فيديو السؤال: حساب كتلة الماء الناتج بمعلومية كتلتي الأكسجين والهيدروجين الكيمياء • الصف الأول الثانوي

نسخة الفيديو النصية

ما مقدار الماء الذي يمكن إنتاجه من 4.800 جرامات من الأكسجين و0.5846 جرام من الهيدروجين؟ قرب إجابتك لأقرب منزلتين عشريتين. الكتلة المولية للهيدروجين جرام واحد لكل مول، وللأكسجين 16 جرامًا لكل مول.

في البداية، يمكننا التفكير في قانون حفظ الكتلة الذي ينص على أنه في النظام المغلق، كتلة المتفاعلات في التفاعل الكيميائي تساوي كتلة النواتج. لكن هذا يستلزم افتراض أن جميع جزيئات المتفاعلات تستهلك بالكامل أثناء التفاعل. لذا إذا استهلكت 4.800 جرامات من الأكسجين و0.5846 جرام من الهيدروجين بالكامل أثناء التفاعل، فإننا نتوقع إنتاج 5.3846 جرام من الماء. ولتحديد إذا ما كانت كتلتا المتفاعلين قد استهلكت بالكامل أم لا، علينا الاعتماد على معرفتنا بالحسابات الكيميائية التكافئية. نحتاج إلى معرفة إذا ما كانت هناك مادة محددة للتفاعل، وهي التي تحدد مقدار الناتج المكون، وهو الماء.

لحل هذه المسألة وتحديد كتلة الماء المكون في التفاعل، علينا حساب مقدار الماء الذي تنتجه كل مادة متفاعلة إذا استهلكت بالكامل. المادة المتفاعلة التي تنتج مقدارًا أقل من الماء هي المادة المحددة للتفاعل؛ ومن ثم فهي تحدد مقدار الماء الناتج. بما أننا نستخدم الحسابات الكيميائية التكافئية لحل هذه المسألة، فهذا يتطلب منا معادلة كيميائية موزونة.

دعونا نبدأ بكتابة الصيغتين الكيميائيتين للمادتين المتفاعلتين. الصيغة الكيميائية للأكسجين الثنائي الذرة هي ‪O2‬‏، والصيغة الكيميائية للهيدروجين الثنائي الذرة هي ‪H2‬‏. تكتب المتفاعلات دائمًا على يسار سهم التفاعل في المعادلة الكيميائية. وتكتب النواتج في الطرف الأيمن لسهم التفاعل. في هذا التفاعل، يوجد ناتج واحد، وهو الماء الذي صيغته الكيميائية ‪H2O‬‏. يمكننا البدء بملاحظة أن طرف المتفاعلات من المعادلة يحتوي على ذرتي أكسجين، وطرف النواتج يحتوي على ذرة أكسجين واحدة فقط. ومن ثم علينا إضافة المعامل اثنين أمام الماء في طرف النواتج.

بعد أن وازنا ذرات الأكسجين، دعونا الآن نلق نظرة على ذرات الهيدروجين. في طرف المتفاعلات من المعادلة، توجد ذرتا هيدروجين، وفي طرف النواتج توجد أربع ذرات هيدروجين. لوزن ذرات الهيدروجين، علينا وضع المعامل اثنين أمام الهيدروجين في طرف المتفاعلات. بعد أن أصبح لدينا الآن معادلة كيميائية موزونة، يمكننا تحديد أي من المتفاعلين هو المادة المحددة للتفاعل. بناء على حساباتنا، المادة المتفاعلة التي تنتج مقدارًا أقل من الماء هي المادة المحددة للتفاعل؛ ومن ثم فهي تحدد مقدار الماء الناتج.

