Пример 1. Не производя вычислений, определите знак изменения энтропии в следующих реакциях:
Решение . В реакции (1) 1 моль NH4NO3 в кристаллическом состоянии образует 3 моль газов, следовательно, DrS1>0.
В реакциях (2) и (3) уменьшается как общее число молей, так и число молей газообразных веществ. Так что DrS2rS3rS3 имеет более отрицательное значение, чем DrS2, т.к. SH2O(Ж) Решение . Для ответа на вопрос следует вычислить DrG°(298 K) прямой реакции. Зная, что DG есть функция состояния и что DfG°(298 K) для простых веществ, находящихся в устойчивых (базовых) состояниях, равны нулю, находим DrG°(298 K) процесса:
DrG°(298 K) = [2 моль × (–137,27) кДж/моль+ 2 моль × 0 кДж/моль] – [1 моль × (–50,79) кДж/моль + 1 моль × (–394,38) кДж/моль] = 170,63 кДж.
Так как DrG°(298 K)>0, то самопроизвольное протекание прямой реакции при стандартных условиях невозможно.
Пример 3. По изменению энтропии реакции определите, может ли следующая реакция протекать самопроизвольно при постоянной температуре:
Решение . Из табл. П3 находим:
Изменение энтропии химической реакции (DrS°) равно:
DrS° = 1 моль ×229,5 Дж/(моль×К) – [ 2 моль ×5,69 Дж/(моль×К) +
+3 моль×130,59 Дж/(моль×К)]=–173,65 Дж/К.
Данная реакция самопроизвольно протекать не может, так как DrS° Решение . Находим значение DrG°(298 K) рассматриваемых реакций.
Из табл. П4 находим:
DfG°(298 K) (HCl) = –95,2 кДж/моль;
DfG°(298 K) (HI) = 1,8 кДж/моль;
Отсюда для реакций (1) и (2) соответственно:
DrG°(298 K) = 2 моль × (–95,2) кДж/моль – 2 моль × 1,8 кДж/моль = –194,0 кДж;
DrG°(298 K) = 2 моль × 1,8 кДж/моль – 1 моль × (–33,8) кДж/моль= =37,4 кДж.
Отрицательный знак DrG°(298 K)1 указывает на возможность самопроизвольного протекания реакции (1), а положительное значение DrG°(298 K)2 означает, что реакция (2) в указанных условиях протекать не может.
Пример 5. Вычислить стандартное изменение свободной энергии Гиббса при 298,15 К для реакции NH3(Г) + HCl(Г) = NH4Cl(К) на основании стандартных значений DfH°(298 K) и S°(298 K) (табл.П2 и П3).
DrH° = 1 моль × (-315,39) кДж/моль – [1 моль × (-46,19) кДж/моль + 1 моль × (-92,31) кДж/моль] = -176,89 кДж (реакция экзотермическая).
Находим изменение энтропии реакции:
DrS° = 1 моль × 94,5 Дж/(моль×К) – [ 1 моль × 192,5 Дж/(моль×К) + 1 моль × 186,68 Дж/(моль×К)] = -284,68 Дж/К.
Затем находим изменения свободной энергии Гиббса процесса:
DrG°(298 K) = –176,89кДж + 298,15 К × 284,68×10 –3 кДж/К = –92,01 кДж.
Пример 6. Найдите изменение энтропии при плавлении 250 г свинца, если его удельная теплота плавления 23040 Дж/кг, а температура плавления составляет 327,4 °С .
Решение . Изменение энтропии при переходе вещества из одного агрегатного состояния в другое равно:
где DiH – теплота обратимого фазового превращения (i – подстрочный индекс, указывающий характер фазового перехода); Т – абсолютная температура фазового превращения.
Теплота плавления 0,25 кг свинца 23040 Дж/кг × 0,25 кг = 5760 Дж.
Абсолютная температура 327,4 + 273,15 = 600,55(К).
Изменение энтропии при плавлении 250г свинца DmS =5760 Дж/600,55 К = 9,59 Дж/К.
Контрольные вопросы
101. Определите знак изменения энтропии для реакции
Возможно ли протекание этой реакции в стандартных условиях?
102. Возможна ли следующая реакция:
2Hg2Cl2(К) = 2HgCl2(К) + 2Hg(Ж)? Ответ подтвердите расчётом DrG° (298 K) этой системы. Ответ : невозможна.
