Процесс протекает в соответствии с уравнением реакции при температуре Т
(табл. 1).
1.1. Рассчитать ∆Н0, ∆S0, ∆G0 процесса при 298 К (прил., табл. 1, рис.1).
1.2. Дать термодинамическую характеристику процесса, исходя из величин изменений термодинамических функций при стандартных условиях.
1.3. Рассчитать ∆Н Т, ∆S Т, ∆G Т процесса при температуре Т и оценить ее влия ние на направление протекания процесса. Расчеты производить на основании
справочных данных о термодинамических свойствах веществ по предложенному алгоритму (Приложение,Рис.1).
-
Таблица 1.
Решение
Для расчета ∆Н0, ∆S0, ∆G0 при 298 К выпишем термодинамические свойства веществ – участников реакции табл.2 (приложение).
Термодинамические свойства S2 (г) CO2(г) SO2(г) CO(г)
∆Н0f(298), кДж/моль 128,37 - 393,51 - 296,9 -110,53
S° (298), Дж/моль К 228,03 213,66 248,07 197,55
∆G0f(298), кДж/моль 79,42 - 394,37 - 300,21 - 137,15
Ср° (298), Дж/моль К 32,51 37,11 39,87 29,14
1. Вычислим стандартное изменение энтальпии реакции △Н0реакции.
Согласно следствию из закона Гесса, энтальпия реакции равна разности сумм энтальпий образования продуктов реакции и исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов.
Стандартная энтальпия реакции
H° = i Hi ° (кон.) - i Hi ° (нач.)
Для нашей реакции: S2(г) + 4CO2(г) = 2SO2(г) + 4CO(г)
H° = i Hi ° (кон.) - i Hi ° (нач.) = [2△Н0 SО2(г) +4△Н0 CO(г)]–
- [△Н0 S2(г)+ 4△Н0 CO2(г)] =
= [ 2 · (- 296,9) + 4 · ( -110,53)] – [ 128,37 + 4 · (- 393,51)] =
= [ - 593,8 – 442,12] – [ 128,37 – 1574,04] = 409,75 кДж
2.Вычислим стандартное изменение энтропии реакции △S0реакци.
Изменение энтропии химической реакции равно сумме энтропий продуктов реакции за вычетом суммы энтропий исходных веществ.
∆S0 = [2S0 SО2(г) +4S0 CO(г)]– [S0 S2(г)+ 4S0 CO2(г)] =
= [ 2 · 248,07 + 4 · 197,55] – [ 228,03 + 4 · 213,66] = 496,14 + 790,2 – 228,03-
- 854,64 = 203,67 Дж/К = 0,20367 кДж/К
3.Вычислим стандартное изменение энергии Гиббса , равно разности сумм энергий Гиббса образования продуктов реакции и исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов.
G° = i Gi ° (кон.) - i Gi ° (нач.) = [2△G0 SО2(г) +4△G0 CO(г)]–
- [△G0 S2(г)+ 4△G0 CO2(г)] = [2 · (- 300,21) + 4 · ( -137,15)] –
- [79,42 + 4 · (- 394,37)] = - 600,42 – 548,6 – 79,42 + 1577,48 = 349,04 кДж
Изменение энергии Гиббса реакции можно подсчитать другим способом, по формуле:
△G0 реакции = △Н0реакции - Т△S0реакци
В стандартных условиях Т = 298 К
G° = 409,75 кДж – 298 К · 0,20367 кДж/К = 409,75 кДж – 60,69 кДж =
= 349,06 кДж
Как видно, величины G°, рассчитанные двумя способами , совпадают.
Термодинамическая характеристика процесса:
H° = 409,75 кДж ˃ 0, реакция эндотермическая, идет с поглощением теплоты.
∆S0 = 0,20367 кДж/К ˃ 0, процесс протекает с увеличением беспорядка в системе (неупорядоченность системы увеличивается);
G° = 349,06 кДж ˃ 0, поэтому при 298 К процесс не протекает самопроизвольно в прямом направлении.
При постоянстве температуры и давления химические реакции могут самопроизвольно протекать только в таком направлении, при котором энергия Гиббса системы уменьшается
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
