مدرسة جواكاديمي

هنا يمكنك تصفح مدرسة جو اكاديمي، المنهاج، اسئلة، شروحات، والكثير أيضاً

الحسابات الكيميائية

الكيمياء - الصف الأول ثانوي علمي

المادة المحدّدة للتفاعل

درسنا سابقًا

كيفيّة إجراء الحسابات الكيميائية بمعرفة كميّة إحدى الموادّ المُتفاعِلة أو الناتجة وفق النسبة المولية التي تُحدّدها المعادلة الموزونة.

السؤال: ماذا يحدث عند خلط كميات معلومة من الموادّ المُتفاعِلة بنسبة موليّة تختلفُ عن النسبة التي تُحدّدها المعادلة الموزونة؟

الإجابة: عند خلطِ كميّاتٍ معلومة من موادَّ مُتفاعِلة بنسبةٍ لا تتطابق مع نسبها المولية في المعادلة الموزونة؛ فمن النادر أن تُستهلَكَ جميعُ كميات الموادّ أثناءِ التفاعُل.

والسؤال الآن: متى يتوقّفُ التفاعُل؟ وما المادة التي تُحدّد نهايته؟

يتوقّف التفاعُل باستهلاك كميّة إحدى الموادّ المُتفاعِلة كُلّيًا

♯ حيث أن المادّة المُتفاعِلة التي تُستهلك كُلّيًا في التفاعُلِ هي التي تُحدد كمية المادة الناتجة ونهاية التفاعل.

* فماذا يطلق على هذه المادة المتفاعلة؟

المادّة المُحدّدة للتفاعُل

وعلى ذلك نستنتج أن:

المادّة المُحدّدة للتفاعُل: هي المادّة المُتفاعِلة التي تُستهلك كُلّيًا في التفاعُلِ وتُحدد كمية المادة الناتجة.

◄ في حين تتبقّى كميةٌ زائدةٌ من مادّة مُتفاعِلة أخرى أو أكثر لم تستهلك كُلّيًا في أثناء التفاعُل تُسمّى المادةَ الفائضة

◄ مثال:

يتفاعُل غازا الهيدروجين والأكسجين كما في المعادلة الآتية:

2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g)

يتبيّنُ من المعادلة الموزونة أنه عندما يتفاعل 2mol  من الهيدروجين مع   1mol من الأكسجين، فإنّهما يُستَهلكان كلِّيًّا ويتوقّف التفاعُل.

وبهذا تكونُ المادتان كلاهُما محدّدتين للتفاعُل

 

  • ولكن أيُّ المادتين ستكونُ المادةَ المُحدّدة للتفاعُل؛ إذا تفاعل10 mol  من الهيدروجينِ مع7mol  من الأكسجين؟

           نلاحظ أنه:

  • تستهلك جميع كمية الهيدروجين أثناء التفاعُل، وبعدها يتوقّف التفاعُل؛ وبهذا يكون الهيدروجين هو المادة المُحدّدة للتفاعُل
  • وفي المقابل يتبقّى2 mol  من الأكسجين دون أن تتفاعُل بسبب استهلاكِ كمية الهيدروجين كُلّها؛ ويكون الأكسجينُ هو المادّة الفائضة في التفاعُلِ.

 

أمثلة:

1- أيُّ المادتين ستكونُ المادةَ المُحدّدة للتفاعُل؛ إذا تفاعل 3mol من النيتروجينِ مع6mol  من الهيدروجين؟

يستهلك الهيدروجين كليًا؛ وبهذا يكون الهيدروجين هو المادة المُحدّدة للتفاعُل

ويكون النيتروجين هو المادّة الفائضة في التفاعُلِ

 

2- أيُّ المادتين ستكونُ المادةَ المُحدّدة للتفاعُل؛ إذا تفاعل 6mol من الهيدروجين مع4mol  من الكلور؟

        يستهلك الكلور كليًا؛ وبهذا يكون الكلور هو المادة المُحدّدة للتفاعُل

        ويكون الهيدروجين هو المادّة الفائضة في التفاعُلِ.

 

 

 

«الحسابات المبنية على المادة المحدّدة للتفاعل»

درسنا سابقًا:

المادّة المُحدّدة للتفاعُل:

وهي المادّة المُتفاعِلة التي تُستهلك كُلّيًا في التفاعُلِ وتُحدد كمية المادة الناتجة.

