إتقان المفاهيم - كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

سؤال 77: ما الذي تصفه حرارة التكوين القياسية لمركب معين؟

الإجابة: هي التغير في المحتوى الحراري ΔH الذي يحدث عند تكون مول واحد من المركب من عناصره في حالتها القياسية.

سؤال 78: كيف تتغير ΔH في معادلة كيميائية حرارية إذا تضاعفت كميات المواد جميعها ثلاث مرات وعكست المعادلة؟

الإجابة: تتغير ΔH إلى 3 أضعاف قيمتها الأصلية وتنعكس إشارتها.

سؤال 79: استعمل حرارة التكوين القياسية لحساب ΔH°rxn للتفاعل الآتي: P₄O₆(s) + 2O₂(g) → P₄O₁₀(s)

الإجابة: ΔH°rxn = -1643 kJ

سؤال 80: استعمل قانون هس والمعادلتين الكيميائيتين الحراريتين الآتيتين لإيجاد المعادلة الحرارية للتفاعل: (جرافيت، C(s → (ألماس، C(s ΔH = -394 kJ .a (جرافيت، C(s + O₂(g) → CO₂(g) ΔH = -394 kJ .a (ألماس، C(s + O₂(g) → CO₂(g) ΔH = -396 kJ .b

الإجابة: C(s) (جرافيت) + O₂(g) → CO₂(g) ΔH = -394 kJ CO₂(g) → C(s) (ألماس) + O₂(g) ΔH = +396 kJ C(s) (جرافيت) → C(s) (ألماس) ΔH = +2 kJ

سؤال 81: إذا أردت أن تحفظ الشاي ساخنًا فإنك تضعه في ترمس. وضح لماذا قد تفشل الترمس بالماء الساخن قبل حفظ الشاي الساخن فيه؟

الإجابة: لأن الترمس يمتص بعض الطاقة الحرارية من الماء الساخن قبل حفظ الشاي الساخن فيه، مما يقلل من درجة حرارة الشاي.

سؤال 82: فرق بين حرارة تكوين (1) H₂O و (g) H₂O. لماذا من الضروري تحديد الحالة الفيزيائية للماء في المعادلة الكيميائية الآتية: CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(l) أو (g) H₂O ΔH = ؟

الإجابة: تختلف حرارة تكوين H₂O(l) عن H₂O(g) لأن H₂O(l) يطلق طاقة حرارية أكبر عند تكوينه من H₂O(g). من الضروري تحديد الحالة الفيزيائية للماء لأن التغير في المحتوى الحراري للتفاعل يعتمد على الحالة الفيزيائية للنواتج.

سؤال 83: استعمل قانون هس والتغيرات في المحتوى الحراري للتفاعلين الآتيين لحساب ΔH للتفاعل: 2A + 3/2 C₂ → A₂C₃ ΔH = -1874 kJ 2B + 3/2 C₂ → B₂C₃ ΔH = -285 kJ

الإجابة: ΔH = -1589 kJ

سؤال 84: طبق يعد ثالث كلوريد الفوسفور مادة أولية في تحضير مركبات الفوسفور العضوية. بين كيف يمكن استعمال المعادلتين الكيميائيتين الحراريتين a و b لتحديد التغير في المحتوى الحراري للتفاعل: P₄(s) + 6Cl₂(g) → 4PCl₃(l) ΔH = -1280 kJ .a P₄(s) + 10Cl₂(g) → 4PCl₅(s) ΔH = -1774 kJ .b

الإجابة: 4PCl₃(l) + 4Cl₂(g) → 4PCl₅(s) ΔH = -494 kJ (المعادلة b - المعادلة a)

سؤال 85: توقع أي المركبين: غاز الميثان CH₄، وبخار الميثان CH₃CHO، له حرارة احتراق أكبر؟ وضح إجابتك. (ملاحظة: اكتب وقارن المعادلتين الكيميائيتين الموزونتين لتفاعلي الاحتراق لكل منهما).

الإجابة: CH₄ له حرارة احتراق أكبر. لأنه يحتوي على عدد أقل من ذرات الأكسجين في جزيئه، مما يعني أنه يتطلب المزيد من الأكسجين للاحتراق الكامل ويطلق طاقة أكبر. CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(l) CH₃CHO(g) + 5/2 O₂(g) → 2CO₂(g) + 2H₂O(l)

سؤال 86: حللت عينة من الغاز الطبيعي فوجدت أنها تتكون من 88.4% ميثان CH₄ و 11.6% إيثان C₂H₆. إذا كانت حرارة الاحتراق القياسية للميثان هي / 891 kJ mol-، وينتج عن احتراقه غاز ثاني أكسيد الكربون CO₂ وماء سائل H₂O، فاكتب معادلة احتراق غاز الإيثان مكونًا ثاني أكسيد الكربون والماء، ثم احسب حرارة الاحتراق القياسية للإيثان مستعملًا حرارة التكوين القياسية. استعمل النتيجة وحرارة الاحتراق القياسية للميثان عن احتراق 1 kg من الغاز الطبيعي.

الإجابة: C₂H₆(g) + 7/2 O₂(g) → 2CO₂(g) + 3H₂O(l) ΔH°comb (C₂H₆) = -1560 kJ/mol الطاقة المنطلقة عن احتراق 1 kg من الغاز الطبيعي = 5.3 × 10⁴ kJ

سؤال 87: ما التركيز المولاري لمحلول تم تحضيره بإذابة 25.0 g من ثيوسيانات الصوديوم (NaSCN) في كمية كافية من الماء لعمل 500 mL من المحلول؟

الإجابة: التركيز المولاري = 0.617 M

سؤال 88: عدد ثلاث خصائص جامعة للمحاليل.

الإجابة: 1) انخفاض ضغط البخار. 2) ارتفاع درجة الغليان. 3) انخفاض درجة التجمد.

ما الذي تصفه حرارة التكوين القياسية لمركب معين؟

• أ) التغير في المحتوى الحراري ΔH الذي يحدث عند احتراق مول واحد من المركب.
• ب) التغير في المحتوى الحراري ΔH الذي يحدث عند تكون مول واحد من المركب من عناصره في حالتها القياسية.
• ج) درجة الحرارة اللازمة لتكوين مركب من عناصره.
• د) كمية الطاقة المنطلقة عند تفكك مول واحد من المركب إلى عناصره.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: التغير في المحتوى الحراري ΔH الذي يحدث عند تكون مول واحد من المركب من عناصره في حالتها القياسية.

الشرح: حرارة التكوين القياسية هي خاصية كيميائية حرارية محددة. فهي تمثل التغير في المحتوى الحراري (ΔH) المصاحب لتكوين مول واحد من المركب من عناصره المكونة له، وذلك عندما تكون جميع المواد (العناصر والمركب) في حالتها القياسية (أكثر حالاتها استقراراً عند درجة حرارة 25°C وضغط 1 atm).

تلميح: فكر في التغير الحراري المرتبط بتكوين مركب من عناصره الأولية.

التصنيف: تعريف | المستوى: سهل

كيف تتغير ΔH في معادلة كيميائية حرارية إذا تضاعفت كميات المواد جميعها ثلاث مرات وعكست المعادلة؟

• أ) تتغير ΔH إلى 3 أضعاف قيمتها الأصلية مع الحفاظ على نفس الإشارة.
• ب) تتغير ΔH إلى 1/3 قيمتها الأصلية وتنعكس إشارتها.
• ج) تتغير ΔH إلى 3 أضعاف قيمتها الأصلية وتنعكس إشارتها.
• د) لا تتغير قيمة ΔH لأنها خاصية قياسية.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: تتغير ΔH إلى 3 أضعاف قيمتها الأصلية وتنعكس إشارتها.

الشرح: 1. ضرب المعادلة في معامل (3): يؤدي إلى ضرب ΔH في نفس المعامل، فتصبح 3 × ΔH₀. 2. عكس المعادلة: يؤدي إلى عكس إشارة ΔH، فتصبح - (3 × ΔH₀). النتيجة النهائية: ΔH الجديدة = -3 × ΔH₀.

