شارح الدرس: التحليل الوزني بالترسيب الكيمياء • الصف الثالث الثانوي

مثال ١: توضيح سبب استخدام ورق ترشيح عديم الرماد في التحليل الوزني

في طريقة الترسيب، لماذا نستخدم ورق ترشيح عديم الرماد في التحليل الكيميائي؟

1. لأنه يرشِّح الراسب من المحلول بكفاءة
2. لأننا نعرف كتلته؛ ومن ثَمَّ يمكننا حساب كتلة الراسب بسهولة
3. لأن تكلفته مناسبة
4. لأنه يحترق بالكامل دون أن ينتج عنه رماد

الحل

كما يشير الاسم، تتضمن طريقة الترسيب تفاعل محلول مائي من المادة المراد تحليلها مع محلول مائي آخر لإنتاج راسب. ويجب أن يكون للراسب الناتج تركيبًا محددًا ومعروفًا.

بمجرد إزالة الراسب، يجب فصله عن المحلول. وأفضل طريقة لهذا الفصل هي الترشيح، الذي يترك الراسب الصلب على ورقة الترشيح ويسمح للمحلول المتبقي بالمرور.

لكن الراسب سيظل رطبًا. ويمكن بعد ذلك تجفيف الراسب في بوتقة عند درجات حرارة عالية جدًّا. حيث إن التسخين الشديد في البوتقة سيؤدي إلى احتراق ورقة الترشيح تمامًا. إذا نتج عن ورقة الترشيح رمادًا عند الاحتراق، فسيؤدي هذا إلى تلوث الراسب. لا ينتج عن ورقة الترشيح عديمة الرماد رمادًا عند الاحتراق؛ ومن ثَمَّ لا تلوث الراسب.

إذن، الإجابة الصحيحة هي (د).

مثال ٢: حساب كتلة المادة المراد تحليلها من كتلة راسب

بالنظر إلى المعادلة:

ما كتلة عند ترسُّب 5 g من ؟ قرِّب إجابتك لأقرب منزلة عشرية. [، ، ، ]

الحل

من المعادلة الكيميائية الموزونة، يُنتِج تفاعل هيدروكسيد الصوديوم المائي مع كلوريد المغنيسيوم المائي راسبًا من: . وعلينا استخدام الكتلة النهائية للراسب لتحديد كتلة في المحلول.

علمنا أن كتلة راسب تساوي: 5 g. ويمكننا استخدام هذا لحساب عدد مولات في الراسب باستخدام المعادلة حيث يمثل الكمية بوحدة المول، ويمثل الكتلة بوحدة الجرام ويمثل الكتلة المولية بوحدة الجرام لكل مول.

يمكن حساب الكتلة المولية لهيدروكسيد المغنيسيوم بجمع متوسط الكتل المولية للذرات المكوِنة:

يمكننا بعد ذلك التعويض بالكمية بوحدة المول والكتلة المولية في المعادلة:

من المعادلة الكيميائية الموزونة، يمكننا ملاحظة أن: اثنين مول من ينتجان واحد مول من . ومن ثَمَّ، يساوي عدد مولات ضعف عدد مولات :

يمكننا الآن حساب كتلة باستخدام المعادلة:

وبإعادة ترتيب المعادلة لجعل في طرف بمفرده، نحصل على:

الكتلة المولية لـ هي:

يمكننا الآن التعويض بقيمتي و لحساب كتلة :

وبالتقريب إلى أقرب منزلة عشرية، نجد أن كتلة تساوي 6.9 g.

مثال ٣: وزن معادلة كيميائية وحساب كتلة المادة المراد تحليلها من التحليل الوزني بالترسيب

يرغب كيميائي في إيجاد كتلة كلوريد الكالسيوم الموجودة في محلول مائي. تكوَّن راسب فَوْرَ إضافة كمية فائضة من نيترات الفضة. بعد الترشيح والتجفيف أصبحت كتلة الراسب 0.85 g.

