فيديو السؤال: حساب كتلة الأكسجين اللازمة للتفاعل مع عدد معين من ذرات المغنيسيوم الكيمياء

كم جرامًا يلزم من غاز الأكسجين ليتفاعل بالكامل مع ‪2.93 × 10²¹‬‏ من ذرات المغنيسيوم لإنتاج أكسيد المغنيسيوم؟ وضح إجابتك لأقرب منزلتين عشريتين بالترميز العلمي. ‪[O = 16 g/mol،Mg = 24 g/mol]‬‏

٠٨:٥٤

‏نسخة الفيديو النصية

كم جرامًا يلزم من غاز الأكسجين ليتفاعل بالكامل مع 2.93 في 10 أس 21 من ذرات المغنيسيوم لإنتاج أكسيد المغنيسيوم؟ وضح إجابتك لأقرب منزلتين عشريتين بالترميز العلمي. الكتلة المولية للأكسجين تساوي 16 جرامًا لكل مول، والكتلة المولية للمغنيسيوم تساوي 24 جرامًا لكل مول.

عند قراءة الجملة الأولى في السؤال، نرى الكلمة المفتاحية «لإنتاج». المواد التي تأتي قبل كلمة «لإنتاج» في الجملة هي المتفاعلات في التفاعل الكيميائي، في حين أن المواد التي تأتي بعد كلمة «لإنتاج» هي النواتج. دعونا نكتب معادلة كلامية أساسية لهذا التفاعل. يتفاعل غاز الأكسجين مع فلز المغنيسيوم. نتوقع أن يكون فلز المغنيسيوم صلبًا في الظروف القياسية. سنحتاج إلى وضع علامة زائد بين المغنيسيوم الصلب وغاز الأكسجين لأنهما متفاعلان مختلفان.

تمثل الكلمة المفتاحية «لإنتاج» سهم التفاعل في هذه المعادلة. يأتي أكسيد المغنيسيوم بعد كلمة «لإنتاج» في هذه الجملة، لذلك فهو ناتج التفاعل. أكسيد المغنيسيوم هو مركب أيوني، لذلك نتوقع أن يكون صلبًا في الظروف القياسية. في هذا السؤال، مطلوب منا إيجاد الكتلة بالجرام لمادة واحدة، وهي غاز الأكسجين. ومعطى لدينا كمية ذرات مادة أخرى، وهي المغنيسيوم الصلب. ونحتاج إلى معرفة العلاقة بين الأكسجين والمغنيسيوم قبل أن نحل هذا المسألة. وللقيام بذلك، علينا كتابة معادلة كيميائية موزونة لهذا التفاعل. لذا، دعونا نبدأ بكتابة الصيغة الكيميائية لكل مادة أسفل اسمها.

الرمز الكيميائي لفلز المغنيسيوم هو ‪Mg‬‏. وبما أنه صلب، فسنستخدم رمز الحالة ‪s‬‏. الصيغة الكيميائية لغاز الأكسجين هي ‪O2‬‏ متبوعًا برمز الحالة الغازية ‪g‬‏. وأخيرًا، فإن الصيغة الكيميائية لأكسيد المغنيسيوم الصلب هي ‪MgO‬‏ متبوعًا برمز الحالة الصلبة ‪s‬‏. الآن، نحن جاهزون لوزن المعادلة الكيميائية. أولًا، دعونا نحسب عدد الذرات من كل نوع في كلا طرفي المعادلة.

في الطرف الأيسر من المعادلة، توجد ذرة مغنيسيوم واحدة، وفي الطرف الأيمن توجد أيضًا ذرة مغنيسيوم واحدة. الآن، لنلق نظرة على ذرات الأكسجين. في الطرف الأيسر من المعادلة، توجد ذرتان من الأكسجين. وفي الطرف الأيمن من المعادلة، توجد ذرة أكسجين واحدة. إذن، علينا استخدام معامل مقداره اثنان أمام أكسيد المغنيسيوم لوزن ذرات الأكسجين. لكن هذا يعني أن لدينا الآن أيضًا ذرتين من المغنيسيوم في طرف النواتج. إذن، علينا العودة إلى طرف المتفاعلات ووزن ذرات المغنيسيوم. يتعين علينا إضافة معامل مقداره اثنان أمام المغنيسيوم لوزن المعادلة بالكامل.

الآن، بعد أن أصبح لدينا معادلة كيميائية موزونة، دعونا نكتب كل معطى من معطيات السؤال تحت المادة الخاصة به في المعادلة. نعلم أن لدينا 2.93 في 10 أس 21 من ذرات المغنيسيوم المتفاعلة. لذا، دعونا نكتب هذه الكمية تحت المغنيسيوم في المعادلة الكيميائية. ليس لدينا معطيات أخرى، لكننا نعلم أن علينا إيجاد كتلة الأكسجين (بالجرام) التي تتفاعل مع هذه الكمية المحددة من ذرات المغنيسيوم. لا يمكننا إيجاد علاقة مباشرة بين عدد ذرات مادة معينة وجرامات مادة أخرى في معادلة كيميائية موزونة. لكن، يمكننا إيجاد علاقة مباشرة بين عدد مولات المغنيسيوم وعدد مولات الأكسجين باستخدام المعادلة الكيميائية الموزونة.

تمثل المعاملات التكافئية التي استخدمناها لوزن المعادلة الكيميائية عدد المولات اللازمة من كل مادة لتفاعل تام. عادة لا نكتب المعامل إذا كان مقداره واحدًا، ولكن دعونا نضعه أمام غاز الأكسجين ليساعدنا في حل هذه المسألة. وفقًا لهذه المعادلة الموزونة، يلزم وجود مول واحد من غاز الأكسجين كي يتفاعل بالكامل مع مولين من المغنيسيوم. عندما نكتب هذه العلاقة على صورة نسبة، فإنها تسمى النسبة المولية. يمكن استخدام هذه النسبة باعتبارها معامل تحويل لمساعدتنا على التحويل بين المغنيسيوم والأكسجين.

في هذا المسألة، معطى لدينا عدد ذرات المغنيسيوم، وليس عدد المولات. ولتحويل عدد ذرات المغنيسيوم إلى مولات من المغنيسيوم، علينا استخدام المعادلة التالية. في هذه المعادلة، يمثل حرف ‪𝑛‬‏ الصغير كمية المغنيسيوم بالمول، وهذا ما نحاول إيجاده. ويمثل حرف ‪𝑁‬‏ الكبير الكمية المعطاة من ذرات المغنيسيوم. و‪𝑁 𝐴‬‏ هو ثابت أفوجادرو. لحل هذه المسألة، سنستخدم القيمة المختصرة لثابت أفوجادرو، والتي تساوي 6.022 في 10 أس 23 وحدة لكل مول. في هذا النوع من المسائل، لا نحتاج إلى استخدام القيمة الدقيقة لثابت أفوجادرو.

بعد التعويض بكمية ذرات المغنيسيوم وقيمة ثابت أفوجادرو في المعادلة، نحصل على 2.93 في 10 أس 21 مقسومًا على 6.022 في 10 أس 23 وحدة لكل مول. بعد إجراء عملية القسمة، نحصل على الناتج 0.00487 مول من المغنيسيوم. دعونا نؤجل تقريب الإجابة إلى الخطوة الأخيرة من خطوات حل المسألة.

والآن، علينا ضرب الناتج في النسبة المولية التي حصلنا عليها من المعادلة الكيميائية الموزونة لتحويل مولات المغنيسيوم إلى مولات أكسجين. في معامل تحويل النسبة المولية، نضع مولًا واحدًا من ‪O2‬‏ في البسط، لأن هذه هي الوحدات التي نريد الاحتفاظ بها في هذه العملية الحسابية؛ ومولين من المغنيسيوم في المقام، لأن هذه هي الوحدات المراد حذفها. عند إجراء العملية الحسابية، نحذف وحدات مولات المغنيسيوم معًا، وبذلك تكون الإجابة 0.00243 مول من ‪O2‬‏. سنؤجل تقريب هذا الناتج أيضًا؛ لأنه لا يزال لدينا خطوة أخيرة.

لتحويل كمية ‪O2‬‏ من الكمية بالمول إلى الكمية بالجرام، علينا استخدام المعادلة التالية. في هذه المعادلة، يمثل حرف ‪𝑚‬‏ الصغير الكتلة بالجرام، وهذا ما نحاول إيجاده. ويمثل حرف ‪𝑛‬‏‬‏ الصغير كمية ‪O2‬‏ بالمول، والتي تساوي 0.00243. أما حرف ‪𝑀‬‏ فيمثل الكتلة المولية لـ ‪O2‬‏. الكتلة المولية لذرة الأكسجين المعطاة في المسألة تساوي 16 جرامًا لكل مول. هذا يعني أن الكتلة المولية لـ ‪O2‬‏ تساوي ضعف هذا العدد، أي تساوي 32 جرامًا لكل مول.

دعونا نعوض بقيمتي كل من كمية ‪O2‬‏ بالمول والكتلة المولية لـ ‪O2‬‏ في المعادلة. هنا، نضع وحدة الكتلة المولية بشكل مفصل لتوضيح أن 32 جرامًا من ‪O2‬‏ هي كتلة مول واحد من ‪O2‬‏. عند إجراء العملية الحسابية، نحذف وحدتي المول لـ ‪O2‬‏. بعد ضرب العدد 0.00243 في 32، نحصل على الناتج 0.077848 جرام من ‪O2‬‏.

وأخيرًا، علينا تقريب الإجابة لأقرب منزلتين عشريتين والتعبير عنها بالترميز العلمي. إذن، الإجابة النهائية هي 7.78 في 10 أس سالب اثنين جرام من ‪O2‬‏، وهي كمية غاز الأكسجين بالجرام اللازمة ليتفاعل بالكامل مع ذرات المغنيسيوم المعطاة.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.