الكيمياء (عالي)
التفاعلية 2: اتزانات الأحماض والقواعد (عالي) — التفاعلية 2 HL
- 1.
عند 298 K، احسب الرقم الهيدروجيني لمحلول القاعدة القوية NaOH تركيزه 0.0200 mol dm⁻³، بافتراض تفككها الكامل.
[3 درجة] - 2.
تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «عند 298 K، احسب الرقم الهيدروجيني لمحلول القاعدة القوية NaOH تركيزه 0.0200 mol dm⁻³، بافتراض تفككها الكامل.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «توضيح أن [OH⁻] = 0.0200 mol dm⁻³ وحساب pOH = −log₁₀(0.0200) ≈ 1.70.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 3 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.
[3 درجة] - 3.
لحمض الإيثانويك (CH₃COOH) قيمة Ka = 1.8 × 10⁻⁵. احسب الرقم الهيدروجيني لمحلول حمض الإيثانويك تركيزه 0.100 mol dm⁻³، مع ذكر افتراض واحد استُخدم.
[4 درجة] - 4.
تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «لحمض الإيثانويك (CH₃COOH) قيمة Ka = 1.8 × 10⁻⁵. احسب الرقم الهيدروجيني لمحلول حمض الإيثانويك تركيزه 0.100 mol dm⁻³، مع ذكر افتراض واحد استُخدم.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «وضع Ka = [H⁺][A⁻]/[HA] ≈ [H⁺]²/[HA]₀، بافتراض أن [H⁺] صغيرة مقارنة بالتركيز الابتدائي للحمض بحيث [HA] ≈ 0.100.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 4 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.
[4 درجة] - 5.
عرّف المحلول الموازن، واشرح كيف يقاوم مزيج من حمض الإيثانويك وإيثانوات الصوديوم تغيرات الرقم الهيدروجيني عند إضافة كمية صغيرة من حمض.
[4 درجة] · بدون آلة حاسبة - 6.
تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «عرّف المحلول الموازن، واشرح كيف يقاوم مزيج من حمض الإيثانويك وإيثانوات الصوديوم تغيرات الرقم الهيدروجيني عند إضافة كمية صغيرة من حمض.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «تعريف المحلول الموازن بأنه محلول يقاوم تغيرات الرقم الهيدروجيني عند إضافة كميات صغيرة من حمض أو قاعدة.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 4 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.
[4 درجة] · بدون آلة حاسبة - 7.
حُضّر محلول موازن يحتوي على حمض إيثانويك تركيزه 0.200 mol dm⁻³ (Ka = 1.8 × 10⁻⁵) وإيثانوات صوديوم تركيزها 0.150 mol dm⁻³. احسب الرقم الهيدروجيني لهذا المحلول باستخدام معادلة هندرسون-هاسلباخ.
[4 درجة] - 8.
تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «حُضّر محلول موازن يحتوي على حمض إيثانويك تركيزه 0.200 mol dm⁻³ (Ka = 1.8 × 10⁻⁵) وإيثانوات صوديوم تركيزها 0.150 mol dm⁻³. احسب الرقم الهيدروجيني لهذا المحلول باستخدام معادلة هندرسون-هاسلباخ.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «ذكر معادلة هندرسون-هاسلباخ: pH = pKa + log₁₀([A⁻]/[HA]).» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 4 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.
[4 درجة] - 9.
صِف، بالكلمات، شكل منحنى الرقم الهيدروجيني الناتج عند إضافة قاعدة قوية تدريجياً إلى حمض قوي، واذكر الرقم الهيدروجيني التقريبي عند نقطة التكافؤ.
[3 درجة] · بدون آلة حاسبة - 10.
تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «صِف، بالكلمات، شكل منحنى الرقم الهيدروجيني الناتج عند إضافة قاعدة قوية تدريجياً إلى حمض قوي، واذكر الرقم الهيدروجيني التقريبي عند نقطة التكافؤ.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «توضيح أن الرقم الهيدروجيني يبدأ منخفضاً ويرتفع ببطء في البداية مع إضافة القاعدة.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 3 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.
[3 درجة] · بدون آلة حاسبة - 11.
اشرح لماذا تحدث نقطة التكافؤ لمعايرة حمض ضعيف بقاعدة قوية عند رقم هيدروجيني أعلى من 7.
[3 درجة] · بدون آلة حاسبة - 12.
تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «اشرح لماذا تحدث نقطة التكافؤ لمعايرة حمض ضعيف بقاعدة قوية عند رقم هيدروجيني أعلى من 7.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «توضيح أنه عند نقطة التكافؤ، يكون الحمض الضعيف قد تحوّل بالكامل إلى قاعدته المرافقة (ملح) في المحلول.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 3 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.
[3 درجة] · بدون آلة حاسبة - 13.
اذكر معيار اختيار دليل مناسب لمعايرة حمض-قاعدة، من حيث مدى الرقم الهيدروجيني للدليل ومنحنى الرقم الهيدروجيني.
[2 درجة] · بدون آلة حاسبة - 14.
تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «اذكر معيار اختيار دليل مناسب لمعايرة حمض-قاعدة، من حيث مدى الرقم الهيدروجيني للدليل ومنحنى الرقم الهيدروجيني.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «توضيح أن الدليل المناسب هو الذي يقع مدى تغير لونه الهيدروجيني بالكامل ضمن الجزء الحاد شبه الرأسي من منحنى الرقم الهيدروجيني للمعايرة.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 2 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.
[2 درجة] · بدون آلة حاسبة - 15.
لمحلول موازن رقمه الهيدروجيني 5.20. أُضيفت كمية صغيرة من HCl مركز. اشرح، بالإشارة إلى مبدأ لو شاتوليه، لماذا يتغير الرقم الهيدروجيني للمحلول الموازن قليلاً فقط بدلاً من الانخفاض الحاد.
[3 درجة] · بدون آلة حاسبة - 16.
تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «لمحلول موازن رقمه الهيدروجيني 5.20. أُضيفت كمية صغيرة من HCl مركز. اشرح، بالإشارة إلى مبدأ لو شاتوليه، لماذا يتغير الرقم الهيدروجيني للمحلول الموازن قليلاً فقط بدلاً من الانخفاض الحاد.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «توضيح أن H⁺ المضافة تزيد تركيز H⁺ في الاتزان HA ⇌ H⁺ + A⁻.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 3 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.
[3 درجة] · بدون آلة حاسبة - 17.
احسب pOH ومنه الرقم الهيدروجيني لمحلول قاعدة قوية NaOH تركيزه 0.0250 mol dm⁻³ عند 298 K، مع العلم أن Kw = 1.0 × 10⁻¹⁴.
[4 درجة] - 18.
تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «احسب pOH ومنه الرقم الهيدروجيني لمحلول قاعدة قوية NaOH تركيزه 0.0250 mol dm⁻³ عند 298 K، مع العلم أن Kw = 1.0 × 10⁻¹⁴.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «توضيح أنه لقاعدة قوية أحادية، تساوي [OH⁻] تركيز القاعدة: [OH⁻] = 0.0250 mol dm⁻³.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 4 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.
[4 درجة] - 19.
أوجز لماذا تمتلك المحاليل الموازنة سعة موازنة محدودة، بالإشارة إلى ما يحدث عند إضافة فائض كبير من حمض قوي.
[2 درجة] · بدون آلة حاسبة - 20.
تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «أوجز لماذا تمتلك المحاليل الموازنة سعة موازنة محدودة، بالإشارة إلى ما يحدث عند إضافة فائض كبير من حمض قوي.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «توضيح أن قدرة المحلول الموازن على معادلة الحمض المضاف تعتمد على الكمية المحدودة من القاعدة المرافقة (A⁻) المتوفرة.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 2 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.
[2 درجة] · بدون آلة حاسبة - 21.
للأمونيا Kb = 1.8 × 10⁻⁵. احسب الرقم الهيدروجيني لمحلول أمونيا تركيزه 0.150 mol dm⁻³ عند 298 K، مع ذكر افتراض واحد استُخدم.
[5 درجة] - 22.
تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «للأمونيا Kb = 1.8 × 10⁻⁵. احسب الرقم الهيدروجيني لمحلول أمونيا تركيزه 0.150 mol dm⁻³ عند 298 K، مع ذكر افتراض واحد استُخدم.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «وضع Kb = [NH₄⁺][OH⁻]/[NH₃] ≈ [OH⁻]²/[NH₃]₀، بافتراض أن [OH⁻] صغيرة مقارنة بتركيز القاعدة الابتدائي.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 5 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.
[5 درجة] - 23.
اذكر العلاقة بين Ka لحمض ضعيف وKb لقاعدته المرافقة، واستخدم هذه العلاقة لحساب Kb لأيون الإيثانوات CH₃COO⁻، علماً أن Ka(CH₃COOH) = 1.8 × 10⁻⁵ وKw = 1.0 × 10⁻¹⁴.
[3 درجة] - 24.
تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «اذكر العلاقة بين Ka لحمض ضعيف وKb لقاعدته المرافقة، واستخدم هذه العلاقة لحساب Kb لأيون الإيثانوات CH₃COO⁻، علماً أن Ka(CH₃COOH) = 1.8 × 10⁻⁵ وKw = 1.0 × 10⁻¹⁴.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «ذكر أن Ka × Kb = Kw لزوج حمض-قاعدة مرافقين.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 3 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.
[3 درجة] - 25.
حمض الفوسفوريك H₃PO₄ ثلاثي البروتون وله ثلاثة ثوابت تفكك حمضي متتالية، Ka1 وKa2 وKa3. حدد كيف تقارن الأحجام النسبية لـ Ka1 وKa2 وKa3، واشرح السبب.
[3 درجة] · بدون آلة حاسبة - 26.
تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «حمض الفوسفوريك H₃PO₄ ثلاثي البروتون وله ثلاثة ثوابت تفكك حمضي متتالية، Ka1 وKa2 وKa3. حدد كيف تقارن الأحجام النسبية لـ Ka1 وKa2 وKa3، واشرح السبب.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «توضيح أن Ka1 > Ka2 > Ka3، أي أن كل ثابت تفكك متتالٍ أصغر من السابق.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 3 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.
[3 درجة] · بدون آلة حاسبة - 27.
اذكر طريقتين مختلفتين يمكن استخدامهما لتحضير محلول موازن يحتوي على حمض الإيثانويك وأيونات الإيثانوات.
[2 درجة] · بدون آلة حاسبة - 28.
تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «اذكر طريقتين مختلفتين يمكن استخدامهما لتحضير محلول موازن يحتوي على حمض الإيثانويك وأيونات الإيثانوات.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «توضيح أنه يمكن مزج محلول حمض ضعيف (مثل حمض الإيثانويك) مباشرة مع محلول ملح ذائب من قاعدته المرافقة (مثل إيثانوات الصوديوم).» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 2 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.
[2 درجة] · بدون آلة حاسبة - 29.
يحتوي محلول منظم حجمه 0.200 dm³ في البداية على 0.0300 mol من CH₃COOH و0.0200 mol من CH₃COO⁻. يضيف طالب 0.00500 mol من HCl ويفترض إهمال تغير الحجم. قيمة pKa لحمض الإيثانويك هي 4.76. (أ) اكتب تفاعل H⁺ المضاف مع قاعدة المحلول المنظم. (ب) احسب مولات الحمض والقاعدة بعد التفاعل. (ج) احسب pH الجديد. (د) اشرح سبب محدودية تغير pH.
[5 درجة] - 30.
تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «يحتوي محلول منظم حجمه 0.200 dm³ في البداية على 0.0300 mol من CH₃COOH و0.0200 mol من CH₃COO⁻. يضيف طالب 0.00500 mol من HCl ويفترض إهمال تغير الحجم. قيمة pKa لحمض الإيثانويك هي 4.76. (أ) اكتب تفاعل H⁺ المضاف مع قاعدة المحلول المنظم. (ب) احسب مولات الحمض والقاعدة بعد التفاعل. (ج) احسب pH الجديد. (د) اشرح سبب محدودية تغير pH.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «يكتب CH₃COO⁻ + H⁺ → CH₃COOH.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 5 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.
[5 درجة]