الكيمياء الحرارة اسئلة مع الحلول

حرارة التكوين
مثال ( الشهادة مارس 2003 م )
معتبرا التفاعل التالي : PbO(s)     +       CO(g)      à Pb(s)       +  CO2(g)       DH   =   -65.69 KJ         أحسب حرارة تكوين اوكسيد الرصاص اذا علمت ان حرارة تكوين غاز ثاني اوكسيد الكربون  CO2 ) ) هي 393.5 -  كيلو جول / مول و حرارة تكوين غاز اول اوكسيد الكربون  ( CO ) هي 110.5 -  كيلو جول / مول
الحل
                المحتوي الحراري للتفاعل = مجوع حرارة تكوين النواتج – مجموع حرارة تكوين المتفاعلات )
 - 65.69  =  (حرارة  تكوين Pb  + حرارة تكوين   CO2) -  ( حرارة  تكوين PbO  + حرارة تكوين   CO)
        -    65.69   = ( صفر + (- 393.5 )) -  (حرارة  تكوين PbO   + ( - 110.5 )) 
حرارة  تكوين PbO  =  + 217.31  كيلو جول / مول
مثال (الشهادة يونيو 2003 م )
اوجد حرارة تكوين  HCl من التفاعل:   H2      +    Cl2     à   2HCl    DH   = -184.8 KJ     
الحل
من تعريف حرارة التكوين و التي هي عبارة عن  الحرارة المنطلقة عندما يتكون مول واحد من المادة من عناصرها الاساسية  و بالنظر الى المعادلة نجد ان هناك مولين من HCl  قد تكونا لذا فان  حرارة التفاعل هي ضعف حرارة تكوين HCl
و عليه فان حرارة تكوين HCl  = 184.8 / 2 = 92.4 كيلو جول / مول
مثال ( الشهادة يونيو 2003 م )
التغير في المحتوى الحراري للتفاعل الاتي: CH4(g)      +     2O2(g)   à    CO2(g)          +   2H2O(g)    على التوالي يساوي – 888 كيلو جول . اوجد حرارة تكوين جزئي  CO2 اذا علمت ان حرارة تكوين CH4  و H2O  هي (- 286 ) و (- 90 ) كيلو جول / مول على التوالي
الحل
المحتوي الحراري للتفاعل = ( مجوع حرارة تكوين النواتج – مجموع حرارة تكوين المتفاعلات )
888-  = ( حرارة  تكوين H2O X 2   + حرارة تكوين   CO2) -  (حرارة  تكوين O2  + حرارة تكوين   CH4)
888-   = ( ( - 286  X 2  )   + حرارة تكوين   CO2 ) – ( صفر +( -  90))
حرارة تكوين   CO2 =  - 406  كيلو جول / مول
مثال ( الشهادة 2004 م )
اذا كان المحتوى الحراري لتفاعل : AlCl3        +  3 Na         à      Al       +  3NaCl
تساوي (- 537.3 ) كيلو جول . احسب حرارة تكوين NaCl  اذا علمت ان حرارة تكوينAlCl3       تساوي   (- 695.4)  كيلو جول / مول
الحل
المحتوي الحراري للتفاعل = ( مجوع حرارة تكوين النواتج – مجموع حرارة تكوين المتفاعلات )
- 537.3   = ( حرارة  تكوين NaCl X 3   + حرارة تكوين   Al)  - (حرارة  تكوينAlCl3  + حرارة تكوين   Na)    
- 537.3 = (( حرارة  تكوين NaCl X 3   + صفر )  - ((- 695.4) + صغر )
حرارة  تكوين 3 مول من  NaCl       =  158.1
 حرارة  تكوين المول من  NaCl  =  52.7 كيلو جول / مول
مثال ( تجريبــي الخرطوم  2004 م )
ملوث الهواء   SO3  يتحد مع الماء و يكونا حمض الكبريتيك الذي يتلف خام  الحجر الجيري , كما يؤدي التفاعل الى التلوث الحراري ( ارتفاع درجة الحرارة ):
                                SO3(g)         +  H2O(l)       à      H2SO4(aq)     +   13 KJ
كم جراما من   H2SO4 تنتج من تفاعل 12 جرام من SO3 مع الماء. الكتلة الجزيئية الجرامية لـ SO3  هي  80 جرام / مول  الماءالكتلة الجزيئية الجرامية لـ  H2SO4هي 98 جرام / مول  و ما كمية الطاقة الحرارية الناتجة من تفاعل 12 جرام من SO3 مع الماء ؟
الحل
                من المعادلة يعطي المول  الواحد من SO3 عند تفاعله مع الماء   مول واحد من  H2SO4
اي ان 80 جرام من SO3  تعطي 98 جراما من H2SO4
اذن 12 جرام من SO3 تعطي س جرام من  H2SO4
الان بالضرب العكسي  س = ( 12ْX  98 )  /  80   =  14.7 جرام  من الحمض
من المعادلة يعطي المول  الواحد من SO3 عند تفاعله مع الماء   13 كيلو جول من الطاقة
اي ان 80 جرام من SO3  تعطي 13 كيلو جول من الطاقة
اذن 12 جرام من  SO3 تعطي س كيلو جول من الطاقة
الان بالضرب العكسي  س = ( 12ْX  13 )  /  80   =  1.95 كيلو جول
مثال ( تجريبـــي الجزيرة  2004 م )
مستخدما التفاعل التالي   2H2       +   O2     à    2H2O       +   486 KJ
اوجد الاتي
DH للتفاعل اعلاه , حرارة احتراق الهيدروجين , حرارة تكوين الماء ,  كمية الحرارة اللازمة للحصول على  72 جرام من الماء , القيمة السعرية للهايدروجين و نوع التفاعل ( طارد / ماص للحرارة ).
