تمرین دوره ای فصل 2 شیمی یازدهم
7. $\mathbf{\Delta H}$ واکنش $\mathbf{C_2H_4(g) + H_2(g) \rightarrow C_2H_6(g)}$ را با استفاده از:
الف) $\mathbf{\text{جدول } 3 \text{ و } 2}$ حساب کنید.
ب) $\mathbf{\text{آنتالپی سوختن اتن، اتان و هیدروژن}}$ که به ترتیب برابر با $\mathbf{-1410}$، $\mathbf{-1560}$ و $\mathbf{-286 \text{ کیلوژول بر مول}}$ است، حساب کنید.
پ) $\mathbf{\Delta H}$ محاسبه شده از کدام قسمت را برای یک گزارش علمی انتخاب می‌کنید؟ توضیح دهید.
پاسخ و توضیح تمرین 7 تمرین دوره ای فصل دوم شیمی یازدهم
این تمرین به مقایسه‌ی $\mathbf{\text{دو روش اصلی محاسبه‌ی آنتالپی}}$ ($athbf{\text{انرژی پیوند}}$ در مقابل $\mathbf{\text{قانون هس}}$) می‌پردازد. این واکنش $\mathbf{\text{هیدروژناسیون اتن}}$ است. 🧪
**واکنش هدف:** $\mathbf{C_2H_4(g) + H_2(g) \rightarrow C_2H_6(g)} \quad \mathbf{\Delta H_{\text{هدف}} = ?}$
**داده‌های پیوند (از تمرینات قبلی):** $\mathbf{C=C} = 614$, $\mathbf{H-H} = 436$, $\mathbf{C-C} = 348$, $\mathbf{C-H} = 413 \text{ kJ/mol}$
---
## الف) محاسبه با استفاده از آنتالپی پیوندها
$$\mathbf{\Delta H = \sum E_{\text{شکسته}} - \sum E_{\text{تشکیل}}}$$
### 1. پیوندهای شکسته شده (گرماگیر)
* $\mathbf{1 \times C=C}$: $1 imes 614 = 614 \text{ kJ}$
* $\mathbf{1 \times H-H}$: $1 imes 436 = 436 \text{ kJ}$
* $\mathbf{4 \times C-H}$ (در $\mathbf{C_2H_4}$): $4 imes 413 = 1652 \text{ kJ}$
* $\mathbf{\sum E_{\text{شکسته}}} = 614 + 436 + 1652 = 2702 \text{ kJ}$
### 2. پیوندهای تشکیل شده (گرماده)
* $\mathbf{1 \times C-C}$: $1 imes 348 = 348 \text{ kJ}$
* $\mathbf{6 \times C-H}$ (در $\mathbf{C_2H_6}$): $6 imes 413 = 2478 \text{ kJ}$
* $\mathbf{\sum E_{\text{تشکیل}}} = 348 + 2478 = 2826 \text{ kJ}$
$$\mathbf{\Delta H_{\text{پیوند}} = 2702 - 2826 = \mathbf{-124 \text{ kJ}}}$$
---
## ب) محاسبه با استفاده از آنتالپی سوختن (قانون هس)
**واکنش‌های میانی (سوختن):**
$$\mathbf{1) C_2H_4(g) + 3O_2(g) \rightarrow 2CO_2(g) + 2H_2O(l)} \quad \mathbf{\Delta H_1 = -1410 \text{ kJ}}$$
$$\mathbf{2) C_2H_6(g) + 3.5O_2(g) \rightarrow 2CO_2(g) + 3H_2O(l)} \quad \mathbf{\Delta H_2 = -1560 \text{ kJ}}$$
$$\mathbf{3) H_2(g) + \frac{1}{2} O_2(g) \rightarrow H_2O(l)} \quad \mathbf{\Delta H_3 = -286 \text{ kJ}}$$
**تنظیم واکنش‌ها:**
* $\mathbf{C_2H_4}$ در سمت چپ: $\mathbf{\text{واکنش } 1 \text{ را نگه می‌داریم.}}$
* $\mathbf{H_2}$ در سمت چپ: $\mathbf{\text{واکنش } 3 \text{ را نگه می‌داریم.}}$
* $\mathbf{C_2H_6}$ در سمت راست: $\mathbf{\text{واکنش } 2 \text{ را برعکس}}$ می‌کنیم. $\mathbf{-\Delta H_2 = +1560 \text{ kJ}}$
$$\mathbf{\Delta H_{\text{سوختن}} = \Delta H_1 + (-\Delta H_2) + \Delta H_3}$$
$$\mathbf{\Delta H_{\text{سوختن}} = -1410 \text{ kJ} + 1560 \text{ kJ} + (-286 \text{ kJ}) = \mathbf{-136 \text{ kJ}}}$$
---
## پ) انتخاب $\mathbf{\Delta H}$ برای گزارش علمی
**پاسخ:** $\mathbf{\text{آنتالپی محاسبه شده در قسمت ب } (\mathbf{-136 \text{ kJ}})}$ برای گزارش علمی $\mathbf{\text{مناسب‌تر}}$ است.
**توضیح:**
* **روش آنتالپی سوختن (قانون هس):** این روش از $\mathbf{\text{آنتالپی‌های استاندارد واکنش‌های واقعی}}$ (سوختن) استفاده می‌کند که به طور $\mathbf{\text{مستقیم}}$ در $\mathbf{\text{آزمایشگاه}}$ اندازه‌گیری شده‌اند. بنابراین، $\mathbf{\text{دقت}}$ این مقدار $\mathbf{\text{بیشتر}}$ است.
* **روش آنتالپی پیوندها:** این روش از $\mathbf{\text{میانگین آنتالپی پیوندها}}$ استفاده می‌کند. $\mathbf{\text{مقدار میانگین}}$، $\mathbf{\text{تفاوت‌های جزئی}}$ ناشی از $\mathbf{\text{محیط شیمیایی خاص}}$ هر پیوند را در نظر نمی‌گیرد و در نتیجه $\mathbf{\text{تخمین ضعیف‌تری}}$ است ($athbf{-124 \text{ kJ}}$ در مقابل $\mathbf{-136 \text{ kJ}}$). 🔬
