جواب باهم بیاندیشیم صفحه 22 شیمی دوازدهم

پاسخ تشریحی و گام به گام با هم بیندیشیم شیمی دوازدهم صفحه 22 این فعالیت به شما کمک می‌کند تا مفهوم **ثابت تعادل ($K$)** را برای واکنش‌های شیمیایی، به ویژه یونش اسیدهای ضعیف، درک کنید. --- ## پاسخ و توضیح با هم بیندیشیم شیمی دوازدهم صفحه 22 ### آ) پاسخ و توضیح با هم بیندیشیم شیمی دوازدهم صفحه 22 **توضیح تساوی غلظت یون‌ها:** معادله یونش هیدروفلوئوریک اسید ($ ext{HF}$) به صورت زیر است (با فرض استفاده از نماد ساده $ ext{H}^+$ به جای $ ext{H}_3 ext{O}^+$): $$\text{HF}(\text{aq}) \rightleftharpoons \text{H}^+(\text{aq}) + \text{F}^-(\text{aq})$$ بر اساس **استوکیومتری** واکنش، از یونش هر مولکول $\text{HF}$، **یک** یون $\text{H}^+$ و **یک** یون $\text{F}^-$ تولید می‌شود (نسبت مولی $1:1$). از آنجایی که $ ext{H}^+$ و $ ext{F}^-$ تنها از یونش $ ext{HF}$ به وجود می‌آیند، در حالت تعادل غلظت این دو یون باید **برابر** باشد. ### ب) پاسخ و توضیح با هم بیندیشیم شیمی دوازدهم صفحه 22 **محاسبه $K$ (ثابت تعادل):** از آنجایی که $eft[\text{H}^+\right] = eft[\text{F}^-\right]$، می‌توان از فرمول $K = \frac{\left[\text{H}^+\right]^2}{\left[\text{HF}\right]}$ استفاده کرد: 1. **محلول ۱:** $$K_1 = \frac{(1.75 \times 10^{-2})^2}{0.52} \approx \frac{3.06 \times 10^{-4}}{0.52} \approx 5.89 \times 10^{-4}$$ 2. **محلول ۲:** $$K_2 = \frac{(1.31 \times 10^{-2})^2}{0.29} \approx \frac{1.72 \times 10^{-4}}{0.29} \approx 5.93 \times 10^{-4}$$ 3. **محلول ۳:** $$K_3 = \frac{(2.43 \times 10^{-2})^2}{1.0} \approx \frac{5.90 \times 10^{-4}}{1.0} \approx 5.90 \times 10^{-4}$$ **تکمیل جدول:** (با تقریب دو رقم اعشار) | شماره محلول | $K = \frac{\left[\text{H}^+\right]\left[\text{F}^-\right]}{\left[\text{HF}\right]}$ | | :---: | :---: | | ۱ | $5.89 \times 10^{-4}$ | | ۲ | $5.93 \times 10^{-4}$ | | ۳ | $5.90 \times 10^{-4}$ | ### پ) پاسخ و توضیح با هم بیندیشیم شیمی دوازدهم صفحه 22 **نتیجه‌گیری درباره ثبات $K$:** نتیجه‌گیری «$K$ برای یک واکنش تعادلی در دمای معین، مقداری ثابت است» **کاملاً درست** است. **توضیح:** با وجود اینکه غلظت‌های اولیه ($ ext{HF}$) و غلظت‌های تعادلی یون‌ها در هر سه محلول متفاوت بود، اما نسبت آن‌ها (مقدار $K$) در محدوده بسیار نزدیکی (حدود $5.9 \times 10^{-4}$) باقی ماند. این نشان می‌دهد که ثابت تعادل ($K$) تنها به **دما** وابسته است و مقداری ثابت برای یک واکنش مشخص در دمای ثابت محسوب می‌شود. ### ت) پاسخ و توضیح با هم بیندیشیم شیمی دوازدهم صفحه 22 **وابستگی ثابت تعادل به مقدار آغازی واکنش دهنده‌ها:** خیر، ثابت تعادل ($K$) در دمای ثابت به مقدار آغازی واکنش دهنده‌ها **بستگی ندارد**. **توضیح:** همان‌طور که در قسمت (پ) مشاهده شد، با اینکه غلظت‌های آغازی اسید هیدروفلوئوریک در سه آزمایش متفاوت بود ($0.52 ext{ M}$، $0.29 ext{ M}$ و $1.0 ext{ M}$)، اما **سیستم شیمیایی** با تغییر غلظت یون‌های خود و مولکول‌های دست‌نخورده به گونه‌ای به تعادل می‌رسد که نسبت غلظت‌ها (یعنی $K$) در دمای ثابت، همواره یکسان باقی بماند. $K$ یک **ویژگی ذاتی** برای آن واکنش و آن دما است، نه شرایط آغازی. *** ## سؤال ۲. محاسبه ثابت تعادل اسید استیک غلظت تعادلی یون هیدرونیوم ($ ext{H}_3\text{O}^+$) در محلول استیک اسید: $eft[\text{H}_3\text{O}^+\right] = 0.0006\text{ mol L}^{-1}$ غلظت تعادلی استیک اسید: $eft[\text{CH}_3\text{COOH}\right] = 0.2\text{ M}$ ### آ) پاسخ و توضیح با هم بیندیشیم شیمی دوازدهم صفحه 22 **تعیین غلظت تعادلی یون استات ($ ext{CH}_3\text{COO}^-$):** معادله یونش استیک اسید (اسید ضعیف) به صورت زیر است: $$\text{CH}_3\text{COOH}(\text{aq}) + \text{H}_2\text{O}(\text{l}) \rightleftharpoons \text{H}_3\text{O}^+(\text{aq}) + \text{CH}_3\text{COO}^-(\text{aq})$$ بر اساس استوکیومتری واکنش، یون‌های $\text{H}_3\text{O}^+$ و $\text{CH}_3\text{COO}^-$ به نسبت $1:1$ تولید می‌شوند. بنابراین: $$\left[\text{CH}_3\text{COO}^-\right] = \left[\text{H}_3\text{O}^+\right] = 0.0006\text{ mol L}^{-1}$$ ### ب) پاسخ و توضیح با هم بیندیشیم شیمی دوازدهم صفحه 22 **محاسبه ثابت تعادل ($K$ یا $K_a$):** $$\text{عبارت ثابت تعادل:} \quad K_{\text{a}} = \frac{\left[\text{H}_3\text{O}^+\right]\left[\text{CH}_3\text{COO}^-\right]}{\left[\text{CH}_3\text{COOH}\right]}$$ **جایگذاری مقادیر تعادلی:** $$\left[\text{H}_3\text{O}^+\right] = 0.0006$$ $$\left[\text{CH}_3\text{COO}^-\right] = 0.0006$$ $$\left[\text{CH}_3\text{COOH}\right] = 0.2$$ $$K_{\text{a}} = \frac{(0.0006) \times (0.0006)}{0.2} = \frac{3.6 \times 10^{-7}}{0.2}$$ $$K_{\text{a}} = 1.8 \times 10^{-6}$$