---> ( ماراتن ترمودینامیک شیمیایی ) <----

amir-tavakoli · 1389/6/12

سلام به همه علاقمندان علم جذاب شیمی،

قوانین شرکت در ماراتن:

1- به سوالات با توضیح کامل پاسخ دهید و از ارسال های بی مورد پرهیز کنید.
2- قبل از حل هر سوال، حتما شماره سوالی که آن را پاسخ میدهید ذکر نمایید.
3- پس از حل کامل یک سوال سوال بعد را قرار دهید یا منتظر سوال جدید باشید.
4- برای وارد کردن فرمول به تالار گفتمان حتما از این لینک بازدید نمایید.
5- از بحث دوطرفه کاملا پرهیز نمایید.

ارسالهایی که مخالف قوانین بالا باشند در اسرع وقت حذف خواهند شد.

موفق و پیروز باشید

[center:e11f432e6c]

[/center:e11f432e6c]

سوال اول:

100 سی سی محلول هیدروکلریک اسید 0,1 مولار را با 200 میلی لیتر محلول سود 0,2 مولار مخلوط میکنیم. به طوری که دمای محتویات محلول نهایی 1 درجه ی سانتی گراد افزایش می یابد. در آزمایشی دیگر 200 سی سی محلول 0,1 مولار HCl را با 200 سی سی محلول 0,1 مولار NaOH مخلوط میکنیم. دما به اندازه 1,6 درجه سانتی گراد افزایش می یابد.
الف) ظرفیت گرمایی ظرف انجام واکنش چقدر است؟
ب) آنتالپی مولی واکنش HCl با NaOH چقدر است؟
اطلاعات مسئله: محلولها را رقیق فرض کرده و ظرفیت گرمایی ویژه ی آنها را 1cal/g k فرض کنید. چگالی همه محلولها را 1g/cm[SUP]3[/SUP] فرض کنید.

Doctor_Neo_Cortex · 1389/6/13

الف)100 cal/k
ب)40000 cal/mol

توضیح مدیر:
در سوالات ماراتن، نوشتن راه حل گویا مهمتر از جواب نهایی است!
موفق باشی

Doctor_Neo_Cortex · 1389/6/13

میبخشید قوانین ماراتن رو نخونده بودم.

$\300dpi \huge 1$

در واکنش اولی 0.01 مول HCl با 0.01 مول NaOH واکنش میدهد اگر فرض کنیم که گرمای ازاد شده در این واکنش x و ظرفیت گرمایی ظرف y باشد با توجه به این که جرم محلول 300 گرم است داریم

$\120dpi x=300\times 1+y\times 1$

در واکنش دومی نیز داریم

$\120dpi 2x=400\times 1.6+y\times 1.6$

از حل این دو معادله x=400 و y=100 بدست میاید چون گرمای واکنش اول 1/100 واکنش 1 مول است پس گرمای واکنش 100*400=40000 است

shalale · 1389/6/13

الف ) 420 ژول بر گرم کلوین
ب) 168 کیلوژول بر مول
اگه درست بود راه حلو میگم

amir-tavakoli · 1389/6/13

shalale گفت

قرارمان بر این است که توی مارتنها به راه حل بهای بیشتری بدهیم! پس لطف کنید راه حلتون رو بگید که دوستان هم استفاده کنن...

shalale · 1389/6/14

آخه وقتی معلوم نیس درسته یا نه چی بگم؟!!!
من محلول اولو گرفتم 300 میلی لیتر که چون چگالی 1 هستش میشه همون 300 گرم برای محلول دومم همین طور میشه 400 گرم
بعد گفتم ( ظرفیت گرمایی ظرف + ظرفیت گرمایی محلول ( ظرفیت گرمایی ویژه در گرم محلول)) در تغییر دما = گرمای واکنش
برای هر دو محلول اینو حساب می کنیم ( گرمای واکنش دوم دو برابر اولیه)
بعد دو معادله رو مساوی هم قرار میدیم و ظرفیت گرمایی ظرف میاد 420 ژول بر گرم کلوین
اگه همین ظرفیت گرمایی رو تو یکی از معادله ها جاگذاری کنیم گرمای واکنش مولیش میشه 168 کیلوژول بر مول