الحل
من المعادلة  حرارة التفاعل  تعتبر احد  النواتج , عليه فان  حرارة التفاعل تساوي – 486 كيلو جول
من تعريف حرارة الاحتراق  و التي هي عبارة عن  الحرارة المنطلقة عندما يتكون يحترق مول واحد من المادة اختراقاً تاماً في وفرة من الاكسجين  الا ان حرارة التفاعل اعلاه ناتجة من احتراق مولين من الهيدؤوجين عليه فان حرارة احتراق الخيدروجين =  – 486/ 2 =  -  243 كيلو جول / مول
من تعريف حرارة التكوين و التي هي عبارة عن  الحرارة المنطلقة عندما يتكون مول واحد من المادة من عناصرها الاساسية  و بالنظر الى المعادلة نجد ان هناك مولين من H2O  قد تكونا لذا فان  حرارة التفاعل هي ضعف حرارة تكوين H2O
و عليه فان حرارة تكوين H2O –  486 / 2 = - 243   كيلو جول / مول
عدد مولات الماء في 72 جرم  = الكتلة / الكتلة الجزيئية الجرامية = 72  / 18   = 4 مول
الحرارة المنطلقة عند تكون 4 مول من الماء = حرارة تكوين الماء  X  4 = ( - 243X 4 )
= - 972 كيلو جول
القيمة السعرية لـ  H2= حرارة احتراق  الهيدروجين / الكتلة الجزيئية الجرامية لـ H2
                                =  ( - 243) / 2 = 121.5 كيو جول
مثال ( الشهادة 2008 م )
اذا كانت حرارة احتراق الايثاين ( الاستلين ) تساوي ( - 259 ) كيلو جول . احسب حرارة تكوين الايثاين علما بان حرارة تكوين CO2 تساوي ( - 406 ) كيلو جول / مول و حرارة تكوين بخار الماء تساوي ( -242 ) كيلو جول / مول
الحل
                نكتب معادلة احتراق الايثاين و نقوم بوزنها
                                 259 KJ      +    C2H2     +  5/2 O2    à    2 CO2    +   H2O
                المحتوي الحراري للتفاعل = ( مجموع حرارة تكوين النواتج – مجموع حرارة تكوين المتفاعلات)
- 259   = ( حرارة  تكوين CO2 X 2   + حرارة تكوين   H2O)  - (حرارة  تكوين C2H2  + حرارة تكوين   O2)    
- 259   = ((  ( 406 – )  X 2   + ( - 242))  - (حرارة  تكوين C2H2  +  5/ 2 X  صفر )    
حرارة  تكوين C2H2  =  - 795 كيلو جول / مول
مثال ( تجريبــــي النيل الابيض  2009 م )
         يحترق غاز الامونيا وفقاً للمعادلة:
2 NH3      +   7/2  O2    à 2NO2    +   3 H2O    ΔH = - 556 KJ                   
أ‌.        احسب حرارة احتراق غاز الامونيا
ب‌.     احسب كمية الطاقة الحرارية بالكيلو جول الناجة من احتراق 6 جرام من الامونيا
ت‌.     احسب كتلة غاز الامونيا بالجرام التي تعطي عند حرقها – 1415 كيلو جول
ث‌.      اذا علمت ان حرارة تكوين NO2   تساوي + 34  كيلو جول / مول و بخار الماء (H2O  ) تساوي  - 242 كيلو جول / مول فاحسب حرارة تكوين حرارة  تكوين غاز الامونيا
 الحل
أ‌.        من تعريف حرارة الاحتراق  و التي هي عبارة عن  الحرارة المنطلقة عندما يحترق مول واحد من المادة احتراقاً تاماً في وفرة من الاكسجين  الا ان حرارة التفاعل اعلاه ناتجة من احتراق مولين من الامونيا عليه فان حرارة احتراق الامونيا =  – 556/ 2 =  -  278 كيلو جول / مول
ب‌.     يعطي المول الواحد من الامونيا ( 17 جرام ) طاقة مقدارها – 278 كيلو جول
        6   جرام من الامونيا تعطي س كيو جول
بالضرب العكسي  س = 6 X  (-  267) / 17 = 98.12 كيلو جول
ت‌.     17 جرام من الامونيا تعطي  طاقة مقدارها – 278 كيلو جول
س جرام من الامونيا تعطي طاقة مقدارها  – 1415 كيلو جول
بالضرب العكسي  س =  17 X  (-  1415) / - 278  =  22.1 جرام