تلميح: فكر في تأثير ضرب المعادلة في معامل، ثم عكس اتجاه التفاعل على قيمة ΔH.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

لماذا من الضروري تحديد الحالة الفيزيائية للماء (H₂O(l) أو H₂O(g)) عند كتابة معادلة كيميائية حرارية؟

• أ) لأنه يؤثر على موازنة المعادلة الكيميائية فقط.
• ب) لأن التغير في المحتوى الحراري للتفاعل (ΔH) يعتمد على الحالة الفيزيائية للنواتج، حيث تختلف حرارة التكوين القياسية للماء السائل عن بخار الماء.
• ج) لأن حالة الماء تحدد سرعة التفاعل فقط.
• د) لأنه شرط لكتابة الرموز (s, l, g) دون تأثير على الحسابات.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: لأن التغير في المحتوى الحراري للتفاعل (ΔH) يعتمد على الحالة الفيزيائية للنواتج، حيث تختلف حرارة التكوين القياسية للماء السائل عن بخار الماء.

الشرح: حرارة تكوين H₂O(l) تختلف عن حرارة تكوين H₂O(g). الفرق بينهما يمثل حرارة التكثيف (الطاقة المنطلقة عند تحول البخار إلى سائل). لذلك، عند حساب ΔH°rxn باستخدام حرارة التكوين، ستختلف النتيجة حسب حالة الماء الناتج، مما يجعل تحديدها ضرورياً لدقة الحساب.

تلميح: فكر في الطاقة المصاحبة لتغير الحالة (التكثيف أو التبخر).

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط

ما المبدأ الذي يستخدمه قانون هس في حساب التغير في المحتوى الحراري (ΔH) لتفاعل ما؟

• أ) أن ΔH تتناسب طردياً مع عدد الخطوات الوسيطة في التفاعل.
• ب) أن ΔH للتفاعل الكلي تعتمد فقط على الحالة الابتدائية والحالة النهائية للنظام، وليس على المسار الذي يسلكه التفاعل.
• ج) أن ΔH يمكن قياسها مباشرة لأي تفاعل باستخدام المسعر.
• د) أن ΔH تكون دائماً سالبة للتفاعلات الطاردة للحرارة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: أن ΔH للتفاعل الكلي تعتمد فقط على الحالة الابتدائية والحالة النهائية للنظام، وليس على المسار الذي يسلكه التفاعل.

الشرح: قانون هس هو تطبيق لمبدأ حفظ الطاقة في الكيمياء الحرارية. ينص على أن التغير في المحتوى الحراري (ΔH) لتفاعل كيميائي هو نفسه، سواء حدث التفاعل في خطوة واحدة أو في عدة خطوات. وهذا لأن ΔH هي دالة لحظية، تعتمد فقط على طاقة المواد المتفاعلة وطاقة المواد الناتجة.

تلميح: فكر في خاصية التغير في المحتوى الحراري كخاصية لحظية.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

أي مما يلي يمثل خطوة صحيحة عند تطبيق قانون هس لحساب ΔH لتفاعل؟

• أ) ضرب معادلة تفاعل في كسر، مع ترك ΔH كما هي.
• ب) عكس معادلة تفاعل معروفة، مما يؤدي إلى عكس إشارة ΔH الخاصة بها.
• ج) إضافة ثابت إلى ΔH لموازنة المعادلة.
• د) تجاهل الحالة الفيزيائية للمواد عند عكس المعادلة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: عكس معادلة تفاعل معروفة، مما يؤدي إلى عكس إشارة ΔH الخاصة بها.

الشرح: من خطوات التلاعب بالمعادلات الحرارية عند استخدام قانون هس: 1. عكس المعادلة: تغيير إشارة ΔH. 2. ضرب المعادلة في معامل: ضرب ΔH في نفس المعامل. 3. جمع المعادلات جبرياً: جمع قيم ΔH المقابلة. عكس المعادلة خطوة أساسية لضمان أن المواد المتفاعلة والنواتج في المواضع الصحيحة للتفاعل الكلي المطلوب.

تلميح: كيف يمكنك استخدام تفاعل معطى ΔH له لتمثيل نواتج كمواد متفاعلة؟

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط