تغيرات الطاقة في التفاعلات الكيميائية Energy Changes in Chemical Reactions

متجاوب 2023

نورس الحياة

الاداره العامه
إنضم
9 يوليو 2012
المشاركات
16,496
مستوى التفاعل
1,131
النقاط
0
العمر
49
Energy Changes in Chemical Reactions
سوف يدرس الطالب في هذا الفصل التغيرات الحرارية المصاحبة للتفاعلات الكيميائية، وسيتعرف التغير في المحتوى الحراري وأشكاله، مثل التغير في المحتوى الحراري القياسي للتكوين وأهميته في حساب حرارة التفاعل، والعلاقة بين كمية الحرارة والتغير في المحتوى الحراري. وسيتعرف أيضا من خلال دراسته للفصل بعض المصطلحات الكيميائية الجديدة مثل: النظام، الوسط المحيط، المحتوى الحراري المولاري، المحتوى الحراري القياسي للتكوين وغيرها من المفاهيم.
سيقوم الطلاب بإجراء استكشافات الفصل، وذلك لتحقيق المخرجات المعرفية والمهارية.

مخرجات التعلم المعرفية والمهارية:
12-3-أ: استرجاع تطبيق قانون q= mcT الخاص بحساب كمية الطاقة.
م 2- 12-1د :تبادل الأفكار حول التطبيقات العملية لكمية الحرارة.
- استرجع مع الطلاب كيفية استخدام السعة الحرارية النوعية في حساب كمية الحرارة الناتجة من التفاعل الكيميائي.
- اشرح لهم كيف يمكن قياس كمية الحرارة.
- وضح لهم أنواع المسعرات وكيف يمكن بناء مسعر مبسط من مواد بسيطة.
- اعرض لهم بعض النماذج للمسعرات إن وجدت.
- اطلب إليهم توضيح سبب ارتفاع قيمة السعة الحرارية النوعية للماء وأثرها على بعض الظواهر الطبيعية للماء.
- دربهم على حل الأمثلة الموضحة في الدرس.

- وذلك لأن الكراسي تكون عادة مصنوعة من الخشب أو الحديد وبمقارنة السعة الحرارية النوعية للماء عن بهذه المواد نجد السعة الحرارية النوعية للماء 4.18J/g.0C أكبر بكثير من السعة الحرارية النوعية لهذه المواد،

1- T=48-25= 230C ، m=95.4g ، q=849J ، c=?
q= mcT
849J=(95.4g)c(230C)
c= 0.387 J/g.0C
2- لا لأن السعة الحرارية النوعية ثابتة لا تعتمد على كتلة المادة.
3- c=3.5J/g.0C ، m=4kg ، q=250kJ ، T=?
q= mcT
250kJ=(4kg)( 3.5J/g.0C) T
T= 17.90C

مخرجات التعلم المعرفية والمهارية:
12-3-ب: تصنيف التفاعلات الكيميائية على أساس أنها ماصة للحرارة أو طاردة للحرارة مع إشارة خاصة إلى عمليات التمثيل الضوئي والتنفس والاحتراق الهيدروكربوني.
م1-12-2د: تصميم تجربة للتعرف على التفاعلات الماصة والطاردة للحرارة.

- وضح للطلاب مفهوم النظام والوسط المحيط.
- اشرح لهم اتجاه سريان الحرارة في التفاعلات الطاردة والماصة باستخدام شفافية توضح ذلك الشكل (3-3).
- اطرح عليهم أسئلة مثل: ما نص قانون حفظ الطاقة؟ ما علاقة هذا النص وانتقال الحرارة من الوسط إلى النظام والعكس، ثم اسألهم لماذا تعتبر عملية التمثيل الضوئي ماصة للحرارة؟ وما العلاقة بين عملية التمثيل الضوئي والتنفس؟

التنفس ( طاردة للحرارة) ، هضم الطعام ( طاردة للحرارة كمحصلة نهائية) ، صناعة خبز (ماصة للحرارة).

مخرجات التعلم:
12-3-ج: تعريف المحتوى الحراري والمحتوى الحراري المولاري للتفاعلات الكيميائية.
12-3-هـ: استخدام الرمز H وتفسيره لحساب تغيرات الطاقة في التفاعلات الكيميائية.
م2-12-2ج: رسم أشكال بيانية تبين تغيرات الطاقة للتفاعلات الكيميائية.
م2-12-1أ: إجراء تجارب عملية لقياس التغير في المحتوى الحراري.
م3-12-2هـ: تفسير الأشكال البيانية للطاقة في التفاعلات الكيميائية.

- ناقش الطلاب في مفهوم المحتوى الحراري والتغير في المحتوى الحراري.
- وضح لهم باستخدام الرسوم البيانية العلاقة بين المحتوى الحراري للمواد المتفاعلة والناتجة في التفاعلات الطاردة والماصة للحرارة.
- قم بإجراء تجربة بسيطة توضح لهم التفاعلات الطاردة والماصة. على سبيل المثال: إضافة ملعقة من كبريتات النحاس اللامائية إلى الماء، واسألهم عن نوع التفاعل (سيكون طاردًا للحرارة بسبب ارتفاع في درجة الحرارة)، ثم قم بإضافة ملعقة من كبريتات النحاس المائية إلى كوب آخر من الماء، واسألهم عن نوع التفاعل ( سيكون تفاعلا ماصًا للحرارة نتيجة انخفاض درجة الحرارة).
- ناقشهم في الفروق بين التفاعلات الطاردة والماصة باستخدام الجدول الموضح في الدرس.
- اسألهم ما التغير في المحتوى الحراري القياسي H0.
- وجه الطلاب إلى تنفيذ الاستكشاف (1).

موجبة H تكون قيمة
في التفاعلات الماصة، وذلك لأن المحتوى الحراري للمواد الناتجة أكبر من المحتوى الحراري للمواد المتفاعلة وتكون قيمتها سالبة في التفاعلات الطاردة للحرارة ،وذلك لأن المحتوى الحراري للمواد الناتجة أقل من المحتوى الحراري للمواد المتفاعلة وفقا للمعادلة التالية:
H=H(نواتج)-H(متفاعلة)
H=H(مواد ناتجة)-H(مواد متفاعلة)

1- نلاحظ انخفاضًا في درجة حرارة الوسط، وهو ما يدل على أن التفاعل ماص للحرارة ثم تستقر درجة الحرارة وذلك لوصول النظام إلى حالة الاتزان الحراري.
2- غازي الهيدروجين والأكسجين، وذلك لأن قيمة التغير في المحتوى الحراري سالبة فإن المحتوى الحراري لغازي الهيدروجين والأكسجين أكبر من المحتوى الحراري لبخار للماء.

استكشاف (1) حرارة ذوبان الأملاح (المحتوى الحراري للمحلول)
الزمن: 25 دقيقة.
حجم المجموعة: 5-6 طلاب.

الإجراءات:

1- أعط كل مجموعة 8g مادة نترات الأمونيوم أو كلوريد الأمونيوم بدون أن تخبرهم باسم المادة.
2- اطلب إليهم تنفيذ خطوات الاستكشاف وساعدهم في بناء المسعر البسيط.
3- اطلب إليهم الدقة في تسجيل درجة حرارة الماء قبل إضافة المادة وبعد إضافتها.
1- استخدم معادلة: q= mcT لإيجاد كمية الحرارة حيث T درجة حرارة المحلول – درجة حرارة الماء، c=4.18 J/g.0C ، m=8g
2- ماص للحرارة ( بسبب انخفاض في درجة الحرارة)
3- الاجابة تعتمد على نتائج الاستكشاف.
4- NH4NO3 أو NH4Cl
5- وذلك لأن في المحاليل المائية تكون السعة الحرارية النوعية لهذه المحاليل قريبة جدا من السعة الحرارية النوعية للماء.


( لأي نظام معزول تكون قيمته ثابتة. Eالطاقة الداخلية)
وهذا ما نص عليه القانون الأول للديناميكا الحرارية (الطاقة لا تفنى ولا تستحدث وإنما يمكن أن تتحول من شكل إلى آخر أثناء التفاعلات الكيميائية) عند حدوث التفاعلات الكيميائية فإن طاقة المواد المتفاعلة أو الناتجة تتغير ولكن الطاقة الداخلية للنظام تكون ثابتة، ويعتمد تغير الطاقة على مقدار الشغل المبذول(w) وكمية الحرارة المنطلقة أو المضافة (q ) بحيث ∆E=q-W
وإذا لم يحدث تغير في الطاقة الداخلية للنظام فإن الشغل المبذول يساوي كمية الحرارة q=W .
في كثير من الحالات ينشأ الشغل المبذول نتيجة تغيرات في الضغط (P) والحجم (V) P∆V، فإذا كان التفاعل يتم عند حجم ثابت فإن P∆V يساوي صفرًا ، أي أن الشغل يساوي صفر وفي هذه الحالة تكون الطاقة الداخلية تساوي كمية الحرارة أي أن التغير في الطاقة الداخلية يظهر على شكل تغير حراري فقط، وإذا كانت التفاعلات تحدث عند حجم ثابت فإن المحتوى الحراري H يساوي الطاقة الداخلية للنظام، أما إذا كانت التفاعلات تحدث عند ضغط ثابت (إناء مفتوح بحيث يكون الضغط يساوي الضغط الجوي) فإن النظام يبذل طاقة على هيئة شغل PV فيكون المحتوى الحراري يساوي الطاقة الداخلية للنظام مضافةً إلى الشغل المبذول H=E+PV، والتغير في المحتوى الحراري يساوي ∆H=∆E+P∆V+V∆P ويمكن التعويض عن ∆E من القانون الأول ∆E=q-w وw=P∆V فيصبح:
∆H= q-P∆V+P∆V+V∆P فإن V∆P ∆H= q + وعند ثبوت الضغط فأن ∆H= q، أي أن الحرارة الممتصة أو المنطلقة عندما يكون التفاعل تحت ضغط ثابت تساوي التغير في المحتوى الحراري. عندما تنتقل حرارة إلى النظام تحت ضغط ثابت فإن المحتوى الحراري

يزيد بهذا المقدار، وعندما تنطلق حرارة من النظام فإن المحتوى الحراري يقل بنفس المقدار، والشكل التالي يوضح انتقال حرارة من الوسط إلى النظام بمقدار 208kJ فإن المحتوى الحراري قل بهذا المقدار والعكس صحيح.

مخرجات التعلم:
12-3-د: كتابة معادلات موزونة للتفاعلات الكيميائية التي تحتوي على تغيرات الطاقة.
م4-12-2-أ: العمل مع أعضاء المجموعة تعاونيا لإجراء الاستقصاءات.

- وضح للطلاب أن المعادلات الكيميائية الحرارية هي معادلات كيميائية موزونة مضافًا إليها H ويمكن معاملتها جبريا.
- اطلب إليهم تحديد نوع التفاعل (ماص أو طارد) من المعادلات الكيميائية الحرارية.
- اشرح لهم ضرورة كتابة الحالة الفيزيائية للمواد عند كتابة المعادلة الكيميائية الحرارية، وذلك من خلال طرح المثال الموضح في الدرس.

C4H10(g)+13/2O2(g) → 4CO2(g)+5H2O(g) H= -5742kJ/mol
C4H10(g)+13/2O2(g) → 4CO2(g)+5H2O(g) + 5742kJ/mol

مخرجات التعلم:
12-3-ج: تعريف المحتوى الحراري والمحتوى الحراري المولاري للتفاعلات الكيميائية.
12-3-ح:استخدام بيانات قياس الحرارة لتحديد التغيرات التي تحدث في الحرارة في المعادلة الكيميائية.
م2-12-1أ: إجراء تجارب لقياس التغير في المحتوى الحراري للتفاعلات الكيميائية.
م1-12-3ج: استخدام موازين الحرارة أو المجسات الإلكترونية المناسبة لقياس تغيرات درجة الحرارة.
م3-12-2د: مقارنة تغيرات الطاقة المرتبطة بمختلف التفاعلات الكيميائية من خلال تحليل البيانات والأشكال البيانية.
م3-12-3أ: تحيد التباين بين القيمة النظرية لحرارة احتراق الوقود الكحولي والقيمة المحسوبة عمليا.

- ناقش الطلاب في مفهوم المحتوى الحراري المولاري مع توضيح ذلك بأمثلة.
- اشرح لهم أشكال المحتوى الحراري باستخدام الجدول الموضح في الدرس.
- درب الطلاب على كيفية استخدام H=nHX في حل المسائل المتعلقة بالمحتوى الحراري المولاري.
- وضح لهم العلاقة بين كمية الحرارة q والتغير في المحتوى الحراري H .
- اشرح لهم كيف يمكن استخدام قانون كمية الحرارة في إيجاد المحتوى الحراري المولاري وذلك من خلال بعض الأمثلة.
- وضح لهم أهمية معرفة حرارة الاحتراق للمركبات الهيدروكربونية.

- وجه الطلاب إلى تنفيذ الاستكشاف رقم (2) والدرس العملي الرابع.

1- H=nHfr
= 100Kg(1000g/Kg)(mol/18g)عدد المولات
=5.5x103 molعدد المولات
H=(5.5x103 mol)(-6.03kJ/mol)
= -3.35x104kJ
2- أ- H=-114kJ
ب- من المعادلة نجد أن عدد مولات هيدروكسيد الصوديوم= 2
=-114kJ/2المحتوى الحراري المولاري لهيدروكسيد الصوديوم
-57kJ/mol
استكشاف (2) حرارة احتراق الإيثانول
الزمن: 30 دقيقة.
حجم المجموعة: 5-6 طلاب.
 

مہجہرد إنہسہآن

طاقم الادارة
إنضم
27 أغسطس 2009
المشاركات
40,741
مستوى التفاعل
1,565
النقاط
113
الإقامة
الطفيلة الهاشمية
بارك الله فيك وجزاك الله الف خير يا غالية
 

منوعات

عضو vb
إنضم
24 يونيو 2010
المشاركات
13,521
مستوى التفاعل
431
النقاط
83
الإقامة
في قلب حبيبي
يعطيك الف عافيه
 

نورس الحياة

الاداره العامه
إنضم
9 يوليو 2012
المشاركات
16,496
مستوى التفاعل
1,131
النقاط
0
العمر
49
اشكركم للمرور
 
إنضم
5 ديسمبر 2012
المشاركات
38
مستوى التفاعل
0
النقاط
0
مشكوررررررررررررر
 

وليد يوسف خرمه

عضو جديد
إنضم
4 نوفمبر 2013
المشاركات
33
مستوى التفاعل
0
النقاط
0
العمر
62
جهود مباركة

بوركت جهودكم ودمتم ذخرا
 

متجاوب 2023

متجاوب 2023

أعلى