حل أسئلة التفكير الناقد

74. تحليل. افترض أن نظام اتزان عند درجة حرارة معينة k_eq له تساوي 1.000، ما احتمال أن هذا النظام يتكون من % 50 متفاعلات و % 50 نواتج؟ فسر إجابتك.

يما أن k_eq هي نسبة النواتج إلى المتفاعلات، فإنه من الممكن أن يتكون النظام من % 50 متفاعلات و% 50 نواتج، ولكن ليس من الضروري أن يكون الحال كذلك، حيث يتطلب ثابت حاصل الذائبية عندما تكون قيمته 1.000 أن يتكون القيمة العددية لنسبة تركيز النواتج إلى تركيز المتفاعلات مساوية للقيمة 1.000، وذلك عندما ترٌفع قيمة كل تركيز إلى قوة تساوي معاملها في المعادلة الموزونة.

75. تطبيق. يستعمل تنشق الأملاح أحياناً لإعادة إنعاش شخص فاقد للوعي، إذ تتكون هذه الأملاح من كربونات الأمونيوم: فإذا كانت معادلة تفكك كربونات الأمونيوم الماص للحرارة كما يأتي:

${\left({\mathrm{NH}}_4\right)}_2{\mathrm{CO}}_{3\left(\mathrm{s}\right)}\rightleftharpoons 2{\mathrm{NH}}_{3\left(\mathrm{g}\right)}+{\mathrm{CO}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}+$، فهل تتوقع أن استنشاق الأملاح يعطي مفعولاً في أيام الشتاء الباردة كما في أيام الصيف الحارة؟ فسر إجابتك.

لا، لأن التفاعل ماص للحرارة وفي فصل الشتاء تنخفض درجة الحرارة وعندها يكون اتجاه إزاحة الاتزان إلى الجهة اليسرى مما يقلل من تركيز النواتج فلا يعطى المفعول كما كان في أيام الصيف.

76. إذا علمت أن k_sp ليوديدات الكادميوم Cd(IO₃)₂ يساوي ^8-10 × 2.3 عند درجة حرارة 298 k فما تركيز mol/l كل من أيونات الكادميوم وأيونات اليوديدات في محلول مشبع مع بوديدات عند درجة حرارة 298 k؟

$\begin{array}{rl}& \mathrm{Cd}{\left({\mathrm{IO}}_3\right)}_{2\left(s\right)}\rightleftharpoons {{\mathrm{Cd}}^{+2}}_{\left(aq\right)}+2{{{\mathrm{IO}}_3}^{-}}_{\left(aq\right)}\\ & s\mathit{ }\frac{mol}{L}s\mathit{ }\frac{\mathit{m}\mathit{o}\mathit{l}}{\mathit{L}}2\mathrm{s} \frac{mol}{L}\\ & K_{SP}=\left[{\mathrm{Cd}}^{+2}\right]{\left[{{\mathrm{IO}}_3}^{-}\right]}^2\\ & 2.3\times {10}^{-8}=\left(\mathrm{s}\right)(2\mathrm{s}{)}^2=4{\mathrm{s}}^3\\ & s=\sqrt[3]{\frac{2.3\times {10}^{-8}}{4}}=1.8\times {10}^{-3} \frac{mol}{L}\\ & \left[{\mathrm{Cd}}^{+2}\right]=\mathrm{s} \frac{mol}{L}=1.8\times {\mathbf{10}}^{-3} \frac{mol}{L}\\ & \left[{{\mathrm{IO}}_3}^{-}\right]=2\mathrm{s} \frac{mol}{L}=\mathbf{3}\mathbf{.}\mathbf{6}\times {\mathbf{10}}^{-3} \frac{mol}{L}\end{array}$

77. تفسير البيانات. أي المركبات يترسب أولاً إذا تمت إضافة فلوريد الصوديوم الذي تركيزه. 0.500 m بشكل تدرجي إلى محلول يحتوي على تركيز 0.500 m من كل من أيونات الباريوم والماغنسيوم؟ استعمل الجدول 6-4 واكتب معادلات اتزان الذوبانية وتعابير ثابت حاصل الذوبانية لكلا المركبين. فسر إجابتك.

$\begin{array}{rl}& Ba{F}_{2\left(s\right)}\rightleftharpoons B{a}_{\left(aq\right)}^{+2}+2F_{\left(aq\right)}^{-}\\ & Ba{F}_2\mathit{ }\text{المولارية }\mathrm{لذائبة}=s=\frac{1.1\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{L}}}{175.33 \frac{\mathrm{g}}{\mathrm{moL}}}=6.3\times {10}^{-3}\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{L}}\\ & K_{SP}=\left[B{a}^{+2}\right]{\left[F^{-}\right]}^2=\left(s\right)(2s{)}^2=4s^3=4{(6.3\times {10}^{-3})}^3=\mathbf{1}\mathbf{.}\mathbf{0}\times {\mathbf{10}}^{-\mathbf{6}}\\ & Mg{F}_{2\left(s\right)}\rightleftharpoons M{g}_{\left(aq\right)}^{+2}+2F_{\left(aq\right)}^{-}\\ & Mg{F}_2\mathit{ }\text{المولارية }\mathrm{لذائبة} =s=\frac{0.13 \frac{\mathrm{g}}{\mathrm{L}}}{62.30 \frac{\mathrm{g}}{\mathrm{moL}}}=2.1\times {10}^{-3} \frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{L}}\\ & K_{SP}=\left[M{g}^{+2}\right]{\left[F^{-}\right]}^2=\left(s\right)(2s{)}^2=4s^3=4{(2.1\times {10}^{-3})}^3=\mathbf{3}\mathbf{.}\mathbf{7}\times {\mathbf{10}}^{-\mathbf{8}}\end{array}$

من المقارنة: قيمة ال k_sp ل فلوريد الماغنسيوم ^8-10 × 3.7 أقل من قيمة k_sp ل فلوريد الباريوم ^6-10 × 1 وبالتالي فإن فلوريد الماغنسيوم سوف يترسب أولاً.

