فيديو السؤال: حساب كتلة مادة متفاعلة في تفاعل يتضمن معاملات تكافئية أحادية ومتعددة الكيمياء • الصف الأول الثانوي

نسخة الفيديو النصية

يمكن تكوين رابع كلوريد الكربون من خلال تفاعل الكلور والميثان طبقًا للمعادلة: ‪CH₄‬‏ زائد 4Cl₂ يتفاعلان لإنتاج ‪CCl₄‬‏ زائد 4HCl. إذا أنتج 8.0 جرامات من ‪HCl‬‏، فما كتلة الميثان المستهلك؟

قبل أن نبدأ، دعونا نتعرف على المواد الموجودة في هذا السؤال. رابع كلوريد الكربون هو ‪CCl₄‬‏. وهو سائل عديم اللون في الظروف القياسية. وهو أيضًا سائل شديد التطاير. كما أنه مادة مسرطنة معروفة. أما الكلور فصيغته ‪Cl₂‬‏، وهو غاز في الظروف القياسية. والميثان هو ‪CH₄‬‏. وهو أبسط غاز هيدروكربوني. و‪HCl‬‏ هو كلوريد الهيدروجين، وهو غاز في الظروف القياسية. المعادلة المعطاة لنا موزونة بالفعل. وهذا التفاعل هو مثال لأحد تفاعلات الاستبدال. ويحتاج إلى طاقة من ضوء الأشعة فوق البنفسجية لكي يحدث.

سنكتب المعادلة مرة أخرى بحيث يمكننا أن نكتب أسفل كل مادة البيانات التي نعرفها عن هذه المادة. علمنا من المعطيات أن 8.0 جرامات من ‪HCl‬‏ ينتج من التفاعل. ومن ثم، يمكننا كتابة كتلة ‪HCl‬‏، وهي 8.0 جرامات، أسفل الصيغة ‪HCl‬‏. ومطلوب منا إيجاد كتلة الميثان المستهلك أو المستنفد في التفاعل. إذن، أسفل ‪CH₄‬‏، يمكننا كتابة ‪𝑚‬‏ يساوي علامة استفهام. هذه كل البيانات المعطاة لنا. لكن كيف يمكننا إيجاد البيانات التي لا نعرفها باستخدام تلك التي نعرفها؟ حسنًا، لا يمكننا ربط بيانات مادتين مختلفتين إلا باستخدام عدد المولات والمعاملات التكافئية من المعادلة الموزونة.

فيما يخص ‪HCl‬‏، علينا حساب كتلته المولية، ثم باستخدام كتلته وكتلته المولية، سنحدد عدد مولاته. بعد ذلك يمكننا ربط ‪HCl‬‏ بالميثان باستخدام المعاملات التكافئية واحد إلى أربعة من المعادلة الموزونة. وسنجد أن عدد مولات الميثان المستهلك ربع عدد مولات ‪HCl‬‏ الناتج. يمكننا القول، بدلًا من ذلك، إن عدد مولات ‪HCl‬‏ الناتج أكبر أربع مرات من عدد مولات الميثان اللازم. يمكننا بعد ذلك تحديد الكتلة المولية للميثان واستخدام عدد مولاته وكتلته المولية لتحديد كتلة الميثان المستهلك.

والآن بعد أن عرفنا الطريقة التي سنتبعها، دعونا نبدأ العمليات الحسابية. سنحسب أولًا الكتلة المولية لكلوريد الهيدروجين عن طريق جمع قيمة الكتلة المولية للهيدروجين من الجدول الدوري، وهي 1.008، وقيمتها للكلور، وهي 35.45. وبذلك، يصبح لدينا 36.458 جرامًا لكل مول من كلوريد الهيدروجين. يمكننا الآن حساب عدد مولات كلوريد الهيدروجين عن طريق قسمة كتلته على كتلته المولية. وبالتعويض بالقيم التي لدينا، يصبح لدينا 8.0 جرامات مقسومة على 36.458 جرامًا لكل مول. وبذلك، نحصل على 0.219 مول من ‪HCl‬‏ الناتج من التفاعل.

دعونا نستخدم الآن عدد مولات ‪HCl‬‏ لتحديد عدد مولات الميثان المستهلك. نعلم من هذه المعادلة أن عدد مولات ‪HCl‬‏ الناتج يساوي أربعة أمثال عدد مولات الميثان المستهلك. ويمكننا استخدام عدد مولات كلوريد الهيدروجين الذي حسبناه للتو لإيجاد ‪𝑥‬‏. وهو عدد مولات الميثان المستهلك. يمكننا إيجاد قيمة ‪𝑥‬‏ بقسمة 0.219 على أربعة. فنحصل على 0.0548 مول من الميثان المستهلك.

دعونا نفرغ بعض المساحة لإنهاء هذه العملية الحسابية، ونكتب هذه المعلومة الأخيرة أسفل الميثان. وبعد ذلك، سنحسب الكتلة المولية للميثان. قيمة الكتلة المولية للكربون هي 12.011. وهناك أربع ذرات هيدروجين قيمة كل منها 1.008، وهو ما يعطينا 16.043 جرامًا لكل مول من الميثان. وأخيرًا، يمكننا حساب كتلة الميثان المستهلك بضرب عدد مولاته في كتلته المولية. هذه الصيغة أو المعادلة نفسها التي استخدمناها سابقًا، لكن أعيد ترتيبها لتصبح الكتلة هي المراد تعيينها في الصيغة. يمكننا التعويض بعدد المولات وقيمة الكتلة المولية التي حسبناها لنجد أن 0.879 جرام هو كتلة الميثان المراد حسابها.

لم يحدد السؤال عدد المنازل العشرية أو الأرقام المعنوية التي علينا تقريب الناتج لها. ولكن كتلة ‪HCl‬‏ الموضحة في المعطيات تساوي 8.0 جرامات، وهي قيمة تتكون من رقمين معنويين. لذا، دعونا نقرب الناتج النهائي لأقرب رقمين معنويين. وفي هذه الحالة، تكون الإجابة 0.88 جرام من الميثان. ومن ثم إذا نتج 8.0 جرامات من ‪HCL‬‏، فإن كتلة الميثان المستهلك هي 0.88 جرام.