الكيمياء العامة: حزمة المراجعة المكثفة

أوراق القوانين، وأهم خطوات الحل لكل موضوع، و14 مسألة تدريبية، مع الحلول الكاملة في الخلف.

مسائل جديدة العودة إلى المقرّر

في نافذة الطباعة اختر «حفظ بصيغة PDF» لحفظ نسخة على جهازك.

1القوانين وطرق الحل

الحسابات الكيميائية

المولات: n = m/M
التركيز: c = n/V
النسبة المولية: استخدم معاملات المعادلة الموزونة
المتفاعل المحدِّد: المتفاعل الذي ينفد أولًا
المردود المئوي: الفعلي / النظري × 100%

الطريقة

اكتب المعادلة الكيميائية ووازنها.
حوّل الكتلة المعطاة إلى مولات: n = m/M.
استخدم المعاملات كنسبة مولية لإيجاد مولات المادة المطلوبة.
حوّل مرة أخرى إلى كتلة بـ m = n·M. مع متفاعلين، أوجد المتفاعل المحدِّد أولًا.

المولارية والتخفيف

المولارية: c = n/V (mol/L)
المولات: n = m/M
التخفيف: c₁V₁ = c₂V₂
الخلط: c = (c₁V₁ + c₂V₂)/(V₁ + V₂)

الطريقة

حوّل الكتلة إلى مولات بـ n = m/M.
حوّل الحجم إلى لترات.
المولارية c = n/V بوحدة mol/L.
في التخفيف تبقى المولات نفسها: c₁V₁ = c₂V₂.

قانون الغاز المثالي

قانون الغاز المثالي: pV = nRT
ثابت الغاز: R = 8,314 J/(mol·K)
قانون الغاز العام: p₁V₁/T₁ = p₂V₂/T₂
المولات: n = m/M
درجة الحرارة: T[K] = T[°C] + 273,15

قياس الحرارة (المسعرية) والإنثالبي

الحرارة: q = m·c·ΔT
الماء: c = 4,18 J/(g·°C)
المسعر: الحرارة المفقودة = الحرارة المكتسبة
إنثالبي التفاعل: ΔH° = ΣΔH°_f(products) − ΣΔH°_f(reactants)

الاتزان الكيميائي

ثابت الاتزان: K_c = [C]^c[D]^d/([A]^a[B]^b)
جدول ICE: ابتدائي، تغيّر (×المعامل)، اتزان
المعادلة التربيعية: x = (−b + √(b² − 4ac))/(2a)

الطريقة

اكتب K_c بالنواتج على المتفاعلات، كلٌّ مرفوع إلى قوة معامله.
أنشئ جدول ICE: الابتدائي، والتغيّر (بخطوات x مضروبة في المعاملات)، والاتزان.
عوّض تعابير الاتزان في K_c وحلّ لإيجاد x.
تحقّق مما إذا كانت x صغيرة بما يكفي للتقريب؛ وإلا فحلّ المعادلة التربيعية.

pH والمحاليل المنظمة

pH: pH = −log[H⁺]
pOH: pOH = −log[OH⁻], pH + pOH = 14
حمض ضعيف: [H⁺] ≈ √(K_a·c)
محلول منظّم: pH = pK_a + log([A⁻]/[HA])
التخفيف: c₁V₁ = c₂V₂

الطريقة

حدّد ما إذا كان الحمض أو القاعدة قويًا (تام التفكك) أم ضعيفًا.
الحمض القوي: [H⁺] تساوي تركيزه. القاعدة القوية: أوجد [OH⁻] أولًا.
الحمض الضعيف: حلّ K_a = x²/(c − x) لإيجاد x = [H⁺].
pH = −log[H⁺]، و pH + pOH = 14 عند 25 °C.

حركية التفاعلات

الرتبة الأولى: ln(C_A/C_A0) = −kt
عمر النصف (الرتبة الأولى): t_½ = ln 2/k
الرتبة الثانية: 1/C_A = 1/C_A0 + kt
أرينيوس: k = A·e^−E_a/(RT)
درجتا حرارة: ln(k₂/k₁) = (E_a/R)(1/T₁ − 1/T₂)

2مسائل تدريبية

1.الحسابات الكيميائيةمتوسطة

يتفاعل 16 g من Al و40 g من Cl₂ وفق 2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃. ما كتلة m من AlCl₃ التي يمكن أن تتكون؟

M(Al) = 26,98M(Cl₂) = 70,9M(AlCl₃) = 133,33 g/mol

m = g

2.الحسابات الكيميائيةصعبة

في التفاعل C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂، يتفاعل 20 g من C₆H₁₂O₆ تمامًا (المتفاعلات الأخرى بكميات زائدة) ويُجمع 8,6 g من CO₂. أوجد المردود المئوي Y.

M(C₆H₁₂O₆) = 180,16 g/molM(CO₂) = 44,01 g/molالفعلي: 8,6 g

Y = %

3.المولارية والتخفيفمتوسطة

تحتاج إلى 100 mL من محلول تركيزه 0,5 mol/L ولديك محلول أصلي (مخزون) تركيزه 5 mol/L. ما حجم المحلول الأصلي V₁ الذي تحتاجه؟

c₁ = 5 mol/Lc₂ = 0,5 mol/LV₂ = 100 mL

V₁ = mL

4.المولارية والتخفيفصعبة

يُخلط 50 mL من محلول تركيزه 2 mol/L مع 400 mL من محلول للمادة نفسها تركيزه 0,75 mol/L. أوجد تركيز المزيج c (الحجوم قابلة للجمع).

c₁ = 2 mol/LV₁ = 50 mLc₂ = 0,75 mol/LV₂ = 400 mL

c = mol/L

5.قانون الغاز المثاليمتوسطة

خزان سعته 50 L يحتوي على 390 g من Ar عند 55 °C. اعتبره غازًا مثاليًا وأوجد الضغط P.

m = 390 gM = 39,95 g/molV = 50 LT = 55 °CR = 8,314 J/(mol·K)

P = kPa

6.قانون الغاز المثاليصعبة

أوجد كثافة ρ لـ CO₂ عند 250 kPa و 140 °C، معتبرًا إياه غازًا مثاليًا.

M = 44,01 g/molP = 250 kPaT = 140 °CR = 8,314 J/(mol·K)

ρ = kg/m³

7.قياس الحرارة (المسعرية) والإنثالبيمتوسطة

قطعة من الألومنيوم كتلتها 75 g (c = 0,897 J/(g·°C)) عند 180 °C تُلقى في 300 g من الماء (c = 4,18 J/(g·°C)) عند 24 °C في كوب معزول. أوجد درجة الحرارة النهائية T_f.

m_metal = 75 gc_metal = 0,897 J/(g·°C)T_metal = 180 °Cm_water = 300 gT_water = 24 °Cc_water = 4,18 J/(g·°C)

T_f = °C

8.قياس الحرارة (المسعرية) والإنثالبيصعبة

استخدم إنثالبيات التكوين القياسية لإيجاد ΔH° للتفاعل C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O(l).

ΔH°f(C₃H₈) = −103,8 kJ/molΔH°f(CO₂) = −393,5 kJ/molΔH°f(H₂O, l) = −285,8 kJ/molΔH°f(O₂) = 0

ΔH° = kJ

9.الاتزان الكيميائيمتوسطة

يوضع 0,1 mol/L من H₂ و 0,1 mol/L من I₂ في وعاء فيتفاعلان: H₂ + I₂ ⇌ 2HI، مع K_c = 4. أوجد تركيز الاتزان [H₂].

[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0,1 mol/LK_c = 4

[H₂] = mol/L

10.الاتزان الكيميائيصعبة

يتفكك PCl₅: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂، مع K_c = 0,2 عند درجة حرارة التفاعل. يحتوي الوعاء في البداية على 0,8 mol/L من PCl₅ فقط. أوجد تركيز الاتزان [Cl₂].

[PCl₅]₀ = 0,8 mol/LK_c = 0,2

[Cl₂] = mol/L

11.pH والمحاليل المنظمةمتوسطة

أوجد pH pH لمحلول تركيزه 0,05 mol/L من حمض البنزويك (Ka = 6,3 × 10⁻⁵).

c = 0,05 mol/LKa = 6,3 × 10⁻⁵

pH =

12.pH والمحاليل المنظمةصعبة

يحتوي محلول منظم حجمه 1,00 L على 0,25 mol من حمض الأسيتيك و0,1 mol من قاعدته المرافقة (Ka = 1,8 × 10⁻⁵). يُضاف 0,02 mol من NaOH. أوجد pH الجديد pH.

n(HA) = 0,25 moln(A⁻) = 0,1 moln(OH⁻) = 0,02 molKa = 1,8 × 10⁻⁵

pH =

13.حركية التفاعلاتمتوسطة

في تفاعل من الرتبة الأولى ينخفض تركيز A من 1,5 mol/L إلى 0,9 mol/L في 15 min. أوجد ثابت السرعة k.

