فيديو السؤال: تحديد التفاعل الانعكاسي من الاتجاهات في مردود الاتزان الكيمياء • الصف الثالث الثانوي

نسخة الفيديو النصية

يوضح التمثيل البياني الآتي تأثيرات درجة الحرارة والضغط على مردود الاتزان لأحد التفاعلات الانعكاسية. في أي التفاعلات الآتية يلاحظ هذا السلوك؟ أ: يتفاعل ‪CO‬‏ زائد ‪H2O‬‏ تفاعلًا انعكاسيًّا لإنتاج ‪CO2‬‏ زائد ‪H2‬‏؛ حيث ‪Δ𝐻‬‏ أقل من صفر. ب: يتفاعل ‪N2‬‏ زائد ثلاثة ‪H2‬‏ تفاعلًا انعكاسيًّا لإنتاج اثنين ‪NH3‬‏؛ حيث ‪Δ𝐻‬‏ أقل من صفر. ج: يتفاعل ‪CH4‬‏ زائد ‪H2O‬‏ تفاعلًا انعكاسيًّا لإنتاج ‪CO‬‏ زائد ثلاثة ‪H2‬‏؛ حيث ‪Δ𝐻‬‏ أكبر من صفر. د: يتفاعل ‪N2‬‏ زائد اثنين ‪O2‬‏ تفاعلًا انعكاسيًّا لإنتاج اثنين ‪NO2‬‏؛ حيث ‪Δ𝐻‬‏ أكبر من صفر. هـ: يتفاعل اثنان ‪NO2‬‏ زائد ‪O2‬‏ تفاعلًا انعكاسيًّا لإنتاج ‪N2‬‏ زائد اثنين ‪O3‬‏؛ حيث ‪Δ𝐻‬‏ أكبر من صفر.

في هذا التفاعل، نلاحظ تغييرين مختلفين في مردود الاتزان استجابة لمؤثرين مختلفين، وهما درجة الحرارة والضغط. نلاحظ أنه عند درجة الحرارة الأعلى، يكون المردود أكبر مما هو عليه عند درجة الحرارة الأقل. ونلاحظ أيضًا أنه كلما زاد الضغط، انخفض المردود.

لمعرفة في أي من التفاعلات المعطاة يلاحظ هذا السلوك، علينا أولًا التفكير في قاعدة لوشاتيليه. تنص قاعدة لوشاتيليه على أنه في حالة الاتزان الديناميكي إذا تغيرت الظروف، أي التركيز أو درجة الحرارة أو الضغط، سيتحرك موضع الاتزان لمقاومة هذا التغير. إذن إذا زادت درجة الحرارة، فسيتحرك موضع الاتزان لمقاومة هذا التغير. ويعني هذا أن موضع الاتزان سينزاح في اتجاه التفاعل الماص للحرارة؛ حيث إنه في التفاعل الماص للحرارة، تكون الطاقة الممتصة أكبر من الطاقة المنطلقة. وهذا من شأنه أن يخفض درجة الحرارة.

إذا نظرنا إلى التفاعلات المعطاة لنا في الخيارات، فسنلاحظ أن أول تفاعلين لهما ‪Δ𝐻‬‏ أقل من صفر. وهذا يعني أن التفاعلات الأمامية طاردة للحرارة؛ ومن ثم فإن التفاعلات العكسية ماصة للحرارة. كما ذكرنا من قبل، تؤدي الزيادة في درجة الحرارة إلى انزياح موضع الاتزان في اتجاه التفاعل الماص للحرارة. إذن، بالنسبة إلى الخيارين أ، ب، سينزاح موضع الاتزان ناحية اليسار، أي ناحية المتفاعلات. وهذا من شأنه أن يسبب زيادة في تركيز المتفاعلات وانخفاضًا في مردود النواتج. وهذا لا يتفق مع المعلومات المعطاة في السؤال؛ إذ يجب أن تؤدي زيادة درجة الحرارة إلى زيادة مردود الاتزان. إذن، لا يمكن أن يكون أي من الخيارين أ أو ب صحيحًا.

لكي تتسبب زيادة درجة الحرارة في زيادة مردود الاتزان، يجب أن يكون التفاعل الأمامي ماصًّا للحرارة. إذن الإجابة ستكون ج أو د أو هـ.

بعد ذلك، دعونا نتطرق إلى الضغط. عند الضغط الأعلى، ينخفض المردود. إذا زاد الضغط، فسينزاح موضع الاتزان لمقاومة هذا التغير. إذن سينزاح موضع الاتزان إلى الطرف الذي يحتوي على عدد أقل من مولات الغاز. إذا نظرنا إلى الخيار ج، على سبيل المثال، فسنجد أن هناك مولين من الغاز في طرف المتفاعلات وأربعة مولات في طرف النواتج. إذن مع زيادة الضغط، سينزاح موضع الاتزان إلى اليسار، وهو ما يتسبب في زيادة تركيز المتفاعلات أو خفض مردود الاتزان. وهذا يتماشى مع ما نعرفه عن الزيادة في الضغط وأنها تؤدي إلى انخفاض في مردود الاتزان. وبناء على ذلك، يبدو أن الإجابة هي الخيار ج. لكن لكي نتأكد، دعونا نتحقق من عدد مولات الغاز في الخيارين د، هـ.

يحتوي الخيار د على عدد أقل من مولات الغاز في جانب النواتج؛ لذا لا يمكن أن يكون إجابة هذا السؤال. ستؤدي زيادة الضغط إلى زيادة مردود الاتزان لا خفضه. بالنسبة إلى الخيار هـ، توجد ثلاثة مولات من الغاز في طرف المتفاعلات وثلاثة مولات من الغاز في طرف النواتج. ومن ثم فإن التغير في الضغط لن يكون له أي تأثير على موضع الاتزان. لذلك، لا يمكن أن يكون الخيار هـ هو إجابة هذا السؤال.

إذن، التفاعل الذي يظهر السلوك الموضح في التمثيل البياني هو ج. يتفاعل ‪CH4‬‏ زائد ‪H2O‬‏ تفاعلًا انعكاسيًّا لإنتاج ‪CO‬‏ زائد ثلاثة ‪H2‬‏؛ حيث ‪Δ𝐻‬‏ أكبر من صفر.