Сборник задач и упражнений по химии - 36 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

PbS
(кр)
–100,42 91,21 –98,77
PCl
3(г)
–287,02 311,71 –267,98
PCl
5(г)
–374,89 364,47 –305,10
SO
2(г)
–296,90 248,07 –300,21
TiO
2(кр)
–944,8 50,33 –889,49
П р и м е р 48. В каком состоянии энтропия 1 моль вещества больше: в кристаллическом или в парообраз-
ном при той же температуре?
Решение. Энтропия есть мера неупорядоченности состояния вещества. В кристалле частицы (атомы, ио-
ны) расположены упорядоченно и могут находиться лишь в определенных точках пространства, а для газа та-
ких ограничений нет. Объем 1 моль газа гораздо больше, чем объем 1 моль кристаллического вещества; воз-
можность хаотичного движения молекул газа больше. А так как энтропию можно рассматривать как количест-
венную меру хаотичности атомно-молекулярной структуры вещества, то энтропия 1 моль паров вещества
больше энтропии его кристаллов при одинаковой температуре.
П р и м е р 49. Исходя из значений стандартных энтальпий образования и абсолютных стандартных эн-
тропий соответствующих веществ (табл. 4) вычислите
0
G∆
реакции, протекающей по уравнению
NH
3(г)
+ НСl
(г)
= NH
4
Cl
(кр)
.
Может ли эта реакция при стандартных условиях протекать самопроизвольно?
Решение. Энергия Гиббса (∆G
0
) является функцией состояния и вычисляется из соотношения (4.1.4). Ве-
личины
∆H
0
и ∆S
0
находим из соотношений (4.1.2):
=∆+∆−∆=∆ )(
0
HCl
0
NH
0
ClNH
0
34
HHHH
= 314,22 – (–45,94 – 92,31) = –175,97 кДж;
=+−=∆ )(
0
HCl
0
NH
0
ClNH
0
34
SSSS
95,81 – (192,66 + 186,79) = –283,64 Дж/К;
∆G
0
= –175,97 – 298(–283,64⋅10
–3
) = –91,45 кДж.
Так как ∆G < 0, то реакция протекает самопроизвольно при стандартных условиях.
П р и м е р 50. Реакция восстановления Fe
2
O
3
водородом протекает по уравнению
Fe
2
O
3(кр)
+ 3H
2(г)
= 2Fe
(кр)
+ 3H
2
O
(г)
; ∆H = +96,61 кДж.
Возможна ли эта реакция при стандартных условиях, если изменение энтропии ∆S = 0,1387 кДж/(моль⋅K)?
При какой температуре начнется восстановление Fe
2
O
3
?
Решение. Вычисляем ∆G реакции:
∆G = ∆H – T∆S = 96,61 – 298⋅0,1387 = +55,28 кДж.
Так как ∆G > 0, то реакция при стандартных условиях невозможна; наоборот, при этих условиях идет об-
ратная реакция окисления железа (коррозия).
Найдем температуру, при которой ∆G = 0:
∆H = T∆S; T = ∆H/ ∆S = 96,61/0,1387 = 696,5 К.
Следовательно, при температуре 695,5 К начнется реакция восстановления Fe
2
O
3
. Иногда эту температуру
называют температурой начала реакции.
П р и м е р 51. Вычислите ∆H
0
х.р
, ∆S
0
х.р
, ∆G
т
реакции, протекающей по уравнению
Fe
2
O
3(кр)
+ 3С
(графит)
= 2Fe
(кр)
+ 3CO
(г)
.
Возможна ли реакция восстановления Fe
2
O
3
углеродом при температурах 500 и 1000 К?
Решение.
∆H
0
х.р
и ∆S
0
х.р
находим из соотношений (4.1.2) и (4.1.3):
∆H
0
х.р
= [ 3(–110,53) + 2⋅0] – [–822,16 + 3⋅0] =
= –331,56 + 822,10 = +490,57 кДж;
∆S
0
х.р
= (2⋅27,15 + 3⋅197,55) – (87,45 + 3⋅5,74) = 542,28 Дж/К.
Энергию Гиббса при соответствующих температурах находим из соотношения (4.1.4):
∆G
500
= 490,57 – 500⋅542,28/1000 = 219,43 кДж;

Страницы