في حساباتنا، يلزم علينا إجراء الخطوات الثلاث الآتية مع كل مادة متفاعلة. لدينا في المسألة 4.800 جرامات من الأكسجين. أولًا: علينا تحويل وحدة كتلة الأكسجين من الجرام إلى المول. ونفعل ذلك بالقسمة على الكتلة المولية لـ ‪O2‬‏، التي تساوي 32 جرامًا لكل مول. تحسب هذه الكتلة المولية بأخذ متوسط الكتلة المولية للأكسجين المعطاة في المسألة وضربها في اثنين. نلاحظ أننا في هذه الخطوة الأولى حذفنا وحدتي الجرام لـ ‪O2‬‏.

يمكننا الآن تحويل مولات الأكسجين إلى مولات الماء. في هذه الخطوة، علينا استخدام النسبة المولية للماء إلى الأكسجين، والاستفادة من المعاملات في المعادلة الموزونة. وفقًا للمعادلة، تفاعل مول واحد من الأكسجين ينتج مولين من الماء. ومن ثم علينا كتابة مول واحد من الأكسجين في المقام، ما يسمح لنا بحذف وحدتي المول للأكسجين. يمكننا الآن البدء في الخطوة الثالثة. لتحويل وحدة الماء من المول إلى الجرام، علينا الضرب في الكتلة المولية للماء التي تساوي 18 جرامًا لكل مول. تحسب هذه الكتلة المولية بجمع متوسط الكتلة المولية لذرتي هيدروجين وذرة أكسجين واحدة. نلاحظ أنه في الخطوة الثالثة، حذفت وحدتا المول للماء.

يمكننا الآن حساب مقدار الماء الناتج بالجرام. دعونا نبدأ بـ 4.800 ونقسم على 32. وبعد ذلك، نضرب في اثنين، وأخيرًا نضرب في 18. ومن ثم، إذا استهلك الأكسجين بالكامل، يمكن إنتاج 5.400 جرامات من الماء. على الرغم من أننا قد نعتبر هذه الإجابة صحيحة، فلسنا متأكدين منها؛ لأننا لم نحسب مقدار الماء الذي يمكن إنتاجه من 0.5846 جرام من الهيدروجين.

لكي نحسب هذا المقدار، دعونا نكرر الخطوات الثلاث مع الهيدروجين. لتحويل وحدة الهيدروجين من الجرام إلى المول، علينا القسمة على الكتلة المولية لـ ‪H2‬‏ التي تساوي جرامين لكل مول. تحسب هذه الكتلة المولية بأخذ متوسط الكتلة المولية للهيدروجين المعطاة في المسألة وضربها في اثنين. كما فعلنا من قبل، سنحذف أثناء هذه الخطوة وحدتي الجرام لـ ‪H2‬‏. يمكننا الآن التحويل من مولات ‪H2‬‏ إلى مولات الماء. سيتطلب منا ذلك استخدام النسبة المولية. بالنظر إلى المعادلة الكيميائية الموزونة، نجد أن تفاعل مولين من الهيدروجين ينتج مولين من الماء.

عند كتابة النسبة المولية، علينا وضع مولي الهيدروجين في المقام. هذا يسمح لنا بحذف وحدتي المول للهيدروجين. وأخيرًا، يمكننا التحويل إلى جرامات الماء عن طريق الضرب في الكتلة المولية للماء التي تساوي 18 جرامًا لكل مول. في هذه الخطوة تحذف وحدتا المول للماء. يمكننا الآن حساب مقدار الماء الناتج بالجرام. دعونا نبدأ بـ0.5846 جرام، ونقسم على اثنين. بعد ذلك، سنضرب في اثنين، ثم نقسم على اثنين، وأخيرًا نضرب في 18. ومن ثم، إذا استهلك الهيدروجين بالكامل أثناء التفاعل، يمكن إنتاج 5.2614 جرامات من الماء. وبما أن كتلة الماء الناتج عن الهيدروجين أصغر، فإن الهيدروجين هو المادة المحددة للتفاعل.

إذن وفقًا لمقداري المادتين المتفاعلتين المعطيين في المسألة، يمكن إنتاج 5.2614 جرامات فقط من الماء. وبعد التقريب لأقرب منزلتين عشريتين، تكون الإجابة الصحيحة 5.26 جرامات.