شاه کلید نکات
شاه کلید سوال
1 هیدروژن پراکسید (\(H_2O_2\))ماده ای است که با نام تجاری آب اکسیژنه به فروش می رسد.
الف با استفاده از واکنش های ترموشیمیایی زیر، آنتالپی واکنش را حساب کنید.
\(\begin{aligned} &\text{H}_2\text{(g)} + \text{O}_2\text{(g)} \rightarrow \text{H}_2\text{O}_2\text{(l)} \\\\ &\text{H}_2\text{(g)} + 1/2 \text{O}_2\text{(g)} \rightarrow \text{H}_2\text{O(l)} \quad\quad \Delta H = -286 \text{ kJ} \\\\ &2\text{H}_2\text{O}_2\text{(l)} \rightarrow 2\text{H}_2\text{O(l)} + \text{O}_2\text{(g)} \quad\quad \Delta H = -196 \text{ kJ} \end{aligned}\)
ب توضیح دهید چرا تهیه این ماده از واکنش مستقیم گازهای هیدروژن و اکسیژن ممکن نیست؟
1
الف با توجه به قانون هس واکنش اول را می نویسیم و واکنش دوم را برعکس نموده و در \({1 \over 2}\) ضرب می کنیم.
\(\begin{aligned} &\text{H}_2\text{(g)} + 1/2 \text{O}_2\text{(g)} \rightarrow \text{H}_2\text{O(l)} \quad\quad \Delta H = -286 \text{ kJ} \\\\ &\text{H}_2\text{O(l)} + 1/2 \text{O}_2\text{(g)} \rightarrow \text{H}_2\text{O}_2\text{(l)} \quad\quad \Delta H = +196 \text{ kJ} \div 2 = +98 \text{ kJ} \end{aligned}\)
در نتیجه داریم
\(\text{H}_2\text{(g)} + \text{O}_2\text{(g)} \rightarrow \text{H}_2\text{O}_2\text{(l)} \quad\quad \Delta H = -188 \text{ kJ}\)
ب آب ترکیب پای دارتری نسبت به آب اکسیژنه است، به همین جهت از ترکیب گازهای هیدروژن و اکسیژن آب حاصل می شود و نمی توان آب اکسیژنه را از ترکیب این دو گاز بدست آورد.
2 در شیمی 1 آموختید که گازهای آلاینده مانند NOو CO از اگزوز خودروها به هواکره وارد می شوند. شیمی دان های هواکره انجام واکنش زیر را برای تبدیل این آلاینده ها به گازهایی پایدارتر و با آلایندگی کمتر، طراحی کرده اند.
\(2\text{CO(g)} + 2\text{NO(g)} \rightarrow 2\text{CO}_2\text{(g)} + \text{N}_2\text{(g)} \quad\quad \Delta H = ?\)
آنتالپی واکنش بالا را با استفاده از واکنش های ترموشیمیایی زیر حساب کنید.
\(\begin{aligned} &\text{CO(g)} + 1/2\text{O}_2\text{(g)} \rightarrow \text{CO}_2\text{(g)} \quad\quad \Delta H = -283 \text{ kJ} \\\\ &\text{N}_2\text{(g)} + \text{O}_2\text{(g)} \rightarrow 2\text{NO(g)} \quad\quad \Delta H = +181 \text{ kJ} \end{aligned}\)
2 واکنش اول را در دو ضرب می کنیم و با عکس واکنش دوم جمع می کنیم
\(\begin{aligned} &2\text{CO(g)} + \text{O}_2\text{(g)} \rightarrow 2\text{CO}_2\text{(g)} \quad\quad \Delta H = 2(-283 \text{ kJ}) = -566 \text{ kJ} \\\\ &2\text{NO(g)} \rightarrow \text{N}_2\text{(g)} + \text{O}_2\text{(g)} \quad\quad \Delta H = -181 \text{ kJ} \end{aligned}\)
در نتیجه داریم:
\(2\text{CO(g)} + 2\text{NO(g)} \rightarrow 2\text{CO}_2\text{(g)} + \text{N}_2\text{(g)} \quad\quad \Delta H = -474 \text{ kJ}\)
3 واکنش سوختن کامل گرافیت را می توان مجموعه ای از دو واکنش پی در پی مطابق نمودار زیر دانست.
الف شواهد نشان می دهد که \(\Delta H\) واکنش تولید CO (g)را نمی توان به روش تجربی تعیین کرد. دربارۀ علت آن گفت و گو کنید.
ب ∆Hواکنش تولید CO (g)را از گرافیت و گاز اکسیژن حساب کنید.
3
الف گاز \(CO_2\) پایدارتر از گاز CO است به همین جهت از واکنش گرافیت با گاز اکسیژن محصول پایدارتر کربن دی اکسید حاصل می شود.
ب طبق قانون هس :
\(\begin{aligned} &\Delta H = \Delta H_1 + \Delta H_2 \\\\ &-393.5 = -283 + \Delta H_1 \\\\ &\Delta H_1 = -393.5 + 283 = -110.5 \text{ kJ} \end{aligned}\)
4 شواهد تجربی نشان می دهند که تهیۀ آمونیاک به روش هابر از گازهای نیتروژن و هیدروژن مطابق نمودار زیر یک واکنش دو مرحله ای است.
الف در شرایط یکسان، هیدرازین پایدارتر است یا آمونیاک؟ چرا؟
ب آنتالپی واکنش تولید هیدرازین را حساب کنید.
4
الف آمونیاک پایدارتر از هیدرازین است. زیرا محتوای انرژی آن پایین تر از هیدرازین است.
ب
\(\begin{aligned} &\text{N}_2\text{(g)} + 3\text{H}_2\text{(g)} \rightarrow 2\text{NH}_3\text{(g)} \quad\quad \Delta H = -92 \text{ kJ} \\\\ &2\text{NH}_3\text{(g)} \rightarrow \text{N}_2\text{H}_4\text{(g)} + \text{H}_2\text{(g)} \quad\quad \Delta H = -183 \text{ kJ} \end{aligned}\)
طبق قانون هس
\(\begin{aligned} &\Delta H = (-\Delta H_1) + \Delta H_2 \\\\ &\Delta H = -92 + (-(-183)) = 91 \text{ kJ} \end{aligned}\)
1736019749.png)
