Задание 4.1. Дайте термодинамическую характеристику реакции (варианты задания в табл. 4.1) на основании качественной оценки знаков Hr , Sr , Gr . (Решение → 21171)

Заказ №38744

Задание 4.1. Дайте термодинамическую характеристику реакции (варианты задания в табл. 4.1) на основании качественной оценки знаков Hr , Sr , Gr .

4.1.1. Определите знак энтальпии химической реакции Hr ( > 0 или < 0), определив тип реакции: горения, соединения или разложения. Если тип реакции трудно отнести к указанным выше, выпишите из справочных таблиц (прил. 5, [25]) стандартные энтальпии образования 0 Hf (298) веществ, участвующих в реакции, и сделайте расчёт 0 Hr , используя следствие из закона Гесса. По знаку Hr , определите, является реакция экзотермической или эндотермической, выделяется или поглощается теплота в результате протекания реакции.

4.1.2. Определите знак энтропии химической реакции Sr (> 0 или < 0), по изменению (уменьшению или увеличению) числа молекул газов в результате протекания реакции. По знаку Sr определите, как изменяется беспорядок в системе в результате протекания реакции.

4.1.3. Определите знаки энергии Гиббса химической реакции Gr при низких температурах ( T  0 ) и при высоких температурах ( T   ), проведя анализ уравнения Гиббса G = H – TS и допуская, что Hr и Sr не зависят от температуры. По знаку 0 Gr определите направление протекания реакции (прямая или обратная) при низких и высоких температурах. Сделайте вывод об обратимости процесса.

Решение:

Уравнение реакции имеет вид: CO2(г) + 4H2(г) = CH4(г) + 2H2O(г) 4.1.1. Данную реакцию трудно отнести к какому-либо типу реакции, поэтому произведем расчет теплового эффекта реакции, согласно следствию из закона Гесса: ΔrH298 o = ΔH298 o (CH4) + 2* ΔH298 o (H2O) - ΔH298 o (CO2) – 4* ΔH298 o (H2) = (-74.85) + 2*(-241.84) – (-393.51) – 4*0 = - 165.02 (кДж/моль) Так как значение ΔrH298 o <0, значит, данная реакция является экзотермической и протекает с выделением тепла. 4.1.2. Количество молей продуктов равно 3, а количество молей исходных веществ равно 5, следовательно, энтропия уменьшается и ΔS<0 и значит, беспорядок в системе уменьшается.