ملف تدريبي: التفاعلات التلقائية

في هذا الملف التدريبي، سوف نتدرَّب على استخدام القانون الثاني للديناميكا الحرارية للتنبؤ بتلقائية العمليات الفيزيائية والتفاعلات الكيميائية.

س١:

يَنتج عن احتراق البنزين (CH)66 ثاني أكسيد الكربون والماء في صورة النواتج الوحيدة.

اكتب معادلة كيميائية موزونة لهذا التفاعل.

  • أ C H ( ) + 8 O ( ) 6 C O ( ) + 3 H O ( ) 6 6 2 2 2 l g g g
  • ب 2 C H ( ) + 9 O ( ) 1 2 C O ( ) + 6 H O ( ) 6 6 2 2 2 l g g g
  • ج 3 C H ( ) + 1 5 O ( ) 1 8 C O ( ) + 9 H O ( ) 6 6 2 2 2 l g g g
  • د C H ( ) + 6 O ( ) 6 C O ( ) + 3 H O ( ) 6 6 2 2 2 l g g g
  • ه 2 C H ( ) + 1 5 O ( ) 1 2 C O ( ) + 6 H O ( ) 6 6 2 2 2 l g g g

خمِّن إشارات التغيُّر في الإنثالبي Δ𝐻، والتغيُّر في الإنتروبي Δ𝑆 لهذا التفاعل.

  • أ Δ 𝐻 سالبة وΔ𝑆 موجبة.
  • ب Δ 𝐻 سالبة، وإشارة Δ𝑆 صفر.
  • جكلٌّ من Δ𝐻 وΔ𝑆 سالبة.
  • دكلٌّ من Δ𝐻 وΔ𝑆 موجبة.
  • ه Δ 𝐻 موجبة وΔ𝑆 سالبة.

لماذا تُعَد الحرارة ضرورية لحدوث هذا التفاعل؟

  • أ لإنتاج قيمة موجبة للتغيُّر في الإنتروبي Δ𝑆
  • بللتغلُّب على طاقة التنشيط
  • ج لإنتاج قيمة سالبة للتغيُّر في طاقة جيبس Δ𝐺
  • دلتحويل موضع الاتزان نحو النواتج
  • ه لتبخير المتفاعل السائل

س٢:

أيُّ العبارات الآتية خطأ؟

  • أفي عملية تلقائية، يجب خفض إنثالبي النظام.
  • بفي عملية تلقائية، يجب زيادة إنتروبي الوسط المحيط.
  • جقد تتحوَّل العملية التلقائية إلى غير تلقائية أعلى عتبة درجة الحرارة.
  • دتحدث عملية تلقائية دون تزويد مستمر للطاقة من مصدر خارجي.
  • هفي عملية تلقائية، يجب خفض طاقة جيبس الحرة للنظام.

س٣:

أيٌّ من التالي يُحدِّد إذا ما كانت الجزيئات تتفاعل تفاعلًا تلقائيًّا؟

  • أطاقة الحركة أكبر من طاقة التنشيط.
  • بمقدار التغيُّر في الطاقة الحرة أكبر منه في طاقة التنشيط.
  • جطاقة الناتج الحرة أكثر سالبية من طاقة المُتفاعِل الحرة.
  • دمقدار التغيُّر في الإنتروبي موجب.
  • همقدار التغيُّر في الإنثالبي سالب.

س٤:

لماذا يكون تحوُّل الماس إلى الجرافيت غير ملحوظ في ظروف ضغط ودرجة حرارة الغرفة العادية؟

  • ألأن العملية تنطوي على انخفاض في قيمة الإنتروبي.
  • بلأن طاقة تنشيط العملية تكون عالية للغاية.
  • جلأن العملية غير تلقائية.
  • دلأن درجة انصهار الماس مرتفعة للغاية.
  • هلأن العملية تتضمَّن امتصاصًا للحرارة.

