صفحة 43 - 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

📚 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

📚 تقويم الفصل 1 (الكيمياء الحرارية)

المفاهيم الأساسية

ΔH (التغير في المحتوى الحراري): يوضح الطاقة الكامنة الكيميائية للنظام قبل التفاعل وبعده.

حرارة الانصهار المولارية: الطاقة اللازمة لصهر مول واحد من المادة عند نقطة انصهارها (مثال: للميثانول 3.22 kJ/mol).

خريطة المفاهيم

```markmap

الكيمياء الحرارية

1-1 الطاقة

الفكرة الرئيسة

  • الطاقة محفوظة (تتغير شكلًا وتنتقل)

المفاهيم

  • الطاقة
  • طاقة الوضع الكيميائية
  • قانون حفظ الطاقة

العلاقة

  • تتحول طاقة الوضع الكيميائية إلى حرارة (أو العكس) في التفاعلات

1-2 الحرارة

الفكرة الرئيسة

  • ΔH = محتوى النواتج الحراري - محتوى المتفاعلات الحراري

المفاهيم

  • الكيمياء الحرارية
  • النظام والمحيط والكون
  • المسعر

دلالة ΔH

  • ΔH موجب: تفاعل ماص للحرارة
  • ΔH سالب: تفاعل طارد للحرارة

3- المعادلات الكيميائية الحرارية

الفكرة الرئيسة

  • تعبر عن مقدار الحرارة المنطلقة أو الممتصة

مكوناتها

  • الحالات الطبيعية للمواد
  • قيمة ΔH

كميات مولارية

  • حرارة التبخر المولارية (ΔHvap)
  • حرارة الانصهار المولارية (ΔHfus)

1-4 حساب ΔH

الفكرة الرئيسة

  • باستخدام قانون هس

الطريقة

  • جمع معادلات حرارية مع ΔH الخاصة بها

حرارة التكوين القياسية

  • للمركب مقارنة بعناصره في حالتها القياسية

التقويم

إتقان المفاهيم (1-1)

  • المقارنة بين درجة الحرارة والحرارة
  • تغير طاقة الوضع الكيميائية في التفاعلات الماصة للحرارة
  • تحولات الطاقة (من وضع إلى حركية)
  • وحدات قياس الطاقة (السعر الغذائي، الكيلو سعر، الجول)
  • الحرارة النوعية

إتقان حل المسائل (1-1)

  • تحويل وحدات الطاقة (Cal ↔ cal ↔ kJ ↔ J)
  • حساب الحرارة النوعية باستخدام العلاقة: q = m \times c \times \Delta T

إتقان المفاهيم (1-2)

  • استخدام المسعر (كوب البوليسترين)
  • تحديد نوع التفاعل (ماص/طارد) من مخطط المحتوى الحراري
  • تعريف النظام والكون بأمثلة
  • العلاقة بين الحرارة (q) والتغير في المحتوى الحراري (ΔH)

إتقان حل المسائل (1-2)

  • حساب كمية الحرارة (q) باستخدام: q = m \times c \times \Delta T
  • أمثلة تطبيقية:
- تبريد الجرانيت

- تسخين ماء حوض السباحة

- تسخين الرصاص

- إيجاد الحرارة النوعية لزيت الكانولا

- إيجاد الحرارة النوعية لسبيكة باستخدام المسعر

إتقان المفاهيم (1-3)

  • تفسير حرارة الانصهار المولارية
  • كتابة المعادلة الكيميائية الحرارية لاحتراق الميثان
  • استخدام مخطط مستويات الطاقة (الشكل 18-1) لحساب حرارة التبخر
  • حساب كتلة وقود (بروبان) تبعث حرارة معينة
  • حساب الحرارة المنطلقة من احتراق فحم غير نقي
  • حساب الحرارة المنطلقة من تكثف بخار الماء
  • حساب كتلة عينة تطلق حرارة معينة عند تصلبها
```

نقاط مهمة

  • إشارة ΔH: سالبة للتفاعل الطارد للحرارة، موجبة للتفاعل الماص للحرارة.
  • قانون أساسي: لحساب كمية الحرارة (q) نستخدم q = m \times c \times \Delta T حيث (m) الكتلة، (c) الحرارة النوعية، (ΔT) التغير في درجة الحرارة.
  • التحويلات الطورية: يوضح الشكل 18-1 قيم ΔH للتحولات الطورية للماء (الانصهار، التبخر، التكثيف، التجمد).
  • المعادلة الكيميائية الحرارية: يجب كتابتها مع ذكر الحالة الفيزيائية للمواد وقيمة ΔH.

