![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Вплив температури на можливість перебігу хімічних процесів
Задача 8. Визначіть, при якій температурі реакція, представлена рівнянням C графіт + H2O(г) = CO(г) + H2(г) стає термодинамічно можливою. Зміни значень D H 0х.р та D S 0х.р зі зміною температури вважати незначними, тобто D H 0 Т х.р » D H 0298, х.р, D S 0 Т х.р » D S 0298, х.р. Розв’язання. Для цього виписуємо необхідні термодинамічні дані з довідника фізико-хімічних величин (додаток 2): D H 0298 (CO(г)) = -110, 5 кДж/моль; D H 0298 (H2O(г)) = -241, 8 кДж/моль; S 0298 (C графіт) = 5, 7 Дж/(моль× К); S 0298 (H2O(г)) = 188, 7 Дж/(моль× К); S 0298 (CO(г)) = 197, 5 Дж/(моль× К); S 0298 (H2(г)) = 130, 5 Дж/(моль× К). Розраховуємо зміну ентропії у процесі за стандартних умов (формула 9.2): D S 0х.р = S 0298 (CO(г)) + S 0298 (H2(г)) - S 0298 (H2O(г)) - S 0298 (C графіт); D S 0х.р = 130, 5 + 197, 5 - 188, 7 - 5, 7 = 133, 6 Дж/К = 0, 134 (кДж/К). Розраховуємо зміну ентальпії у процесі за стандартних умов (формула 9.1): D H 0 х .р = D H 0298 (CO(г)) + D H 0298(H2(г)) - D H 0298 (H2O(г)) - D H 0298 (C графіт); D H 0х.р = -110, 5 + 0 - (-241, 8) - 0 = 131, 3 (кДж). Зміну енергії Гіббса у даній реакції за стандартних умов розраховуємо за формулою (9.3): D G 0х.р = D H 0х.р. - Т D S 0х.р; D G 0х.р = 131, 3 - 298 × 0, 134 = 91, 37 (кДж). За стандартних умов цей процес є термодинамічно неможливим (оскільки D G 0х.р > 0), але він є оборотним (табл. 10.1): високі температури сприяють перебігу реакції у прямому напрямі. Визначаємо температуру, за якою реакція стає термодинамічно можливою: D G 0 Т х.р £ D H 0 Т х.р - Т D S 0 Т х.р; D G 0 Т х.р £ 0, тому D H 0 Т х.р - Т D S 0 Т х.р £ 0; Т ³ D H 0 Т х.р/D S 0 Т х.р; Т ³ 980 К. Отже, при температурі більше 980 К реакція буде проходити у прямому напрямі. Задача 9. Поясніть, за рахунок якого фактора - ентальпійного чи ентропійного - можливе проходження за стандартних умов екзотермічної реакції, представленої термохімічним рівнянням: 2Be(к) + O2(г) = 2BeO(к), D H 0х.р = -1197, 4 кДж. Розв’язання. Проаналізуємо рівняння D G 0х.р = D H 0х.р - Т D S 0х.р. Дана хімічна реакція є екзотермічною, оскільки за умовою D H 0х.р < 0. Визначимо знак зміни стандартної ентропії в реакції, якщо вважаємо, що зміна ентропії головним чином залежить від зміни кількості молів тільки газоподібних речовин. Серед вихідних речовин 1 моль газу, а серед продуктів реакції - жодного. Тому за формулою D n х.р = (S nі) прод - (S nі) вих. зміна кількості молів газів у процесі дорівнює: D n х.р= 0 - 1 = -1(моль). Оскільки D n х.р < 0, невпорядкованість системи дещо зменшується, а тому ентропія також зменшується (отже, D S 0х.р < 0). Надалі потрібно пам’ятати, що абсолютна температура Т - величина завжди додатна. За умовою задачі ця реакція довільно відбувається за стандартних умов, тому зміна вільної енергії Гіббса D G 0х.р < 0. Це можливо тільки у разі, коли ½ D H 0х.р½ > ½ Т D S 0х.р½, тобто ентальпійний фактор за абсолютною величиною перевищує ентропійний. Отже, за стандартних умов рушійною силою даної реакції є ентальпійний фактор.
|