Вычисление термодинамических величин данной химической реакции

Энтропия реакции

Задача 12.
Уравнение реакции имеет вид:  N₂O(r) + NH₃(r) ⇔  N₂(r)+H₂O(r). Вычислить изменение энтропии данной химической реакции [(∆S°_(х.р.)]
Решение:
3N₂O(r) + 2NH₃(r) ⇔ 4N₂(r) + 3H₂O(r).

Значения стандартных энтропий исходных веществ и продуктов реакции приведены ниже:

∆S°₍₂₉₈₎[NH₃(г)] = 192,66  Дж/(моль ^. К);
∆S°₍₂₉₈₎[N₂(г)] = 191,50 Дж/(моль ^. К);
∆S°₍₂₉₈₎[N₂О(г)] = 219,83 Дж/(моль ^. К);
∆S°₍₂₉₈₎[Н₂О(г)] = 188,72 Дж/(моль ^. К).

Тогда

∆S°_{(х. р.)} = 4∆S°₍₂₉₈₎[N₂(г)] +3∆S°₍₂₉₈₎[H₂O(г)] — 3∆S°₍₂₉₈₎[N₂О(г)] — 2∆S°₍₂₉₈₎[NH₃(г)] = 
= [(4 ^. 191,50) + (3 ^. 188,72)] — [(3 ^. 219,83) + (2 ^. 192,66)] = 380,22 — 412,49 = 287,35 Дж/(моль ^. К).

Таким образом, ∆S° > 0. 

Вывод: 
Увеличение энтропии объясняется тем, что система в результате реакции переходит в менее устойчивое состояние, так как из 5 объёмов газообразных веществ происходит образование 7 объёмов газообразных веществ, т. е. объём системы увеличивается, система становится менее устойчивой. ∆S° > 0.

Ответ:  ∆S° = 287,35 Дж/(моль ^. К).
 

Энтальпия реакции

Задача 13.
Почему реакция имеет такую схему  C + O₂ = СО₂;  ∆Н = 402,24 кДж? Объясните, пожалуйста, откуда берётся это число «402,24кдж». Вычислите, сколько сгорело угля, если при этом выделилось 33 520 кДж? 
Решение:
В данном случае 402,24 кДж — это не просто тепловой эффект этой химической реакции, но еще и теплота образования оксида углерода СО₂ из элементов. Действительно, в этой реакции оксид углерода СО₂ образуется именно из составляющих его элементов — углерода и кислорода а не каким-нибудь другим способом. Таким образом, при образовании СО₂ из одного атома углерода (С) и двух атомов кислорода (О) выделяется 402,24 кДж. Стандартные энтальпии образования веществ приведены в специальных таблицах в справочниках по химии. Вообще, в справочниках энтальпия образования СО₂(г) равна -393,51 кДж/моль [∆H°(CO₂) = -393,51 кДж/моль].

Массу сгоревшего угля находим из уравнения реакции, получим:

 х г                                    33520 кДж
 C  + O2 =   СО2;  ∆Н = 402,24 кДж
12 г                                      x кДж

12 : х = 402,24 : 33520;
х = (12 ^. 33520)/402,24 = 1000 г или 1 кг.

Ответ: m(C) = 1 кг.