📋 المحتوى المنظم

📖 محتوى تعليمي مفصّل

نوع: محتوى تعليمي

إتقان حل المسائل

63

نوع: QUESTION_HOMEWORK

إذا كانت قيمة التغير في المحتوى الحراري ΔH للتفاعل ما، فهي يوضح لك عن الطاقة الكامنة الكيميائية للنظام قبل التفاعل وبعده؟

64

نوع: QUESTION_HOMEWORK

ما إشارة ΔH لتفاعل طارد للحرارة، وللتفاعل ماص للحرارة؟

نوع: محتوى تعليمي

إتقان حل المسائل

65

نوع: QUESTION_HOMEWORK

كم جولًا (J) من الحرارة تفقدها Kg 3580 من الجرانيت عندما تبرد درجة حرارتها من 41.2°C إلى 12.9°C؟ (الحرارة النوعية للجرانيت هي 0.803 J/g.°C).

66

نوع: QUESTION_HOMEWORK

حوض السباحة ملي حوض سباحة 12.5 m × 20 m بالماء إلى عمق 3.75 m. إذا كانت درجة حرارة ماء الحوض الابتدائية 18.40°C، فما كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارته إلى 29.0°C؟ كثافة الماء هي 1.000 g/mL.

67

نوع: QUESTION_HOMEWORK

ما كمية الحرارة التي تمتصها قطعة رصاص كتلتها g 44.7 إذا زادت درجة حرارتها بمقدار 65.4°C؟

68

نوع: QUESTION_HOMEWORK

إعداد الطعام وضع g 10.2 من زيت الكانولا في مقلاة، ولزم 3.34 kJ لرفع درجة حرارته من 25°C إلى 196.4°C. ما الحرارة النوعية لزيت الكانولا؟

69

نوع: QUESTION_HOMEWORK

السبائك إذا وضعت سبائك كتلتها g 58.8 في g 125 من الماء البارد في مسعر، فتفقت درجة حرارة الماء بمقدار 10.5°C، فما الحرارة النوعية للسبائك؟

نوع: محتوى تعليمي

إتقان المفاهيم

70

نوع: QUESTION_HOMEWORK

حرارة الانصهار المولارية للميثانول CH₃OH هي 3.22 kJ/mol. ماذا يعني ذلك؟

71

نوع: QUESTION_HOMEWORK

اكتب المعادلة الكيميائية الحرارية لاحتراق الميثان CH₄.

72

نوع: QUESTION_HOMEWORK

استعن بالمعلومات الواردة في الشكل 18-1 لحساب كمية الحرارة اللازمة لتبخير 4.33 mol من الماء عند درجة حرارة 100°C.

73

نوع: QUESTION_HOMEWORK

شواية ما كتلة البروبان C₃H₈ التي يجب حرقها في شواية لكي تطلق 4560 kJ من الحرارة؟ إذا علمت أن ΔH comb للبروبان 2219 kJ/mol.

74

نوع: QUESTION_HOMEWORK

التدفقة باستعمال الفحم ما كمية الحرارة التي تنطلق عند احتراق 5.0 Kg من الفحم إذا كانت نسبة الكتلة الكربوني فيه 96.2% والمواد الأخرى التي يحتويها الفحم لا تتفاعل؟ (ΔH comb للكربون 394- kJ/mol).

75

نوع: QUESTION_HOMEWORK

ما كمية الحرارة المنطلقة من تكثف 1255 g من ماء سائل عند درجة حرارة 100°C بخار ماء إلى؟

76

نوع: QUESTION_HOMEWORK

إذا أطلقت عينة من الأمونيا NH₃ كتلتها 5.66 kJ من الحرارة عندما تصلبت عند درجة انصهارها. فما كتلة العينة؟

نوع: METADATA

وزارة 43 ليم

نوع: METADATA

Ministry 2025 - 1447

🔍 عناصر مرئية

الشكل 18-1

A vertical diagram showing energy levels for H₂O(s), H₂O(l), and H₂O(g). Arrows indicate transitions with associated enthalpy changes.

