الحلول النموذجية لاسئلة وحدة الحموض والقواعد

قاعدة لويس : مادة لديها القدرة على منح زوج من الإلكترونات
تميه الأملاح : تفاعل أيونات الملح مع الماء كحمض أو كقاعدة
الرقم الهيدروجيني : سالب لوغاريتم أيون الهيدرونيوم
المحلول المنظم (ملغي للعام الدراسي 2006-2007).
محلول مائي لحمض ضعيف مع قاعدته المرافقة (الملازمة) أو محلول مائي لقاعدة ضعيفة مع حمضها المرافق. حيث أن المحلول المائي يحتوي على كمية عالية نسبيا من هذا الزوج. يعمل المحلول المنظم على مقاومة التغير في درجة الحموضة إذا أضيف له حمض أو قاعدة، فتبقى درجة الحموضة تقريبا ثابتة بعد إضافة حمض أو قاعدة للمحلول المنظم.
الأيون المشترك (ملغي للعام الدراسي 2006-2007).
أيون مرافق لحمض ضعيف أو لقاعدة ضعيفة. عند اضافته لمحلول ذلك الحمض أو لتلك القاعدة تتغير قيمة درجة الحموضة، لأن تأين الحمض الضعيف أو القاعدة الضعيفة عبارة عن حالة اتزان، اضافة هذا الأيون لحالة الإتزان يحدث لها خلل مما يؤدي إلى حدوث التفاعل الأمامي أو الخلفي من أجل تخفيف هذا الخلل و الوصول إلى حالة اتزان جديدة (حسب مبدأ لو شالتليير).
الكاشف (ملغي للعام الدراسي 2006-2007).
في حالة تفاعلات التعادل (تفاعل الحمض مع القاعدة): مركب عضوي، و هو حمض ضعيف أو قاعدة ضعيفة، له لون في حالته الجزيئية يختلف عن لونه في حالته الأيونية. يغير لونة عند (أو قريب جدا من) نقطة التكافؤ. من الأمثلة على كواشف تفاعلات التعادل:
المثيل البرتقالي يغير لونه حول درجة حموضة 4 و لونه في الوسط الحمضي أحمر و في الوسط القاعدي برتقالي
الفينول فثالين يغير لونه حول درجة حموضة 8 و لونه في الوسط الحمضي عديم اللون و في الوسط القاعدي زهري.
المعايرة (ملغي للعام الدراسي 2006-2007).
اضافة محلول معلوم التركيز تدريجيا من خلال سحاحة إلى محلول في دورق مخروطي مجهول التركيز أو بالعكس، من أجل تحديد تركيز المادة المجهولة مستعنين بكاشف ليدلنا على نقطة التكافؤ (نقطة نهاية التفاعل).

السؤال الثاني: ضع دائرة حول رمز الإجابة الصحيحة
أ- حمض حسب مفهوم لويس هو الخيار 4
BF3
ب- المادة التي تسلك كحمض أو كقاعدة (أمفوتورية) بحسب المادة التي تتفاعل معها هي الخيار الثاني
HCO3-
ج. محلول اثيل أمين تركيزه 0.1 مولر. الإثيل أمين قاعدة ضعيفة ثابت القاعدة لها 0.00046 و بالتالي درجة الحموضه للمحلول 11.9. إذن الإجابة الصحيحة هي الخيار الرابع (درجة الحموضة< 13)
د. قيمة درجة الحموضة لمحلول الهيدرزين الذي تركيزه 0.01 مولر و ثابت القاعدية له 0.000001 هي 10 (أي الخيار 3)
هـ. محلول الملح ذو التأثير الحمضي هو الذي مصدره حمض قوي و قاعدة ضعيفة. الخيار الصحيح هو الخيار 4 و هو نترات الأمونيومن حيث أن مصدر هذا الملح هو حمض النيتريك (حمض قوي) و الأمونيا (قاعدة ضعيفة).
و. محلول مائي لقاعدة ضعيفة التركيز 0.01 مولر و ثابت القاعدية 0.0000000016 . تركيز أيون الهيدرونيوم في هذا المحلول 0.0000000025 أي الخيار الثالث.
ز. (ملغي للعام الدراسي 2006-2007).
نسبة تركيز الأمونيا إلى تركيز الأمونيوم في المحلول المنظم الذي درجة حموضته 10. ثابت القاعدية للأمونيا 0.000018 . الجواب هو 5.6 أي الخيار الثاني.
ح. (ملغي للعام الدراسي 2006-2007).
تركيز الحمض مع اهمال التغير في الحجم عند إضافة 0.4 غرام هيدروكسيد الصوديوم (كتلة مولية 40 غرام لكل مول) = 0.01 مول لمعادلة 200 مل حمض الهيروكلوريك هو 0.05 مولر (الخيار 3). و السبب أنه في هذه الحالة يتفاعل الحمض مع القاعدة بنسبة 1 : 1 أي أن عدد مولات الحمض تساوي عدد مولات القاعدة = 0.01 مول و التركيز = المولات ÷ الحجم (لتر) = 0.01 ÷ 0.2 = 0.05

ط. تركيز أيون الهيدروكسيد في المنظفات المنزلية التي درجة حموضتها 12 هو الخيار 4 أي 0.01 مولر.
ي. درجة الحموضة لعصير البرتقال الذي تركيز الهيدرونيوم فيه 0.0003 الجواب 3.52 أي الخيار 3.

السؤال الثالث (ملغي للعام الدراسي 2006-2007).
أ. إذا اضيف للمحلول المنظم حمض، يتفاعل هذا الحمض مع القاعدة الضعيفة في المحلول المنظم فيقلل من تركيزها ولكن لا ينهيها و يزيد قليلا من تركيز الحمض الضعيف في المحلول المنظم و بالتالي تقل قيمة درجة الحموضة (تزيد حامضية المحلول) بمقدار ضئيل أي أنها تقريبا تبقى ثابتة. و إن اضيف للمحلول المنظم قاعدة، تتفاعل هذه القاعدة مع الحمض الضعيف في المحلول المنظم فيقلل من تركيزه ولكن لا ينهيه و يزيد قليلا من تركيز القاعدة الضعيفة في المحلول المنظم و بالتالي تقل تزيد درجة الحموضة (تزيد قاعدية المحلول) بمقدار ضئيل أي أنها تقريبا تبقى ثابتة.
ب. لأنها حموض أو قواعد ضعيفة تخضع لمبدأ الإتزان الكيميائي و تمتلك لون في الصيغة الجزيئية يختلف عن لونها في الصيغه الأيونية. فعلى سبيل المثال لو استخدمنا صبغة الفينول فثالين في تحديد تركيز حمض مجهول من خلال معايرته بمحلول هيدروكسيد الصوديوم معلوم التركيز المضاف من السحاحة.
يمكننا تمثيل اتزان الكاشف وفق التفاعل التالي
HIn ↔ H+ + In-
الحمض يمنح المحلول المائي أيونات الهيدروجين (يزيد تركيزه في الماء) فيتأثر الإتزان السابق لزيادة تركيز أيون الهيدروجين و يحدث التفاعل العكسي أي يحول الكاشف للصيغة الجزيئية و هي عديمة اللون فيكون الكاشف في المحلول الحمضي عديم اللون. عند نقطة التكافؤ (النهاية) أي بإضافة كمية من هيدروكسيد الصوديوم تكافىء كمية الحمض ثم تزيد عن الحمض بأيون هيدروكسيد واحد سوف يتفاعل مع أيون الهيدروجين في معادلة اتزان الكاشف و بالتالي يختل الإتزان لنقصان تركيز أيون الهيدروجين فيحدث التفاعل الأمامي لتقليل هذا الخلل فيتحول الكاشف للصيغة الأيونية ذات اللون الزهري و بالتالي نكشف عن نقطة التكافؤ ( نقطة النهاية).
السؤال الرابع:
أ. هذا السؤال خطأ لأن أيون الأمايد قاعدة قوية جدا (أقوى بأكثر من مليون مرة) من قاعدية أيون الهيدروكسيد و بالتالي التفاعل العكسي هو الذي يحدث وليس بأي شكل من الأشكال التفاعل الأمامي و لكن و على الرغم من خطأ السؤال سوف أقوم بوضح حل لهذا السؤال.
1- حسب برونستد – لوري : تمنح الأمونيا بروتونا لأيون الهيدروكسيد فتتحول لأيون الأمايد وتحول أيون الهيدروكسيد لجزيء ماء.
2- حسب لويس : أيون الهيدروكسيد يمنح زوجا من الإلكترونات لأحد ذرات الهيدروجين في الأمونيا و في نفس الوقت تفلت هذه الذرة من جزيء الأمونيا تاركة وراءها زوج إلكترونات الرابطة لذرة النيتروجين في الأمونيا لتحول جزيء الأمونيا لأيون الأمايد.
ب. محددات نظرية ارهينيوس هي 4 نقاط الموجودة في صفحة 157 وهي:
1- أن جميع القواعد يجب أن تحتوي على مجموعة أيون الهيدروكسيد (الأمونيا قاعدة و لا تحتويها)
2- عدم مقدرته تفسي حامضية أو قاعدية بعض الأملاح مثل أملاح الأمونيوم، أملاح الأمينات، أملاح الأحماض الكربوكسيلية و أملاح الفلورايد (الأملاح التي تنتج عن تفاعل حمض قوي مع قاعدة ضعيفة أو العكس).
3- عدم تحديدة لدور المذيب في تأيين الحمض أو القاعدة
4- اقتصار النظرية على المحاليل المائية.
السؤال الخامس. الحل في الملف المرفق1.
السؤال السادس
أ. الجواب 1× 10 قوة -7 و التوضيح في الملف المرفق1
ب. الجواب 8.4 و التوضيح: أولا نجد عدد مولات البردين = الكتلة ÷ الكتلة المولية = 0.114 غم ÷ 79 غم/مول=1.44 × 10 قوة -3 مول. التركيز = عدد المولات ÷ الحجم بالتر = 1.44 ÷ 1000 ÷0.315 = 4.58 × 10 قوة -3. تكملة الحل في الملف المرفق 1.
السؤال السابع
أ. كلما زاد الرقم الهيدروجيني زادت القاعدية و قلت الحموضة.
ملح نترات الأمونيوم يتأين بالكامل في الماء و يعطي أيون الأمونيوم الذي بدوره يتأين (يتميه) جزئيا في الماء و يعطي الأمونيا وأيون الهيدرونيوم فهو إذن حمض ضعيف.
هيدروكسيد الصوديوم قاعدة قوية (تتأين بالكامل في الماء فتعطي أيوني الهيدروكسيد و الصوديوم).
حمض الهيدروكلوريك حمض قوي يتأين بالكامل في الماء.
ملح فلوريد الصوديوم يتأين بالكامل في الماء و يعطي أيون الفلورايد الذي بدوره يتأين (يتميه) جزئيا في الماء و يعطي فلوريد الهيدروجين وأيون الهيدروكسيد فهو إذن قاعدة ضعيفة.
إذن إذا أخذنا محاليل لهذه المواد لها نفس التركيز يكون الرقم الهيدروجيني الأعلى على التوالي كما يلي:
هيدروكسيد الصوديوم (قاعدة قوية)> فلوريد الصوديوم (قاعدة ضعيفة)> نترات الأمونيوم (حمض ضعيف) > حمض الهيدروكلوريك (حمض قوي).
ب. (ملغي للعام الدراسي 2006-2007).
عدد المولات = الحجم (لتر) × التركيز
عدد مولات الأمونيا = 36 ÷1000 × 0.2 = 0.0072 مول
حجم الخليط = 36 + 46 = 82 مل. إذن تركيز الأمونيا عند الخلط = 0.0072 ÷ (82÷1000) = 0.0878 مولر
بنفس الطريقة نحسب تركيز الأمونيوم أو بطريقة أخرى كما يلي: تركيز الأمونيوم بعد الخلط = (0.2 × 46) ÷ 82 = 0.112195 مولر. تكملة الحل موضحة في الملف المرفق 2 و الجواب هو 9.148 .
