مسائل محلولة على الكيمياء الحرارية Thermochemistry

في هذا الموضوع سنتناول (17) مسألة من مسائل محلولة على الكيمياء الحرارية Thermochemistry مع الإجابات التوضيحية والتفصيلية بالقوانين الرياضية

 مثال (1): مسائل محلولة على الكيمياء الحرارية Thermochemistry

احسب حرارة تفاعل احتراق المیثان:

إذا علمت أن حرارات التشكل (التكوین) القیاسیة للمواد المتفاعلة والناتجة عن التفاعل ھي:

الحل:

مثال (2):

احسب قيمة ΔH^ο للتفاعل التالي:

إذا علمت أن:

الحل:

نقوم بعمل التعدیلات اللازمة على التفاعلات السابقة من أجل أن یعطي مجموعھا المعادلة الرئیسية:

وبجمع المعادلات التي طرأ علیھا تغییر(1.1 , 3.1)  والتي لم تتغير (2) نحصل على:

مثال (3):

احسب قيمة ΔH^ο للتفاعل التالي:

إذا علمت أن:

الحل:

 وبجمع المعادلات التي تغيرت والتى لم يطرأ علیھا أى تغيير (1.1 , 2 , 3.1 , 4) نحصل على:

أي لاثنین مول من الماء وبالتالي فإنه لحساب التغیر في الإنثالبي لتكون مول واحد من الماء أي للمعادلة التالیة:

فإن قیمة حرارة التفاعل ھي:

مثال (4):

احسب قيمة ΔH^ο للتفاعل التالي:

علماً بأن:

الحل:

للتبسیط نضرب المعادلة الرئیسية باثنین لتصبح:

وبإجراء التعدیلات اللازمة على المعادلات كالتالي:

وبجمع المعادلات التي طرأ عليها تغيير (1.1 , 2.1 , 3.1) نحصل على:

وللحصول على حرارة التفاعل للمعادلة الرئیسية:

نقسم القیمة على اثنین أي تصبح حرارة التفاعل:

مثال (5): مسائل محلولة على الكيمياء الحرارية Thermochemistry

احسب قيمة ΔH^ο للتفاعل التالي:

علماً بأن:

 

مثال (6):

احسب قيمة ΔH^ο للتفاعل التالي:

علماً بأن:

مثال (7): مسائل محلولة على الكيمياء الحرارية Thermochemistry

احسب قيمة ΔH^ο للتفاعل التالي:

إذا علمت أن متوسط طاقة الربط بوحدة :kJ/mol

مثال (8):

احسب قيمة ΔH^ο للتفاعل التالي:

إذا علمت أن متوسط طاقة الربط بوحدة :kJ/mol

مثال (9):

احسب قيمة ΔH^ο للتفاعل التالي:

إذا علمت أن متوسط طاقة الربط بوحدة :kJ/mol

الحل:

 مثال (10): مسائل محلولة على الكيمياء الحرارية Thermochemistry

إذا أضيفت 25 g  من معدن عند درجة حرارة 90 C^o إلى 50 g  من الماء عند درجة حرارة 25 C^o فإن درجة حرارة الماء ترتفع إلى 29.8 C^o فإذا علمت أن الحرارة النوعية للماء تساوي 4.184 J/g.C^o فاحسب الحرارة النوعية للمعدن.

الحل:

كمية الحرارة المفقودة من قبل المعدن = – كمية الحرارة المكتسبة 

مثال (11):

نقلت قطعة من الحديد الصلب من الفرن عند 152 C^o  وغمرت في  125 g من الماء عند درجة حرارة 24.8 C^o فارتفعت درجة الماء إلى 40.3 C^o فما هي كتلة قطعة الصلب. علماً بأن الحرارة النوعية للحديد الصلب تساوي 0.12 J/g.C^o والحرارة النوعية للماء تساوي 4.184 J/g.C^o

الحل:

كمية الحرارة المفقودة = – كمية الحرارة المكتسبة 

مثال (12): مسائل محلولة على الكيمياء الحرارية Thermochemistry

وضعت 5 g من الحديد حرارته 90 C^o وحرارته النوعية  0.12 J/g.C^o في إناء  يحتوي على 50 g  من الماء 25 C^o  وحرارته النوعية  4.184 J/g.C^o فاحسب درجة الحرارة النهائية.

الحل:

كمية الحرارة المفقودة من قبل المعدن = – كمية الحرارة المكتسبة 

مثال (13):

ألقيت قطعة من الألومنيوم وزنها 35 g  ودرجة حرارتها 100 C^o في 32 g  من الماء درجة حرارتها 23.75 C^o فما هي درجة الحرارة النهائية للماء إذا علمت أن الحرارة النوعية للألومنيوم تساوي 0.914 J/g.C^o والحرارة النوعية للماء تساوي 4.184 J/g.C^o

الحل:

كمية الحرارة المفقودة = – كمية الحرارة المكتسبة 

مثال (14):

إذا أعطيت التفاعل التالي:

(أ) احسب حرارة تكوين مول واحد من Al₂O₃ الصلب

(ب) احسب حرارة تكوين (10 g)  من Al₂O₃ الصلب  علماً بأن الكتل الذرية (Al = 27 , O =16)

الحل:

(أ) المعادلة في السؤال تمثل تكوین الألمونيوم الصلب ولا تمثل تكوین Al₂O₃ الصلب. لذلك فإن المعادلة الممثلة لتكوینھ ھي عكس المعادلة السابقة أي :

ومنه فإن كمیة الحرارة الناتجة عن تكوین 2mol Al₂O₃ كمیة الحرارة لمول واحد فإننا نقسم ھذه الكمیة على 2:

(ب) حساب حرارة تكوين (10 g)  من Al₂O₃ الصلب: لحل هذة المسألة لابد من تحويل الكمية بالجرامات إلى الكمية بالمولات

وبالتالي فإن كمية الحرارة الناتجة من تكون 0.098mol Al₂O₃ هي:

مثال (15): مسائل محلولة على الكيمياء الحرارية Thermochemistry

لدیك التفاعل التالي :

(أ) احسب حرارة التفاعل لجرام واحد من CaO

(ب) احسب حرارة التفاعل المصاحبة لإنتاج (100 g)  من  Ca(OH)₂ علماً بأن الكتل الذرية (Ca = 40 , O =16 , H=1)

الحل:

في الفقرتین (أ، ب) نحول الكمیة بالجرام إلى الكمیة بالمولات :

(أ) حرارة التفاعل لجرام واحد من CaO ( 0.018 mol):

(ب) حرارة التفاعل المصاحبة لإنتاج (100 g)  من  Ca(OH)₂ (1.35 mol):

مثال (16): 

(أ) احسب قيمة التغير في الإنثالبي التالي:

إذا علمت أن:

(ب) احسب كمية الحرارة المنطلقة من تفاعل 25 g من Na₂O₂ ؟

علماً بأن الكتل الذرية (Na = 23 , O =16)

الحل:

(أ) حساب قیمة التغیر في الإنثالبي للتفاعل:

(ب) نحول أولاً كمیة المادة بالجرامات الى كمیة المادة بالمولات كما یلي:

ولحساب كمیة الحرارة المنطلقة من (0.32 mol) 25 g Na₂O₂:

مثال (17): مسائل محلولة على الكيمياء الحرارية Thermochemistry

إذا احترقت كمية من النفثالين C₁₀H₈ في مسعر عند حجم ثابت يحتوي على  2000 g من الماء ، فإن درجة الحرارة ترتفع من 20.17 إلى 25.84 C^o فإذا علمت أن السعة الحرارية للمسعر تساوي 4.184 J/g.C^o والسعة الحرارية للماء  تساوي 4.184 J/g.C^o (الكتل الذرية: C=12 , H=1).

(أ) احسب الحرارة المنطلقة نتیجة احتراق 1.435 g من النفثالین.

(ب) احسب كمیة الحرارة الناتجة من احتراق مول واحد من النفثالین. 

الحل:

(أ) نحول كمیة المادة من جرامات الى مولات:

وبتطبیق العلاقة :

كمیة الحرارة المفقودة =  – (كمیة الحرارة المكتسبة من قبل المسعر + كمیة الحرارة المكتسبة من قبل الماء)

(ب) حساب كمیة الحرارة المنطلقة من احتراق مول واحد من النفثالین:

من المسألة في الفقرة (أ) السابقة فإن: