Заказ №38812

Для указанной реакции а) рассчитать стандартную энтальпию и энтропию; б) объяснить, какой из факторов: энтропийный или энтальпийный способствует самопроизвольному протеканию реакции в прямом направлении; в) в каком направлении (прямом или обратном) будет протекать реакция при 298К и 1000К; г) рассчитать температуру, при которой равновероятны оба процесса; д) назвать все способы увеличения концентрации продуктов равновесной смеси. е) построить график зависимости ΔGр (кДж) от Т (К) 47 PCl5(г) = PCl3(г) +Cl2 (г)

Решение:

1. Для проведения термодинамических расчетов используют справочные данные (таблицы термодинамических величин), в которых приводятся чаще всего стандартные энтальпии образования, энергии Гиббса образования и энтропии различных веществ: ΔН0 298, ΔG 0 298, S 0 298. Стандартная энтальпия образования и энергия Гиббса образования простых веществ принимаются равными нулю. Если элемент образует несколько простых веществ, то стандартным считается состояние элемента в виде наиболее устойчивой в данных условиях модификации (кислород, ромбическая сера, графит, кристаллический йод, жидкий бром и др.). Энтропии простых веществ не равны нулю. Для расчета ΔН0 , ΔG 0 , S 0 химических реакций применяют закон Гесса или его следствия. Расчетные данные относятся к мольным соотношениям веществ, которые указаны стехиометрическими коэффициентами химического уравнения. 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 Стандартная энтальпия образования ΔНобр – теплота, выделяемая или поглощаемая при образовании 1 моль вещества из простых веществ, его составляющих, при стандартных условиях. Для изолированных систем критерием самопроизвольного течения процесса является рост энтропии. Энтропия – мера состояния молекул, мера хаотичности системы. 584 Sпара>Sжидкости>Sтверд. Для реакции, проходящей при постоянном давлении (это большинство реакций в природе), Sср = H/T. Абсолютное значение энтропии всех веществ приводится в справочнике. Для расчета надо использовать следствия закона Гесса S 0 р-ции=𝚺nj𝚫S 0 j продукты -𝚺ni𝚫S 0 i исх.в-в В приложении указаны стандартные энтальпии образования ∆H°(298° K) и стандартные энтропии S° (298° K) для всех веществ, участвующих в реакции. PCl5(г) = PCl3(г) +Cl2 (г) Занесем данные по веществам, участвующим в реакции в таблицу 1. Таблица 1 Вычисление изменения энтальпии и энтропии при протекании прямой реакции в стандартных условиях Вещество ΔН0 298, кДж/моль S 0 298, Дж/(моль*К) Продукты реакции PCl3(г) -287,02 311,71 Cl2 (г) 0 222,98 Исходные вещества PCl5(г) -374,89 364,47 реакция 87,87 170,22 Для данной реакции ∆rH = ∑ ni∆fHпрод – ∑ nj∆fHисх=87,87кДж/моль (см. табл.3.1) ∆Hr >0, следовательно, данная реакция эндотермическая В системе участвуют только газообразные вещества. S 0 р-ции=𝚺nj𝚫S 0 j продукты -𝚺ni𝚫S 0 i исх.в-в =170,22Дж/(моль*К) (см. табл.3.1) S 0 р-ции>0 энтропия возрастает, то есть увеличивается беспорядок системы. 2. Самопроизвольный процесс в некоторой системе (где изменения и энтропии, и энтальпии относятся только к рассматриваемой системе) возможен, если: S – H/Т > 0, или H – T S < 0. Значение этой функции (ее знак): G = H – T S и определяет направление процесса. Функция состояния системы G называется энергией Гиббса, или изобарноизотермическим потенциалом, или свободной энергией (устар.) системы.