ملف تدريبي: طاقة جيبس تحت ظروف غير قياسية

في هذا الملف التدريبي، سوف نتدرَّب على استخدام ثوابت الاتزان وخارج قسمة التفاعل لحساب التغيُّر في طاقة جيبس الحرة عند الظروف غير القياسية.

س١:

خلال تحلُّل الجلوكوز، وهو مسار كيميائي حيوي مهم مسئول عن توليد الطاقة داخل خلية، يتحوَّل الجلوكوز-6-فوسفات إلى الفركتوز-6-فوسفات. التغيُّر القياسي في طاقة جيبس الحرة، Δ𝐺، لهذا التفاعل عند 37℃ مقداره 1.70 kJ/mol. تُقاس هذه الطاقة عند تركيزات قياسية للمتفاعلات والنواتج مقدارها 1.00 M.

في حالة الاتزان، Δ𝐺=0، ما قيمة Δ𝐺، لأقرب ثلاثة أرقام معنوية، عند درجة حرارة 298 K، إذا كان تركيز الجلوكوز-6-فوسفات 120 μM، وتركيز الفركتوز-6-فوسفات 28.0 μM؟

احسب، لأقرب ثلاثة أرقام معنوية، تركيز الجلوكوز-6-فوسفات في حالة الاتزان، إذا كانت درجة الحرارة المحيطة 37℃، وتركيز الجلوكوز الأوَّلي 1.40 M.

س٢:

التغيُّر القياسي في طاقة جيبس الحرة Δ𝐺 لتبخُّر الماء عند درجة حرارة 298 K مقداره 8.58 kJ/mol. تُقاس هذه الطاقة تحت ضغط بخار قياسي مقداره 1.00 bar.

في حالة الاتزان، Δ𝐺=0. ما قيمة Δ𝐺 لأقرب ثلاثة أرقام معنوية إذا كان الضغط الجزئي للماء عند درجة حرارة 298 K مقداره 0.0110 bar؟

احسب لأقرب ثلاثة أرقام معنوية الضغط الجزئي للماء في حالة الاتزان عندما تكون درجة الحرارة المحيطة 298 K.

  • أ 1 . 8 4 × 1 0 bar
  • ب 3 . 2 8 × 1 0 bar
  • ج 3 . 1 3 × 1 0 bar
  • د 2 . 9 9 × 1 0 bar
  • ه 1 . 0 8 × 1 0 bar

س٣:

يتفكَّك خامس كلوريد الأنتيمون عند درجة الحرارة العالية إلى ثالث كلوريد الأنتيمون والكلور.

يحتوي خليط في حالة اتزان في زجاجة حجمها 5.000 L عند 448℃ على مقدار 3.85 g من خامس كلوريد الأنتيمون و9.14 g من ثالث كلوريد الأنتيمون و2.84 g من الكلور.

بالتعبير عن الضغط الجزئي لكل غاز في صورة جزء من ضغط الغاز القياسي 1.000 bar، احسب لأقرب ثلاثة أرقام معنوية ثابت الاتزان 𝐾P لهذا التفاعل عند 448℃.

بالتعبير عن الضغط الجزئي لكل غاز في صورة جزء من ضغط الغاز القياسي 1.000 bar، احسب لأقرب ثلاثة أرقام معنوية التغيُّر القياسي في طاقة جيبس الحرة، Δ𝐺، لهذا التفاعل عند 448℃.

س٤:

يتفكَّك جزيء ثنائي الذرة إلى ذرات أحادية في درجة الحرارة العالية.

عند 975 K، وضغط غاز كلي 1.00 bar في حالة الاتزان، يتفكَّك 32.4% من الجزيئات الثنائية الذرة. بالتعبير عن الضغط الجزئي لكل غاز في صورة جزء من ضغط الغاز القياسي 1.00 bar، احسب لأقرب ثلاثة أرقام معنوية التغيُّر القياسي في طاقة جيبس الحرة Δ𝐺، لهذا التفاعل عند 975 K.

س٥:

في ظروف مُعيَّنة، يُمكِن للأمونيا الغازية أن تتحلَّل إلى غازَي النيتروجين والهيدروجين: عندما يساوي الضغط الجزئي الأوَّلي لكلِّ غاز القيمة القياسية 1.00 atm وتكون درجة الحرارة ثابتة عند 298 K، يكون التغيُّر في طاقة جيبس الحرة Δ𝐺 للتفاعل 33.00 kJ/mol. احسب لأقرب ثلاثة أرقام معنوية التغيُّر في طاقة جيبس الحرة Δ𝐺، عند تسخين خليط يحتوي على 0.100 mol من كلِّ غاز لتصل درجة حرارته إلى 875℃ في حاوية سعتها 5.00 L.

س٦:

خُلِطَ 0.2 mol من الأسيتون السائل مع 0.8 mol من الكلوروفورم السائل عند 35℃ وضغط 1 bar. في ظل هذه الظروف، تُشِير القياسات إلى أن مُعامِلَي النشاط الكيميائي لمُكوِّنَي الخليط، الأسيتون والكلوروفورم، 0.544 (للأسيتون) و0.957 (للكلوروفورم). بمعلومية ذلك، ما قيمة Δ𝐺 لعملية الخلط هذه؟

س٧:

يتفكَّك ثاني أكسيد الكربون عند درجة الحرارة العالية إلى أول أكسيد الكربون والأكسجين:

يوضِّح الجدول قِيَم الإنتروبي القياسي وإنثالبي التكوين القياسي لثاني أكسيد الكربون ونواتج التفكُّك:

المادة الإنتروبي المولاري القياسي 𝑆 (J/K⋅mol) إنثالبي التكوين القياسي Δ𝐻f (kJ/mol)
C O ( ) 2 g 213.8 3 9 3 . 5
C O ( ) g 197.7 1 1 0 . 5
O ( ) 2 g 205.2 0.0

قِيسَتْ جميع مُعامِلات الديناميكا الحرارية عند ضغط الغاز القياسي 1.000 bar.

الضغط الأوَّلي لعيِّنة من ثاني أكسيد الكربون عند 1000 يساوي 1.150 bar. بافتراض أن مُعامِلات الديناميكا الحرارية لا تتغير بتغيُّر درجة الحرارة، احسب لأقرب ثلاثة أرقام معنوية ضغط الاتزان الجزئي للأكسجين في تلك العيِّنة عند 1000.

  • أ 2 . 0 5 × 1 0 bar
  • ب 1 . 2 9 × 1 0 bar
  • ج 1 . 0 3 × 1 0 bar
  • د 1 . 6 3 × 1 0 bar
  • ه 2 . 3 8 × 1 0 bar

ما عامل تغيُّر قيمة ثابت الاتزان لهذا التفاعل، إذا كان كلٌّ من 𝑆، Δ𝐻f مُعبَّرًا عنه بضغط الغاز القياسي 1.000 Pa؟

  • أ 1 0 ( )
  • ب1
  • ج 1 0
  • د 1 0 ( )
  • ه 1 0

يُقاس التغيُّر في طاقة جيبس الحرة للتفاعل Δ𝐺 في الظروف غير القياسية باستخدام قِيَم كلٍّ من 𝑆، Δ𝐻f اللذين يتم قياسهما في الظروف. احسب لأقرب ثلاثة أرقام معنوية التغيُّر في Δ𝐺 لعملية تفكُّك ثاني أكسيد الكربون، إذا كانت قِيَم 𝑆، Δ𝐻f مُعبَّرًا عنها بضغط الغاز القياسي 1.000 Pa.

عندما يُعبَّر عن التغيُّر القياسي في طاقة جيبس الحرة Δ𝐺 لعملية تفكُّك ثاني أكسيد الكربون بقيمةٍ لكلِّ مول من ثاني أكسيد الكربون المُتفاعِل، يكون ثابت الاتزان لهذا التفاعل 𝐾. حدِّد القيمة الجديدة لثابت الاتزان بدلالة 𝐾، إذا كان Δ𝐺 معبَّرًا عنه بقيمةٍ لكلِّ مول من الأكسجين الناتج.

  • أ 𝐾
  • ب 𝐾 ( )
  • ج 2 𝐾
  • د 𝐾
  • ه 𝐾 2

س٨:

يتفكَّك رابع أكسيد ثنائي النيتروجين عكسيًّا لينتج ثاني أكسيد النيتروجين.

ثابت الاتزان لهذا التفاعل، 𝐾P، يساوي 0.142 عند 25℃. الضغط القياسي لجميع الغازات 1.000 bar.

احسب التغيُّر القياسي في طاقة جيبس الحرة، Δ𝐺، لهذا التفاعل.

ما قيمة ناتج قسمة التفاعل 𝑄 عندما يكون المتفاعل والنواتج في الحالة القياسية؟

احسب الضغط الجزئي للمركب NO2 إذا كان الضغط الأوَّلي لرابع أكسيد ثنائي النيتروجين عند 25℃ يساوي 1.00×10 Pa.

كيف يتغيَّر ناتج قسمة التفاعل، 𝑄، والضغط الجزئي لكلٍّ من NO2، 𝑝(NO)2 في حالة السماح لخليط من المركبين رابع أكسيد ثنائي النيتروجين وأكسيد النيتروجين في حالتهما القياسية بالوصول إلى حالة الاتزان؟

  • أيزداد 𝑄، وينخفض 𝑝(NO)2.
  • بيزداد كلٌّ من 𝑄، 𝑝(NO)2.
  • ج ينخفض كلٌّ من 𝑄، 𝑝(NO)2.
  • دينخفض 𝑄، ويزداد 𝑝(NO)2.
  • هيظل كلٌّ من 𝑄، 𝑝(NO)2 ثابتين.

س٩:

لمركب كربونات الكالسيوم صورتان بلَّوريتان مختلفتان محتملتان، تُسمَّيان الكالسيت والأراجونيت. طاقة جيبس الحرة القياسية لتكوين الكالسيت عند 298 K هي Δ𝐺=1128.79/kJmol، وطاقة جيبس الحرة القياسية لتكوين الأراجونيت عند 298 K هي Δ𝐺=1127.75/kJmol. أيُّ الصورتين البلورتين يكون أكثر استقرارًا من الناحية الديناميكية الحرارية عند درجة حرارة 298 K وضغط 1 bar؟ وما قيمة Δ𝐺 لعملية تحويل الكالسيت إلى الأراجونيت عند 298 K؟

  • أالكالسيت هو الأكثر استقرارًا، Δ𝐺=1.04/kJmol
  • بالأراجونيت هو الأكثر استقرارًا، Δ𝐺=1.04/kJmol
  • جالكالسيت هو الأكثر استقرارًا، Δ𝐺=1.04/kJmol
  • دالأراجونيت هو الأكثر استقرارًا، Δ𝐺=1.04/kJmol

س١٠:

افترض أنه في إحدى العمليات يتمدَّد 1.00 mol من غاز مثالي تمدُّدًا ثابت الحرارة، من 0.0100 m3 إلى 0.1000 m3 عند 25℃. ما قيمة Δ𝐺 في هذه العملية، لأقرب ثلاثة أرقام معنوية؟

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.