Определение возможности самопроизвольного протекания реакции

Возможность самопроизвольного протекания процесса гидрирования этилена

Задача 43.
Используя значения ∆Н°298 (кДж/моль) и ∆S°298 (Дж/моль?К) рассчитать ∆G реакции при температуре 277 °С:
С₂Н₄(г) + Н₂(г) = С₂Н₆(г).
Будет ли данная реакция протекать самопроизвольно?
Решение:
∆Н°С₂Н₄(г) = 52,3 кДж/моль;
∆Н°С₂Н₆(г) = -84,7 кДж/моль;
S°Н₂(г) = 130,5 Дж/(моль·К);
S°С₂Н₄(г) = 219,5 Дж/(моль·К),
S°С₂Н₆(г) = 220,5 Дж/(моль·К).

1. Расчет энтальпии реакции получим:

∆Н(х.р.) = ∆Н(обр.прод.) — ∆Н(обр.исх.);
∆Н(х.р.) = [∆Н°С₂Н₆(г)] – [∆Н°С₂Н₄(г)];
∆Н(х.р.) = [(-84,7)] — [52,3] = –137 кДж.

2. Расчет энтропии реакции получим:

∆S°(х.р.)= ∆S°(обр.прод.) — ∆S°(обр.исх.);
∆S°(х.р.) = [S°С₂Н₆(г)] — [S°С₂Н₄(г) + S°Н₂(г)];
∆S°298 = 220,5 – (219,5 + 130,5) = -129,5 Дж/(моль·К) = –0,1295 Дж/(моль·К).

Переведем температуру из шкалы Цельсия в шкалу Кельвина: Т = 273 + 227 = 500 К. Для расчета ∆G°(500) воспользуемся уравнением:

∆G°(500) = ∆H° – T∆S°;
∆G°(500) = –137 – 500·(–0,1295) = -72,25 кДж.

Таким образом,∆G°(500) < 0, поэтому самопроизвольное протекание данного процесса при 227 °С возможно, данная реакция может протекать в стандартных условиях.

Ответ: ∆G°(500) = -72,25 кДж;  реакция будет протекать самопроизвольно.

Возможность самопроизвольного протекания процесса окисления диоксида серы

Задача 44.
Вычислите стандартное изменение энергии Гиббса химических процессов при 25 °C для реакции:
SO₂(г)+1/2О₂(г) = SO₃(г).
Решение:
Значения величин из таблиц:
∆H°[SO₂(г)] = -296,9 кДж/моль;
∆H°[SO₃(г)] = -395,8 кДж/моль;
∆H°[O₂(г)] = 0 кДж/моль;
S°[SO₂(г)] = 205,04 Дж/(моль ^. K);
S°[SO₃(г)] = 256,7 Дж/(моль ^. K);
S°[O₂(г)] = 248,07 Дж/(моль ^. K).

1. Рассчитаем ∆H(х.р.), используя положение закона Гесса, получим:

∆H(х.р). = ∆H(обр.конечн.) – ∆H(обр.нач.).

Тогда

∆Н(х.р.) = ∆Н°298[SO₃(г)] — ∆Н°[SO₂(г)]  = -395,8 —  (-296,9) =  -98,9 кДж.

2. Рассчитаем ∆S(х.р.), используя положение закона Гесса, получим:

∆S(х.р.) = ∆S(обр.конечн.) – ∆S(обр.нач.).

Тогда

∆S(х.р.) = S°[SO₃(г)] — {S°[SO₂(г)] + 0,5S°[O2(г)]} = 256,7 — (205,04 + 0,5 ^. 248,07) =
= -124,035 Дж/(моль ^. K) = -0,124035 кДж/(моль ^. K).

3. Рассчитаем ∆G(х.р.), используя формулу:

∆G° = ∆H° — T∆S°, получим:

∆G° = -98,9 — 298(-0,124035) = -61,94 кДж/моль.

Так как ∆G° < 0, то данная реакция может протекать в стандартных условиях.

Ответ: ∆G° = -61,94 кДж/моль.