مثال 1-6 - كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

📚 حساب حرارة التفاعل القياسية (ΔH°rxn)

المفاهيم الأساسية

ΔH°rxn (حرارة التفاعل القياسية): التغير في المحتوى الحراري للتفاعل في الظروف القياسية.

Σ (سيجما): تمثل مجموع الحدود.

خريطة المفاهيم

```markmap

الحرارة المنطلقة من تفاعلات الاحتراق

حرارة التكوين القياسية

التعريف

• ΔH°f لتكوين مول واحد من المركب في الظروف القياسية
• عناصر في حالتها القياسية: ΔH°f = 0.0 kJ/mol
• نقطة مرجعية (مثل الصفر المئوي)

إيجادها بالتجارب

• مثال: تكوين NO₂

- ½ N₂(g) + O₂(g) → NO₂(g) ΔH°f = +33.2 kJ

- تفاعل ماص للحرارة

• مثال: تكوين SO₃

- S(s) + 3/2 O₂(g) → SO₃(g) ΔH°f = -396 kJ

- تفاعل طارد للحرارة

تمثيل بياني (الشكل 1-14)

• تدريج حرارة التكوين
• NO₂ فوق العناصر المكونة (+33.2 kJ)
• SO₃ تحت الصفر (-396 kJ)

قيم لمواد شائعة (الجدول 5-1)

• H₂S(g): ΔH°f = -21 kJ/mol
• HF(g): ΔH°f = -273 kJ/mol
• SO₃(g): ΔH°f = -396 kJ/mol
• SF₆(g): ΔH°f = -1220 kJ/mol

مثال: الماء

• H₂(g) + ½ O₂(g) → H₂O(l) ΔH°f = -286 kJ/mol

استعمال حرارة التكوين القياسية

#### مثال تطبيقي: إنتاج سادس فلوريد الكبريت (SF₆)

• التفاعل المستهدف: H₂S(g) + 4F₂(g) → 2HF(g) + SF₆(g) ΔH°rxn = ?
• الخطوات باستخدام قانون هس:

- الخطوة 1: كتابة معادلات التكوين من الجدول

- ½H₂(g) + ½F₂(g) → HF(g) ΔH°f = -273 kJ

- S(s) + 3F₂(g) → SF₆(g) ΔH°f = -1220 kJ

- H₂(g) + S(s) → H₂S(g) ΔH°f = -21 kJ

- الخطوة 2: التعامل مع المواد المتفاعلة والناتجة

- استخدام معادلتي التكوين للنواتج (a, b) كما هما.

- عكس معادلة تكوين المتفاعل (c) وتغيير إشارة ΔH°f:

- H₂S(g) → H₂(g) + S(s) ΔH°f = +21 kJ

- الخطوة 3: ضرب المعادلات حسب المعاملات

- تحتاج 2 مول من HF، لذا تضرب المعادلة (a) في 2:

- H₂(g) + F₂(g) → 2HF(g) ΔH°f = -546 kJ

- الخطوة 4: جمع المعادلات وقيم ΔH°f

- H₂(g) + F₂(g)→2HF(g) ΔH°f = -546 kJ

- S(s) + 3F₂(g) → SF₆(g) ΔH°f = -1220 kJ

- H₂S(g) →H₂(g) + S(s) ΔH°f = 21 kJ

- المحصلة: H₂S(g) + 4F₂(g) → 2HF(g) + SF₆(g) ΔH°rxn = -1745 kJ

#### تطبيق SF₆ (الشكل 15-1)

• يستخدم في الحفر على رقائق السليكون لإنتاج أشباه الموصلات.
• أشباه الموصلات: أجزاء مهمة في الأجهزة الإلكترونية الحديثة (حواسيب، هواتف خلوية، مشغلات MP3).

#### حساب ΔH°rxn مباشرة من ΔH°f

• الصيغة العامة:

- ΔH°rxn = ΣΔH°f (products) – ΣΔH°f (reactants)

• تطبيق على تفاعل H₂S مع F₂:

- ΔH°rxn = [(2)ΔH°f (HF) + ΔH°f (SF₆)] – [ΔH°f (H₂S) + (4) ΔH°f (F₂)]

- ΔH°rxn = [(2)(–273 kJ) + (–1220 kJ)] – [–21 kJ + (4)(0.0 kJ)]

- ΔH°rxn = –1745 kJ

• مثال 1-6: احتراق الميثان

- التفاعل: CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(l)

- المعطيات:

- ΔH°f (CO₂) = –394 kJ

- ΔH°f (H₂O) = –286 kJ

- ΔH°f (CH₄) = –75 kJ

- ΔH°f (O₂) = 0.0 kJ

- الحساب:

- ΔH°rxn = [ΔH°f (CO₂) + (2)ΔH°f (H₂O)] – [ΔH°f (CH₄) + (2)ΔH°f (O₂)]

- ΔH°rxn = [(–394 kJ) + (2)(–286 kJ)] – [–75 kJ + (2)(0.0 kJ)]

- ΔH°rxn = –891 kJ

```

نقاط مهمة

• لحساب ΔH°rxn، اطرح مجموع حرارة تكوين المواد المتفاعلة من مجموع حرارة تكوين المواد الناتجة.
• ΔH°f لأي عنصر في حالته القياسية تساوي صفر (مثل: F₂, O₂).
• يجب ضرب قيمة ΔH°f لكل مادة في معاملها في المعادلة الكيميائية الموزونة قبل جمعها.
• النتيجة السالبة تعني أن التفاعل طارد للحرارة، والموجبة تعني أنه ماص للحرارة.

يمكن تلخيص خطوات حساب حرارة التفاعل القياسية ΔH°rxn بالصيغة أدناه:

ΔH°rxn = ΣΔH°f (products) – ΣΔH°f (reactants)

ΔH°rxn تمثل حرارة التفاعل القياسية، و Σ تمثل مجموع الحدود.

انظر كيف تطبق هذه الصيغة على تفاعل كبريتيد الهيدروجين مع الفلور.

H₂S(g) + 4F₂(g) → 2HF(g) + SF₆(g)

ΔH°rxn = [(2)ΔH°f (HF) + ΔH°f (SF₆)] – [ΔH°f (H₂S) + (4) ΔH°f (F₂)]

ΔH°rxn = [(2)(–273 kJ) + (–1220 kJ)] – [–21 kJ + (4)(0.0 kJ)]

ΔH°rxn = –1745 kJ

إيجاد تغير المحتوى الحراري من حرارة التكوين القياسية لحرارة تفاعل احتراق الميثان.

CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(l)

لديك معادلة والمطلوب أن تحسب التغير في المحتوى الحراري. يمكن استعمال العلاقة الرياضية:

ΔH°rxn = ΣΔH°f (products) – ΣΔH°f (reactants)

ΔH°rxn = ? kJ

ΔH°f (CO₂) = –394 kJ ΔH°f (H₂O) = –286 kJ ΔH°f (CH₄) = –75 kJ ΔH°f (O₂) = 0.0 kJ

استعمل العلاقة الرياضية: عوض عن المواد الناتجة بـ CO₂، H₂O، واضرب كلا من H₂O و O₂ في 2 عوض في قيم حرارة التكوين المعادلة

ΔH°rxn = [ΔH°f (CO₂) + (2)ΔH°f (H₂O)] – [ΔH°f (CH₄) + (2)ΔH°f (O₂)]

ΔH°rxn = [(–394 kJ) + (2)(–286 kJ)] – [–75 kJ + (2)(0.0 kJ)]

ΔH°rxn = [–966kJ] – [–75kJ] = –966kJ+75kJ= –891kJ

القيمة التي تم حسابها هي القيمة المعطاة في الجدول 3-1 نفسها.

يمكن تلخيص خطوات حساب حرارة التفاعل القياسية ΔH°rxn بالصيغة أدناه: ΔH°rxn = ΣΔH°f (products) – ΣΔH°f (reactants) ΔH°rxn تمثل حرارة التفاعل القياسية، و Σ تمثل مجموع الحدود. انظر كيف تطبق هذه الصيغة على تفاعل كبريتيد الهيدروجين مع الفلور. H₂S(g) + 4F₂(g) → 2HF(g) + SF₆(g) ΔH°rxn = [(2)ΔH°f (HF) + ΔH°f (SF₆)] – [ΔH°f (H₂S) + (4) ΔH°f (F₂)] ΔH°rxn = [(2)(–273 kJ) + (–1220 kJ)] – [–21 kJ + (4)(0.0 kJ)] ΔH°rxn = –1745 kJ --- SECTION: مثال 1-6 --- إيجاد تغير المحتوى الحراري من حرارة التكوين القياسية لحرارة تفاعل احتراق الميثان. CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(l) --- SECTION: 1 تحليل المسألة --- لديك معادلة والمطلوب أن تحسب التغير في المحتوى الحراري. يمكن استعمال العلاقة الرياضية: ΔH°rxn = ΣΔH°f (products) – ΣΔH°f (reactants) --- SECTION: المطلوب --- ΔH°rxn = ? kJ --- SECTION: المعطيات --- ΔH°f (CO₂) = –394 kJ ΔH°f (H₂O) = –286 kJ ΔH°f (CH₄) = –75 kJ ΔH°f (O₂) = 0.0 kJ --- SECTION: 2 حساب المطلوب --- استعمل العلاقة الرياضية: عوض عن المواد الناتجة بـ CO₂، H₂O، واضرب كلا من H₂O و O₂ في 2 عوض في قيم حرارة التكوين المعادلة ΔH°rxn = [ΔH°f (CO₂) + (2)ΔH°f (H₂O)] – [ΔH°f (CH₄) + (2)ΔH°f (O₂)] ΔH°rxn = [(–394 kJ) + (2)(–286 kJ)] – [–75 kJ + (2)(0.0 kJ)] ΔH°rxn = [–966kJ] – [–75kJ] = –966kJ+75kJ= –891kJ --- SECTION: 3 تقويم الإجابة --- القيمة التي تم حسابها هي القيمة المعطاة في الجدول 3-1 نفسها.