ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
F
∆
и изменение внутренней энергии U
∆
:
STUF
∆
∆
∆
−= . (3.11)
Самопроизвольная реакция возможна только при
0
<
F
∆
.
Для случая с
F
∆
рассуждения аналогичные, что и для
G
∆
, по-
этому будем рассматривать только
G
∆
как главную движущую
силу реакции.
Пример 3. Пользуясь справочными данными, покажите, в
каком направлении будет протекать реакция при стандартных
условиях:
() () ()
Г2(K)ГГ2
HCl2J2HJCl +=
+
.
Решение. Для определения направления протекания хими-
ческого процесса необходимо определить
.. рх
G
∆
, используя
справочные величины приложения 2:
∑
∑
−
∆−∆=∆
...,..,.. ввисхобрпродобррх
GGG ;
(
)
(
)
0
298H
0
298Cl
0
298HCl,
0
298J
22
22
J,,,х.р.
ДGДGДGДGG ⋅+−⋅+=∆ ;
(
)
(
)( )
кДжG
х.р.
1948,1202,9520
−
=
⋅+−
−
⋅
+
=∆ .
Так как
0
<
G
∆
, то реакция протекает самопроизвольно
слева направо.
Пример 4. Пользуясь справочными данными, покажите,
возможно ли при температурах 298 и 2500 К протекание сле-
дующей реакции:
() ( ) ()
Г(K)графитK2
CO2Ti2CTiO +=
+
.
Решение. Для определения возможности протекания ука-
занной реакции при температуре 298 К необходимо определить
.. рх
G∆ , используя справочные величины приложения 2:
∑
∑
−
∆−∆=∆
...,..,.. ввисхобрпродобррх
GGG ;
(
)
(
)
0
298C
0
298TiO
0
298CO,
0
298Ti
22
2
,,,х.р.
ДGДGДGДGG ⋅+−⋅+=∆ ;
(
)()()()
кДжG
х.р.
4,61406,8881,13720
=
+−−
−
⋅
+=∆ .
Так как
0>G
∆
, то реакция протекает самопроизвольно не
может.
44
Для определения возможности протекания указанной реак-
ции при температуре 2500 К необходимо определить
.. рх
G∆ , ис-
пользуя выражение (3.10):
STHG
∆
∆
∆
−
=
.
Для этого определим
.. рх
H
∆
и
.. рх
S
∆
при 298 К, используя
справочные величины:
(
)
(
)
0
298C
0
298TiO
0
298CO,
0
298Ti
22
2
,,,х.р.
ДHДHДHДHH ⋅+−⋅+=∆ ;
(
)
(
)
(
)
(
)
кДжH
х.р.
9,72209,9435,11020
=
+
−
−
−
⋅
+
=
∆
;
(
)
(
)
0
298C
0
298TiO
0
298CO,
0
298Ti
22
2
,,,х.р.
ДSДSДSДSS ⋅+−⋅+=∆ ;
(
)
(
)
КмольДжS
х.р.
⋅
=
⋅
+
−
⋅
+
=
∆ 9,3637,523,505,19726,30 .
Переведем полученное значение
.. рх
S
∆
в КмолькДж ⋅ :
КмолькДжS
х.р.
⋅==∆ 3639,0
1000
9,363
.
Теперь находим
.. рх
G
∆
при 2500 К:
кДжSTHG 9,1863639,025009,722
−
=
⋅
−
=
∆
−
∆
=
∆
.
Таким образом, полученное значение
0
<
∆
G
. Следова-
тельно, данная реакция при 2500 К может протекать самопроиз-
вольно.
3.2. Элементы химической кинетики
Данный раздел курса рассматривает проблемы управления
направлениями химических процессов и является частным случа-
ем раздела физики - «Физическая кинетика» Л.Д. Ландау и Е.М.
Лифшица.
Химической кинетикой называется учение о скоростях
протекания реакций и зависимости их от различных факторов
(концентрации реагирующих веществ, температуры, давления,
катализаторов и т.п.).
45
∆F и изменение внутренней энергии ∆U : Для определения возможности протекания указанной реак-
∆F = ∆U − T ∆S . (3.11) ции при температуре 2500 К необходимо определить ∆G х. р. , ис-
Самопроизвольная реакция возможна только при ∆F < 0 . пользуя выражение (3.10):
Для случая с ∆F рассуждения аналогичные, что и для ∆G , по- ∆G = ∆H − T ∆S .
этому будем рассматривать только ∆G как главную движущую Для этого определим ∆H х. р. и ∆S х. р. при 298 К, используя
силу реакции. справочные величины:
Пример 3. Пользуясь справочными данными, покажите, в
каком направлении будет протекать реакция при стандартных
(
∆H х.р. = ДH Ti0 ,298 + 2 ⋅ ДH CO,
0
) (
298 − ДH TiO 2 ,298 + 2 ⋅ ДH C,298 ;
0 0
)
условиях: ∆H х.р. = (0 + 2 ⋅ (− 110,5)) − ((− 943,9) + 0) = 722,9 кДж ;
Cl 2(Г ) + 2HJ (Г ) = J 2(K) + 2HCl (Г ) .
Решение. Для определения направления протекания хими-
(
∆S х.р. = ДSTi0 ,298 + 2 ⋅ ДSCO,
0
) ( )
298 − ДS TiO 2 ,298 + 2 ⋅ ДS C,298 ;
0 0
ческого процесса необходимо определить ∆G х. р. , используя ∆S х.р. = (30,6 + 2 ⋅ 197,5) − (50,3 + 2 ⋅ 5,7 ) = 363,9 Дж моль ⋅ К .
справочные величины приложения 2: Переведем полученное значение ∆S х. р. в кДж моль ⋅ К :
∆G х. р. = ∑ ∆Gобр.,прод. − ∑ ∆Gобр.,исх.в −в. ; 363,9
∆S х.р. == 0,3639 кДж моль ⋅ К .
(
∆G х.р. = ДG 0
J 2 ,298 + 2 ⋅ ДG
0
HCl, 298 ) − (ДG
0
Cl 2 ,298 + 2 ⋅ ДG
0
H J,298 ); 1000
Теперь находим ∆G х. р. при 2500 К:
∆G х.р. = (0 + 2 ⋅ (− 95,2)) − (0 + 2 ⋅ 1,8) = −194 кДж .
∆G = ∆H − T∆S = 722,9 − 2500 ⋅ 0,3639 = −186,9 кДж .
Так как ∆G < 0 , то реакция протекает самопроизвольно
слева направо. Таким образом, полученное значение ∆G < 0 . Следова-
Пример 4. Пользуясь справочными данными, покажите, тельно, данная реакция при 2500 К может протекать самопроиз-
возможно ли при температурах 298 и 2500 К протекание сле- вольно.
дующей реакции:
3.2. Элементы химической кинетики
TiO 2(K ) + 2C (графит ) = Ti (K) + 2CO (Г ) .
Решение. Для определения возможности протекания ука- Данный раздел курса рассматривает проблемы управления
занной реакции при температуре 298 К необходимо определить направлениями химических процессов и является частным случа-
∆G х. р. , используя справочные величины приложения 2: ем раздела физики - «Физическая кинетика» Л.Д. Ландау и Е.М.
Лифшица.
∆G х. р. = ∑ ∆Gобр.,прод. − ∑ ∆Gобр.,исх.в −в. ;
Химической кинетикой называется учение о скоростях
(
∆G х.р. = ДGTi0 ,298 + 2 ⋅ ДGCO,
0
) (
298 − ДGTiO 2 ,298 + 2 ⋅ ДGC,298 ;
0 0
) протекания реакций и зависимости их от различных факторов
(концентрации реагирующих веществ, температуры, давления,
∆G х.р. = (0 + 2 ⋅ (− 137,1)) − ((− 888,6) + 0) = 614,4 кДж . катализаторов и т.п.).
Так как ∆G > 0 , то реакция протекает самопроизвольно не
может.
44 45
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 22
- 23
- 24
- 25
- 26
- …
- следующая ›
- последняя »
