35 x 10^-10

وبأخذ جذر الطرفين:

[H₃O⁺] = 5.91 x 10^-5 M

ب- أحدد أي المحلولين يحتوي على تركيز أعلى من [OH^-] : محلول HClO أم محلول HNO₂ .

محلول HClO

ج- أحدد أي الملحين أكثر قدرة على التميه: KNO₂ أم HCOOK

الملح HCOOK

د- أقرر أيها أقوى: الحمض المرافق للقاعدة C₅H₅N أم الحمض المرافق للقاعدة C₂H₅NH₂ .

الحمض المرافق للقاعدة C₅H₅N

هـ- أحدد أي المحلولين يحتوي على تركيز أعلى من [H₃O⁺] : محلول C₅H₅N أم محلول C₂H₅NH₂ .

محلول C₅H₅N

و- أحدد أي المحلولين له أعلى رقم هيدروجيني (pH): محلول N₂H₅Cl أم C₂H₅NH₂ .

محلول C₂H₅NH₂

ز- أحسب الرقم الهيدروجيني لمحلول HCOOH عند إضافة 0.01 mol من الملح HCOONa إلى لتر من المحلول.

السؤال الثالث عشر:

أحسب pH لمحلول يتكون من الحمض HNO₂ ومحلول الملح KNO₂ ، لهما التركيز نفسه.

K_a = 4.5 x 10^-4 ، log 4.5 = 0.65

السؤال الرابع عشر:

أتوقع ما يحدث لقيمة pH في الحالات الآتية (تقل، تزداد، تبقى ثابتة): (أهمل التغير في الحجم)

• إضافة كمية قليلة من بلورات الملح NaHCO₃ إلى 500 mL من محلول الحمض H₂CO₃ .

(تزداد).

• إضافة كمية قليلة من بلورات الملح N₂H₅NO₃ إلى 500 mL من محلول القاعدة N₂H₄ .

(تقل).

• إضافة كمية قليلة من بلورات الملح LiCl إلى 500 mL من محلول الحمض HCl .

(تبقى ثابتة).

السؤال الخامس عشر:

يحتوي الجدول الآتي على عدد من المحاليل تركيز كل منها 1 M وبعض المعلومات المتعلقة بها. أدرس المعلومات، ثم أجيب عن الأسئلة الآتية:

أ- أيهما أضعف الحمض HX أم الحمض HZ ؟

HZ

ب- أكتب معادلة لتفاعل محلول الحمض HD والأيون C^- ، ثم:

HD + C^- $\rightleftharpoons$ D^- + HC

• أحدد الزوجين المترافقين في المحلول.

(HD/D^-)، (C^-/HC)

• أتوقع الجهة التي يرجحها الاتزان في التفاعل. نحو اليسار (المتفاعلات)

ج- أستنتج القاعدة المرافقة الأضعف: D^- أم C^- .

D^-

د- أحسب تركيز H₃O⁺ في محلول مكون من القاعدة B ، التي تركيزها 1 M ، والملح BHCl الذي تركيزه 0.5 M

تتأين القاعدة الضعيفة والملح وفق المعادلتين:

B + H₂O $\rightleftharpoons$ HB⁺ + OH^-

BHCl $\stackrel{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}{\to }$ BH⁺ + Cl^-

K_b = $\frac{\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right] \left[{\mathrm{HB}}^{+}\right]}{\left[\mathrm{B}\right]}$

1 x 10^-6 = $\frac{\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right] 0.5}{1}$

[OH^-] = 2 x 10^-6 M

K_w = [H₃O⁺] [OH^-] = 1 x 10^-14

1 x 10^-14 = [H₃O⁺] x 2 x 10^-6

[H₃O⁺] = 5 x 10^-9 M

السؤال السادس عشر:

أختار الإجابة الصحيحة لكل فقرة في ما يأتي:

1- يكون تركيز الأيونات الناتجة عن تأين أحد المحاليل الآتية في الماء عند الظروف نفسها أعلى ما يمكن:

أ) NH₃

ب) NaOH (القاعدة قوية تتفكك كلياً في الماء)

ج) HCOOH

د) HClO

2- العبارة الصحيحة، في المعادلة (HA + H₂O $\rightleftharpoons$ H₃O⁺ + A^-)، هي:

• يتأين الحمض HA كلياً.