به نظر من که اینطوری حل میشه دیگه نمیدونم درسته یا نه؟؟؟؟؟
در واقع جواب منم همون بالاییه که یکی از بچه ها نوشته فقط اون به کالری آورده من به ژول

amir-tavakoli · 1389/6/15

[center:d325c99bee]

[/center:d325c99bee]

سوال دوم:

دو واکنش زیر را در نظر بگیرید:

(3C2H2(g)---->C6H6(g

(C2H2(g)+2H2(g)---->C2H6(g

الف) مشخص کنید در چه دمایی میزان پیشرفت دو واکنش با هم برابر میشود؟ مقدار انرژی در دسترس برای هر فرآیند را در این دما بدست آورید.

ب) در یک گرماسنج لیوانی مقدار 3 مول C2H2 و 2 مول H2 موجود است. پس از انجام واکنش های ممکن و رساندن شرایط به حالت اولیه متوجه شدیم که حجم ظرف به نصف مقدار اولیه کاهش یافته است و 127,2kcal گرما آزاد شده است. تعداد مول هر کدام از گونه ها را در پایان واکنش حساب کنید.

(توجه: از بستگی ΔH و ΔS به دما صرف نظر کنید! تمامی گونه ها در فاز گازی وجود دارند!)

ΔHºf(C2H2)=226,73 kJ/mol

ΔHºf(C6H6)=82,93 KJ/mol

ΔHºf(C2H6)=-84,68 KJ/mol

Sº(C2H6)=229,6 J/K.mol
Sº(C2H2)=200,94 J/K.mol

Sº(C6H6)=269,31 J/K.mol
Sº(H2)=130,684 J/K.mol

heidar · 1389/6/15

ابتدا ΔHº هر دو واکنش رو از رابطه ی (مواد اولیه)ΔHºf-(محصولات)ΔHº=ΔHºf حساب می کنیم

$\Delta H_{1}^{\circ}=\Delta H_{f}^{\circ}(C_{6}H_{6})-3\Delta H_{f}^{\circ}(C_{2}H_{2})=82.93-3(226.73)=-597.26\frac{KJ}{mol}=567260\frac{J}{mol}$

$\Delta H_{2}^{\circ}=\Delta H_{f}^{\circ}(C_{2}H_{6})-\Delta H_{f}^{\circ}(C_{2}H_{2})=(-84.68)-(226.73)=-311.41\frac{KJ}{mol}=311410\frac{J}{mol}$

بعد ΔSº هر دو واکنش رو از رابطه ی (مواد اولیه)Sº-(محصولات)ΔSº=Sº حساب می کنیم

$\Delta S_{1}^{\circ}=S^{\circ}(C_{6}H_{6})-3S^{\circ}(C_{2}H_{2})=(269.31)-3(200.94)=-333.51\frac{J}{K.mol}$

$\Delta S_{2}^{\circ}=S^{\circ}(C_{2}H_{6})-S^{\circ}(C_{2}H_{2})-2S^{\circ}(H_{2})=(229.6)-(200.94)-2(269.31)=-509.96\frac{J}{K.mol}$

حالا انرژی آزاد گیبس هر دو واکنش رو از رابطه ی ΔGº=ΔHº-TΔSº حساب می کنیم

$\Delta G_{1}^{\circ}=-597260-T(-333.51)=333.51T-597260$

$\Delta G_{2}^{\circ}=-311410-T(-509.96)=509.96T-311410$

برای برابر بودن پیشرفت دو واکنش ΔGº دو واکنش را مساوی هم قرار می دهیم اما متاسفانه جواب برابر T=-1620 K به دست میاید ولی با این جواب هر دو ΔGº=-1137542 J به دست میاد

نمی دونم کجا اشتباه کردم؟!!!

amir-tavakoli · 1389/6/15

یه اشتباه لپی پیش اومده بود! آنتروپی استاندارد هیدروژن اشتباه تایپ شده بود که ویرایش شد! ممنون از heidar که این اشتباهای ما رو به ما گوشزد میکنه!

heidar · 1389/6/15

اصلاح جواب

ابتدا ΔHº هر دو واکنش رو از رابطه ی (مواد اولیه)ΔHºf-(محصولات)ΔHº=ΔHºf حساب می کنیم

