نسخة الفيديو النصية
عينة من البلورات البيضاء كتلتها 2.45 جرام تحتوي على NaCl وKNO3. أذيبت العينة تمامًا في ماء مزال الأيونات، ثم أضيفت كمية فائضة من AgNO3، مكونة راسبًا من AgCl. بعد ترشيح الراسب وغسله وتجفيفه، أصبحت كتلته 1.54 جرام. ما النسبة المئوية الكتلية لـ NaCl في الخليط، لأقرب عدد صحيح؟ الكتلة المولية للصوديوم تساوي 23 جرامًا لكل مول، والكلور 35.5 جرامًا لكل مول، والفضة 108 جرامات لكل مول.
في هذا السؤال، لدينا عينة تحتوي على ملحين مختلفين: NaCl وKNO3. لا نعرف كمية كل ملح في العينة، في بادئ الأمر. لكن عند إجراء تجربة التحليل الوزني بالترسيب، يتكون راسب من AgCl. والتحليل الوزني بالترسيب هو إحدى طرق التحليل التي تستخدم تكوين الراسب وكتلته لتحديد كتلة المادة المراد تحليلها.
لنبدأ بكتابة معادلة كيميائية تمثل تفاعل الترسيب الذي يحدث. أولًا: يذاب كلوريد الصوديوم الصلب ونيترات البوتاسيوم الصلبة في الماء لتكوين محلول مائي. ومن ثم، علينا كتابة الصيغتين الكيميائيتين بإضافة رمز الحالة aq. ثم تضاف إلى المحلول كمية فائضة من AgNO3، أو نيترات الفضة. نيترات الفضة هي عامل الترسيب، وهي التي تتسبب في حدوث تفاعل كيميائي ينتج عنه راسب كلوريد الفضة الصلب.
لكن ما النواتج الأخرى؟ عندما يتفاعل كلوريد الصوديوم مع نيترات الفضة، ينتج كلوريد الفضة الصلب. وتتبقى أيونات الصوديوم والنيترات مذابة في المحلول؛ ومن ثم يمكننا كتابة الصيغة الكيميائية لهذا الناتج في صورة NaNO3 المائي. ولا تتفاعل نيترات البوتاسيوم مع نيترات الفضة. وتظل في المحلول في صورة أيونات مذابة. ونظرًا لأن KNO3 لا يشترك في التفاعل الكيميائي، فيمكننا استبعاده من المعادلة.
في هذه التجربة، NaCl هو المادة المراد تحليلها. نعلم أن كتلة راسب كلوريد الفضة تساوي 1.54 جرام. وعلينا استخدام هذه المعلومة لتحديد كتلة كلوريد الصوديوم الذي تفاعل. قبل أن نبدأ العمليات الحسابية، علينا أن نتأكد من أن المعادلة الكيميائية موزونة. بعد عد كل ذرة في طرفي المعادلة، يمكننا ملاحظة أن المعادلة موزونة بالفعل.
والآن، أصبحنا مستعدين لإجراء الخطوات التالية لتحديد النسبة المئوية الكتلية لكلوريد الصوديوم.
أولًا: سنحول جرامات كلوريد الفضة إلى مولات من كلوريد الفضة. بعد ذلك، سنحول مولات كلوريد الفضة إلى مولات من كلوريد الصوديوم. ثم، سنحول مولات كلوريد الصوديوم إلى جرامات من كلوريد الصوديوم. وأخيرًا: سنوجد النسبة المئوية الكتلية لكلوريد الصوديوم في العينة.
لتحويل جرامات كلوريد الفضة إلى مولات من كلوريد الفضة، علينا استخدام المعادلة التالية؛ حيث 𝑛 هو عدد المولات، والحرف 𝑚 الصغير هو الكتلة بالجرام، والحرف 𝑀 الكبير هو الكتلة المولية بالجرام لكل مول. علينا حساب الكتلة المولية لـ AgCl بجمع متوسطي الكتلتين الموليتين للفضة والكلور المذكورين في المسألة. إذن، الكتلة المولية لكلوريد الفضة تساوي 143.5 جرامًا لكل مول.
يمكننا الآن التعويض، في المعادلة، بكتلة راسب كلوريد الفضة، وهي 1.54 جرام، والكتلة المولية لكلوريد الفضة، وهي 143.5 جرامًا لكل مول. بعد إجراء القسمة، يكون الناتج 0.010 مول تقريبًا من كلوريد الفضة.
حسنًا، بالرجوع إلى المعادلة الكيميائية الموزونة، يمكننا ملاحظة أنه مقابل تفاعل كل مول واحد من كلوريد الصوديوم، ينتج مول واحد من كلوريد الفضة. ولذلك، لا بد أن 0.010 مول من كلوريد الصوديوم قد تفاعل.
يمكننا الآن تحويل عدد مولات NaCl إلى جرامات باستخدام نفس المعادلة التي استخدمناها في الخطوة الأولى. لكن بما أننا نحاول إيجاد الكتلة، فيجب إعادة ترتيب المعادلة.
أولًا: علينا حساب الكتلة المولية لكلوريد الصوديوم بجمع متوسطي الكتلتين الموليتين للصوديوم والكلور المذكورين في المسألة. وعليه، فإن الكتلة المولية لكلوريد الصوديوم تساوي 58.5 جرامًا لكل مول. يمكننا التعويض بـ 0.010 مول تقريبًا عن عدد المولات و58.5 جرامًا لكل مول عن الكتلة المولية. وبعد إجراء عملية الضرب، نجد أن كتلة كلوريد الصوديوم تساوي 0.627 جرام تقريبًا.
وأخيرًا: دعونا نحسب النسبة المئوية الكتلية لكلوريد الصوديوم في العينة الأصلية. يمكننا استخدام المعادلة الآتية. علينا قسمة 0.627 جرام تقريبًا من كلوريد الصوديوم على الكتلة الكلية للعينة الأصلية، التي تساوي 2.45 جرام، ثم نضربها في 100 بالمائة. والنتيجة هي 25.6246 بالمائة تقريبًا. لكن علينا تقريب الإجابة لأقرب عدد صحيح. إذن، النسبة المئوية الكتلية لكلوريد الصوديوم في الخليط هي 26 بالمائة.