ب) الحمض HA يختفي من المحلول.

ج) الحمض HA ضعيف. (الأسهم متعاكسة في المعادلة، فالحمض ضعيف)

د) لا يوجد أزواج مترافقة في المعادلة.

3- القاعدة المرافقة الأضعف في ما يأتي، هي:

أ) NO₃^- (القاعدة ناتجة من حمض قوي)

ب) OCl^-

ج) F^-

د) CN^-

4- المحلول الذي لم يتمكن مفهوم أرهينيوس من تفسير سلوكه، هو:

أ) HCl

ب) NaCN (لم يفسر أرهينيوس سلوك الأملاح)

ج) HCOOH

د) NaOH

5- أحد الأيونات الآتية لا يعد أمفوتيرياً:

أ) H₂PO₄^-

ب) HS^-

ج) HCO₃^-

د) HCOO^- (ذرة الهيدروجين في أيون الكربوكسيل غير قابلة للتأين)

6- المادة التي تتأين في الماء وتنتج أيون الهيدروكسيد (OH^-)، هي:

• حمض أرهينيوس.

ب) قاعدة لويس.

• قاعدة أرهينيوس.

د) قاعدة برونستد - لوري.

7- المادة التي تستطيع استقبال زوج من الإلكترونات غير رابط من مادة أخرى، هي:

أ) F^-

ب) Cu²⁺ (لأنه أيون عنصر انتقالي يحتوي على فلك فارغ)

ج) BF₄^-

د) CO₃^2-

8- إذا كان [H₃O⁺] = 2 x 10^-2 M في محلول ما، فإن [OH^-] هو:

أ) 1 x 10^-2 M

ب) 2 x 10^-12 M

ج) 1 x 10^-10 M

د) 5 x 10^-13 M

9- محلول حمض HBr :

أ) عدد مولات H₃O⁺ تساوي فيه عدد مولات OH^-

ب) عدد مولات H₃O⁺ أقل فيه عدد مولات OH^-

ج) عدد مولات H₃O⁺ تساوي فيه عدد مولات HBr المذابة

د) عدد مولات Br^- تساوي فيه عدد مولات OH^-

10- المحلول الذي له أعلى pH في المحاليل الآتية التي لها التركيز نفسه، هو:

أ) NH₄Cl

ب) HBr

ج) NaCl

د) NH₃ (الأمونيا قاعدة)

11- المحلول الذي له أقل قيمة pH في المحاليل الآتية المتساوية في التركيز، هو:

أ) KNO₃

ب) NaOH

ج) HNO₂

د) HNO₃ (حمض النيتريك حمض قوي)

12- المحلول الذي له أقل تركيز H₃O⁺ في المحاليل الآتية المتساوية التركيز، هو:

أ) HCl

ب) N₂H₅Br

ج) KNO₂ (لأنه ملح قاعدي)

د) NH₄Cl

13- ترتيب المحاليل المائية للمركبات الآتية (LiOH , N₂H₅Cl , KNO₂ , NaCl) المتساوية في التركيز حسب رقمها الهيدروجيني pH ، هو:

أ) KNO₂ > N₂H₅Cl > NaCl > LiOH

ب) LiOH > KNO₂ > N₂H₅Cl > NaCl

ج) N₂H₅Cl > NaCl > KNO₂ > LiOH

د) LiOH > KNO₂ > NaCl > N₂H₅Cl (قاعدة قوبة ثم ملح قاعدي ثم ملح متعادل ثم محل حمضي)

14- ينتج الأيون المشترك N₂H₅⁺ من المحلول المكون من:

أ) N₂H₄/HNO₃

ب) N₂H₅Br/HBr

ج) N₂H₄/H₂O

د) N₂H₅NO₃/ N₂H₄ (قاعدة ضعيفة مع ملح حمضي)