📄 النص الكامل للصفحة

إتقان حل المسائل --- SECTION: 63 --- إذا كانت قيمة التغير في المحتوى الحراري ΔH للتفاعل ما، فهي يوضح لك عن الطاقة الكامنة الكيميائية للنظام قبل التفاعل وبعده؟ --- SECTION: 64 --- ما إشارة ΔH لتفاعل طارد للحرارة، وللتفاعل ماص للحرارة؟ إتقان حل المسائل --- SECTION: 65 --- كم جولًا (J) من الحرارة تفقدها Kg 3580 من الجرانيت عندما تبرد درجة حرارتها من 41.2°C إلى 12.9°C؟ (الحرارة النوعية للجرانيت هي 0.803 J/g.°C). --- SECTION: 66 --- حوض السباحة ملي حوض سباحة 12.5 m × 20 m بالماء إلى عمق 3.75 m. إذا كانت درجة حرارة ماء الحوض الابتدائية 18.40°C، فما كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارته إلى 29.0°C؟ كثافة الماء هي 1.000 g/mL. --- SECTION: 67 --- ما كمية الحرارة التي تمتصها قطعة رصاص كتلتها g 44.7 إذا زادت درجة حرارتها بمقدار 65.4°C؟ --- SECTION: 68 --- إعداد الطعام وضع g 10.2 من زيت الكانولا في مقلاة، ولزم 3.34 kJ لرفع درجة حرارته من 25°C إلى 196.4°C. ما الحرارة النوعية لزيت الكانولا؟ --- SECTION: 69 --- السبائك إذا وضعت سبائك كتلتها g 58.8 في g 125 من الماء البارد في مسعر، فتفقت درجة حرارة الماء بمقدار 10.5°C، فما الحرارة النوعية للسبائك؟ إتقان المفاهيم --- SECTION: 70 --- حرارة الانصهار المولارية للميثانول CH₃OH هي 3.22 kJ/mol. ماذا يعني ذلك؟ --- SECTION: 71 --- اكتب المعادلة الكيميائية الحرارية لاحتراق الميثان CH₄. --- SECTION: 72 --- استعن بالمعلومات الواردة في الشكل 18-1 لحساب كمية الحرارة اللازمة لتبخير 4.33 mol من الماء عند درجة حرارة 100°C. --- SECTION: 73 --- شواية ما كتلة البروبان C₃H₈ التي يجب حرقها في شواية لكي تطلق 4560 kJ من الحرارة؟ إذا علمت أن ΔH comb للبروبان 2219 kJ/mol. --- SECTION: 74 --- التدفقة باستعمال الفحم ما كمية الحرارة التي تنطلق عند احتراق 5.0 Kg من الفحم إذا كانت نسبة الكتلة الكربوني فيه 96.2% والمواد الأخرى التي يحتويها الفحم لا تتفاعل؟ (ΔH comb للكربون 394- kJ/mol). --- SECTION: 75 --- ما كمية الحرارة المنطلقة من تكثف 1255 g من ماء سائل عند درجة حرارة 100°C بخار ماء إلى؟ --- SECTION: 76 --- إذا أطلقت عينة من الأمونيا NH₃ كتلتها 5.66 kJ من الحرارة عندما تصلبت عند درجة انصهارها. فما كتلة العينة؟ وزارة 43 ليم Ministry 2025 - 1447 --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: الشكل 18-1 Description: A vertical diagram showing energy levels for H₂O(s), H₂O(l), and H₂O(g). Arrows indicate transitions with associated enthalpy changes. X-axis: Not applicable (energy level diagram) Y-axis: المحتوى الحراري (Enthalpy) Data: Shows enthalpy changes for fusion (solid to liquid), vaporization (liquid to gas), and condensation (gas to liquid). Key Values: ΔHfus = +6.01 kJ (fusion), ΔHsolid = -6.01 kJ (freezing), ΔHvap = +40.7 kJ (vaporization), ΔHcond = -40.7 kJ (condensation) Context: Used to calculate enthalpy changes for phase transitions, specifically vaporization in question 72.

✅ حلول أسئلة الكتاب الرسمية

عدد الأسئلة: 14

سؤال 63: إذا كانت قيمة التغير في المحتوى الحراري ΔH للتفاعل ما، فهي يوضح لك عن الطاقة الكامنة الكيميائية للنظام قبل التفاعل وبعده؟

الإجابة: يوضح لك عن الطاقة الكامنة الكيميائية للنظام قبل التفاعل وبعده.

خطوات الحل:

  1. **الشرح:** المحتوى الحراري (ΔH) للتفاعل يمثل الفرق بين المحتوى الحراري للمواد الناتجة والمواد المتفاعلة. هذا الفرق يعكس التغير في الطاقة الكامنة الكيميائية للنظام. إذا كان ΔH قيمة موجبة، فهذا يعني أن النظام امتص طاقة (تفاعل ماص للحرارة)، وإذا كانت قيمة سالبة، فهذا يعني أن النظام أطلق طاقة (تفاعل طارد للحرارة). إذن، قيمة ΔH توضح لنا الفرق في الطاقة الكامنة الكيميائية قبل وبعد التفاعل.

سؤال 64: ما إشارة ΔH لتفاعل طارد للحرارة، وللتفاعل ماص للحرارة؟

الإجابة: طارد للحرارة: سالب ماص للحرارة: موجب

خطوات الحل:

  1. **الشرح:** التفاعل الطارد للحرارة هو التفاعل الذي يطلق حرارة إلى الوسط المحيط، مما يعني أن طاقة النظام تقل. لذلك، يكون التغير في المحتوى الحراري (ΔH) سالبًا. أما التفاعل الماص للحرارة فهو التفاعل الذي يمتص حرارة من الوسط المحيط، مما يعني أن طاقة النظام تزيد. لذلك، يكون التغير في المحتوى الحراري (ΔH) موجبًا. إذن، إشارة ΔH للتفاعل الطارد للحرارة هي **سالبة**، وللتفاعل الماص للحرارة هي **موجبة**.