◄ في حين تتبقّى كميةٌ زائدةٌ من مادّة مُتفاعِلة أخرى أو أكثر لم تستهلك كُلّيًا في أثناء التفاعُل تُسمّى المادةَ الفائضة

كيف يتم تحديد كمية المادة الناتجة للتفاعل؟

تتحدّدُ كميّةُ المادة الناتجة بمعرفة المادة المُحدّدة للتفاعُل التي تُستهلَك تمامًا، فعندَ تفاعُل كميّاتٍ معلومة من موادَّ مُختلفةٍ؛ فإنّه لابدّ من معرفة المادة المُحدّدة للتفاعُل.

كيف يتم معرفة كمية المادة المحدّدة؟

♯ يجري ذلك عن طريق حساب عدد المولات الفعلية للمواد المتفاعلة ومقارنتِها بنسبتها المولية من المعادلة الموزونة.

"وبمعرفة كتلة المادّةِ المُحدّدة للتفاعُل؛ فإنّه يُمكن حساب كتل المواد الفعلية المتفاعلة والناتجة."

 

  • أمثلة:

1- أُضيفُ8mol  من البوتاسيوم K إلى5mol  من غاز الكلورCl2  للتفاعُل وفقَ المعادلة الموزونة: 2K(s) + Cl2(g) → 2KCl(s) 

أ . أستنتجُ المادة المُحدّدة للتفاعُل.

أولًا: أُحدّدُ النسبةَ الموليّة بينَ Clو  من المعادلة الموزونة:

 K mol 2  Cl2 mol 1

ثانيًا: أحسبُ عدد مولاتِ (n)  البوتاسيوم  K اللازمةِ للتفاعُل؛ اعتمادًا على مُعطيات السؤال:

عدد المولات المطلوبة للتفاعُل = النسبة المولية × عدد المولات المتوفرة

Moles needs = mol ratio × moles available

 

n of K=  2 mol K1 mol Cl2 × 5 mol Cl2

n of K=10 mol                                                                                                

وبهذا فإنّ عدد مولات البوتاسيومK  المطلوبةِ للتفاعُل 10 mol ، وعدد المولات المتوفرة8 mol ، وهي أقلّ ممّا يلزم للتفاعُل، فإنّ البوتاسيوم K هو المادة المُحدّدة للتفاعُل.

والكلور Cl2المادة الفائضة.

ب. أحسب عدد مولات المادّةِ الناتجة.

2K(s) + Cl2(g) → 2KCl(s)

2 mol K2 mol KCl

بالاعتمادِ على المادة المُحدّدة للتفاعُل وهي البوتاسيوم K:

2 mol K → 2 mol KCl

8 mol K ?? mol KCl

n of KCl=8 mol

           

          2- يحترقُ غازُ الإيثينِ بوجود الأكسجين احتراقًا تامًّا؛ وفقَ المعادلة الكيميائيّة الموزونةِ الآتية:

C2H4(g) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 2H2O(g)

       فإذا أضيف 18.7g من غاز الإيثين  C2H4 إلى7.4 g  من غاز الأكسجين  Oأستنتجُ المادةَ المُحدّدة للتفاعُل؟

علمًا أن الكتل المولية بوحدة g/mol  هي: (= 32 (C2H4 = 28 , O

الإجابة:

♯ نتذكر: كيفية حساب عدد المولات بمعرفة الكتلة؛ من خلال العلاقة:

n of mol = mMr

n of C2H4= mMr= 18.7 g28 g/mol=0.67 mol  

n of O2= mMr= 7.4 g32 g/mol=0.23 mol  

◄ أحُدّد النسبةَ الموليةّ للمواد المُتفاعلِة من المعادلة الموزونة:

C2H4(g) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 2H2O(g)

3 mol O21 mol C2H4

◄ أحسبُ عدد مولاتِ الأكسجين اللازمة للتفاعُل:

عدد المولات المطلوبة للتفاعُل = النسبة المولية × عدد المولات المتوفرة

Moles needs = mol ratio × moles available

n of O2= 3 mol O21 mol C2H4 ×0.67 mol C2H4

n of O2=2.01 mol

 n of O2=0.23 mol       n of O2=2.01 mol 

مطلوبة                                          متوفرة

 

وبهذا فإنّ عدد مولات الأكسجين المطلوبةِ للتفاعُل 2.01 mol ، وعدد المولات المتوفرة0.23 mol ، وهي أقلّ ممّا يلزم للتفاعُل، فإنّ الأكسجين هو المادة المُحدّدة للتفاعُل.

