المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي مجلة ملكي
األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
1
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي مجلة ملكي
كلمة ترحيب تراقصت الطيور بحضوركم
وأنشدت بأصواتها أجمل ألوان الترحيب ورقص الغزالن على تلك الحقول
وتساقط من السماء أمطار التحية والياسمين فرحا بقدومكم أهال وسهال بكم
ومرحبا بحبركم على أوراق صفحات مجلتنا الجديدة متمنين لكم قضاء وقتا ممتعا
وان شاء اهلل تفيدكم وتستفيدون منها عبر حدائق صفحاتها
األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
2
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي مجلة
ملخص الوحدة
ملكي
كمية المادة : n m
حالة صلب:
M
= 𝑛 حيث mكتلة العينة بـ gو Mالكتلة المولية وحدتها 7g/mol
حالة سائل 𝑛 = 𝐶. 𝑉 :حيث Cالتركيز المولي وحدته mol/Lو Vحجم المحلول وحدته 7L حالة غاز :
Vg
Vm
= 𝑛 حيث Vgحجم الغاز وحدته Lو Vmالحجم المولي 7
الثنائية مؤكسد /مرجع:
هي مجموعة مكونة من مؤكسد ومرجع مرافق ونرمز بالشكل Ox / Red :وتتميز الثنائية
االلكترونية
Ox / Redبنصف المعادلة
= Ox + ne-
Red
*المؤكسد oxydant :هو كل نوع كيميائي قادر على اكتساب إلكترون أو أكثر ويسمى النوع الناتج المرجع المرافق7 Oxydant + ne- = réducteur
* -المرجع réducteur :هو كل نوع كيميائي قادر على فقد إلكترون أو أكثر ويسمى النوع الناتج المؤكسد المرافق7 Réducteur = ne- + oxydant
تفاعل األكسدة اإلرجاعية :
خالل تفاعل األكسدة – إرجاع يحدث تبادل الكتروني بين الثنائيتين مؤكسد /مرجع ) (Ox1/ red1و) (Ox2/ red2حيث يحدث انتقال لاللكترونات من المرجع Red2الى المؤكسد 7 Ox1ولكتابة معادلة التفاعل الحاصلة نكتب نصفي المعادلة
االلكترونية وننجز المجموع :
n2× ( Ox1 + n1 e- ) = Red1 )n1 × Red2 = ( Ox2 + n2 e- n2 Ox1 + n1 Red2 = n2 Red1 + n1 Ox2
مثال :تفاعل األكسدة اإلرجاعية بين الثنائيتين :
MnO4- / Mn2+و Fe3+ / Fe2+
) 5×( Fe2+ = Fe3+ + 1e- MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn2+ + 4 H2O )+5 Fe2+ (aq) +8H+ (aq) = Mn2+ (aq) +5 Fe3+ (aq) +4 H2O (l
)MnO4-(aq
المتابعة الزمنية لتحول كيميائي : جدول تقدم التفاعل d D
+
cC
bB
=
+
معادلة التفاعل
aA
التق ّدم
كمية الم ـ ــادة ()mol 6
6
n2
n1
6
𝒇𝒙 d
𝒇𝒙 c
𝒇𝒙 n2- b
𝒇𝒙 n1 - a
𝒇𝒙
حـالة الجملة الحالة االبتدائية الحالة النهائية
المتفاعل المحد :هو المتفاعل الذي ينفذ أوال 7
التقدم األعظمي :يمثل أصغر قيمة للتقدم و يحسب من خالل جدول التقدم 7 األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
3
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي مجلة
زمن نصف التفاعل 𝒕𝟏/𝟐 :هو المدة الالزمة لبلوغ التفاعل نصف تقدمه النهائي 7 الشرط الستيكومتري محقق اذا كان:
:1-2أنواع التحوالت الكيميائية:
𝟐𝐧 𝐛
=
ملكي
𝟏𝒏 𝐚
أ* -التحوالت الكيميائية السريعة:
هي تحوالت آنية تحدث بمجرد تالمس المتفاعلين خالل مدة قصيرة جدا بحيث ال يمكن متابعتها بالعين المجردة
ب* -التحوالت الكيميائية البطيئة:
يمكن متابعتها بالعين المجردة أو باستعمال وسائل القياس المعتادة7
جـ* -التحوالت الكيميائية البطيئة جدا:
نتائج تطور الجملة الكيميائية ال تالحظ إال بعد عدة أيام أو أشهر
:2-2طرق المتابعة الزمنية لتحول كيميائي: أهم طرق المتابعة الزمنية لتحول كيميائي هي:
أ* -طرق فيزيائية:
تستعمل الطريقة الفيزيائية عندما تكون إحدى المقادير الفيزيائية القابلة للقياس في الوسط التفاعلي تتعلق بتركيز بعض األنواع
الكيميائية الموجودة في هذا الوسط نذكر منها:
قياس الناقلية (الوسط التفاعلي يحتوي على شوارد تخضع لتحول كيميائي ) 7 قياس الحجم أو الضغط إذا كان التفاعل ينتج أو يستهلك غازات 7 -قياس Phإذا كان الوسط التفاعلي يحتوي على شوارد الهيدونيوم
)(aq
+
H3Oتخضع لتحول كيميائي 7
ب* -طرق كيميائية:
ترتكز الطرق الكيميائية على معايرة أحد األنواع الكيميائية خالل التفاعل ’ حيث يكون تفاعل المعايرة سريع جدا أمام التفاعل
الحادث ’ تنجز الدراسة بصفة متقطعة بحيث تتم العملية على عينات تؤخذ من الوسط التفاعلي7
: .-2متابعة تطور جملة عن طريق المعايرة :
المعايرة تمكن من المتابعة الزمنية لتطور جملة كيميائية و تهدف إلى إيجاد تركيز مجهول بواسطة تركيز معلوم جدول تقدم التفاعل : λ D
+
µC
βB
=
+
αA
التق ّدم
كمية الم ـ ــادة ()mol 6 λ Xeq
معادلة التفاعل
6
C2V2
C1V1
6
µ Xeq
C2V2 - β Xeq
C1V1 - α Xeq
Xeq
األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
حـالة الجملة الحالة االبتدائية الحالة النهائية
4
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي مجلة
نضيف الماء البارد للعينة لتوقيف التفاعل
البروتوكول التجريبي الذي يمكن إتباعه في عملية المعايرة 7مثال معايرة ثنائي اليود بواسطة محلول ثيوكبريتات الصوديوم
ملكي
سحاحة تيوكبريتات الصوديوم
المزيج يحتوي على I2
*
مخالط مغناطيسي
: 4-2متابعة تطور جملة عن طريق قياس الناقلية : قياس الناقلية تمكن من المتابعة الزمنية لتطور جملة كيميائية
-.سرعة التفاعل:
تعبر عن تغير كمية المادة المتشكلة أو المختفية لنوع كيميائي في وحدة الزمن7
-*4زمن نصف التفاعل t1/2:
هي زمن بلوغ التفاعل نصف تقدمه النهائي 7 Xf /2قيمته تحسب من البيان 7
* 4العوامل
الحركية:
نسمي عامال حركيا لتفاعل كيميائي كل ما يغير من سرعة التفاعل 7وأهمها :
-درجة الحرارة :بزيادة درجة الحرارة تزداد سرعة التفاعل 7
التراكيز االبتدائية :بزيادة التراكيز االبتدائية تزداد سرعة الفاعل -الوسيط :وجود الوسيط المناسب يعمل على تسريع التفاعل 7
األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
5
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي مجلة ملكي
التمرين األول
محلول لحمض كلور الهيدروجين تركيزه C1 4mol .L1نأخذ منه حجما V 1 10mLونضيف إليه حجما V 2 40mLمن
ثيوكبريتات الصوديوم 2Na S 2O32 تركيزه C 2 0.5mol .L1
فيحدث التحول المنمذج بالتفاعل ذي المعادلة :
S 2O32aq 2H aq S S SO 2aq H 2O l سمحت عملية المتابعة الزمنية للتحول من معرفة تركيز شوارد ثيوكبريتات المتبقية كما مبينة في الجدول: 360 0
240
300
180
120
60
90
45
0.16 0.11 0.07 0.03 0.02 0.01
30
0.2
15
0
0.4 0.33 0.26
t s S 2O32aq mol .L1 x mmol
-1كيف تصنف هذا التحول من حيث مدة استغراقه؟
-2ما نوع التحول ؟ استنتج الثنائيات الداخلة في التحول 7
-3بعد اإلضافة مباشرة احسب تركيزا شوارد H و S 2O32االبتدائيين7 -4أنشئ جدوال لتقدم التفاعل 7
-5هات عبارة التقدم xبداللة S 2O32aq و S 2O32aq حجم المزيج االبتدائي 7V i -6أكمل الخانة األخيرة من الجدول ثم ارسم البيان x f t -7استنتج سرعة اختفاء شوارد S 2O 32بداللة سرعة التفاعل7ثم احسبها عند t 0
-8علما أن التحول تام ,اوجد : أ -المتفاعل المحد 7
ب t 1 -زمن نصف التفاعل7 2
ج -نعيد نفس التجربة 1السابقة ولكن ثيوكبريتات الصوديوم لو كان تحت التجربة 1و 2ورقة بها عالمة في أي التجربتين تختفي العالمة
x
x
2 3
2Na S 2Oبتركيز
1
C 3 1mol .L
كما في الشكل وأجريتا معا في وقت واحد7
أوال ؟مع التعليل7
اختر البيان الموافق لكل تجربة مع التعليل7
A B
حل التمرين األول األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
6
المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي:المجلة األولى مجلة
SO / S O S O / S
S 2O 32 H 2O 2SO 2 2H 4e ملكي
2
S 2O 32 6H 4e 2S 3H 2O
S 2O
2 3 aq
7 التحول الكيميائي بطيء-1
2H
2 3
المعادلة النصفية: تفاعل أكسد ارجاعية-2
2 3
2
2
S S SO 2aq H 2O l
aq
باالختصار
: حساب التراكيز-.
