9.9: تمرینات

Last updated
Save as PDF

Page ID: 217385

$ \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } $

$ \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} $

$ \newcommand{\dsum}{\displaystyle\sum\limits} $

$ \newcommand{\dint}{\displaystyle\int\limits} $

$ \newcommand{\dlim}{\displaystyle\lim\limits} $

$ \newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$ \newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}$

$ \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow$

$ \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow$

$ \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } $

$ \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} $

$ \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} $

$ \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} $

$ \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} $

$ \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } $

$\newcommand{\longvect}{\overrightarrow}$

$ \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} $

$\newcommand{\avec}{\mathbf a}$ $\newcommand{\bvec}{\mathbf b}$ $\newcommand{\cvec}{\mathbf c}$ $\newcommand{\dvec}{\mathbf d}$ $\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}$ $\newcommand{\evec}{\mathbf e}$ $\newcommand{\fvec}{\mathbf f}$ $\newcommand{\nvec}{\mathbf n}$ $\newcommand{\pvec}{\mathbf p}$ $\newcommand{\qvec}{\mathbf q}$ $\newcommand{\svec}{\mathbf s}$ $\newcommand{\tvec}{\mathbf t}$ $\newcommand{\uvec}{\mathbf u}$ $\newcommand{\vvec}{\mathbf v}$ $\newcommand{\wvec}{\mathbf w}$ $\newcommand{\xvec}{\mathbf x}$ $\newcommand{\yvec}{\mathbf y}$ $\newcommand{\zvec}{\mathbf z}$ $\newcommand{\rvec}{\mathbf r}$ $\newcommand{\mvec}{\mathbf m}$ $\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}$ $\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}$ $\newcommand{\real}{\mathbb R}$ $\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}$ $\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}$ $\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}$ $\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}$ $\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}$ $\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}$ $\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}$ $\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}$ $\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}$ $\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}$ $\newcommand{\bcal}{\cal B}$ $\newcommand{\ccal}{\cal C}$ $\newcommand{\scal}{\cal S}$ $\newcommand{\wcal}{\cal W}$ $\newcommand{\ecal}{\cal E}$ $\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}$ $\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}$ $\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}$ $\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}$ $\newcommand{\row}{\text{Row}}$ $\newcommand{\col}{\text{Col}}$ $\renewcommand{\row}{\text{Row}}$ $\newcommand{\nul}{\text{Nul}}$ $\newcommand{\var}{\text{Var}}$ $\newcommand{\corr}{\text{corr}}$ $\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}$ $\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}$ $\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}$ $\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}$ $\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}$ $\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}$ $\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}$ $\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}$ $\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}$ $\newcommand{\lt}{<}$ $\newcommand{\gt}{>}$ $\newcommand{\amp}{&}$ $\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}$

۱.

یک کبریت سوزان و آتش سوزی ممکن است دمای یکسانی داشته باشند، اما شما نمی توانید در یک عصر پاییزی دور یک کبریت سوزان بنشینید تا گرم بمانید. چرا که نه؟

۲.

یک جدول را برای شناسایی چندین انتقال انرژی که در طول عملیات معمول یک خودرو انجام می شود، آماده کنید.

۳.

تفاوت بین ظرفیت گرمایی و گرمای ویژه یک ماده را توضیح دهید.

۴.

ظرفیت گرما را در ژول و کالری در هر درجه از موارد زیر محاسبه کنید:

(الف) 28.4 گرم آب

(ب) 1.00 اونس سرب

۵.

ظرفیت گرما را در ژول و کالری در هر درجه از موارد زیر محاسبه کنید:

(الف) 45.8 گرم گاز نیتروژن

(ب) 1.00 پوند از فلز آلومینیوم

۶.

چه مقدار گرما، در ژول و کالری، باید به یک بلوک آهن 75.0 گرم با گرمای ویژه 0.449 J/g C اضافه شود تا دمای آن از 25 درجه سانتیگراد به دمای ذوب 1535 درجه سانتیگراد افزایش یابد؟

۷.

چه مقدار گرما، در ژول و کالری، برای گرم کردن یک مکعب یخ 28.4-g (1 اونس) از -23.0° C تا -1.0° C مورد نیاز است؟

۸.

اگر 36.5 کیلوژول گرما اضافه شود، دمای 275 گرم آب چقدر افزایش می یابد؟

۹.

اگر 14.5 کیلوژول گرما به 485 گرم آب مایع اضافه شود، دمای آن چقدر افزایش می یابد؟

۱۰.

یک قطعه ماده ناشناخته 44.7 گرم وزن دارد و برای افزایش دمای آن از 23.2 درجه سانتیگراد به 89.6 درجه سانتیگراد به 2110 J نیاز دارد.

(الف) گرمای ویژه ماده چیست؟

(ب) اگر یکی از مواد موجود در جدول 9.1 باشد، هویت احتمالی آن چیست؟

۱۱.

یک قطعه ماده جامد ناشناخته 437.2 گرم وزن دارد و برای افزایش دمای آن از 19.3 درجه سانتیگراد به 68.9 درجه سانتیگراد به 8460 J نیاز دارد.

(الف) گرمای ویژه ماده چیست؟

(ب) اگر یکی از مواد موجود در جدول 9.1 باشد، هویت احتمالی آن چیست؟

۱۲.

یک کتری آلومینیومی 1.05 کیلوگرم وزن دارد.

(الف) ظرفیت حرارتی کتری چقدر است؟

(ب) برای افزایش دمای این کتری از 23.0 درجه سانتیگراد به 99.0 درجه سانتیگراد چقدر گرما لازم است؟

(ج) برای گرم کردن این کتری از 23.0 درجه سانتیگراد تا 99.0 درجه سانتیگراد اگر حاوی 1.25 لیتر آب باشد (چگالی 0.997 گرم در میلی لیتر و گرمای ویژه 4.184 J/g° C) چقدر گرما لازم است؟

۱۳.

اکثر مردم حوضچه های آب را ناراحت می کنند مگر اینکه دمای آب در حدود 85 درجه فارنهایت حفظ شود. مگر اینکه گرم شود، یک بستر آب که حاوی 892 لیتر آب است از 85 درجه فارنهایت تا 72 درجه فارنهایت در 24 ساعت خنک می شود. برآورد مقدار انرژی الکتریکی مورد نیاز بیش از 24 ساعت، در کیلووات ساعت، برای جلوگیری از خنک شدن بستر. توجه داشته باشید که 1 کیلووات ساعت (کیلووات ساعت) = 3.6 $\times$ 10 ⁶ J، و فرض کنید که چگالی آب 1.0 گرم در میلی لیتر است (مستقل از دما). چه فرضیات دیگری داشتید؟ چگونه آنها بر نتیجه محاسبه شده شما تأثیر می گذارند (به عنوان مثال، آیا احتمالاً خطاهای «مثبت» یا «منفی» دارند)؟

۱۴.

