المراجعة المركزة / الدرس الثالث / مراجعة الفصل الثاني

 

تمام، ممكن توضح لي النقاط التي تريد تضمينها في “المراجعة المركزة للاتزان الكيميائي”؟
هل تريد أن تحتوي على:

  1. أهم القوانين والنقاط النظرية؟
  2. خطوات حل الأسئلة الوزارية؟
  3. أمثلة محلولة من الأسئلة الوزارية؟
  4. ملاحظات مهمة أو تلخيصات سريعة؟

السؤال كما في الصورة:

السؤال: رقم 13
إذا علمت أن ΔG° للتفاعل التالي تساوي -104 kJ/mol عند درجة حرارة 25°C وضغط 1 atm:

CCl4+H2⇌HCl+CHCl3\text{CCl}_4 + H_2 \rightleftharpoons HCl + CHCl_3

احسب ثابت الاتزان KeqK_{eq} عند الظروف نفسها، علماً أن:
ln⁡(1.7×1018)=42\ln(1.7 \times 10^{18}) = 42

الحل:

نستخدم العلاقة بين ΔG° وثابت الاتزان KeqK_{eq}:

ΔG∘=−RTln⁡Keq\Delta G^\circ = -RT \ln K_{eq}

المعطيات:

  • ΔG∘=−104 kJ/mol=−104000 J/mol\Delta G^\circ = -104 \, \text{kJ/mol} = -104000 \, \text{J/mol}
  • T=25∘C=298 KT = 25^\circ C = 298 \, \text{K}
  • R=8.314 J/mol\cdotpKR = 8.314 \, \text{J/mol·K}

نحسب:

ln⁡Keq=−ΔG∘RT=−−1040008.314×298\ln K_{eq} = -\frac{\Delta G^\circ}{RT} = -\frac{-104000}{8.314 \times 298} ln⁡Keq=1040002477.772≈42\ln K_{eq} = \frac{104000}{2477.772} \approx 42

بما أن:

ln⁡Keq=42⇒Keq=e42\ln K_{eq} = 42 \Rightarrow K_{eq} = e^{42}

وحسب المعطى:

e42=1.7×1018e^{42} = 1.7 \times 10^{18}

الجواب النهائي:

Keq=1.7×1018K_{eq} = 1.7 \times 10^{18}

 

السؤال: رقم 10

احسب ثابت الاتزان KpK_p للتفاعل التالي عند درجة حرارة 25°C وضغط 1 atm:

2H2O(l)⇌2H2(g)+O2(g)2H_2O(l) \rightleftharpoons 2H_2(g) + O_2(g)

إذا علمت أن الطاقة الحرة القياسية لتكوين الماء هي:

ΔGf∘(H2O)=−237 kJ/mol\Delta G_f^\circ(H_2O) = -237 \, \text{kJ/mol}

وبيّن هل يحدث هذا التفاعل تلقائيًا في درجة حرارة 25°C؟
علماً أن:

ln⁡(8×10−84)=−191.3\ln(8 \times 10^{-84}) = -191.3

الحل:

أولاً: حساب ΔG° للتفاعل

نعتمد على المعادلة التالية:

ΔGrxn∘=∑ΔGالمنتجات∘−∑ΔGالمتفاعلات∘\Delta G^\circ_{rxn} = \sum \Delta G^\circ_{المنتجات} – \sum \Delta G^\circ_{المتفاعلات}

نحسب:

ΔGrxn∘=[0+0]−[2×(−237)]=474 kJ/mol\Delta G^\circ_{rxn} = [0 + 0] – [2 \times (-237)] = 474 \, \text{kJ/mol} ΔGrxn∘=+474000 J/mol\Delta G^\circ_{rxn} = +474000 \, \text{J/mol}

ثانياً: حساب KpK_p

نستخدم العلاقة:

ΔG∘=−RTln⁡Kp\Delta G^\circ = -RT \ln K_p

حيث:

  • R=8.314 J/mol\cdotpKR = 8.314 \, \text{J/mol·K}
  • T=298 KT = 298 \, \text{K}

ln⁡Kp=−ΔG∘RT=−4740008.314×298\ln K_p = -\frac{\Delta G^\circ}{RT} = -\frac{474000}{8.314 \times 298} ln⁡Kp=−4740002477.572≈−191.3\ln K_p = -\frac{474000}{2477.572} \approx -191.3

إذن:

Kp=e−191.3=8×10−84K_p = e^{-191.3} = 8 \times 10^{-84}

هل التفاعل تلقائي؟

بما أن:

ΔG∘>0\Delta G^\circ > 0

فإن التفاعل غير تلقائي تحت الظروف القياسية.

الجواب النهائي:

  • Kp=8×10−84K_p = 8 \times 10^{-84}
  • التفاعل غير تلقائي عند 25°C.

 

السؤال (وزاري 2018/3 و 2020/3):

يصل مزيج من الغازات الباعثة للحرارة C2H4C_2H_4, H2H_2, C2H6C_2H_6 الموضوعة في وعاء مغلق عند 25∘C25^\circ C إلى حالة الاتزان كما في التفاعل الآتي:

C2H4(g)+H2(g)⇌C2H6(g)C_2H_4(g) + H_2(g) \rightleftharpoons C_2H_6(g)

صف عددًا من الإجراءات التي تؤدي إلى رفع كمية C2H6C_2H_6 الناتجة من هذا التفاعل؟

الحل:

بما أن التفاعل باعث للحرارة (أي طارد للطاقة)، ونعلم أن:

C2H4+H2⇌C2H6+طاقةC_2H_4 + H_2 \rightleftharpoons C_2H_6 + \text{طاقة}

فإننا نطبق مبدأ لوشاتلييه لتحليل التأثيرات.

الإجراءات التي تؤدي إلى زيادة كمية C2H6C_2H_6:

  1. خفض درجة الحرارة
    → لأن التفاعل طارد للحرارة، فخفض الحرارة يدفع التوازن نحو اليمين (المنتجات) لتكوين المزيد من C2H6C_2H_6.
  2. زيادة ضغط النظام
    → عدد مولات الغاز في المتفاعلات = 2
    → عدد مولات الغاز في النواتج = 1
    → إذًا زيادة الضغط تدفع التفاعل نحو الجهة التي تحتوي عددًا أقل من المولات الغازية، أي نحو تكوين C2H6C_2H_6.
  3. زيادة تركيز أحد المتفاعلات (مثل C2H4C_2H_4 أو H2H_2)
    → يؤدي ذلك إلى دفع التفاعل نحو تكوين المزيد من C2H6C_2H_6.
  4. إزالة C2H6C_2H_6 من النظام باستمرار
    → يؤدي ذلك إلى دفع التفاعل باتجاه تكوين المزيد منه لتعويض النقص.

الجواب النهائي:

لزيادة كمية C2H6C_2H_6 الناتجة من التفاعل يمكن القيام بما يلي:

  • خفض درجة الحرارة
  • زيادة الضغط
  • زيادة تركيز C2H4C_2H_4 أو H2H_2
  • إزالة C2H6C_2H_6 باستمرار من النظام

 

المحاضرة السابق
رجوع إلى الدرس
المحاضرة التالي