ث‌.     المحتوي الحراري للتفاعل = ( مجموع حرارة تكوين النواتج – مجموع حرارة تكوين المتفاعلات)
- 556   = ( (حرارة  تكوين NO2  ) X 2 + (حرارة تكوين  ( H2O X 3) - ((حرارة  تكوين NH3 ) X 2 + حرارة تكوين   O2)    
- 556   = ((  ( + 34)  X 2   + ( - 242) X  3 )  - ((حرارة  تكوين NH3 ) X 2 + صفر)    
حرارة  تكوين NH3 =  + 51 كيلو جل / مول
مثال ( تجريبــــي الجزيرة 2012 م )
اوجد حرارة تكوين  HI من التفاعل:   H2      +    I2    +   52 KJ    à   2 HI         
الحل
من تعريف حرارة التكوين و التي هي عبارة عن  الحرارة المنطلقة عندما يتكون مول واحد من المادة من عناصرها الاساسية  و بالنظر الى المعادلة نجد ان هناك مولين من HI قد تكونا لذا فان  حرارة التفاعل هي ضعف حرارة تكوين HI
و عليه فان حرارة تكوين HI = + 52 / 2 =  +  26 كيلو جول / مول
مثال ( 12) تجريبي نهر النيل  2012  م
من التفاعل ادناه :            O2    à   2 PbO2(s)      ,  ΔH = - 118 KJ+ 2 PbO(s)
احسب حرارة  احتراق اوكسيد الرصاص (II)  و حرارة تكوين اوكسيد الرصاص(IV) علما بان حرارة تكوين اكسيد الرصاص (II)  تساوي – 218 كيلو جول / مول
الحل
من تعريف حرارة الاحتراق  و التي هي عبارة عن  الحرارة المنطلقة عندما يحترق مول واحد من المادة احتراقاً تاماً في وفرة من الاكسجين  الا ان حرارة التفاعل اعلاه ناتجة من احتراق مولين من اكسيد الرصاص (II)  عليه فان حرارة احتراق اكسيد الرصاص (II)  =  - 118/ 2
=  -  59 كيلو جول / مول
ج‌.      المحتوي الحراري للتفاعل = ( مجموع حرارة تكوين النواتج – مجموع حرارة تكوين المتفاعلات)
-  118   = ( (حرارة  تكوين PbO2) X 2 ) - ((حرارة  تكوين PbO) X 2 + حرارة تكوين   O2)    
-  118   = )حرارة  تكوين PbO2) X 2    - ((- 218 ) X 2 + صفر)    
حرارة  تكوين PbO2    277-  كيلو جل / مول
1.     اذا كانت حرارة تكوين H2SO4(l)  هي -812.2 كيلو جول / مول . اذا علمت ان حرارة تكوين الماء هي   285.8. كيلو جول / مول و حرارة تكوين ثالث اوكسيد الكبريت هي -396  كيلو جول / مول. أحسب كمية الطاقة المنطلقة عندما تتفاعل 800 جرام من ثالث اوكسيد الكبريت وفقا للمعادلة
     SO3(g) + H2O(l) H2SO4(l)  
مثال ( الشهادة يونيو 2003 م )
رتب المركبات التالية حسب ثباتها حراريا مبتدئا بالاكثر ثباتا و المركبات هي:               
                  HI   (+ 26 )  ,   HF   (- 271 )   , Hcl   (- 92 )     , HBr   (- 36 )
الحل
عند ترتيب المركبات  مبتدئين باكثرها ثباتا ياتي اكبر رقم يحمل شحنة سالبة اولا  و اكبر رقم  يحمل شحنة موجبة اخراً هكذا : ( الشكل فقط لتوضيح الفكرة  وغير مطلوب في الاجابة على السؤال )
,   HF   (- 271 )                   Hcl   (- 92 )   ,  HBr   (- 36 )  ,  HI   (+ 26 )  , CdNO2  (+ 90)
                                   
مثال ( الشهادة 2008 م )
رتب المركبات التالية حسب ثباتها حراريا مبتدئا بالاكثر ثباتا و المركبات هي:
   HBr  (-36 )   , AlCl3   (- 695 )   , NO2  (+ 90)  كيلو جول / مول
الحل:
                AlCl3  ,   HBr     , NO2


المحتوى الحراري ΔH
يمكن حساب و تقدير المحتوى الحراري للتفاعلات الكيميائية باحد ثلاث طرق هي قانون هيس و من طاقة الروابط او من خلال معلومات تفاعلات ذات علاقة بالتفاعل و سنعطي امثلة و مسائل لكل
اولاً قانون هيس ( Hess )