سؤال 65: كم جولًا (J) من الحرارة تفقدها Kg 3580 من الجرانيت عندما تبرد درجة حرارتها من 41.2°C إلى 12.9°C؟ (الحرارة النوعية للجرانيت هي 0.803 J/g.°C).

الإجابة: q = mcΔT = 3580 × 10³ g × 0.803 J/g.°C × (12.9 - 41.2)°C = -8.156 × 10⁷ J

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - كتلة الجرانيت: m = 3580 kg - الحرارة النوعية للجرانيت: c = 0.803 J/g.°C - درجة الحرارة الابتدائية: T_initial = 41.2°C - درجة الحرارة النهائية: T_final = 12.9°C
  2. **الخطوة 2 (التحويلات):** نحتاج لتحويل الكتلة من كيلوجرام إلى جرام لتتوافق مع وحدة الحرارة النوعية: - m = 3580 kg × 1000 g/kg = 3,580,000 g
  3. **الخطوة 3 (القانون):** نستخدم قانون كمية الحرارة المفقودة أو المكتسبة: $$q = m imes c imes \Delta T$$ حيث $\Delta T = T_{final} - T_{initial}$
  4. **الخطوة 4 (الحل):** نحسب التغير في درجة الحرارة: $$\Delta T = 12.9°C - 41.2°C = -28.3°C$$ ثم نعوض في القانون: $$q = 3,580,000 \, ext{g} imes 0.803 \, ext{J/g.°C} imes (-28.3°C)$$
  5. **الخطوة 5 (النتيجة):** إذن كمية الحرارة المفقودة = **-8.156 × 10⁷ J**

سؤال 66: حوض السباحة ملي حوض سباحة 12.5 m × 20 m بالماء إلى عمق 3.75 m. إذا كانت درجة حرارة ماء الحوض الابتدائية 18.40°C، فما كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارته إلى 29.0°C؟ كثافة الماء هي 1.000 g/mL.

الإجابة: V = 12.5 m × 20 m × 3.75 m = 937.5 m³ m = 9.375 × 10⁵ kg ΔT = 29.0°C - 18.40°C = 10.6°C q = 4.184 J/g.°C × 9.375 × 10⁵ kg × 10.6°C q = 4.16 × 10¹⁰ J

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - أبعاد حوض السباحة: 12.5 m × 20 m - عمق الماء: 3.75 m - درجة الحرارة الابتدائية: T_initial = 18.40°C - درجة الحرارة النهائية: T_final = 29.0°C - كثافة الماء: ρ = 1.000 g/mL - الحرارة النوعية للماء: c = 4.184 J/g.°C (قيمة قياسية)
  2. **الخطوة 2 (حساب الحجم والكتلة):** نحسب حجم الماء: $$V = 12.5 \, ext{m} imes 20 \, ext{m} imes 3.75 \, ext{m} = 937.5 \, ext{m}^3$$ نحول الحجم إلى لتر (1 m³ = 1000 L): $$V = 937.5 \, ext{m}^3 imes 1000 \, ext{L/m}^3 = 937,500 \, ext{L}$$ نحول الحجم إلى كتلة باستخدام الكثافة (1 L ماء ≈ 1000 g): $$m = 937,500 \, ext{L} imes 1000 \, ext{g/L} = 9.375 imes 10^8 \, ext{g}$$
  3. **الخطوة 3 (حساب التغير في درجة الحرارة):** $$\Delta T = T_{final} - T_{initial} = 29.0°C - 18.40°C = 10.6°C$$
  4. **الخطوة 4 (القانون):** نستخدم قانون كمية الحرارة المكتسبة: $$q = m imes c imes \Delta T$$
  5. **الخطوة 5 (الحل):** بالتعويض: $$q = (9.375 imes 10^8 \, ext{g}) imes (4.184 \, ext{J/g.°C}) imes (10.6°C)$$
  6. **الخطوة 6 (النتيجة):** إذن كمية الحرارة اللازمة = **4.16 × 10¹⁰ J**

سؤال 67: ما كمية الحرارة التي تمتصها قطعة رصاص كتلتها g 44.7 إذا زادت درجة حرارتها بمقدار 65.4°C؟

