فيديو السؤال: حساب كتلة مادة متفاعلة في تفاعل يتضمن معاملات تكافئية متعددة الكيمياء

يحترق البيوتان احتراقًا تامًّا في الأكسجين طبقًا للمعادلة: ‪2C4H10 + 13O2 → 8CO2 + 10H2O‬‏. إذا نتج عن هذا التفاعل ‪44 g‬‏ من ثاني أكسيد الكربون، فما مقدار الأكسجين المستهلك؟

٠٦:٠١

‏نسخة الفيديو النصية

يحترق البيوتان احتراقًا تامًّا في الأكسجين طبقًا للمعادلة: 2C4H10 زائد 13O2 يتفاعلان لإنتاج 8CO2 زائد 10H2O. إذا نتج عن هذا التفاعل 44 جرامًا من ثاني أكسيد الكربون، فما مقدار الأكسجين المستهلك؟

في هذا السؤال، لدينا البيوتان، ‪C4H10‬‏، وهو غاز في الظروف القياسية، يتفاعل مع الأكسجين الغازي. والحرق، الذي يعرف أيضًا بالاحتراق، تفاعل مع الأكسجين، ينتج عنه الكثير من الطاقة في صورة حرارة أو ضوء. لذا يمكننا كتابة «زائد طاقة» في نهاية المعادلة. ونظرًا لأن الطاقة تنطلق في التفاعل، نعلم أنه تفاعل طارد للحرارة. ونحصل على كلا الناتجين، وهما ثاني أكسيد الكربون والماء، في الصورة الغازية.

علمنا من المعطيات أن البيوتان يحترق احتراقًا تامًّا، وهو ما يعني أن كمية البيوتان كلها تستهلك في التفاعل. دعونا نلق نظرة الآن على البيانات المعطاة. توضح المعطيات أن 44 جرامًا من ثاني أكسيد الكربون ينتج عن التفاعل. لذا نكتب هنا كتلة ثاني أكسيد الكربون التي تساوي 44 جرامًا أسفل ‪CO2‬‏. مطلوب منا إيجاد مقدار الأكسجين المستهلك.

يشير عادة مصطلح «مقدار» إلى الكتلة. لذا أسفل ‪O2‬‏، نكتب ‪𝑚‬‏ يساوي علامة استفهام. هذه كل البيانات المعطاة لنا. وسيتعين علينا استخدام البيانات المعطاة عن ‪CO2‬‏ لإيجاد البيانات المتعلقة بـ ‪O2‬‏ التي نريدها. لكن لا يمكننا ربط قيمتي الكتلة مباشرة. فالمعاملات التكافئية هي التي يمكن ربطها، وهي التي تمكننا من الربط بين عدد المولات.

إذن دعونا نبدأ بإيجاد عدد مولات ‪CO2‬‏ الذي يكافئ 44 جرامًا. إحدى طرق حساب ذلك هي استخدام هذه المعادلة: عدد المولات يساوي الكتلة على الكتلة المولية. نعلم أن كتلة ‪CO2‬‏ الناتج تساوي 44 جرامًا. وعلينا حساب الكتلة المولية لـ ‪CO2‬‏. الكتلة المولية للكربون 12.011 جرامًا، وللأكسجين 15.999 جرامًا، وهو ما سنحتاج إلى ضربه في اثنين؛ لأنه يوجد ذرتا أكسجين في ‪CO2‬‏. وبذلك، نحصل على 44.009 جرامًا لكل مول. يمكننا التعويض بهذه القيمة عن الكتلة المولية لثاني أكسيد الكربون في المعادلة، وهو ما يعطينا 0.999795 مول. دعونا نحتفظ بالمنازل العشرية على الآلة الحاسبة في الوقت الحالي، وسنقربها في النهاية.

يمكننا الآن ربط عدد مولات ‪CO2‬‏ التي حسبناها للتو بعدد مولات ‪O2‬‏ المستهلك. وفقًا للمعادلة الموزونة، 13 مولًا من ‪O2‬‏ ينتج ثمانية مولات من ‪CO2‬‏. إذن عدد ‪𝑥‬‏ من مولات ‪O2‬‏ سينتج 0.999795 مول من ‪CO2‬‏. وإذا أردنا إيجاد قيمة ‪𝑥‬‏، فسنضرب 13 في عدد مولات ‪CO2‬‏ الموجود على الآلة الحاسبة ثم نقسم على ثمانية. وبذلك، نحصل على قيمة لعدد مولات الأكسجين المستهلك تساوي 1.624666 مول.

الخطوة الأخيرة في هذه العملية الحسابية هي تحويل عدد مولات ‪O2‬‏ إلى قيمة كتلية. دعونا نفرغ بعض المساحة لفعل ذلك. كتلة ‪O2‬‏ المستهلك تساوي عدد المولات مضروبًا في الكتلة المولية. يمكننا استخدام عدد المولات التي حسبناها للتو. لكن سيكون علينا أولًا إيجاد الكتلة المولية لـ ‪O2‬‏.

لدينا ذرتان من الأكسجين، ولكل منهما كتلة مولية تساوي 15.999 جرامًا لكل مول، وهو ما يعطينا كتلة مولية لـ ‪O2‬‏ تساوي 31.998 جرامًا لكل مول. يمكننا استخدام هذه القيمة في المعادلة التي لدينا. وبهذا نحصل على 51.986062 جرامًا من ‪O2‬‏، وهو ما يمكننا كتابته، لأقرب ثلاث منازل عشرية، في صورة 51.986 جرامًا.

لم يحدد السؤال عدد المنازل العشرية أو الأرقام المعنوية التي علينا استخدامها. لذا اخترنا ثلاث منازل عشرية. وإذا اخترنا استخدام العدد الصحيح من الأرقام المعنوية، فسيكون علينا استخدام رقمين معنويين؛ لأن البيانات الوحيدة المعطاة المتمثلة في 44 جرامًا من ثاني أكسيد الكربون معبر عنها بأقرب رقمين معنويين. وإذا فعلنا ذلك، فسنحصل على 52 جرامًا قيمة لكتلة الأكسجين المستهلك.

وأخيرًا: إذا نتج 44 جرامًا من ثاني أكسيد الكربون، فما مقدار الأكسجين المستهلك؟ الإجابة هي 52 جرامًا.

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