تطبيق قانون هس - كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

الكتاب: كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 | المادة: الكيمياء | المرحلة: الصف 11 | الفصل الدراسي: 2

الدولة: المملكة العربية السعودية | المنهج: المنهج السعودي - وزارة التعليم

الدرس: تطبيق قانون هس

📚 معلومات الصفحة

الكتاب: كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 | المادة: الكيمياء | المرحلة: الصف 11 | الفصل الدراسي: 2

الدولة: المملكة العربية السعودية | المنهج: المنهج السعودي - وزارة التعليم

نوع المحتوى: درس تعليمي

📝 ملخص الصفحة

📚 تطبيق قانون هس

المفاهيم الأساسية

قانون هس: التغير في المحتوى الحراري لا يعتمد على المسار، بل يعتمد على الحالة الابتدائية والنهائية.

خريطة المفاهيم

```markmap

الحرارة المنطلقة من تفاعلات الاحتراق

مثال 1-4: احتراق الجلوكوز

المعطيات

  • كتلة الجلوكوز: 54.0 g C₆H₁₂O₆
  • ΔHcomb = -2808 kJ/mol

خطوات الحل

  • تحويل الكتلة إلى مولات

    • - الكتلة المولية للجلوكوز: 180.18 g/mol

    - 54.0 g × (1 mol / 180.18 g) = 0.300 mol

  • حساب الحرارة المنطلقة (q)

    • - q = عدد المولات × ΔHcomb

    - 0.300 mol × 2808 kJ/mol = 842 kJ

    تقويم الإجابة

    • الطاقة الناتجة (842 kJ) أقل من ثلث ΔHcomb (-2808 kJ) كما هو متوقع

    الربط مع علم الأحياء

    • تنطلق 2808 kJ عند احتراق 1 mol جلوكوز في المسعر
    • تطلق الكمية نفسها في التنفس الخلوي داخل الجسم
    • تنتج الطاقة الكيميائية في صورة روابط جزيئات ATP

    تفاعلات احتراق أخرى

    احتراق الميثان

    • المعادلة: CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(l) + 891 kJ
    • الطاقة المنطلقة: 891 kJ/mol

    احتراق الأوكتان (الجازولين)

    • المعادلة: C₈H₁₈(l) + 25/2 O₂(g) → 8CO₂(g) + 9H₂O(l) + 5471 kJ
    • الطاقة المنطلقة: 5471 kJ/mol

    احتراق الهيدروجين

    • المعادلة: H₂(g) + 1/2 O₂(g) → H₂O(l) + 286 kJ
    • الطاقة المنطلقة: 286 kJ/mol

    الخلاصة

    المعادلة الكيميائية الحرارية

    • تبين الحالات الطبيعية للمواد
    • تبين التغير في المحتوى الحراري (ΔH)

    حرارة التبخر المولارية (ΔHvap)

    • الطاقة اللازمة لتبخر مول واحد من السائل

    حرارة الانصهار المولارية (ΔHfus)

    • الحرارة اللازمة لصهر مول واحد من المادة الصلبة

    حساب التغير في المحتوى الحراري

    أهداف الدرس

    • تطبيق قانون هس لحساب ΔH
    • توضيح حرارة التكوين القياسية
    • حساب ΔH باستخدام المعادلات الكيميائية الحرارية
    • حساب ΔH باستخدام حرارة التكوين القياسية

    قانون هس

    • التغير في المحتوى الحراري لا يعتمد على المسار
    • يستخدم لحساب ΔH للتفاعلات التي يصعب قياسها معملياً
    • مثال: تفاعل تكوين ثالث أكسيد الكبريت

    - 2S(s) + 3O₂(g) → 2SO₃(g) ΔH = ?

    التطبيقات

    • تفاعلات بطيئة جداً (مثل تحول الألماس إلى جرافيت)
    • تفاعلات تعطي نواتج غير مرغوبة في المختبر

    الأشكال المتآصلة

    • ظاهرة وجود أشكال مختلفة لعنصر ما في نفس الحالة الفيزيائية
    • مثال: الجرافيت والألماس (صورتان متجاورتان)

    تطبيق قانون هس (مثال: تكوين SO₃)

    المعادلة المستهدفة

    • 2S(s) + 3O₂(g) → 2SO₃(g) ΔH = ?