C_A0 = 1,5 mol/LC_A = 0,9 mol/Lt = 15 min

k = min⁻¹

14.حركية التفاعلاتصعبة

لتفاعل ثابت سرعة 0,1 min⁻¹ عند 35 °C وطاقة تنشيط 40 kJ/mol. أوجد ثابت السرعة k₂ عند 45 °C.

k₁ = 0,1 min⁻¹T₁ = 35 °CT₂ = 45 °CE_a = 40 kJ/molR = 8,314 J/(mol·K)

k₂ = min⁻¹

3المحاليل

1.الحسابات الكيميائية

الإجابة: m = 50,15 g

الحسابات الكيميائية: المعادلة الموزونة تعدّ الجسيمات لا الغرامات. حوّل الكتلة إلى مولات بـ n = m/M، واستخدم معاملات المعادلة كنسبة مولية، ثم حوّل مجددًا بـ m = n·M. مع متفاعلين، المتفاعل المحدِّد هو الذي ينفد أولًا ويحدد كمية الناتج.

مولات كل متفاعل

n(Al) = 16/26,98 = 0,593 mol

n(Cl₂) = 40/70,9 = 0,5642 mol

المتفاعل المحدِّد

0,593/2 = 0,2965, 0,5642/3 = 0,1881 → Cl₂

كتلة الناتج

n(AlCl₃) = 0,1881·2 = 0,3761 mol

m = 0,3761·133,33 = 50,15 g

الإجابة

m = 50,15 g

2.الحسابات الكيميائية

الإجابة: Y = 88,01 %

المردود النظري

n(C₆H₁₂O₆) = 20/180,16 = 0,111 mol

m = 0,111·2/1·44,01 = 9,771 g

المردود المئوي

Y = 8,6/9,771·100 = 88,01%

الإجابة

Y = 88,01%

3.المولارية والتخفيف

الإجابة: V₁ = 10 mL

المولارية: التركيز c = n/V بوحدة mol/L، حيث n = m/M. يضيف التخفيف مذيبًا لا مذابًا، لذا يبقى عدد المولات ثابتًا: c₁·V₁ = c₂·V₂. وعند خلط محلولين للمذاب نفسه تُجمع المولات وتُجمع الحجوم أيضًا.

حجم المحلول الأصلي

V₁ = c₂·V₂/c₁ = 0,5·100/5 = 10 mL

الإجابة

V₁ = 10 mL

4.المولارية والتخفيف

الإجابة: c = 0,8889 mol/L

الكمية الكلية

n = 2·50 + 0,75·400 = 400 mmol

تركيز المزيج

c = 400/450 = 0,8889 mol/L

الإجابة

c = 0,8889 mol/L

5.قانون الغاز المثالي

الإجابة: P = 532,7 kPa

قانون الغاز المثالي: PV = nRT، مع n = m/M.

المولات

n = m/M = 390/39,95 = 9,762 mol

T = 55 + 273,15 = 328,1 K

الضغط

P = nRT/V = 9,762·8,314·328,1/0,05 = 532,7 kPa

الإجابة

P = 532,7 kPa

6.قانون الغاز المثالي

الإجابة: ρ = 3,203 kg/m³

كثافة الغاز المثالي: ρ = PM/(RT).

أعد ترتيب قانون الغاز

PV = (m/M)RT → ρ = m/V = PM/(RT)

T = 140 + 273,15 = 413,1 K

الكثافة

ρ = 250·44,01/(8,314·413,1) = 3,203 kg/m³

الإجابة

ρ = 3,203 kg/m³

7.قياس الحرارة (المسعرية) والإنثالبي

الإجابة: T_f = 31,94 °C

الحرارة والإنثالبي: تسخين مادة يتطلب q = m·c·ΔT. في المسعر، الحرارة التي يفقدها الجسم الساخن تساوي الحرارة التي يكتسبها الجسم البارد. ويُحسب تغيّر إنثالبي التفاعل من إنثالبيات التكوين: ΔH° = ΣΔH°f(النواتج) − ΣΔH°f(المتفاعلات)، كلٌّ مضروبًا في معامله.

موازنة الحرارة

75·0,897·(180 − T_f) = 300·4,18·(T_f − 24)

احسب درجة الحرارة النهائية

T_f = (67,28·180 + 1254·24)/(67,28 + 1254) = 31,94 °C

الإجابة

T_f = 31,94 °C

8.قياس الحرارة (المسعرية) والإنثالبي

الإجابة: ΔH° = −2220 kJ

إنثالبي التفاعل

ΔH° = [3·(−393,5) + 4·(−285,8)] − [1·(−103,8) + 5·0] = −2220 kJ

الإجابة

ΔH° = −2220 kJ

سالبة: التفاعل يطلق حرارة (طارد للحرارة).

9.الاتزان الكيميائي

الإجابة: [H₂] = 0,05 mol/L

الاتزان الكيميائي: للتفاعل aA + bB ⇌ cC + dD، ثابت الاتزان هو K_c = [C]^c[D]^d/([A]^a[B]^b)، باستخدام التراكيز عند الاتزان. يربط جدول ICE (ابتدائي، تغيّر، اتزان) الكميات الابتدائية بكميات الاتزان من خلال مجهول واحد x مضروبًا في المعاملات.

عبارة الاتزان

4 = (2x)²/(0,1 − x)²

خذ الجذر التربيعي

2 = 2x/(0,1 − x) → x = 0,1·2/(2 + 2) = 0,05 mol/L

تركيز الاتزان

[H₂] = 0,1 − x = 0,05 mol/L

الإجابة

[H₂] = 0,05 mol/L

10.الاتزان الكيميائي

الإجابة: [Cl₂] = 0,3123 mol/L

عبارة الاتزان

0,2 = x²/(0,8 − x) → x² + 0,2·x − 0,16 = 0

حُلّ المعادلة التربيعية

x = (−0,2 + √(0,2² + 4·0,16))/2 = 0,3123 mol/L

تركيز الاتزان

[Cl₂] = x = 0,3123 mol/L

الإجابة

[Cl₂] = 0,3123 mol/L

11.pH والمحاليل المنظمة

الإجابة: pH = 2,759

pH: pH = −log₁₀[H₃O⁺] و pOH = −log₁₀[OH⁻]، مع pH + pOH = 14 عند 25 °C. تتأين الأحماض والقواعد القوية تأينًا كاملًا. أما الحمض الضعيف فجزئيًا فقط: Ka = x²/(c − x)، حيث x = [H₃O⁺]. المحلول المنظم من حمض ضعيف وقاعدته المرافقة يتبع معادلة هندرسون–هاسلباخ: pH = pKa + log([A⁻]/[HA]).

الاتزان

HA ⇌ H⁺ + A⁻: يتأين x mol/L من الحمض.

Ka = x²/(0,05 − x) → x = 0,001744 mol/L

pH

pH = −log(0,001744) = 2,759

الإجابة

pH = 2,759

12.pH والمحاليل المنظمة

الإجابة: pH = 4,462

التعادل

n(HA) = 0,25 − 0,02 = 0,23 mol

n(A⁻) = 0,1 + 0,02 = 0,12 mol

هندرسون–هاسلباخ

pH = 4,745 + log(0,12/0,23) = 4,462

الإجابة

pH = 4,462

13.حركية التفاعلات

الإجابة: k = 0,03406 min⁻¹

Integrated rate laws: zero order: C = C₀ − kt (straight line, t½ = C₀/(2k)); first order: ln(C₀/C) = kt (t½ = ln 2/k); second order: 1/C − 1/C₀ = kt (t½ = 1/(kC₀)). Conversion X means C = C₀(1 − X).

قانون الرتبة الأولى المتكامل

k = ln(C_A0/C_A)/t = ln(1,5/0,9)/15 = 0,5108/15 = 0,03406 min⁻¹

الإجابة

k = 0,03406 min⁻¹

14.حركية التفاعلات

الإجابة: k₂ = 0,1634 min⁻¹

سرعات التفاعل: لتفاعل من الرتبة الأولى −dC/dt = kC، لذا C = C₀·e^−kt وعمر النصف ln 2/k لا يعتمد على التركيز. لتفاعل من الرتبة الثانية 1/C = 1/C₀ + kt. يزداد ثابت السرعة مع درجة الحرارة وفق أرينيوس: k = A·e^−Ea/(RT).

درجات الحرارة المطلقة

T₁ = 308,1 K, T₂ = 318,1 K

نسبة أرينيوس

ln(k₂/k₁) = −(40000/8,314)·(1/318,1 − 1/308,1) = 0,4907

k₂ = 0,1·e^0,4907 = 0,1634 min⁻¹

الإجابة

k₂ = 0,1634 min⁻¹

ExamProblems · examproblems.com/courses/general-chemistry