Энтропия, энтальпия и энергия Гиббса реакции. Задачи 8 — 9

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;
∆Н02(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);
∆S= (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.
∆G= 282,985 — (298 . 188,93 . 10-3 = 285,985 — 56,3 = 226,68 кДж/моль. ∆G0  > 0.
∆G> 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

Свободная энергия Гиббса. 10 класс.

Энтропия. 10 класс.Скачать

Энтропия. 10 класс.

Химия | Тепловой эффект химической реакции (энтальпия)Скачать

Химия | Тепловой эффект химической реакции (энтальпия)

Свободная энергия Гиббса и самопроизвольные реакции (видео 8) | Энергия| БиологияСкачать

Свободная энергия Гиббса и самопроизвольные реакции (видео 8) | Энергия| Биология

Энергия ГиббсаСкачать

Энергия Гиббса

Решение задач на вычисление энергии Гиббса. 1 часть. 10 класс.Скачать

Решение задач на вычисление энергии Гиббса. 1 часть. 10 класс.

Внутренняя энергия и энтальпия. Расчет энтальпии. Практическая часть. 10 класс.Скачать

Внутренняя энергия и энтальпия. Расчет энтальпии. Практическая часть. 10 класс.

Тепловой эффект хим. реакции. Энтальпия. Закон Гесса. Капучинка ^-^Скачать

Тепловой эффект хим. реакции. Энтальпия. Закон Гесса. Капучинка ^-^

Энергия Гиббса. Практическая часть. 10 класс.Скачать

Энергия Гиббса. Практическая часть. 10 класс.

Что такое Энтропия?Скачать

Что такое Энтропия?

Энтальпия реакции. Решение задачи.Скачать

Энтальпия реакции. Решение задачи.

Термодинамика. Решение задач. Энтальпия, энтропия, энергия ГиббсаСкачать

Термодинамика. Решение задач. Энтальпия, энтропия, энергия Гиббса

Внутренняя энергия и энтальпия. 10 класс.Скачать

Внутренняя энергия и энтальпия. 10 класс.

Закон Гесса. 10 класс.Скачать

Закон Гесса. 10 класс.

2 4 Свободная энергия ГиббсаСкачать

2 4  Свободная энергия Гиббса

Решение задач на вычисление энергии Гиббса. 2 часть. 10 класс.Скачать

Решение задач на вычисление энергии Гиббса. 2 часть. 10 класс.

Обратимые и необратимые процессы. Энтропия. Второй закон термодинамики. 10 класс.Скачать

Обратимые и необратимые процессы. Энтропия. Второй закон термодинамики. 10 класс.

Экзо- и эндотермические реакции. Тепловой эффект химических реакций. 8 класс.Скачать

Экзо- и эндотермические реакции. Тепловой эффект химических реакций. 8 класс.

Химия. 10 класс. Тепловой эффект реакции. Энергия Гиббса /09.12.2020/Скачать

Химия. 10 класс. Тепловой эффект реакции. Энергия Гиббса /09.12.2020/

Химическая термодинамикаСкачать

Химическая термодинамика
Поделиться или сохранить к себе:
Конспекты лекций по химии