Физическая химия. Практикум для студентов, обучающихся по специальности 330200 - "Инженерная защита окружающей среды". Письменко В.Т - 101 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

101
окисляется водяными парами до оксида железа с выделением водорода, а при темпера-
туре выше 691 К, наоборот, водород восстанавливает оксид железа до металлического.
Таким образом, используя основные понятия и термодинамические закономерно-
сти, мы оценили принципиальную возможность протекания как прямой, так и обратной
реакции, а также и температуру равновесного состояния реакционной системы.
Пример
2
. Возможен ли процесс испарения воды при стандартных условиях?
Каково влияние температуры на этот процесс?
Решение. Для решения вопроса о возможности данного процесса нужно знать изме-
нение энергии Гиббса при его протекании. Поэтому вначале составим термохимическое
уравнение требуемого перехода:
Н
2
О
ж
= Н
2
О
пар
; ∆Н
0
испар
.
.
Для расчета изменения энергии Гиббса этого перехода, равного
∆G
0
испар
. = ∆H
0
испар
.
–
T ∆S
0
испар
.
,
нужно рассчитать изменение энтальпии ∆H
0
испар
. и энтропии ∆S
0
испар
этого процесса.
Рассчитаем изменение энтальпии этого перехода при стандартных условиях:
∆H
0
испар
. = ∆Н
0
Н
2
О
пар
–
∆Н
0
Н
2
О
ж
.
,
и изменение энтропии в этом процессе при этих же условиях:
∆S
0
испар
. = S
0
Н
2
О
пар
–
S
0
Н
2
О
ж
.
.
Подставляя табличные данные (см. приложение), получаем:
∆H
0
испар
. =
–
241, 84
–
(
–
285, 84) = 44 кДж/моль,
∆S
0
испар
. =188,74
–
69,96 = 118, 78 Дж/ (моль К)
Зная эти величины, рассчитываем изменение энергии Гиббса при этом переходе для
стандартных условий:
∆G
0
испар
. = ∆H
0
испар
.
–
T ∆S
0
испар
.
= 44000
–
298·118,78 = +8603,6 Дж.
Полученная величина энергии Гиббса ∆G
0
испар
.
= +8,6 кДж явно величина поло-
жительная (∆G
0
испар
.> 0), и, следовательно, процесс испарения воды при 25
0
С невозмо-
жен. Но наш повседневный опыт говорит об обратном: вода испаряется при комнатных
условиях. В чем же дело?
Расчет нами проведен для стандартных условий, когда водяные пары имеют парци-
альное давление 101325 Па при температуре 25
0
С. В реальных же условиях парциальное
давление водяных паров много меньше (всего 3647 Па) при этой температуре, что отве-
чает равновесному состоянию системы: «вода жидкая
–
пар». Если бы в реальных усло-
виях парциальное давление водяных паров оказалось бы равным 101325 Па, то, естест-
венно, никакого самопроизвольного испарения жидкой воды в этих условиях не проис-
ходило бы (поэтому ∆G
испар.
> 0), а вот обратный процесс
–
конденсации водяного пара

Страницы