103. При какой температуре наступит равновесие системы
4HCl(Г) + O2(Г) 2H2O(г) + 2Cl2(Г), DH°= –114,42 кДж?
Хлор или кислород в этой системе является более сильным окислителем и при каких температурах? Ответ : 891 К.
104. Восстановление Fe3O4 оксидом углерода идёт по уравнению
Рассчитайте DrG° (298 K) и решите, возможно ли самопроизвольное протекание этой реакции при стандартных условиях? Чему равно изменение энтропии в этом процессе? Ответ : 24,19 кДж; 31,34 Дж/К.
105. Рассчитайте значения DrG° (298 K) реакций (а,б,в) и установите, в каком направлении они могут протекать самопроизвольно в стандартных условиях:
а) NiO(К) + Pb(К) Ni(К) + PbO(К);
б) Pb(К) + CuO(К) PbO(К) + Cu(К);
в) 8Al(К) + 3Fe3O4(К) 9Fe(К) + 4Al2O3(К).
Ответ : а) 22,5 кДж; б) – 59,7 кДж; в) – 3286,4 кДж.
106. Вычислите DrG° (Т) для реакции
при 25 °С, 500 °С и 1500 °С. Зависимостью DrH°и DrS° от температуры пренебречь. Постройте график зависимости DrG° от температуры и по графику найдите температуру, выше которой данная реакция в стандартных условиях может протекать самопроизвольно.
Ответ : 129,55 кДж; 53,3 кДж; – 107,1 кДж.
107. Определите знаки DrH°, DrS° и DrG° для реакции
АВ(К) + В2(К) АВ3(К) ,
протекающей при 298 К в прямом направлении. Убывать или возрастать будет DrG° (298 К) с ростом температуры? Ответ : DrS° Ответ : 120,5 Дж/К.
109. Вычислите изменение энтропии при испарении 250г воды при 25 °С, если молярная теплота испарения воды при этой температуре равна 44,08 кДж/моль. Ответ : 2053,4 Дж/К.
110. Теплота испарения бромбензола при 429,8 К равна 241,0 Дж/г. Определите DvS при испарении 1,25 моль бромбензола. Ответ : 110,0 Дж/К.
111. Изменение энтропии при плавлении 100г меди равно 1,28 Дж/К. Рассчитайте удельную теплоту плавления меди, если температура плавления меди равна 1083 °С. Ответ : 17358,7 Дж/кг.
112. Удельная теплота плавления льда 33480 Дж/кг. Определите изменение молярной энтропии при плавлении льда. Ответ : 2,206 Дж/(моль×К).
113. Уменьшается или увеличивается энтропия при переходах:
а) воды в пар; б) графита в алмаз? Почему? Вычислите DS°(298 K) для каждого превращения. Сделайте вывод о количественном изменении энтропии при фазовых и аллотропических превращениях. Ответ : а) 118,78 Дж/(моль×К); б) – 3,25 Дж/(моль×К).
114. Реакция горения ацетилена идёт по уравнению
Вычислите DrG° (298 К) и DrS° (298 К). Объясните уменьшение энтропии в результате этой реакции. Ответ : –1235,15 кДж; –216,15 Дж/К.
115. Чем можно объяснить, что при стандартных условиях невозможна экзотермическая реакция
Зная тепловой эффект реакции и абсолютные энтропии соответствующих веществ, определите DrG° (298 К) этой реакции. Ответ : 19,92 кДж.
116. Прямая или обратная реакция будет протекать при стандартных условиях в системе
2NO(Г) + O2(Г) 2NO2(Г)?
Ответ мотивируйте, вычислив DrG° (298 К) прямой реакции.
Ответ : – 69,70 кДж.
117. Исходя из значений стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ, вычислите DrG° (298 К) реакции, протекающей по уравнению
Может ли эта реакция при стандартных условиях идти самопроизвольно?
Ответ : – 92,01 кДж.
118. При какой температуре наступит равновесие системы
CO(Г) + 2H2(Г) CH3OH(Ж), DH° = – 128,05 кДж?
119. При какой температуре наступит равновесие системы
CH4(Г) + CO2(Г) 2CO(Г) + 2H2(Г), DH° = 247,37 кДж?
120. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите DrG° (298 К) реакции, протекающей по уравнению
Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Ответ :
– 957,79 кДж.
121. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите DrG° (298 К) реакции, протекающей по уравнению
Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Ответ :
– 130,79 кДж.
122. Вычислите DrH°, DrS° и DrG°(T) реакции, протекающей по уравнению
Возможна ли реакция восстановления Fe2O3 водородом при температурах 500 К и 2000 К? Ответ : 96,61 кДж; 138,73 Дж/К; 27,2 кДж;
–180,85 кДж.
123. Какие из карбонатов: BeCO3 или BaCO3 – можно получить по реакции соответствующих оксидов с СО2? Какая реакция идёт наиболее энергично? Вывод сделайте, вычислив DrG° (298 К) реакций.
Ответ : 31,24 кДж; –216,02 кДж.
124. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите DrG° (298 К) реакции, протекающей по уравнению
Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Ответ :
–142,13 кДж.
125. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите DrG° (298 К) реакции, протекающей по уравнению
Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Ответ :
–1331,26 кДж.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Лучшие изречения: Как то на паре, один преподаватель сказал, когда лекция заканчивалась – это был конец пары: "Что-то тут концом пахнет". 8413 – | 8029 – или читать все.
78.85.5.224 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.
Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно
N2 (г) +02 (г) = 2NO (г)
- Попроси больше объяснений
- Следить
- Отметить нарушение
AwolGame 11.10.2018
Ответ
Энтропия изолированной системы возрастает:
– если происходят фазовые превращения: Твердое вещество → жидкое → газообразное. В данной реакции таких превращений нет.
– если в результате процесса увеличивается количество молей газообразных продуктов. В данной реакции этого не происходит, так как количество молей исходных веществ равно количеству молей получающихся в результате реакции веществ.
– если усложняется химический состав, в нашем случае усложнение не очень значительное, т.е. молекула NO ненамного сложнее молекул N₂ и О₂.
Скорее всего энтропия повысится, но незначительно.
Изменение энтропии реакции равно:
ΔS реак = ΣS⁰ прод – ΣS⁰ реаг = 2S⁰NO – (S⁰N₂ + S⁰O₂) = 2*210,64 – (191,5 + 205,04) = 27,74 Дж/К
Консультации и решение задач по химии.
[администратор рассылки: Roman Chaplinsky / Химик CH (Модератор)]
Лучшие эксперты в этом разделе
Roman Chaplinsky / Химик CH Статус: Модератор Рейтинг: 92 |
Михаил Александров Статус: Профессор Рейтинг: 28 |
SFResid Статус: Мастер-Эксперт Рейтинг: 1 |
Перейти к консультации №: |
Многоуважаемые эксперты . прошу помощи в решении задачи :
Предскажите знак изменения энтропии в следующих реакциях и проверьте предсказания расчетами :
Спасибо огромное .
Состояние: Консультация закрыта
Здравствуйте, Колясников Кирилл Александрович!
В обеих реакциях энтропия уменьшится, так как среди исходных веществ имеется газы (а у газов обычно очень высокая энтропия), а протукты вляются твёрдыми веществами (у которых энтропия низкая).
ΔS1=ΔS(CaCO3)-ΔS(CO2)-ΔS(CaO)=92.9-213.68-39.7=-160.48 Дж/(моль*К)
ΔS2=ΔS(Al2(SO4)3)-3*ΔS(SO3)-ΔS(Al2O3)=239.2-3*256.69-50.92=-581.79 Дж/(моль*К)
0
Отправлять сообщения
модераторам могут
только участники портала.
ВОЙТИ НА ПОРТАЛ »
регистрация »
Здравствуйте, Колясников Кирилл Александрович!
Энтропия называется ещё и “мерой беспорядка”, “функцией беспорядка”. Поскольку “беспорядок” в газах выше, нежели в твёрдых телах, то наблюдается следующая зависимость: если в результате реакции наблюдается уменьшение числа молей газообразных веществ, то энтропия уменьшается (ΔS 0).
У Вас в обоих реакциях идёт уменьшение числа молей газов, поскольку в исходных вещества они есть, а в продуктах – нет. Везде ΔS Последнее редактирование 27.10.2008, 12:20 [неизвестный]
Консультировал: Кизикова Юлия Викторовна Дата отправки: 27.10.2008, 12:00 |
0
Отправлять сообщения
модераторам могут
только участники портала.
ВОЙТИ НА ПОРТАЛ »
регистрация »
Возможность оставлять сообщения в мини-форумах консультаций доступна только после входа в систему.
Воспользуйтесь кнопкой входа вверху страницы, если Вы зарегистрированы или пройдите простую процедуру регистрации на Портале.
“>