1. ما معادلة التفاعل بين كلوريد الكالسيوم ونيترات الفضة؟
2. ما كتلة كلوريد الكالسيوم في المحلول الأصلي؟ قرِّب إجابتك لأقرب منزلتين عشريتين. [، ، ]

الحل

الجزء 1

صيغتا كلوريد الكالسيوم ونيترات الفضة هما: و. ومن هذا، يمكننا على الفور استنتاج أن الخيارات (ب)، (ج)، (هـ) غير صحيحة.

ستتفاعل المحاليل المائية لكلوريد الكالسيوم ونيترات الفضة في تفاعُل استبدال ثنائي. وستتبدل كاتيونات كل مركب أيوني لتكوين كلوريد الفضة ونيترات الكالسيوم. ينص السؤال على تَكوُّن راسب. في هذا التفاعل، الراسب المتكون هو كلوريد الفضة ()، الذي سيكون له رمز الحالة (s). إذن، من الخيارين المتبقيين، نجد أن الخيار (د) فقط هو الذي يحتوي على كلوريد الفضة في صورة مادة صُلبة. والمعادلة موزونة أيضًا، ومن ثم، فالإجابة الصحيحة هي (د).

الجزء 2

من المعادلة الكيميائية الموزونة، يُنتِج تفاعل نيترات الفضة المائية مع كلوريد الكالسيوم المائي راسبًا من . وعلينا استخدام الكتلة النهائية للراسب لإيجاد كتلة في المحلول.

علمنا أن كتلة راسب تساوي 0.85 g. ويمكننا استخدام هذا لحساب عدد مولات في الراسب، باستخدام المعادلة: حيث يمثل الكمية بوحدة المول، ويمثل الكتلة بوحدة الجرام ويمثل الكتلة المولية بوحدة الجرام لكل مول.

يمكن حساب الكتلة المولية لكلوريد الفضة بجمع متوسط الكتل المولية للذرات المكوِنة:

يمكننا بعد ذلك التعويض بالكمية بوحدة المول والكتلة المولية في المعادلة:

من المعادلة الكيميائية الموزونة، يمكننا ملاحظة أن واحد مول من يُنتج اثنين مول من . ومن ثَمَّ، يساوي عدد مولات نصف عدد مولات :

يمكننا الآن حساب كتلة باستخدام المعادلة:

وبإعادة ترتيب المعادلة لجعل في طرف بمفرده، نحصل على:

الكتلة المولية لـ هي:

يمكننا الآن التعويض بقيمتي و لحساب كتلة :

وبالتقريب إلى أقرب منزلتين عشريتين، نجد أن كتلة في المحلول تساوي 0.33 g.

مثال ٤: استخدام التحليل الوزني بالترسيب لتحديد ماهية الهالوجين في مركب

صيغة احد املاح هاليد المغنيسيوم هي: . أُذيبت عينة كتلتها 0.593 g من في 100 mL من ماء مُزال الأيونات، ثم أُضيفت كمية فائضة من . رُشِّح الراسب وغُسِل وجُفِّف. وُجِد أن كتلة الراسب 0.187 g. ما ماهية ؟ [، ، ، ، ، ، ]

الحل

في هذا السؤال، لدينا ملح صيغته الكيميائية: وعلينا تحديد ماهية . كل ما نعرفه هو أن أحد الهالوجينات.

في التجربة، تكون راسب من بتفاعل محلول مائي لملح مجهول مع محلول مائي لـ . يمكننا كتابة المعادلة الكيميائية الموزونة لهذا التفاعل كالتالي:

بالرغم من أن مجهول؛ فباعتباره هالوجينًا تكافؤه 1، فإنه سيُكوِّن مركبًا أيونيًّا مع الصوديوم في صورة .

علمنا أن كتلة راسب تساوي 0.187 g. ويمكننا استخدام هذا لحساب عدد: مولات في الراسب، باستخدام المعادلة: حيث يمثل الكمية بوحدة المول، ويمثل الكتلة بوحدة الجرام، ويمثل الكتلة المولية بوحدة الجرام لكل مول.

يمكن حساب الكتلة المولية لهيدروكسيد المغنيسيوم بجمع متوسط الكتل المولية للذرات المكوِنة:

يمكننا بعد ذلك التعويض بالكمية بوحدة المول والكتلة المولية في المعادلة:

من المعادلة الكيميائية الموزونة، يمكننا ملاحظة أن واحد مول من ينتج واحد مول من . ومن ثَمَّ، عدد مولات يساوي مول.

يمكننا الآن حساب الكتلة المولية لـ باستخدام المعادلة:

وبإعادة ترتيب المعادلة لجعل في طرف بمفرده، نحصل على: حيث يمثل عدد مولات ، التي حسبناها، ويمثل كتلة ، التي ذُكِر في السؤال أنها تساوي 0.593 g. وبالتعويض بهذه القيم في المعادلة، نحصل على:

يمكن حساب الكتلة المولية لـ من المعادلة:

لقد حسبنا أن ونعرف أن . ومن ثم يمكننا إعادة ترتيب المعادلة وإيجاد قيمة: : وهو ما يعطينا أن قيمة تساوي 80 g/mol.

يمكننا بعد ذلك استخدام القيم المعطاة في السؤال، أو الجدول الدوري، لتحديد أن العنصر الذي له كتلة ذرية تقترب من 80 هو البروم. ومن ثَمَّ، هو البروم.

مثال ٥: استخدام التحليل الوزني بالترسيب لحساب النسبة المئوية الكتلية لكلوريد الصوديوم في عينة مخلوطة

عينة من البلورات البيضاء كتلتها 2.45 g تحتوي على ، . أُذِيبت العيِّنة تمامًا في ماء مُزال الأيونات، ثم أُضِيفت كمية فائضة من ، مُكوِّنةً راسبًا من . بعد ترشيح الراسب وغسله وتجفيفه، أصبحت كتلته 1.54 g. ما النسبة المئوية الكتلية لـ في الخليط، لأقرب عدد صحيح؟ [، ، ]

الحل

في هذا السؤال، لدينا عينة تتكون من ملحين، و. وعلينا تحديد النسبة المئوية الكتلية لـ الموجود في العينة.

يذوب الملحان في الماء ليُكوِّنا محلولًا مائيًّا. وعندما يُضاف عامل الترسيب إلى المحلول، يتكون راسب من . يمكننا كتابة معادلة كيميائية موزونة تعبر عن التفاعل بين و:

لكن لن يحدث أي تفاعل بين و. في المحلول المائي، يُنتِج هذان المركبان أيونات و و.

يخبرنا السؤال بأن الكتلة النهائية لراسب تساوي 1.54 g. ومن هذا، يمكننا حساب عدد مولات باستخدام المعادلة: حيث يمثل الكمية بوحدة المول، ويمثل الكتلة بوحدة الجرام ويمثل الكتلة المولية بوحدة الجرام لكل مول.

يمكن حساب الكتلة المولية لكلوريد الفضة بجمع متوسط الكتل المولية للذرات المكوِنة:

يمكننا بعد ذلك التعويض بالكمية بوحدة المول والكتلة المولية في المعادلة:

من المعادلة الكيميائية الموزونة، يمكننا ملاحظة أن واحد مول من يُنتِج واحد مول من . ومن ثَمَّ، يساوي عدد مولات عدد مولات :

يمكننا الآن حساب كتلة باستخدام المعادلة:

وبإعادة ترتيب المعادلة لجعل في طرف بمفرده، نحصل على:

الكتلة المولية لـ هي:

يمكننا الآن التعويض بقيمتي و لحساب كتلة :

والآن بعد أن عرفنا كتلة في العينة، يمكننا حساب ذلك في صورة نسبة مئوية للكتلة الكلية:

وبالتقريب إلى أقرب عدد صحيح، نجد أن النسبة المئوية الكتلية لـ تساوي .