Равновесие системы. Энергия Гиббса. Энтропия | Задача 108-114

Вычисление энергии Гиббса и энтропии химической реакции

Видео:Энергия Гиббса. Практическая часть. 10 класс.Скачать

Энергия Гиббса. Практическая часть. 10 класс.

 

Видео:Введение в энтропию (видео 4) | Энергия | БиологияСкачать

Введение в энтропию (видео 4)  | Энергия | Биология

Энергия Гиббса

 

Задание 108. 
Исходя из значений стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ, Вычислите   реакции, протекающей по уравнению:
NH3 (г) + НСI (г)  =  NH4С1 (к)
Может ли эта реакция при стандартных условиях идти самопроизвольно?
Ответ: -92,08 кДж.
Решение:
Уравнение процесса имеет вид: 
NH3 (г) + НСI (г)  =  NH4С1 (к),       

Значения   и   находим из соотношений:

Значения    и находим из специальных таблиц, получим:

= (NH4Cl) – (NH3) +  (HCl);
  = -315.39 — [-46,19 + (-92,31)] = -176,89 кДж;
  =  S0(NH4Cl) – [ S0(NH3) +  S0(HCl)];
  = 94,5 – (192,5 + 186,68) = -284,68 Дж/моль . К.

Энергию Гиббса при соответствующих температурах находим из соотношения:

  — Т;
 = -176,89  – 298(-0,28468) = -92,08 кДж.

То, что < 0, указывает на возможность протекания прямой реакции при Т = 298 К и давлении взятых газов равном 1,01325 Па (760 мм. рт. ст. = 1 атм).

Ответ: -92,08 кДж.


Равновесие системы 

Задание 109.
При какой температуре наступит равновесие системы:
СО (г) + 2Н2 (г) = СН3ОН (ж);  = -128,05 кДж.
Ответ: 385,5 К.
Решение:
Уравнение процесса имеет вид:

СО (г) + 2Н2 (г) = СН3ОН (ж); = -128,05 кДж. 

Значение   находим из соотношения:

Значения   находим из специальных таблиц, получим:

  =S0  (СН3ОН) – [S0(СО) + 2 S0(H2)];
  = 126,8 – (197,91 + 2 .130,59) = -332,29 Дж/моль . К.

Энергию Гиббса при соответствующих температурах находим из соотношения:

  — Т;
  = -128,05  – 298(-0,33229) = -290,03 кДж.

То, что  < 0, указывает на возможность протекания прямой реакции при Т = 298 К и давлении взятых газов равном 1,01325 Па (760 мм. рт. ст. = 1 атм). Найдём температуру, при которой   = 0:

  — Т;

 

0 =    — Т;
 = Т/ ;
Т = /  = -128,05/0,33229  385,5 К.

Следовательно, при температуре 385,5 K начнется реакция  взаимодействия монооксида углерода с водородом. Иногда эту температуру называют температурой начала реакции.

Ответ: 385,5 К.


Задание 110.
При какой температуре наступит равновесие системы 
СН4 (г) + СО2 (г) =2СО (г) + 2Н2 (г);   = +247,37 кДж.
Ответ: 961,9 К.
Решение:
Уравнение процесса имеет вид:

СН4 (г) + СО2 (г) =2СО (г) + 2Н2 (г);    = +247,37 кДж.

Значение   находим из соотношения:

Значения   находим из специальных таблиц, получим:

  = [2S0 (СО) + 2S0 (Н2)] – [S0 (CH4)] +  S0(СО)];
  = (2 . 197,91) +2(130,59) – (186,19 + 213,65) = +257,16 Дж/моль . К.

Найдём температуру, при которой   = 0:

0 =    — Т;
 = Т/ ;
Т = /  = -247,37/0,25716  961,9 К.

Следовательно, при температуре 961,9 K начнется реакция  взаимодействия диоксида углерода с метаном. Иногда эту температуру называют температурой начала реакции.

Ответ:  961,9 К.


 Вычисление энергии Гиббса

Задание 111. 
На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите   реакции, протекающей по уравнению:

4NH3 (г) + 5O2 (г) =  4NO (г) + 6H2O (г)
Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Ответ:  -957,77 кДж.
Решение
Уравнение процесса:

4NH3 (г) + 5O2 (г) =  4NO (г) + 6H2O (г)

  =   — Т;   и   — функции состояния системы, поэтому

 

  = 4 (NО) + 6 (Н2О) – [4(NH3) + 5 (О2)];
  = 4(90,37) + 6(-241,83)] – [4(-46,19)  = -904,74 кДж;
  = 4S0 (NO) + 6S0 (H2O)  – [4S0(NH3) + 5S0 (O2)];
  = 4(210,2) + 6(188,72) – [4(192,5)+ 5(205,03)] = +177,97 Дж/моль . К.

Энергию Гиббса при соответствующих температурах находим из соотношения:

   =  — Т;
  = -904,74   – 298(-0,17797) = -957,78 кДж.

То, что  < 0, указывает на возможность протекания прямой реакции при Т = 298 К и давлении взятых газов равном 1,01325 Па (760 мм. рт. ст. = 1 атм).

Ответ:  -957,77 кДж.


Задание 112.
На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите   реакции, протекающей по уравнению:

СО2 (г) + 4Н2 (г) = СН4 (г) + 2Н2О (ж).
Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Ответ: -130,89 кДж.
Решение:
 Уравнение процесса: 

СО2 (г) + 4Н2 (г) = СН4 (г) + 2Н2О (ж)
    — Т   и   — функции состояния, поэтому

=  (СН4) + 2 (Н2О) –   (СО2)];
  = -74,82 + 2(-285,84) – (-393,51) = -253,02 кДж;
  =  S0(СН4) + 2S0 (H2O)  – [S0(СО2) + 4S02)];
  = 186,19 + 2(69,94) – [213,65 + 4(130,59)] = -409,94 Дж/моль .

Энергию Гиббсапри соответствующих температурах находим из соотношения:

    =  — Т;
  = -252,02   – 298(-0,40994) = -130,89 кДж.

То, что  < 0, указывает на возможность протекания прямой реакции при Т = 298 К и давлении взятых газов равном 1,01325 Па (760 мм. рт. ст. = 1 атм).

Ответ:  -130,89 кДж.


Задание: 113.
Вычислите  ,   и   реакции, протекающей по уравнению:
Ее2О3 (к) + 3Н2 (г) = 2Ее (к) + 3Н2О (г).
Возможна ли реакция восстановления Ее2О3 водородом при 500 и 2000 К? Ответ: +96,61 кДж; 138,83 Дж/моль . К; 27,2 кДж; -181,05 кДж.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:   

Ее2О3 (к) + 3Н2 (г) = 2Ее (к) + 3Н2О (г).

Значения   и   находим из соотношений:

Значения   и   находим из соотношений:

Значения    и находим из специальных таблиц, получим:

  = 3 (Н2О) – ( (Ее2О3);
  = 3(-241,83) — (-822,1)] = 96,61 кДж;
  = 3S02О) + 2S0(Fe) – [S0(Ее2О3) + 3S0(H2)];
  = 3(188,72) + 2(27,2) – [89?96 + 3(130,59) = -138,83 Дж/моль . К.

 

Энергию Гиббса при соответствующих температурах находим из соотношения:

  — Т;
  = -96,61  – 500(-0,13883) = +27,2 кДж;

То, что  > 0, указывает на невозможность протекания прямой реакции при Т = 298 К и давлении взятых газов равном 1,01325 Па (760 мм. рт. ст. = 1 атм), т. е. при температуре 500 К восстановление Ее2О3 водородом не протекает.

 (2000) = -96,61  – 2000(-0,13883) = -181,05 кДж

То, что  < 0, указывает на возможность протекания прямой реакции при Т = 298 К и давлении взятых газов равном 1,01325 Па (760 мм. рт. ст. = 1 атм), т. е. при температуре 2000 К восстановление Ее2О3 водородом протекает.

Ответ: +96,61 кДж; 138,83 Дж/моль . К; 27,2 кДж; -181,05 кДж.


Задание 114.
Какие из карбонатов ВеСО3, СаСО3 или ВаСО3 — можно получить при взаимодействии соответствующих оксидов с СО2? Какая реакция идет наиболее энергично? Вывод сделайте, вычислив   реакций. Ответ: +31,24 кДж; -130,17 кДж; -216,02 кДж.
Решение:
Значения   приведены в специальных таблицах.

а) ВеО (к) + СО2 (г) = ВеСО3 (к)

Находим:

  =  (ВеСО3) – [ (ВеО) +  (CO2)];
  = -944,75 – [-581,61 + (-394,38)] = +31,24 кДж

То, что > 0, указывает на невозможность протекания прямой реакции при Т = 298 К и давлении взятых газов равном 1,01325 Па (760 мм. рт. ст. = 1 атм), т. е. карбонат бериллия нельзя получить из ВеО и СО2 при н.у..

б) ВаО (к) + СО2 (г) = ВаСО3 (к)

Находим:

  =  (ВаСО3) – [ (ВаО) +  (CO2)];
  = -1138,8 – [-528,40 + (-394,38)] = -216,02 кДж

То, что  < 0, указывает на возможность протекания прямой реакции при Т = 298 К и давлении взятых газов равном 1,01325 Па (760 мм. рт. ст. = 1 атм), т. е. карбонат бария можно получить из ВаО и СО2 при н.у.

в) СаО (к) + СО2 (г) = СаСО3 (к)

Находим:

  =  (СаСО3) – [ (СаО) +  (CO2)];
  = -1128,75– [-604,2 + (-394,38)] = -130,17 кДж

То, что  < 0, указывает на возможность протекания прямой реакции при Т = 298 К и давлении взятых газов равном 1,01325 Па (760 мм. рт. ст. = 1 атм), т. е. карбонат кальция можно получить из СаО и СО2 при н.у..

Ответ:  +31,24 кДж; -130,17 кДж; -216,02 кДж.

Так как  реакции получения ВеСО3 (-216,02 кДж) больее электроотрицательнее, чем   реакции получения СаСО3 (-130,17 кДж), то реакция получения ВеСО3 идет наиболее энергично.

💡 Видео

Свободная энергия Гиббса. 10 класс.Скачать

Свободная энергия Гиббса. 10 класс.

Селиверстов А. В. - Молекулярная физика - Семинар 24Скачать

Селиверстов А. В. - Молекулярная физика - Семинар 24

Энергия ионизации (видео 8) | Периодическая таблица| ХимияСкачать

Энергия ионизации (видео 8) | Периодическая таблица|  Химия

Второй закон термодинамики (видео 5) | Энергия | БиологияСкачать

Второй закон термодинамики (видео 5) | Энергия | Биология

Необратимость процессов в природе | Физика 10 класс #42 | ИнфоурокСкачать

Необратимость процессов в природе | Физика 10 класс #42 | Инфоурок

Урок 111 (осн). Задачи на изменение внутренней энергииСкачать

Урок 111 (осн). Задачи на изменение внутренней энергии

Лекция В.Бесселя «Альтернативные источники энергии: экономическая реальность или мечта будущего»Скачать

Лекция В.Бесселя «Альтернативные источники энергии: экономическая реальность или мечта будущего»

Обратимость и необратимость химических реакций. Химическое равновесие. 1 часть. 9 класс.Скачать

Обратимость и необратимость химических реакций. Химическое равновесие.  1 часть. 9 класс.

Лекция 1. Введение в аналитическую химию. Равновесие в гомогенных системах.Скачать

Лекция 1. Введение в аналитическую химию. Равновесие в гомогенных системах.

Превращение энергии при электромагнитных колебаниях | Физика 11 класс #11 | ИнфоурокСкачать

Превращение энергии при электромагнитных колебаниях | Физика 11 класс #11 | Инфоурок

ВИЛКА АВРАМЕНКО или возможный патент ТЕСЛЫ.Как передать энергию по одному проводуСкачать

ВИЛКА АВРАМЕНКО или возможный патент ТЕСЛЫ.Как передать энергию по одному проводу

Мастер-класс : Гармония тела и сознания «Руководство по применению»Скачать

Мастер-класс : Гармония тела и сознания «Руководство по применению»

Испытание оборудования электрических подстанцийСкачать

Испытание оборудования электрических подстанций

Консультация по термодинамике. Часть 1Скачать

Консультация по термодинамике. Часть 1

34. Второе начало термодинамикиСкачать

34. Второе начало термодинамики

Энергия будущего: возобновляемые источники и системы накопления энергииСкачать

Энергия будущего: возобновляемые источники и системы накопления энергии
Поделиться или сохранить к себе:
Конспекты лекций по химии