    المعادلات المعطاة

    • a: S(s) + O₂(g) → SO₂(g) ΔH = -297 kJ
    • b: 2SO₃(g) → 2SO₂(g) + O₂(g) ΔH = 198 kJ

    خطوات الحل

  • تضاعف المعادلة (a) لأن التفاعل المستهدف يحتاج 2 مول من الكبريت

    • - c: 2S(s) + 2O₂(g) → 2SO₂(g) ΔH = 2(-297 kJ) = -594 kJ

  • عكس المعادلة (b) لأن SO₃ ناتج وليس متفاعلاً

    • - d: 2SO₂(g) + O₂(g) → 2SO₃(g) ΔH = -198 kJ

  • جمع المعادلتين (c) و (d)

    • - 2S(s) + 2O₂(g) → 2SO₂(g) ΔH = -594 kJ

    - 2SO₂(g) + O₂(g) → 2SO₃(g) ΔH = -198 kJ

    - النتيجة: 2S(s) + 3O₂(g) → 2SO₃(g) ΔH = -792 kJ

    الشكل 12-1: تغيرات الطاقة

    • يمثل تغيرات المحتوى الحراري في خطوات التفاعل
    • السهم الأيسر: إطلاق 594 kJ لتكوين SO₂
    • السهم الأوسط: إطلاق 198 kJ لتكوين SO₃ من SO₂
    • السهم الأيمن: التغير الكلي في الحرارة (-792 kJ)

    ```

    نقاط مهمة

    • قانون هس يسمح بحساب ΔH لتفاعل ما باستخدام ΔH لتفاعلات وسيطة معلومة.
    • عند ضرب معادلة في رقم، يجب ضرب ΔH في نفس الرقم.
    • عند عكس معادلة، يجب عكس إشارة ΔH.
    • ΔH الكلي للتفاعل يساوي مجموع ΔH لخطواته الوسيطة.
    • في مثال تكوين SO₃، ΔH الكلي (-792 kJ) = (-594 kJ) + (-198 kJ).

    📋 المحتوى المنظم

    📖 محتوى تعليمي مفصّل

    تطبيق قانون هس

    نوع: محتوى تعليمي

    تطبيق قانون هس كيف يمكن استعمال قانون هس لحساب التغير في المحتوى الحراري للتفاعل الذي ينتج ثالث أكسيد الكبريت SO3؟

    نوع: محتوى تعليمي

    2S(s) + 3O2(g) → 2SO3(g) ΔH = ?

    نوع: محتوى تعليمي

    للاطلاع على معادلات كيميائية حرارية معلومة تظهر التغير في المحتوى الحراري الداخلة والناتجة في التفاعل المطلوب حساب التغير في المحتوى الحراري له.

    نوع: محتوى تعليمي

    المعادلتان الأتيتان تحتويان على SO3 و O2 و S:

    a

    نوع: محتوى تعليمي

    S(s) + O2(g) → SO2(g) ΔH = -297 kJ

    b

    نوع: محتوى تعليمي

    2SO3(g) → 2SO2(g) + O2(g) ΔH = 198 kJ

    نوع: محتوى تعليمي

    الخطوة 2 تبين معادلة التفاعل الكلي أن 2mol من الكبريت يتفاعلان، إذن أعد كتابة المعادلة في اثنين تفاعل 2mol من الكبريت تتضاعف الحرارة بهذه التغيرات، وتصبح المعادلة الحراري a كما يأتي (المعادلة c):

    c

    نوع: محتوى تعليمي

    2S(s) + 2O2(g) → 2SO2(g) ΔH = 2(-297 kJ) = -594 kJ

    نوع: محتوى تعليمي

    الخطوة 3 تبين معادلة التفاعل المطلوب حساب التغير في المحتوى الحراري له أن ثالث أكسيد الكبريت هو ناتج وليس مادة متفاعلة، لذا اعكس المعادلة b. عندما تعكس المعادلة يجب عليك أيضاً أن تغير إشارة ΔH، فتصبح المعادلة b كما يأتي:

    d

    نوع: محتوى تعليمي

    2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g) ΔH = -198 kJ

    نوع: محتوى تعليمي

    الخطوة 4 اجمع المعادلتين c و d لتحصل على المعادلة المطلوبة.

    نوع: محتوى تعليمي

    2S(s) + 2O2(g) → 2SO2(g) ΔH = -594 kJ 2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g) ΔH = -198 kJ ________________________________________ 2SO2(g) + 2S(s) + 3O2(g) → 2SO2(g) + 2SO3(g) ΔH = -792kJ

    نوع: محتوى تعليمي

    وهكذا تصبح المعادلة الكيميائية الحرارية لاحتراق أكسيد الكبريت وتكوين ثالث أكسيد الكبريت كما يأتي:

    نوع: محتوى تعليمي

    2S(s) + 3O2(g) → 2SO3(g) ΔH = -792 kJ

    الشكل 12-1

    نوع: محتوى تعليمي

    تغيرات الطاقة في هذا التفاعل.

    نوع: محتوى تعليمي

    يبين السهم الموجود عن اليسار على إطلاق 594 kJ عند اتحاد S و O2 لتكوين SO2 (المعادلة c). ثم يتحد SO2 مع O2 لتكوين SO3 (المعادلة d) عند إطلاق 198 kJ (السهم الأوسط). إن التغير الكلي في الحرارة (مجموع العمليتين) يمثله السهم الأيمن.

    نوع: QUESTION_HOMEWORK

    أوجد التغير في المحتوى الحراري لتحلل SO3 إلى S و O2.

    نوع: METADATA

    وزارة التعليم

    نوع: METADATA

    Ministry of Education

    نوع: METADATA

    2025 - 1447

    🔍 عناصر مرئية

    تحضيرات ثالث أكسيد الكبريت

    A step-wise energy diagram showing the enthalpy change for the formation of SO2 and then SO3 from S and O2. Arrows indicate energy release.

    📄 النص الكامل للصفحة

    --- SECTION: تطبيق قانون هس --- تطبيق قانون هس كيف يمكن استعمال قانون هس لحساب التغير في المحتوى الحراري للتفاعل الذي ينتج ثالث أكسيد الكبريت SO3؟ 2S(s) + 3O2(g) → 2SO3(g) ΔH = ? للاطلاع على معادلات كيميائية حرارية معلومة تظهر التغير في المحتوى الحراري الداخلة والناتجة في التفاعل المطلوب حساب التغير في المحتوى الحراري له. المعادلتان الأتيتان تحتويان على SO3 و O2 و S: --- SECTION: a --- S(s) + O2(g) → SO2(g) ΔH = -297 kJ --- SECTION: b --- 2SO3(g) → 2SO2(g) + O2(g) ΔH = 198 kJ الخطوة 2 تبين معادلة التفاعل الكلي أن 2mol من الكبريت يتفاعلان، إذن أعد كتابة المعادلة في اثنين تفاعل 2mol من الكبريت تتضاعف الحرارة بهذه التغيرات، وتصبح المعادلة الحراري a كما يأتي (المعادلة c): --- SECTION: c --- 2S(s) + 2O2(g) → 2SO2(g) ΔH = 2(-297 kJ) = -594 kJ الخطوة 3 تبين معادلة التفاعل المطلوب حساب التغير في المحتوى الحراري له أن ثالث أكسيد الكبريت هو ناتج وليس مادة متفاعلة، لذا اعكس المعادلة b. عندما تعكس المعادلة يجب عليك أيضاً أن تغير إشارة ΔH، فتصبح المعادلة b كما يأتي: --- SECTION: d --- 2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g) ΔH = -198 kJ الخطوة 4 اجمع المعادلتين c و d لتحصل على المعادلة المطلوبة. 2S(s) + 2O2(g) → 2SO2(g) ΔH = -594 kJ 2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g) ΔH = -198 kJ ________________________________________ 2SO2(g) + 2S(s) + 3O2(g) → 2SO2(g) + 2SO3(g) ΔH = -792kJ وهكذا تصبح المعادلة الكيميائية الحرارية لاحتراق أكسيد الكبريت وتكوين ثالث أكسيد الكبريت كما يأتي: 2S(s) + 3O2(g) → 2SO3(g) ΔH = -792 kJ --- SECTION: الشكل 12-1 --- تغيرات الطاقة في هذا التفاعل. يبين السهم الموجود عن اليسار على إطلاق 594 kJ عند اتحاد S و O2 لتكوين SO2 (المعادلة c). ثم يتحد SO2 مع O2 لتكوين SO3 (المعادلة d) عند إطلاق 198 kJ (السهم الأوسط). إن التغير الكلي في الحرارة (مجموع العمليتين) يمثله السهم الأيمن. أوجد التغير في المحتوى الحراري لتحلل SO3 إلى S و O2. وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447 --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: تحضيرات ثالث أكسيد الكبريت Description: A step-wise energy diagram showing the enthalpy change for the formation of SO2 and then SO3 from S and O2. Arrows indicate energy release. X-axis: Reaction Progress Y-axis: المحتوى الحراري (Heat Content) Data: The diagram shows three energy levels. The top level represents the reactants (2S + 2O2) with an enthalpy of -594 kJ relative to some baseline. An arrow points down to the intermediate level representing SO2 formation, with a change of -198 kJ. A final arrow points down from the intermediate level to the product SO3, with a total enthalpy change of -792 kJ from the initial reactants. Key Values: ΔH for formation of SO2 from S and O2 = -594 kJ, ΔH for formation of SO3 from SO2 and O2 = -198 kJ, Total ΔH for formation of SO3 from S and O2 = -792 kJ Context: This energy level diagram visually represents the enthalpy changes involved in the formation of SO2 and SO3, illustrating Hess's Law by showing that the total enthalpy change is the sum of the enthalpy changes of the intermediate steps.

    ✅ حلول أسئلة الكتاب الرسمية

    عدد الأسئلة: 1

    سؤال مربع-1: أوجد التغير في المحتوى الحراري لتحلل $SO_3$ إلى $S$ و $O_2$.

    الإجابة: +792 kJ

    خطوات الحل:

    1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - السؤال يطلب إيجاد التغير في المحتوى الحراري (ΔH) لتحلل ثالث أكسيد الكبريت (SO₃) إلى عنصريه: الكبريت الصلب (S) والأكسجين الجزيئي (O₂). - الإجابة النهائية معطاة كرقم موجب: +792 كيلوجول. - هذا يعني أن التفاعل ماص للحرارة (Endothermic) لأن ΔH موجبة.
    2. **الخطوة 2 (القانون والمفهوم):** نتذكر أن التغير في المحتوى الحراري (ΔH) للتفاعل يمكن حسابه باستخدام حرارة التكوين القياسية (ΔH_f°) للمواد. القانون هو: $$\Delta H_{reaction} = \sum \Delta H_f°(products) - \sum \Delta H_f°(reactants)$$ حيث: - ΔH_f° للمواد في حالتها القياسية (العناصر المستقرة) تساوي صفرًا. - لذلك، ΔH_f°(S, صلب) = 0 و ΔH_f°(O₂, غاز) = 0. - ΔH_f°(SO₃, غاز) هي قيمة معروفة من جداول البيانات، وهي سالبة لأن تكوينه طارد للحرارة.
    3. **الخطوة 3 (الحل):** لنكتب معادلة التفاعل أولاً: $$SO_3(g) \rightarrow S(s) + \frac{3}{2} O_2(g)$$ بالتعويض في القانون: $$\Delta H_{reaction} = [\Delta H_f°(S) + \frac{3}{2} \Delta H_f°(O_2)] - [\Delta H_f°(SO_3)]$$ بما أن حرارة تكوين العناصر تساوي صفرًا: $$\Delta H_{reaction} = [0 + 0] - [\Delta H_f°(SO_3)]$$ $$\Delta H_{reaction} = - \Delta H_f°(SO_3)$$ نعلم من جداول البيانات القياسية أن حرارة تكوين SO₃ (ΔH_f°) تساوي تقريبًا -396 kJ/mol. لكن لاحظ أن معادلة التحلل لدينا تنتج 1 مول من S و 1.5 مول من O₂ من 1 مول من SO₃. القيمة -396 kJ/mol هي عادةً لتفاعل التكوين: $$S(s) + \frac{3}{2} O_2(g) \rightarrow SO_3(g) \quad \Delta H_f° = -396 \, kJ/mol$$ تفاعل التحلل هو عكس تفاعل التكوين، لذلك: $$\Delta H_{decomposition} = - (\Delta H_f°) = - (-396 \, kJ/mol) = +396 \, kJ/mol$$ هذه القيمة (+396 kJ) هي لتحلل 1 مول من SO₃. لكن الإجابة المعطاة هي +792 kJ. هذا يشير إلى أن التفاعل في السؤال قد يكون لتحلل 2 مول من SO₃: $$2 SO_3(g) \rightarrow 2 S(s) + 3 O_2(g)$$ في هذه الحالة: $$\Delta H = 2 \times (+396 \, kJ) = +792 \, kJ$$
    4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن، التغير في المحتوى الحراري لتحلل SO₃ إلى عنصريه هو **+792 kJ**، مما يعني أن التفاعل يحتاج إلى طاقة (ماص للحرارة) بمقدار 792 كيلوجول، وغالبًا هذا المقدار يكون لتحلل 2 مول من ثالث أكسيد الكبريت.

    🎴 بطاقات تعليمية للمراجعة

    عدد البطاقات: 3 بطاقة لهذه الصفحة

    ما هو قانون هس؟

    • أ) قانون يصف العلاقة بين الضغط والحجم عند ثبوت درجة الحرارة.
    • ب) قانون ينص على أن التغير في المحتوى الحراري للتفاعل الكلي يساوي مجموع التغيرات في المحتوى الحراري للخطوات الوسيطة، بغض النظر عن المسار الذي يسلكه التفاعل.
    • ج) قانون يحدد سرعة التفاعل الكيميائي بناءً على تركيز المواد المتفاعلة.
    • د) قانون يربط بين كتلة المادة وعدد المولات باستخدام الكتلة المولية.

    الإجابة الصحيحة: b

    الإجابة: قانون ينص على أن التغير في المحتوى الحراري للتفاعل الكلي يساوي مجموع التغيرات في المحتوى الحراري للخطوات الوسيطة، بغض النظر عن المسار الذي يسلكه التفاعل.

    الشرح: 1. قانون هس هو قانون أساسي في الكيمياء الحرارية. 2. ينص على أن التغير في المحتوى الحراري (ΔH) للتفاعل الكلي يعتمد فقط على الحالة الابتدائية والنهائية. 3. يمكن حسابه عن طريق جمع أو طرح قيم ΔH لتفاعلات وسيطة.

    تلميح: يتعلق هذا القانون بثبات قيمة التغير الحراري بغض النظر عن عدد الخطوات.

    التصنيف: تعريف | المستوى: سهل

    عند تطبيق قانون هس، إذا أردنا عكس اتجاه معادلة كيميائية حرارية، ماذا يجب أن نفعل بقيمة ΔH؟

    • أ) نضربها في -1.
    • ب) نقسمها على 2.
    • ج) نتركها كما هي دون تغيير.
    • د) نضربها في معامل المواد المتفاعلة.

    الإجابة الصحيحة: a

    الإجابة: نضربها في -1.

    الشرح: 1. عند عكس اتجاه التفاعل، تتبادل المواد المتفاعلة والنواتج أماكنها. 2. إذا كان التفاعل الأصلي ماصًا للحرارة (ΔH موجبة)، يصبح التفاعل المعكوس طاردًا للحرارة (ΔH سالبة) والعكس صحيح. 3. المقدار العددي لـ ΔH يبقى نفسه، لكن الإشارة تتغير.

    تلميح: التفاعل العكسي له نفس المقدار من الطاقة ولكن في اتجاه معاكس.

    التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

    ما الخطوة الأولى عند استخدام قانون هس لحساب ΔH لتفاعل ما؟

    • أ) جمع جميع قيم ΔH للتفاعلات الوسيطة مباشرة.
    • ب) تحديد المعادلات الكيميائية الحرارية الوسيطة المعروفة التي تحتوي على المواد نفسها.
    • ج) قياس درجة حرارة التفاعل مباشرة باستخدام المسعر.
    • د) موازنة المعادلة الكيميائية فقط دون الاهتمام بالحرارة.

    الإجابة الصحيحة: b

    الإجابة: تحديد المعادلات الكيميائية الحرارية الوسيطة المعروفة التي تحتوي على المواد نفسها.

    الشرح: 1. اكتب التفاعل الكلي المطلوب حساب ΔH له. 2. ابحث عن تفاعلات وسيطة معلومة ΔH تحتوي على المواد الموجودة في التفاعل الكلي. 3. رتب هذه التفاعلات الوسيطة (بضربها أو عكسها) بحيث عند جمعها نحصل على التفاعل الكلي.

    تلميح: أنت بحاجة إلى معادلات مساعدة تربط بين المواد المتفاعلة والنواتج.

    التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط