فيديو السؤال: حساب المردود المئوي لتفاعل هيدريد ألومنيوم الصوديوم مع كلوريد الليثيوم الكيمياء • الصف الأول الثانوي

نسخة الفيديو النصية

يتفاعل 20 جرامًا من ‪NaAlH4‬‏ مع 10 جرامات من ‪LiCl‬‏ لإنتاج 8.3 جرامات من ‪LiAlH4: NaAlH4‬‏ زائد ‪LiCl‬‏ يتفاعلان لإنتاج ‪LiAlH4‬‏ زائد ‪NaCl‬‏؛ حيث تساوي الكتلة المولية للصوديوم 23 جرامًا لكل مول، وللكلور 35.5 جرامًا لكل مول، وللألومنيوم 27 جرامًا لكل مول، وللهيدروجين جرامًا واحدًا لكل مول، ولليثيوم سبعة جرامات لكل مول. ما المردود المئوي لهذا التفاعل لأقرب عدد صحيح؟

‏‪NaAlH4‬‏ هو هيدريد ألومنيوم الصوديوم. ويسمى أيضًا ألانات الصوديوم. وله تركيب يشبه تركيب ‪LiAlH4‬‏. ولذا يسمى ‪LiAlH4‬‏ بهيدريد ألومنيوم الليثيوم أو ألانات الليثيوم. ‏‪LiCl‬‏ هو كلوريد الليثيوم، و‪NaCl‬‏ هو كلوريد الصوديوم، المعروف بملح الطعام. يطلب منا السؤال إيجاد المردود المئوي. يحسب المردود المئوي بقسمة المردود الفعلي على المردود النظري والضرب في 100 بالمائة؛ حيث إن المردود الفعلي هو كمية الناتج التي نحصل عليها من إجراء تفاعل كيميائي، والمردود النظري هو أقصى كمية من الناتج يمكن أن تتكون من الكميات المعطاة من المتفاعلات.

علمنا من السؤال أن كمية ألانات الليثيوم الناتجة تساوي 8.3 جرامات. ونظرًا لأن هذه الكمية هي كمية الناتج التي تم الحصول عليها، فإنها تمثل المردود الفعلي. لكن، لحساب المردود المئوي، سنحتاج إلى حساب المردود النظري أيضًا. تتمثل أول خطوة لحساب المردود النظري في حساب عدد مولات المواد الابتدائية التي تتفاعل. لدينا كتل المواد الابتدائية في السؤال. ويمكننا استخدام هذه المعادلة لحساب عدد المولات المكافئ لهذه الكتل. تخبرنا المعادلة بأنه يمكن حساب عدد مولات مادة ما بقسمة كتلتها على كتلتها المولية.

توجد المواد الابتدائية في الجانب الأيسر من معادلة التفاعل. ومن ثم، فهي ألانات الصوديوم وكلوريد الليثيوم. لحساب عدد مولات ألانات الصوديوم، فإننا نقسم كتلتها، التي علمنا من السؤال أنها تساوي 20 جرامًا، على كتلتها المولية. يمكننا حساب الكتلة المولية لألانات الصوديوم باستخدام الكتل المولية المعطاة في السؤال. الكتلة المولية للصوديوم تساوي 23 جرامًا لكل مول. وهناك ذرة صوديوم واحدة فقط في ألانات الصوديوم. لذا، نضرب هذا في واحد.

بعد ذلك، نضيف الكتلة المولية للألومنيوم، وهي تساوي 27 جرامًا لكل مول مضروبًا في عدد ذرات الألومنيوم، وهو واحد مرة أخرى. ثم، نضيف الكتلة المولية للهيدروجين، وهي تساوي جرامًا واحدًا لكل مول، مضروبًا في عدد ذرات الهيدروجين في ألانات الصوديوم، وهو أربعة. إذا أجرينا هذه العملية الحسابية، فسنحصل على 54 جرامًا لكل مول. إذن، الكتلة المولية لألانات الصوديوم تساوي 54 جرامًا لكل مول. وإذا أجرينا هذه العملية الحسابية، فسنحصل على قيمة تساوي 0.370 مول.

علينا الآن فعل الشيء نفسه مع المادة الابتدائية الأخرى، وهي كلوريد الليثيوم. علمنا من السؤال أن كتلة كلوريد الليثيوم تساوي 10 جرامات، لكن علينا أن نحسب كتلته المولية باستخدام الكتل المولية المعطاة في السؤال. فعلينا أن نضرب الكتلة المولية لليثيوم، التي تساوي سبعة جرامات لكل مول، في عدد ذرات الليثيوم في كلوريد الليثيوم، وهو واحد. بعد ذلك، علينا إضافة الكتلة المولية للكلور، وهي 35.5 جرامًا لكل مول، وضربها في عدد ذرات الكلور، وهو واحد أيضًا. إذا أجرينا هذه العملية الحسابية، فسنحصل على قيمة تساوي 42.5 جرامًا لكل مول. إذن، الكتلة المولية لكلوريد الليثيوم تساوي 42.5 جرامًا لكل مول. وإذا أجرينا هذه العملية الحسابية، فسنحصل على قيمة تساوي 0.235 مول.

