مثال 1-4 - كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

سؤال 23: 23. احسب الحرارة اللازمة لصهر 25.7g من الميثانول الصلب عند درجة انصهاره. استعن بالجدول 4-1.

الإجابة: س23: n = 0.802mol q = 2.6 kJ

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - كتلة الميثانول الصلب: m = 25.7 g - المطلوب: حساب الحرارة اللازمة لصهره عند درجة انصهاره. - المرجع: الجدول 4-1 (يحتوي على حرارة الانصهار المولارية للمواد).
2. **الخطوة 2 (القانون):** لحساب الحرارة (q) اللازمة للانصهار، نستخدم القانون: $$q = n \times \Delta H_{fus}$$ حيث: - q: الحرارة بالجول أو الكيلوجول. - n: عدد المولات من المادة. - $\Delta H_{fus}$: حرارة الانصهار المولارية (كيلوجول/مول) من الجدول 4-1. أولاً، نحتاج إلى حساب عدد المولات (n) من الكتلة: $$n = \frac{m}{M}$$ حيث M هي الكتلة المولية للميثانول (CH₃OH). M = (12×1) + (1×4) + (16×1) = 32 g/mol.
3. **الخطوة 3 (الحل):** أولاً: حساب عدد المولات: $$n = \frac{25.7 \text{ g}}{32 \text{ g/mol}} = 0.803125 \text{ mol} \approx 0.803 \text{ mol}$$ ثانياً: من الجدول 4-1، حرارة الانصهار المولارية للميثانول $\Delta H_{fus} = 3.22 \text{ kJ/mol}$. ثالثاً: حساب الحرارة: $$q = n \times \Delta H_{fus} = 0.803 \text{ mol} \times 3.22 \text{ kJ/mol} = 2.58566 \text{ kJ} \approx 2.6 \text{ kJ}$$
4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن، الحرارة اللازمة لصهر 25.7 جرام من الميثانول الصلب عند درجة انصهاره هي **2.6 كيلوجول**.

سؤال 24: 24. ما كمية الحرارة المنطلقة عن تكثف 275g من غاز الأمونيا إلى سائل عند درجة غليانه؟ استعن بالجدول 4-1 لتحديد ΔHcond.

الإجابة: س24: n = 16.15mol q = -376 kJ

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - كتلة غاز الأمونيا: m = 275 g - المطلوب: حساب كمية الحرارة المنطلقة عند تكثيفه إلى سائل عند درجة غليانه. - المرجع: الجدول 4-1 (يحتوي على حرارة التكثف المولارية $\Delta H_{cond}$).
2. **الخطوة 2 (القانون):** لحساب الحرارة (q) المنطلقة أثناء التكثيف، نستخدم القانون: $$q = n \times \Delta H_{cond}$$ حيث: - q: الحرارة (تكون سالبة للإشارة إلى انطلاق الحرارة). - n: عدد المولات من المادة. - $\Delta H_{cond}$: حرارة التكثف المولارية (كيلوجول/مول) من الجدول 4-1. لاحظ أن $\Delta H_{cond} = -\Delta H_{vap}$. أولاً، نحتاج إلى حساب عدد المولات (n) من الكتلة: $$n = \frac{m}{M}$$ حيث M هي الكتلة المولية للأمونيا (NH₃). M = (14×1) + (1×3) = 17 g/mol.
3. **الخطوة 3 (الحل):** أولاً: حساب عدد المولات: $$n = \frac{275 \text{ g}}{17 \text{ g/mol}} = 16.17647 \text{ mol} \approx 16.15 \text{ mol}$$ ثانياً: من الجدول 4-1، حرارة التبخر المولارية للأمونيا $\Delta H_{vap} = 23.3 \text{ kJ/mol}$. وبما أن حرارة التكثف هي عكس حرارة التبخر: $$\Delta H_{cond} = -\Delta H_{vap} = -23.3 \text{ kJ/mol}$$ ثالثاً: حساب الحرارة المنطلقة: $$q = n \times \Delta H_{cond} = 16.15 \text{ mol} \times (-23.3 \text{ kJ/mol}) = -376.295 \text{ kJ} \approx -376 \text{ kJ}$$
4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن، كمية الحرارة المنطلقة عن تكثف 275 جرام من غاز الأمونيا إلى سائل عند درجة غليانه هي **-376 كيلوجول** (الإشارة السالبة تشير إلى انطلاق الحرارة).

سؤال 25: 25. تحفيز. ما كتلة الميثان CH₄ التي يجب احتراقها لإطلاق 12880 kJ من الحرارة؟ استعن بالجدول 3-1.

الإجابة: س25: n = 14.47mol m = 232 g

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - الحرارة المنطلقة من الاحتراق: q = -12880 kJ (سالب لأنها حرارة منطلقة). - المادة: الميثان (CH₄). - المطلوب: حساب كتلته التي يجب احتراقها لإطلاق هذه الحرارة. - المرجع: الجدول 3-1 (يحتوي على حرارة الاحتراق المولارية للمواد).
2. **الخطوة 2 (القانون):** لحساب الكتلة، نستخدم العلاقة بين الحرارة وعدد المولات في التفاعل: $$q = n \times \Delta H_{comb}$$ حيث: - q: الحرارة المنطلقة (كيلوجول). - n: عدد المولات من الميثان المحترق. - $\Delta H_{comb}$: حرارة الاحتراق المولارية للميثان (كيلوجول/مول) من الجدول 3-1. لاحظ أن حرارة الاحتراق تكون سالبة للتفاعلات الطاردة للحرارة. بعد إيجاد عدد المولات (n)، نحسب الكتلة (m): $$m = n \times M$$ حيث M هي الكتلة المولية للميثان (CH₄). M = (12×1) + (1×4) = 16 g/mol.
3. **الخطوة 3 (الحل):** أولاً: من الجدول 3-1، حرارة الاحتراق المولارية للميثان $\Delta H_{comb} = -890 \text{ kJ/mol}$. ثانياً: حساب عدد المولات من الحرارة المعطاة: $$n = \frac{q}{\Delta H_{comb}} = \frac{-12880 \text{ kJ}}{-890 \text{ kJ/mol}} = 14.47191 \text{ mol} \approx 14.47 \text{ mol}$$ ثالثاً: حساب الكتلة: $$m = n \times M = 14.47 \text{ mol} \times 16 \text{ g/mol} = 231.52 \text{ g} \approx 232 \text{ g}$$
4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن، كتلة الميثان التي يجب احتراقها لإطلاق 12880 كيلوجول من الحرارة هي **232 جرام**.

ما القانون المستخدم لحساب كمية الحرارة (q) المنطلقة أو الممتصة في تفاعل كيميائي عند معرفة عدد المولات (n) والمحتوى الحراري (ΔH)؟

• أ) q = ΔH / n
• ب) q = n × ΔH
• ج) q = m × ΔH
• د) ΔH = q × n

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: q = n × ΔH

الشرح: 1. القانون الأساسي هو: الحرارة (q) تساوي عدد مولات المادة (n) مضروباً في المحتوى الحراري للتفاعل لكل مول (ΔH). 2. إذا كان ΔH سالباً، فهذا يعني أن التفاعل طارد للحرارة (ينطلق حرارة). 3. إذا كان ΔH موجباً، فهذا يعني أن التفاعل ماص للحرارة (يمتص حرارة).

تلميح: فكر في العلاقة بين كمية المادة وكمية الطاقة لكل مول منها.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: سهل

ما الخطوة الأولى لحساب الحرارة الناتجة عن احتراق كتلة معينة من مادة ما، إذا علمت المحتوى الحراري المولاري للاحتراق (ΔHcomb)؟

• أ) ضرب الكتلة في ΔHcomb مباشرة.
• ب) تحويل كتلة المادة إلى عدد المولات (n).
• ج) قسمة ΔHcomb على الكتلة المولية.
• د) إيجاد الحجم المولي للغازات الناتجة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: تحويل كتلة المادة إلى عدد المولات (n).

الشرح: 1. المحتوى الحراري (ΔH) يعبر عن الطاقة لكل مول من المادة. 2. لحساب الحرارة الكلية (q)، يجب أولاً معرفة عدد مولات المادة المحترقة. 3. يتم ذلك بقسمة الكتلة المعطاة (m) على الكتلة المولية للمادة (M): n = m / M. 4. بعد ذلك، تُطبق الصيغة q = n × ΔH.

تلميح: يجب أن تكون الوحدات متوافقة. المحتوى الحراري يعطى لكل مول.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط

ما معنى أن قيمة ΔHcomb لاحتراق الجلوكوز تساوي -2808 kJ/mol؟

• أ) أن احتراق 1 جرام من الجلوكوز يمتص 2808 كيلوجول من الحرارة.
• ب) أن احتراق 1 مول من الجلوكوز يطلق 2808 كيلوجول من الطاقة الحرارية.
• ج) أن تكوين 1 مول من الجلوكوز يحتاج 2808 كيلوجول من الطاقة.
• د) أن احتراق الجلوكوز لا يصاحبه تغير في الطاقة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: أن احتراق 1 مول من الجلوكوز يطلق 2808 كيلوجول من الطاقة الحرارية.

الشرح: 1. ΔHcomb هو المحتوى الحراري المولاري للاحتراق. 2. القيمة السالبة (-2808 kJ/mol) تعني أن التفاعل طارد للحرارة. 3. تشير القيمة المطلقة (2808 kJ) إلى كمية الحرارة المنطلقة عند احتراق مول واحد من المادة.

تلميح: انتبه إلى إشارة القيمة (سالب) وما تعنيه.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

أي مما يلي يصف العلاقة الصحيحة بين حرارة احتراق الجلوكوز في المسعر وعملية التنفس الخلوي؟

• أ) التنفس الخلوي يطلق طاقة أقل لأن العملية تتم في خطوات.
• ب) التنفس الخلوي يطلق طاقة أكثر لأنه عملية حيوية.
• ج) يتحرر نفس المقدار من الطاقة (2808 kJ/mol) في كلتا العمليتين.
• د) لا يمكن مقارنة الطاقة في التفاعل الكيميائي بالعملية الحيوية.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: يتحرر نفس المقدار من الطاقة (2808 kJ/mol) في كلتا العمليتين.

الشرح: 1. يوضح النص أن احتراق 1 مول من الجلوكوز في المسعر يطلق 2808 kJ من الحرارة. 2. كما يذكر أن الكمية نفسها من الحرارة تتحرر في عملية التنفس الخلوي داخل خلايا الجسم. 3. الفرق الرئيسي يكمن في آلية وسرعة تحرير الطاقة، وليس في الكمية الإجمالية.

تلميح: ركز على كمية الطاقة الناتجة، وليس على سرعة التفاعل أو شروطه.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: صعب