بچروت في الكيمياء 2018

مدّة الامتحان: ثلاث ساعات.
مبنى النّموذج وتوزيع الدّرجات: في هذا النّموذج فصلان.
الفصل الأوّل – إلزاميّ – 40 درجة
الفصل الثاني – 60 درجة (3×20 درجة)
المجموع – 100 درجة
موادّ مساعدة يُسمح استعمالها: حاسبة (بما في ذلك الحاسبة البيانيّة).
تعليمات خاصّة:
1. انتبه: في الفصل الأوّل يوجد تسعة أسئلة إلزاميّة.
  في كلّ واحد من الأسئلة 1-8 معروضة أربع إجابات، عليك أن تختار الإجابة الصحيحة منها. عليك الإشارة إلى الإجابات الصحيحة في ورقة الإجابات التي في آخر دفتر الامتحان (صفحة 19).
  في السؤال 9 عليكالإجابة عن جميع البنود.
2. في الفصل الثاني يوجد خمسة أسئلة. عليك الإجابة عن ثلاثة منها.

التّعليمات في هذا النّموذج مكتوبة بصيغة المذكّر وموجّهة للممتحَنات وللممتحَنين على حدّ سواء.

نتمنّى لك النّجاح!

الأسئلة

الفصل الأوّل (40 درجة)

أجب عن ثمانية الأسئلة 8-1 (لكلّ سؤال – 2.5 درجة).

قبل أن تجيب، اقرأ جميع الإجابات المقترَحة.

لكلّ سؤال مقترَحة أربع إجابات. اختر الإجابة الأكثر ملاءمة.

أشر إلى الإجابة التي اخترتَها في ورقة الإجابات التي في الغلاف الداخليّ في آخر دفتر الامتحان (صفحة 19).
في كلّ سؤال، أشر بقلم حبر ب X في المربّع الذي تحت الحرف )أ-د( الذي يدلّ على الإجابة التي اخترتَها.
في كلّ سؤال يجب الإشارة ب X واحد فقط.
لمحو إشارة يجب ملء كلّ المربّع على النحو التالي: ■
يُمنَع المحو بالتيپكس.
انتبه: من الجدير الامتناع قدر الإمكان عن المحو في ورقة الإجابات، لذلك يوصى أوّلاً بالإشارة إلى الإجابات الصحيحة في نموذج الامتحان نفسه، وبعد ذلك فقط الإشارة إليها في ورقة الإجابات.

