Выполните следующие восемь заданий для данной реакции (табл. 4) (справочные величины, необходимые для расчетов, возьмите в прил. 1): 1. По значениям стандартных энтальпий образования участвующих в реакции веществ (Решение → 44622)

Заказ №70602

Выполните следующие восемь заданий для данной реакции (табл. 4) (справочные величины, необходимые для расчетов, возьмите в прил. 1): 1. По значениям стандартных энтальпий образования участвующих в реакции веществ 0 H0 298 вычислите тепловой эффект реакции при стандартных условиях H0 298. Выделяется или поглощается тепло при протекании реакции? Эндо- или экзотермической является данная реакция? Каким будет тепловой эффект, если расходуется 1 кг одного из исходных веществ? 2. Качественно оцените знак изменения энтропии при протекании реакции (∆S > 0, ∆S < 0 или ∆S ≈ 0). Объясните полученный результат. 3. По значениям стандартных энтропий участвующих в реакции веществ S0 298 вычислите изменение энтропии реакции при стандартных условиях 0 S 0 298 . 4. Качественно оцените возможность протекания реакции: а) при высоких температурах, т.е. при Т → ∞, б) при низких температурах, т.е. при Т → 0. 5. Вычислите изменение энергии Гиббса G0 298 реакции, протекающей при стандартных условиях. Возможно ли самопроизвольное протекание реакции? 6. Вычислите изменение энергии Гиббса 0 G0 Т реакции, протекающей при стандартном давлении и температуре T, считая, что H0 298 и S 0 298 не зависят от температуры (метод Улиха). Определите температуру T0 , при которой реакция меняет свое направление. 7. Постройте график зависимости G0 Т от температуры. Сделайте вывод о влиянии температуры на вероятность самопроизвольного протекания процесса в прямом направлении. 214 8. Выразите константу равновесия реакции KP через парциальные давления Р участников реакции. Рассчитайте термодинамическую константу равновесия при температурах 298 К и Т. Укажите, при какой температуре равновесная смесь богаче продуктами реакции. Все термодинамические расчеты необходимо выполнять с использованием температуры по шкале Кельвина. 19 FeO(к) + H2(г) = Fe(к) + H2O(г) 750оС

Решение:

1. Вычислим тепловой эффект реакции при стандартных условиях. Согласно первому следствию из закона Гесса:  0 х.р. = (f 0 Fe+ f 0 H2O) – (f 0 FeO + f 0 H2)  0 х.р. = 0 + (-241,81) - (-264,85 + 0) = 23,04 кДж  0 х.р. >0, реакция эндотермическая, протекает с поглощением тепла. При восстановлении 1 кг FeO что составит 1000/72=13,89 моль (где 72 – молярная масса FeO), поглотится: 23,04*13,89=320,03 кДж тепла. 2. Реакция протекает без изменения количества моль газообразных веществ, поэтому ∆S ≈ 0 3. Вычислим энтропию реакции при стандартных условиях. Согласно первому следствию из закона Гесса: S 0 х.р. = (S0 Fe+ S0 H2O) – (S0 FeO + S0 H2) S 0 х.р. = 27,15 + 188,7 - (60,75+130,52) = 24,58 Дж/К 4. Направление протекания реакции определяем по изменению энергии Гиббса: ∆G = ∆H – T∆S а) При высоких температурах, т.е. при T→ ∞, величиной ∆H в уравнении можно пренебречь, значит, ∆G  – T∆S. Для нашей реакции ∆S > 0, следовательно, ∆G < 0. Уменьшение величины энергии Гиббса свидетельствует о возможности протекания реакции в прямом направлении б) При низких температурах, т.е. при T→ 0, можно пренебречь величиной T∆S, тогда ∆G  ∆H. В нашем примере ∆H > 0, следовательно, ∆G > 0 и протекание реакции в прямом направлении невозможно