بذلك، نكون قد حسبنا عدد مولات المواد الابتدائية، لكن ليس بالضرورة أن تتفاعل كل مولات المواد الابتدائية. لذا، علينا حساب عدد مولات المواد الابتدائية التي يمكن أن تتفاعل. يمكننا أن نلاحظ من معادلة التفاعل أن هناك نسبة مولية بين ألانات الصوديوم وكلوريد الليثيوم مقدارها واحد إلى واحد. وهذا يعني أن عدد مولات ألانات الصوديوم وعدد مولات كلوريد الليثيوم المتفاعل متساو، لكن عدد مولات ألانات الصوديوم لا يساوي عدد مولات كلوريد الليثيوم في خليط التفاعل. فعدد مولات ألانات الصوديوم أكبر من عدد مولات كلوريد الليثيوم. ولذلك، يوجد فائض من ألانات الصوديوم.

يتم تحديد عدد مولات ألانات الصوديوم التي يمكن أن تتفاعل بواسطة كلوريد الليثيوم. ونسمي كلوريد الليثيوم العامل المحدد. يعرف العامل المحدد بأنه المادة المتفاعلة التي تستنفد تمامًا أولًا أثناء التفاعل الكيميائي. إذن، أقصى كمية ستتفاعل من كلوريد الليثيوم هي 0.235 مول. ونظرًا لأن هناك نسبة بين كلوريد الليثيوم وألانات الصوديوم مقدارها واحد إلى واحد، فإن أقصى كمية ستتفاعل من ألانات الصوديوم هي 0.235 مول أيضًا. وبذلك نكون قد حسبنا عدد مولات المواد الابتدائية التي يمكن أن تتفاعل.

تتمثل الخطوة التالية في حساب أقصى عدد من مولات الناتج، وهو ألانات الليثيوم، الذي يمكن أن ينتج. لاحظنا بالفعل وجود نسبة مولية بين ألانات الصوديوم وكلوريد الليثيوم مقدارها واحد إلى واحد. لكن هناك أيضًا نسبة مولية مقدارها واحد إلى واحد بين ألانات الصوديوم وألانات الليثيوم وبين كلوريد الليثيوم وألانات الليثيوم. لذا، يتفاعل مول واحد من ألانات الصوديوم مع مول واحد من كلوريد الليثيوم لإنتاج مول واحد من ألانات الليثيوم ومول واحد أيضًا من كلوريد الصوديوم. إذن، هناك نسبة مقدارها واحد إلى واحد إلى واحد بين عدد المولات، المشار إليه بالحرف ‪n‬‏، لكل من ألانات الصوديوم وكلوريد الليثيوم وألانات الليثيوم.

لقد توصلنا بالعمليات الحسابية إلى أن 0.235 مول من كلوريد الليثيوم سيتفاعل مع 0.235 مول من ألانات الصوديوم. وبما أن النسبة المولية للمتفاعلات والناتج الرئيسي متماثلة، يمكننا أن نحدد أنه سيتم إنتاج 0.235 مول من الناتج. وبذلك نكون قد حسبنا أقصى عدد من مولات الناتج، وهو 0.235 مول من ألانات الليثيوم الذي يمكن أن ينتج.

تتمثل الخطوة التالية في تحويل عدد مولات الناتج إلى جرامات. وسنحصل من هذا على المردود النظري. لفعل هذا، يمكننا أن نستخدم مرة أخرى المعادلة التي تخبرنا بأن عدد المولات يساوي الكتلة مقسومة على الكتلة المولية. لكن، بما أننا نريد التحويل إلى جرامات، فعلينا أن نجعل الكتلة في طرف بمفردها. ويمكننا فعل ذلك بضرب طرفي المعادلة في الكتلة المولية. عندئذ، سيحذف حدا الكتلة المولية من الطرف الأيمن للمعادلة، وتتبقى الكتلة تساوي عدد المولات مضروبًا في الكتلة المولية.

لقد حسبنا بالفعل عدد مولات ألانات الليثيوم ووجدنا أنه يساوي 0.235. علينا ضرب هذا العدد من المولات في الكتلة المولية لألانات الليثيوم، التي يمكننا حسابها باستخدام الكتل المولية المعطاة في السؤال. وعلينا ضرب الكتلة المولية لليثيوم، وهي سبعة جرامات لكل مول، في عدد ذرات الليثيوم الموجودة في ألانات الليثيوم، وهو واحد.

بعد ذلك، علينا تكرار الأمر نفسه مع الألومنيوم والهيدروجين، وحساب إجمالي جميع القيم. إذا أجرينا هذه العملية الحسابية، فسنحصل على قيمة تساوي 38 جرامًا لكل مول. إذن، الكتلة المولية لألانات الليثيوم تساوي 38 جرامًا لكل مول. وإذا أجرينا هذه العملية الحسابية، فسنحصل على قيمة تساوي 8.93 جرامات. ومن ثم، فإن المردود النظري لألانات الليثيوم الناتجة يساوي 8.93 جرامات.

الآن، يمكننا حساب المردود المئوي. إذا أجرينا هذه العملية الحسابية، فسنحصل على قيمة تساوي 92.945 بالمائة. إذن، المردود المئوي لهذا التفاعل يساوي 92.945 بالمائة. لكن السؤال يطلب منا حساب المردود المئوي لأقرب عدد صحيح. ومن ثم، فإن 92.945 لأقرب عدد صحيح يساوي 93. إذن، إجابة السؤال «ما المردود المئوي لهذا التفاعل لأقرب عدد صحيح؟» هي 93 بالمائة.