Дайте термодинамическую характеристику реакции на основании количественный расчётов ∆Н0r, ∆S0r, ∆G0r.
4.2.1. Выпишите из справочных таблиц стандартные термодинамические свойства ∆Н0f,298, S0f,298, ∆G0f,298 всех веществ, участвующих в реакции.
4.2.2. Охарактеризуйте процесс по величине стандартной энтальпии химической реакции ∆Н0r:
- рассчитайте стандартную энтальпию химической реакции ∆Н0r;
- определите, является реакция экзо- или эндотермической, выделяется или поглощается теплота в результате протекания реакции.
4.2.3. Охарактеризуйте процесс по величине стандартной энтропии химической реакции ∆S0r:
- рассчитайте стандартную энтропию химической реакции ∆S0r по абсолютным стандартным энтропиям веществ S0f,298;
- объясните изменение энтропии, проведя анализ агрегатного состояния всех участвующих в реакции веществ и сравнив число газообразных молекул исходных веществ и продуктов реакции.
4.2.4. Охарактеризуйте процесс по величине энергии Гиббса химической реакции ∆G0r:
- рассчитайте стандартную энергию Гиббса ∆G0r:
а) по стандартным энергиях Гиббса образования веществ ∆G0f,298;
б) по уравнению Гиббса.
Сравните полученные величины. Укажите направление протекания реакции при 298 К.
- определите знаки энергии Гиббса химической реакции ∆G0r и направление протекания реакции (прямая или обратная) при низких температурах (Т → 0) и при высоких температурах (Т → ∞). Для этого проведите анализ уравнения Гиббса, допуская, что ∆Н0r и ∆S0r не зависят от температуры.
4.2.5. Сделайте вывод об обратимости процесса. Для обратимой реакции рассчитайте равновесную температуру Тр.
4.2.6. Изобразите схематически график зависимости ∆G0r от температуры, используя результаты анализа уравнения Гиббса.
4.2.7. Укажите для обратимой реакции, при каких температурах, больших или меньших равновесной Тр, самопроизвольно протекает прямая реакция, а при каких – обратная.
Дано: NH4Cl(K) = NH3(г) + HCl(г).
Решение
4.2.1
Вещества NH4Cl(K) NH3(г) HCl(г).
∆Н0f,298, кДж/моль -314,4 -46,19 -92,3
S0f,298, Дж/моль К 94,6 192,5 186,69
∆G0f,298, кДж/моль -203,0 -16,66 -95,27
4.2.2
Стандартная энтальпия химической реакции равна
∆Н0r = ∆Н0f,298(NH3) + ∆Н0f,298(HCl) - ∆Н0f,298(NH4Cl);
∆Н0r = -46,19 – 92,3 – (- 314,4) = 175,91 (кДж/моль).
Qx.p. = - ∆Н0r = - 175,91 (кДж/моль).
Реакция эндотермическая, тепло поглощается.
4.2.3
Стандартная энтропия химической реакции равна
∆S0r = S0f,298(NH3) + S0f,298(HCl) - S0f,298(NH4Cl);
∆S0r = 192,5 + 186,69 – 94,6 = 284,59 (Дж/моль К) = 0,285 (кДж/моль К)
Исходное вещество – твёрдое, в результате реакции из 1 моля твёрдого вещества образуется 2 моля газообразных веществ, поэтому в ходе реакции энтропия увеличивается.
4.2.4
Стандартная энергия Гиббса равна
∆G0r = ∆G0f,298(NH3) + ∆G0f,298(HCl) - ∆G0f,298(NH4Cl);
∆G0r = -16,66 – 95,27 – (-203,0) = 91,07 (кДж/моль).
Стандартная энергия Гиббса, вычисленная по уравнению Гиббса, равна
∆G0r = ∆Н0r - Т∙∆S0r;
∆G0r = 175,91 - 298∙0,285 = 90,98 (кДж/моль).
Полученные значения очень близки, при округлении до целого числа
∆G0r = 91 кДж/моль.
Так как ∆G0r > 0, в стандартных условиях прямая реакция самопроизвольно идти не может
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