ج. (ملغي للعام الدراسي 2006-2007).
تركيز حمض الهيدروكلوريك المضاف للمحلول = عدد المولات ÷ الحجم (لتر) = 0.001 ÷ (100÷ 1000) = 0.01 مولر.
يصبح تركيز الأمنيوم = 0.112195 + 0.01 = 0.122195 مولر.
يصبح تركيز الأمونيا = 0.0878 – 0.01 = 0.0778 مولر.
يبقى تركيز أيون الهيدروكسيد مجهولا. تكملة الحل موضحة في الملف المرفق 2 و الجواب هو9.06
السؤال الثامن (ملغي للعام الدراسي 2006-2007).
أ. عدد مولات حمض النيتريك = الحجم (لتر) × التركيز = (15 ÷ 1000) × 0.2 = 0.003 مول.
عدد مولات 10 مل من محلول هيدروكسيد الصوديوم الذي تركيزه 0.1 مولر = (10 ÷ 1000) × 0.1 = 0.001 مول.
بما أن حمض النيتريك يتفاعل مع هيدروكسيد الصوديوم بنسبة 1 : 1 إذن عدد مولات حمض النيتريك المتبقية بعد إضافة 10 مل من محلول هيدروكسيد الصوديوم = 0.003 – 0.001 = 0.002 مول.
تركيز الحمض المتبقي بعد الخلط = 0.002 ÷ (25 ÷ 1000) = 0.08 مولر
قيمه درجة الحموضة هي 1.096.
ب. 15 مل × 0.2 مول/ لتر = ح مل × 0.1 مول / لتر. إذن الحجم = 30 مل من محلول هيدروكسيد الصوديوم.
ج. قيمة درجة الحموضة عند نقطة التعادل هي 7 لأن الملح الناتج نترات البوتاسيوم لا يتميه و إنما يتميأ.

السؤال التاسع
أ. إضافة كلوريد الأمونيوم للأمونيا يقلل تركيز هيدروكسيد الصوديوم و بالتالي يقلل درجة الحموضة. و يمكن تفسير ذلك : أن الأمونيا تتأين جزئيا في الماء مكونة حالة من الإتزان منتجة أيون الأمونيوم و أيون الهيدروكسيد. بإضافة كلوريد الأمونيوم(الذي يتأين بالكامل في الماء)لنظام الإتزان يختل الإتزان و لكي يعدل نفسه لحالة اتزان جديدة لا بد من تقليل تركيز الأمونيوم فيحدث التفاعل العكسي و نتيجة لذلك يقل تركيز أيون الهيدروكسيد و تقل قيمة درجة الحموضة. (ملح كلوريد الأمونيوم ذو تأثيرحمضي لأن مصدره حمض قوي و قاعدة ضعيفة)
ب. اضافة فلوريد البوتاسيوم لمحلول فلوريد الهيدروجين يقلل تركيز أيون الهيدرونيوم و بالتالي يزيد درجة الحموضة و السبب أن حمض فلوريد الهيدروجين حمض ضعيف يتأين جزئيا في الماء ليكون أيون الهيدرونيوم وأيون الفلورايد. اضافة فلوريد البوتاسيوم (الذي يتأين بالكامل في الماء) لنظام الإتزان يختل الإتزان و لكي يعدل نفسه لحالة اتزان جديدة لا بد من تقليل تركيز الفلورايد فيحدث التفاعل العكسي و نتيجة لذلك يقل تركيز أيون الهيدرونيوم بالتالي يزيد درجة الحموضة. (ملح فلوريد البوتاسيوم ذو تأثير قاعدي لأن مصدره قاعدة قوية وحمض ضعيف).
ج. اضافة ملح كلوريد الصوديوم لحمض الهيدروكلوريك المركز لن يؤثر في قيمة درجة الحموضة لأن حمض الهيدروكلوريك حمض قوي يتأين بالكامل و لأن كلوريد الصوديوم يتميأ و لا يتميه فمصدره حمض قوي و قاعة قوية.
السؤال العاشر. حله في الملف المرفق 3