C .V 4 10 H 1 1 0.8mol .L1 i V 1 V 2 50 . 2 0.5 40 S 2O 32aq C 2 V 0.4mol .L1 i V V 50 1 2
: جدول التقدم-4 المعادلة حالة ابتدائية حالة انتقالية حالة نهائية
S 2O32aq 2H S 2O 32aq V i . S 2O 32aq V i . x S 2O32aq V i . x max
aq
S S SO 2aq H 2O l
H .V i
0
0
بوفرة
H V . 2x i
x
x
بوفرة
H V . 2x max i
x max
x max
بوفرة
: من جدول التقدم لدينا: العالقة-7 2 S 2O 32aq V . x . S 2O 3 aq i V
x S 2O 32aq S 2O 32aq V . i
x 0.4 S 2O32aq V mol
x 0.4 S O x 0.4 S O
: إكمال الجدول-0
50.10 mol 50 mmol
x 0.4 S 2O 32aq V mol 2
2 3 aq
2
2 3 aq
3
مم سبق لدينا
: ونحسب نجدS 2O32aq من خالل هذه العالقة يمكن إكمال الجدول فقط في كل مرة نعوض عن t s S 2O32aq mol .L1 x mmol
0
15
30
0.4 0.33 0.26 0
3.5
7
45
60
90
120
180
240
300 360
0.2 0.16 0.11 0.07 0.03 0.02 0.01
0
10
20
12
14.5 16.5 18.5
19
19.5
: بداللة سرعة الحجمية التفاعلS 2O32 استنتج السرعة الحجمية الختفاء شوارد : باشتقاق الطرفين بالنسبة للزمن نجدnS O S 2O32aq V . x : من جدول التقدم-. i 2 2 3
7
)6..67.0700770( األستاذ ملكي علي والية تبسة
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي dx dt
0
dx dt
d n S O 2
مجلة
dt
ملكي
2 3
d n S O 2 2 3
dt
S O v x 2 3
v
2
-0أ) المتفاعل المحد : x max S 2O 32 V aq i . S 2O 32 V . x max aq i H .V i . 2x max H i V x max 2 x max 2.102 mol 20mmol 2 x max 2.10 mol 20mmol إذن المزيج في حالة ستوكيومترية x max 20mmol
ب)
2
t 1زمن نصف التفاعل :من البيان أو من الجدول مباشرة الن القيمة موجودة وواضحة ومنه t 1 45s 2
ج) تختفي العالمة أوال في التجربة 2الن التركيز االبتدائي من العوامل الحركية7البيان Aتجربة 1و البيان Bتجربة 2
التمرين الثاني: /Iالماء األكسيجيني التجاري عبارة عن محلول مائي لـبيرو كسيد الهيدروجين ( )H2O2يستعمل كمطهر للجروح ،لـ ـH2O2
ثنائيتان Ox/Redهما.(O2 (g) / H2O2 (aq) )،(H2O2 (aq) / H2O (aq)) :
يتفكك بيروكسيد الهيدروجين ذاتيا وينمذج هذا التحول بمعادلة التفاعل الكيميائي التالية : ) ) 1 (77777 2H 2 O 2 (aq) = 2H 2 O(l ) + O2( g
هذا التحول الكيميائي بطيئ وتام ويمكن تسريعه باستخدام وسيط مناسب 7
-1أكتب المعادلتين النصفيتين الداخلتين في التفاعل المنمذج بالمعادلة (7)1 -2أكمل جدول تقدم التفاعل
معادلة التفاعل
) 2H 2 O 2 (aq) = 2H 2 O(l ) + O2( g
كميات المادة بـ mol بكثرة
التقدم)x(t
حالة الجملة
6
ح 7اإلبتدائية
بكثرة
)x(t
ح7اإلنتقالية
بكثرة
xmax
ح7النهائية
) n0 ( H 2 O 2
-.أعط تعريفا للوسيط ،وما نوع الوساطة عندما نستخدم شوارد الحديد الثالثية Fe 3+وذلك بإضافة محلول كلور الحديد الثالثي للماء األكسيجيني7 /IIلدراسة تطور هذا التفاعل عند درجة حرارة ثابة نضيف عند اللحظة t = 0كمية قليلة من أكسيد المنغنيز MnO2و نتابع تغيرات كمية المادة للماء االكسيجيني المتبقي عند لحظات نتحصل على النتائج الممثلة في البيان ) 7 [ H 2 O2 ] = f (t -1عبر عن تقدم التفاعل )𝐭(𝐱 بداللة ) ( n ( H 2 O 2كمية مادة H 2 O 2في اللحظة ) tو ) 7 n0 ( H 2 O 2 ] 1 d [ H 2 O2 v vol = - . -2بين أنه يمكن التعبير عن السرعة الحجمية للتفاعل بالعبارة : 2 dt
األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
8
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي مجلة ملكي
-.أحسب السرعة الحجمية في اللحظات t =0:و ، t = 25 mnكيف تتطور؟ -4ما العامل الحركي الذي لعب دورا في هذا التطور؟ -7أعط تعريفا لزمن نصف التفاعل 7 t1/2 -0بين أنه عند اللحظة t = t1/2أن:
[ H 2 O2 ]0 2
= [ H 2 O2 ]t 1 / 2
و استنتج قيمته t1/2بيانيا
حل التمرين الثاني : -1المعادلتان النصفيتان الداخلتان في التفاعل :
+ ) 777777777 H 2 O 2 (aq) + 2H (aqم 7ن لإلرجاع ) + 2e - = 2H 2 O(l
+ ) 7777777777 H 2 O 2 (aq) = O2( g ) + 2H (aqم 7ن لألكسدة + 2e -
-2جدول تقدم التفاعل : ) 2H 2 O 2 (aq) = 2H 2 O(l ) + O2( g
كميات المادة بـ mol
التقدم)x(t
6
بكثرة
) n0 ( H 2 O 2
)x(t
بكثرة
) n0 ( H 2 O 2 ) 2 x (t
)x(t
n0 ( H 2 O 2 ) 2 x (t ) max
xmax
xmaxبكثرة -3
معادلة التفاعل حالة الجملة
6
ح 7اإلبتدائية ح7اإلنتقالية ح7النهائية
الوسيط نوع كيميائي يضاف بكمية قليلة للمزيج التفاعلي كي يسرع التفاعل الكيميائي وال يظهر في المعادلة7 نوع الوساطة متجانسة ألن الوسيط والمتفاعل من طور واحد7 /II
-1عبارة تقدم التفاعل :من جدول التقدمn( H 2 O 2 ) = n0 ( H 2 O 2 ) 2 x (t ) :
ومنه -2عبارة السرعة الحجمية 𝐥𝐨𝐯𝐯 :بإدخال
𝐝 𝐭𝐝
) n0 ( H 2 O2 ) n( H 2 O2 : 2
= )x(t
على طرفي المعادلة السابقة ثم القسمة على حجم المزيج 7 V
1 d ) 1 d n0 ( H 2 O2 ) n( H 2 O2 = )x(t V dt V dt 2 ) 1 dx(t ) 1 dn0 ( H 2 O2 ) 1 d n( H 2 O2 1 d H 2 O2 = =V dt V dt 2 dt V 2 dt
األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
9
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي 1 d H 2 O2 2 dt
مجلة
vvol = -
d H 2 O2 1 ثم الضرب في -.تحسب السرعة الحجمية من ميل المماس للمنحنى عند كل لحظة مطلوبة dt 2
-
عند اللحظة :t = 0
-عند اللحظة :t = 25 mn
:-
1 d H 2 O2 1 7,5 . 10 2 = 5,14.10 -3 mol/L.mn = - 2 dt 2 7,3 1 d H 2O2 1 3,5 . 102 = 5.10-4 mol/L. mn = - 2 dt 2 35,2
ملكي
vvol (0) = -
vvol (25) = -
نالحظ تناقص السرعة الحجمية للتفاعل مع مرور الزمن 7 -4العامل الذي لعب دورا في هذا التناقص هو التركيز المولي لـ H 2 O2حيث تتناقص السرعة الحجمية للتفاعل بتناقص التركيز المولي لـ 7 H 2 O2 -7زمن نصف التفاعل هو المدة الزمنية الالزمة ليصل تقدم التفاعل إلى نصف تقدمه النهائي ،وعندما يكون التفاعل تاما فإن التقدم النهائي xf
x max يساوي التقدم األعظمي 7عند t = t1/2فإن : 2 2 x ) n (H O ) n (H O -0من جدول التقدم xmax = 0 2 2 :وعندما t = t1/2فإنx(t)t1/2 = max = 0 2 2 : 2 4 2 ) n0 ( H 2 O2 ) n0 ( H 2 O2 (n( H 2 O 2 )) t1/2 = n0 ( H 2 O2 ) 2 xt1 / 2 = n0 ( H 2 O2 ) 2 = 4 2 H 2O2 0 = 7 H 2 O2 t1/2من البيان t1/2 ≈ 9mn : بالقسمة على حجم المزيج : V 2 =
= x(t)t1/2
التمرين الثالث: من أجل دراسة التفاعل بين شوارد البيروكسيد S 2 O82و شوارد اليود 7 I
نمزج في اللحظة t 0حجما قدره V1 50mLمن محلول يود البوتاسيوم K I تركيزه C1 0.1mol / lمع حجما
قدره V2 50mLمن محلول لبيروكسوديكبريتات البوتاسيوم 2K S2O82 تركيزه C 2مجهول 7
-1
أكتب المعادلتين النصفيتين لألكسدة واإلرجاع ثم استنتج المعادلة اإلجمالية 7تعطى الثنائيات / SO42 ، I 2 / I
-2
مثل جدول تقدم التفاعل 7
-.
S O
2 8
2
البيان المقابل يمثل تغيرات كمية المادة لشوارد I بداللة الزمن ، nI f t باالعتماد على البيان حدد:
أ 7المتفاعل المحدد؟ مع التعليل 7
6
ب 7التقدم األعظمي 7 xmax
5
-4استنتج قيمة التركيز 7 C 2
4
-7عرف زمن نصف التفاعل t1 / 2؟ ثم حدد قيمته بيانيا7
-0أكتب العالقة بين كمية مادة شوارد اليود n Iوتقدم التفاعل 7 x
3
-.
2
أ -أحسب سرعة اختفاء شوارد اليود I عند اللحظة t 10 min
1
ب -استنتج سرعة التفاعل عند نفس اللحظة7
0 50
األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
1
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي مجلة
-0أعد رسم البيان nI f t وذلك عند أخذ قيمة التركيز 7 C1 0.3mol / lمع التعليل ؟
-9أرسم منحنى كمية مادة شوارد S 2 O82بداللة الزمن nS O f t مع التعليل
ملكي
2 2 8
حل التمرين الثالث : -1المعادلتين النصفيتين والمعادلة اإلجمالية : S 2O82aq 2e 2SO 42aq 2I aq I 2aq 2e
S2O82aq 2Iaq I 2 aq 2SO42aq
-2جدول تقدم التفاعل 7 معادلة التفاعل
S 2O82aq 2I aq I aq 2 2SO 42aq
التقدم
حالة اجلملة
mmolكمية املادة 0
0
n1 C1.V1 5
n2
0
ح .ابتدائية
2x
x
n1-2x
n2-x
x
ح .انتقالية
xmax
xmax
n1-2xmax=1
n2-xmax
xmax =10
ح .هنائية
-3البيان المقابل ، nI f t
أ -المتفاعل المحد شوارد البيروكسيد
S2O82aq
xmax 2mmol x max 7 ب -التقدم األعظمي
-4
استنتج قيمة
التركيز C2 0,04mol / l 7 C 2
n1 2 xmax 1 5 2 xmax 1 C2V2 xmax 0 C2 xmax V2 C2 2 50
-5
زمن نصف التفاعل : t1 / 2الزمن الالزم لبلوغ تقدم التفاعل نصف قيمته العظمى 7بيانيا:
-6
أكتب العالقة بين كمية مادة شوارد اليود n I وتقدم التفاعل nI 5 2 x 7 x
n(t1 2 ) 2mmol t1 2 5,5min -7
أ -حسب سرعة إختفاء شوارد اليود I عند اللحظة
40 0, 2 mmol / min 0 20
t 10 min
ب -استنتج سرعة التفاعل عند نفس اللحظة7 v 0,1 mmol / min
dx dx 1 dnI 1 v v I dt dt 2 dt 2
2
dnI dt
dnI dt
10
v I
nI 5 2 x
-8أعد رسم البيان nI f t وذلك عند أخذ قيمة التركيز 7 C1 0.3mol / l
التعليل كلما كان التركيز اكبر كان تواتر االصطدامات الفعالة أكبر و كان التحول أسرع -9
أرسم منحنى كمية مادة شوارد S 2 O82بداللة الزمن 7 nS O f t مع التعليل 2 2 8
nS2O82 C2V2 x 2 x nS2O82 2 5 nI / 2 nS O2 nI 1 / 2 2 8 x 5 nI / 2 nI 5 2 x
األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
1
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي مجلة ملكي
التمرين الرابع: إن اماهة - 2كلورو -2 -ميثيل بروبان هو تفاعل بطيء وتام 7معادلة التفاعل هي: (CH3)3C-OH + H3O+ + Cl-
(CH3)3C – Cl + 2H2O
في اللحظة t = 0ندخل كمية no = 3 ,7.10-3 molمن -2كلور - 2 -ميثيل بروبان في بيشر يحتوي على 150mlمن الماء المقطر (كمية زائدة) ثم ندخل في المحلول خلية قياس الناقلية في اللحظة t = 0وجدنا الناقلية النوعية للمحلول σo = 0
وفي اللحظة t= 400sوجدنا الناقلية النوعية النهائية σf = 9,1ms.cm-1وبقيت ثابتة بعد ذلك7 -1أنشيء جدول التقدم7
-2حدد قيمة التقدم األعظمي7
-.نذكر أن الناقلية النوعية لمحلول شاردي تعطى بالعالقة ] σ =∑λi [ Xiحيث ] [ Xiهي التراكيز المولية لألفراد الكيميائية الشاردية و λiالناقلية النوعية المولية الشاردية لمختلف هذه األفراد7
بين انه يمكن كتابة الناقلية النوعية على الشكل ) σ = K . x(tوحدد وحدة الثابت ( 7Kمالحظة K:ليس ثابت الخلية)7 t n0 -4بين انه في اللحظة tيعطى التقدم بالعالقة7 f
xt
-7أ) في اللحظة t1كانت الناقلية النوعية للمزيج σ1 = 5,1 mS.cm-1احسب التقدم )x(t1
ب) استنتج كتلة -2كلورو -2 -ميثيل بروبان غير المميه عند هذه اللحظة (M = 92,5g /mol).
