Рассчитайте тепловой эффект реакции в стандартных условиях . Укажите, выделяется или поглощается теплота при протекании этой реакции. Возможно ли самопроизвольное протекание реакции в сторону продуктов?
По уравнению реакции и агрегатным состояниям вещества качественно оцените изменение энтропии реакции . Объясните полученный результат.
Рассчитайте реакции по значениям стандартных энтропий участников реакции . Возможно ли самопроизвольное протекание реакции в сторону продуктов?
Рассчитайте изменение энергии Гиббса при и . Укажите, какой фактор – энтальпийный или энтропийный определяет знак и .
Рассчитайте температуру химического равновесия.
Постройте график зависимости от температуры. Укажите, как влияет температура на направление реакции.
Рассчитайте термодинамическую константу равновесия для реакции при и . Укажите, при какой из этих температур равновесная смесь богаче продуктами реакции.
Вывод: при каких температурах реакция протекает в сторону продуктов?
Реакция T2, 0C
4NH3(г)+3O2(г)=2N2(г)+6H2O(г) 250
Решение
1. Вычислим тепловой эффект реакции (ΔН°298)
Согласно следствию из закона Гесса, изменение энтальпии химической реакции (тепловой эффект) равен сумме стандартных теплот образования продуктов реакции за вычетом суммы стандартных теплот образования исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов.
ΔН°298 = ∑n ΔНо298 прод. реакц. – ∑m ΔНо298 исх. веществ
n,m – стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции
Для нашей реакции:
4NH3(г)+3O2(г)=2N2(г)+6H2O(г)
ΔН°298 = [2 ΔНо298 (N2) + 6 ΔНо298(H2O)] – [ 4 ΔНо298(NH3) + 3 ΔНо298(O2)]
Значения стандартных теплот образования веществ возьмем из справочных данных:
Вещество N2(г) H2O(г)
NH3(г) O2(г)
ΔНо298,кДж/моль 0 - 241,8 -46,2 0
ΔН°298 = [2 ΔНо298 (N2) + 6 ΔНо298(H2O)] – [ 4 ΔНо298(NH3) + 3 ΔНо298(O2)] =
= [ 2 ∙ 0 + 6 ∙ ( - 241,8)] – [ 4 ∙ (- 46,2) + 3 ∙0] = - 1450,8 + 184,8 = - 1266 кДж
ΔН°298 < 0, значит, реакция идет с выделением тепла , экзотермическая, самопроизвольно протекает.
2
. Изменение энтропии в химической реакции (S°298) определяет степень беспорядка в системе.
В нашей реакции в левой части 7 моль газообразных веществ, а в правой части 8 моль, с увеличением газообразных веществ, беспорядок в системе увеличивается, значит, ΔS > 0.
3. Вычислим изменение энтропии химической реакции.
Изменение энтропии системы равно также сумме энтропий продуктов реакции за вычетом суммы энтропий исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов.
ΔS°298 = [2 Sо298 (N2) + 6 Sо298(H2O)] – [ 4 Sо298(NH3) + 3 Sо298(O2)]
Значения стандартных энтропий веществ возьмем из справочных данных:
Вещество N2(г) H2O(г)
NH3(г) O2(г)
Sо298,Дж/моль∙К 191,5 188,7 192,6 205
ΔS°298 = [2 Sо298 (N2) + 6 Sо298(H2O)] – [ 4 Sо298(NH3) + 3 Sо298(O2)] =
= [ 2 ∙ 191,5 + 6 ∙ 188,7] – [ 4∙ 192,6 + 3∙ 205] = 383 + 1132,2 – 770,4 – 615 =
= 129,8 Дж/К, ΔS°298 > 0,энтропия стремится к беспорядку, реакция может протекать самопроизвольно.
4
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