الإجابة: q = mcΔT = 44.7 g × 0.139 J/g.°C × 65.4°C = 406 J

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - كتلة الرصاص: m = 44.7 g - الحرارة النوعية للرصاص: c = 0.139 J/g.°C - مقدار الزيادة في درجة الحرارة: ΔT = 65.4°C
  2. **الخطوة 2 (القانون):** نستخدم قانون كمية الحرارة المكتسبة: $$q = m imes c imes \Delta T$$
  3. **الخطوة 3 (الحل):** بالتعويض: $$q = 44.7 \, ext{g} imes 0.139 \, ext{J/g.°C} imes 65.4°C$$
  4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن كمية الحرارة الممتصة = **406 J**

سؤال 68: إعداد الطعام وضع g 10.2 من زيت الكانولا في مقلاة، ولزم 3.34 kJ لرفع درجة حرارته من 25°C إلى 196.4°C. ما الحرارة النوعية لزيت الكانولا؟

الإجابة: c = q / mΔT = 3.34 × 10³ J / (10.2 g × (196.4 - 25)°C) = 1.91 J/g.°C

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - كتلة زيت الكانولا: m = 10.2 g - كمية الحرارة الممتصة: q = 3.34 kJ - درجة الحرارة الابتدائية: T_initial = 25°C - درجة الحرارة النهائية: T_final = 196.4°C
  2. **الخطوة 2 (التحويلات):** نحول كمية الحرارة من كيلوجول إلى جول: $$q = 3.34 \, ext{kJ} imes 1000 \, ext{J/kJ} = 3340 \, ext{J}$$
  3. **الخطوة 3 (حساب التغير في درجة الحرارة):** $$\Delta T = T_{final} - T_{initial} = 196.4°C - 25°C = 171.4°C$$
  4. **الخطوة 4 (القانون):** نستخدم قانون كمية الحرارة، مع إعادة ترتيبه لإيجاد الحرارة النوعية: $$q = m imes c imes \Delta T$$ $$c = rac{q}{m imes \Delta T}$$
  5. **الخطوة 5 (الحل):** بالتعويض: $$c = rac{3340 \, ext{J}}{10.2 \, ext{g} imes 171.4°C}$$
  6. **الخطوة 6 (النتيجة):** إذن الحرارة النوعية لزيت الكانولا = **1.91 J/g.°C**

سؤال 69: السبائك إذا وضعت سبائك كتلتها g 58.8 في g 125 من الماء البارد في مسعر، فتفقت درجة حرارة الماء بمقدار 10.5°C، فما الحرارة النوعية للسبائك؟

الإجابة: q_water = 125 g × 4.184 J/g.°C × 10.5°C = 5490 J q_alloy = -5490 J c_alloy = q_alloy / (m_alloy × ΔT_alloy) = -5490 J / (58.8 g × -10.5°C) = 88.0 J/g.°C

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - كتلة السبائك: m_alloy = 58.8 g - كتلة الماء: m_water = 125 g - الحرارة النوعية للماء: c_water = 4.184 J/g.°C - التغير في درجة حرارة الماء: ΔT_water = 10.5°C - التغير في درجة حرارة السبائك: ΔT_alloy = -10.5°C (لأنها فقدت حرارة بينما اكتسبها الماء)
  2. **الخطوة 2 (حساب كمية الحرارة المكتسبة بواسطة الماء):** نستخدم قانون كمية الحرارة: $$q_{water} = m_{water} imes c_{water} imes \Delta T_{water}$$ $$q_{water} = 125 \, ext{g} imes 4.184 \, ext{J/g.°C} imes 10.5°C = 5490 \, ext{J}$$
  3. **الخطوة 3 (تطبيق مبدأ حفظ الطاقة):** في المسعر، كمية الحرارة التي يفقدها الجسم الساخن تساوي كمية الحرارة التي يكتسبها الجسم البارد (مع الأخذ في الاعتبار الإشارة). $$q_{alloy} = -q_{water}$$ $$q_{alloy} = -5490 \, ext{J}$$
  4. **الخطوة 4 (القانون لإيجاد الحرارة النوعية للسبائك):** $$q_{alloy} = m_{alloy} imes c_{alloy} imes \Delta T_{alloy}$$ $$c_{alloy} = rac{q_{alloy}}{m_{alloy} imes \Delta T_{alloy}}$$
  5. **الخطوة 5 (الحل):** بالتعويض: $$c_{alloy} = rac{-5490 \, ext{J}}{58.8 \, ext{g} imes (-10.5°C)}$$
  6. **الخطوة 6 (النتيجة):** إذن الحرارة النوعية للسبائك = **88.0 J/g.°C**

سؤال 70: حرارة الانصهار المولارية للميثانول CH₃OH هي 3.22 kJ/mol. ماذا يعني ذلك؟

الإجابة: يلزم امتصاص 3.22 kJ من الحرارة لكل مول من الميثانول لكي ينصهر.