حل التمرين الرابع : /1جدول التقدم : 2H 2Ol CH 3 3 C OH aq H 3O Cl الكمية ب mmole
aq
CH C Cl
معادلة التفاعل
3 3
التقدمx
حالةالجملة
0
0
0
بزيادة
7.3
0
الحالة االبتدائية
x
x
x
بزيادة
xf
xf
xf
بزيادة
3.7 x 3.7 x f
x
خالل التفاعل
xf
الحالة النهائية
/2من جدول التقدم
x f xmax 3.7mmol . 3.7 x f 0
/.كتابة الناقلية النوعية على الشكل Kxt
األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
xmax 3.7 10 3 mole
الشوارد المتواجدة هي H 3O , Cl
1
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي و منه H O H 3O CL Cl نالحظ ان
3
و منه t n0 /4تبيان ان f
n0 t و منه x f H O Cl
xt
H 3O
V
: xt من ( ).لدينا
بالضرب و القسمة على n0يصبح
3
CL .xt
H O Cl Vx
n0 t V n0 H O Cl
و لدينا 3
t
t V H O Cl 3
حيث
CL . x f
3
CL
H 3O
V
K
ملكي
xt
xt حيث H 3O
مجلة
x nV
0
f
f و منه
n0 t
f
xt
5.1 2.07 10 3 mole /7ايجاد xt في اللحظة t1 9.1 m *كتلة الحمض m M .n(t1 ) : m 92.5 2.07 103 0.192 g n1 xt1 M xt1 3.7 10 3.
و منه xt1 2.07 10 3 mole
التمرين الخامس:
يسمى المحلول المائي لبروكسيد الهيدروجين " H2O2الماء األكسيجيني" وهو عديم اللون 7يلعب H2O2في بعض التفاعالت الكيميائية دور المؤكسد وفي أخرى دور المرجع ،فهو يشارك في الثنائيتين مر/مؤ التاليتين O2/H2O2 ، H2O2/H2O :
لدينا معادالت التفاعالت المنمذجة لتحوالت كيميائية : )H2O2(aq) + 2I-(aq) + 2H+(aq) = I2(aq) + 2H2O(l 2+ + 5H2O2(aq) + 2MnO− )(aq) + 5O2(g) + 8H2O(l 4 (aq) + 6H (aq) = 2Mn )2H2O2(aq) = O2(g) + 2H2O(l
أ /التفاعالن 2 ، 1يتمان في وسط حامضي ،أما التفاعل .يتسرع بوجود شوارد الحديد الثالثية ) Fe3+(aqالتي تلعب دور وسيط 7مانوع الوساطة في التفاعل .؟ 7وهل الشوارد ) H+ (aqفي التفاعلين 2 ، 1لعبت دور وسيط ؟
ب /ماالدور الذي لعبه ) ( H2O2(aqمؤكسد أم مرجع ) في التفاعالت السابقة ؟ مع التعليل 7 جـ ) لغرض متابعة كمية اليود الناتجة عن التفاعل الكيميائي رقم 1
نشكل عند اللحظة t = 0
مزيجا مؤلفا من المحاليل التالية :
-محلول H2O2حجمه ،V1 = 40mLتركيزه المولي بـ C1 = 2,0.10-1mol/L H2O2
-محلول ) ( K+ +I-حجمه ، V2 = 50mLتركيزه المولي بشوارد C2 = 1,0.10-1mol/L : I-
-محلول حمض الكبريت حجمه ، V3 = 10mLتركيزه المولي بشوارد C3 = 1,0 mol/L : H+
عند اللحظة t = 5minنضيف للمزيج حجما V4 = 100mLمن بارد جدا ونعاير اليود الناتج بواسطة محلول تيوكبريتات ، C = 2,0 .10-1mol/L : S2 O2−حجم التكافؤ 7VE = 20mL الصوديوم تركيزه المولي بشوارد 3 -1ما سبب إضافة الماء البارد للمزيج التفاعلي ؟ ما العوامل الحركية التي لعبت دورا في هذا ؟
2− 7 S4 O2− -2أكتب معادلة تفاعل المعايرة تعطى الثنائيتان المشركتان مر /مؤ ، I2 / I- : 6 /S2 O3
-7أحسب عند اللحظة t = 5minكمية المادة في المزيج لكل من . H+ ، H2O2 ، I- ، I2 : -4أحسب السرعة المتوسطة لتشكل اليود I2خالل المدة الزمنية السابقة7
األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
1
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي مجلة
حل التمرين الخامس
ملكي
أ /نوع الوساطة في التفاعل الكيميائي :.متجانسة7
الشوارد H+ليست وسيطا ألن الوسيط ال يكتب في المعادلة 7 ب /التفاعل H2O2 : 1مؤكسـِد ألنه تفاعل مع المرجع I-
2 I –(aq) = I2(aq) +2é )H2O2(aq) +2H+(aq)+2é =2H2O(l
التفاعل H2O2 :2مرجـِع ألنه تفاعل
مع المؤكسد .MnO4-
)MnO4- (aq)+8H+(aq)+5é= Mn2++4H2O(l H2O2(aq) = O2(g) +2H+(aq)+2é
التفاعل 3:دور مؤكسد ومرجع7
)H2O2(aq) +2H+(aq)+2é =2H2O(l H2O2(aq) = O2(g) +2H+(aq)+2é
مالحظة فقط :يمكن في التعليل ذكر الثنائيات مر /مؤ 7
جـ /
-1سبب إضافة الماء البارد توقيف التفاعل 7
العامالن الحركيان هما :تراكيز المتفاعالت درجة الحرارة
عملية تخفيف ،وتبريد ( ) trempe -2معادلة تفاعل المعايرة: م ن لإلرجاع
)= 2 I –(aq
م ن لألكسدة 2
-3
عدد موالت : I2
I2(aq) +2é
S2O32-(aq) = S4O62-(aq) + 2é )I2(aq) + 2S2O32-(aq) = 2 I –(aq) + S4O62-(aq
حسب معادلة تفاعل المعايرة :
)1mol (I2 ) → 2mol (S2O32- n (I2) → C VE 𝐄𝐕𝐂 .
