Дано уравнение реакции (см. вариант 10 в табл. 3) 1. Найдите в прил.1 стандартные энтальпии образования ∆H°(298° K) и стандартные энтропии S° (298° K) для всех веществ, участвующих в реакции. (Решение → 35698)

Заказ №38834

Дано уравнение реакции (см. вариант 10 в табл. 3) 1. Найдите в прил.1 стандартные энтальпии образования ∆H°(298° K) и стандартные энтропии S° (298° K) для всех веществ, участвующих в реакции. 2. Вычислите изменения энтальпии и энтропии при протекании прямой реакции в стандартных условиях. Сделайте вывод, экзо- или эндотермическая данная реакция и объясните знак ∆ S. 3. Вычислите энергию Гиббса прямой реакции в стандартных условиях ∆G° (298° К) и установите направление самопроизвольного протекания реакции. 4. Определите температуру, при которой реакция находится в равновесии. 5. Рассчитайте ∆G° при Т=Тр – 100 и Т= Тр + 100 и постройте график зависимости ∆G° и Т. Определите область температур самопроизвольного протекания реакции- и веществовосстановитель. 6. Вычислите значение константы равновесия (К) для температур: Т=Тр, Т= Tp -100, T=Tp – 100. Сделайте вывод о влиянии температуры на величину К и на смещение равновесия. 7.Как изменится энтропия, если к продуктам, полученным в результате реакции добавить 1 моль N2 ?

Решение:

1. В таблице указаны стандартные энтальпии образования ∆H°(298° K) и стандартные энтропии S° (298° K) для всех веществ, участвующих в реакции. 2CO +O2 =2CO2 Вещество ΔН0 298, кДж/моль S 0 298, Дж/(моль*К) 2CO2 2*(-393,51)=-787,02 2*213,66=463,32 2CO 2*(-110,53)=-221,06 2*197,55=395,1 O2 0 205,04 реакция -565,96 -136,82 2. 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 17 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 18 Стандартная энтальпия образования ΔНобр – теплота, выделяемая или поглощаемая при образовании 1 моль вещества из простых веществ, его составляющих, при стандартных условиях. Для данной реакции 2CO +O2 =2CO2 ∆rH = ∑ ni∆fHпрод – ∑ nj∆fHисх=-565,96 кДж/моль (см. табл.) ∆Hr <0, следовательно, данная реакция экзотермическая Для изолированных систем критерием самопроизвольного течения процесса является рост энтропии. Энтропия (физический смысл). Каждое макросостояние осуществляется за счет бесчисленного числа микросостояний. Больцман показал, что чем большее число микросостояний соответствует данному макросостоянию, тем больше термодинамическая вероятность системы, т.е. абсолютное значение энтропии является функцией термодинамической вероятности W. S=KLnW