حل اسئلة الباب الرابع

أولًا: أكتب المصطلح العلمي:

1. كمية الحرارة المطلقة أو الممتصة عند تكوين مول واحد من المادة من عناصرها الأولية في حالتها القياسية.

حرارة التكوين القياسية

2. كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة جرام واحد من المادة درجة واحدة مئوية.

الجول

3. معادلة كيميائية تتضمن تغير الحرارة المصاحب للتفاعل.

المعادلة الكيميائية الحرارية

4. كمية الحرارة المنطلقة أو الممتصة عند إذابة مول واحد من المذاب في قدر معين من المذيب للحصول على محلول مشبع.

حرارة الذوبان القياسية

5. حرارة التفاعل مقدار ثابت في الظروف القياسية سواء تم التفاعل على خطوة واحدة أو عدة خطوات.

قانون هس

ثانيًا: أعد كتابة العبارات التالية بعد تصويب ما تحته خط

1. تعتبر الحرارة مقياس لمتوسط الطاقة الحركية للجزيئات التي تكون المادة أو النظام.

درجة الحرارة

2. يعرف الجول بأنه كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة جرام واحد من الماء درجة مئوية واحدة ( من 15C إلى 16C ).

السعر

3. وحدة قياس الحرارة التوعية هي J.

j/gc

4. تنشأ الطاقة الكيميائية في الجزيء من طاقة المستوى والذي هو محصلة طاقة حركة الإلكترون بالإضافة إلى طاقة وضعه.

الذرة

5. التغير في المحتوى الحراري هو مجموع الطاقات المختزنة في مول واحد من المادة.

المحتوى الحراري (الانتالبية المولاري)

6. يكون النظام مفتوحًا عندما لا يحدث انتقال أي من الطاقة والمادة بين النظام والوسط المحيط.

مغلق

7. يستخدم الترمومتر كنظام معزول لقياس الحرارة الممتصة أو المنطلقة في التفاعل الكيميائي.

المسعر

8. المحتوى الحراري للمادة عبارة عن مجموع الطاقات المختزنة في 1kg من المادة.

1مول

ثالثًا: بم تفسر:

1. يعتبر ذوبان يوديد البوتاسيوم في الماء ماص للحرارة.

لأنه يصاحبه انخفاض في درجة حرارة المحلول.

2. يعتبر قانون هس أحد صور القانون الأول للديناميكا الحرارية.

بسبب اعتبار التفاعل الكيميائي نظام معزول تكون حرارته مقدار ثابت.

3. عند حدوث عملية التخفيف تزداد كمية المذيب وينتج عن ذلك زيادة في قيمة ( H$∆$ ).

لأن جزيئات الماء أثناء عملية التخفيف تعمل على إبعاد الأيونات أو جزيئات المذاب عن بعضها في المحلول الأعلى تركيز مما يحتاج امتصاص قدرًا من الطاقة.

4. احتراق الجلوكوز C₆H₁₂O₆ داخل جسم الكائنات الحية يعتبر من تفاعلات الاحتراق الهامة.

لأن الحرارة الناتجة عنه تمد الكائن الحي بالطاقة اللازمة للقيام بالعمليات الحيوية المختلفة.

5. يلجأ العلماء في كثير من الأحيان إلى استخدام طرق غير مباشرة لحساب حرارة التفاعل.

بسبب اختلاط المواد المتفاعلة والمواد الناتجة بمواد أخرى والبطء الشديد لبعض التفاعلات وخطورة قياس حرارة التفاعل بطريقة تجربة وصعوبة قياس حرارة التفاعل في الظروف العادية من الضغط والحرارة.

رابعًا: مسائل متنوعة:

1. امتصت عينة من مادة مجهولة كتلتها 155g كمية من الحرارة مقدارها 5700J فارتفعت من درجة حرارة 25C إلى 40C، احسب الحرارة النوعية لها.

التغير في درجة الحرارة = 15C

q=mc$∆$t

2.4=$\frac{5700}{\left(15\right)\mathrm{x}155}=$=$\frac{\mathrm{q}}{\mathrm{t}∆\mathrm{m}}=c$

2. احسب كمية الحرارة المنطلقة عند تبريد 350g من الزئبق من 77c إلى 12C إذا علمت أن الحرارة النوعية للزئبق ( 0.14J/gc).

q=mc$∆$t

=350 × 0.14×(77-12)=3761 J

3. يعتبر غار الميثان CH₄ المكون الرئيسي للغاز الطبيعي، فإذا علمت أن H_c=-965.1 kJ / mol$∆$ لغاز الطبيعي، و H_f=-74.6 kJ / mol$∆$ احسب كلاً من كمية الحرارة المنطلقة عند تكوين 50g من غاز الميثان، وكذلك عند احتراق 50g منه.

CH4(g)+2O₂$\to$Co_2(g)+2H₂o

عدد مولات الميثان =$\frac{\mathrm{الكتلة} \mathrm{بالغرام}}{\mathrm{الكتلة} \mathrm{المولية}}=\frac{50}{16}= 12.3$

• كمية الحرارة المنطلقة عند احتراق 50g

$\mathrm{kJ}$3011.11- = (3.12x(-965.1=${{\mathrm{\Delta H}}_{\mathrm{c}}}^{\circ }=\frac{q_p}{n}\Rightarrow q_p\mathit{=}{{\mathrm{\Delta H}}_{\mathrm{c}}}^{\mathit{\circ }}\mathrm{x}n$

• كمية الحرارة الممتصة عند تكوين 50g

$\mathrm{kJ}$323.9 = (3.12x(-74.6- =${{\mathrm{\Delta H}}_{\mathrm{f}}}^{\circ }=\frac{\mathit{-}{q}_p}{n}\Rightarrow q_p\mathit{=}\mathit{-}{{\mathrm{\Delta H}}_{\mathrm{f}}}^{\mathit{\circ }}\mathrm{x}n$

4. احسب التغير في المحتوى الحراري عن إذابة ( 80g ) من نترات الأمونيوم في كمية من الماء لتكوين لتر من المحلول علماً بأن درجة الحرارة الإبتدائية 20C أصبحت 14C ثم أجب عن الأسئلة التالية:

a. هل الذوبان طارد أم ماص؟ مع ذكر السبب؟

b. هل يمكن اعتبار هذا التغير الحراري معبراً عن حرارة الذوبان المولارية أم لا، علماً بأن: [N=14، H= 1 , O = 16 ]

${\mathrm{NH}}_4{\mathrm{NO}}_{3\left(\mathrm{s}\right)}\stackrel{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}{⟶}{\mathrm{NH}}_{4\left(\mathrm{aq}\right)}^{+}+{\mathrm{NO}}_{3\left(\mathrm{aq}\right)}^{-}$

التغير في المحتوى الحراري:

m=80g

m=1000g(محلول)

$∆\mathrm{T}=14-20=-6\mathrm{c}$

$\mathrm{J}/\mathrm{gc}$4.18=c(للماء)

q=mc$∆$t=1000x4.18x(-6)=-25080J=-25.080kj

عدد مولات نترات الأمونيوم =$\frac{\mathrm{الكتلة} \mathrm{بالغرام}}{\mathrm{الكتلة} \mathrm{المولية}}=\frac{80}{16\times 3+4+14+14}= 1 \mathrm{مول}$

${{\mathrm{\Delta H}}_{\mathrm{f}}}^{\circ }=\frac{\mathit{-}{q}_p}{n}=\frac{-(-25.080)}{1}=25.080\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}$

a. التفاعل ماص للحرارة بسبب أن q قيمة سالبة ولدينا $∆H$ قيمة موجبة

b. نعم وذلك لأنه إذا كان المحلول تركيزه 1mol/l فإن كمية الحرارة المنطلقة أو الممتصة تسمى حرارة الذوبان المولارية.

5. إذا علمت أن حرارة احتراق الإيثانول C₂H₅OH هي ( 1367kg / mol ) فاكتب المعادلة الحرارية المعبرة عن ذلك علمًا بأن نواتج الاحتراق هي غاز ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء، ثم احسب الحرارة الناتجة عن حرق ( 100g) من الكحول علماً بأن : [C=12، H= 1 , O = 16 ]

معادلة الاحتراق:

C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O

الكتلة المولية للايتانول =2×12 + 5×1 +16+1 = 46g

عدد المولات = $\frac{100}{46}$= 2.17mol

كمية الحرارة = 2.17 ×1367= 2971.73kj

.