Решение. ∆Ни ∆Sнаходим из соотношений

∆Н и ∆S находим из соотношений

∆H₂₉₈ = ∑n_i∆H_прод – ∑n_j∆H_исх,

ΔS =Σn_iS _прод – Σn_jS _исход .

∆Н = (3 (-110,52) + 2·0) – (-822,10 + 3·0) = -331,56 + 822,10 =

= 490,54 кДж;
∆S = (2·27,2 + 3·197,91) – (89,96 + 3·5,69) = 541,1 Дж/К

Энергию Гиббса при соответствующих температурах находим из соотношения: ∆G =∆Н - Т · ∆S

∆G₅₀₀= 490,54 – 500 · 541,1/1000 = +219,99 кДж;

∆G₁₀₀₀= 490,54 – 1000 · 541,1/1000 = -50,56 кДж.

Так как ∆G₅₀₀> 0, а ∆G₁₀₀₀< 0, то восстановление Fe₂O₃ углеродом возможно при 1000 К и невозможно при 500 К.

Контрольные задания

151. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите ∆G реакции, протекающей по уравнению PbO_(к) + С_{(графит)} = СО_(г)+ Pb_(к). Возможна ли эта реакция при стандартных условиях?

Ответ: 51,22 кДж; маловероятна.

152. Теплоты образования ΔН оксида и диоксида азота соответственно равны +90,37 кДж и +33,85 кДж. Определите ΔS и ΔG для реакции получения NO и NO₂ из простых веществ. Можно ли получить эти оксиды при стандартных условиях? Какой из оксидов образуется при высокой температуре? Почему?

Ответ: + 11,94 Дж/К; - 60,315 Дж/К; + 86,81 кДж; - 51,82 кДж.

153. При какой температуре наступит равновесие системы 4НСl_(г) + О_2(г) ↔ 2Н₂О_(г) + 2Сl_2(г); ΔН =- 114,42 кДж? Что в этой системе является более сильным окислителем хлор или кислород и при каких температурах? Ответ: 891 К.

154. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите ∆G реакции, протекающей по уравнению N_2(г)+2Н₂О_(ж) = NН₄NО_3(к). Возможна ли эта реакция при стандартных условиях?

Ответ: 590,94 кДж.

155. Восстановление Fe₃O₄ оксидом углерода идет по уравнению Fe₃O_4(к) + СО_(г) = 3FeO_(к) + СО_2(г). Вычислите ΔG и сделайте вывод о возможности самопроизвольного протекания этой реакции при стандартных условиях. Чему равно ΔS в этом процессе?

Ответ: + 24,19 кДж; + 31,34 Дж/моль∙К.

156. Реакция горения ацетилена идет по уравнению

С₂Н_2(г) + 5/2О_2(г) = 2СО_2(г) + Н₂О_(ж). Вычислите ΔG и ΔS и объясните уменьшение энтропии в результате этой реакции.

Ответ: - 1235,15 кДж; - 216,15 Дж/моль·К.

157. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите ∆G реакции, протекающей по уравнению 2SО_2(г) + Н₂S_(г) = 3S_(к) + 2Н₂О_(ж). Возможна ли эта реакция при стандартных условиях?

Ответ: -108,59 кДж.

158. Уменьшается или увеличивается энтропия при переходах: а) воды в пар; б) графита в алмаз? Почему? Вычислите ΔS для каждого превращения. Сформулируйте вывод о количественном изменении энтропии при фазовых и аллотропических превращениях.

Ответ: а) 118,78 Дж/моль∙К; б) – 3,25 Дж/моль·К.

159. Чем можно объяснить, что при стандартных условиях невозможна экзотермическая реакция, протекающая по уравнению

Н_2(г) + СО_2(г) = СО_(г) + Н₂О_(ж); ΔН = - 2,85 кДж. Зная тепловой эффект реакции и абсолютные стандартные энтропии соответствующих веществ, определите ΔG этой реакции. Ответ: + 19,91 кДж.

160. Прямая или обратная реакция будет протекать при стандартных условиях в системе 2NО_(г) + О_2(г) ↔ 2NO_2(г). Ответ мотивируйте, вычислив ΔG прямой реакции. Ответ: - 69,70 кДж.

161. Вычислите изменение энтропии для реакций, протекающих по уравнениям, и объясните знак изменения энтропии:

а) СО_2(г) + 4Н_2(г) = СН_4(г) + 2Н₂О_(г); б) СО_(г) + 3Н_2(г) = СН_4(г) + Н₂О_(г).

Ответ: а) –172,33 Дж/К; б) –214,27 Дж/К.

162. Исходя из значений стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ, вычислите ΔG реакции, протекающей по уравнению NH_3(г) + НСl_(г) = NH₄Сl_(к). Может ли эта реакция при стандартных условиях идти самопроизвольно? Ответ: - 92,08 кДж.

