تطور جملة كميائية

المادة : علوم فيزيائية
المجال :المادة وتحولاتها
الوحدة : المقاربة الكمية لتحول كيميائي
الدرس : تطور جملة كيميائية خلال تحول كيميائي
الكفاءات المستهدفة :
1-وجود المتفاعل المحد.
2-استنتاج التقدم النهائي
الوسائل: 03 كؤوس (300 mL)، مخبار مدرج، دوق مخروطي، قمع ورق شفاف.
المحاليل: - محلول كلور الزنك (zn+2+2Cl-) حيث : [zn+2] = 0,1 mol.L-1
- محلول هيدروكسيد الصوديوم (Na++OH-) حيث [OH-] = 1,0 mol.L-1
- ماء مقطر.
الخطوات التجريبية:
- نضع في كل كأس 50 mL من محلول من محلول كلورالزنك .
- نضيف محلول هيدروكسيد الصوديوم إلى الكؤوس الثلاثة على الترتيب.
15ml ,10ml ,5ml .
1- أكمل الجدول التالي:
رقم الكأس حجم المحلول
Zn+2+2Cl- حجم محول Na++OH- مظهر الراسب
1 50 5
2 50 10
3 50 15

2- صف الحالة الابتدائية والحالة النهائية للجملة الكيميائية في كل كأس (المظهر، n0zn+2 n0oH- (
3- أكتب معادلة التفاعل المنمذج للتحول الكيميائي الذي يحدث في كل كأس مع تطبيق مبدأ إنحفاظ العنصر ومبدأ إنحفاظ الشحنة.
4 – عين جدول التقدم الكيميائي في كل كأس و أرسم البيانين nzn+2= f(x) ، nOH- =g(x) .
4- قم بترشيح محتوى كل كأس جففه ثم احتفظ به قارن كتلة كتلة الراسب المجفف مع كمية
zn (oH)2
الاجابة:
1- كمية المادة المحتواة في كل كأس و مظهرها في الحالة الابتدائية :
رقم الكأس
n zn+2 مظهر الراسب
الأول 5×10-3 5×10-3 ابيض
الثاني 10×10-3 5×10-3 ابيض
الثالث 15×10-3 5×10-3 ابيض

أما في الحالة النهائية فيكون محتوى كل كأس :




2- معادلة التفاعل المنمذج للتحول في كل كأس :
zn+2+2 oH - zn (oH)2
أما شوارد الكلور Cl- ، وشوارد الصوديوم Na+ فتبقى في المحلول ، يمكن الكشف عن وجود Cl- ، باضافة كمية من محلول نترات الفضة AgNO3 .
3- بعد ترشيح محتوى كل كأس نحصل على راسب هيدروكسيد الزنك zn(OH)2 .
4-الكأس الأولى
أ- جدول التقدم: x يمثل تقدم التفاعل.
zn+2 +2 OH - zn (oH)2
معادلة التفاعل
0 5×10-3 5 . 10-3 الحالة الابتدائية
x 5×10-3 - 2x 5 . 10-3 - x الحالة أثناء التطور
xf 5×10-3 -2xf
5 . 10-3 - xf الحالة النهائية

إذا اختفى OH- أولا :
5×10-3 -2xf=0
xf=2.5×10-3mol

إذا اختفى zn+2 - أولا :
=0 5 . 10-3 - xf
xf=5×10-3 mol
ومنه المتفاعل المحد هو الأقل في عدد المولات أي OH- ، اذن :
ب- رسم البيانين nzn+2 = f(x) ، nOH- =g(x)
في الكأس الأولى :
كل من المعادلتين عبارة عن دالة خطية من الدرجة الأولى في المتغير X (بيانها خط مستقيم ) ، من الشكل :
Y= m + n X ، حيث :
n يمثل معامل توجيه المستقيم ويكون دوما سالب . n(mol)
m يمثل كمية مادة المتفاعل الابتدائية ( قبل التحول ) .



















في الكأس الأولى:
nzn+2 = n0Zn+2 -x = 5.10-3 - x
nOH- = n0OH- -2x = 5.10-3-2x

جـ- تحليل نتيجة البيانين :
تتناقص كمية مادة كل متفاعل من قيمتيهما الابتدائية (5.10-3 ، 5.10-3) لشوارد 2OH- zn+ الى أن تنعدم كمية مادة OH- ،
X(mol)



فيتوقف التحول و تصبح عنده كمية مادة zn+2 ، 2.5×10-3 مول المتبقية و التي تساوي في آن واحد المتفاعلة .
إذن OH- حد من مواصلة التحول لذلك يسمى بالمتفاعل المحد .
و إذا قمنا بحساب ميل كل بيان نجد أن :
5.10-3 -0 nd
=-2------- = --
0-2,5.10-3 dX
ويمثل (2-) ميل البيان nOH- =g(x) ويمثل في آن واحد معامل التقدم X للتفاعل في المعادلة .
لنحسب ميل البيان الثاني n zn+2= f(x) :

ويمثل (-1) معامل التقدم X للتفاعل في المعادلة .
و الاشارة (-) دلالة على تناقص كمية مادة المتفاعلات أثناء التحول أثناء
زيادة التقدم X للتفاعل .
2/ الكأس الثانية :
أ- جدول التقدم ( X) للتفاعل :
zn+2 +2 OH - zn (oH)2
معادلة التفاعل
0 10 × 10-3 5 . 10-3 الحالة الابتدائية
x 10 × 10-3- 2x 5 . 10-3 - x الحالة أثناء التطور
xf 10 × 10-3 -2xf
5 . 10-3 - xf الحالة النهائية
الملاحظ أن المتفاعلان يختفيان في آن واحد :

=0 10 × 10-3 -2xf
xf=5×10-3mol
إذن المتفاعلات في حالة المعاملات الستكيومترية ، وتكون الحالة النهائية :
nzn (oH)2 nOH- n zn+2
5.10-3 0 0
ليس هناك متفاعل محد .
ب- رسم البيانين nOH- =g(x) ، n zn+2 = f(x) :













mol
10- 3















n (mol في الكأس الثانية:
n zn+2= 5.10-3 – x
nOH- = 10.10-3-2x

جـ- تحليل نتيجة البيانين :
n zn+2 = f(x) بيانها عبارة عن مستقيم ميله سالب ، فهو يتناقص
من القيمة 5.10-3 مول الى أن تختفي كمية المتفاعل .و بنفس الطريقة
المتبعة في حساب الميل يكون :
x(mol)
، الاشارة (-) تدل على تناقص عدد المولات
مع تزايد التقدم في التفاعل (x) .
nOH- =g(x) بيانها عبارة عن خط مستقيم ميله سالب ، اذ تتناقص كمية مادة المتفاعل زيادة التقدم في التفاعل (x) ، من القيمة 10.10-3مول الى أن تختفي تماما عند نهاية التحول .
ميل المستقيم :
10.10-3 - 0 nd
=-2--------- = --
0-2,5.10-3 dX
الإشارة (-) تدل على تناقص عدد المولات مع تزايد التقدم في التفاعل (x) .
و التفاعل يتم بالمعاملات الستكيومترية ، في هذه الحالة .




3/ الكأس الثالثة :
أ-جدول التقدم (x) للتفاعل :
zn+2 +2 OH - zn (oH)2
معادلة التفاعل
0 15 × 10-3 5 . 10-3 الحالة الابتدائية
x 15 10-3- 2x 5 . 10-3 - x الحالة أثناء التطور
xf 15 10-3- 2xf 5 . 10-3 – xf

إذا اختفى OH- أولا:
=0 15 10-3- 2xf n(mol)
xf=7.5mol






3















وإذا اختفى zn+2 أولا يكون :

يختفي zn+2 أولا ، فيتوقف التحول ، فهو المتفاعل المحد .






x(mol)




في الكأس الثالثة:
n zn+2 = 5.10-3 - x
nOH- = 15.10-3-2x

تحليل نتائج البيانين :
n zn+2 = f(x) بيانها عبارة عن مستقيم ميله سالب ، فهو يتناقص من
القيمة 5.10-3 مول الى أن تختفي كمية المتفاعل .و بنفس الطريقة
المتبعة في حساب الميل يكون :

، الاشارة (-) تدل على تناقص عدد المولات مع تزايد التقدم في التفاعل (x) .
nOH- =g(x) بيانها عبارة عن خط مستقيم ميله سالب ، اذ تتناقص كمية مادة المتفاعل مع زيادة التقدم في التفاعل (x) ، من القيمة 15×10-3مول الى أن تبقى 5×10-3 مول عند نهاية التحول .
ميل المستقيم :

15.10-3 - 5.10-3 nd
=-2------------- = --
0-5.10-3 dX

وتكون الحالة النهائية :
nzn (oH)2 nOH- n zn+2
5.10-3 10-3×5 0

ملاحظة : من الملاحظ أن ميل البيانين n zn+2= f(x) ، nOH- =g(x)،
يبقى ثابتا في الحالات الثلاث ، والقيمة المطلقة لكل منها تمثل معامل
التناسب (المعامل الستكيومتري) .