المحاضرة الثانية / المراجعة المركزة / قانون هيس 10 درجات

الكيمياء للصف السادس العلمي المحاضرة الثانية / المراجعة المركزة / قانون هيس 10 درجات

 

✅ أقسام أنثالبي التفاعل القياسية:

 

🔥 1. أنثالبي الاحتراق القياسي

(Standard Enthalpy of Combustion)

  • هو التغير في الإنثالبي الناتج عن احتراق مول واحد من المادة تمامًا بوجود الأكسجين تحت الظروف القياسية (25°C، 1 atm).
  • يكون دائمًا سالبًا لأن التفاعل طارد للحرارة.

مثال:

C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2 \rightarrow 6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O}

⚗️ 2. أنثالبي التكوين القياسي

(Standard Enthalpy of Formation)

  • هو التغير في الإنثالبي الناتج عن تكوين مول واحد من مركب من عناصره الأساسية في حالتها القياسية.
  • العناصر في حالتها القياسية يكون لها ΔHf∘=0\Delta H_f^\circ = 0.

مثال:

Na (s)+12Cl2(g)→NaCl (s)\text{Na (s)} + \frac{1}{2} \text{Cl}_2 (g) \rightarrow \text{NaCl (s)}

💧 3. أنثالبي التغيرات الفيزيائية

(Enthalpy of Physical Changes)

وهذا يشمل عدة أنواع من التغيرات غير الكيميائية مثل:

أ) أنثالبي الانصهار

  • الطاقة اللازمة لتحويل مول واحد من المادة من حالة صلبة إلى سائلة.
  • موجب لأنه يمتص طاقة.

H2O (s)→H2O (l)\text{H}_2\text{O (s)} \rightarrow \text{H}_2\text{O (l)}

ب) أنثالبي التبخر

  • الطاقة اللازمة لتحويل مول واحد من المادة من سائل إلى غاز.

H2O (l)→H2O (g)\text{H}_2\text{O (l)} \rightarrow \text{H}_2\text{O (g)}

ج) أنثالبي التكاثف أو التجمد

  • بالعكس، تكون سالبة لأن النظام يحرر طاقة.

📚 ملخص سريع:

القسمالنوعالتغير في الطاقةملاحظات
أنثالبي الاحتراقكيميائيسالباحتراق مول واحد
أنثالبي التكوينكيميائيموجب أو سالبتكوين مركب من عناصره
أنثالبي التغيرات الفيزيائيةفيزيائيموجب أو سالبيشمل الانصهار، التبخر، التجمد

 

السؤال: رقم 2

 أوجد أنثالبي التكوين القياسي للأستيلين C2H2\text{C}_2\text{H}_2 إذا علمت أن:

المعادلات التالية:

C (gra)+O2→CO2ΔH∘=−394 kJ/mol\text{C (gra)} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 \quad \Delta H^\circ = -394 \, \text{kJ/mol}

H2+12O2→H2OΔH∘=−286 kJ/mol\text{H}_2 + \frac{1}{2} \text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O} \quad \Delta H^\circ = -286 \, \text{kJ/mol}

2C2H2+5O2→4CO2+2H2OΔH∘=−2599 kJ/mol2\text{C}_2\text{H}_2 + 5\text{O}_2 \rightarrow 4\text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \quad \Delta H^\circ = -2599 \, \text{kJ/mol}

الحل:

نستخدم قانون هس (Hess’s Law) لإيجاد أنثالبي التكوين القياسي لـ C2H2\text{C}_2\text{H}_2

الهدف:

إيجاد ΔHf∘\Delta H_f^\circ لـ C2H2\text{C}_2\text{H}_2

خطوات الحل:

أولاً: نكتب معادلة التكوين لـ 1 مول من C₂H₂:

2C (gra)+H2→C2H22\text{C (gra)} + \text{H}_2 \rightarrow \text{C}_2\text{H}_2

لكن لدينا في المعادلة الثالثة احتراق 2 مول من C₂H₂، لذلك سنحسب التكوين لـ 2 مول، ثم نقسم الناتج على 2.

الخطوة 1: حساب ΔH باستخدام المعادلات

من المعادلة (3) – احتراق:

2C2H2+5O2→4CO2+2H2OΔH∘=−25992\text{C}_2\text{H}_2 + 5\text{O}_2 \rightarrow 4\text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \quad \Delta H^\circ = -2599

نعود الآن لصيغة قانون هس:

ΔHالتفاعل∘=[∑ΔHالنواتج∘]−[∑ΔHالمتفاعلات∘]\Delta H^\circ_{\text{التفاعل}} = \left[ \sum \Delta H^\circ_{\text{النواتج}} \right] – \left[ \sum \Delta H^\circ_{\text{المتفاعلات}} \right]

لكن في هذه الحالة نُعيد ترتيب القانون لإيجاد ΔHتكوين C₂H₂∘\Delta H^\circ_{\text{تكوين C₂H₂}}:

نكتب:

ΔHاحتراق 2C₂H₂∘=[4(−394)+2(−286)]−2ΔHf∘(C₂H₂)\Delta H^\circ_{\text{احتراق 2C₂H₂}} = \left[ 4(-394) + 2(-286) \right] – 2 \Delta H_f^\circ (\text{C₂H₂}) −2599=[−1576+(−572)]−2ΔHf∘-2599 = [ -1576 + (-572) ] – 2 \Delta H_f^\circ −2599=−2148−2ΔHf∘-2599 = -2148 – 2 \Delta H_f^\circ

ننقل -2148 للطرف الآخر:

−2599+2148=−2ΔHf∘-2599 + 2148 = -2 \Delta H_f^\circ −451=−2ΔHf∘-451 = -2 \Delta H_f^\circ

نقسم على -2:

ΔHf∘=−451−2=225.5 kJ/mol\Delta H_f^\circ = \frac{-451}{-2} = 225.5 \, \text{kJ/mol}

✅ الإجابة النهائية:

ΔHf∘(C2H2)=+225.5 kJ/mol\boxed{\Delta H_f^\circ (\text{C}_2\text{H}_2) = +225.5 \, \text{kJ/mol}}

 

السؤال (رقم 3):

أوجد أنثالبي التكوين القياسي للمركب CS2\text{CS}_2 إذا علمت أن حرارة احتراق:

  • C (gra)=−394 kJ/mol\text{C (gra)} = -394 \, \text{kJ/mol}
  • S (rhombic)=−296 kJ/mol\text{S (rhombic)} = -296 \, \text{kJ/mol}
  • CS2=−1072 kJ/mol\text{CS}_2 = -1072 \, \text{kJ/mol}

الحل:

نستخدم قانون هس:

1. معادلة احتراق CS₂:

CS2+3O2→CO2+2SO2ΔH=−1072 kJ/mol\text{CS}_2 + 3\text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\text{SO}_2 \quad \Delta H = -1072 \, \text{kJ/mol}

2. معادلات احتراق المكونات الأولية:

  • الكربون:

C+O2→CO2ΔH=−394\text{C} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 \quad \Delta H = -394

  • الكبريت:

S+O2→SO2ΔH=−296\text{S} + \text{O}_2 \rightarrow \text{SO}_2 \quad \Delta H = -296

(لكن لدينا 2 مول من الكبريت، فتصبح الطاقة: 2×−296=−5922 \times -296 = -592)

3. نطبق قانون هس:

ΔHاحتراق CS2=[ΔHاحتراق CO2+2SO2]−ΔHتكوين CS2\Delta H_{\text{احتراق CS}_2} = \left[ \Delta H_{\text{احتراق CO}_2 + 2SO_2} \right] – \Delta H_{\text{تكوين CS}_2}

نعكس العلاقة:

ΔHf(CS2)=[ΔHاحتراق CO2+2ΔHSO2]−ΔHاحتراق CS2\Delta H_f (\text{CS}_2) = \left[ \Delta H_{\text{احتراق CO}_2} + 2 \Delta H_{\text{SO}_2} \right] – \Delta H_{\text{احتراق CS}_2} ΔHf(CS2)=[−394+(−592)]−(−1072)\Delta H_f (\text{CS}_2) = [-394 + (-592)] – (-1072) =−986+1072=86 kJ/mol= -986 + 1072 = \boxed{86 \, \text{kJ/mol}}

✅ الإجابة النهائية:

ΔHf∘(CS2)=+86 kJ/mol\Delta H_f^\circ (\text{CS}_2) = +86 \, \text{kJ/mol}

 

السؤال (وزاري 2021):

إذا علمت أن حرارة احتراق كل من:

  • CO=−284 kJ/mol\text{CO} = -284 \, \text{kJ/mol}
  • H2=−286 kJ/mol\text{H}_2 = -286 \, \text{kJ/mol}
  • CH3OH=−727 kJ/mol\text{CH}_3\text{OH} = -727 \, \text{kJ/mol}

احسب ΔH∘\Delta H^\circ للتفاعل:

CO+2H2→CH3OH\text{CO} + 2\text{H}_2 \rightarrow \text{CH}_3\text{OH}

الحل:

نستخدم قانون هس لحساب التغير في الإنثالبي للتفاعل:

ΔHالتفاعل∘=[∑ΔHاحتراق المتفاعلات∘]−[ΔHاحتراق الناتج∘]\Delta H^\circ_{\text{التفاعل}} = \left[ \sum \Delta H^\circ_{\text{احتراق المتفاعلات}} \right] – \left[ \Delta H^\circ_{\text{احتراق الناتج}} \right]

نحسب:

  • احتراق المتفاعلات:

ΔH=−284+2(−286)=−284−572=−856 kJ\Delta H = -284 + 2(-286) = -284 – 572 = -856 \, \text{kJ}

  • احتراق الناتج (الميثانول):

ΔH=−727 kJ\Delta H = -727 \, \text{kJ}

نطبق قانون هس:

ΔHالتفاعل∘=(−856)−(−727)=−856+727=−129 kJ\Delta H^\circ_{\text{التفاعل}} = (-856) – (-727) = -856 + 727 = \boxed{-129 \, \text{kJ}}

✅ الإجابة النهائية:

ΔH∘=−129 kJ/mol\Delta H^\circ = -129 \, \text{kJ/mol}

أي أن التفاعل طارد للحرارة.

السؤال (وزاري):

جد أنثالبي التكوين القياسي للإيثيلين C2H4\text{C}_2\text{H}_4
إذا علمت أن حرارة احتراق كل من:

  • C (gra)=−394 kJ/mol\text{C (gra)} = -394 \, \text{kJ/mol}
  • H2=−286 kJ/mol\text{H}_2 = -286 \, \text{kJ/mol}
  • C2H4=−1411 kJ/mol\text{C}_2\text{H}_4 = -1411 \, \text{kJ/mol}

الحل:

1. معادلة احتراق الإيثيلين:

C2H4+3O2→2CO2+2H2OΔH∘=−1411 kJ/mol\text{C}_2\text{H}_4 + 3\text{O}_2 \rightarrow 2\text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \quad \Delta H^\circ = -1411 \, \text{kJ/mol}

2. معادلات احتراق العناصر المكونة:

  • احتراق 2C:

2×(−394)=−788 kJ2 \times (-394) = -788 \, \text{kJ}

  • احتراق 2H₂:

2×(−286)=−572 kJ2 \times (-286) = -572 \, \text{kJ}

نستخدم قانون هس:

ΔHf∘(C2H4)=[احتراق C و H2]−احتراق C2H4\Delta H_f^\circ (\text{C}_2\text{H}_4) = \left[ \text{احتراق C و H}_2 \right] – \text{احتراق C}_2\text{H}_4 ΔHf∘=(−788+−572)−(−1411)=−1360+1411=51 kJ/mol\Delta H_f^\circ = (-788 + -572) – (-1411) = -1360 + 1411 = \boxed{51 \, \text{kJ/mol}}

✅ الإجابة النهائية:

ΔHf∘(C2H4)=+51 kJ/mol\Delta H_f^\circ (\text{C}_2\text{H}_4) = +51 \, \text{kJ/mol}

المحاضرة السابق
رجوع إلى الدرس
المحاضرة التالي