أيُّ زوج من الأملاح الآتية يمكن التمييز بينهما باستخدام حمض الهيدروكلوريك؟
حمض الهيدروكلوريك يميز بين Na₃PO₄ و Na₂SO₃ لأن الكبريتيت يتفاعل مطلقًا غاز SO₂.
أما الفوسفات فلا يعطي غازًا مميزًا مع الحمض في هذه الظروف.
لذلك يمكن التمييز بين هذين الملحفي باستخدام HCl.
أيٌّ مما يلي لا يمكن استخدامه للتمييز بين راسب كربونات الكالسيوم وراسب فوسفات الفضة؟
يمكن التمييز بين كربونات الكالسيوم وفوسفات الفضة باللون، أو بالذوبان في ماء يحتوي على CO₂، أو بالأمونيا.
لكن برمنجنات البوتاسيوم المحمضة لا تعطي فرقًا واضحًا مع الراسبين.
لذلك فهي لا تصلح للتمييز بينهما.
ينطلق من أحد المصانع خليط من غازي كبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكبريت. أيُّ المحاليل الآتية يمكن استخدامه للتخلص من هذين الغازين كلٍّ على حدة؟
كبريتيد الهيدروجين يُزال أولًا بمحلول خلات الرصاص (II) حيث يتكون راسب أسود من PbS.
ثاني أكسيد الكبريت يُزال بعد ذلك بثنائي كرومات البوتاسيوم المحمضة لأنها تؤكسده ويتغير لونها.
لذلك الترتيب الصحيح: خلات الرصاص (II) ثم ثنائي كرومات البوتاسيوم المحمضة.
تفاعل محلول ملح (X) مع كلٍّ من: محلول نترات الفضة فكوَّن راسبًا أبيض، ومحلول كربونات الأمونيوم فكوَّن راسبًا أبيض. أيٌّ مما يلي يمثل الملح (X)؟
كلوريد الكالسيوم يعطي راسبًا أبيض مع نترات الفضة بسبب تكوين AgCl.
كما يعطي راسبًا أبيض مع كربونات الأمونيوم بسبب تكوين CaCO₃.
إذن الملح (X) هو كلوريد الكالسيوم.
من التجربة الموضحة في الشكل: أيٌّ مما يلي يمثل بعض محتويات أنبوبة الاختبار (B)؟
عند إضافة فائض من NaOH إلى خليط يحتوي على Fe³⁺ و Al³⁺ يترسب Fe(OH)₃ ولا يذوب في الفائض.
أما Al(OH)₃ فهو أمفوتيري ويذوب في فائض القلوي مكونًا AlO₂⁻.
تبقى أيونات Na⁺ و Cl⁻ في المحلول؛ لذلك محتويات الأنبوبة تشمل Fe(OH)₃ و Na⁺ و AlO₂⁻ و Cl⁻.
أُذيب 44.8 g من هيدروكسيد البوتاسيوم في الماء لتكوين 500 mL من المحلول. عُيِّر 10 mL من هذا المحلول باستخدام حمض كبريتيك تركيزه 0.2 M. أيٌّ مما يلي يمثل حجم الحمض المستهلك؟ [K=39, H=1, O=16]
الكتلة المولية لـ KOH = 56 g/mol، وعدد المولات = 44.8 ÷ 56 = 0.8 mol.
الحجم 0.5 L، إذن تركيز KOH = 1.6 M.
من المعادلة H₂SO₄ + 2KOH → K₂SO₄ + 2H₂O يكون حجم الحمض المستهلك = 40 mL.
أُذيب 1.437 g من ZnSO₄·XH₂O في الماء، ثم أُضيف محلول كلوريد الباريوم فتكوَّن 1.165 g من راسب كبريتات الباريوم. أيٌّ مما يلي يمثل الصيغة الجزيئية لكبريتات الزنك المائية؟ [Zn=65.4, Ba=137.3, S=32, O=16, H=1]
عدد مولات BaSO₄ = 1.165 ÷ 233.3 = 0.005 mol، وهو يساوي مولات ZnSO₄.
كتلة ZnSO₄ اللامائية = 0.005 × 161.4 = 0.807 g.
كتلة الماء = 1.437 - 0.807 = 0.630 g، وعدد مولاته = 0.035 mol، إذن X = 0.035 ÷ 0.005 = 7.
| الاختيار | ملح X | ملح Y | ملح Z |
|---|---|---|---|
| A | فضة بيكربونات | صوديوم ثيوكبريتات | صوديوم نترات |
| B | صوديوم سولفيتي | صوديوم نترات | صوديوم نيتريت |
| C | صوديوم كربونات | صوديوم ثيوكبريتات | صوديوم كبريتيد |
| D | صوديوم نترات | صوديوم نيتريت | صوديوم كلوريد |
| الاختيار | ملح (X) | ملح (Y) | ملح (Z) | ملح (W) |
|---|---|---|---|---|
| A | بوتاسيوم بيكربونات | أمونيوم كربونات | صوديوم كبريتيد | صوديوم ثيوكبريتات |
| B | أمونيوم كربونات | بوتاسيوم بيكربونات | صوديوم ثيوكبريتات | صوديوم كبريتيد |
| C | صوديوم ثيوكبريتات | صوديوم كبريتيد | أمونيوم بيكربونات | صوديوم كبريتيد |
| D | صوديوم كبريتيد | صوديوم ثيوكبريتات | أمونيوم كربونات | صوديوم بيكربونات |
| تجربة | الملاحظة |
|---|---|
| تمرير HBr غاز في ساخن مركز حمض (1) | برتقالي أبخرة ينطلق |
| تعريض قضيب زجاجي رطب مع NH₃ محلول إلى أبخرة من حمض (2) | أبيض سحابة هو يتكون |
| إضافة باريوم نترات محلول إلى مخففد حمض (3) | أبيض راسب هو يتكون |
| الاختيار | حمض (1) | حمض (2) | حمض (3) |
|---|---|---|---|
| A | حمض الكبريتيك | حمض الهيدروكلوريك | فوسفوريك حمض |
| B | حمض الهيدروكلوريك | فوسفوريك حمض | حمض النيتريك |
| C | حمض النيتريك | حمض الكبريتيك | فوسفوريك حمض |
| D | حمض الكبريتيك | حمض الهيدروكلوريك | حمض النيتريك |
خطوة 1: الكتلة المولية من Na₂CO₃·10H₂O = 2(23) + 12 + 3(16) + 10(18) = 46 + 12 + 48 + 180 = 286 g/مول
خطوة 2: مولات = 14.3/286 = 0.05 مول في 500 مل → المولارية = 0.05/0.5 = 0.1 M
خطوة 3: Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂O + CO₂
عدد مولات Na₂CO₃ في 25 مل = 0.1 × 0.025 = 0.0025 مول
عدد مولات HCl مطلوب = 2 × 0.0025 = 0.005 مول
تركيز من HCl = 0.005/0.025 = 0.2 M
| الاختيار | الكاشف X | الملح Y |
|---|---|---|
| أ | برمنجنات البوتاسيوم المحمضة | نيتريت الصوديوم |
| ب | كبريتات المغنيسيوم | كربونات الصوديوم |
| ج | أسيتات الرصاص(II) | كبريتيد الصوديوم |
| د | محلول اليود البني | كبريتات الصوديوم |
| الاختيار | X | Y | Z |
|---|---|---|---|
| أ | AgNO₃(aq) | AgCl(s) | KCl(s) |
| ب | HCl(aq) + H₂S(g) | CuCl₂(s) | CuCO₃(s) |
| ج | HCl(aq) + H₂S(g) | CuS(s) | CuCO₃(s) |
| د | Na₂S(aq) | NaCl(s) | KCl(s) |
Cr₂O₇²⁻ (برتقالي) + 3SO₂ + 2H⁺ → 2Cr³⁺ (أخضر) + 3SO₄²⁻ + H₂O
| الكاشف | تفاعل مع نيتريت (NO₂⁻) | تفاعل مع نترات (NO₃⁻) | تمييز قدرة |
|---|---|---|---|
| (أ) حمض HCl المخفف | يتفاعل إلى يتكوّن غير مستقر HNO₂, الذي يتحلل إلى يعطي أبخرة بنية اللون من NO₂. | لا تفاعل. | ممتاز |
| (ج) برمنجنات البوتاسيوم المحمضة KMnO₄ | يزيل اللون الأرجواني للمحلول (فهو عامل مؤكسد). | لا تفاعل. | ممتاز |
| (د) اختبار الحلقة البنية | يُكوّن حلقة بنية اللون فورًا. | يُكوّن حلقة بنية اللون عند بعناية إضافة من مركز. H₂SO₄. ظروف تكون مختلف كافٍ إلى يميّز. | جيد |
| (ب) حمض H₂SO₄ المركز الساخن | يعطي أبخرة بنية اللون من NO₂. | أيضًا يعطي أبخرة بنية اللون من NO₂. | ضعيف - كلاهما يعطي مشابه نتائج, مما يجعل التمييز بينهما صعبًا. |
| الاختبار | أنيون | تفاعل الخطوات | الملاحظة |
|---|---|---|---|
| ملح (A) | يوديد (I⁻) من CaI₂ | 1. 2I⁻ + H₂SO₄ → 2HI(g) + SO₄²⁻ 2. 2HI + H₂SO₄ → I₂(g) + SO₂ + 2H₂O |
غاز HI عديم اللون, الذي يتأكسد إلى بخار اليود I₂ البنفسجي. |
| ملح (B) | بروميد (Br⁻) من MgBr₂ | 1. 2Br⁻ + H₂SO₄ → 2HBr(g) + SO₄²⁻ 2. 2HBr + H₂SO₄ → Br₂(g) + SO₂ + 2H₂O |
غاز HBr عديم اللون, الذي يتأكسد إلى بخار البروم Br₂ البرتقالي المحمر. |
| ملح (C) | نترات (NO₃⁻) من Pb(NO₃)₂ | 1. 2NO₃⁻ + H₂SO₄ → 2HNO₃ + SO₄²⁻ 2. 4HNO₃ → 4NO₂(g) + O₂ + 2H₂O |
مبدئيًا يكوّن النيتريك حمض, الذي يتحلل على تسخين إلى يعطي أبخرة NO₂ البنية المحمرة غاز. |
| الاختيار | محلول (X) | ترسيب (A) |
|---|---|---|
| () | Na₂SO₄ | Ba₃(PO₄)₂ |
| (b) | Na₂CO₃ | BaSO₄ |
| (c) | Na₂SO₄ | BaCO₃ |
| (d) | Na₂CO₃ | Ba₃(PO₄)₂ |
| الباريوم ملح | الصيغة | الذوبانية في مخفف حمض |
|---|---|---|
| الباريوم كبريتات | BaSO₄ | غير ذائب (أبيض راسب يبقى) |
| الباريوم كربونات | BaCO₃ | ذائب (فوران من CO₂) |
| الباريوم فوسفات | Ba₃(PO₄)₂ | ذائب (أبيض راسب يذوب) |
| الاختيار | ملح (A) | ملح (B) |
|---|---|---|
| () | KCl | CuSO₄ |
| (b) | Hg₂SO₄ | KCl |
| (c) | KCl | PbSO₄ |
| (d) | K₂SO₄ | NaNO₃ |
| ملح | تفاعل مع HCl | الملاحظة |
|---|---|---|
| X: NaNO₂ | NaNO₂ + HCl → NaCl + HNO₂ → NO↑ (عديم اللون) | NO هو بسهولة مؤكسد إلى بني NO₂ ✓ |
| Y: AgNO₃ | AgNO₃ + HCl → AgCl↓ + HNO₃ | أبيض راسب ✓ |
| Z: Na₂S | Na₂S + 2HCl → 2NaCl + H₂S↑ | H₂S + Pb(CH₃COO)₂ → PbS (أسود) ✓ |
| المادة | الحساب | M (g/mol) |
|---|---|---|
| LiCl | 7 + 35.5 | 42.5 |
| KOH | 39 + 16 + 1 | 56 |
| NaCl | 23 + 35.5 | 58.5 |
| Ca(OH)₂ | 40 + 2(17) | 74 ← الأعلى |
| أيون | تفاعل | النتيجة |
|---|---|---|
| Pb²⁺ | Pb²⁺ + SO₄²⁻ → PbSO₄↓ | يُزال (غير ذائب) ✓ |
| Ca²⁺ | Ca²⁺ + SO₄²⁻ → CaSO₄↓ | يُزال (غير ذائب) ✓ |
| Cu²⁺ | CuSO₄ يبقى ذائب | يبقى في محلول ✓ |
🎯 القاعدة الكيميائية الأساسية: للتمييز البصري الناجح بين ملحين، يجب أن ينتج عن إضافة حمض الهيدروكلوريك المخفف (HCl) مشاهدة مختلفة تماماً؛ كأن يتفاعل مع أحدهما دون الآخر، أو ينتج راسب مميز في إحدى الحالتين ويبقى المحلول رائقاً في الأخرى.
✅ لماذا الخيار (ج) هو التمييز الصحيح:
• مع كربونات الصوديوم (Na2CO3): يتفاعل الحمض محدثاً فوراناً شديداً بسبب تصاعد غاز CO2، وينتج محلول كلوريد صوديوم (NaCl) رائق تماماً وذائب بدون أي رواسب.
• مع بيكربونات الرصاص [Pb(HCO3)2]: يتصاعد غاز CO2 أيضاً، لكن كاتيونات الرصاص الثنائية الحرة (Pb2+) تتحد فوراً مع أنيونات الكلوريد (Cl-) الناتجة من تفكك الحمض. يؤدي ذلك إلى ظهور راسب أبيض كثيف من كلوريد الرصاص الثنائي (PbCl2 ↓)؛ لأن كاتيونات Pb2+ تنتمي للمجموعة التحليلية الأولى التي تترسب على هيئة كلوريدات.
❌ لماذا تفشل الخيارات الأخرى:
• الخيار (أ): كلاهما أملاح صوديوم ذائبة تحتوي على شق الكربونات/بيكربونات، ويتفاعلان بنفس الكيفية تماماً لإنتاج غاز ومحلول رائق.
• الخيار (ب): حمض HCl أقل ثباتاً من حمض الكبريتيك فلا يطرد الشق، ولا يتفاعل مع الكلوريد الشبيه له؛ فلا يحدث تفاعل في الحالتين.
• الخيار (د): يذوب الملحان تماماً في الحمض وينتج في الحالتين غاز فوار ومحاليل كلوريدات ذائبة وشفافة، فلا يمكن التمييز بظهور نواتج بصرية مختلفة.
🎯 القاعدة الكيميائية الأساسية: يتم التعرف على الملح المجهول بتقسيمه إلى شقين؛ الشق الحامضي (الأنيون) الذي يتفاعل مع الأحماض القوية ليتصاعد غاز أو خليط غازات مميز، والشق القاعدي (الكاتيون) الذي يتفاعل ليعطي راسباً بلون محدد لا يذوب في الأحماض المخففة.
✅ الكشف عن أنيون وكاتيون الملح (X):
• أولاً: كشف الأنيون (الشق الحامضي): عند إضافة حمض الكبريتيك المركز الساخن إلى ملح بروميد الكالسيوم الصلب (CaBr2)، يتصاعد في البداية غاز بروميد الهيدروجين (HBr) عديم اللون، والذي يتأكسد جزئياً بفعل الحمض متسبباً في تصاعد خليط من الغازات يشمل أبخرة البروم البرتقالية الحمراء (Br2) وغاز ثاني أكسيد الكبريت (SO2).
• ثانياً: كشف الكاتيون (الشق القاعدي): عند إضافة حمض الكبريتيك المخفف إلى محلول الملح، تتحد كاتيونات الكالسيوم (Ca2+) مع أنيونات الكبريتات (SO42-) ليتكون راسب أبيض من كبريتات الكالسيوم (CaSO4 ↓) وهو راسب شحيح الذوبان في الماء ولا يذوب في الأحماض المخففة (كاتيونات المجموعة التحليلية الخامسة).
❌ لماذا تفشل باقي الخيارات:
• NaI: الكاتيون هو الصوديوم (Na+)، وأملاح الصوديوم جميعها تذوب في الماء ولا تعطي رواسب مع حمض الكبريتيك المخفف.
• CaCO3: الكربونات ملح صلب غير ذائب في الماء (لا يمكن عمل محلول منه بسهولة كما ذكرت الصيغة لتكوين الراسب)، بالإضافة إلى أنه يتفاعل مع الأحماض المخففة فوراً مسبباً فوراناً.
• Pb(SO3)2: أنيون الكبريتيت (SO32-) يتفاعل مع حمض الهيدروكلوريك المخفف ولا يحتاج لحمض مركز ساخن، ويتصاعد منه غاز واحد فقط هو SO2.
🎯 القاعدة الكيميائية الأساسية: يُستخدم محلول كلوريد الباريوم (BaCl2) ككاشف أساسي لترسيب أنيونات معينة من محاليلها. والمفتاح الأساسي للتمييز بين رواسب الباريوم المتكونة يعتمد على مدى قابليتها للذوبان؛ حيث يذوب بعضها في حمض الهيدروكلوريك المخفف (HCl)، بينما يظل البعض الآخر غير قابل للذوبان تماماً.
✅ تحليل الرواسب وقابليتها للذوبان:
• مع شق الفوسفات (PO43-): يتفاعل كلوريد الباريوم مع محاليل الفوسفات ليعطي راسباً أبيض من فوسفات الباريوم [Ba3(PO4)2 ↓]. هذا الراسب يذوب تماماً في حمض الهيدروكلوريك المخفف.
• مع شق الكربونات (CO32-): يتفاعل كلوريد الباريوم مع محاليل الكربونات الذائبة ليعطي راسباً أبيض من كربونات الباريوم [BaCO3 ↓]. هذا الراسب أيضاً يذوب بسهولة في الأحماض المخففة مصحوباً بتصاعد غاز ثاني أكسيد الكربون (CO2).
❌ لماذا تفشل الخيارات الأخرى:
• أنيون الكبريتات (SO42-): يتفاعل كلوريد الباريوم مع مجموعات الكبريتات ليعطي راسباً أبيض من كبريتات الباريوم [BaSO4 ↓]. لكن هذا الراسب لا يذوب مطلقاً في حمض الهيدروكلوريك المخفف، مما يستبعد الخيارات (أ) و(ب) و(د) مباشرة.
• أنيون النترات (NO3-): جميع أملاح النترات تذوب في الماء، وبالتالي لا يتكون أي راسب عند خلطها مع محلول كلوريد الباريوم.
🎯 القاعدة الكيميائية الأساسية: يتم تحديد نوع الكاتيون المجهول عن طريق فحص سلوكه الترسيبى مع كواشف كيميائية معلومة، حيث تنتمي الكاتيونات لمجموعات تحليلية تترسب على هيئة كلوريدات، كبريتات، أو خلات وفقاً لقواعد الذوبانية.
✅ تحليل سلوك الكاتيون المجهول مع الكواشف الثلاثة:
• مع حمض الهيدروكلوريك (HCl): يعطي **راسباً أبيض**، مما يعنى أن الكاتيون ينتمي للمجموعة التحليلية الأولى التي تترسب على هيئة كلوريدات شحيحة الذوبان في الماء، وهذا ينطبق مباشرة على كاتيون الرصاص الثنائي حيث يتكون كلوريد الرصاص الثنائي (PbCl2 ↓).
• مع كبريتات الصوديوم (Na2SO4): يعطي **راسباً أبيض** أيضاً نتيجة اتحاد الكاتيون مع شق الكبريتات، ليتكون كبريتات الرصاص الثنائي (PbSO4 ↓) وهو راسب أبيض شهير لا يذوب في الأحماض.
• مع حمض الخليك (CH3COOH): **لا يوجد راسب** لأن خلات الرصاص الثنائي [Pb(CH3COO)2] مركب ذائب تماماً في الماء (محلول رائق)، وهو ما يتطابق مع معطيات المخطط.
❌ لماذا تفشل الخيارات الأخرى:
• Cu²⁺ و Fe²⁺: كلوريد النحاس وكلوريد الحديد الثنائي مركبات تذوب في الماء بسهولة، فلا تعطي أي رواسب مع حمض HCl.
• Ca²⁺: كلوريد الكالسيوم (CaCl2) يذوب في الماء بشدة، وبالتالي لا يترسب عند إضافة حمض HCl.
🎯 القاعدة الكيميائية الأساسية: لفصل خليط من الأنيونات بنجاح عن طريق الترسيب التجزيئي، يجب أن يقوم كل كاشف مضاف بترسيب **أنيون واحد فقط** من الأنيونات المتبقية في كل خطوة دون أن يتداخل مع الأنيونات الأخرى.
✅ تحليل خطوات الفصل خطوة بخطوة:
• الخطوة 1 — إضافة نترات النحاس [Cu(NO3)2]: تتحد كاتيونات النحاس (Cu2+) اختيارياً وبشكل نوعي مع أنيونات الكبريتيد (S2-) لترسيب **كبريتيد النحاس الأسود** (CuS ↓). في حفي تظل كبريتات وكلوريد النحاس ذائبة تماماً. بعد ترشيح راسب الـ CuS وفصله، يتبقى في المحلول أنيونا الكبريتات والكلوريد فقط.
• الخطوة 2 — إضافة هيدروكسيد الكالسيوم [Ca(OH)2]: تتحد كاتيونات الكالسيوم (Ca2+) اختيارياً مع أنيونات الكبريتات (SO42-) لتكوين **راسب أبيض من كبريتات الكالسيوم** (CaSO4 ↓). في المقابل، فإن كلوريد الكالسيوم (CaCl2) شديد الذوبان في الماء. بفصل هذا الراسب بالترشيح، يتبقى أنيون الكلوريد وحيداً في المحلول.
• الخطوة 3 — إضافة نترات الفضة [AgNO3]: أخيراً، تتحد كاتيونات الفضة (Ag+) مع أنيون الكلوريد (Cl-) المتبقي لترسيبه على هيئة **راسب أبيض من كلوريد الفضة** (AgCl ↓).
❌ لماذا يفشل الترتيب (ج): إذا أضفت نترات الفضة في الخطوة الأولى، فإن أيونات الفضة (Ag+) سترسب **جميع الأنيونات الثلاثة معاً في نفس الوقت** لأن كبريتيد الفضة (Ag2S) وكلوريد الفضة (AgCl) وكبريتات الفضة (Ag2SO4) كلها مواد شحيحة الذوبان في الماء، مما يفسد عملية الفصل تماماً.