$\Delta H_{1}^{\circ}=\Delta H_{f}^{\circ}(C_{6}H_{6})-3\Delta H_{f}^{\circ}(C_{2}H_{2})=82.93-3(226.73)=-597.26\frac{KJ}{mol}=567260\frac{J}{mol}$

$\Delta H_{2}^{\circ}=\Delta H_{f}^{\circ}(C_{2}H_{6})-\Delta H_{f}^{\circ}(C_{2}H_{2})=(-84.68)-(226.73)=-311.41\frac{KJ}{mol}=311410\frac{J}{mol}$

بعد ΔSº هر دو واکنش رو از رابطه ی (مواد اولیه)Sº-(محصولات)ΔSº=Sº حساب می کنیم

$\Delta S_{1}^{\circ}=S^{\circ}(C_{6}H_{6})-3S^{\circ}(C_{2}H_{2})=(269.31)-3(200.94)=-333.51\frac{J}{K.mol}$

$\Delta S_{2}^{\circ}=S^{\circ}(C_{2}H_{6})-S^{\circ}(C_{2}H_{2})-2S^{\circ}(H_{2})=(229.6)-(200.6)-2(130.684)=-232.708\frac{J}{K.mol}$

حالا انرژی آزاد گیبس هر دو واکنش رو از رابطه ی ΔGº=ΔHº-TΔSº حساب می کنیم

$\Delta G_{1}^{\circ}=-597260-T(-333.51)=333.51T-597260$

$\Delta G_{2}^{\circ}=-311410-T(-232.708)=232.708T-311410$

برای برابر بودن پیشرفت دو واکنش ΔGº دو واکنش را مساوی هم قرار می دهیم

$\Delta G_{1}^{\circ}=\Delta G_{1}^{\circ}\Rightarrow 333.51T-597260=232.708-311410\Rightarrow 100.802T=285850\Rightarrow T=2835.76K=2562.61^{\circ}C$

که در این حالت انرژی آزاد گیبس هر دو واکنش برابر 348493.3 ژول است

heidar · 1389/6/15

ببخشید که بر خلاف قوانین دو تا پست پشت سرهم ارسال می کنم ولی هیچکس دیگه ای به این سوال جواب نمی ده...

ب) چون شرایط یکسان است و حجم نصف شده و همه ی مواد گاز هستند می توانیم بگوییم مول های گازی هم نصف شده یعنی 2.5 مول گاز در محیط واکنش باقی است اگه تعداد مول های C2H2 مصرف شده در واکنش اول را x و تعداد مول های C2H2 مصرف شده در واکنش دوم را y در نظر بگیریم در واکنش اول اگه x مول C2H2 مصرف شود

$\frac{x}{3}$

مول محصول بدست میاد چون اول 3 مول C2H2 در ظرف داشتیم در نهایت

$3-\frac{2}{3}x$

مول گاز در ظرف داریم حالا در واکنش دوم از 3 مول C2H2 که داشتیم x مول مصرف شده پس

$3-x$

مول C2H2 در ظرف واکنش باقی مانده در این واکنش اگه y مول C2H2 مصرف شود 2y مول H2 مصرف می شودو

$2-2y$

مول هیدروژن باقی می مونه و y مول محصول بدست میاد یعنی در نهایت

$(3-x)-2x+(2-2y)$

مول گاز از واکنش دوم باقی می مونه که مجموع این دو مقدار باید بشه 2.5 پس

$3-\frac{2}{3}x+3-x-2y+2-2y=2.5\Rightarrow 8-\frac{5}{3}x-4y=2.5\Rightarrow -\frac{5}{3}x-4y=-5.5\Rightarrow x+2.4y=3.3\;\; (1)$

چون واکنش ها در گرماسنج لیوانی انجام میشود پس گرمای آزاد شده همان آنتالپی هست پس اگر x مول C2H2 در واکنش اول مصرف شود پس

$x.\frac{-597.26}{3}=-199.09x$

کیلوژول از واکنش اول آزاد می شود و از واکنش دوم اگر y مول C2H2 مصرف شود

$y.(-311.41)=-311.41y$

کیلوژول آزاد میشود پس

$-199.09x-311.41y=-127.2(Kcal)=-532.2 (KJ)$

که با توجه به این رابطه و رابطه ی (1): x=1.5 و y=0.75

$n_{C_{2}H_{2}}=3-1.5-0.75=0.75\; mol$

$n_{H_{2}}=2-1.5=0.5\; mol$

$n_{C_{6}H_{6}}=\frac{1.5}{3}=0.5\; mol$

$n_{C_{2}H_{6}}=0.75\; mol$

amir-tavakoli · 1389/6/16

به به! ماشاالله به heidar! چقدر تمیز مینویسه! آدم روحش شاد میشه! مرسی!
................................................................................................................
فقط یه اشتباه عددی کوچولو توی محاسبه ی تغییر آنتروپی واکنش دوم انجام شده که یه مقدار روی جواب آخر تأثیر گذاشته... وگر نه راه حل دو تا قسمت کاملا درسته...

heidar · 1389/6/16

ببخشید
درستش کردم
ممنون از دقتت

amir-tavakoli · 1389/6/18

[center:409eecdc3f]

[/center:409eecdc3f]
سوال سوم:

آنتالپی واکنش زیر را با توجه به اطلاعات مسئله به دست آورید.

(3C(S)+4H2(g)+5O2(g)---->3CO2(g)+4H2O(l

اطلاعات مسئله:

ΔHºc(CH4)=-998.04 kJ/mol

ΔHºc(C2H6)=-1559.11 kJ/mol

ΔHºf(C2H6)=-84.68 kJ/mol

ΔHºf(CH4)=-74.81 kJ/mol

heidar · 1389/6/18

سلام
نماز و روزه هاتون قبول عیدتون مبارک
معلومه که سوال رو باید با قانون هس حل کرد و با توجه به اطلاعات داده شده میشه چهار واکنش زیر رو نوشت

$\left\{\begin{matrix}CH_{4}+2O_{2}\rightarrow CO_{2}+2H_{2}O\; \; \; \; \; \;\Delta H_{1}=\Delta_{c}^{\circ} (CH_{4}) \\C_{2}H_{6}+\frac{7}{2}O_{2}\rightarrow 2CO_{2}+3H_{2}O\; \; \; \; \; \;\Delta H_{2}=\Delta_{c}^{\circ} (C_{2}H_{6}) \\C+2H_{2}\rightarrow CH_{4}\; \; \; \; \; \;\Delta H_{3}=\Delta_{f}^{\circ} (CH_{4}) \\2C+3H_{2}\rightarrow C_{2}H_{6}\; \; \; \; \; \;\Delta H_{4}=\Delta_{f}^{\circ} (C_{2}H_{6}) \end{matrix}\right.$

با کمی دقت متوجه میشیم که CO2 و H2O و O2 در واکنش نهایی وجود دارن فقط از واکنش 1 و 2 تولید میشن و H2 و C در واکنش نهایی فقط از واکنش 3 و 4 بدست میاد و با توجه به قانون هس می شه بنوسیم

$\Delta H=\Delta H_{1}+\Delta H_{2}+\Delta H_{3}+\Delta H_{4}$

ضریب m را برای ΔH1 و ضریب ΔH2 را برای n در نظر میگیریم
دوباره (!!) با کمی دقت متوجه می شویم که CH4 و C2H6 در معادله ی نهایی وجود ندارند پس باید ضریب ΔH1 باید با ضریب ΔH3 و ضریب ΔH2 با ضریب ΔH4 برابر باشد پس ضریب ΔH3 برابر m و ضریب ΔH4 برابر n است

پس عبارت به صورت

$\Delta H=m\Delta H_{1}+n\Delta H_{2}+m\Delta H_{3}+n\Delta H_{4}$

در میاد
با توجه به نکته ی بالا واینکه مجموع مول های هر ماده در واکنش نهایی باید برابر مجموع مول هرماده ضربدر ضریب واکنش بشه می توان 5 معادله ی زیر (که 3 تا شون متفاوتن) رو برای 5 ماده ی موجود در واکنش نهایی نوشت:

$\left\{\begin{matrix} C: &m+2n=3 \\ H_{2}: &2m+3n=4 \\ O_{2}: &2m+\frac{7}{2}n=5 \\ CO_{2}: &m+2n=3 \\ H_{2}O: &2m+3n=4 \end{matrix}\right.$

که با حل کردنشون 1-=m و 2=n به دست میاد یعنی

$\Delta H=-\Delta H_{1}+2\Delta H_{2}-\Delta H_{3}+2\Delta H_{4}$

که با عدد گذاری

$\Delta H=-2185.12\; \frac{KJ}{mol}$

(البته من درباره ی عددی که به عنوان آنتالپی سوختن متان گفته شک دارم)

amir-tavakoli · 1389/6/24

[center:e5a190e887]

[/center:e5a190e887]

سوال چهارم:

از انحلال نمک AB جامد در آب [SUP]+[/SUP]A و [SUP]-[/SUP]B آبپوشیده بوجود می آید. انرژی شبکه ی AB برابر 590 کیلوژول بر مول و آنتالپی آب پوشی یون [SUP]+[/SUP]A و [SUP]-[/SUP]B گازی در مقدار زیادی آب به ترتیب 600- و 1000- کیلوژول بر مول است.

الف) آنتالپی انحلال AB جامد و تشکیل محلول بی نهایت رقیق آن چقدر است؟

ب) 10 گرم AB جامد را در 1000 گرم آب حل میکنیم تا به طور کامل به بونهای [SUP]+[/SUP]A و [SUP]-[/SUP]B آبپوشیده تبدیل شود. مولالیته ی محلول AB حاصل چقدر است؟ (M[SUB]AB[/SUB]=100 g/mol)

ج) 100 گرم از محلول ساخته شده ی AB در قسمت "ب" را در مقدار زیادی آب حل میکنیم. بعد از اختلاط کامل، 2kJ گرما آزاد می شود. محاسبه کنید گرمای مبادله شده در ساختن محلول قسمت "ب" چقدر بوده است؟

د) اگر 1 گرم AB جامد را در 100 گرم آب حل کنیم، محاسبه کنید دمای نهایی محلول چقدر می شود؟ (فرض کنید دمای اولیه 298 کلوین و ظرفیت گرمایی محلول 4.2 ژول بر گرم بر درجه سانتی گراد (j/g.°C) می باشد.)

heidar · 1389/6/26

الف) آنتالپی انحلال انرژی جذب یا آزاد شده هنگام حل شدن ماده ی حل شونده در ماده ی حلال است در مورد انحلال مواد یونی در آب آنتالپی انحلال میشه انرژی لازم برای شکستن شبکه ی بلور مواد یونی و تبدیل جامد یونی به بون های سازنده ی ترکیب در حالت گازی (انرژی شبکه با علامت مثبت) و انرژی آزاد شده هنگام ایجاد جاذبه بین یون ها و مولکول های آب (آبپوشی یون ها)

ΔH°s=590+(-600-1000)=-1010 kJ/mol

ب)

$?\; \frac{mol\; AB}{1\; kg\; H_{2}O}\; :\; \frac{10\; g\; AB}{1000g\; H_{2}O}\; (\frac{1000\; g}{1\; kg})(\frac{1\; mol\; AB}{100\; g\; AB})=0.1\; m\; AB$

ج) با استفاده از مقدار گرمایی که از حل شدن یک مول AB آزاد میشود و مقدار ماده ی حل شده که از جواب قسمت ب بدست میاید مقدار گرمایی را که از حل شدن این مقدار AB باید آزاد شود را حساب میکنیم

$?\; kJ\; :\; 100\; g\; soloution\; (\frac{0.1\; mol\; AB}{1010\; g\; soloution})(\frac{-1010\; kJ}{1\; mol\; AB})=-10\; kJ$

و سپس با استفاده از این که مجموع گرمایی که باید آزاد شود و گرمای مبادله شده در ساختن محلول باید برابر گرمای آزاد شده شود گرمای مبادله شده در ساختن محلول را محاسبه می کنیم