والإيثين  C2H4 المادة الفائضة.

 

 

3- أضيف 50g من الفسفور الأبيض  P4إلى100g  من غاز الأكسجينO2  لإنتاج الاُكسيد P4O10  وفقَ المعادلةِ الكيميائية الموزونة الآتية:

P4(s) + 5O2(g) → P4O10(s)

* علمًا أن الكتل المولية بوحدة g/mol  هي: (= 32 , P4 = 124 (P4O10 = 284 , O2

أ . أحسبُ كتلةَ المادة الناتجة؟

أولًا: أحسبُ عدد مولاتِ كلّ مادة مُتفاعِلة

n of P4= mMr= 50 g124 g/mol=0.40 mol

n of O2= mMr= 100 g32 g/mol=3.13 mol

ثانيًا: أُحدّدُ النسبةَ الموليةَ للمواد المُتفاعِلة من المعادلة الموزونة

P4(s) + 5O2(g) → P4O10(s)

5 mol O21 mol P4

ثالثًا: أحسبُ عدد مولاتِ الأكسجين اللازمة للتفاعُل

عدد المولات المطلوبة للتفاعُل = النسبة المولية × عدد المولات المتوفرة

Moles needs = mol ratio × moles available

n of O2= 5 mol O21 mol P4 ×0.40 mol P4

n of O2=2 mol

رابعًا: نحدّد المادة المحدّدة للتفاعل

 n of O2=3.13 mol   >    n of O2=2 mol 

مطلوبة                                          متوفرة

 

المادة المحدّدة للتفاعل هي P4

المادة الفائضة هي O2

خامسًا: أحسبُ عدد مولاتِ المادة الناتجة

1 mol P4O101 mol P4

بالاعتمادِ على المادة المُحدّدة للتفاعُل وهي الفسفور P4

1 mol P4 1 mol P4O10

0.40 mol P4  ?? mol P4O10

n of P4O10 = 0.40 mol

سادسًا: أحسبُ كتلة المادة الناتجة

m of P4O10=n ×Mr
m of P4O10=0.40 ×284

m of P4O10=113.6 g

 

ب. أحسبُ كتلةَ المادة الفائضة؟

المادة الفائضة هي O2

أولًا: أحسبُ عدد مولاتِ المادة الفائضة التي تفاعلت وذلك بدلالة عدد مولاتِ المادة المُحدّدة للتفاعُل

5 mol O21 mol P4
n of O2= 5 mol O21 mol P4 ×0.40 mol P4

n of O2=2 mol

ثانيًا: أحسبُ الكتلة التي تفاعلت:

m of O2=n ×Mr

m of O2=2 ×32

m of O2=64 g

ثالثًا: أحسبُ الكتلة الفائضة:      100  64 = 36 g of O2

ج. أحسبُ: المردود المئويّ للتفاعُل علمًا أن المردود الفعلي له 84.6 g؟

Y%=   AyPy×100
Y%= 84.6113.6 ×100

Y%=74.5 %

 


إجابات التجربة الإثرائية (كتاب الأنشطة) - المادة المحددة للتفاعل

اسئلة التفكير:

السؤال الأول: يمثل الشكل الآتي تفاعلا كيميائيا لمحاليل مختلفة. أجيب عن الأسئلة التي تليه:

1. أستنتج المعادلة الكيميائية الموزونة لهذا التفاعل.

الإجابة: AgNO3(aq) + KBr(aq)    KNO3(aq) + AgBr(s)

2 . أتوقع اسم هذا النوع من التفاعلات.

الإجابة:  (إحلال مزدوج) (ترسيب)

3 . أكتب معادلة أيونية نهائية للتفاعل.

الإجابة:  Ag+(aq)  +  Br-(aq)   AgBr(s)

 

السؤال الثاني: في الشكل الآتي تمثل المثلثات عنصر X والدوائر عنصر Y أجيب عن الأسئلة التي تليه:

1 . أستنتج المعادلة الكيميائية الموزونة لهذا التفاعل.

الإجابة:  3X2 + 11Y2   6XY3  + 2Y2  

2. أستنتج المادة المحددة للتفاعل، والمادة والفائضة عنه.

الإجابة:

المادة المحددة X2   والمادة الفائضة Y2