الوحدة الثانية: الحسابات الكيميائية · الدرس الأول: (1.2) المعادلة الكيميائية ومفهوم المول

المعادلة الكيميائية الموزونة ونسب المولات

يوازن الطالب معادلة احتراق الميثان، ويحسب منها عدد مولات الأكسجين اللازمة ومولات الماء الناتجة.

المحاكاة التفاعلية

محاكاة تفاعلية: موازنة المعادلات الكيميائية — من PhET

لا تُحمَّل المحاكاة إلا بطلبك. اضغط لبدء التشغيل — قد تستغرق لحظات على الاتصال البطيء.

لا تعمل المحاكاة؟ افتحها في موقع PhET مباشرة

في كتابك

  • نشاط (١): المعادلة الكيميائية — الجزء الأول، ص ٣٢

خطوات التجربة

  1. افتح شاشة «Intro» (مقدمة)، واختر التفاعل «احتراق الميثان».

  2. اقرأ المعادلة غير الموزونة، وعدّ ذرات C وH وO في «المُتفاعلات» و«النَّواتج» من الجزيئات المرسومة تحتها.

  3. غيّر معامل CH4 إلى 1، ثم غيّر معاملي CO2 وH2O حتى تتساوى ذرات الكربون والهيدروجين في الجانبين.

  4. غيّر معامل O2 حتى تتساوى ذرات الأكسجين، وتأكد من ظهور ما يدل على أن المعادلة «موزونـة».

  5. سجّل المعاملات في جدول (CH4 : O2 : CO2 : H2O)، ثم ضاعف معامل CH4 إلى 2 وابحث عن المعاملات الموزونة الجديدة.

  6. قارن النسبة بين المعاملات في الحالتين، واستخدمها لحساب مولات O2 اللازمة ومولات H2O الناتجة من مول واحد من الميثان.

الفكرة العلمية

المعادلة الكيميائية الموزونة تحقق قانون حفظ المادة: عدد ذرات كل عنصر في المتفاعلات يساوي عددها في النواتج. ونوازنها بتغيير المعاملات أمام الصيغ، لا بتغيير الأرقام السفلية داخل الصيغة، لأن تغيير الصيغة يغيّر المادة نفسها. ومعادلة احتراق الميثان الموزونة هي: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O. والمعاملات تعني أن جزيء ميثان واحدًا يتفاعل مع جزيئين من الأكسجين، وبما أن المول عدد ثابت من الجسيمات، فالنسبة نفسها تصح للمولات: 1 mol من CH4 يحتاج 2 mol من O2 وينتج 1 mol من CO2 و2 mol من H2O. والمحاكاة تعرض الجزيئات والمعاملات فقط، أما تحويل النسبة إلى مولات فحساب تجريه أنت.

قوّم نفسك

جرّب المحاكاة أولًا ثم أجب. لا درجات ولا تسجيل — الإجابات لك وحدك، وتختفي بإغلاق الصفحة.

  1. ما المعاملات الصحيحة لمعادلة احتراق الميثان (CH4 : O2 : CO2 : H2O)؟

    • 1 : 1 : 1 : 1
    • 1 : 2 : 1 : 1
    • 2 : 3 : 2 : 2
    • 1 : 2 : 1 : 2
    اعرض الإجابة

    د) 1 : 2 : 1 : 2

    أربع ذرات هيدروجين في CH4 تحتاج جزيئي ماء، فيصير الأكسجين في النواتج 2 + 2 = 4 ذرات، أي جزيئين من O2. ومن يختار 1 : 2 : 1 : 1 وازن الكربون والأكسجين ونسي الهيدروجين.

  2. لماذا لا يجوز موازنة المعادلة بكتابة H4O2 بدل 2H2O؟

    • لأن تغيير الرقم السفلي يغيّر المادة نفسها
    • لأن المحاكاة لا تقبل الأرقام الكبيرة
    • لأن عدد الذرات يختلف في الحالتين
    • لأن المعاملات يجب أن تكون فردية
    اعرض الإجابة

    أ) لأن تغيير الرقم السفلي يغيّر المادة نفسها

    H4O2 صيغة مادة أخرى غير الماء، رغم أن عدد الذرات مساوٍ لما في 2H2O. فالموازنة تغيّر عدد الجزيئات بالمعاملات ولا تمس الصيغة. وهذا أشيع خطأ في موازنة المعادلات.

  3. كم مولًا من O2 يلزم لحرق 3 mol من الميثان احتراقًا تامًا؟

    • 3 mol
    • 6 mol
    • 2 mol
    • 1.5 mol
    اعرض الإجابة

    ب) 6 mol

    النسبة في المعادلة الموزونة 1 : 2، فمولات O2 = 3 × 2 = 6 mol. ومن يختار 1.5 قسم بدل أن يضرب، ومن يختار 2 نقل المعامل كما هو دون أن يربطه بكمية الميثان.

  4. ضاعفت معامل CH4 إلى 2 في المحاكاة. ما المعاملات الموزونة الجديدة، وماذا تستنتج؟

    اعرض الإجابة

    المعاملات تصير 2 : 4 : 2 : 4، وتظهر المعادلة موزونة. وأستنتج أن النسبة بين المعاملات هي المهمة لا الأرقام نفسها، فالمعادلة تبقى موزونة إذا ضُربت معاملاتها كلها في العدد نفسه، ونكتبها عادة بأصغر أعداد صحيحة.

  5. موقد غاز يحرق 0.5 mol من الميثان. احسب مولات الماء الناتجة، ووضّح كيف استخدمت المعادلة.

    اعرض الإجابة

    من المعادلة الموزونة كل 1 mol من CH4 ينتج 2 mol من H2O. إذن مولات الماء = 0.5 × 2 = 1 mol. المعاملات تعطي نسبة الجزيئات، وهي نفسها نسبة المولات.