163. При какой температуре наступит равновесие системы СО_(г) + 2Н_2(г) ↔ СН₃ОН_(ж); ΔН = -128,05 кДж? Ответ: ≈ 385,5 К.

164. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите ∆G реакции, протекающей по уравнению 2NO_2(г)=2NО_(г)+О_2(г). Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Ответ: 69,70 кДж.

165. Эндотермическая реакция взаимодействия метана с диоксидом углерода протекает по уравнению СН_4(г) + СО_2(г) = 2СО_(г) + 2Н_2(г); ΔН = +247,37 кДж. При какой температуре начнется эта реакция? Ответ: ≈ 961,9 К.

166. Определите ΔG реакции, протекающей по уравнению 4NН_3(г) + 5О_2(г) = 4NО_(г) + 6Н₂О_(г). Вычисления выполните на основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ. Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Ответ: - 957,77 кДж.

167. Вычислите изменение энтропии для реакций, протекающих по уравнениям, и объясните знак изменения энтропии:

а) 2SО_2(г)+О_2(г) =2SО_3(г); б) 2НСl_(г)=Н_2(г)+Сl_2(г); в) 2СО_2(г) =2СО_(г) + О_2(г). Ответ: а) –187,8 Дж/К; б) 20,2 Дж/К; в) 172,67 Дж/К.

168. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите ΔG реакции, протекающей по уравнению СО_2(г) + 4Н_2(г) = СН_4(г) + 2Н₂О_(ж). Возможна ли эта реакция при стандартных условиях?

Ответ: - 130,89 кДж.

169. Вычислите изменение энтропии в результате реакции образования аммиака из азота и водорода. При расчете можно исходить из ΔS соответствующих газов, так как ΔSс изменением температуры изменяется незначительно. Чем можно объяснить отрицательное значение ΔS? Ответ:- 196,28 Дж/К.

170. Вычислите изменение энтропии для реакций, протекающих по уравнениям, и объясните знак изменения энтропии:

а) 4НСl_(г) + О_2(г) = 2Н₂О_(ж) + 2Сl_2(г); б) С_{(графит)} + Н₂О_(г) = СО_(г) + Н_2(г). Ответ: а) –366,33 Дж/К; б) 133,6 Дж/К.

171. Какие из карбонатов: ВеСО₃, СаСО₃ или ВаСО₃ можно получить по реакции взаимодействия соответствующих оксидов с СО₂? Какая реакция идет наиболее интенсивно? Вывод сделайте, вычислив ΔG реакции. Ответ: 31,24 кДж; - 130,17 кДж; - 216,02 кДж.

172. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите ΔG реакции СО_(г) + 3Н_2(г) = СН_4(г) + Н₂О_(г). Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Ответ: -142,16 кДж.

173. Образование сероводорода из простых веществ протекает по уравнению Н_2(г) + S_ромб = Н₂S_(г); ΔН = - 20,15 кДж. Исходя из значений ΔS соответствующих веществ, определите ΔS и ΔG для этой реакции. Ответ: 43,15 Дж/К; -33,01 кДж.

174. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите ∆G реакции, протекающей по уравнению С_{(графит)}+Н₂О_(г)=СО_(г)+Н_2(г). Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Ответ: 91,3 кДж.

175. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите ΔG реакции, протекающей по уравнению С₂Н_4(г) + 3О_2(г) = 2СО_2(г) + 2Н₂О_(ж). Возможна ли эта реакция при стандартных условиях?

Ответ: -1331,21 кДж.

176. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите ∆G реакции, протекающей по уравнению 2Н_2(г) + СО_(г) = СН₃ОН_(г). Возможна ли эта реакция при стандартных условиях?

Ответ: 155,65 кДж.

177. Определите, при какой температуре начнется реакция восстановления Fе₃О₄, протекающая по уравнению Fе₃О_4(к) + СО_(г) = 3FеО_(к) + СО_2(г); ΔН = + 34,55 кДж. Ответ: 1102,4 К.

178. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите ∆G реакции, протекающей по уравнению С₂Н_6(г) = С₂Н_4(г) + Н_2(г). Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Ответ: 101,04 кДж.

179. Вычислите, при какой температуре начнется диссоциация пентахлорида фосфора, протекающая по уравнению РСl_5(г) = РСl_3(г) + +Сl_2(г); Δ Н = + 92,59 кДж. Ответ: 509 К.

180. Вычислите изменения энтропий реакций, протекающих по уравнениям: 1) 2СН_4(г) = С₂Н_2(г) + 3Н_2(г); 2) N_2(г) + 3Н_2(г) = 2NН_3(г);

3) С_графит + О_2(г) = СО_2(г). Почему в этих реакциях ΔS > 0; < 0; ≈ 0?

Ответ: 220,2 Дж/К; - 198,26 Дж/К; 2,93 Дж/К.

Дата добавления: 2015-05-26