78. السبب والنتيجة. افترض أن لديك 2.56 g من خليط مكون من كلوريد الصوديوم وكلوريد الباريوم فسر كيف يمكن استعمال تفاعل الترسيب لتحديد مقدار كل مركب في الخليط.

• نذيب المخلوط في ماء مقطّر.
• نضيف محلول إضافي يحتوي على الأنيون مثل الكربونات، الكرومات والكبريتات التي ترسب أيونات الباريوم جميعها.
• نرشح الراسب ونجففه ونقيس كتلته.
• نحسب عدد مولات مركّب الباريوم المتكون، الذي يساوي عدد مولات كلوريد الباريوم في المخلوط الأصلي.
• نحسب كتلة كلوريد الباريوم في المخلوط الأصلي، فيكون المتبقي من الخليط الأصلي هو كلوريد الصوديوم.

79. قارن. أي المادتين الصلبتين: فوسفات الكالسيوم وفوسفات الحديد III لها ذوبانية مولارية أكبر؟ إذا علمت أن ^29-10×1.2 = ₂(k_spCa₃(po₄ و ^22-10×1 = k_spFepo₄ أيهما له ذوبانية g/l أعلى؟

الحل: نحسب الذائبية بال $\frac{mol}{l}$ ومن ثم نحولها إلى $\frac{g}{l}$ بالضرب بالكتلة المولية:

أولًا: الذوبانية المولارية ل₂(Ca₃(po₄:

$\begin{array}{rl}& {\mathrm{Ca}}_3{\left({\mathrm{PO}}_4\right)}_2\rightleftharpoons 3{\mathrm{Ca}}_{\left(aq\right)}^{+2}+2{{{\mathrm{PO}}_4}^{-3}}_{\left(aq\right)}\\ & s\mathit{ }\frac{\mathit{m}\mathit{o}\mathit{l}}{\mathit{L}}3\mathrm{s} \frac{mol}{L}2\mathrm{s} \frac{mol}{L}\\ & {\mathrm{K}}_{SP}={\left[{\mathrm{Ca}}^{+2}\right]}^3{\left[{\mathrm{PO}}_4^{-3}\right]}^2\\ & 1.2\times {10}^{-29}=\left(3\mathrm{s}{)}^3\right(2\mathrm{s}{)}^2=108 {\mathrm{s}}^5\\ & s=\sqrt[5]{\frac{1.2\times {10}^{-29}}{108}}=\mathbf{6}\mathbf{.}\mathbf{4}\times {\mathbf{10}}^{-\mathbf{7}} \frac{mol}{L}\end{array}$

ثانيًا: الذوبانية المولارية ل Fepo₄:

$\begin{array}{rl}& {\mathrm{FePO}}_{4\left(s\right)}\rightleftharpoons {\mathrm{Fe}}_{\left(aq\right)}^{+2}+\underset{4\left(aq\right)}{{\mathrm{PO}}_4^{-2}}\\ & s\mathit{ }\frac{\mathit{m}\mathit{o}\mathit{l}}{\mathit{L}}s \frac{mol}{L}s \frac{mol}{L}\\ & {\mathrm{K}}_{SP}=\left[{\mathrm{Fe}}^{+2}\right]\left[{\mathrm{PO}}_4^{-2}\right]\\ & 1.0\times {10}^{-22}=\left(s\right)\left(s\right)=s^2\\ & s=\sqrt{1.0\times {10}^{-22}}=\mathbf{1}.\mathbf{0}\times {\mathbf{10}}^{-\mathbf{11}} \frac{mol}{L}\end{array}$

بالمقارنة نجد أن فوسفات الكالسيوم لها ذائبية مولارية أعلى من فوسفات الحديد والآن نحسب الذائبية معبراً عنها بواحدة $\frac{g}{l}$ بالضرب بالكتلة المولية لكل مركب:

₂(Ca₃(po₄ :$6.4\times {10}^{-7} \frac{{\displaystyle \mathrm{g}}}{{\displaystyle \mathrm{mol}}}\times 310.2 \frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}=2.0\times {\mathbf{10}}^{-\mathbf{4}} \frac{\mathrm{g}}{\mathrm{L}}$

Fepo₄: $1.0\times {10}^{-11} \frac{{\displaystyle \mathrm{g}}}{{\displaystyle \mathrm{moL}}}\times 150.6 \frac{\mathrm{g}}{\mathrm{moL}}=\mathbf{1}.\mathbf{5}\times {\mathbf{10}}^{-\mathbf{9}} \frac{\mathrm{g}}{\mathrm{L}}$

بالمقارنة نجد أن فوسفات الكالسيوم لها ذائبية أعلى من ذائبية فوسفات الحديد معبراً عنها بوحدة $\frac{g}{l}$.