معطى اثنان من نظائر الروبيديوم: وَ .
من بين هذين النظيرين، فقط النظير ⁸⁷Rb يُطلِق أشعّة ذات نشاط إشعاعيّ.
ما هو التحديد الصحيح؟
1. عندما يُطلِق النظير أشعّة β ، يَنتُج النظير .
2. عدد النيوترونات في النظير ⁸⁷Rb يساوي عدد النيوترونات في النظير ⁸⁵Rb.
3. عدد الإلكترونات في ذرّة متعادلة لِ ⁸⁷Rb أكبر من عدد الإلكترونات في ذرّة متعادلة لِ ⁸⁵Rb.
4. المركَّب ⁸⁷RbCℓ_(s) لا يُطلِق أشعّة ذات نشاط إشعاعيّ.
הסבר
בקרינת β המספר האטומי גדל ב- 1, מספר המסה אינו משתנה.
الحرفان X وَ Z هما رمزان اعتباطيّان يمثّلان عنصرين في الدورة الثالثة )السطر الثالث( في الترتيب الدوريّ.
العنصر X موصِل للكهرباء في الحالة الصلبة.
العنصر Z غير موصِل للكهرباء في الحالة الصلبة.
ما هو القول الصحيح؟
1. طاقة تأيُّن ذرّة العنصر X أعلى من طاقة تأيُّن ذرّة العنصر Z.
2. نصف قطر ذرّة العنصر X أكبر من نصف قطر ذرّة العنصر Z.
3. المركَّب الذي يَنتُج من العنصرين X وَ Z هو غاز في درجة حرارة الغرفة.
4. صيغة مركَّب العنصر X مع الهيدروجين، H، هي XH₄.
הסבר
יסוד X הוא מתכת.
יסוד Z הוא אל-מתכת.היות והם באותה השורה אס ליסוד X וליסוד Z יש אותו מספר של רמות אנרגיה, אבל ליסוד Z מספר פרוטונים גדול יותר בגרעין, ולכן הרדיוס האטומי שלו קטן יותר.
أمامك تمثيل مختصر للصيغتين البنائيّتين لجزيئَي المادّتين: يوريا وأستون.
ما هو القول الصحيح؟
1. العدد الكلّيّ للإلكترونات في جزيء اليوريا أكبر من العدد الكلّيّ للإلكترونات في جزيء الأستون.
2. في جزيئَي المادّتين توجد ذرّات هيدروجين، H ، “مكشوفة من الإلكترونات”.
3. بين جزيئات اليوريا وكذلك بين جزيئات الأستون تتكوّن تأثيرات متبادلة من نوع ڤان در ڤالس فقط.
4. جزيئات اليوريا وكذلك جزيئات الأستون يمكنها أن تُكوِّن أربطة هيدروجينيّة مع جزيئات الماء.
הסבר
למולקולות של אוריאה יש אטומי מימן חשופים מאלקטרונים ולמולקולות של האצטון יש אטום חמצן שמהווה מוקד ליצירת קשרי מימן.
حضّروا في المختبر 0.5 لتر محلول، بواسطة إذابة 6.05 غرام نترات الحديد، Fe(NO₃)_3(s)، في الماء.
الكتلة المولاريّة لِ Fe(NO₃)_3(s) هي .
ما هو التركيز المولاريّ لأيونات NO‾_3(aq) في هذا المحلول؟
1. 0.025M
2. 0.05M
3. 0.075M
4. 0.15M
הסבר
NO‾_3(aq) Fe(NO₃)_3(s)
3 : 1 יחס מולים
6.05 m (גרם)
242 Mw (גרם למול)
0.075 $\overset{\times \frac{3}{1}}{\to}$ 0.025 n (מול)
0.05 V (ליטר)
0.15 C (מול לליטר)
حامض الماليك هو حامض يُكسِب الثمار طعمًا حامضًا بعض الشيء.
أمامك تمثيل مختصر للصيغة البنائيّة لجزيء حامض الماليك:
أمامك أربعة أقوال “أ-د” تتعلّق بدرجات تأكسد ذرّات الكربون في جزيء حامضالماليك. ما هو القول الصحيح؟
1. درجة تأكسد ذرّة الكربون 1 تختلف عن درجة تأكسد ذرّة الكربون 4.
2. درجة تأكسد ذرّة الكربون 2 تساوي درجة تأكسد ذرّة الكربون 3.
3. درجة تأكسد ذرّة الكربون 3 هي 2-.
4. درجة تأكسد ذرّة الكربون 4 هي 2-.
  הסבר
  בציור מטה רשומות דרגות החמצון:
الجدول الذي أمامك يعرض معطيات عن أربعة محاليل مائيّة I-IV:
المحلول حجم المحلول
(ملل) تركيز المحلول
(M)
I HNO_3(aq) 200 0.3
II NaOH_(aq) 300 0.2
III CH₃OH_(aq) 200 0.3
IV Ba(OH)_2(aq) 150 0.2
أمامك أربعة تحديدات “أ-د”. ما هو التحديد الصحيح؟
1. pH المحلول II يساوي pH של المحلول IV.
2. pH المحلول II أعلى من pH المحلول III.
3. عندما نُضيف ماءً إلى المحلول I، ينخفض pH المحلول.
4. عندما نُضيف ماءً إلى المحلول IV، يرتفع pH المحلول.
  הסבר
  תמיסה II היא תמיסה בסיסית בעלת pH>7.
  תמיסה III היא ניטראלית pH=7.
حامض الرومينيك (rumenic acid) هو حامض دهنيّ موجود في حليب الأبقار وفي منتَجاته.
أمامك تمثيل مختصر للصيغة البنائيّة لجزيء حامض الرومينيك:
أمامك أربع جمل “أ-د”. ما هي الجملة الصحيحة؟
1. الصيغة الجزيئيّة لحامض الرومينيك هي: C₁₇H₃₂O₂.
2. الكتابة المختصرة لحامض الرومينيك هي: C18:2ω7cis,cis.
3. أحد الأربطة المزدوجة في جزيء حامض الرومينيك هو بمبنى ترانس.
4. حامض الرومينيك يتبع لمجموعة الأحماضالدهنيّة أوميچا 6.
  הסבר
معطى التفاعلان (1) وَ (2):
(1) H_2(g) + I_2(g) → 2HI_(g) ΔHº₁=-11kJ
(2) H_2(g) + Cℓ_2(g) → 2HCℓ_(g) ΔHº₂=?
الجدول الذي أمامك يعرضقيَم إنتالبيا الرباط.
الرباط I–I H–I Cℓ–Cℓ H–Cℓ
إنتالبيا الرباط
151 299 242 431
ما هي قيمة ؟
1. 184kJ-
2. 184kJ+
3. 52kJ-
4. 52kJ+
הסבר
H_2(g) + I_2(g) → 2HI_(g) ΔHº₁=-11kJ
2HI_(g) → I_2(g) + H_2(g)
2H–I I–I H–H
ΔHº= ΔHº_(H–H) + ΔHº_(I–I) + 2ΔHº_(H–I)-11 = ΔHº_(H–H) + 151 – 2×299
ΔHº_(H–H) = 436kJ
(2) H_2(g) + Cℓ_2(g) → 2HCℓ_(g) ΔHº₂=?
2HCℓ_(g) → Cℓ_2(g) + H_2(g)
2H–Cℓ Cℓ–Cℓ H–H
ΔHº= ΔHº_(H–H) + ΔHº_{(Cℓ–Cℓ)} + 2ΔHº_(H–Cℓ)
ΔHº_(H–H) = 436 + 242 – 431.2 = -184kJ

تحليل قطعة من مقال علميّ – إلزاميّ

اقرأ القطعة التي أمامك، وأجب عن جميع البنود “أ – ه” التي تليها (سؤال إلزاميّ – 20 درجة).

الليثيوم: حلّ لإنتاج جديد للأمونيا

الأمونيا، NH_3(g)، هي مادّة حيويّة لإنتاج الأسمدة اللازمة للزراعة الحديثة. يُنتِجون الأمونيا في الوقت الحاضر في الصناعة في تفاعل بين غاز النيتروجين، N_2(g), ، الذي في الهواء وبين غاز الهيدروجين، H_2(g)، في شروط عالية للضغط ولدرجة الحرارة.
لإنتاج غاز الهيدروجين هناك حاجة لطاقة كبيرة. يحصلون على هذه الطاقة عادةً من عمليّات حرق وقود هيدروكربونيّ، الذي يُعتبر مصدر طاقة فانيًا (متآكلاً). لعمليّات الحرق تأثير سلبيّ على البيئة، لأنّه ينطلق في هذه العمليّات ثاني أكسيد الكربون، CO_2(g)، إلى الغلاف الجوّيّ.
لهذا السببيحاول العلماء تطوير عمليّاتبديلة لإنتاج الأمونيا، تُستغَلّ فيها مصادر طاقة متجدّدة (مثل الطاقة الشمسيّة) بدون الإضرار بالبيئة، أي عمليّات مستدامة.

قام علماء من جامعة ستانفورد بتطوير عمليّة دائريّة في المختبر لإنتاج أمونيا في ضغط أتموسفيريّ (جوّيّ). استعملوا
في هذه العمليّة فلزّ (معدن) الليثيوم،Li_(s).

مراحل العمليّة معروضة بشكل تخطيطيّ في التخطيط الذي أمامك:

العمليّات التي تحدث في كلّ واحدة من المراحل الثلاث مفصَّلة في الصفحة التالية.

في المرحلة I، يستعملون الطاقة الكهربائيّة، التي يحصلون عليها من مصادر طاقة متجدّدة، لإنتاج الفلزّ Li_(s): يصهرون هيدروكسيد الليثيوم، LiOH_(s)، ويمرّرون عبره تيّارًا كهربائيًّا. يَنتُج 1 مول من فلزّ الليثيوم، Li_(s) من 1 مول LiOH_(s).

في المرحلة II، يتفاعل Li_(s) مع غاز النيتروجين، N_2(g). يَنتُج نتريد الليثيوم، Li₃N_(s)، حسب التفاعل:

3Li_(s) + ¹⁄₂ N_2(g) → Li₃N_(s)

في المرحلة III، يتفاعل Li₃N_(s) مع الماء، H₂O_(ℓ). يَنتُج غاز الأمونيا، NH_3(g) وَ LiOH_(s)، حسب التفاعل:

Li₃N_(s) + 3H₂O_(ℓ) → 3LiOH_(s) + NH_3(g)

هيدروكسيد الليثيوم الذي نتج في المرحلة III يُعاد إلى بداية العمليّة، أي إلى المرحلة I، لإجراء عمليّة إضافيّة، وهكذا دواليك.

يؤكّد العلماء أنّ الليثيوم حيويّ لهذه العمليّة، لأنّ الليثيوم فقط يتفاعل مع N_2(g) في درجة حرارة الغرفة.

العمليّة التي تمّ تطويرها في المختبر لم تُطبَّق حتّى الآن في الصناعة، إ لا لّا لّاأّنّ إمكانيّة إنتاج الأمونيا بطريقة يستعملون فيها مصادر طاقة متجدّدة هي إمكانيّة شيّقة للغاية، ويمكنها أن تُعجِّل تطويرًا صناعيًّا حديثًا.

Jeskins A, “Lithium could hold key to sustainable ammonia synthesis”, Chemistry World :المصدر

صناعة إنتاج الأمونيا مسؤولة عن %3 بالتقريب من مجمل انطلاق غاز CO_2(g) في العالم.
اشرح حسب القطعة، لماذا ينطلق CO_2(g) في عمليّة إنتاج الأمونيا.
בתהליכי שריפת פחמימנים שבהם משתמשים להפקת גז מימן הנדרש להפקת אמוניה נפלט גז CO_2(g).

صف فرقين في المستوى الميكروسكوبيّ بين Li_(s) وَ Li₃N_(s).

Li_(s)	Li₃N_(s)
מורכב מקטיונים וים אלקטרונים	מורכב מקטיונים ואניונים
קשר מתכתי	קשר יוני
יש אלקטרונים ניידים	אין אלקטרונים ניידים

ג
1. في المرحلة I من العمليّة الموصوفة في القطعة، يَصهرون LiOH_(s). اكتب معادلة عمليّة انصهار LiOH_(s).
  LiOH_(s) → Li⁺_(ℓ) + OH‾_(ℓ)
2. حدِّد ما هو نوع التفاعل الذي يحدث في المرحلة II – حامض- قاعدة، أم أكسدة – اختزال، أم ترسيب. علّل تحديدك.
  התגובה המתרחשת בשלב II היא תגובת חמצון חיזור.
  יש בתגובה מעברי אלקטרונים Li_(s) מוסר אלקטרונים ו- N_2(g) מקבל אלקטרונים.
3. حدِّد إذا كان الماء في المرحلة III: مُذيبًا أم مختزِلاً أم حامضًا أم قاعدةً. علّل تحديدك.
  המים הם חומצה כי הם מוסרים פרוטון.
حسب التفاعلات التي في المراحل الثلاث للعمليّة الموصوفة في القطعة، يمكن الحصول من 3 مول LiOH_(s) على 1 مول NH_3(g). لكن عمليًّا، بهذه الطريقة، يمكن إنتاج أكثر من 1 مول NH_3(g) من 3 مول LiOH_(s). فسّر لماذا.
אפשר להפיק יותר מ- 1 מול NH_3(g) מ- 3 מול LiOH_(s) כי בשלב III החומר LiOH_(s) נוצר מחדש ולכן ניתן להשתמש בו שוב בשלב I.
بهدف ملاءَمة العمليّة التي تمّ تطويرها في المختبر لعمليّة صناعيّة لإنتاج الأمونيا، هناك حاجة لموارد كثيرة.
اكتب حجاجًا )ادّعاءً معلَّلاً( واحدًا يؤيّد جدارة إنتاج الأمونيا بالطريقة الجديدة المعروضة في القطعة. علّل.
אפשרות 1:
מקור האנרגיה לתהליך הוא שמש, אנרגיה רבה, חסכון בכסף.
אפשרות 2:
עובדים בלחץ נמוך יותר, גם חסכון בכסף.

الفصل الثاني (60 درجة)

أجب عن ثلاثة من الأسئلة 10 – 14 (لكلّ سؤال – 20 درجة).

10. المبنى والترابط وكيمياء الغذاء

زيت جوز الهند هو زيت نباتيّ يُنتَج من ثمرة شجرة جوز الهند.

معظم الزيوت النباتيّة (مثل زيت الزيتون، زيت الذُّرَة) هي سوائل في درجة حرارة الغرفة، بينما زيت جوز الهند هو صلب في درجة حرارة الغرفة.
القولان b ، a اللذان أمامك يتعلّقان بعوامل يمكنها أن تؤثّر على حالة المادّة (الحالة التراكميّة للمادّة) لزيت
جوز الهند في درجة حرارة الغرفة.
حدِّد أيّ قول، a أم b، هو الصحيح. فسّر لماذا دحضتَ القول الآخر.
1. في التريچليسيريدات التي في زيت جوز الهند توجد نسبة مئويّة عالية لأحماضدهنيّة مشبعة.
2. في التريچليسيريدات التي في زيت جوز الهند توجد نسبة مئويّة عالية لأحماضدهنيّة غير مشبعة من نوع ترانس.
  היגד a הוא ההיגד הנכון כי אחוז גבוה של חומצות שומן רוויות מאפשר יצירת אריזה צפופה ואינטראקציות ואן-דר-ולס חזקות בין המולקולות ולכן טמפרטורת היתוך גבוהה.
  היגד b לא נכון כי בחומצת שומן צמחית(חומצת שומן טיבעית) אין חומצת שומן טרנס, קשרים כפולים גורמים לירידת טמפרטורת היתוך.
  חומצות שומן מסוג טראנס נוצרות בעיקר בתהליכי הידרוגנציה של שמנים שמקורם בצמחים וכמעט אינן קיימות באופן טבעי.
زيت جوز الهند الذي مرّ بهدرجة (הידרוגנציה) يُستعمَل بديلاً للدهن في صناعة الغذاء.
1. ما هي عمليّة الهدرجة؟
  תהליך הידרוגנציה הוא סיפוח מולקולות מימן לקשר כפול (שבירת קשרים כפולים בין אטומי פחמן ע”י הוספת מימן).
2. حدِّد إذا كانت درجة حرارة انصهار زيت جوز الهند الذي مرّ بهدرجة أعلى من درجة حرارة انصهار زيت جوز الهند الطبيعيّ (الذي لم يمرّ بهدرجة) أم أقلّ منها. علّل تحديدك.
  טמפרטורת ההיתוך גבוהה יותר לאחר תהליך ההידרוגנציה, כי מתקבלת חומצת שומן רוויה יותר(צפופה יותר). אינטראקציות ון-דר-ולס בין המולקולות חזקות יותר ונדרשת אנרגיה רבה יותלר לניתוק אינטראציות ון-דר-ואלס ולכן טמפרטורת הרתיחה גבוהה יותר.
تريليورين هو تريچليسيريد موجود في زيت جوز الهند.
أمامك تمثيل مختصر للصيغة البنائيّة للتريليورين:
في حلمأة التريليورين يحصلون على حامضاللاوريك (lauric acid) وناتج إضافيّ.
1. اكتب كتابة مختصرة لحامضاللاوريك.
  C12:0
2. اكتب تمثيلاً كاملاً للصيغة البنائيّة للناتج الإضافيّ الذي يَنتُج في تفاعل حلمأة التريليورين.
  התוצר הנוסף שמתקבל הוא גליצרול.
  נוסחת מבנה גליצרול:
ذائبيّة حامضاللاوريك في الماء منخفضة. فسّر لماذا.
בין מולקולות החומצה הלאורית ישנם אינטראקציות ון-דר-ולס וקשרי מימן. החלק ההידרופובי של המולקולה גדול ולכן אינטראקציות ון-דר-ולס בין מולקולות החומצה הלאורית חזקות. לא מתאפשרת יצירת קשרי מימן בין מולקולות החומצה הלאורית למים (או נוצרים מעט מאד קשרי מימן בין מולקולות המים למולקולות החומצה הלאורית).
يُستعمَل حامضاللاوريك أيضًا لإنتاج الصابون لاورات الصوديوم، CH₃(CH₂)₁₀COONa_(s).
1. يَنتُج لاورات الصوديوم في تفاعل حامضاللاوريك مع مادّة إضافيّة.
  حدِّد أيّة مادّة – NaOH_(aq) أم NaCℓ_(aq) – تلائم التفاعل مع حامضاللاوريك لإنتاج الصابون. علّل تحديدك.
  החומר שנוצר הוא NaOH_(aq). התגובה היא תגובת חומצה בסיס.
2. توجد بين جسيمات لاورات الصوديوم أربطة أيونيّة وكذلك تأثيرات متبادلة من نوع ڤان در ڤالس.
  فسّر هذا التحديد.
  חלק הידרופובי גדול, בין החלקים ההידרופוביים ( הפחמימניים) ישנם אינטראקציות ואן דר ואלס, וחלק יוני בין יוני הנתרן החיובי לבין הקצה הקרבוקסילי שללא המימן הוא טעון שלילי.

11. الحسابات الكيميائيّة وحالة الغاز

يتناول السؤال غاز أكسيد النتروز، N₂O_(g)، الذي يُسمّى “غاز الضحك”.

في وعاء مغلق A حجمه 1 لتر يوجد 4.4 غرام N₂O_(g).
في وعاء مغلق B حجمه 2 لتر يوجد 6.4 غرام أوكسجين، O₂_(g).
الوعاءان موجودان في درجة حرارة متشابهة.
أمامك قولان I وَ II.
حدِّد أيّ قول من القولين، I أم II، هو القول الصحيح. علّل تحديدك.
1. ضغط الغاز في الوعاء A هو ضعف ضغط الغاز في الوعاء B.
2. ضغط الغاز في الوعاء A يساوي ضغط الغاز في الوعاء B.
  כלי A כלי B
  חומר N₂O_(g) O₂_(g)
  m (גרם) 4.4 6.4
  Mw (גרם למול) 44 32
  n 0.1 0.2
  V 1 2
  היגד II נכון כי בכלי B מספר המולים של הגז כפול ממספר המולים בכלי A, אבל גם נפח הכלי הוא פי 2, ולכן היחס ליחידת נפח במספר החלקיקים הוא שווה. מספר ההתנגשויות בדפנות הכלי ליחידת זמן ושטח יהיה זהה.
في درجات حرارة أعلى من 577°C, N₂O_(g) إلى عنصرَيْه، النيتروجين والأوكسجين.
1. اكتب معادلة موازَنة لتفاعل تحلُّل N₂O_(g) إلى عنصرَيْه.
  N₂O_(g) → N_2(g) + ½O_2(g)
2. أجروا تجربة. أدخلوا N₂O_(g). إلى وعاء مغلق يحوي هواءً. سخّنوا الوعاء حتّى درجة حرارة 600°C، خلال t دقائق، إلى أن توقّف ضغط الغازات في الوعاء عن التغيّر.
  أيّ رسم بيانيّ من الرسوم البيانيّة III–I التي أمامك يصف بصورة صحيحة تغيُّر عدد مولات O₂_(g) داخل الوعاء؟ علّل.
  גרף II
  באויר יש חמצן ועד לזמן t נוצר עוד חמצן, ולכן מספר המולים של החמצן גדל ומדקה t אין שינוי.
يستعملون N₂O_(g) بِدَمْج مع O₂_(g)، في علاج الأسنان (خاصّةً لدى الأطفال) من أجل تقليصالإحساس
بالألم ومستوى القلق والخوف.
يَستنشق المعالَج خليطًا للغازَيْن من داخل كمّامة موضوعة على أنفه.
في 100 ملل من خليط الغازَيْن في شروط الغرفة يوجد 30 ملل N₂O_(g) وَ 70 ملل O₂_(g).
في كلّ نَفَس يَستنشق المعالَج 500 ملل من خليط الغازَيْن.
احسب عدد جزيئات N₂O_(g) التي يَستنشقها المعالَج في كلّ نَفَس.
فصّل حساباتك.
معطى أنّ:
- حجم 1 مول غاز في شروط الغرفة هو 25 لترًا.
- في 1 مول جسيمات يوجد 6.02×10²³ جسيم.
  אם ב- 100 מ”ל תערובת יש 30 מ”ל N₂O_(g) אז ב- 500 מ”ל תערובת יש 150 מ”ל N₂O_(g) שהם 0.15 ליטר.
  $n = \frac{V}{Vm} = \frac{0.15}{25} = 0.006$
  N = n × NA = 0.006 × 6.02×10²³ = 3.612×10²¹
  מספר המולקולות הוא 3.612×10²¹ מולקולות N₂O_(g).
ד
1. يخزنون أكسيد النتروز في ضغط عالٍ، في الحالة السائلة، في أوعية خاصّة.
  وعاء معدّ للاستعمال في عيادة أسنان يحوي 2.92 كغم N₂O_(ℓ).
  ماذا كان حجم هذه الكتلة من N₂O_(g) אلو خزنوه في شروط الغرفة؟
  فصّل حساباتك.
  معطى أنّ: حجم 1 مول غاز في شروط الغرفة هو 25 لترًا.
  $n = \frac{m}{Mw} = \frac{2920}{44} = 66.36 m o l$
  V = n×Vm = 66.36×25 = 1659 Litter
  נפח הגז יהיה 1659 ליטר.
2. في الصناعة، يُنتِجون الغاز N₂O_(g) بواسطة تسخين نترات الأمونيوم، NH₄NO_3(s)، حسب التفاعل:
  NH₄NO_3(s) → N₂O_(g) + H₂O_(ℓ)
  احسب كتلة NH₄NO_3(s) اللازمة لإنتاج 2.92 كغم من أكسيد النتروز.
  فصّل حساباتك.
  NH₄NO_3(s) N₂O_(g)
  1 : 1 יחס מולים
  66.36 $\overset{\times \frac{1}{1}}{\to}$ 66.36 n (מול)
  80 Mw (גרם למול)
  5308.8 m (גרם)
  דרושים 5308.8 גרם NH₄NO_3(s).

12. الأكسدة – الاختزال والحسابات الكيميائيّة

يتناول السؤال عنصر الكلور، Cℓ_2(g)، وبعضمركَّباته.

الكلور هو أحد الموادّ المتفاعِلة في كلّ واحد من التفاعلات (1) – (3) التي أمامك:
(1) Cℓ_2(g) + 2Na_(s) → 2NaCℓ_(s)
(2) Cℓ_2(g) + F_2(g) → 2CℓF_(g)
(3) Cℓ_2(g) + 2H₂O_(ℓ) → 2HCℓO_(aq) + H₃O⁺_(aq) + Cℓ‾_(aq)
1. بالنسبة لكلّ واحد من التفاعلين (1) وَ (2)، حدِّد هل Cℓ_2(g) هو المؤكسِد أم المختزِل. علّل.
  בתגובה (1) Cℓ_2(g) הוא מחמצן, כי הוא יורד בדרגת החמצון מ- 0 ל- 1-, הוא מקבל אלקטרונים ועובר תגובת חיזור.
  בתגובה (1) Cℓ_2(g) הוא מחזר, כי הוא עולה בדרגת החמצון מ- 0 ל- 1+, הוא מוסר אלקטרונים ועובר תגובת חמצון.
2. في التفاعل (3) توجد ذرّات كلور في ثلاثة أنواع جسيمات.
  حدِّد درجة تأكسد ذرّات الكلور في كلّ واحد من الجسيمات.
3. بالنسبة للتفاعل (3)، حدِّد هل Cℓ_2(g) מيتفاعل كمؤكسِد فقط، أم كمختزِل فقط، أم كمؤكسِد
  وكمختزِل أيضًا.
  על פי קביעת דרגות החמצון בתגובה מספר (3)ניתן לקבוע כי ה- Cℓ_2(g) מגיב גם כמחמצן וגם כמחזר.
ב
1. عندما يَدفِقون غاز كلور، Cℓ_2(g)، إلى وعاء يحوي رقيقة ألومنيوم، Aℓ_(s)، يحدث تفاعل.
  اكتب معادلة موازَنة للتفاعل بين Cℓ_2(g) وَ Aℓ_(s).
  2Aℓ_(s) + 3Cℓ_2(g) → 2AℓCℓ_3(s)
2. كم مول إلكترونات مرّت في التفاعل الذي تفَاعَلَ فيه 4.05 غرام Aℓ_(s) مع كمّيّة ملائمة من Cℓ_2(g)؟ فصّل حساباتك.
  
  e‾ Aℓ
  6 : 2 יחס מולים
  4.05 m (גרם)
  27 Mw (גרם למול)
  0.45 $\overset{\times \frac{6}{2}}{\to}$ 0.15 n
  עברו 0.45 מול אלקטרונים.

יهناك مركَّبات تحوي أيونات كلور متعدّدة الذرّات، مثل: أيونات فوق الكلورات، CℓO‾₄، وأيونات كلورات، CℓO‾₃، وأيونات هيپوكلوريت، CℓO‾.

البنود “ج ، د، ھ” تتناول استعمالات بعضهذه المركَّبات.

خليط من فوق كلورات الأمونيوم، NH₄CℓO_4(s) وَ Aℓ_(s)، يُستعمَل وقودًا صلبًا لتحريك الصواريخ التي تحمل السفن الفضائيّة.
هاتان المادّتان يمكنهما أن تتفاعلا حسب التفاعل (4) الذي أمامك.
(4) 3NH₄CℓO_4(s) + 3Aℓ_(s) → Aℓ₂O_3(s) + AℓCℓ_3(s) + 6H₂O_(g) + 3NO_(g)
في جهاز تجريبيّ، تفاعلت عيّنة من 0.6 مول NH₄CℓO_4(s) مع كمّيّة ملائمة من Aℓ_(s) حسب التفاعل (4).
احسب الحجم الكلّيّ للغازات، الذي نتج في هذا التفاعل. فصّل حساباتك.
معطى أنّ: حجم 1 مول غاز في شروط التجربة هو 35 لترًا.
NO_(g) H₂O_(g) NH₄CℓO_4(s)
3 : 6 : 3 יחס מולים
0.6 $\overset{\times \frac{3}{6}}{\to}$ 1.2 $\overset{\times \frac{6}{3}}{\to}$ 0.6 n (מול)
כולל n = 1.8moℓ
V=n×Vm=1.8×35=63
הנפח הכולל הוא 63 ליטר.
كلورات البوتاسيوم، KCℓO_3(g)، يُستعمَل، من ضمن استعمالات أخرى، مصدرًا لِ O₂_(g) في المختبرات.
في شروط ملائمة، يتحلّل KCℓO_3(g) إلى O₂_(g) وإلى ناتج إضافيّ.
حدِّد ما هي صيغة الناتج الإضافيّ – KCℓ أم KCℓO₄. علّل تحديدك.
ניתן לראות שהחמצן (O) עובר תגובת חמצון, עולה בדרגת החמצון, ולכן יש צורך לחפש תוצר שעבר תהליך חיזור.
נבדוק את דרגת החמצון בחומרים הנתונים:
התוצר הוא KCℓ כי אטומי הכלור עוברים תגובת חיזור, ירדו בדרגת החמצוחן מ- 5+ ל- 1-.
محلول هيپوكلوريت الصوديوم، NaCℓO_(aq)، الذي يُسمّى “إكونوميكا” يُستعمَل للتعقيم وللتنظيف.
في 100 ملل من محلول إكونوميكا أُذيبت 3 غرام NaCℓO_(s).
احسب التركيز المولاريّ لأيونات CℓO‾_(aq) في هذا المحلول. فصّل حساباتك.
CℓO‾_(aq) NaCℓO_(s)
1 : 1 יחס מולים
3 m (גרם)
74.5 Mw (גרם למול)
0.0412 $\overset{\times \frac{1}{1}}{\to}$ 0.0412 n (מול)
0.1 V (ליטר)
0.402 C (מול לליטר)

13. الأحماض والقواعد والحسابات الكيميائيّة

حامضالكبريتيك، H₂SO_4(ℓ)، هو مادّة خامة هامّة في الصناعة الكيميائيّة.

عندما يخلطون محلول H₂SO_4(aq) مع محلول هيدروكسيد الكالسيوم، Ca(OH)_2(aq), ، تَرْسُبُ مادّة صلبة بيضاء. هذه المادّة الصلبة هي كبريتات الكالسيوم، Ca₂SO_4(s) (“جبس”).
أمامك معادلة التفاعل:

Ca²⁺_(aq) + 2OH‾_(aq) + 2H₃O⁺_(aq) + SO^2-_4(aq) → CaSO_4(s) + 4H₂O_(ℓ)

أجرى بعضالطُلَّاب تجربة. إلى وعاء حوى 20 ملل من محلول H₂SO_4(aq) بتركيز 0.25M أضافوا بالتدريج 100 ملل من محلول Ca(OH)_2(aq)، وقاسوا التوصيل الكهربائيّ للمحلول.
الرسم البيانيّ الذي أمامك يعرضبشكل تخطيطيّ التغيّر في التوصيل الكهربائيّ للمحلول خلال التجربة.

א
1. فسّر لماذا التوصيل الكهربائيّ للمحلول في النقطة B قابل للإهمال.
  לא נותרו בתמיסה יונים ניידים. כל היונים שהיו בתמיסה הגיבו ויצרו מים ואת המוצק CaSO_4(s).
2. احسب التركيز المولاريّ لمحلول Ca(OH)_2(aq) الذي استعملوه في التجربة. فصّل حساباتك.
  H₃O⁺_(aq) H₂SO_4(aq)
  2 : 1 יחס מולים
  0.02 V (ליטר)
  0.25 C (מול לליטר)
  0.01 $\overset{\times \frac{2}{1}}{\to}$ 0.005 n (מול)
  OH‾_(aq) H₃O⁺_(aq)
  1 : 1 יחס מולים
  0.01 $\overset{\times \frac{1}{1}}{\to}$ 0.01 n (מול)
  Ca(OH)_2(aq) OH‾_(aq)
  1 : 2 יחס מולים
  0.005 $\overset{\times \frac{1}{2}}{\to}$ 0.01 n (מול)
  0.05 V (ליטר)
  0.1 C (מול לליטר)
  הריכוז של תמיסת Ca(OH)_2(aq) הוא 0.1M.
قاس الطُلَّاب خلال التجربة pH المحلول أيضًا.
1. وُجد أنّ pH المحلول في النقطة A التي في الرسم البيانيّ المعطى هو أقلّ من pH المحلول في النقطة B. فسّر هذه النتيجة.
  בנקודה A היו בתמיסה עודף יוני H₃O⁺_(aq). נקודה B היא נקודת הסתירה, אין בתמיסה עודף יוני OH‾_(aq) או עודף יוני H₃O⁺_(aq) ולכן ה- pH גבוה יותר (שווה ל-7).
2. وُجد أنّ pH المحلول في النقطة C التي في الرسم البيانيّ المعطى هو أعلى من pH المحلول في النقطة B. فسّر هذه النتيجة.
  בנקודה C יש בתמיסה עודף יוני OH‾_(aq), כתוצאה מעודף בתמיסת Ca(OH)_2(aq). ולכן ה- pH גבוה מ- 7 וגבוה מהערך בנקודה B.
في تجربة أخرى، خلطوا 200 ملل من محلول H₂SO_4(aq) بتركيز 0.25M مع 300 ملل من محلول هيدروكسيد البوتاسيوم، KOH_(aq)، بتركيز 0.3M . في التفاعل الذي حدث نتج سائل صافٍ (لم يَنتُج راسب).
1. اكتب معادلة صافية للتفاعل الذي حدث.
  H₃O⁺_(aq) + OH‾_(aq) → 2H₂O_(ℓ)
2. حدِّد إذا كان pH المحلول في نهاية التفاعل حامضيًّا أم قاعديًّا أم متعادلاً.
  فصّل حساباتك.
  H₃O⁺_(aq) H₂SO_4(aq)
  2 : 1 יחס מולים
  0.2 V (ליטר)
  0.25 C (מול לליטר)
  0.1 $\overset{\times \frac{2}{1}}{\to}$ 0.05 n (מול)
  OH‾_(aq) H₃O⁺_(aq)
  1 : 1 יחס מולים
  0.3 V (ליטר)
  0.3 C (מול לליטר)
  0.09 $\overset{\times \frac{1}{1}}{\to}$ 0.09 n (מול)
  OH‾_(aq) H₃O⁺_(aq)
  1 : 1 יחס מולים
  0.09 0.1 n התחלה (מול)
  0.09 0.09 n תגובה (מול)
  — 0.01 n סוף (מול)
  בתמיסה יש עודף יוני H₃O⁺_(aq) ולכן ה- pH של התמיסה חומצי.
3. احسب التركيز المولاريّ لأيونات K⁺_(aq) في المحلول الصافي الذي نتج. فصّل حساباتك.
  K⁺_(aq) KOH_(aq)
  1 : 1 יחס מולים
  0.09 $\overset{\times \frac{1}{1}}{\to}$ 0.09 n (מול)
  0.5 V (ליטר)
  0.18 C (מול לליטר)
  ריכוז יוני K⁺_(aq) הוא 0.18M.

