حسابات الطاقة في التفاعلات الكيميائية الصف العاشر 

حل أتحقق صفحة 66

بالاعتماد على جدول طاقات الروابط ( 3): أحسب تغيُّر المحتوى الحراريِّ للتفاعلين الآتيين، وأصنفها إلى ماصة، وأخرى طاردة للحرارة:

1. تفاعل غاز الميثان مع غاز الكلور لتكوين غاز كلورو ميثان وغاز كلوريد الهيدروجين، كما في المعادلة الآتية:

CH_4(g) + Cl_2(g) → CH₃Cl_(g) + HCl_(g)

2. تحلُّل الماء وفق المعادلة الآتية:

2H₂O_(l) → 2H_2(g) + O_2(g)

الإجابة:

1- تحليل السؤال (المعطيات(:

المواد المتفاعلة:

يوجد أربع روابط ( C-H ) في المركب )CH₄(

ورابطة ( Cl-Cl ) في المركب ₂Cl

المواد الناتجة :

توجد ثلاث روابط ( C-H ) في المركب  (CH₃C1)

ورابطة ( C-Cl )، وهناك رابطة ( H-Cl ) في المركب .HCl

الحل:

ΔH = ΣBE_pr ‒ ΣBE_re

ΔH = 4(C-H) + (Cl-Cl) ‒ (3(C-H) + (C-Cl) + (H-Cl))

ΔH = 4(C-H) + (Cl-Cl) ‒ (3 (C-H) + (C-Cl) + (H-Cl))

ΔH = 4(413) + (242) ‒ (3(413) + (327) + (413))

= ‒103 kJ

 

حل أتحقق صفحة 70

يتفاعل الألمنيوم( Al ) مع أكسيد المنغنيز ( MnO2 ) وفق المعادلة الآتية:

4Al_(s) + 3MnO_2(s) → 2Al₂O_3(s) + 3Mn_(s)

أستخدم المعادلتين الآتيتين لحساب التغير في المحتوى الحراريِّ للتفاعل:

2Al_(s) +  O_2(g) → Al₂O_3(s)                         ΔH = - 1676 kJ

Mn_(s) + O_2(g) → MnO_2(s)                          ΔH = - 520 kJ

الإجابة:

للتخلص من الأكسجين نضرب المعادلة الأولى ب ( 2)، ونعكس المعادلة الثانية ونضربها ب (3)، ونجمعهما؛ لتصبح المعادلات على النحو الآتي:

4Al_(S) + 3O_2(g) → 2Al₂O_3(S)              ΔH= ‒3352kJ

3MnO_2(S) → 3Mn_(S) + 3O_2(g)          ΔH = +1650 kJ

4Al_(S) + 3MnO_2(S) → 2Al₂O_3(S) + 3Mn_(S) ΔH = ‒1792 kJ

 

حل أفكر صفحة 71

لماذا تظھرُ قیمُ حرارةِ التكوینِ القیاسیةِ لبعض المركباتِ في الجدولِ بقیمٍ موجبةٍ؟

 الإجابة:

لأن بعض المركبات مثل ( NO2 ) و ( NO ) تكون الطاقة اللازمة لتكسير الروابط بين ذراتها أكبر الطاقة الناتجة عن تكوينها.

 

حل أتحقق صفحة 72

باستخدام جدول حرارة التكوين القياسية، أحسب حرارة التفاعل الآتي:

4NH_3(g) + 7O_2(g) → 4NO_2(g) + 6H₂O_(g)

 

الإجابة:

نضرب حرارة التكوين القياسية للمركب ( NH₃ ) ب ( 4)، وكذلك نضرب حرارة التكوين القياسية للمركب ( NO₂ ) ب ( 4) بسبب وجود أربعة مولات من كل منها في المعادلة، ونضرب حرارة التكوين القياسية للماء (( H₂O_(g) ) ب ( 6)، ألاحظ أن حرارة تكوين عنصر الأكسجين تساوي صفرًا.

 

ΔH^◦_f = ΣΔH^◦_{f (pr)} ‒ ΣΔH^◦_{f (re)}

ΔH^◦_f = 4(NH_{3 (g)}) – (4(NO₂) + 6(H₂O_(g)))

ΔH^◦_f = 4(‒46.1) ‒ (4(‒207.4) + 6(‒241.8))

ΔH^◦_f = ‒184.4 – (‒829.6 ‒ 1450.8) = ‒ 184.4 – (‒2280.4) = + 2096kJ

 

حل أتحقق صفحة 75

1- يُحضَّر أكسيد النيتروجين ( NO ) باحتراق الأمونيا بوجود الأكسجين؛

وفق المعادلة الحرارية الآتية:

4NH_3(g) + 5O_2(g) → 4NO_(g) + 6H₂O_(g) ΔH = -904.6 kJ

أحسب كمية الحرارة الناتجة عند احتراق كمية كافية من الأمونيا لإنتاج ( 200 g ) من أكسيد النيتروجين ( NO )، علما بأنَّ الكتلة المولية لأكسيد النيتروجين ( NO ) تساوي ( 30g/mol ).

 

2-  يحترق الإيثانول السائل ( CH₃CH₂OH ) بوجد الأكسجين؛ وفق المعادلة الحرارية الآتية:

CH₃CH₂OH_(l) + 3O_2(g) → 2CO_2(g) + 3H₂O_(g) ΔH = -1368 kJ

فإذا احترق ( 30 g ) من الإيثانول بوجود كمية كافية من الأكسجين فأحسب كمية الحرارة المرافقة للتفاعل. علما بأنَّ الكتلة المولية للإيثانول تساوي ( 46g/mol ).

 

الإجابة: