نموذج امتحان قدرات جامعة الكويت كيمياء: المتفاعل المحدِّد خطوة بخطوة

أعطاك كتلتين؟ لا تبدأ بحساب الناتج بعد

في التفاعل ⁦N₂ + 3H₂ → 2NH₃⁩، تتفاعل ٢٨ غرامًا من ⁦N₂⁩ مع ٩ غرامات من ⁦H₂⁩.
ما كتلة ⁦NH₃⁩ الناتجة؟ ⁦(N = 14, H = 1)⁩

أ) ١٧ غرامًا
ب) ٣٤ غرامًا
ج) ٥١ غرامًا
د) ٧٦٫٥ غرامًا

أعطاك السؤال كميتين لمتفاعلين. هذه إشارة واضحة إلى أنك يجب أن تحدد المتفاعل المحدِّد قبل حساب كمية الناتج.

لا تفترض أن المتفاعلين سيُستهلكان بالكامل. إذا وُجدا بالنسبة نفسها الموجودة في المعادلة الموزونة، فقد ينفدان معاً. أما إذا اختلفت النسبة، فسينفد أحدهما أولاً ويحدد كمية الناتج.

الخطوة ١ — حوّل الكتلتين إلى مولات

• ⁦N₂⁩: الكتلة المولية ⁦= ‎٢‎ × ‎١٤‎ = ‎٢٨‎⁩ غرامًا/مول
  ⁦‎٢٨‎ ÷ ‎٢٨‎ = ‎١‎⁩ مول
• ⁦H₂⁩: الكتلة المولية ⁦= ‎٢‎ × ‎١‎ = ‎٢‎⁩ غرام/مول
  ⁦‎٩‎ ÷ ‎٢‎ = ‎٤٫٥‎⁩ مول

الخطوة ٢ — اقرأ النسبة من المعادلة الموزونة

⁦N₂ + 3H₂ → 2NH₃⁩

المعادلة تخبرك أن:

١ مول من ⁦N₂⁩ يحتاج ٣ مولات من ⁦H₂⁩

الخطوة ٣ — حدّد المتفاعل المحدِّد

لديك ١ مول من ⁦N₂⁩، ويحتاج إلى ٣ مولات من ⁦H₂⁩ حتى يتفاعل بالكامل.

المتوفر فعلياً هو ٤٫٥ مول من ⁦H₂⁩، أي أن الهيدروجين أكثر من المطلوب. لذلك ينفد النيتروجين أولاً.

إذن:

⁦N₂⁩ هو المتفاعل المحدِّد.

وبعد تفاعل ١ مول من ⁦N₂⁩، يتبقى ١٫٥ مول من ⁦H₂⁩ بوصفه متفاعلاً زائداً.

الخطوة ٤ — احسب كمية الناتج باستخدام المتفاعل المحدِّد

من المعادلة الموزونة:

⁦‎١‎ مول N₂ → ‎٢‎ مول NH₃⁩

إذن ١ مول من ⁦N₂⁩ ينتج:

٢ مول من ⁦NH₃⁩

الخطوة ٥ — حوّل كمية الأمونيا إلى غرامات

الكتلة المولية لـ ⁦NH₃ = ‎١٤‎ + (‎٣‎ × ‎١‎) = ‎١٧‎⁩ غرامًا/مول

⁦‎٢‎ × ‎١٧‎ = ‎٣٤‎⁩ غرامًا

الإجابة: ب — ٣٤ غرامًا

من أين جاء الخيار ج؟

إذا حسبت الناتج باستخدام كامل كمية الهيدروجين، فستحصل على:

⁦‎٤٫٥‎ ÷ ‎٣‎ = ‎١٫٥‎⁩
⁦‎١٫٥‎ × ‎٢‎ = ‎٣‎⁩ مول من ⁦NH₃⁩
⁦‎٣‎ × ‎١٧‎ = ‎٥١‎⁩ غرامًا

الحساب العددي صحيح، لكنه بدأ من المتفاعل الزائد. إنتاج ٣ مولات من ⁦NH₃⁩ يحتاج إلى ١٫٥ مول من ⁦N₂⁩، بينما السؤال أعطاك مولاً واحداً فقط.

لهذا وُضع الخيار ٥١ غرامًا بوصفه الفخ.

فحص العشر ثواني

عندما يعطيك السؤال كميتين لمتفاعلين، افحص المتفاعل المحدِّد أولاً:

١. حوّل الكميتين إلى مولات.
٢. اقسم عدد مولات كل متفاعل على معامله في المعادلة الموزونة.
٣. الناتج الأصغر يحدد المتفاعل المحدِّد.

هنا:

• ⁦N₂: ‎١‎ ÷ ‎١‎ = ‎١‎⁩
• ⁦H₂: ‎٤٫٥‎ ÷ ‎٣‎ = ‎١٫٥‎⁩

بما أن ١ هو الأصغر، فالنيتروجين هو المتفاعل المحدِّد. وإذا تساوى الناتجان، فهذا يعني أن المتفاعلين موجودان بالنسبة الصحيحة نفسها.