ومنه :
𝟐
= 2.10-3 mol
= )n (I2
2.10−1 .20.10−3 2
= )n (I2
جدول التقدم :التفاعل 1كميات المادة مقدرة بـ mol )H2O2(aq) + 2I-(aq) + 2H+(aq) = I2(aq) + 2H2O(l بكثرة بكثرة
0 xf
C3V3
C2V2
C1V1
C1V1 -xf C2V2 -2xf C3V3 -2xf
t =0 t=5min
عدد موالت : I-
xf = n(I2) = 2.10-3 mol n(I-) = C2V2 – 2xf
األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
1
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي مجلة
n(I-) = 0,1.50.10-3 – 2.2.10-3 =10-3 mol عدد موالت : H2O2 n( H2O2) = C1V1- xf n( H2O2) =2.10-1.40.10 -3- 2.10-3= 6.10-3 mol عدد موالت : H+ n(H+) = C3V3 – 2xf n(H+) =1 .10.10-3 – 2.2.10-3 =6 .10-3 mol -4السرعة املتوسطة= 4.10 -4 mol/min :
2.10−3 5
=
) ∆ n( I2 ∆t
ملكي
= vmoy
التمرين السادس: نمزج في اللحظة t=0حجما V1=100mlمن محلول ليود البوتاسيوم )) (K+(aq)+ I-(aqتركيزه المولي C1م ــع حجم V2من
الماء االوكسيجيني H2O2تركيزه المولي .C2=0.3mol/L
متابعة تغيرات كمية المادة للمتفاعالت ) nt(H2O2و) nt (I-في الوسط التفاعلي في لحظات زمنية مختلفة مكنتنا من الحصول
على المنحنيين ( nt (H2O2 )= f (tو ) nt (I-) = g(tالممثلين في الوثيقة 71
/ 1اكتب معادلة التفاعل المنمذجة للتحول الكيميائي الحاصل علما أن الثنائيتين ) (ox/redالمشاركتين في التفاعل هما:
))) (H2O2(aq)/H2O(l
و). (I2(aq)I-(aq
/2انشئ جدوال لتقدم التفاعل7 /3اعتمادا على البيان و جدول التقدم 7 أ /استنتج المتفاعل المحد7 ب /انسب لكل منحنى البيان الموافق من بين البيانين 1و7 2 جـ /احسب كل من C1و 7V2 د /اكمل رسم البيان 71 /4أ /عرف السرعة الحجمية للتفاعل vvolفي اللحظة 7t ب/بين ان عبارتها تكتب على الشكل: * -أحسب قيمتها عند 7 t 0 جـ /عرف زمن نصف التفاعل t1/2و أحسب قيمته7
األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
1
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي مجلة
حل التمرين السادس:
ملكي
– 1معادلة التفاعل :
2I I 2 2e
H 2 O2 2H 2e 2H 2 O H 2 O2 2I 2H 2H 2 O I 2
– 2جدول التقدم : املعادلة
H 2 O2 2I 2H 2H 2 O I 2 كمية املادة ب ـ ـ mol
n H 2 x n H 2 x
0
بوفرة
n0 H
x
بوفرة
xf
بوفرة
0
n I 2 x n0 I
0
f
– .أ ) المتفاعل المحد :
2x
0
n0 H 2O2
f
n0 I
التقدم
حالة الجملة
0
الحالة االبتدائية
x
الحالة االنتقالية
n0 H 2 O2 x n 0 H 2 O2 x f
الحالة النهائية
xf
من البيانين نالحظ أن n0 I n0 H 2 O2 6 10 2 mol
n 0 H 2 O2 n 0 I و نالحظ أيضا أن : 1 2 ب ) البيان ( )2يوافق nt I :ألنه ينتهي كليا
و منه المتفاعل المحد هو 7 I :
البيان ( )1يوافق nt H 2 O2 :ألنه بزيادة
جـ ) حساب كل من C1و V 2
n0 I 6 10 2 C1 6 10 1 mol / L V1 0.1
n0 I C1 V1 C1
n0 H 2 O2 6 10 2 V2 2 10 1 200mL C2 0.3
n 0 H 2 O2 C 2 V 2 V 2
د – إكمال الرسم 1 dx – 4أ ) السرعة الحجمية للتفاعل :هي سرعة التفاعل في وحدة الحجوم . V dt n I nt I x 0 نشتق بالنسبة للزمن فنجد : 2 1 dnt I v vol . ب ) من جدول التقدم نجد أن : 2.V dt
v vol
قيمتها عند : t 0
1 nt I 1 6 10 2 . vvol 10 2 mol / L. min 2.V t 2 0.3 10
vvol
جـ ) زمن نصف التفاعل :هو الزمن الالزم لبلوغ التفاعل نصف تقدمه النهائي أو األعظمي 7
n0 I قيمته بيانيا 3 10 2 mol : 2
nt 1 2
األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
x max 2
t t1 x 2
باإلسقاط على محور الزمن t 1 7.5 min 2
1
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي مجلة ملكي
التمرين السابع:
عند دراسة تركيب الغالف الجوي و تلوث الهواء نالحظ أنه من بين الغازات الملوثة للجو غاز ثانـ ــي أكســيد الكبريت SO2حيث ترتفع
نسبته بسبب محركات الدييزل ،مصانع حمض الكبريت ،محطات إنتاج الكهرباء 7777ويتشكل عندما تتأكسد الشوائب المحتواة 3 على الكبريت بواسطة أكسجين الهواء و يكون ملوثا إذا تجــاوزت كمية SO2المقدار 20gلكل 1mمن الهواء 7
يعطى ( 7 ) M S 32 g / mol, M O 16 g / mol
لمعرفة مدى تلوث هواء مدينة نحل 2m3من الهواء في 250mLمن الماء المقطر ،بحيث يتحلل SO2فـ ــي الماء فنحصل على
محلول مائي 7 S ثم نعاير المحلول S بواسطة محلول S0 لبرمنغنات البوتاسي ـ ــوم K MnO4 aqتركيزه المولي : 7 C0 104 mol / L
– 1لماذا نختار عملية المعايرة ؟
-2ننمذج التفاعل الحادث في المعايرة بالمعادلة 2MnO4 5SO2 2H 2O 4H 5SO4 2Mn2 :
2
/أ– متى نصل نقطة التكافؤ 7
/ب – اعتمادا على جدول التقدم ،بين أنه عند التكافؤ لدينا 7 5nMnO4 2nSO2 :
/جـ -استنتج كمية مادة ثاني أكسيد الكبريت في المحلول S علم ــا أن حج ــم البرمنغن ــات الالزم للتكافؤ Veq 8.8mL :
– .أوجد كتلة غاز SO2في 1m3من الهواء 7هل يعتبر جو المدينة ملوثا حسب المقياس السابق
حل التمرين السابع: – 1نختار عملية المعاير ة من أجل تعيين كمية المادة للنوع الكيميائي المجهول 7 – 2أ ) نصل نقطة التكافؤ عندما يتغير اللون 7 ب ) جدول التقدم :
2
المعادلة
2MnO4 5SO2 2H 2O 4H 5SO4 2Mn2
0 2 xeq
n2 SO2
0 5 xeq
عند التكافؤ لدينا : و
n2 5 xeq
التقدم
n1 MnO4
0 xeq
n1 2 xeq
حالة الجملة الحالة االبتدائية حالة التكافؤ
n MnO4 n MnO4 2 xeq 0 xeq 2 nSO2 nSO2 5xeq 0 xeq 5 و منه 1 5n MnO4 2nSO2 :
جـ ) كمية مادة ثاني أكسيد الكبريت الموجودة في المحلول : S
5 xC0 xVeq 5n MnO4 من العالقة 1نجد : nSO2 2 2 5 x1048.8 x103 nSO2 و منه nSO2 22 x10 7 mol : 2 – .كتلة SO2في 1m3من الهواء :
األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
1
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي لدينا :
مجلة
22 x107 mol 2m3
ملكي
n 1m3 و منه n 11x107 mol :
إذن كتلة SO2في 1m3هي mSO2 nxM SO2 :
و منه mSO2 11x107 x64 70.4 x106 g 70.4g :
و عليه يعتبر هواء المدينة ملوثا حسب المقياس المعطى ألن الكتلة تفوق 7 20g
التمرين الثامن:
يتفاعل محلول حمض كلور الهيدروجين مع الزنك وفق المعادلة التالية :
)Zn (s) +2H+(aq) = Zn2+(aq) +H2(g
في اللحظة t = 0نضع كتلة m = 1 gمن الزنك في حوجلة و نضيف لها حجما V = 40 mlمن محلول حمض كلور
الهيدروجين تركيزه المولي ,C = 0.5 mol/lولمتابعة تطور التفاعل الكيميائي الحادث نقيس حجم غاز الهيدروجين VH2المنطلق في الشروط التجريبية حيث الحجم المولي ,Vm = 25 l/molفتحصلنا على النتائج التالية : 350
500
400
700
250
200
150
100
50
0
)t (s
200
130
154
172
120
104
68
84
78
0
)v (ml
-1ما هي نواتج هذا التفاعل ؟
دون هذه النتائج في جدول 7 -2احسب في كل لحظة tكمية المادة nH2للهيدروجين و ّ -3احسب كميات المادة االبتدائية للمتفاعالت 7
-4أنجز جدوال لتقدم التفاعل واستنتج العالقة بين التقدم xو
7nH2
-5ارسم البيان ) (7 x = f(tاستعمل مقياس الرسم )1cm→1mmol ,1cm→50s
-6ما هي قيمة السرعة الحجمية للتفاعل في اللحظات t = 50 sو t = 400s؟ ما ذا تالحظ ؟ برر ذلك 7 -7إذا كان التفاعل تاما فأوجد أ ـ المتفاعل المحد
ب ـ التقدم األعظمي 7 xmax تعطى M(Zn) = 65.4 g/mol
ج ـ زمن نصف التفاعل 7t1/2
حل التمرين الثامن: -1نواتج هذا التفاعل هي :شوارد الزنك الثنائية Zn2+(aqو غاز الهيدروجين ) H2(gو الماء (7 H2O)l
تدوين هذه النتائج في جدول :لدينا nH2= VH2 / Vm -2حساب في كل لحظة tكمية المادة nH2للهيدروجين و ّ
فنحصل على النتائج التالية
50
0
350
500
400
700
250
200
150
100
6
8.6
8.18
5.26
4.6
4.18
7.44
0 1.44 2.58
)t (s nH2mmol
-.حساب كميات المادة اإلبتدائية للمتفاعالت n (H+) = C.V = 0.5. 40 = 2.10-2 mol : n (Zn)= 1/65.4 = 1.53 10-2 mol
األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
1
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي مجلة
-4انجاز جدول لتقدم التفاعل واستنتاج العالقة بين التقدم xو nH2
جدول تقدم التفاعل
)+ H2(g
)→ Zn2+(aq
)2H+(aq
Zn (s) +
معادلة التفاعل
n (Zn2+) mol
n (H+) mol
n(Zn) mol
حالة اجلملة
0
2 10-2
1.53 10-2
ابتدائية
x
2 10-2 -2x
1.53 10-2-x
وسطية
xf
2 10-2 -2 xf
1.53 10-2-xf
هنائية
ملكي
العالقة بين التقدم xو :nH2نالحظ من خالل جدول تقدم التفاعل أنnH2 = x :
-7أرسم البيان ) (7 x = f(tباستعمال مقياس الرسم )1cm→1mmol ,1cm→50s -0قيمة السرعة الحجمية للتفاعل في اللحظات
v = 5.66 10-4 mol/l.s : t = 50 s v = 1.95 10-4 mol/l.s t = 400s
نالحظ أن السرعة الحجمية للتفاعل تناقصت وذلك لتناقص تركيز المتفاعالت
-.إذا كان التفاعل تاما ( )Xmax = Xfفإن 1.53 10-2-xf = 0:أو 2 10-2 -2 xf = 0
هذا يعني أن Xmax= 1.53 10-2 mol
Xmax = 1.0 10-2 molوقيمة Xmaxالتي تحقق المتراجحتين Xmax≥ 0
Xmax = 1.0 10-2 molإذا المتفاعل المحد هو شوارد H+
أما زمن نصف التفاعل فهو الزمن الموافق ل X = Xmax/2 = 5. 10-3 mol :
و بعد رسم المنحنى نجده حوالي:
t1/2= 270 s
التمرين التاسع: في اللحظة ، t 0نمزج حجما V1 500 mLمن من محلول S1لبيروكسو ديكبريتات البوتاسيوم
) ) (2K ( aq ) S2 O82 ( aqذي التركيز المولي c1 1,5 10 2 mol / Lمع حجم V2 500 mLمن محلول S 2
ليود البوتاسيوم ) ) (K ( aq ) I ( aqذي التركيز المولي 7 c 2
في لحظات مختلفة ،نقوم بأخذ أجزاء متساوية من المزيج و نبردها بوضعها في الجليد الذائب 7نعاير ثنائي اليود المتشكل خالل
التحول الكيميائي ،ثم نرسم المنحنى الذي يمثل تغيرات التركيز المولي ] ) [I 2 ( aqبداللة الزمن 7 -1لماذا نبرد األجزاء في الجليد ؟
-2ما هي الثنائية ) (Ox / Re dالداخلة في التفاعل المدروس7
-.ما هو النوع الكيميائي المرجع ؟ علل 7
-4ما هو النوع الكيميائي المؤكسد ؟ علل 7
-7أكتب معادلة تفاعل األكسدة ارجاع الحادث 7 -0عين كميات المادة اإلبتدائية للمتفاعالت 7
األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
1
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي مجلة بها -.أنجز جدوال لتقدم التفاعل و بين أن البيان الممثل لتغيرات تقدم التفاعل xبداللة الزمن يتطور بنفس الطريقة التي يتطور
ملكي
البيان ) [I 2( aq ) ] f ( tالممثل في الشكل7 -0أحسب السرعة الحجمية للتفاعل المدروس في اللحظة 7 t 25 mn -9عين التركيز المولي النهائي لثنائي اليود ] ) ، [I 2 ( aqثم استنتج المتفاعل المحد 7 -16
عرف زمن نصف التفاعل t 1و عين قيمته7 2
-11أحسب التركيز المولي c 2لمحلول يود البوتاسيوم 7
حل التمرين التاسع: -1نبرد األجزاء في الجليد لنوقف التفاعل ،و بالتالي يمكن تعيين كمية مادة اليود المتشكلة في كل لحظة 7 -2الثنائية ) (Ox / Re dالداخلة في التفاعل المدروس
المتفاعالت هي :شوارد البيروكسو دي كبريتات ) S2 O82 ( aqو شوارد اليود ) I ( aqحيث : ) S2 O82 ( aq ) 2 e 2 SO24 ( aqو منه الثنائية الموافقة هي 7 (S2 O82 ( aq ) / SO 24 ( aq ) ) : 2 I ( aq ) I 2 ( aq ) 2 e و منه الثنائية الموافقة هي 7 (I 2 ( aq ) / I ( aq ) ) : -.النوع الكيميائي المرجع هو ) S2 O82 ( aqألنه اكتسب الكترونات 7 -4النوع الكيميائي المؤكسد هو ) I ( aqألنه فقد الكترونات7 -7معادلة تفاعل األكسدة ارجاع الحادث 7 بجمع المعادلتين السابقتين ينتج :
) S2 O82 ( aq ) 2 I ( aq ) 2 SO24 ( aq ) I 2 ( aq
-0كميات المادة اإلبتدائية للمتفاعالت 7 c1 V1 7,5 10 3 mol c 2 V2 0,5 c 2 mol
2 8 ( aq ) ) i
( aq ) ) i
n (S O 2
n (I
-.جدول تقدم التفاعل
نبين أن البيان الممثل لتغيرات تقدم التفاعل xبداللة الزمن يتطور بنفس الطريقة التي يتطور بها البيان ) [ I 2( aq) ] f (tالممثل في الشكل 7نالحظ من جدول تقدم التفاعل أن n( I ) (t ) x(t ) :و من جهة أخرى
) n( I 2 ) (t
[ I 2 ( aq) ]
V إذن [ I 2 ( aq) ] :و ) x(tيتناسبان طرديا و منه البيان ) [ I 2 ( aq) ] f (tو البيان ) x(t ) g (tيتطوران بنفس الطريقة مع الزمن 2
-0حساب السرعة الحجمية للتفاعل المدروس في اللحظة 7 t 25 mn
) 1 d x(t ) d ( x(t ) / V ) d [ I 2 ](t V dt dt dt
(t )
و منه فالسرعة عند اللحظة t 25 mnهي ميل المماس للمنحني في النقطة الموافقة لهذه اللحظة 7 األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
2
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي (25 min) 1,1mmol L1 min 1
مجلة
-9التركيز المولي النهائي لثنائي اليود ] ) [I 2 ( aqمن المنحنى البياني نجد [I 2( aq ) ]f 6 mmol / L :
ملكي
استنتاج المتفاعل المحد لدينا x f [I 2( aq ) ]f V 6 10 3 1 6 10 3 mol :
و من جهة أخرى 7,5 10 3 mol :
2 8 ( aq ) ) i
n (S O 2
نالحظ أن كمية ) S2 O82 ( aqاإلبتدائية أكبر من x fإذن المتفاعل المحد هو شوارد ) 7 I ( aq -11تعريف زمن نصف التفاعل t 1هو المدة الزمنية التي يبلغ فيها التفاعل نصف تقدمه النهائي 2
[ I 2 ]f من البيان :اللحظة الموافقة لـ 2 2 -11حساب التركيز المولي c 2لمحلول يود البوتاسيوم بما أن هي7 t 1 17 min :
) I ( aqهو المتفاعل المحد فإن : 0,5 c 2 2 x f 0 2 x f 2 6 10 3 c2 2,4 10 2 mol / L 0,5 0,5
التمرين العاشر :
-Iمحلول الماء األكسوجيني ( ) H2O2تركيزه ، C0 = 0.1 mol / Lتم تـمديـده Fمرة ،نأخذ حجما قدره V1 = 20 mL
من المحلول الممدد للماء األكسوجيني الذي تركيزه المولي ( ) C1و نعايره بوجود حمض الكبريت المركز بواسطة محلول برمنغنات
البوتاسيوم ( )K+ + MnO4-تركيزه C2 = 0.02 mol /L.
نحصل على نقطة التكافؤ بعد إضافة حجم قدره V2= 10 mlمن محلول برمنغنات البوتاسيوم ،المعادلة المنمذجة لتفاعل المعايرة
الحادثة هي :
) 2MnO -4 (aq) + 5H2O 2 (aq) + 6H +(aq) = 2 Mn 2 +(aq) + 5 O 2 (g) + 8 H 2O (l
-1حدد الثنائيتين ( ) Ox / Redالداخلتين في التفاعل 7 -2أنجز جدول التقدم لتفاعل المعايرة الحادثة 7 -.اكتب عبارة C1بداللة 7V2 ، V1 ، C2
-4احسب ، C1ثم استنتج معامل التمديد 7 F
-IIالماء األكسوجيني يتفكك ببطء شديد ،معادلة هذا التفاعل هي : )(l
+ 2 H 2O
)(g
= O2
)(aq
2 H 2O 2
إن إضافة محلول كلور الحديد الثالثي يسرع التفاعل 7عند اللحظة t = 0 sنمزج حجم V 0 = 80 mLمن الماء
األكسجيني تركيزه ، C0=0.1mol.L-1مع حجم V = 20 mLمن محلول كلور الحديد الثالثي البيان التالي يبين تطور كمية المادة لغاز ثنائي األكسجين بداللة الزمنn(O2) = f ( t ). : -1أنجز جدول التقدم لهذا التفاعل 7
-2استنتج العالقة الموجودة بين تقدم التفاعل و كمية مادة غاز
ثنائي األكسجين7
-.استنتج التقدم النهائي للتفاعل 7 -4عيّن بيانيا زمن نصف التفاعل
7t1/2
-7اكتب عبارة سرعة التفاعل عند اللحظة ) ) tوأحسب قيمتها
عند اللحظة ) 7) t = 0 s
األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
2
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي مجلة
– 0استنتج قيمة السرعة الحجمية إلختفاء الماء األكسجيني عند
ملكي
اللحظة 7 t = 0 s
- .ما هي العوامل الحركية في هذا التحول ؟
حل التمرين العاشر: MnO4- (aq) + 8H+(aq) + 5e- =Mn2+(aq) + 4H2O(l) -1 H2O2(aq) = O2(g) + 2H+(aq) + 2eالثنائيتنيMnO4- (aq) / Mn2+ (aq) ; O2 (g) / H2O2 (aq) : -2
جدول التقدم لتفاعل المعايرة الحادثة:
المعادلة
2 MnO4- (aq) + 5 H2O2(aq) =2 Mn2+(aq) + 5 O2(g
الحالة
كميات املادة ( ) mol 00
00
C2V2
C1V1
C2V2- 2 XE
C1V1-5XE 2XE 5XE
0
ح ابتدائية
XE
ح التكافؤ
-.عند نقطة التكافؤ المزيج يكون وفق الشروط الستيكيومترية أي C2V2 – 2 X E = 0 :و C1V1 – 5 X E = 0 و منه نجد C1 = 5 C2V2 / 2 V1 :
) C1 = ( 5. 0.02. 10 ) / ( 2. 20 IIـ
C1 = 0.025 mol.L-1
-4معامل التمديد F = 0.1 / 0.025 = 4 :
-1جدول التقدم لتفاعل التفكك الذاتي للماء االكسيجيني : = O2 (g) + 2 H2O
المعادلة
)2 H2O2 (aq
كميات املادة ( ) m .mol
التقدم
الحالة
0
C0V0 = 8
0
ح ابتدائية
//
)X (t
)8 – 2 X (t
)X(t
ح انتقالية
//
X
8–2Xf
Xf
ح نهائية
بوفرة f
-2من الجدول لدينا n (O2) = X (t ) : -.من جدول التقدم او من البيان نجد :
X f = n f (O2) = 4 mmol = 4.10-3 mol
-4من البيان t = t1/2 : X1/2 = Xf / 2 = 2 m.mol :باإلسقاط على البيان وعلى محور الزمن نجدt1/2 = : 10min
-7سرعة التفاعل:
V(t)=dX/dt
t = 0 s: V0 = tang α = 4 / 14 = 0.28 m.mol .min-1 -0السرعة الحجمية الختفاء H2O2عند : t = 0
Vvol (H2O2) = - d[ H2O2] / dtحيث
[ H2O2] = ( 8 – 2 X ) / Vtotومنه :
) Vvol (t) = ( 2 / Vtot ) ( d X / dt t = 0 : Vvol (0) = ( 2 / 0.1 ) . 0.28 = 5.6 m.mol.L-1.min-1 -.التراكيز المولية ،الوسيط ; وساطة متجانسة) محلول 7 ) FeCl3
األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
2
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي مجلة
التمرين الحادي عشر:
ملكي
أراد أحد التالميذ دراسة التحول الكيميائي الذي يحدث للجملة ( محلول حمض كلور الهيدروجين ،الزنك ) و الذي ينمذج بتفاعل
كيميائي معادلته :
)Zn + 2H+ (aq) = Zn2+ (aq) +H2(g
في اللحظة t = 0وضع كتلة m = 1 gمن الزنك في حوجلة و أصاف لها حجما V = 40 mlمن محلول حمض كلور
الهيدروجين تركيزه المولي ,C = 5.10-1 mol/lولمتابعة تطور التفاعل الكيميائي الحادث قام بقياس حجم غاز الهيدروجين
VH2المنطلق في الشروط التجريبية حيث الحجم المولي ، Vm = 25 L/molفتحصل على النتائج التالية : 350
500
400
700
250
200
150
100
50
0
)t (s
180
130
154
172
120
104
68
84
78
0
)v(ml
)n H2 (mmol دون هذه النتائج في جدول7 -1أحسب في كل لحظة tكمية المادة n H 2لثنائي الهيدروجين و ّ -2أحسب كميات المادة اإلبتدائية للمتفاعالت 7
-.أنجز جدوال لتقدم التفاعل واستنتج العالقة بين التقدم xو 7 n H 2
-4أرسم البيان ) ( 7 x = f(tإستعمل مقياس الرسم )1cm→1mmol , 1cm→50s
-7ما هي قيمة السرعة الحجمية للتفاعل في اللحظات t = 50 sو t = 400s؟ ما ذا تالحظ ؟ برر ذلك -0إذا كان التفاعل تاما فأوجد : أ ـ المتفاعل المحد7 تعطى :
ب ـ التقدم األعظمي 7 xmax
ج ـ زمن نصف التفاعل 7 t1/2
M(Zn) = 65,4 g/mol
حل التمرين الحادي عشر: تدوين هذه النتائج في جدول لدينا nH2= VH2 / Vm -1حساب في كل لحظة tكمية المادة nH2للهيدروجين و ّ 50
350
500
400
700
250
200
150
100
7.2
8.6
8.18
5.26
4.6
4.18
7.44
1.44 2.58
0
)t (s
0
nH2mmol
-2حساب كميات المادة االبتدائية للمتفاعالت : n(H+) =C.V = 0.5. 40 = 2.10-2 mol n(Zn)= 1/65.4 = 1.53 10-2 mol
-.انجاز جدول لتقدم التفاعل واستنتاج العالقة بين التقدم xو : nH2
األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
2
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي مجلة
جدول تقدم التفاعل )2H+(aq) → Zn2+(aq
Zn (s)+
معادلة التفاعل
0
0
2 .10-2
1.53 10-2
الحالةاالبتدائية
x
x
2. 10-2 -2x
1.53 10-2-x
الحالةانتقالية
xf
xf
2. 10-2 -2 xf
1.53 10-2-xf
الحالةالنهائية
)+ H2(g
ملكي
-4العالقة بين التقدم xو :nH2نالحظ من خالل جدول تقدم التفاعل أن7 n H = x : 2
-7ارسم البيان ) (7 x = f(tباستعمل مقياس الرسم 1cm→1mmol ,1cm→50s
-0السرعة الحجمية للتفاعل في اللحظات :
1 dx . V dt
v
dx حيث dt
يمثل ميل المماس للمنحنى عند اللحظات المعتبرة:
v = 5.66 10-4 mol/l.s : t = 50 s v = 1.95 10-4 mol/l.s t = 400s
نالحظ أن السرعة الحجمية للتفاعل تناقصت وذلك لتناقص تركيز المتفاعالت
إذا كان التفاعل تاما( )Xmax = Xfفإن 1.53 10-2-xf = 0:أو 2 10-2 -2 xf = 0 -هذا يعني أن Xmax= 1.53 10-2 molأو
ه ـ ـ ـ ــي:
وقيمة Xmaxالتي تحقق المتراجحتينXmax = 1.0 10-2 mol
Xmax = 1.0 10-2 mol
1.53 10-2-xf ≥ 0و 2 10-2 -2 xf ≥ 0
إذا المتفاعل المحد هو شوارد H+
زمن نصف التفاعل فهو الزمن الموافق ل X = Xmax/2 = 5. 10-3 mol :و من المنحنى نجده حوالي t1/2=275 s :
التمرين الثاني عشر : نتابع زمنيا حركية التفاعل البطيء ألكسدة شوارد اليود ) I −(aqفي وسط حمضي بواسطة الماء األكسجيني )7H2 O2 (aq
- lنمزج في اللحظة t=0حجما V1 = 50 mlمن الماء األكسجيني تركيزه المولي C1 = 0,056 mol/lمع
حجم V2 = 50 mlمن محلول يود البوتاسيوم )𝐪𝐚() (K + + I −تركيزه المولي C2 = 0,2 mol/lمع قطرات من حمض التحول الكيميائي بالمعادلة : الكبريت المركز 7ننمذج ّ )2I −(aq) + H2 O2 (aq) + 2H +(aq) → I2 (aq) + 2H2 O(ℓ -1حدد الثنائيتين ) (OX/REDالمشاركتين في هذا التفاعل -2احسب كمية المادة االبتدائية لكل متفاعل7 -.أنشئ جدول تقدم التفاعل7
-1احسب التقدم األعظمي وحدد المتفاعل المح ّد7
–llلتعيين كمية مادة ثنائي اليود الناتج في الوسط التفاعلي عند لحظة زمنية ) (tنستعمل المعايرة اللونية 7من أجل هذا نأخذ في كل مرة ( لحظة )tبواسطة ماصة عيارية حجما Vp = 10 mlمن الوسط التفاعلي نضيف إليه قطرتين من محلول صمغ النشاء ونبرده
األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
2
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي مجلةلبلوغ بالجليد ونعايره بمحلول ثيوكبريتات الصوديم تركيزه المولي C3 = 0,04 mol/lونسجل حجم ثيوكبريتات الصوديوم VEالالزم
الجدول التالي: التكافؤ ،نسجل النتائج في ّ 1080 1440 1800
900
12,5
11,5
14,0
13,5
ملكي
720
510
360
270
160
60
0
)t(s
10,5
9,0
7,5
6,5
4,8
2,2
0,0
)VE(ml
-1اكتب المعادلة المنمذجة لتفاعل المعايرة علما أن الثنائيتان ) (OX/REDهما(I2 (aq) /I −(aq) ) :
2− (S4 O2− و ) )6 (aq) /S2 O3 (aq
-2صنف هذا التفاعل من حيث مدته الزمنية -.ما هو دور كل من الجليد وصمغ النشاء7 -4أنشئ جدول التقدم لتفاعل المعايرة7
-7نرمز للتقدم األعظمي عند التكافؤ بـ 7 XE
-اكتب عبارة XEعند التكافؤ7
استنتج عبارة كمية مادة ثنائي اليود بداللة:( C3و .) VE
-0استنتج أن كمية مادة ثنائي اليود في الوسط التفاعلي تعطى بالعالقة 75C3 . VE
ثم نرسم البيان )7n(I2 ) = f(t –lllباستعمال العالقة الواردة في السؤال نحسب كمية مادة ثنائي اليود في كل لحظة ّ ثم حدد قيمته من البيان7 -1عرف زمن نصف التفاعل ّ
ثم احسب قيمتها عند اللحظة 7t=600 s -2عرف السرعة الحجمية للتفاعل ّ
-.احسب عند اللحظة t=360 sكمية مادة كل نوع من األنواع الكيميائية المتواجدة في الوسط التفاعلي7 -4لو أجرينا التفاعل البطيء السابق عند درجة حرارة أكبر ،فما هو الثابت والمتغيّر في هذه الحالة؟
حل التمرين الثاني عشر:
-1الثنائيتان )(OX/REDفي هذا التفاعل:
) (I2 /I −و )(H2 O2 /H2 O
-2حساب كمية المادة االبتدائية للمتفاعالت: n(H2 O2 ) = C1 . V1 = 2,8 mmol n(I − ) = C2 . V2 = 10 mmol -.انشاء جدول التقدم :
)2I −(aq) + H2 O2 (aq) + 2H +(aq) → I2 (aq) + 2H2 O(ℓ التقدمX كمية املادة ( ) mmol
املعادلة احلالة
وفرة
0
وفرة
2,8
10
0
ابتدائية
وفرة
X
وفرة
2,8-X
10-2X
X
وسطية
وفرة
Xmax
وفرة
2,8-Xmax
10-2Xmax
Xmax
هنائية
-4حساب Xmaxوتحديد المتفاعل المحد:
جدول التقدم نجد Xmax=2,8 mmol :والمتفاعل المحد هو :الماء األكسجيني7 من ّ األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
2
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي مجلة
الجزء لثاني
ملكي
لتحول المعايرة: -1معادلة التفاعل الكيميائي المنمذج ّ
− 2− I2 (aq) + 2S2 O2− )3 (aq) → 2I (aq) + S4 O6 (aq -2يصنف تفاعل المعايرة على أنه سريع جدا7
-.دور الجليد توقيف التفاعل من أجل المعايرة ودور صمغ النشاء تحديد نقطة التكافؤ عند تغيّر لون المحلول − 2− I2 (aq) + 2S2 O2− )3 (aq) → 2I (aq) + S4 O6 (aq
املعادلة
التقدم X
احلالة
0
0
C3.V3
) n(I2
0
ابتدائية
X
2X
C3.VE-2X
n(I2 )-X
X
وسطية
XE
2XE
C3.VE-2XE
n(I2 )-XE
XE
هنائية
كمية املادة ( ) mmol
جدول التقدم: -4عبارة XEعند التكافؤ :من ّ ومنه عبارة كمية مادة ثنائي اليود :
𝐄𝐕𝐂𝟑 . 𝟐
الجزء الثالث:
= ) n(I2
C3 . VE 2
= ) XE = n(I2
فتكون كمية مادة ثنائي اليود في الوسط التفاعلي هي:
C3 . VE 100 × = 5C3 . VE 2 10
= ) n(I2
-1زمن النصف التفاعل هو الزمن الالزم الستهالك نصف كمية المتفاعل المحد7
من البيان زمن نصف التفاعل يوافق فاصلة النقطة ذات الترتيب = 1,4 mmol -2السرعة الحجمية للتفاعل تعرف بالعبارة:
1 dx × V dt
𝟖𝟐, 𝟐
وهي𝐭 𝟏/𝟐 = 𝟑𝟑𝟎 𝐬 :
=v
لحساب السرعة الحجمية للتفاعل عند اللحظة t=600 sنرسم المماس للمنحنى في النقطة ذات الفاصلة السابقة7 علما أن X = n(I2 ) :فيكون:
) 1 dn(I2 1 2−1 mmol × = × = 1,67 × 10−2 V dt 0,1 600 L. s
=v
-.حساب كمية المادة لكل نوع عند اللحظة .t=360 s n(I2 ) = 5C3 . V3 = 5.0,04.7.5 = 1,5 mmol n(H2 O2 ) = 2,8 − X = 2,8 − 1,5 = 1,3 mmol n(I− ) = 10 − 2X = 10 − 2 × 1,5 = 7 mmol -4عند إجراء التفاعل السابق عند درجة حرارة أكبر فإن:
كميات المادة االبتدائية للمتفاعالت ال تتغيّر وبالتالي فإن الحالة النهائية للجملة ال تتغيّر7 درجة الحرارة عامل حركي يزيد من سرعة التفاعل وبالتالي ينقص زمن نصف التفاعل7التجربة :2
-1تختفي أسرع في التجربة 2الن C 3 C 2وكما يعلم الجميع أن تأثير تركيز المتفاعالت من العوامل الحركية وبالتالي زيادة تركيز احد المتفاعلين تؤدي حتما إلى زيادة سرعة التفاعل 7
-2البيان Aيوافق التجربة 1والبيان Bيوافق التجربة 2الن هذا األخير يوافق سرعة اختفاء اكبر وهذا ناتج عن زيادة في تركيز احد المتفاعلين وكما سبق الذكر تأثير تركيز المتفاعالت من العوامل الحركية ( بعد رسم البيانات بالطبع)
األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
2
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي مجلة
التمرين الثالث عشر:
ملكي
يتفاعل محلول حمض كلور الهيدروجين مع الزنك وفق المعادلة التالية ZnS 2H aq Zn2aq H 2 g :
في اللحظة t 0نضع كتلة m 1 gمن الزنك في حوجلة و نضيف لها حجما V 40mlمن محلول حمض كلور
الهيدروجين تركيزه المولي , C 0,5 mol / lولمتابعة تطور التفاعل الكيميائي الحادث نقيس حجم غاز الهيدروجين V H 2
المنطلق في الشروط التجريبية حيث الحجم المولي , V M 25 l / molفتحصلنا على النتائج التالية : 750
500
400
300
250
200
150
100
50
0
t s
200
170
154
132
120
104
86
64
36
0
V ml ) n H 2 (mmol
-1ما هي نواتج هذا التفاعل ؟
دون هذه النتائج في جدول 7 -2أحسب في كل لحظة tكمية المادة n Hللهيدروجين و ّ 2
-.أحسب كميات المادة االبتدائية للمتفاعالت ،مع تحديد المتفاعل المحد إن وجد 7 7
-4انجز جدوال لتقدم التفاعل واستنتج العالقة بين التقدم xو n H 2
) 1cm 1mmol , 1cm -7ارسم البيان ( 7 x f t استعمل مقياس الرسم 50s -0ما هي قيمة السرعة الحجمية للتفاعل في اللحظات t 50sو t 400s؟ ما ذا تالحظ ؟ برر ذلك 7 -أوجد قيمة x maxواستنتج المتفاعل المحد و كذا زمن نصف التفاعل t 1/2
حل التمرين الثالث عشر: Zn 2aq
-1نواتج هذا التفاعل هي :شوارد الزنك الثنائية
و غاز الهيدروجين
H 2 g
و الماء
H 2O l
تدوين هذه النتائج في جدول :لدينا -2حساب في كل لحظة tكمية المادة n Hللهيدروجين و ّ 2
فنحصل على النتائج التالية : 750
500
400
300
250
200
150
100
50
0
8
6,8
6,16
5, 28
4,8
4,16
3, 44
2,56
1, 44
0
V H2 VM
nH 2
t s n H 2 mmol
-.حساب كميات المادة اإلبتدائية للمتفاعالت n H 2 102 mol n H C V 0,5 40 : m 1 M 65
n Zn 1,53 102 mol n Zn
-4جدول لتقدم التفاعل واستنتاج العالقة بين التقدم xو n H 2
H 2 g
Zn2aq
2H aq
0
0
2 102
x
x
2 102 2x
xf
xf
2
2 10 2x f
ZnS
معادلة التفاعل
1,53 102
حالة ابتدائية
2
1,53 10 x 2
1,53 10 x f
حالة انتقالية حالة نهائية
استنتاج العالقة بين التقدم xو : n H 2نالحظ من خالل جدول تقدم التفاعل أن n H 2 x :
) 1cm 1mmol , 1cm - 7ارسم البيان ( 7 x f t استعمل مقياس الرسم 50s - 0قيمة السرعة الحجمية للتفاعل في اللحظات
األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
2
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي v 5,88 104 mol / l .s ** t 50s
مجلة
v 1,95 104 mol / l .s ** t 400s
ملكي
نالحظ أن السرعة الحجمية للتفاعل تناقصت وذلك لتناقص تركيز المتفاعالت كان التفاعل تاما x max x f فإن : إذا المتفاعل المحد هو شوارد H
1,53 102 x f 0 و هذا يعني أن x max 1,0 102 mol : 2 2 10 2x f 0
x max أما زمن نصف التفاعل فهو الزمن الموافق لـ 5 103 mol :2
x t1/2 و من المنحنى نجده حوالي t1/2 270 s :
التمرين الرابع عشر: نريد دراسة حركية التحول البطيء لتفكك الماء األكسجيني بواسطة شوارد اليود في وجود حمض الكبريت ،نعتبر التحول تامّ وننمذجه
بتفاعل األكسدة-إرجاع ذي المعادلة:
)H2O2(aq) + 2 I–(aq) + 2 H3O+(aq) = I2(aq) + 4 H2O(l -1انطالقا من معادلة التفاعل ،ح ّدد الثنائيتين مؤكسد\مرجع واكتب المعادلتين النصفيتين المرافقتين لهما7
-2في اللحظة ،t = 0نمزج 20,0 mLمن محلول يود البوتاسيوم تركيزه 0,10 mol.L-1محمض بزيادة بحمض الكبريت مع 8,0 mLمن الماء و 2,0 mLمن الماء األكسجيني تركيزه .0,10 mol.L-1
بطريقة فيزيائية مناسبة ،تمكنّا من متابعة تطور تركيز ثنائي اليود المتشكل ،فحصلنا على الجدول التالي:
........
1420
1178
930
682
434
126
0
6,53
6,26
5,84
5,16
4,06
1,74
0,00
)t (s
)[I2] (mmol.L–1
- 172هل المزيج اإلبتدائي ستوكيومتري؟ - 272أنشئ جدول تقدم التفاعل
- .72أوجد العالقة بين ] [I2وتقدم التفاعل 7x
- 472عيّن التقدم األعظمي ،واستنتج تركيز ثنائي اليود المتشكل عند انتهاء التحول7 -.المنحنى المقابل يمثل تغيرات تقدم التفاعل بداللة الزمن:
- 17.عرف السرعة الحجمية للتفاعل ،كيف تتغير هذه السرعة بمرور الزمن؟ علل7
- 27.احسب قيمة السرعة الحجمية للتفاعل في اللحظة
t = 750s
- .7.أوجد تركيب المزيج في اللحظة 7t = 750s عرف زمن نصف التفاعل وح ّدد قيمته7 ّ - 47.
األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
2
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي مجلة
حل التمرين الرابع عشر: -1المعادلتين النصفيتين:
)H2O2(aq)/H2O(l) : H2O2(aq) + 2H+(aq) + 2e– = 2 H2O(l –I2(aq) / I–(aq) : 2 I–(aq) = I2(aq) + 2e
ملكي
) n( I 2 – 172حسب المعادلة ،النسبة الستوكيومترية هي 2 : n( H 2 O 2 ) 1 n( I ) i C .V 0,10 20,0 2,0 1 1 نسبة المتفاعلين في المزيج 10 2 : ،إذن :المزيج االبتدائي ليس ستوكيومترياً n( H 2 O2 ) C 2 .V2 0,10 2,0 0,2
- 272جدول التقدم: )2 I–(aq
)+ 2 H3O+(aq) = I2(aq) + 4 H2O(l
)H2O2(aq
معادلة التفاعل
بوفرة
0
بزيادة
C1V1=2,0 mmol
C2V2=0,2 mmol
الحالة االبتدائية
بوفرة
x
بزيادة
2,0 – 2x
0,2 – x
الحالة االنتقالية
بوفرة
xf
بزيادة
2,0 – 2xf
0,2 – xf
الحالة النهائية
بوفرة
0,09
بزيادة
2,0 – 20,09 =1,8
0,20–0,09=0.11
t = 270 s
- 7.2العالقة بني ] [I2و :x
x VT
= ]) ، [I2(aqحيث:
+
VT = 20,0 + 8,0 + 2,0 = 30 mL
- 472حساب xmaxو : [I2(aq)]f
-إذا كان I2محداً فإن 2,0 – 2x max = 0 :وتكونxmax = 1,0 mmol :
إذا كان H2O2محداً فإن 0,2 – xmax = 0 :وتكونxmax = 0,2 mmol :إذن المتفاعل المحد هو ، H2O2 :والتقدم األعظميxmax = 0,2 mmol :
xmax 0,2 = = 6,7.10 –3 mol.L-1 = 6,7 mmol.L–1 VT 30 dx 1 dx يمثل ميل مماس المنحنى ) ،x(tبمرور الزمن تتناقص السرعة ،حيث - 17.السرعة الحجمية للتفاعلv = : dt VT dt
= [I2(aq)]f
الحجمية للتفاعل حتى تنعدم نظراً لتناقص ميل المماس ،وهذا راجع لتناقص تراكيز المتفاعالت7
- 27.حساب vعند :t = 750s
(1,6 0,9).10 4 1 3,110 6 mol.L1 .s 1 3 750 0 30 10
=v
-.7.تركيب المزيج عند :t = 750sمن المنحنى نجدx(270) = 0,910-4mol = 0,09mmol :
بالتعويض عن ) x(270في الحالة االنتقالية نجد تركيب المزيج عند ( t = 750sأنظر جدول التقدم) - 47.زمن نصف التفاعل هو الزمن الذي يبغ فيه التقدم نصف قيمته النهائية 7أي 2,0 104 = 110 4 mol 0,1mmol 2
األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
xf 2
x(t1 / 2 )
= ) ، x(t1/2باإلسقاط في المنحنى نجدt1/2 = 300 s :
2
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي مجلة
التمرين الخامس عشر: في وسط حمضي نجري أكسدة لشوارد اليود
)(aq
Iبواسطة شوارد البيروكسوديكبريتات
2 )( aq
ملكي
7 S 2 O8
2 2 نعتبر التفاعل بطيئا ونعطي الثنائيتين الداخلتين في التفاعل S2O8 aq / SO4 aq :و 7 I 2 aq / I aq
-1أكتب المعادالت النصفية اإللكترونية لكل من األكسدة واإلرجاع7 -2أكتب معادلة األكسدة – إرجاع المنمذجة للتحول الحاصل 7
-.لدراسة العوامل المؤثرة على هذا التحول قمنا بإنجاز التجارب التالية : 4
7
2
1
رقم التجربة
4.10-2
2.10-2
4.10-2
2.10-2
I mol/l i
2.10-2
1.10-2
2.10-2
1.10-2
S2O82 mol/l i
35
35
20
20
C 0درجة الحرارة
1
2
3
4
1.10-3
3,5.10-3
2,2.10-3
8.10-3
عند اللحظة t 20minقمنا بتحديد تركيز ثنائي اليود المتشكل في كل تجربة فتحصلنا على النتائج المدونة بالجدول (7 )2 رقم التجربة
I 2 t 20 min ()mol/l
-1-3ح ّدد التفاعل ذي السرعة األكبر في التجربتين ( )1و ( )2مع التعليل7 -2-3ما تأثير العامل الحركي المذكور على زمن التفاعل ؟
-4مزجنا في الحالة االبتدائية حجما قدره V1 = 20,0 mLمن محلول يود البوتاسيوم Kaq Iaq ذي التركيز المولي 2
C1 4 10 2 mol.l 1وحجم V2 =20,0 mLمن محلول بيروكسوديكبريتات البوتاسيوم 2 K aq S2O8 aq ذي التركيز المولي 7 C2 2 102 mol.l 1 -1-4أحسب التراكيز المولية االبتدائية لكل من الشاردتين :
)(aq
-2-4ما رقم التجربة الموافقة لحالة هذا المزيج؟
Iو
2 )( aq
7 S 2 O8
-3-4أحسب التركيز المولي لمحلول ثنائي اليود المتشكل في الحالة النهائية ( أي 7 ) ] I2 [max -4-4هل ينتهي التفاعل عند اللحظة t 20 min؟علّل ذلك7
-5-4في التجربة ( )1أحسب قيمة السرعة المتوسطة الحجمية إلختفاء شوارد اليود في المجال 7 t 0 min, 20 min
حل التمرين الخامس عشر: -1المعادلتين النصفيتين 2I-(aq) = I2 (aq) + 2e)S2O82-(aq) + 2 e- = 2 SO42-(aq
-2المعادلة اإلجمالية )2I-(aq) + S2O82-(aq) = I2(aq) + 2SO42-(aq
-1-.في التجربة 2-التراكيز االبتدائية للمتفاعالت أكبر 7تركيز ثنائي اليود المتشكل عند اللحظة t = 20,0 minأكبر 7سرعة التفاعل في التجربة 2-أكبر7
األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
3
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي مجلة
-2-.العامل الحركي يسرع التفاعل ويجعله ينتهي في مدة زمنية أصغر7 = 2,0 × 10−2 mol.L-1 -1-4 -2-4هذه النتائج توافق التجربة71-
C1 ×V1 V1 +V2
ملكي
= ] [I −
C2 × V2 = 1,0 × 10−2 mol. L−1 V1 + V2
[S2 O2− =] 8
-3-4جدول التقدم:
)I2(aq) + 2SO42-(aq
2I-(aq) +
= )S2O82-(aq
كمية املادة بالـ ـmol 0 2xt حالة I-متفاعل مح ّد :
2xmax
حالة S2O82-متفاعل محد: المتفاعلين محدين
x
0
C2V2
xt
C2V2 – xt
xmax
C1.V1
x0
t0
C1V1-2xt
xt
t
xmax
tf
C1V1 -2xmax C2V2 – xmax
C1V1 -2xmax =0 xmax = ½ C1V1 = 4,010-2 mol C2V2 – xmax = 0 xmax = C2V2 = 4,010-2 mol xmax = 1,0 × 10−2 mol. L−1 V1 + V2
= ] [I2
-4-4لم ينتهي التفاعل في اللحظة t = 20,0minألن تركيز ثنائي اليود المتشكل في اللحظة t= 20,0 minأقل من تركيزه
في اللحظة النهائية7 -7-4لدينا:
nt(I-) = n0(I-) – 2xt xt
V1 +V2
التمرين السادس عشر:
−2
n0
V1 +V2
= ] [I −
)[I − ](t) = [I](t 0 ) − 2[I2 ](t )∆[I − ](t) = −2∆[I2 ](t
نريد دراسة التفاعل بين محلول حمض األكساليك ) H2C2O4(aqحجمه V1=50mlوتركيزه المولي C1=6×10- 2mol/l
ومحلول بيكرومات البوتاسيوم حجمه V2=50mlتركيزه المولي تعطى المعادلة للتحول ا لكيميائية المنمذج بـ
7C 2
)Cr2O7-2(aq) +3C2H2O4 (aq) +8H+ (aq) = 2Cr3+ (aq) + 6CO2(g) +7H2O(l
نتبع تطور هذا التحول الكيميائي عن طريق المانومتر ( مقياس الضغط) ،نقيس في كل لحظة tضغط غاز ثنائي أكسيد الفحم
) CO2(gالمحجوز في حجم قدره 7VG=1Lالتحويل
األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
1L=10-3m3
3
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي مجلة
من خالل النتائج التجريبية نتحصل على المنحنى البياني ) PCO2 =f(tالمبين في الشكل71-
ملكي
-1ماهي الثنائيات Ox/redالتي تدخل في التفاعل المدروس,؟7
-2أحسب كمية المادة االبتدائية لـ حمض األكساليك 7C2H2O4. -.أنجز جدوال لتقدم التفاعل
-4أوجد العالقة بين تقدم التفاعل ) x(tو ضغط غاز ثنائي أكسيد الفحم )R ،VG ،P CO2(gو T
:T=300°Kدرجة الحرارة في السلم المطلق R = 8.31 ،هو ثابت العام للغاز المثالي VG ، 7حجم الغاز 7يعطى :قانون العام للغازات المثالية PV=nRT
-7أستنتج من البيان ضغط غاز ثنائي أكسيد الفحم األعظمي 7PCO2 maxوأحسب تقدم التفاعل األعظمي xmax -0أحسب التركيز المولي لمحلول بيكرومات البوتاسيوم ، C2علما أن المزيج اإلبتدائي في شروط ستوكيومترية7 -.بين أن سرعة التفاعل تعطى بالعالقة :
VG dP
6RT dt
-0عرف زمن نصف التفاعل وأوجد قيمته من البيان7
= ، Vوأحسب سرعة التفاعل في اللحظة
t =12min
حل التمرين السادس عشر: -1 -2 -.
الثنائيات CO2/H2C2O4 ،Cr2O72-/Cr3 + :ox/red
حساب كمية المادة األبتدائية لحمض االكساليك n0 = C1V1 = 3×10 mol : -3
جدول تقدم التفاعل:
= 2Cr3+ + 6CO2 + 7H2O
Cr2O72- + 3C2H2O4 +8H+
التفاعل
0
0
0
3×10-3
0.05C2
ح.إ
)7x(t
)6x(t
)2x(t
)3×10-3-3x(t
)0.05C2-x(t
ح.و
7xf
6xf
2xf
3×10-3-3xf
0.05C2-xf
ح.ن
-4العالقة بين تقدم التفاعل)x(tو R ، VG ، PCO2و. T PCO2VG=nRT
PCO2 VG
)n = 6x(t
6RT
-7من البيان PCO2max= 15×103 pas
PCO2 VG
xmax = 10-3mol
-0التركيز المولي لمحلول بيكرومات البوتاسيوم :C2 من جدول التقدم
Xmax
0.05C2 –xmax=0ومنه
0.05
-.بين أن سرعة التفاعل :V PCO2 VG 6RT
= )x(t
باشتقاق نجد
سرعة التفاعل: ,V = 2.67×10-5mol/min
= 400
= )x(t
6RT
= xf = xmax
= C2ومنه
C2= 0.02mol/l
dx VG dPCO2 =v = dt 6RT dt dPCO2 𝑡𝑑
-0تعريف زمن نصف التفاعل t1/2هو الزمن االزم لبلوغ التقدم نصف قيمته النهائية Pt1/2 = Pmax/2 = 15000/2=7500pas t1/2 = 6min
األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
3
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي مجلة ملكي
التمرين السابع عشر:
نريد دراسة تطور التحول الكيميائي الحاصل بين شوارد محلول ) ( S1لبرمنغنات البوتاسيوم ( ) K(aq ) MnO4والكحول ) ( aq
المثيلي CH4Oفي درجة حرارة ثابتة 7من أجل ذلك مزجنا في اللحظة t = 0حجما V1 = 100 mLمن المحلول ) ( S1 تركيزه المولي C1= 0,2 mol/Lمع حجم قدره 2 mLمن الميثانول النقي كتلته الحجمية ، ρ = 0,32 g / mLإضافة قطرات من حمض 7 - Iالتعرف على التفاعل 7
- 1أكتب المعادلتين النصفيتين الموافقتين للثنائيتين ، CH2 O2 / CH4 O ، MnO4- / Mn 2+ :و بيِّن دور الحمض المضاف في هذا التحول الكيميائي 7 - 2بيِّن أن المعادلة الكيميائية المنمذجة لهذا التحول هي من الشكل : ) 4Mn 2(aq ) 5CH2O2(aq ) 11H2O(l
) ( aq
5CH4O(aq ) 12H
4MnO
) 4 ( aq
-أذكر مؤشرا لحدوث هذا التحول الكيميائي 7
-.أكمل جدول تقدم التفاعل أدناه مع تعيين المتفاعل المحد 7
) 4Mn 2(aq ) 5CH2O2(aq ) 11H2O(l
) ( aq
معادلة التفاعل
4MnO4(aq ) 5CH4O(aq ) 12H
التقدم
حالة الجملة
كم ـ ـ ـ ـ ـ ــية المـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــادة بـ m.mol. .........
.........
.........
.........
0
االبتدائية
.........
.........
.........
.......– 4 x
x
االنتقالية
.........
.........
......– 5 xf
.........
.........
20,0
.........
.........
.........
.........
النهائية
- IIالمتابعة الزمنية للتفاعل7 تتبعنا تطورات كمية مادة MnO4-المتبقية في لحظات زمنية مختلفة فتحصلنا على النتائج التالية : 60
50
40
30
25
15
10
5
0
)t (s
4
5
6
8
9
11.5
14
16
20
n (MnO4-) m mol
- 1أعط البروتوكول التجريبي المناسب لهذه المتابعة الزمنية 7 - 2أرسم البيان الممثل لتغيرات
n( MnOبداللة الزمن 7
) 4
- .استنتج من البيان كل من :أ -زمن نصف التفاعل 7 t1/2
ب -السرعة الحجمية الختفاء الشوارد MnO4-عند اللحظة ، t = 15 s واحسب تركيز شوارد المنغنيز Mn+2عند هذه اللحظة 7 يعطى :
1
H 1 g . mol
،
1
C 12 g . mol
األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
،
1
O 16 g . mol
7
3
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي مجلة
حل التمرين السابع عشر :
ملكي
- Iالتعرف على التفاعل7
- 1أكتب المعادلتين النصفيتين للثنائيتين MnO4- / Mn 2+ :
-المعادلة النصفية لالكسدة :
7 CH2 O2 / CH4 O ،
CH4O H2O CH2O2 4 H 4e
-المعادلة النصفية لالرجاع :
8H 5e Mn 2 4 H2O
MnO
4
تبيان دور الحمض المضاف في هذا التحول الكيميائي :تحتاج الشوارد
4
MnOإلى الشوارد H الموجودة في الحمض لكي ترجع إلى شوارد 7 Mn 2
- 2تبيان المعادلة الكيميائية للتفاعل 7
بضرب المعادلة النصفية لالكسدة في 7و المعادلة النصفية لالرجاع في ، 4يكون : 32H 20 e 4Mn 2 16H2O
4
4MnO
5CH4O 5H2O 5CH2O2 20 H 20 e
و بالجمع نتحصل على معادلة تفاعل األكسدة االرجاعية : ) 4Mn 2(aq ) 5CH2O2(aq ) 11H2O(l
) ( aq
و 7هـ 7م 7
4MnO4(aq ) 5CH4O(aq ) 12H
-مؤشر حدوث التحول الكيميائي :هو إختفاء اللون البنفسجي لشوارد فوق المنغنات MnO 4ألن األفراد الكيميائية
األخرى ال لون لها 7
-.إكمال جدول تقدم التفاعل 7 ) 4Mn 2(aq ) 5CH2O2(aq ) 11H2O(l
) ( aq
4MnO4(aq ) 5CH4O(aq ) 12H
كم ـ ـ ـ ـ ـ ــية املـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــادة بـ m.mol.
معادلة التفاعل التقدم
حالة اجلملة
0
0
20,0
20,0
0
االبتدائية
5x
4x
20,0– 5 x
20,0 – 4 x
x
االنتقالية
5 xf
4 xf
20,0 – 4 xf 20,0 – 5xf
xf
20,0
16,0
المحد 7 -تعيين المتفاعل ِّ
إذا كان التفاعل تاما ،فإن :
4,0
0
4,0
النهائية
. Xmax = Xf
ط : 1نحسب النسبتين :
20 5mmol 4
20 4mmol 5
nMnO 4
4 nCH O 4
5
النسبة األقل توافق المتفاعل المحد و قيمتها تساوي التقدم األعظمي أي xmax= 4,0 m mol
ط: 2
-لو كانت الشوارد
4
MnOمتفاعال محدا ،فإن :
20,0 -4 xf = 0فيكون 7 xmax= 5,0 m mol :
أما لو كانت الكحول الميثيلي متفاعال محدا ،فإن 20,0 -5 xf = 6 :فيكون 7 xmax= 4,0 m mol :المحد يٌ َّمكن الوسط التفاعلي من بلوغ أصغر تقدم ،و الذي هو التقدم األعظمي للتفاعل 7 و نعلم أن المتفاعل ِّ في مثالنا :
. xmax= 4,0 m mol
إذن :المتفاعل المحد هو جزيئات الكحول الميثيلي 7 األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
3
المجلة األولى :المتابعة الزمنية لتحول كيميائي في وسط مائي مجلة
- IIالمتابعة الزمنية للتفاعل7
ملكي
- 1البروتوكول التجريبي المناسب لهذه المتابعة الزمنية ( :أنظر الكتاب المدرسي) 7 - 2رسم البيان الممثل لتغيرات
n( MnOبداللة الزمن 7
) 4
– .االستنتاجات من البيان :
أ -زمن نصف التفاعل 7 t1/2
هو الزمن الالزم لتبقي 12molمن الكمية االبتدائية من شوارد البرمنغنات 7من البيان نستخرج 7t1/2=14 s :
ب -السرعة الحجمية الختفاء الشوارد MnO4-عند اللحظة 7 t = 15 s
dnMnO
4
dt
،لكن
.
1
VTotal
dnMnO
4
dt
من البيان نجد :
v MnO (15s )
4
يمثل معامل توجيه المماس عند هذه اللحظة و هو سالب داللة على اإلختفاء 7 16 3, 08 m .mol / s 52
dnMnO
4
1 . 3, 08.10 1 3 . 10 3 mol .s 1 .L1 100 2
dt vMnO (15s )
4
-حساب تركيز شوارد المنغنيز Mn 2+عند هذه اللحظة 7
عند هذه اللحظة لدينا من جدول التقدم و الجدول المعطىnMnO 20, 0 4 x 11,5 m.mol :
و منه 4x 8,5 m.mol :
إذن:
2
nMn
4
،
n 2 Mn 8,5 8,33 . 10 2 m.mol / mL 8,33 . 10 2 mol / L V 102 Total
األستاذ ملكي علي والية تبسة ()6..67.0700770
2
Mn
3