Задание 4.2. Дайте термодинамическую характеристику реакции (варианты задания в табл. 4.1) на основании количественных расчётов 0 Hr , 0 Sr , 0 Gr . (Решение → 21148)

Заказ №38744

Задание 4.2. Дайте термодинамическую характеристику реакции (варианты задания в табл. 4.1) на основании количественных расчётов 0 Hr , 0 Sr , 0 Gr .

4.2.1. Выпишите из справочных таблиц (прил. 5, [25])) стандартные термодинамические свойства: 0 Hf (298), S 0 (298), 0 Gf (298) всех веществ, участвующих в реакции.

4.2.2. Охарактеризуйте процесс по величине стандартной энтальпии химической реакции 0 Hr : − Рассчитайте стандартную энтальпию химической реакции 0 Hr . − Определите, является реакция экзо- или эндотермической, выделяется или поглощается теплота в результате протекания реакции.

4.2.3. Охарактеризуйте процесс по величине стандартной энтропии химической реакции 0 Sr : − Рассчитайте стандартную энтропию химической реакции 0 Sr по абсолютным стандартным энтропиям веществ S 0 (298). − Объясните изменение энтропии 0 Sr (< 0; > 0; = 0), проведя анализ агрегатного состояния всех участвующих в реакции веществ и сравнив число газообразных молекул исходных веществ и продуктов реакции.

4.2.4. Охарактеризуйте процесс по величине энергии Гиббса химической реакции 0 Gr : − Рассчитайте стандартную энергию Гиббса 0 Gr : а) по стандартным энергиям Гиббса образования веществ 0 Gf (298); б) по уравнению Гиббса G = H – TS. Сравните полученные величины. Укажите направление протекания реакции при 298 К. − Определите знаки энергии Гиббса химической реакции 0 Gr и направление протекания реакции (прямая или обратная) при низких температурах ( T  0 ) и при высоких температурах ( T   ). Для этого проведите анализ уравнения Гиббса, допуская, что 0 Hr и 0 Sr не зависят от температуры.

4.2.5. Сделайте вывод об обратимости процесса. Для обратимой реакции рассчитайте равновесную температуру Тр.

4.2.6. Изобразите схематически график зависимости Gr от температуры, используя результаты анализа уравнения Гиббса. 4.2.7. Укажите для обратимой реакции при каких температурах, больших или меньших равновесной Тр, самопроизвольно протекает прямая реакция, а при каких – обратная.

Решение:

Уравнение реакции имеет вид: CO2(г) + 4H2(г) = CH4(г) + 2H2O(г) 4.2.1. Стандартные термодинамические свойства: Стандартные термодинамические свойства СО2(г) Н2(г) СН4(г) Н2О(г) ΔfH298 o , кДж/моль -393.51 0 -74.85 -241.84 S298 o ,Дж/(моль*К) 213.6 130.6 186.19 188.74 ΔfG298 o , кДж/моль -394.38 0 -50.82 -228.61 4.2.2. 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)