خطوات الحل:

  1. **الشرح:** حرارة الانصهار المولارية هي كمية الطاقة اللازمة لتحويل مول واحد من المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة عند نقطة انصهارها. عندما نقول أن حرارة الانصهار المولارية للميثانول (CH₃OH) هي 3.22 kJ/mol، فهذا يعني أننا نحتاج إلى تزويد كل مول من الميثانول بكمية طاقة تساوي 3.22 كيلوجول لكي يتحول من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة. إذن، هذا يعني: **يلزم امتصاص 3.22 kJ من الحرارة لكل مول من الميثانول لكي ينصهر.**

سؤال 71: اكتب المعادلة الكيميائية الحرارية لاحتراق الميثان CH₄.

الإجابة: CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(g) ΔHcomb = -890 kJ

خطوات الحل:

  1. **الشرح:** احتراق الميثان (CH₄) هو تفاعل كيميائي ينتج عنه ثاني أكسيد الكربون (CO₂) وبخار الماء (H₂O)، وهو تفاعل طارد للحرارة (يطلق حرارة). المعادلة الكيميائية الموزونة للاحتراق الكامل للميثان هي: $$CH_4(g) + 2O_2(g) ightarrow CO_2(g) + 2H_2O(g)$$ التغير في المحتوى الحراري (ΔH) لهذا التفاعل هو -890 kJ لكل مول من الميثان المحترق. إذن، المعادلة الكيميائية الحرارية هي: **CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(g) ΔHcomb = -890 kJ**

سؤال 72: استعن بالمعلومات الواردة في الشكل 18-1 لحساب كمية الحرارة اللازمة لتبخير 4.33 mol من الماء عند درجة حرارة 100°C.

الإجابة: q = nΔHvap = 4.33 mol × 40.7 kJ/mol = 1.76 × 10² kJ

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - عدد مولات الماء: n = 4.33 mol - حرارة التبخير المولارية للماء (من الشكل 18-1): ΔHvap = 40.7 kJ/mol (قيمة قياسية)
  2. **الخطوة 2 (القانون):** نستخدم قانون كمية الحرارة اللازمة للتبخير: $$q = n imes \Delta H_{vap}$$
  3. **الخطوة 3 (الحل):** بالتعويض: $$q = 4.33 \, ext{mol} imes 40.7 \, ext{kJ/mol}$$
  4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن كمية الحرارة اللازمة لتبخير الماء = **1.76 × 10² kJ**

سؤال 73: شواية ما كتلة البروبان C₃H₈ التي يجب حرقها في شواية لكي تطلق 4560 kJ من الحرارة؟ إذا علمت أن ΔH comb للبروبان 2219 kJ/mol.

الإجابة: n = 4560 kJ / 2219 kJ/mol = 2.05 mol m = 2.05 mol × 44.1 g/mol = 90.6 g

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - كمية الحرارة المنطلقة: q = 4560 kJ - حرارة الاحتراق المولارية للبروبان (ΔH comb): -2219 kJ/mol (الإشارة السالبة تعني انطلاق حرارة) - الكتلة المولية للبروبان (C₃H₈): (3 × 12.01) + (8 × 1.01) = 36.03 + 8.08 = 44.11 g/mol
  2. **الخطوة 2 (حساب عدد مولات البروبان):** نستخدم العلاقة بين كمية الحرارة وعدد المولات وحرارة الاحتراق: $$q = n imes \Delta H_{comb}$$ $$n = rac{q}{\Delta H_{comb}} = rac{4560 \, ext{kJ}}{-2219 \, ext{kJ/mol}}$$ (نستخدم القيمة المطلقة للحرارة المنطلقة لحساب عدد المولات) $$n = rac{4560}{2219} \, ext{mol} \approx 2.05 \, ext{mol}$$
  3. **الخطوة 3 (حساب كتلة البروبان):** نستخدم العلاقة بين الكتلة وعدد المولات والكتلة المولية: $$m = n imes M$$ $$m = 2.05 \, ext{mol} imes 44.1 \, ext{g/mol}$$
  4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن كتلة البروبان التي يجب حرقها = **90.6 g**

سؤال 74: التدفئة باستعمال الفحم ما كمية الحرارة التي تنطلق عند احتراق 5.0 Kg من الفحم إذا كانت نسبة الكتلة الكربوني فيه 96.2% والمواد الأخرى التي يحتويها الفحم لا تتفاعل؟ (ΔH comb للكربون 394- kJ/mol).

الإجابة: m_C = 5.0 kg × 0.962 = 4.81 kg = 4810 g n_C = 4810 g / 12.01 g/mol = 400 mol q = 400 mol × (-394 kJ/mol) = -1.58 × 10⁵ kJ

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - كتلة الفحم الكلية: 5.0 kg - نسبة الكربون في الفحم: 96.2% - حرارة الاحتراق المولارية للكربون (ΔH comb): -394 kJ/mol - الكتلة المولية للكربون (C): 12.01 g/mol
  2. **الخطوة 2 (حساب كتلة الكربون النقي):** نحول الكتلة الكلية إلى جرام: $$m_{total} = 5.0 \, ext{kg} imes 1000 \, ext{g/kg} = 5000 \, ext{g}$$ نحسب كتلة الكربون النقي: $$m_C = 5000 \, ext{g} imes 0.962 = 4810 \, ext{g}$$
  3. **الخطوة 3 (حساب عدد مولات الكربون):** $$n_C = rac{m_C}{M_C} = rac{4810 \, ext{g}}{12.01 \, ext{g/mol}} \approx 400 \, ext{mol}$$
  4. **الخطوة 4 (حساب كمية الحرارة المنطلقة):** نستخدم قانون كمية الحرارة المنطلقة من الاحتراق: $$q = n_C imes \Delta H_{comb}$$ $$q = 400 \, ext{mol} imes (-394 \, ext{kJ/mol})$$
  5. **الخطوة 5 (النتيجة):** إذن كمية الحرارة المنطلقة = **-1.58 × 10⁵ kJ**

سؤال 75: ما كمية الحرارة المنطلقة من تكثف 1255 g من ماء سائل عند درجة حرارة 100°C بخار ماء إلى؟

الإجابة: q = mΔHcond = 1255 g × (-40.7 kJ/mol / 18.02 g/mol) = -2.83 × 10³ kJ

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - كتلة الماء: m = 1255 g - حرارة التكثف المولارية للماء (وهي عكس حرارة التبخير): ΔHcond = -40.7 kJ/mol (الإشارة السالبة تعني انطلاق حرارة) - الكتلة المولية للماء (H₂O): (2 × 1.01) + 16.00 = 18.02 g/mol
  2. **الخطوة 2 (حساب عدد مولات الماء):** $$n = rac{m}{M} = rac{1255 \, ext{g}}{18.02 \, ext{g/mol}} \approx 69.64 \, ext{mol}$$
  3. **الخطوة 3 (حساب كمية الحرارة المنطلقة):** نستخدم قانون كمية الحرارة المنطلقة من التكثف: $$q = n imes \Delta H_{cond}$$ $$q = 69.64 \, ext{mol} imes (-40.7 \, ext{kJ/mol})$$
  4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن كمية الحرارة المنطلقة من تكثف الماء = **-2.83 × 10³ kJ**

سؤال 76: إذا أطلقت عينة من الأمونيا NH₃ 5.66 kJ من الحرارة عندما تصلبت عند درجة انصهارها. فما كتلة العينة؟

الإجابة: n = 5.66 kJ / 5.66 kJ/mol = 1.00 mol m = 1.00 mol × 17.0 g/mol = 17.0 g

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - كمية الحرارة المنطلقة عند التصلب: q = 5.66 kJ - حرارة التصلب المولارية للأمونيا (وهي عكس حرارة الانصهار): ΔHfus = 5.66 kJ/mol (الإشارة السالبة تعني انطلاق حرارة، لكن القيمة المعطاة هي مقدار الحرارة المنطلقة) - الكتلة المولية للأمونيا (NH₃): 14.01 + (3 × 1.01) = 17.04 g/mol
  2. **الخطوة 2 (حساب عدد مولات الأمونيا):** نستخدم العلاقة بين كمية الحرارة وعدد المولات وحرارة التصلب: $$q = n imes \Delta H_{fus}$$ $$n = rac{q}{\Delta H_{fus}} = rac{5.66 \, ext{kJ}}{5.66 \, ext{kJ/mol}} = 1.00 \, ext{mol}$$
  3. **الخطوة 3 (حساب كتلة العينة):** نستخدم العلاقة بين الكتلة وعدد المولات والكتلة المولية: $$m = n imes M$$ $$m = 1.00 \, ext{mol} imes 17.0 \, ext{g/mol}$$
  4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن كتلة عينة الأمونيا = **17.0 g**

🎴 بطاقات تعليمية للمراجعة

عدد البطاقات: 5 بطاقة لهذه الصفحة

ماذا توضح قيمة التغير في المحتوى الحراري (ΔH) للتفاعل الكيميائي؟

  • أ) توضح كمية الحرارة المنطلقة فقط.
  • ب) توضح الفرق في الطاقة الكامنة الكيميائية للنظام قبل التفاعل وبعده.
  • ج) توضح سرعة حدوث التفاعل.
  • د) توضح الضغط الناتج عن التفاعل.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: توضح الفرق في الطاقة الكامنة الكيميائية للنظام قبل التفاعل وبعده.

الشرح: 1. المحتوى الحراري (ΔH) هو مقياس للتغير في الطاقة الحرارية للنظام. 2. يمثل الفرق بين محتوى المواد الناتجة والمواد المتفاعلة. 3. إذا كان ΔH موجباً، فهذا يعني زيادة في الطاقة الكامنة (تفاعل ماص للحرارة). 4. إذا كان ΔH سالباً، فهذا يعني نقصان في الطاقة الكامنة (تفاعل طارد للحرارة).

تلميح: فكر في الطاقة المخزنة في الروابط الكيميائية للمواد المتفاعلة والناتجة.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

ما إشارة التغير في المحتوى الحراري (ΔH) للتفاعل الطارد للحرارة والتفاعل الماص للحرارة؟

  • أ) طارد للحرارة: موجب، ماص للحرارة: سالب.
  • ب) طارد للحرارة: صفر، ماص للحرارة: موجب.
  • ج) طارد للحرارة: سالب، ماص للحرارة: موجب.
  • د) كلاهما موجب.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: طارد للحرارة: سالب، ماص للحرارة: موجب.

الشرح: 1. التفاعل الطارد للحرارة يطلق حرارة، مما يعني أن طاقة النظام تقل. 2. لذلك يكون التغير في المحتوى الحراري (ΔH) سالباً. 3. التفاعل الماص للحرارة يمتص حرارة، مما يعني أن طاقة النظام تزيد. 4. لذلك يكون التغير في المحتوى الحراري (ΔH) موجباً.

تلميح: تذكر أن الإشارة تعكس ما إذا كان النظام يكتسب أو يفقد طاقة للوسط المحيط.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

ما القانون المستخدم لحساب كمية الحرارة (q) المكتسبة أو المفقودة عند تغير درجة حرارة مادة ما؟

  • أ) q = m / (c × ΔT)
  • ب) q = m × c × ΔT
  • ج) q = c / (m × ΔT)
  • د) q = ΔT / (m × c)

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: q = m × c × ΔT

الشرح: 1. القانون هو: كمية الحرارة (q) = الكتلة (m) × الحرارة النوعية (c) × التغير في درجة الحرارة (ΔT). 2. الحرارة النوعية (c) هي كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة 1 جرام من المادة درجة مئوية واحدة. 3. ΔT = درجة الحرارة النهائية - درجة الحرارة الابتدائية. 4. إذا كانت q موجبة، المادة امتصت حرارة. إذا كانت سالبة، المادة فقدت حرارة.

تلميح: يتعلق القانون بثلاث كميات: كتلة المادة، خاصية للمادة، والتغير في درجة الحرارة.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط

إذا علمت أن حرارة الانصهار المولارية للميثانول هي 3.22 kJ/mol، فماذا يعني ذلك؟

  • أ) يلزم انطلاق 3.22 كيلوجول من الحرارة لتجمد مول واحد من الميثانول.
  • ب) يلزم امتصاص 3.22 كيلوجول من الحرارة لانصهار مول واحد من الميثانول الصلب.
  • ج) هي كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة الميثانول 3.22 درجة مئوية.
  • د) هي الطاقة اللازمة لتبخير مول واحد من الميثانول.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: يلزم امتصاص 3.22 كيلوجول من الحرارة لانصهار مول واحد من الميثانول الصلب.

الشرح: 1. حرارة الانصهار المولارية هي كمية الطاقة اللازمة لتحويل مول واحد من المادة من الحالة الصلبة إلى السائلة. 2. القيمة 3.22 kJ/mol تعني أن كل مول من الميثانول يحتاج إلى هذه الطاقة للانصهار. 3. العملية ماصة للحرارة، لذلك تكون قيمة ΔH موجبة. 4. هذه قيمة ثابتة عند نقطة انصهار الميثانول.

تلميح: ركز على معنى "مولارية" و"انصهار" في العبارة.

التصنيف: تعريف | المستوى: متوسط

أي مما يلي يمثل المعادلة الكيميائية الحرارية الصحيحة لاحتراق الميثان (CH₄)؟

  • أ) CH₄(g) + O₂(g) → CO₂(g) + H₂O(g) ΔH = +890 kJ
  • ب) CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(g) ΔH = -890 kJ
  • ج) CH₄(g) + 2O₂(g) → CO(g) + 2H₂O(g) ΔH = -890 kJ
  • د) 2CH₄(g) + 3O₂(g) → 2CO(g) + 4H₂O(g) ΔH = -890 kJ

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(g) ΔH = -890 kJ

الشرح: 1. الاحتراق الكامل للهيدروكربونات (مثل الميثان) يعطي ثاني أكسيد الكربون وماء. 2. المعادلة الموزونة: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O. 3. التفاعل طارد للحرارة، لذا تكون ΔH سالبة. 4. القيمة الشائعة لحرارة احتراق الميثان هي حوالي -890 kJ لكل مول من CH₄.

تلميح: احتراق الميثان تفاعل طارد للحرارة بشدة مع الأكسجين، وينتج ثاني أكسيد الكربون وماء.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط