قياس كمية الحرارة – المحتوى الحراري لتعادل HCl مع NaOH

الكيمياءالطاقة الكيميائية والديناميكا الحرارية15–16 سنةمختبر افتراضي

جارٍ التحميل…

استخدمها مع صفي ✨ خصّصها بالذكاء الاصطناعي الإبلاغ عن مشكلة

تجربة افتراضية بمسعر حراري من كوب البوليسترين: اسكب V₁ mL من محلول HCl تركيزه C₁ M و V₂ mL من محلول NaOH تركيزه C₂ M (كلاهما عند T = 25 °C)، ثم حرّك المزيج وتابع مقياس الحرارة ومنحنى T(t). ومن أعلى درجة حرارة يحسب الطلاب Q = m·c·ΔT، وعدد مولات الماء المتكوّن (من المادة المحددة للتفاعل)، و ΔrH ≈ −57.3 kJ/mol. تُسجَّل كل تجربة في جدول النتائج، ويبيّن إعداد الفقد الحراري لماذا تكون القيم المقيسة عادة أصغر من القيمة النظرية.

الدرس: التغيرات في المحتوى الحراري – قياس المحتوى الحراري للتعادل

ماذا تعرض

تعادل حمض قوي مع قاعدة قوية تفاعل طارد للحرارة: H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l)، ويبلغ التغير في المحتوى الحراري نحو −57.3 kJ لكل مول من الماء المتكوّن. في المسعر الحراري المصنوع من كوب البوليسترين تسخّن الحرارة المنطلقة المحلول الممزوج، لذا Q = m·c·ΔT، مع معاملة المحلول كأنه ماء (1 g/mL، 4.18 J/g·K). وبقسمة Q على عدد مولات الماء، الذي تحدده المادة المحددة للتفاعل، نحصل على ΔrH. أما الحرارة المفقودة إلى الوسط المحيط فتجعل القيمة المقيسة أصغر من القيمة النظرية.

طريقة الاستخدام

اضبط حجمي HCl و NaOH وتركيزيهما، واختر قيمة «الفقد الحراري من الكوب»، ثم اضغط «اسكب وحرّك». راقب مقياس الحرارة ومنحنى درجة الحرارة–الزمن؛ وبعد تجاوز القيمة العظمى تُضاف التجربة إلى الجدول. اضغط «تجربة جديدة»، وغيّر متغيرًا واحدًا في كل مرة، وقارن ΔT و ΔrH بين التجارب، مثلًا بمضاعفة الحجمين معًا أو بجعل إحدى المادتين المتفاعلتين زائدة.

المعاملات القابلة للتغيير

حجم محلول HCl 10–100 mL
تركيز HCl 0.1–2 M
حجم محلول NaOH 10–100 mL
تركيز NaOH 0.1–2 M
الفقد الحراري من الكوب 0–30 %

أسئلة للاستكشاف

إذا ضوعف الحجمان مع بقاء التركيزين كما هما، كيف يتغير ΔT، ولماذا؟
عندما يكون NaOH زائدًا، أي مادة متفاعلة تستخدم لحساب عدد مولات الماء المتكوّن؟
لماذا تكون قيمة |ΔrH| المقيسة عادة أصغر من 57.3 kJ/mol؟

أفكار للتدريس

كل الأدلة