$-2\; (kJ)=(-10\; (kJ))+\Delta H$

ΔH=8 kJ→

د) ابتدا گرمای آزاد شده از حل شدن یک گرم AB در 100 گرم آب را محاسبه می کنیم

$?\; kJ\; :\; 1\; g\; AB\; (\frac{1\; mol\; AB}{100\; g\; AB})(\frac{-1010\; kJ}{1\; mol\; AB})(\frac{1000\; J}{1\; kJ})=-10100\; J$

البته 10100- ژول انرژی طی فرایند انحلال آزاد می شود و محلول 10100 ژول انرژی جذب می کند

و با استفاده از رابطه ی Q=m*c*ΔT دمای نهایی محلول را محاسبه می کنیم

$10100\: (J)=101\: (g)\: *4.2\: (\frac{J}{g.K})\: *(T_{2}-298\: (K) )$

T[SUB]2[/SUB]=321.81 K[SUB]→ [/SUB]

heidar · 1389/7/1

حالا كه چند روزه آقاي توكلي نيستن با اجازه ي ايشون و بقيه من سوال بعدي رو مي گذارم
[center:23a8f0e0bc][/center:23a8f0e0bc][center:23a8f0e0bc]

[/center:23a8f0e0bc]

سوال پنجم:

با توجه به واكنش 1 و 2

الف) °ΔH و °ΔE واكنش 3 رو حساب كنيد

ب) ((ΔH°f (HCl (g و ((ΔH°f (H2O (g را در 298K حساب كنيد

(H2 (g)+Cl2 (g)----->2HCl (g) (ΔH°=-184.62 kJ/mol) (1

(2H2 (g)+O2 (g)----->2H2O (g) (ΔH°=-483.64 kJ/mol) (2

(4HCl (g)+O2 (g)----->2Cl2 (g)+2H2O (g) (3

farhad2009 · 1389/7/2

خوب محاسبه که فک نکنم سخت باشه!!!!!!!!!!!
معادله اولی ضربدر ۲− میکنیم که میشه
و دومی رو هم همین طور باقی میذاریم.
طبق قانون هس اگر یک واکنش جمع جبری دو و یا چندΔH واکنش کلی باشدواکنش کلی برابر مجموع جبریΔH
همه واکنش های تشکیل دهنده ان.
پس:
4HCl(g)---->H2(g)+Cl2(g) ......ΔH°=+369.24 kJ/mol
2H2 (g)+O2 (g)----->2H2O (g) ΔH°=-438.64 kJ/mol
ΔH°3=+369.24-438.64= - 69.4
والا تا جایی که من میدونم:!!!!!!!!!!!!!!
ΔE=q+w
ΔH=ΔE−w ----> w= -PΔV
p=1 atm.......T=298 K°....R= 0.0821
ΔV= RTΔn/P
ΔV=0.0821*298*(5-4)/1=24.4658
w= -PΔV
−۶۹٫۴=ΔE−۲۴٫۴۶۵۸
راستش چون محیط رو سامانه کار کرده علامت کار مثبت میشه!!!
w>۰----->−w <۰----->ΔE>ΔH
ΔE=−۴۴٫۹۳۴۲
−۴۴٫۹۳۴۲>−۶۹٫۴
پس فک کنم جوابم درسته!!!!!!!!
در مورد ب رو هم فک کنم اگهΔH
معادله اول روتقسیم برا ۲ کنیم جواب میاد....92.31-و دومی رو هم همین طور ۲۱۹٫۳۲−
خوب در مورد ب زیاد مطمین نیستم !!!!!!!!!!!!!!!!!!۱

در کل من زورمو زدم لطفا دوستایه دیگه هم نظر بدن انجمن شیمی شده پر از اسپم .. با اسپم دادن سطح علمی انجمن پیشرفت نمیکنه

mersad.94 · 1389/7/2

سلام
حيدر جان ممنون از سوال زيباتون
ولي مطمئني قسمت ب درسته؟
مگه از رو آنتالپي كل ميشه آنتالپي تشكيل 2 جز رو بدست آورد؟!!!!!!!!!!!
يعني يك معادله و 2 مجهول؟!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
خداحافظ

---> ( ماراتن ترمودینامیک شیمیایی ) <----

New Member

New Member

New Member

New Member

New Member

New Member

New Member

Member

New Member

Member

Member

New Member

Member

New Member

Member

New Member

Member

Member

New Member

Active Member