КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Критерий самопроизвольного протекания процессов. Пример 1. На основе справочных данных проанализировать вопрос о возможности самопроизвольного протекания следующего процесса при 298,15 К в стандартныхЭнергия Гиббса
Пример 1. На основе справочных данных проанализировать вопрос о возможности самопроизвольного протекания следующего процесса при 298,15 К в стандартных условиях:
NaH (к) + H2O (ж) = NaOH (к) + H2 (г).
Решение. Вычисляем стандартную энергию Гиббса данного процесса по соотношению (1.22): DG0=DG0обрH2(г) + DG0обрNaOH (к) – DG0обрH2O (ж) – DG0обрNaH (к) = Поскольку DG отрицательно, то данный процесс может самопроизвольно протекать при 298,15 К в стандартных условиях. Пример 2. Почему многие соединения, имеющие DGобр > 0, могут быть получены и даже порой оказываются сравнительно стабильными?
Решение. Действительно, соединения, имеющие DGобр > 0, могут самопроизвольно распадаться на простые вещества (DG такого процесса отрицательно!), однако скорость подобного распада может оказаться незначительной и подобные соединения оказываются сравнительно стабильными. В таких случаях говорят о термодинамически неустойчивых, но устойчивых кинетически соединениях. Примеры таких соединений: H2Te, SiH4, NO2.
Пример 3. На основе расчетов термодинамических величин покажите, чем эффективнее восстанавливать при 298,15 К Сr2O3 (к) до металла – алюминием или магнием?
Решение. Для ответа на поставленный вопрос, очевидно, необходимо вычислить DGо двух процессов:
1) Cr2O3(к) + 3Mg(к) = 3MgO(к) + 2Cr(к); 2) Cr2O3(к) + 2Al(к) = Al2O3(к) + 2Cr(к); DG01= 2DG0обрCr(к) + 3DG0обрMgO(к) – 3DG0обрMg(к) – DG0обрCr2O3(к) = = 3DG0обрMgO(к) – DG0обрCr2O3(к) = 3(–569,3) – (–1059,0) = – 648,9 кДж; DG02= DG0обрCr(к) + DG0обрAl2O3(к) – 2DG0обрAl(к) – DG0обрCr2O3(к) = = DG0обрAl2O3(к) – DG0обрCr2O3(к) = – 1582,3 – (–1059,0) = – 523,3 кДж.
Самопроизвольное восстановление Сr2O3(к) до Сr(к) при 298,15 К возможно и Mg, и А1; учитывая, что DG0 процесса с Mg более отрицательно, можно сказать, что восстановление магнием более эффективно.
Пример 4. На основе справочных данных оценить температуру восстановления WO3(к) водородом.
Решение. Для начала определим термодинамические функции процесса восстановления при 298,15 К:
WO3(к) + 3H2(г) = W(к) + 3H2O(г);
DG0298,15 = 3DG0обрH2O(г) + DG0обрW(к) – 3DG0обрH2(г) – DG0обрWO3(к) = = 3DG0обрH2O(г) – DG0обрWO3(к) = 3(–228,6) – (–763,8) = – 78,0 кДж; DH0298,15= 3DH0обрH2O(г) + DH0обрW(к) – 3DH0обрH2(г) – DH0обрWO3(к) = = 3DH0обрH2O(г) – DH0обрWO3(к) = 3(–241,8) – (–842,7) = 117,3 кДж; DS0298,15= 3S0H2O(г) + S0W(к) – 3S0H2(г) – S0WO3(к) = = 3×188,7 + 32,7 – 3×130,5 – 76 = 131,3 Дж/К.
Как видно, самопроизвольное течение процесса при 298,15 К невозможно. Однако, принимая во внимание положительное значение энтропии процесса, следует ожидать, что с ростом температуры отрицательный энтропийный вклад (–ТDS0298,15K) будет увеличиваться и при некоторой температуре превысит положительное значение энтальпии процесса, а энергия Гиббса станет отрицательной. Границей начала самопроизвольного протекания процесса будет DG0T = 0. Поскольку информация о температурной зависимости величин DН0 и DS0 отсутствует, примем в первом приближении, что они неизменны с ростом температуры, то есть:
DН0T» DН0298; DS0T » DS0298.
Иными словами, строгое термодинамическое соотношение
DG0T = DН0T – TDS0T
переходит в приближенное
DG0T» DН0298,15 – TDS0298,15 .
Полагая DG0T = 0, вычисляем соответствующую температуру:
DH0298,15 – TDS0298,15 = 0; или 6200С.
Таким образом, при температуре выше 620°С возможно самопроизвольное течение процесса восстановления WO3(к) водородом.
Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 451; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |