الحسابات المتكافئة: تم حل المراحل والتمارين - كيمياء - 2025

في حسابات متكافئة هي تلك التي تتم على أساس النسب كتلة من عناصر أو مركبات تشارك في التفاعل الكيميائي.

الخطوة الأولى لتنفيذها هي موازنة التفاعل الكيميائي للفائدة. وبالمثل ، يجب معرفة الصيغ الصحيحة للمركبات المشاركة في العملية الكيميائية.

المصدر: Pixabay

تعتمد الحسابات المتكافئة على تطبيق مجموعة من القوانين ، من بينها ما يلي: قانون الحفاظ على الكتلة ؛ قانون النسب المحددة أو التكوين الثابت ؛ وأخيرًا ، قانون النسب المتعددة.

ينص قانون حفظ الكتلة على أنه في تفاعل كيميائي ، يكون مجموع كتل المواد المتفاعلة مساويًا لمجموع كتل المنتجات. في تفاعل كيميائي ، تظل الكتلة الكلية ثابتة.

ينص قانون النسب المحددة أو التركيب الثابت على أن العينات المختلفة من أي مركب نقي لها نفس العناصر بنفس نسب الكتلة. على سبيل المثال ، الماء النقي هو نفسه بغض النظر عن مصدره ، أو أي قارة (أو كوكب) يأتي منه.

ويشير القانون الثالث ، ذو النسب المتعددة ، إلى أنه عندما يكون العنصران A و B أكثر من مركب واحد ، فإن نسبة كتلة العنصر B التي تتحد مع كتلة معينة من العنصر A ، في كل من المركبات ، يمكن التعبير عنها من حيث الأعداد الصحيحة الصغيرة. أي لأن A _n B _m n و m عددان صحيحان.

ما هي الحسابات المتكافئة ومراحلها؟

إنها حسابات مصممة لحل الأسئلة المختلفة التي قد تنشأ عند دراسة تفاعل كيميائي. لهذا ، يجب أن يكون لديك معرفة بالعمليات الكيميائية والقوانين التي تحكمها.

باستخدام حساب القياس المتكافئ ، يمكن الحصول ، على سبيل المثال ، من كتلة أحد المتفاعلات ، على الكتلة غير المعروفة لمتفاعل آخر. يمكنك أيضًا معرفة النسبة المئوية لتركيب العناصر الكيميائية الموجودة في المركب ومنه الحصول على الصيغة التجريبية للمركب.

وبالتالي ، فإن معرفة الصيغة التجريبية أو الحد الأدنى للمركب تسمح بإنشاء صيغته الجزيئية.

بالإضافة إلى ذلك ، يسمح حساب القياس المتكافئ بمعرفة ما هو الكاشف المحدد في تفاعل كيميائي ، أو ما إذا كان هناك فائض كاشف ، وكذلك كتلته.

مراحل

ستعتمد المراحل على نوع المشكلة المطروحة ، فضلاً عن مدى تعقيدها.

حالتان شائعتان هما:

- يتفاعل عنصران لتكوين مركب ولا تُعرف سوى كتلة أحد العناصر المتفاعلة.

- نريد معرفة الكتلة المجهولة للعنصر الثاني ، وكذلك كتلة المركب الناتج عن التفاعل.

بشكل عام ، في حل هذه التمارين ، يجب اتباع الترتيب التالي للمراحل:

- إنشاء معادلة التفاعل الكيميائي.

- موازنة المعادلة.

- المرحلة الثالثة ، من خلال استخدام الأوزان الذرية للعناصر والمعاملات المتكافئة ، للحصول على نسبة كتل العناصر المتفاعلة.

- بعد ذلك ، باستخدام قانون النسب المحددة ، بمجرد معرفة كتلة العنصر المتفاعل ونسبة تفاعله مع العنصر الثاني ، مع معرفة كتلة العنصر الثاني.

- والمرحلة الخامسة والأخيرة ، إذا كانت كتل العناصر المتفاعلة معروفة ، فإن مجموعها يسمح لنا بحساب كتلة المركب الناتج في التفاعل. في هذه الحالة ، يتم الحصول على هذه المعلومات بناءً على قانون حفظ الكتلة.

