Нахождение энтропии, энтальпии и энергии Гиббса химической реакции
Определение возможности протекания реакции разложения углекислого газа
Задача 8.
Найдите энтропию, энтальпию и энергию Гиббса при стандартных условиях следующей реакции: СО2(г) → СО(г) + 1/2О2(г) и определите возможность или невозможность ее протекания при тех же условиях.
Решение:
В основе термохимических расчетов лежит закон Гесса (1840 г.): тепловой эффект реакции зависит только от природы и физического состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от пути перехода.
В термохимических расчетах применяют чаще следствие из закона Гесса: тепловой эффект реакции (∆Н0х.р.) равен сумме энтальпий образования∆Н0обр продуктов реакции за вычетом суммы энтальпий образования исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов:
СО2(г) → СО(г) + 1/2О2(г)
Исходя из табличных значениях ∆Н0при стандартных условиях:
∆Н0[СО2(г)] = -393,51 кДж/моль;
∆Н0[СО(г))] = -110,53- (кДж/моль;
∆Н0[О2(г)] = 0
∆Н0х.р. = -110,53-(-393,51) = 282,98 кДж/моль.
Энтропия является функцией состояния, т.е. ее изменение (∆S0) зависит только от начального (S01) и конечного (S02)состояния и не зависит от пути процесса:
S0[(СО(г)] = 197,55 . 10— 3кДж/(моль.К);
S0[(СО2(г)] =213,66 . 10-3 кДж/(моль.К);
S0[(О2(г)] =205,04 . 10-3 кДж/(моль.К);
∆S0 = (197,55 . 10-3 + 205,04 . 10-3) — 213,66 . 10-3 = 188,93 . 10-3 кДж/(моль.К).
Энергию Гиббса ∆G, можно найти из соотношения:
∆G0 = ∆H0 – T∆S0.
∆G0 = 282,985 — (298 . 188,93 . 10-3 = 285,985 — 56,3 = 226,68 кДж/моль. ∆G0 > 0.
∆G0 > 0, следовательно, при стандартных условиях реакция невозможна.
Ответ: реакция разложения углекислого газа на угарный газ и кислород невозможна при обычных условиях.
Определение температуры, при которой начнется реакция доменного процесса
Задача 9.
В ходе доменного процесса возможна реакция: Fе3О4(к) + СО(г)= 3FеО(к) + СО2(г). При какой температуре начнется эта реакция, если ∆Н0298х.р.= 44,5 кДж.
Решение:
Так как энтропия растет с повышением температуры, то можно считать,что мера беспорядка (- Т∆S). Энтропия выражается в Дж/(моль.К). Таким образом, движущая сила процесса складывается из двух составляющих: стремления к упорядочению (∆Н) и стремления к беспорядку (T∆S). При Р = const и Т = const общую движущую силу процесса, которую обозначают ∆G, можно найти из соотношения: ∆G = (∆Н02 – H01) – (T∆S02 – T∆S01); ∆G = ∆H – T∆S. Величина ∆G называется изобарно-изотермическим потенциалом или энергией Гиббса.
Реакция начнется при температуре при которой ∆G = 0, следовательно, ∆H = T∆S.
Откуда
Т= ∆H/∆S
Из справочных материалов посчитаем ∆S0 для данной реакции:
S0[FеО(к)] = 58,79 Дж/(моль . К);
S0[СО2(г)] = 213,6 Дж/(моль . К);
S0[Fе3О4(к)] = 151,46 Дж/(моль . К);
S0[СО(г)] = 197,4 Дж/(моль . К).
Тогда
∆S0 = 3S0[FеО(к)] + S0[СО2(г)] — S0[Fе3О4(к)] — S0[СО(г)];
∆S0 = (3 . 58,79 + 213,6) — (151,46 — 197,4) = 41,11 Дж/К или 41,11.10-3кДж(моль.К).
Откуда
Т = 44,5кДж/41,11 . 10-3 = 1082,4 К/
Ответ: Т = 1082,4 К.
🔍 Видео
Свободная энергия Гиббса. 10 класс.Скачать
Энтропия. 10 класс.Скачать
Химия | Тепловой эффект химической реакции (энтальпия)Скачать
Свободная энергия Гиббса и самопроизвольные реакции (видео 8) | Энергия| БиологияСкачать
Энергия ГиббсаСкачать
Решение задач на вычисление энергии Гиббса. 1 часть. 10 класс.Скачать
Внутренняя энергия и энтальпия. Расчет энтальпии. Практическая часть. 10 класс.Скачать
Тепловой эффект хим. реакции. Энтальпия. Закон Гесса. Капучинка ^-^Скачать
Энергия Гиббса. Практическая часть. 10 класс.Скачать
Что такое Энтропия?Скачать
Энтальпия реакции. Решение задачи.Скачать
Термодинамика. Решение задач. Энтальпия, энтропия, энергия ГиббсаСкачать
Внутренняя энергия и энтальпия. 10 класс.Скачать
Закон Гесса. 10 класс.Скачать
2 4 Свободная энергия ГиббсаСкачать
Решение задач на вычисление энергии Гиббса. 2 часть. 10 класс.Скачать
Обратимые и необратимые процессы. Энтропия. Второй закон термодинамики. 10 класс.Скачать
Экзо- и эндотермические реакции. Тепловой эффект химических реакций. 8 класс.Скачать
Химия. 10 класс. Тепловой эффект реакции. Энергия Гиббса /09.12.2020/Скачать
Химическая термодинамикаСкачать