س٥:

أيٌّ من العمليات الآتية تحدث تلقائيًّا؟

  1. تجمُّد الماء عند درجة أعلى من درجة تجمُّد‎ه
  2. احتراق الجازولين
  3. صدأ الحديد في الأجواء الرطبة
  • أ2 و3
  • ب1 و3
  • ج1 و2
  • د2 فقط
  • ه3 فقط

س٦:

انظر التفاعل الآتي لتفكك بيكربونات الصوديوم.2NaHCO()NaCO()+CO()+HO()32322ssglقيمتا كلٍّ من Δ𝐻r، Δ𝑆r لهذا التفاعل هما 85.2 kJ/mol، 215 J/K⋅mol، على الترتيب. ما أقل درجة حرارة لازمة لتفكك عيِّنة من NaHCO()3s تلقائيًّا إلى النواتج الموضحة أعلاه (في ظروف ضغط 1 bar

س٧:

بالنسبة إلى العملية HO()HO()22ls، التي تحدث عند درجة حرارة 10، قيمة Δ𝑆m تساوي 20.54 J/K⋅mol. أيٌّ ممَّا يلي يعكس قيم Δ𝐻m، Δ𝐺m المرتبطة بتجمُّد الماء عند درجة حرارة 10؟

  • أ Δ 𝐻 < 0 m ؛ Δ𝐺>0m
  • ب Δ 𝐻 > 0 m ؛ Δ𝐺=0m
  • ج Δ 𝐻 < 0 m ؛ Δ𝐺=0m
  • د Δ 𝐻 < 0 m ؛ Δ𝐺<0m

س٨:

في أحد التفاعلات، التغيرات في الإنثالبي والإنتروبي سالبة. إذن، هو تفاعل .

  • أتلقائي في درجات الحرارة العالية فقط
  • بغير تلقائي في جميع درجات الحرارة
  • جتلقائي في جميع درجات الحرارة
  • دتلقائي في درجات الحرارة المنخفضة فقط

س٩:

إذا كان أحد التفاعلات تفاعلًا غير تلقائي في جميع درجات الحرارة، فأيُّ الاختيارات الآتية يُعدُّ الأنسب للتعبير عن هذا السلوك؟

  • أ Δ 𝐻 > 0 r ، Δ 𝑆 > 0 r
  • ب Δ 𝐻 < 0 r ، Δ 𝑆 < 0 r
  • ج Δ 𝐻 > 0 r ، Δ 𝑆 < 0 r
  • د Δ 𝐻 < 0 r ، Δ 𝑆 > 0 r
  • ه Δ 𝐻 < 0 r ، Δ 𝑆 = 0 r

س١٠:

يسلك تفاعلٌ ما سلوكًا تلقائيًّا في جميع درجات الحرارة. أيٌّ ممَّا يلي يُعَد أفضل تفسير لهذا السلوك؟

  • أ Δ 𝐻 < 0 r ، Δ 𝑆 > 0 r
  • ب Δ 𝐻 > 0 r ، Δ 𝑆 > 0 r
  • ج Δ 𝐻 > 0 r ، Δ 𝑆 < 0 r
  • د Δ 𝐻 < 0 r ، Δ 𝑆 < 0 r
  • ه Δ 𝐻 < 0 r ، Δ 𝑆 = 0 r

س١١:

يسلك تفاعلٌ ما سلوكًا تلقائيًّا في درجات الحرارة المرتفعة، وليس في درجات الحرارة المنخفضة. أيٌّ ممَّا يلي يُعَد أفضل تفسير لهذا السلوك؟

  • أ Δ 𝐻 > 0 r ، Δ 𝑆 > 0 r
  • ب Δ 𝐻 < 0 r ، Δ 𝑆 < 0 r
  • ج Δ 𝐻 > 0 r ، Δ 𝑆 < 0 r
  • د Δ 𝐻 < 0 r ، Δ 𝑆 = 0 r
  • ه Δ 𝐻 < 0 r ، Δ 𝑆 > 0 r

س١٢:

يسلك تفاعلٌ ما سلوكًا تلقائيًّا في درجات الحرارة المنخفضة، وليس في درجات الحرارة المرتفعة. أيٌّ ممَّا يلي يُعَد أفضل تفسير لهذا السلوك؟

  • أ Δ 𝐻 > 0 r ، Δ 𝑆 > 0 r
  • ب Δ 𝐻 < 0 r ، Δ 𝑆 > 0 r
  • ج Δ 𝐻 < 0 r ، Δ 𝑆 < 0 r
  • د Δ 𝐻 > 0 r ، Δ 𝑆 < 0 r
  • ه Δ 𝐻 < 0 r ، Δ 𝑆 = 0 r

س١٣:

في أحد التفاعلات، إذا كان مقدار التغيُّر في الإنثالبي بالموجب والتغيُّر في الإنتروبي بالسالب، يكون التفاعل .

  • أتلقائيًّا في جميع درجات الحرارة
  • ب غير تلقائي في جميع درجات الحرارة
  • جتلقائيًّا فقط في درجات الحرارة المُنخفِضة
  • دتلقائيًّا فقط في درجات الحرارة المُرتفِعة

س١٤:

في أحد التفاعلات، التغيُّر في الإنثالبي سالب والتغيُّر في الإنتروبي موجب. يُعدُّ التفاعل تفاعلًا .

  • أتلقائيًّا في كلِّ درجات الحرارة
  • بغير تلقائي في كلِّ درجات الحرارة
  • جتلقائيًّا فقط في درجات الحرارة المُنخفِضة
  • دتلقائيًّا فقط في درجات الحرارة المُرتفِعة

س١٥:

في تفاعل معيَّن، يكون مقدار التغيُّر في الإنثالبي والإنتروبي بالموجب. إذن يُعَد التفاعل تفاعلًا .

  • أتلقائيًّا فقط في درجات الحرارة المنخفضة
  • ب غير تلقائي في جميع درجات الحرارة
  • جتلقائيًّا في درجات الحرارة المُرتفِعة
  • دتلقائيًّا في جميع درجات الحرارة

س١٦:

ما قِيَم طاقة جيبس الحرة 𝐺 ومقدار التغيُّر في طاقة جيبس الحرة Δ𝐺، عندما يصل النظام إلى حالة الاتزان؟

  • أقيمة 𝐺 تساوي صفرًا وقيمة Δ𝐺 تنخفض إلى الحد الأدنى.
  • بقيمة 𝐺 ترتفع إلى الحد الأقصى وقيمة Δ𝐺 تساوي صفرًا.
  • جقيمة 𝐺 تنخفض إلى الحد الأدنى وقيمة Δ𝐺 تساوي صفرًا.
  • دقيمة كلٍّ من 𝐺، Δ𝐺 تساوي صفرًا.
  • هقيمة 𝐺 تساوي صفرًا وقيمة Δ𝐺 ترتفع إلى الحد الأقصى.

س١٧:

التغيُّر في الإنثالبي القياسي للتفاعل، Δ𝐻، مقداره 100 kJ/mol، والتغيُّر في الإنتروبي القياسي للتفاعل يرمز له بـ Δ𝑆. يُمكن افتراض أن كلًّا من المقدارين يظل ثابتًا مع تغيُّر درجة الحرارة.

احسب قيمة Δ𝑆 الأقل اللازمة ليتم التفاعل تلقائيًّا عند 298 K.

إذا كان Δ𝑆=200/JKmol، فاحسب أقل درجة حرارة يتم عندها التفاعل تلقائيًّا.

س١٨:

يتفاعل الزنك مع كبريتات النحاس الصُّلب لإنتاج كبريتات الزنك والنحاس. يوضِّح الجدول قِيَم الإنتروبي القياسي لتلك المواد وبعض المواد الأخرى.

المادة C u ( ) g C u ( ) s C u S O ( ) 4 s Z n ( ) s Z n ( ) g Z n S O ( ) 4 s
الإنتروبي المولاري القياسي 𝑆(J/K·mol) 166.38 33.15 109.20 41.60 160.98 110.50

احسب لأقرب ثلاثة أرقام معنوية التغيُّر في الإنتروبي القياسي Δ𝑆 لهذا التفاعل، لكلِّ مول من الزنك.

احسب لأقرب ثلاثة أرقام معنوية القيمة القصوى للتغيُّر في الإنثالبي المولاري القياسي Δ𝐻، لكلِّ مول من الزنك، التي يحدث عندها هذا التفاعل تلقائيًّا عند 298 K.

س١٩:

يوضِّح الجدول الآتي قِيَم الإنتروبي القياسي لكلوريد الصوديوم في حالتَيْهِ:

الحالة N a C l ( ) s N a C l ( ) l
الإنتروبي المولاري القياسي 𝑆 (J/K⋅mol) 72.11 95.06

الإنثالبي القياسي لانصهار كلوريد الصوديوم Δ𝐻 هو 27.95 kJ/mol.

بافتراض أن مُعامِلات الديناميكا الحرارية هذه لا تختلف باختلاف درجة الحرارة، حدِّد درجة انصهار كلوريد الصوديوم لأقرب درجة سلزية.

درجة الانصهار الملحوظة لكلوريد الصوديوم هي 1074 K. أيٌّ من الآتي لا يُمكِن أن يُفسِّر الفرق الملحوظ بين درجتَيْ حرارة الانصهار المُقدَّرة والملحوظة؟

  • أ Δ 𝐻 Δ 𝐻 ، Δ 𝑆 > Δ 𝑆
  • ب Δ 𝐻 < Δ 𝐻 ، Δ 𝑆 Δ 𝑆
  • ج Δ 𝐻 > Δ 𝐻 ، Δ 𝑆 > Δ 𝑆
  • د Δ 𝐻 < Δ 𝐻 ، Δ 𝑆 < Δ 𝑆
  • ه Δ 𝐻 > Δ 𝐻 ، Δ 𝑆 < Δ 𝑆

س٢٠:

تتفكَّك كربونات الكالسيوم إلى أول أكسيد الكالسيوم وغاز ثاني أكسيد الكربون: يوضِّح الجدول قِيَم الإنتروبي القياسي وإنثالبي التكوين لكربونات الكالسيوم وبعض المواد الأخرى.

المادة الإنتروبي المولاري القياسي 𝑆 (J/K⋅mol) إنثالبي التكوين القياسي Δ𝐻f (kJ/mol)
C a C O ( ) 3 s 110.0 1 2 2 0 . 0
C a S O ( ) 3 s 184.1 1 7 5 2 . 7
C a O ( ) s 38.1 6 3 4 . 9
C a ( O H ) ( ) 2 s 83.4 9 8 5 . 2
C O ( ) g 197.7 1 1 0 . 5
C O ( ) 2 g 213.8 3 9 3 . 5

قِيسَتْ جميع المُعامِلات الديناميكية الحرارية تحت ضغط قياسي مقداره 1.000 bar. يُمكِن افتراض أن المُعامِلات لا تتغيَّر إلى حد كبير بتغيُّر درجة الحرارة.

خُزِّنت عيِّنة من كربونات الكالسيوم في مناخ من ثاني أكسيد الكربون تحت ضغط قياسي. احسب لأقرب ثلاثة أرقام معنوية درجة الحرارة الصغرى بالكلفن التي تتفكَّك عندها العيِّنة على الفَوْر.

  • أ 1 . 3 5 × 1 0 K
  • ب 1 . 0 8 × 1 0 K
  • ج 1 . 4 5 × 1 0 K
  • د 1 . 0 4 × 1 0 K
  • ه 1 . 1 2 × 1 0 K

احسب لأقرب رقم معنوي ضغط الاتزان الجزئي لثاني أكسيد الكربون عندما تُسخَّن عيِّنة من كربونات الكالسيوم إلى 100℃.

  • أ 2 × 1 0 bar
  • ب 6 × 1 0 bar
  • ج 3 × 1 0 bar
  • د 2 × 1 0 bar
  • ه 4 × 1 0 bar

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