یک بطری 500 میلی لیتری آب در دمای اتاق و یک بطری 2 لیتری آب با همان دما در یخچال قرار داده شد. بعد از 30 دقیقه، بطری 500 میلی لیتری آب تا دمای یخچال خنک شد. یک ساعت بعد، 2 لیتر آب به همان درجه حرارت سرد شده بود. هنگامی که از او پرسیده شد که کدام نمونه آب بیشترین گرما را از دست داده است، یکی از دانشجویان پاسخ داد که هر دو بطری حرارت یکسانی را از دست داده اند زیرا آنها از همان دما شروع کرده و در همان دما به پایان می رسند. دانش آموز دوم فکر کرد که بطری 2 لیتری آب گرمای بیشتری را از دست می دهد زیرا آب بیشتری وجود دارد. دانش آموز سوم معتقد بود که بطری 500 میلی لیتری آب گرمای بیشتری را از دست می دهد زیرا سریع تر خنک می شود. دانش آموز چهارم فکر کرد که این امکان وجود ندارد زیرا ما دمای اولیه و دمای نهایی آب را نمی دانیم. مشخص کنید کدام یک از این پاسخ ها صحیح است و خطا را در هر یک از پاسخ های دیگر توصیف کنید.

۱۵.

آیا مقدار گرمای اندازه گیری شده برای واکنش در مثال 9.5 بیشتر، کمتر یا ثابت می ماند اگر از یک کالری متر استفاده کنیم که یک عایق ضعیف تر از یک کالریمتر فنجان قهوه بود؟ جوابت رو توضيح بده

۱۶.

آیا مقدار گرمای جذب شده توسط انحلال در مثال 9.6 بیشتر یا کمتر به نظر می رسد یا ثابت می ماند اگر آزمایشگر از یک کالری متر استفاده کند که یک عایق ضعیف تر از کالریمتر فنجان قهوه بود؟ جوابت رو توضيح بده

۱۷.

آیا اگر ظرفیت گرمایی کالریمتر در نظر گرفته شود، مقدار گرمای جذب شده توسط انحلال در مثال 9.6 بیشتر، کمتر به نظر می رسد یا ثابت می ماند؟ جوابت رو توضيح بده

۱۸.

چند میلی لیتر آب در دمای 23 درجه سانتیگراد با چگالی 1.00 گرم در میلی لیتر باید با 180 میلی لیتر (حدود 6 اونس) قهوه در دمای 95 درجه سانتیگراد مخلوط شود تا ترکیب حاصل دمای 60 درجه سانتیگراد داشته باشد؟ فرض کنید که قهوه و آب چگالی یکسان و گرمای ویژه یکسانی دارند.

۱۹.

دمای یک فنجان (180 گرم) قهوه در دمای 95 درجه سانتیگراد چقدر کاهش می یابد زمانی که یک قاشق نقره ای 45 گرم (گرمای ویژه 0.24 J/g° C) در 25 درجه سانتیگراد در قهوه قرار می گیرد و هر دو مجاز به رسیدن به همان درجه حرارت هستند؟ فرض کنید که قهوه همان چگالی و گرمای مخصوص آب را دارد.

۲۰.

یک قاشق آلومینیومی ۴۵ گرمی (حرارت ویژه ۰٫۸۸ J/g °C) در دمای ۲۴ درجه سانتی‌گراد در ۱۸۰ میلی‌لیتر (۱۸۰ گرم) قهوه در دمای ۸۵ درجه سانتی‌گراد قرار داده می‌شود و دمای این دو برابر می‌شود.

(الف) دمای نهایی زمانی که این دو برابر می شوند چقدر است؟ فرض کنید که قهوه همان گرمای ویژه آب را دارد.

(ب) اولین بار که یک دانش آموز این مشکل را حل کرد، او پاسخ 88 درجه سانتیگراد را دریافت کرد. توضیح دهید که چرا این پاسخ به وضوح نادرست است.

۲۱.

دمای آب خنک کننده هنگام خروج از موتور داغ خودرو 240 درجه فارنهایت است. پس از عبور از رادیاتور، دمای آن 175 درجه فارنهایت است. مقدار گرمای منتقل شده از موتور به محیط اطراف را با یک گالن آب با گرمای ویژه 4.184 J/g C محاسبه کنید.

۲۲.

یک قطعه 70.0 گرم فلز در دمای 80.0 درجه سانتیگراد در 100 گرم آب در دمای 22.0 درجه سانتیگراد قرار می گیرد که در یک کالری سنج مانند آنچه در شکل 9.12 نشان داده شده است قرار می گیرد. فلز و آب در دمای 24.6 درجه سانتی گراد به یک دما می رسند فلز چقدر گرما به آب داده است؟ گرمای ویژه فلز چیست؟

۲۳.

اگر یک واکنش 1.506 کیلوژول گرما تولید کند، که در 30.0 گرم آب در ابتدا در 26.5 درجه سانتیگراد در یک کالری متر مانند شکل 9.12 به دام افتاده است، دمای حاصل از آب چقدر است؟

۲۴.

یک نمونه 0.500 گرم از KCl به 50.0 گرم آب در یک کالری متر اضافه می شود (شکل 9.12). اگر دما 1.05 درجه سانتیگراد کاهش یابد، مقدار تقریبی گرمای درگیر در انحلال KCl چقدر است، با فرض اینکه گرمای ویژه محلول حاصل 4.18 J/g° C باشد؟ آیا واکنش گرمازا است یا گرماگیر؟

۲۵.

حل کردن 3.0 گرم CaCl ₂ (s) در 150.0 گرم آب در یک کالریمتر (شکل 9.12) در دمای 22.4 درجه سانتیگراد باعث افزایش دما به 25.8 درجه سانتیگراد می شود. مقدار تقریبی گرمای درگیر در انحلال چقدر است، با فرض گرمای ویژه محلول حاصل 4.18 J/g° C؟ آیا واکنش گرمازا است یا گرماگیر؟

۲۶.

هنگامی که 50.0 گرم از 0.200 M NaCl (aq) در 24.1 درجه سانتیگراد به 100.0 گرم 0.100 M AgNO ₃ (aq) در 24.1 درجه سانتیگراد در یک کالری متر اضافه می شود، با تشکیل AgCl (ها) دما به 25.2 درجه سانتیگراد افزایش می یابد. با فرض اینکه گرمای ویژه محلول و فراورده‌ها برابر با ۴٫۲۰ J/g °C باشد، مقدار تقریبی حرارت در ژول تولید شده را محاسبه کنید.

۲۷.

افزودن 3.15 گرم Ba (OH) _{2 ·8H ₂} O به محلول 1.52 گرم NH ₄ SCN در 100 گرم آب در یک گرماسنج باعث کاهش دما به میزان 3.1 درجه سانتی گراد شد با فرض اینکه گرمای ویژه محلول و محصولات 4.20 J/g° C است، مقدار تقریبی گرمای جذب شده توسط واکنش را محاسبه کنید که می تواند با معادله زیر نشان داده شود:

_{Ba (OH) _۲ ·۸H _۲ O (s) + ۲NH _۴ SCN (aq) Ba (SCN) ۲ (aq) + ۲NH _۳ (aq) + ۱۰H _۲ O (ل)}

۲۸.

واکنش 50 میلی لیتر اسید و 50 میلی لیتر باز شرح داده شده در مثال 9.5 دمای محلول را 6.9 درجه سانتیگراد افزایش داد. اگر 100 میلی لیتر اسید و 100 میلی لیتر باز در همان کالری سنج با دمای مشابه 22.0 درجه سانتیگراد استفاده می شد، دما چقدر افزایش می یافت؟ جوابت رو توضيح بده

۲۹.

اگر 3.21 گرم NH ₄ NO ₃ در مثال 9.6 در 100.0 گرم آب در شرایط مشابه حل شود، چقدر دما تغییر می کند؟ جوابت رو توضيح بده

۳۰.

هنگامی که 1.0 گرم فروکتوز، C ₆ H ₁₂ O ₆ (s)، قندی که معمولاً در میوه ها یافت می شود، در یک کالری سنج بمب در اکسیژن سوزانده می شود، دمای کالریمتر 1.58 درجه سانتیگراد افزایش می یابد. اگر ظرفیت حرارتی کالریمتر و محتویات آن 9.90 کیلوژول در درجه سانتیگراد باشد، q برای این احتراق چیست؟

۳۱.

هنگامی که یک نمونه 0.740 گرم تری نیتروتولوئن (TNT)، C ₇ H ₅ N ₂ O ₆، در یک کالری متر بمب سوزانده می شود، درجه حرارت از 23.4 درجه سانتی گراد به 26.9 درجه سانتی گراد افزایش می یابد ظرفیت حرارتی گرماسنج 534 J/° C است و حاوی 675 میلی لیتر آب است. چه مقدار گرما از احتراق نمونه TNT تولید می شود؟

۳۲.

یکی از روش های تولید برق، سوزاندن زغال سنگ برای گرم کردن آب است که بخار تولید می کند که یک ژنراتور الکتریکی را هدایت می کند. برای تعیین میزان تغذیه زغال سنگ به مشعل در این نوع گیاه، گرمای احتراق به ازای هر تن زغال سنگ باید با استفاده از یک کالری سنج بمب تعیین شود. هنگامی که 1.00 گرم زغال سنگ در یک کالری سنج بمب سوزانده می شود (شکل 9.17)، درجه حرارت 1.48 درجه سانتی گراد افزایش می یابد. اگر ظرفیت حرارتی گرماسنج 21.6 kJ/° C باشد، گرمای تولید شده توسط احتراق یک تن زغال سنگ (2.000) را تعیین کنید $\times$ 10 ³ پوند).

۳۳.

مقدار چربی توصیه شده برای فردی با رژیم غذایی روزانه 2000 کالری 65 گرم است. اگر میانگین کالری برای چربی
9.1 کالری بر گرم باشد، چه درصد از کالری موجود در این رژیم از طریق این مقدار چربی تأمین می شود؟

۳۴.

یک قاشق چای خوری ساکارز کربوهیدرات (شکر معمولی) حاوی 16 کالری (16 کیلوکالری) است. اگر میانگین تعداد کالری کربوهیدرات ها 4.1 کالری در گرم باشد، جرم یک قاشق چای خوری ساکارز چیست؟

۳۵.

حداکثر توده کربوهیدرات در یک وعده 6 اونس نوشابه رژیمی که حاوی کمتر از 1 کالری در هر قوطی است، اگر میانگین تعداد کالری کربوهیدرات ها 4.1 کالری در گرم باشد، چقدر است؟

۳۶.

یک پاینت بستنی درجه یک می تواند 1100 کالری داشته باشد. چه مقدار چربی، در گرم و پوند، باید در بدن تولید شود تا 1.1 اضافی ذخیره شود $\times$ 10 ³ کالری اگر میانگین تعداد کالری برای چربی
9.1 کالری در گرم باشد؟

۳۷.

یک وعده غلات صبحانه حاوی 3 گرم پروتئین، 18 گرم کربوهیدرات و 6 گرم چربی است. محتوای کالری یک وعده از این غلات چیست اگر تعداد متوسط کالری برای چربی 9.1 کالری در گرم، برای کربوهیدرات 4.1 کالری در گرم و برای پروتئین 4.1 کالری/گرم است؟

۳۸.

کدام یک ارزانترین منبع انرژی در کیلوژول به ازای هر دلار است: یک جعبه غلات صبحانه که 32 اونس وزن دارد و 4.23 دلار قیمت دارد، یا یک لیتر ایزوکتان (چگالی 0.6919 گرم در میلی لیتر) که قیمت آن 0.45 دلار است؟ ارزش غذایی غلات را با گرمای تولید شده توسط احتراق ایزوکتان در شرایط استاندارد مقایسه کنید. یک وعده 1.0 اونسی غلات 130 کالری فراهم می کند.

۳۹.

توضیح دهید که چگونه گرمای اندازه گیری شده در مثال 9.5 با تغییر آنتالپی برای واکنش گرمازا توصیف شده توسط معادله زیر متفاوت است:
$HCl (یک q) + NaOH (یک q) ⟶ نمک طعام (یک q) + H_{۲} O (ل)$

۴۰.

با استفاده از داده های موجود در بخش یادگیری مثال 9.5، Δ H را در KJ/mol AgNO ₃ (aq) برای واکنش محاسبه کنید: $نمک طعام (یک q) + {AgNO}_{۳} (یک q) ⟶ AgCl (ها) + {نانو}_{۳} (یک q)$

۴۱.

آنتالپی محلول (Δ H برای انحلال) در هر مول NH ₄ NO ₃ را در شرایط توصیف شده در مثال 9.6 محاسبه کنید.

۴۲.

Δ H را برای واکنش توصیف شده توسط معادله محاسبه کنید. (نکته: از مقدار تقریبی گرمای جذب شده توسط واکنشی که در تمرین قبلی محاسبه کرده اید استفاده کنید.)
$با {(اوه)}_{۲} · ۸ H_{۲} O (ها) + ۲ {NH}_{۴} SCN (یک q) ⟶ با {(SCN)}_{۲} (یک q) + ۲ {NH}_{۳} (یک q) + ۱۰ H_{۲} O (ل)$

۴۳.

آنتالپی محلول (Δ H برای انحلال) را در هر مول CaCl _{2 محاسبه کنید (به تمرین 9.25} مراجعه کنید).

۴۴.

اگرچه گاز مورد استفاده در مشعل اکسی استیلن (شکل 9.7) اساساً استیلن خالص است، گرمای تولید شده توسط احتراق یک مول استیلن در چنین مشعل احتمالاً برابر با آنتالپی احتراق استیلن ذکر شده در جدول 9.2 نیست. با توجه به شرایطی که داده های جدول بندی شده گزارش می شوند، توضیح را پیشنهاد می کنند.

۴۵.

چه مقدار گرما با سوزاندن 4.00 مول استیلن در شرایط استاندارد تولید می شود؟

۴۶.

چه مقدار گرما با احتراق 125 گرم متانول در شرایط استاندارد تولید می شود؟

۴۷.

چند مول ایزوکتان باید سوزانده شود تا 100 کیلو ژول گرما در شرایط استاندارد تولید شود؟

۴۸.

چه جرمی از مونوکسید کربن باید سوزانده شود تا 175 کیلو ژول گرما در شرایط استاندارد تولید شود؟

۴۹.

هنگامی که 2.50 گرم متان در اکسیژن می سوزد، 125 کیلوژول گرما تولید می شود. آنتالپی احتراق در هر مول متان در این شرایط چقدر است؟

۵۰.

وقتی 100 میلی لیتر 0.250 M HCl (چگالی، 1.00 گرم در میلی لیتر) و 200 میلی لیتر 0.150 M NaOH (چگالی، 1.00 گرم در میلی لیتر) مخلوط می شوند، چه مقدار گرما تولید می شود؟
$HCl (یک q) + NaOH (یک q) ⟶ نمک طعام (یک q) + H_{۲} O (ل) Δ H ° = −۵۸ کیلوژول$

اگر هر دو محلول در یک دما باشند و گرمای ویژه محصولات 4.19 J/g° C باشد، دما چقدر افزایش می یابد؟ چه فرضیهای را در محاسبات خود مطرح کردید؟

۵۱.

یک نمونه از 0.562 گرم کربن در اکسیژن در یک کالری سنج بمب سوزانده می شود و دی اکسید کربن تولید می کند. فرض کنید هم واکنش دهنده ها و هم محصولات تحت شرایط استاندارد هستند و گرمای آزاد شده با آنتالپی احتراق گرافیت نسبت مستقیم دارد. دمای کالریمتر از 26.74 درجه سانتی گراد به 27.93 درجه سانتی گراد افزایش می یابد. ظرفیت گرمایی کالریمتر و محتویات آن چقدر است؟

۵۲.

قبل از معرفی کلروفلوئوروکربن ها، دی اکسید گوگرد (آنتالپی تبخیر، 6.00 کیلوکالری در مول) در یخچال های خانگی مورد استفاده قرار گرفت. چه جرمی از SO ₂ باید تبخیر شود تا گرما به اندازه تبخیر 1.00 کیلوگرم CCl _{2 F ₂} (آنتالپی تبخیر 17.4 کیلوژول بر مول است) حذف شود؟

_{واکنش های تبخیر برای SO _{2 و CCl 2} F ₂ هستند} ${پس}_{۲} (ل) ⟶ {پس}_{۲} (g)$ و ${CCl}_{۲} F (ل) ⟶ {CCl}_{۲} F_{۲} (g) ،$ به ترتیب.

۵۳.

خانه ها ممکن است با پمپاژ آب گرم از طریق رادیاتور گرم شوند. چه جرمی از آب هنگام خنک شدن از 95.0 تا 35.0 درجه سانتیگراد همان مقدار گرما را تأمین می کند، به عنوان گرمای تأمین شده هنگام خنک شدن 100 گرم بخار از 110 درجه سانتیگراد تا 100 درجه سانتیگراد.

۵۴.

کدام یک از آنتالپی های احتراق در جدول 9.2 جدول نیز آنتالپی های استاندارد تشکیل است؟

۵۵.

آیا آنتالپی استاندارد تشکیل H ₂ O (g) با Δ H° برای واکنش متفاوت است ${2 ساعت}_{۲} (g) + O_{۲} (g) ⟶ ۲ H_{۲} O (g) ؟$

۵۶.

جوزف پریستلی اکسیژن را در سال 1774 با حرارت دادن اکسید جیوه قرمز (II) با نور خورشید متمرکز از طریق یک لنز تهیه کرد. چه مقدار گرما برای تجزیه دقیق 1 مول HgO (s) قرمز به Hg (l) و O ₂ (g) در شرایط استاندارد لازم است؟

۵۷.

هنگامی که دقیقاً 1 مول منگنز، Mn، برای تشکیل Mn ₃ O ₄ (s) در شرایط حالت استاندارد سوزانده می شود، چند کیلوژول گرما آزاد می شود؟

۵۸.

هنگامی که دقیقاً 1 مول آهن، Fe، برای تشکیل Fe ₂ O ₃ (s) در شرایط حالت استاندارد سوزانده می شود، چند کیلوژول گرما آزاد می شود؟

۵۹.

دنباله ای از واکنش های زیر در تولید تجاری اسید نیتریک آبی رخ می دهد:
$۴ {NH}_{۳} (g) + ۵ O_{۲} (g) ⟶ ۴ نه (g) + ۶ H_{۲} O (ل) Δ H = −۹۰۷ کیلوژول$
$۲ نه (g) + O_{۲} (g) ⟶ ۲ {نه}_{۲} (g) Δ H = −۱۱۳ کیلوژول$
$۳ {نه}_{۲} + H_{۲} O (ل) ⟶ ۲ {HNO}_{۳} (یک q) + نه (g) Δ H = −۱۳۹ کیلوژول$

تغییر کل انرژی برای تولید یک مول اسید نیتریک آبی را با این فرآیند تعیین کنید.

۶۰.

گرافیت و الماس هر دو می سوزند.
$ج (ها ، الماس) + O_{۲} (g) ⟶ {شرکت}_{۲} (g)$

برای تبدیل گرافیت به الماس:
$ج (ها ، گرافیت) ⟶ ج (ها ، الماس) Δ H ° = ۱٫۹۰ کیلوژول$

کدام یک گرمای بیشتری تولید می کند، احتراق گرافیت یا احتراق الماس؟

۶۱.

از گرمای مولر تشکیل شده در ضمیمه G، تعیین کنید که چقدر گرما برای تبخیر یک مول آب مورد نیاز است: $H_{۲} O (ل) ⟶ H_{۲} O (g)$

۶۲.

کدام یک گرمای بیشتری تولید می کند؟
$اواس (ها) ⟶ ۲ O_{۲} (g) ⟶ {اوسو}_{۴} (ها)$
یا
$اواس (ها) ⟶ ۲ O_{۲} (g) ⟶ {اوسوو}_{۴} (g)$

برای تغییر فاز ${اوسوو}_{۴} (ها) ⟶ {اوسوو}_{۴} (g) Δ H = ۵۶.۴ کیلوژول$

۶۳.

محاسبه $Δ H °$ برای روند
$Sb (ها) + \frac{۵}{۲} {کلر}_{۲} (g) ⟶ {SBCl}_{۵} (ها)$

از اطلاعات زیر:
$\begin{array}{l} Sb (ها) + \frac{۳}{۲} {کلر}_{۲} (g) ⟶ {SBCl}_{۳} (ها) Δ H ° = −۳۱۴ کیلوژول \\ {SBCl}_{۳} (ها) + {کلر}_{۲} (g) ⟶ {SBCl}_{۵} (ها) Δ H ° = −۸۰ کیلوژول \end{array}$

۶۴.

محاسبه $Δ H °$ برای روند $روی (ها) + ها (ها) + ۲ O_{۲} (g) ⟶ {ZnSO}_{۴} (ها)$

از اطلاعات زیر:
$\begin{array}{l} روی (ها) + ها (ها) ⟶ ZnS (ها) Δ H ° = −۲۰۶٫۰ کیلوژول \\ ZnS (ها) + {2O}_{۲} (g) ⟶ {ZnSO}_{۴} (ها) Δ H ° = −۷۷۶٫۸ کیلوژول \end{array}$

۶۵.

Δ H را برای فرآیند محاسبه کنید ${جیوه}_{۲} {کلر}_{۲} (ها) ⟶ ۲ جیوه (ل) + {کلر}_{۲} (g)$

از اطلاعات زیر:
$\begin{array}{l} جیوه (ل) + {کلر}_{۲} (g) ⟶ {HGCl}_{۲} (ها) Δ H = −۲۲۴ کیلوژول \\ جیوه (ل) + {HGCl}_{۲} (ها) ⟶ {جیوه}_{۲} {کلر}_{۲} (ها) Δ H = −۴۱٫۲ کیلوژول \end{array}$

۶۶.

محاسبه $Δ H °$ برای روند ${شرکت}_{۳} O_{۴} (ها) ⟶ ۳ شرکت (ها) + ۲ O_{۲} (g)$

از اطلاعات زیر:
$\begin{array}{l} شرکت (ها) + \frac{۱}{۲} O_{۲} (g) ⟶ CoO (ها) Δ H ° = −۲۳۷٫۹ کیلوژول \\ 3CoO (ها) + \frac{۱}{۲} O_{۲} (g) ⟶ {شرکت}_{۳} O_{۴} (ها) Δ H ° = −۱۷۷٫۵ کیلوژول \end{array}$

۶۷.

آنتالپی مولی استاندارد تشکیل NO (g) را از داده های زیر محاسبه کنید:
$\begin{array}{l} ن_{۲} (g) + ۲ O_{۲} ⟶ ۲ {نه}_{۲} (g) Δ H ° = ۶۶٫۴ کیلوژول \\ 2خیر (g) + O_{۲} ⟶ ۲ {نه}_{۲} (g) Δ H ° = −۱۱۴.۱ کیلوژول \end{array}$

۶۸.

با استفاده از داده های ضمیمه G، تغییر آنتالپی استاندارد را برای هر یک از واکنش های زیر محاسبه کنید:

(آ) $ن_{۲} (g) + O_{۲} (g) ⟶ ۲ نه (g)$

(ب) $سیلیسیم (ها) + ۲ {کلر}_{۲} (g) ⟶ {SiCl}_{۴} (g)$

(ج) ${آهن}_{۲} O_{۳} (ها) + ۳ H_{۲} (g) ⟶ ۲ آهن (ها) + ۳ H_{۲} O (ل)$

(د) $۲ LiOH (ها) + {شرکت}_{۲} (g) ⟶ {لی}_{۲} {شرکت}_{۳} (ها) + H_{۲} O (g)$

۶۹.

با استفاده از داده های ضمیمه G، تغییر آنتالپی استاندارد را برای هر یک از واکنش های زیر محاسبه کنید:

(آ) $سیلیسیم (ها) + ۲ F_{۲} (g) ⟶ {SiF}_{۴} (g)$

(ب) $۲ ج (ها) + ۲ H_{۲} (g) + O_{۲} (g) ⟶ چ_{۳} {شرکت}_{۲} H (ل)$

(ج) $چ_{۴} (g) + ن_{۲} (g) ⟶ HCN (g) + {NH}_{۳} (g) ؛$

(د) ${CS}_{۲} (g) + ۳ {کلر}_{۲} (g) ⟶ {CCl}_{۴} (g) + {ها}_{۲} {کلر}_{۲} (g)$

۷۰.

برای تهیه نمونه‌هایی از فلزات می‌توان از واکنش‌های زیر استفاده کرد. تغییر آنتالپی را در شرایط حالت استاندارد برای هر یک تعیین کنید.

(آ) $۲ {Ag}_{۲} O (ها) ⟶ ۴ Ag (ها) + O_{۲} (g)$

(ب) $SNO (ها) + شرکت (g) ⟶ Sn (ها) + {شرکت}_{۲} (g)$

(ج) ${Cr}_{۲} O_{۳} (ها) + ۳ H_{۲} (g) ⟶ ۲ Cr (ها) + ۳ H_{۲} O (ل)$

(د) $۲ آل (ها) + {آهن}_{۲} O_{۳} (ها) ⟶ {آل}_{۲} O_{۳} (ها) + ۲ آهن (ها)$

۷۱.

تجزیه پراکسید هیدروژن، H _{2 O ₂}، برای ایجاد رانش در جت های کنترل وسایل نقلیه فضایی مختلف استفاده شده است. با استفاده از داده ها در ضمیمه G، تعیین کنید که چقدر گرما توسط تجزیه دقیقا 1 مول H _{2 O ₂} در شرایط استاندارد تولید می شود.
$۲ H_{۲} O_{۲} (ل) ⟶ ۲ H_{۲} O (g) + O_{۲} (g)$

۷۲.

آنتالپی احتراق پروپان، C ₃ H ₈ (g) را برای تشکیل H _{2 O (g) و CO ₂} (g) محاسبه کنید. آنتالپی تشکیل پروپان −104 کیلوژول بر مول است.

۷۳.

محاسبه آنتالپی احتراق بوتان، C ₄ H ₁₀ (g) برای تشکیل H ₂ O (g) و CO ₂ (g). آنتالپی تشکیل بوتان −126 کیلوژول بر مول است.

۷۴.

پروپان و بوتان هر دو به عنوان سوخت های گازی استفاده می شوند. کدام ترکیب هنگام سوختن گرمای بیشتری در هر گرم تولید می کند؟

۷۵.

رنگدانه سفید TiO ₂ از واکنش تتراکلرید تیتانیوم، TiCl ₄، با بخار آب در فاز گاز تهیه می شود: ${TiCl}_{۴} (g) + ۲ H_{۲} O (g) ⟶ {TiO}_{۲} (ها) + ۴ HCl (g) می‌شود.$

چه مقدار گرما در تولید دقیقا 1 مول TiO ₂ (s) در شرایط حالت استاندارد تکامل یافته است؟

۷۶.

گاز آب، مخلوطی از H ₂ و CO، یک سوخت صنعتی مهم است که توسط واکنش بخار با کک داغ قرمز، اساسا کربن خالص تولید می شود: $ج (ها) + H_{۲} O (g) ⟶ شرکت (g) + H_{۲} (g) می‌شود.$

(الف) با فرض اینکه کک همان آنتالپی تشکیل گرافیت را دارد، محاسبه کنید $Δ H °$ برای این واکنش

(ب) متانول، سوخت مایع که احتمالاً می تواند جایگزین بنزین شود، می تواند از گاز آب و هیدروژن اضافی در دما و فشار بالا در حضور کاتالیزور مناسب تهیه شود: $۲ H_{۲} (g) + شرکت (g) ⟶ چ_{۳} اوه (g) می‌شود.$

در شرایط واکنش، متانول به عنوان یک گاز تشکیل می شود. محاسبه $Δ H °$ برای این واکنش و برای تراکم متانول گازی به متانول مایع.

(ج) گرمای احتراق 1 مول متانول مایع را به H ₂ O (g) و CO ₂ (g) محاسبه کنید.

۷۷.

در روزهای اولیه اتومبیل، روشنایی در شب با سوزاندن استیلن، C _{2 H ₂} تأمین می شد. اگرچه استیلن دیگر به عنوان چراغ جلو اتومبیل استفاده نمی شود، اما هنوز هم توسط برخی از کاوشگران غار به عنوان منبع نور استفاده می شود. _{استیلن (بود) در لامپ توسط واکنش آب با کاربید کلسیم، CaC 2 تهیه شده است:}
${CaC}_{۲} (ها) + ۲ H_{۲} O (ل) ⟶ کلسیم {(اوه)}_{۲} (ها) + ج_{۲} H_{۲} (g) می‌شود.$
آنتالپی استاندارد واکنش را محاسبه کنید. این $Δ H_{f}^{°}$ از CaC _{2 -15.14} کیلوکالری در مول است.

۷۸.

از داده های جدول 9.2، تعیین کنید که کدام یک از سوخت های زیر بیشترین مقدار گرما را در هر گرم در هنگام سوختن در شرایط استاندارد تولید می کند: CO (g)، CH ₄ (g) یا C ₂ H ₂ (g).

۷۹.

آنتالپی احتراق زغال سنگ سخت به طور متوسط -35 کیلوژول بر گرم، بنزین، 1.28 $\times$ 10 ⁵ کیلوژول در گال. چند کیلوگرم زغال سنگ سخت همان مقدار گرما را که از 1.0 گالن بنزین در دسترس است، فراهم می کند؟ فرض کنید که چگالی بنزین 0.692 گرم در میلی لیتر است (همان چگالی ایزوکتان).

۸۰.

اتانول، C ₂ H ₅ OH، به عنوان سوخت برای وسایل نقلیه موتوری، به ویژه در برزیل استفاده می شود.

(الف) معادله متعادل برای احتراق اتانول را بنویسید CO ₂ (g) و H ₂ O (g)، و با استفاده از داده ها در ضمیمه G، آنتالپی احتراق 1 مول اتانول را محاسبه کنید.

(ب) چگالی اتانول 0.7893 گرم در میلی لیتر است. آنتالپی احتراق دقیقا 1 لیتر اتانول را محاسبه کنید.

(ج) با فرض اینکه مسافت پیموده شده یک خودرو به طور مستقیم با گرمای احتراق سوخت متناسب است، محاسبه کنید که انتظار می رود یک خودرو با یک لیتر بنزین تا یک لیتر اتانول چقدر مسافت بیشتری را طی کند. _{_{فرض کنید که بنزین دارای گرمای احتراق و چگالی n-اکتان است، C 8 H 18}} $(Δ H_{f}^{°} = −۲۰۸٫۴ KJ/مول؛$ تراکم = 0.7025 گرم در میلی لیتر).

۸۱.

از جمله موادی که با اکسیژن واکنش می دهند و به عنوان سوخت بالقوه موشک در نظر گرفته می شوند عبارتند از دی بوران [B ₂ H ₆، تولید B ₂ O ₃ (s) و H ₂ O (g)]، متان [CH ₄، CO ₂ (g) و H ₂ O (g)] و هیدرازین [N _{2 H ₄، N 2} (g) و H _₂ O (g)] تولید می کند. بر اساس گرمای آزاد شده توسط 1.00 گرم هر ماده در واکنش آن با اکسیژن، کدام یک از این ترکیبات بهترین امکان را به عنوان سوخت موشک ارائه می دهد؟ این $Δ H_{f}^{°} ضمیمه G.$

۸۲.

وقتی 1.25 گرم فلز کروم در شرایط استاندارد با گاز اکسیژن واکنش می دهد، چه مقدار گرما تولید می شود؟

۸۳.

اتیلن، C ₂ H ₄، یک محصول جانبی از تقطیر جزئی نفت، چهارم در میان 50 ترکیب شیمیایی تولید شده به صورت تجاری در بزرگترین مقادیر است. حدود 80٪ اتانول مصنوعی از اتیلن توسط واکنش آن با آب در حضور کاتالیزور مناسب تولید می شود. $ج_{۲} H_{۴} (g) + H_{۲} O (g) ⟶ ج_{۲} H_{۵} اوه (ل)$

با استفاده از داده ها در جدول در ضمیمه G، محاسبه Δ H° برای واکنش.

۸۴.

اکسیداسیون گلوکز قند، C ₆ H ₁₂ O ₆، با معادله زیر توصیف می شود:
$ج_{۶} H_{۱۲} O_{۶} (ها) + ۶ O_{۲} (g) ⟶ ۶ {شرکت}_{۲} (g) + ۶ H_{۲} O (ل) Δ H = −۲۸۱۶ کیلوژول$

متابولیسم گلوکز همان محصولات را می دهد، اگر چه گلوکز با اکسیژن در یک سری مراحل در بدن واکنش نشان می دهد.

(الف) چقدر گرما در کیلوژول می تواند توسط متابولیسم 1.0 گرم گلوکز تولید شود؟

(ب) چه مقدار کالری می تواند توسط متابولیسم 1.0 گرم گلوکز تولید شود؟

۸۵.

پروپان، C ₃ H ₈، یک هیدروکربن است که معمولا به عنوان سوخت استفاده می شود.

(a) یک معادله متعادل برای احتراق کامل گاز پروپان بنویسید.

(ب) حجم هوا را در 25 درجه سانتیگراد و 1.00 اتمسفر محاسبه کنید که برای احتراق کامل 25.0 گرم پروپان مورد نیاز است. فرض کنید که هوا 21.0 درصد O ₂ از نظر حجم است. _{(نکته: ما نحوه انجام این محاسبه را در فصل بعدی در مورد گازها خواهیم دید - در حال حاضر از اطلاعات استفاده کنید که 1.00 لیتر هوا در 25 درجه سانتیگراد و 1.00 atm حاوی 0.275 گرم O 2 است.)}

(c) گرمای احتراق پروپان −2,219.2 کیلوژول بر مول است. گرمای تشکیل را محاسبه کنید $Δ H_{f}^{°}$ از پروپان با توجه به آن $Δ H_{f}^{°}$ از H ₂ O (l) = −۲۸۵٫۸ کیلوژول بر مول و $Δ H_{f}^{°}$ از CO ₂ (گرم) = −393.5 کیلوژول بر مول.

(د) با فرض اینکه تمام گرمای آزاد شده در سوختن 25.0 گرم پروپان به 4.00 کیلوگرم آب منتقل شده است، افزایش دمای آب را محاسبه کنید.

۸۶.

طی یک ماه زمستان اخیر در شیبویگان، ویسکانسین، لازم بود ۳۵۰۰ کیلووات ساعت حرارت تأمین شده توسط یک کوره گاز طبیعی با بازده ۸۹٪ برای گرم نگه داشتن یک خانه کوچک بدست آید (بازده یک کوره گاز درصد گرمای تولید شده توسط احتراق است که به داخل خانه منتقل می‌شود).

(الف) فرض کنید که گاز طبیعی متان خالص است و حجم گاز طبیعی را در فوت مکعب تعیین می کند که برای گرم کردن خانه مورد نیاز است. میانگین دمای گاز طبیعی 56 درجه فارنهایت بود؛ در این دما و فشار 1 اتمسفر، گاز طبیعی دارای چگالی 0.681 گرم در لیتر است.

ب) چند گالن گاز مایع (LPG) برای جایگزینی گاز طبیعی مورد نیاز است؟ فرض کنید LPG پروپان مایع است [C ₃ H ₈: چگالی، 0.5318 گرم در میلی لیتر؛ آنتالپی احتراق، 2219 کیلوژول بر مول برای تشکیل CO _{2 (g) و H ₂} O (l)] و کوره ای که برای سوختن LPG استفاده می شود همان کارایی کوره گاز را دارد.

(ج) چه مقدار دی اکسید کربن با احتراق متان مورد استفاده برای گرم کردن خانه تولید می شود؟

(د) چه مقدار آب با احتراق متان مورد استفاده برای گرم کردن خانه تولید می شود؟

ه) چه حجمی از هوا برای تأمین اکسیژن برای احتراق متان مورد استفاده برای گرم کردن خانه مورد نیاز است؟ هوا حاوی 23٪ اکسیژن توسط جرم است. میانگین تراکم هوا در طول ماه 1.22 گرم در لیتر بود.

(f) چند کیلووات ساعت (1 کیلووات ساعت = 3.6 $\times$ 10 ⁶ J) برای تأمین گرمای لازم برای گرم کردن خانه، برق لازم است؟ توجه داشته باشید که برق در تولید گرما در داخل خانه 100٪ کارآمد است.

(g) اگر چه برق در تولید گرما در داخل یک خانه 100٪ کارآمد است، تولید و توزیع برق 100٪ کارآمد نیست. بازده تولید و توزیع برق تولید شده در یک نیروگاه زغال سنگ حدود 40 درصد است. نوع خاصی از زغال سنگ 2.26 کیلووات ساعت در هر پوند پس از احتراق فراهم می کند. چه توده ای از این زغال سنگ در کیلوگرم برای تولید انرژی الکتریکی لازم برای گرم کردن خانه مورد نیاز است اگر بهره وری تولید و توزیع 40٪ باشد؟

۸۷.

کدام پیوند در هر یک از جفت پیوندهای زیر قوی ترین است؟

ج) C — C یا $ج = ج$

(ب) C-N یا $ج \equiv ن$

(ج) $ج \equiv O$ یا $ج = O$

(د) H—F یا H—Cl

(ه) C—H یا O—H

(f) C—N یا C—O

۸۸.

با استفاده از انرژی پیوند در جدول 9.3، تغییر آنتالپی تقریبی را برای هر یک از واکنش های زیر تعیین کنید:

(آ) $H_{۲} (g) + {Br}_{۲} (g) ⟶ ۲ HBr (g)$

(ب) $چ_{۴} (g) + {من}_{۲} (g) ⟶ چ_{۳} من (g) + سلام (g)$

(ج) $ج_{۲} H_{۴} (g) + ۳ O_{۲} (g) ⟶ ۲ {شرکت}_{۲} (g) + ۲ H_{۲} O (g)$

۸۹.

با استفاده از انرژی پیوند در جدول 9.3، تغییر آنتالپی تقریبی را برای هر یک از واکنش های زیر تعیین کنید:

(آ) ${Cl}_{۲} (g) + ۳ F_{۲} (g) ⟶ ۲ {CLF}_{۳} (g)$

(ب) $H_{۲} ج = چ_{۲} (g) + H_{۲} (g) ⟶ H_{۳} {CCH}_{۳} (g)$

(ج) $۲ ج_{۲} H_{۶} (g) + ۷ O_{۲} (g) ⟶ ۴ {شرکت}_{۲} (g) + ۶ H_{۲} O (g)$

۹۰.

یک منحنی رسم کنید که انرژی یک سیستم با اتمهای H و Cl را در فواصل مختلف توصیف کند. سپس، حداقل انرژی این منحنی را به دو روش پیدا کنید.

(الف) از انرژی پیوند موجود در جدول 9.3 و جدول 9.4 برای محاسبه انرژی برای یک پیوند HCl استفاده کنید (نکته: چند پیوند در یک مول وجود دارد؟)

(ب) از آنتالپی واکنش و انرژی پیوند برای H _{2 و Cl ₂} برای حل انرژی یک مول از پیوندهای HCl استفاده کنید.

H_{۲} (g) + {Cl}_{۲} (g) ⇌ ۲ HCl (g) Δ H_{rxn}^{°} = −۱۸۴٫۷ کیلوژول بر مول

۹۱.

توضیح دهید که چرا پیوندها در فواصل پیوند متوسط خاص رخ می دهند به جای اینکه اتم ها بی نهایت به یکدیگر نزدیک شوند.

۹۲.

هنگامی که یک مولکول می تواند دو ساختار مختلف را تشکیل دهد، ساختار با پیوندهای قوی تر معمولا فرم پایدار تر است. استفاده از انرژی پیوند برای پیش بینی ساختار صحیح مولکول هیدروکسیلامین:

دو ساختار لوئیس نمایش هایی هستند که کلمه «یا» در بین آنها نوشته شده است. ساختار سمت چپ یک اتم نیتروژن را نشان می دهد که یک جفت الکترون منفرد به دو اتم هیدروژن پیوند خورده است. همچنین به یک اتم اکسیژن با دو جفت الکترون تنها پیوند دارد. اتم اکسیژن به یک اتم هیدروژن پیوند دارد. ساختار مناسب یک اتم نیتروژن را نشان می دهد که به سه اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن با سه جفت الکترون تنها پیوند دارد.

۹۳.

انرژی پیوند HCl (g) چگونه با آنتالپی استاندارد تشکیل HCl (g) متفاوت است؟

۹۴.

با استفاده از آنتالپی استاندارد داده های تشکیل در ضمیمه G، نشان می دهد که چگونه می توان از آنتالپی استاندارد تشکیل HCl (g) برای تعیین انرژی پیوند استفاده کرد.

۹۵.

_{با استفاده از آنتالپی استاندارد داده های تشکیل در ضمیمه G، انرژی پیوند پیوند دوگانه کربن-گوگرد را در CS 2 محاسبه کنید.}

۹۶.

با استفاده از آنتالپی استاندارد داده های تشکیل در ضمیمه G، تعیین کنید که کدام پیوند قوی تر است: پیوند S-FF در SF ₄ (g) یا در SF ₆ (g)؟

۹۷.

_{با استفاده از آنتالپی استاندارد داده های تشکیل در ضمیمه G، تعیین کنید که کدام پیوند قوی تر است: پیوند P—Cl در pcL _{3 (g) یا در PCL 5} (g)؟}

۹۸.

ساختار لوئیس زیر را با اضافه کردن پیوندها (نه اتم ها) کامل کنید و سپس طولانی ترین پیوند را نشان دهید:

یک ساختار لوئیس نشان داده شده است که پیوندهای خود را از دست داده است. این یک ردیف افقی از شش اتم کربن را نشان می دهد که به همان اندازه فاصله دارند. سه اتم هیدروژن در اطراف کربن اول، دو اتم در اطراف دوم، یکی بالای پنجم و دو تا در ششم کشیده شده است.

۹۹.

از انرژی پیوند برای محاسبه مقدار تقریبی Δ H برای واکنش زیر استفاده کنید. شکل پایدارتر FNO ₂ کدام است؟

دو ساختار لوئیس با یک پیکان رو به راست در بین نشان داده شده است. ساختار سمت چپ یک اتم نیتروژن را نشان می دهد که به یک اتم اکسیژن با دو جفت الکترون تنها پیوند خورده است. همچنین به یک اتم فلوئور و یک اتم اکسیژن دیگر پیوند دارد که هر کدام دارای سه جفت الکترون تنها هستند. ساختار مناسب یک اتم اکسیژن را با دو جفت الکترون تنها نشان می دهد که دو برابر به یک اتم نیتروژن با یک جفت الکترون تنها پیوند دارند. این اتم نیتروژن به یک اکسیژن با دو جفت الکترون تنها پیوند دارد. اتم اکسیژن به یک اتم فلوئور با سه جفت الکترون تنها پیوند دارد.

۱۰۰.

از اصول ساختار اتمی برای پاسخ به هر یک از موارد زیر استفاده کنید: ⁴

(a) شعاع اتم Ca 197pm است. شعاع یون Ca ²⁺ 99 pm است. حساب برای تفاوت

(ب) انرژی شبکه CaO (s) -3460 kJ/mol است. انرژی شبکه K ₂ O -2240 kJ/mol است. حساب برای تفاوت

(ج) با توجه به این مقادیر یونیزاسیون، تفاوت بین Ca و K را با توجه به انرژی یونیزاسیون اول و دوم آنها توضیح دهید.

عنصر	انرژی یونیزاسیون اول (kJ/mol)	انرژی یونیزاسیون دوم (kJ/mol)
ک	۴۱۹	۳۰۵۰
کلسیم	۵۹۰	۱۱۴۰

(د) اولین انرژی یونیزاسیون منیزیم 738 کیلوژول بر مول و Al 578 کیلوژول بر مول است. حساب برای این تفاوت.

۱۰۱.

انرژی شبکه LiF 1023 کیلوژول بر مول است و فاصله Li—F 200.8 pm است. NaF در همان ساختار LiF اما با فاصله Na-F 231pm متبلور می شود. کدام یک از مقادیر زیر به انرژی شبکه NaF نزدیک تر است: 510، 890، 1023، 1175 یا 4090 کیلوژول بر مول؟ انتخاب خود را توضیح دهید

۱۰۲.

برای کدام یک از مواد زیر کمترین انرژی لازم برای تبدیل یک مول از جامد به یون های جداگانه است؟

(a) MgO

(ب) SRO

ج) کی‌اف

(د) CSF

_{(e) mGF 2}

۱۰۳.

واکنش یک فلز، M، با هالوژن، X ₂، با یک واکنش گرمازا ادامه می یابد، همانطور که در این معادله نشان داده شده است: $متر (ها) + X_{۲} (g) ⟶ {MX}_{۲} (ها) می‌شود.$ برای هر یک از موارد زیر، مشخص کنید که کدام گزینه واکنش را گرمازا تر می کند. پاسخ های خود را توضیح دهید.

(a) شعاع بزرگ در مقابل شعاع کوچک برای M ⁺²

(ب) انرژی یونیزاسیون بالا در مقابل انرژی یونیزاسیون کم برای M

(ج) افزایش انرژی پیوند برای هالوژن

(د) کاهش میل الکترون برای هالوژن

(e) افزایش اندازه آنیون تشکیل شده توسط هالوژن

۱۰۴.

انرژی شبکه LiF 1023 کیلوژول بر مول است و فاصله Li—F 201pm است. MgO در همان ساختار LiF متبلور می شود اما با فاصله Mg-O 205pm. کدام یک از مقادیر زیر به انرژی شبکه MgO نزدیکتر است: 256 کیلوژول بر مول، 512 کیلوژول بر مول، 1023 کیلوژول در مول، 2046 کیلوژول بر مول یا 4008 کیلوژول بر مول؟ انتخاب خود را توضیح دهید

۱۰۵.

کدام ترکیب در هر یک از جفت های زیر انرژی شبکه بزرگتری دارد؟ نکته: Mg ²⁺ و Li ⁺ شعاع‌های مشابه دارند؛ O ^2- و F ^- شعاع‌های مشابه دارند. انتخاب های خود را توضیح دهید

(a) MgO یا MgSe

(ب) LiF یا MgO

(ج) لی ₂ O یا LiCl

(د) لی ₂ سه یا MgO

۱۰۶.

کدام ترکیب در هر یک از جفت های زیر انرژی شبکه بزرگتری دارد؟ توجه: Ba ²⁺ و

K ⁺ شعاع‌های مشابه دارند؛ S ^۲— و Cl ^— شعاع‌های مشابه دارند. انتخاب های خود را توضیح دهید

(الف) K ₂ O یا Na ₂ O

(ب) K ₂ S یا BA

(ج) KCl یا BA

_{(د) BA یا BaCl 2}

۱۰۷.

کدام یک از ترکیبات زیر بیشترین انرژی را برای تبدیل یک مول از جامد به یون های جداگانه نیاز دارد؟

(a) MgO

(ب) SRO

ج) کی‌اف

(د) CSF

_{(e) mGF 2}

۱۰۸.

کدام یک از ترکیبات زیر بیشترین انرژی را برای تبدیل یک مول از جامد به یون های جداگانه نیاز دارد؟

(الف) ک _۲ اس

(ب) ک _۲ ای

(ج) CAS

(د) Cs ₂ S

(e) CaO

۱۰۹.

انرژی شبکه KF 794 کیلوژول بر مول است و فاصله بین یونی 269pm است. Na—F

فاصله در NaF که ساختاری مشابه KF دارد، 231pm است. کدام یک از مقادیر زیر نزدیکترین تقریب انرژی شبکه NaF است: 682 کیلوژول بر مول، 794 کیلوژول بر مول، 924 کیلوژول بر مول، 1588 کیلوژول بر مول یا 3175 کیلوژول بر مول؟ جوابت رو توضيح بده

پانوشت

4 این سوال از آزمون جایگزینی پیشرفته شیمی گرفته شده است و با اجازه سرویس تست آموزشی مورد استفاده قرار می گیرد.