المحاضرة السابعة/ الاتزان الكيميائي – أسئلة وزارية

حلول مجموعة اسئلة و امثلة حول الاتزان الكيميائي

بالاعتماد على الصورة، إليك السؤال والحل:

السؤال:

في المنهج الجديد 2022/2023، وُضع 4 مول من غاز HF في وعاء سعته 2 لتر، وبدرجة حرارة 27°C. تُرك في الوعاء المغلق حتى تمَّ التوازن حسب المعادلة:

$2HF \rightleftharpoons H_2 + F_2$

فإذا كان $K_p = 1.21$ عند الاتزان، احسب الكتلة الجزيئية لغاز HF عند الاتزان علمًا أن:

$$M = 20 \, \text{g/mol}, \quad \sqrt{1.21} = 1.1$$

الحل:

1. كتابة المعادلة الكيميائية:

$$2HF \rightleftharpoons H_2 + F_2$$

2. المعطيات:

• عدد مولات HF الابتدائية = 4 mol
• الحجم = 2 L
• درجة الحرارة = 27°C (أي 300 K تقريبا لكن لن نحتاجها هنا لأن Kp معطى)
• $K_p = 1.21$
• الكتلة المولية لـ HF = 20 g/mol
• $\sqrt{1.21} = 1.1$

3. نحسب التركيز الابتدائي لـ HF:

$$[HF]_0 = \frac{4}{2} = 2 \, \text{mol/L}$$

4. نفرض أن التغير في التركيز = $-2x$ لـ HF، فيكون:

• HF: $2 – 2x$
• H₂: $x$
• F₂: $x$

5. نعوض في تعبير ثابت الاتزان $K_p$:

$$K_p = \frac{P_{H_2} \cdot P_{F_2}}{(P_{HF})^2} = \frac{x \cdot x}{(2 – 2x)^2}$$ $$1.21 = \frac{x^2}{(2 – 2x)^2}$$ $$\sqrt{1.21} = \frac{x}{2 – 2x}$$ $$1.1 = \frac{x}{2(1 – x)}$$ $$1.1 \cdot 2(1 – x) = x \Rightarrow 2.2 – 2.2x = x \Rightarrow 2.2 = 3.2x \Rightarrow x = \frac{2.2}{3.2} = 0.6875$$

6. نحسب عدد مولات HF عند الاتزان:

$$n_{HF} = (2 – 2x) \cdot 2 = (2 – 2 \cdot 0.6875) \cdot 2 = (2 – 1.375) \cdot 2 = 0.625 \cdot 2 = 1.25 \, \text{mol}$$

7. نحسب الكتلة:

$$m = n \cdot M = 1.25 \cdot 20 = 25 \, \text{g}$$

الإجابة النهائية:

كتلة غاز HF عند الاتزان = 25 جرام.