14. الطاقة ووتيرة التفاعل

قام العلماء وطُلَّاب الكيمياء على مرّ السنين ببحث احتراق الشمعة.

المركَّب الأساسيّ الذي يُركِّب شَمْع الشمعة هو هيدروكربون صيغته الجزيئيّة هي: C₂₅H₅₂.

وُجد أنّه أثناء احتراق فتيلة الشمعة تحدث عدّة عمليّات: ينصهر الشمع، ويُمتَصّفي الفتيلة، ويتحوّل إلى غاز، ويتفاعل بتفاعل احتراق مع الأوكسجين، O₂_(g)، الذي في الهواء.

اكتب معادلة موازَنة لتفاعل الاحتراق الكامل لِ C₂₅H_52(g).
C₂₅H_52(g) + 38O₂_(g) → 25CO_2(g) + 26H₂O_(g)

البندان “ب” وَ “ج” يتناولان تجربة أجراها طُلَّاب في المختبر.

وَزَنَ الطُلَّاب شمعة (من شَمْع)، وألصقوها بطبق، وأشعلوا فتيلة الشمعة بواسطة عود ثقاب مُشتعِل إلى أن تكوّنت لهبة ثابتة في طرف الشمعة، وسجّلوا مشاهَداتهم.

ב
1. ما هي مجموعة التجربة في التجربة الموصوفة؟
  C₂₅H_52(g) , O₂_(g) , CO_2(g) , H₂O_(g)
2. حدِّد إذا كان القول الذي أمامك صحيحًا أم غير صحيح. علّل تحديدك.
  احتراق فتيلة الشمعة يُزوِّد فقط طاقة التنشيط اللازمة لتفاعل احتراق C₂₅H_52(g).
  לא נכון. על פי מה שכתוב בתחילת השאלה שעוות הנר עוברת גם היתוך (ממוצק לנוזל) ואידוי (מנוזל לגז) וכן חלק מהאנרגיה משתחררת בצורת אור בצבע צהוב.
بعد أن احترقت الشمعة لمدّة 10 دقائق، أطفأ الطُلَّاب الشمعة وَوَزَنُوها.
وُجد أنّ كتلة الشمعة انخفضت بِ 1 غرام.
وفقًا للحساب، وُجد أنّ كمّيّة الطاقة التي انطلقت في تفاعل احتراق 1 غرام C₂₅H_52(g) تساوي 34kJ.
احسب التغيّر في الإنتالبيا المعياريّة، ΔH⁰، في تفاعل احتراق 1 مول C₂₅H_52(g). فصّل حساباتك.
$n = \frac{m}{Mw} = \frac{1}{352} = 0.00284 m o l$
אנרגיה
(kJ) C₂₅H_52(g)
(מול)
34 0.002841
11967 1
משתחררים 11967kJ.
ד
1. إنتالبيا التبخير للهيدروكربون C₂₅H_52(ℓ) هي: .
  احسب قيمة ΔHº بالنسبة لتفاعل الاحتراق الكامل لِ 1 مول C₂₅H_52(ℓ).
  فصّل حساباتك.
  C₂₅H_52(ℓ) → ~~C₂₅H_52(g)~~ ΔH=126kJ
  ~~C₂₅H_52(g)~~ + 38O₂_(g) → 25CO_2(g) + 26H₂O_(g) ΔH=-11967kJ
  C₂₅H_52(ℓ) + 38O₂_(g) → 25CO_2(g) + 26H₂O_(g) ΔH=-11841kJ
2. أمامك مخطّط طاقة.
  انسخ المخطّط إلى دفترك، وأشر فيه إلى مكان الموادّ المتفاعِلة والنواتج لتفاعلَي الاحتراق:
  تفاعل الاحتراق الكامل لِ C₂₅H_52(g) وتفاعل الاحتراق الكامل لِ C₂₅H_52(ℓ).
  أشر في المخطّط الذي في دفترك إلى قيَم ΔHº الملائمة.

استُعملت الشموع المحترقة في الماضي أجهزة لقياس الزمن أيضًا.

لهذا الغرضأشاروا بجانب الشمعة إلى سلسلة خطوط بفوارق متساوية (انظر الرسم التوضيحيّ).
أمامك أربعة أقوال (1)-(4).
اذكر ما هي الأقوال التي تميّز احتراق الشمعة كجهاز لقياس الزمن.
(1) وتيرة احتراق الشمعة هي ثابتة.
(2) التغيّر في كتلة الشمعة في وحدة زمن هو ثابت.
(3) كمّيّة الطاقة التي تنطلق في وحدة زمن من احتراق الشمعة هي ثابتة.
(4) درجة حرارة لهبة الشمعة ترتفع بشكل ثابت

תוכן הפרק לימוד

اقتراح حلّ المتحان البچروت في الكيمياء 2018

תוכן הפרק