تمارين محلولة

-التمرين 1

ما هو الكاشف المتبقي عندما يتفاعل 15 جم من Mg مع 15 جم من S لتكوين MgS؟ وكم جرام من MgS سينتج في التفاعل؟

البيانات:

- كتلة المغنيسيوم و S = 15 جم

- الوزن الذري للمغنيسيوم = 24.3 جم / مول.

- الوزن الذري لـ S = 32.06 جم / مول.

الخطوة 1: معادلة التفاعل

Mg + S => MgS (متوازنة بالفعل)

الخطوة 2: تحديد النسبة التي يتحد فيها Mg و S لإنتاج MgS

للتبسيط ، يمكن تقريب الوزن الذري للمغنيسيوم إلى 24 جم / مول والوزن الذري من S إلى 32 جم / مول. وبالتالي ، فإن النسبة التي يتم فيها دمج S و Mg ستكون 32:24 ، وبقسمة المصطلحين على 8 ، تنخفض النسبة إلى 4: 3.

بالمقابل ، النسبة التي يتحد فيها Mg مع S تساوي 3: 4 (Mg / S)

الخطوة 3: مناقشة وحساب المادة المتفاعلة الزائدة وكتلتها

كتلة Mg و S هي 15 جم لكليهما ، لكن النسبة التي يتفاعل فيها Mg و S هي 3: 4 وليس 1: 1. بعد ذلك ، يمكن استنتاج أن المادة المتفاعلة الزائدة هي Mg ، حيث توجد بنسبة أقل فيما يتعلق بـ S.

يمكن اختبار هذا الاستنتاج من خلال حساب كتلة Mg التي تتفاعل مع 15 جم من S.

جم من Mg = 15 جم من S x (3 جم من Mg) / مول) / (4 جم من S / مول)

11.25 جم ملغ

كتلة المغنيسيوم الزائدة = 15 جم - 11.25 جم

3.75 جرام

الخطوة 4: تشكلت كتلة MgS في التفاعل بناءً على قانون حفظ الكتلة

كتلة MgS = كتلة Mg + كتلة S.

11.25 جم + 15 جم.

26 ، 25 جم

يمكن إجراء تمرين للأغراض التعليمية على النحو التالي:

احسب جرامات S التي تتفاعل مع 15 جم من Mg ، مستخدمًا في هذه الحالة نسبة 4: 3.

جم من S = 15 جم من Mg × (4 جم من S / مول) / (3 جم من Mg / مول)

20 جرام

إذا كان الوضع هو الذي تم تقديمه في هذه الحالة ، فيمكن ملاحظة أن 15 جم من S لن تكون كافية للتفاعل بشكل كامل مع 15 جم من Mg ، التي تفتقر إلى 5 جم. هذا يؤكد أن الكاشف الزائد هو Mg و S هو الكاشف المحدد في تكوين MgS ، عندما يكون للعنصرين التفاعليين نفس الكتلة.

-تمرين 2

احسب كتلة كلوريد الصوديوم (NaCl) والشوائب في 52 جم من كلوريد الصوديوم بنسبة نقاء 97.5٪.

البيانات:

كتلة العينة: 52 جم من كلوريد الصوديوم

- النسبة الصافية = 97.5٪.

الخطوة 1: احسب الكتلة النقية لـ NaCl

كتلة كلوريد الصوديوم = 52 جم × 97.5٪ / 100٪

50.7 جرام

الخطوة الثانية: حساب كتلة الشوائب

٪ شوائب = 100٪ - 97.5٪

2.5٪

كتلة الشوائب = 52 جرام × 2.5٪ / 100٪

1.3 جرام

لذلك ، من 52 جم من الملح ، 50.7 جم عبارة عن بلورات كلوريد الصوديوم النقية ، و 1.3 جم من الشوائب (مثل الأيونات الأخرى أو المواد العضوية).

- تمرين 3

ما كتلة الأكسجين (O) الموجودة في 40 جم من حمض النيتريك (HNO ₃) ، مع العلم أن وزنه الجزيئي هو 63 جم / مول والوزن الذري لـ O هو 16 جم / مول؟

البيانات:

- كتلة HNO ₃ = 40 جم

- الوزن الذري لـ O = 16 جم / مول.

- الوزن الجزيئي لـ HNO ₃

الخطوة 1: احسب عدد مولات HNO

الشامات HNO ₃ = 40 غرام من HNO ₃ × 1 مول من HNO ₃ /63 غرام من HNO ₃

0.635 مول

الخطوة 2: احسب عدد مولات O الموجودة

تشير صيغة HNO ₃ إلى وجود 3 مولات من O لكل مول من HNO _3.

مولات O = 0.635 مول من HNO ₃ X 3 مول من O / مول من HNO ₃

1.905 مول من O

الخطوة 3: احسب كتلة O الموجودة في 40 جم من HNO

جم من O = 1.905 مول من O × 16 جم من O / مول O

30.48 جرام

بعبارة أخرى ، من 40 جم من HNO ₃ ، يرجع 30.48 جم حصريًا إلى وزن مولات ذرات الأكسجين. هذه النسبة الكبيرة من الأكسجين نموذجية للأكسوان أو أملاحها الثالثة (NaNO ₃ ، على سبيل المثال).

- تمرين 4

كم جرام من كلوريد البوتاسيوم (KCl) ينتج عندما يتحلل 20 جم من كلورات البوتاسيوم (KClO ₃) مع العلم أن الوزن الجزيئي لـ KCl هو 74.6 جم / مول والوزن الجزيئي لـ KClO ₃ هو 122.6 جم / مول

البيانات:

- كتلة KClO ₃ = 20 جم

- الوزن الجزيئي لـ KCl = 74.6 جم / مول

- الوزن الجزيئي لـ KClO ₃ = 122.6 جم / مول

الخطوة 1: معادلة التفاعل

2KClO ₃ => 2KCl + 3O ₂

الخطوة 2: احسب كتلة KClO

جم من KClO ₃ = 2 مول × 122.6 جم / مول

245.2 جرام

الخطوة 3: احسب كتلة بوكل

جم من بوكل = 2 مول × 74.6 جم / مول

149.2 جرام

الخطوة 4: احسب كتلة KCl الناتجة عن التحلل

يتم إنتاج 245 جم من KClO ₃ بالتحلل 149.2 جم من KCl. ثم يمكن استخدام هذه النسبة (المعامل المتكافئ) لإيجاد كتلة KCl التي يتم إنتاجها من 20 جم من KClO ₃:

جم من KCl = 20 جم من KClO ₃ × 149 جم من KCl / 245.2 جم من KClO ₃

12.17 جرام

لاحظ كيف هي نسبة كتلة O ₂ داخل KClO ₃. من 20 جم من KClO ₃ ، أقل من النصف بقليل يرجع إلى الأكسجين الذي هو جزء من كلورات oxoanion.

- تمرين 5

أوجد النسبة المئوية لتركيب المواد التالية: أ) دوبا ، سي ₉ إتش ₁₁ نو ₄ ، ب) فانيلين ، سي ₈ H ₈ O ₃.

أ) دوبا

الخطوة 1: أوجد الوزن الجزيئي لـ dopa C

للقيام بذلك ، يتم في البداية ضرب الوزن الذري للعناصر الموجودة في المركب في عدد المولات التي تمثلها رموزها الفرعية. لإيجاد الوزن الجزيئي ، تتم إضافة الجرامات التي تساهم بها العناصر المختلفة.

الكربون (ج): 12 جم / مول × 9 مول = 108 جم

الهيدروجين (H): 1 جم / مول × 11 مول = 11 جم

نيتروجين (N): 14 جم / مول × 1 مول = 14 جم

الأكسجين (O): 16 جم / مول × 4 مول = 64 جم

الوزن الجزيئي Dopa = (108 جم + 11 جم + 14 جم + 64 جم)

197 جرام

الخطوة 2: ابحث عن النسبة المئوية لتكوين العناصر الموجودة في dopa

لهذا ، يتم أخذ وزنه الجزيئي (197 جم) بنسبة 100 ٪.

٪ من C = 108 جم / 197 جم × 100٪

54.82٪

٪ ح = 11 جم / 197 جم × 100٪

5.6٪

٪ من N = 14 جم / 197 جم × 100٪

7.10٪

٪ O = 64 جم / 197 جم

32.48٪

ب) فانيلين

الجزء 1: حساب الوزن الجزيئي لفانيلين ج

للقيام بذلك ، يتم ضرب الوزن الذري لكل عنصر في عدد مولاته الموجودة ، مع إضافة الكتلة التي تساهم بها العناصر المختلفة

ج: 12 جم / مول × 8 مول = 96 جم

H: 1 جم / مول × 8 مول = 8 جم

أو: 16 جم / مول × 3 مول = 48 جم

الوزن الجزيئي = 96 جم + 8 جم + 48 جم

152 جرام

الجزء 2: أوجد النسبة المئوية للعناصر المختلفة في الفانيلين

يفترض أن يمثل وزنه الجزيئي (152 جم / مول) 100٪.

٪ من C = 96 جم / 152 جم × 100٪

63.15٪

٪ من H = 8 جم / 152 جم × 100٪

5.26٪

٪ O = 48 جم / 152 جم × 100٪

31.58٪

- تمرين 6

تكون النسبة المئوية لتكوين كتلة الكحول كالتالي: الكربون (C) 60٪ ، الهيدروجين (H) 13٪ والأكسجين (O) 27٪. احصل على الحد الأدنى من الصيغة أو الصيغة التجريبية.

البيانات:

الأوزان الذرية: C 12 جم / مول ، H 1 جم / مول والأكسجين 16 جم / مول.

الخطوة 1: حساب عدد مولات العناصر الموجودة في الكحول

يُفترض أن تكون كتلة الكحول 100 جرام. وبالتالي ، فإن كتلة C تساوي 60 جم ​​، وكتلة H تساوي 13 جم ، وكتلة الأكسجين 27 جم.

حساب عدد المولات:

عدد المولات = كتلة العنصر / الوزن الذري للعنصر

مولات C = 60 جم ​​/ (12 جم / مول)

5 مولات

مولات H = 13 جم / (1 جم / مول)

13 مول

مولات O = 27 جم / (16 جم / مول)

1.69 مول

الخطوة 2: الحصول على الصيغة الدنيا أو التجريبية

للقيام بذلك ، أوجد نسبة الأعداد الصحيحة بين عدد المولات. يعمل هذا على الحصول على عدد ذرات العناصر في الصيغة الدنيا. لهذا الغرض ، يتم تقسيم مولات العناصر المختلفة على عدد مولات العنصر إلى حد أقل.

C = 5 مول / 1.69 مول

ج = 2.96

H = 13 مول / 1.69 مول

ع = 7.69

O = 1.69 مول / 1.69 مول

س = 1

بتقريب هذه الأرقام ، فإن الصيغة الدنيا هي: C ₃ H ₈ O. هذه الصيغة تقابل تلك الخاصة بالبروبانول ، CH ₃ CH ₂ CH ₂ OH. ومع ذلك ، فإن هذه الصيغة هي أيضًا تلك الخاصة بالمركب CH ₃ CH ₂ OCH ₃ ، ethyl methyl ether.

المراجع

1. دومينغيز أرياس إم جي (سادس). الحسابات في التفاعلات الكيميائية. تم الاسترجاع من: uv.es
2. العمليات الحسابية بالصيغ والمعادلات الكيميائية.. مأخوذة من: 2.chemistry.msu.edu
3. سباركنوتيس. (2018). الحساب المتكافئ. تم الاسترجاع من: sparknotes.com
4. ChemPages Netorials. (سادس). وحدة القياس المتكافئ: قياس العناصر الكيميائية العامة. تم الاسترجاع من: chem.wisc.edu
5. Flores، J. Química (2002) Editorial Santillana.
6. ويتن ، ديفيس ، بيك وستانلي. كيمياء. (الطبعة الثامنة). سينجاج ليرنينج.