Чем можно объяснить, что при стандартных условиях невозможна экзотермическая реакция, протекающая по уравнению H2(г)+CO2(г)=CO(г)+Н2O(ж) Н=-2,85 кДж? Вывод сделайте на основании качественного изменения энтропии. (Решение → 24355)

Заказ №38836

Чем можно объяснить, что при стандартных условиях невозможна экзотермическая реакция, протекающая по уравнению H2(г)+CO2(г)=CO(г)+Н2O(ж) Н=-2,85 кДж? Вывод сделайте на основании качественного изменения энтропии. Зная тепловой эффект реакции и абсолютные стандартные энтропии (см. табл. 1) соответствующих веществ, определите G 0 298 этой реакции. Таблица 1 вещество формула S 0 298 , Дж/(моль*К) угарный газ СО (г) 197,91 вода H2O(ж) 69,94 углекислый газ CO2(г) 213,65 водород H2(г) 130,59

Решение:

При химических реакциях происходят глубокие качественные изменения в системе, рвутся связи в исходных веществах и возникают новые связи в конечных продуктах. Эти изменения сопровождаются поглощением или выделением энергии. В большинстве случаев этой энергией является теплота. Внутренняя энергия системы U- это общий ее запас, включающий энергию поступательного и вращательного движения молекул, энергию внутримолекулярных колебаний атомов и атомных групп, энергию движения электронов, внутриядерную энергию и т.д. Внутренняя энергия – полная энергия системы без потенциальной энергии, обусловленной положением системы в пространстве, и без кинетической энергии системы как целого. Абсолютное значение внутренней энергии U веществ неизвестно, так как нельзя привести систему в состояние, лишенное энергии. Внутренняя энергия, как и любой вид энергии, является функцией состояния, т.е. ее изменение однозначно определяется состоянием системы и не зависит от пути перехода, по которому протекает процесс ∆U = U2 – U1, где ∆U- изменение внутренней энергии системы при переходе от начального состояния U1 в конечное U2. Если U2 > U1, то ∆U > 0. Если U2 < U1, то ∆U < 0. Так как большинство химических реакций проходит при постоянном давлении, то для изобарно-изотермического процесса (p-const, T-const) теплота Qp=∆U+p∆V; Qp=(U2-U1)+p(V2-V1); Qp=(U2+pV2)-(U1+pV1). Сумму U+pV обозначим через H, тогда Qp=H2-H1=∆H. Величину Н называют энтальпией. Таким образом, теплота при p=const и T=const приобретает свойство функции состояния и не зависит от пути, по которому протекает процесс. Отсюда теплота реакции в изобарно-изотермическом процессе Qp равна изменению энтальпии системы ∆H (если единственным видом работы является работа расширения): Qp = - ∆H. Энтальпия, как и внутренняя энергия, является функцией состояния; ее изменение (∆H) определяется только начальными и конечными состояниями системы и не зависит от пути перехода. Нетрудно видеть, что теплота реакции в изохорно-изотермическом процессе (V = const, T = const), при котором ∆V = 0, равна изменению внутренней энергии системы: QV = ∆U. Теплоты химических процессов, протекающих при p, T=const и V, T = const, называют тепловыми эффектами. При экзотермических реакциях энтальпия системы уменьшается и ∆H0 (Н2>Н1). В дальнейшем тепловые эффекты всюду выражается через ∆rH. Термохимические расчеты основаны на законе Гесса (1840): тепловой эффект реакции зависит только от природы и физического состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от пути перехода. Часто в термохимических расчетах применяют следствие из закона Гесса: тепловой эффект реакции (∆rH) равен сумме теплот образования (∆fH) продуктов реакции за вычетом суммы теплот образования исходных веществ с учетом коэффициентов перед формулами этих веществ в уравнении реакции ∆rH = ∑ ni∆fHпрод – ∑ nj∆fHисх