المحتوى الحراري للتفاعل = مجموع حرارة تكوين النواتج – مجموع حرارة تكوين المتفاعلات
مثال ( تجريبي الخرطوم 2005 )
يتكون كاربيد الكالسيوم CaC2 من تفاعل اوكسيد الكالسيوم CaO   مع الكربون وفقا للمعادلة الالية :
                        CaO(s)     +     3 C(s)      à        CaC2(s)       +  CO(g)                                           
احسب حرارة هذا التفاعل اذا علمت ان حرارة تكوين CaO(s) هي -635.5  كيلو جول / مول و حرارة تكوين CaC2(s)    هي  - 62.7 كيلو جول / مول و حرارة تكوين CO(g) هي – 110.5 كيلو جول / مول  ؟
الحل
المحتوى الحراري للتفاعل = مجموع حرارة تكوين النواتج – مجموع حرارة تكوين المتفاعلات
                      =   (∆HCaC2     +    ∆HCO  ) -  ( 3 ∆HC   +     ∆HCaO )
                          =  ((- 62.7)   +  (  – 110.5))  -  ( 3 X  صفر  +  ( -  635.5 ))                       =   - 173.2  +   ( 635.5 )   = + 462.3 كيلو جول


مثال (الشهادة 2006)
احسب التغير في المحتوى الحراري للتفاعل:
                  3Na    à  Al    +   3NaCl    +       AlCl3
اذا علمت ان حرارة تكوين AlCl3 هي -695.4  كيلو جول / مول  و حرارة تكوين    NaCl   هي  - 410.9 كيلو جول / مول  ؟
الحل
المحتوى الحراري للتفاعل = مجموع حرارة تكوين النواتج – مجموع حرارة تكوين المتفاعلات
                 = (3∆H NaCl      +    ∆H Al  ) -  (3 ∆H Na   +    ∆HAlCl3 )
                 =  ((-410.9  )    X 3   +   صفر )  -  ( 3 X  صفر  +  (  -695.4 )                     =  ( - 1232.7 +  695.4)   = - 537.3  كيلو جول
مثال ( الشهادة  2009)
احسب حرارة التفاعل التالي:
     SnO2(s)     +     2H2(g)      à        Sn(s)       +  2H2O(g)              
اذا علمت ان حرارة تكوين SnO2  هي -581  كيلو جول / مول و حرارة تكوين   H2O(g) هي  - 286 كيلو جول / مول  ؟
الحل
المحتوى الحراري للتفاعل = مجموع حرارة تكوين النواتج – مجموع حرارة تكوين المتفاعلات
                 = (2∆H H2O      +    ∆HSn  ) -  (2 ∆H Ha    +  ∆HSnO2 )
                 =  ((- 286   )    X 2   +   صفر )  -  ( 2 X  صفر  +  (   -581  )                       =  (- 572) – (- 581)   = + 9  كيلو جول
التحليل الوزني
مثال
أ‌.        عينة من النحاس الاصفر كتلتها 3.689 جرام و هي سبيكة مكونة من النحاس و الخارصين تم ترسيب الخارصين بواسطة فوسفات الامونيوم ليعطي  ZnH4PO4) و بعد عمليات الترشيح و التجفيف امكن الحصول على 2.546 جرام من المركب ( Zn2P2O7 ) احسب النسبة المئوية الوزنية للخارصين في العينة ؟
الحل         
كل مول من Zn2P2O7  تحتوي على 2 مول من ايونات الخاصين ( +2Zn )
كتلة المول من Zn2P2O7  = 304.8 جرام و كتلة المول من ايونات الخاصين ( +2Zn ) =    65.4  جرام
اذن كل 304.8  جرام    تحتوي على  2  X  65.4   جرام  من الخارصين
2.546      جرام         تحتوي على     س    جرام من الخارصين
بالضرب العكسي  نجد ان كتلة  الخارصين في العينة (س) 
=   2.546 XX  65.4        =   1.093 جرام                                                    
304.8        
                    النسبة المئوية الوزنية للخارصين =   1.093 X 100 %    
  3.689
=  29.63 %
النسبة المئوية الوزنية
القانون: 
 النسبة المئوية الوزنية   =     ( كتلة المذاب  X   100 %  )     /     كتلة المحلول  
                           كتلة المحلول =          كتلة المذاب     +   كتلة المذيب
                             الكثافة      =         الكتلة    /     الحجم
امثلة:
أ‌.        احسب النسبة المئوية الوزنية لمحلول تم تحضيره باذابة 3.5 جرام من نترات الفضة  في 96.5 جرام من الماء ؟
الحل         
كتلة المحلول = كتلة المذاب + كتلة المذيب
                                     =  3.5  +  96.5  =  100 جرام
النسبة المئوية الوزنية   =     (  كتلة المذاب  X   100 % )      /     كتلة المحلول
            = )  3.5  X   100 % )  / 100  =   3.5 %
ب‌.    محلول تم تحضـيره باذابة 23 جرام من كبريتات الصوديوم  في 96.5 سم3 من الماء . معتـبرا كثافة الماء 1 جرام / سم3 احسب النسبة المئوية الوزنية ؟
الحل         
كتلة الماء = الحجم  X  الكثافة  = 96.5 X 1  =  96.5 جرام
كتلة المحلول =  كتلة المذاب + كتلة المذيب
                            =  23  +  96.5  =  119.5 جرام
النسبة المئوية الوزنية  = ( كتلة المذاب  X  100 %  ) /  كتلة المحلول 
        = (  23  X   100 % )  / 119.5  =   19.25 %
النسبة المئوية الحجمية
القانون: 
 النسبة المئوية الحجمية   =   حجم المذاب  X   100 %       /     حجم المحلول 
                 حجم المحلول =          حجم المذاب     +   حجم  المذيب
امثلة:
أ‌.        احسب النسبة المئوية الحجمية  لمحلول تم تحضيره باضافة 24سم3 من  الكحول الاثيلي الى  176 سم3 من الماء  ؟
الحل         
حجم المحلول  = حجم  المذاب + حجم المذيب
                                                = 24   + 176   =  200 سم3
النسبة المئوية الحجمية =  (  حجم المذاب  X   100 %  )   /     حجم المحلول  
                                             = ( 24    X   100 % )  / 200  =   12 %
ب‌.    محلول تم تحضــيره باذابة 14.2 جرام من ثنائي اثيل ايثر في  60 سم3 مــــــــن الماء . معتبـرا ان كثـافة الايثر  0.71 جرام / سم3 احسب النسبة المئوية الحجمية للمحلول ؟


الحل         
حجم الايثر  = الكتلة /   الكثافة  =    14.2   /  0.71   = 20 سم3
حجم المحلول = حجم  المذاب +  حجم المذيب =  20  +  60  =  80    سم3
     النسبة المئوية الوزنية   =     كتلة المذاب  X   100 %   /     كتلة المحلول 
           =    ( 20 X 100  %  ) / 80  =   25 %
التركيز بالجرام / دسم3
القانون
التركيز بالجرام / دسم3  = (  كتلة المذاب بالجرام ) / ( حجم المحلول بالدسم3 )
امثلة
أ‌.        اذيبت 4.5 جرام من حمض الاوكساليك اللامائي في الماء و اكمــــــــــل المحلول الى 0.3 دسم3 . اوجد تركيز هذا المحلول بالجرام / دسم3 ؟
الحل         
التركيز بالجرام / دسم3  = (  كتلة المذاب الجرام ) / ( حجم المحلول بالدسم3 )
                                              =  4.5  /  0.3         =  15 جرام /  دسم3
ب‌.    محلول لهيدروكسيد الصوديوم حجمه 250 سم3 و يحتوي على 3.5 جرام من القاعدة . احسب كتلة القاعدة في الدسم3 منه؟
الحل         
 التركيز بالجرام / دسم3  = (  كتلة المذاب الجرام ) / ( حجم المحلول بالدسم3 )

                                      =  3.5  / (250 / 1000)      =  14 جرام /  دسم3

ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق