Кинетика химических реакций

Лекция 8

Задачи

III закон термодинамики

Для расчета равновесных состояний систем используются измерения термических величин (теплоемкость, тепловой эффект), что позволяет избежать многочисленных исследований состояния равновесия, расчеты равновесия основаны на 3-ем законе термодинамики, который формулируется как 2 утверждения:

1) при приближении температуры к абсолютному нулю величины теплоемкости (С_Р, С_V) всех тел становятся равными нулю;

2) энтропия простых кристаллических тел стремится к нулю при приближении температуры к абсолютному нулю.

1. Рассчитайте стандартную энтропию оксида железа(III), если известна энтропия реакции:

2FeO_(к) + О_2(г) = 2 Fe₂O_3(к); ∆S_х.р. = -259 Дж\К

S(FeO_(к))= 58,79 Дж\ моль∙К; S(О_2(г)) = 205,04 Дж\моль∙К

1. Рассчитайте стандартные энтропии следующих химических реакций:

Al₂(SO₄)_3(к) = Al₂O_3(к) + 3SO_3(г)

2Н₂О_2(ж) = 2Н₂О_(ж) + О_2(г)

2Al₂O_3(к) + 6SO_2(г) + 3О_2(г) = 2Al₂(SO₄)_3(к)

S(Al₂(SO₄)_3(к))= 254,3 Дж\ моль∙К; S(Al₂O_3(к)) = 50,9 Дж\моль∙К;

S(SO_3(г))= 256,23 Дж\ моль∙К;

S(Н₂О_2(ж))= 109,6 Дж\ моль∙К; S(Н₂О_(ж)) = 70,08 Дж\моль∙К;

S(О_2(г))= 205,04 Дж\ моль∙К;

S(SO_2(г))= 248,1 Дж\ моль∙К.

3. Не производя вычислений, укажите для каких из перечисленных реакций изменение энтропии способствует самопроизвольному протеканию реакций:

MgO_(к) + H_2(г) = Mg_(к) + H₂O_(ж)

FeO_(к) + C_{(графит)} = Fe_(к) +CО_(г)

2ZnS_(к) + 3O_2(г) = 2ZnO_(т) + 2SO_2(г)

Al₂(SO₄)_3(к) = Al₂O_3(к) + 3SO_3(г)

4. Определите область температуры, в которой возможен самопроизвольный процесс при стандартном состоянии всех веществ

H₂S + Cl₂ = 2HCl +S_(к)

ΔG⁰₂₉₈ (H₂S) = -33,01кДж\моль; ΔG⁰₂₉₈ (HCl) = -95,27кДж\моль;

5. Определите возможность самопроизвольного протекания реакции при стандартных состояниях всех веществ и 298 К

CaSO_4(к) + CO_2(г) = CaCО_3(к) + SO_3(г)

ΔG⁰₂₉₈ (CaSO_4(к)) = -1318,3кДж\моль; ΔG⁰₂₉₈ (CO_2(г)) = -394,38кДж\моль;

ΔG⁰₂₉₈ (CaCО_3(к)) = -1128,76кДж\моль; ΔG⁰₂₉₈ (SO_3(г)) = -370,4кДж\моль;

6. Исходя из реакции

SiO_2(к) + 2NaОН_(р-р) = Na₂SiO_3(к) + H₂O_(ж)

ответьте, можно ли выпаривать щелочь в стеклянном сосуде, если

ΔG⁰ _NaОН = -419,5 кДж ΔG⁰ _Na2SiO3(к) = -1427,8 кДж

ΔG⁰ _Н2О= -237,2 кДж ΔG⁰ _SiO2(к) = -805,2 кДж

Случайные открытия делают только подготовленные умы.

Б.Паскаль

Значение энергии Гиббса позволяет судить о принципиальной возможности протекания процесса, но не определяет его скорость.

Изучением исследования течения реакции во времени занимается химическая кинетика.

Элементарные (одностадийные)

в системе протекает только один процесс,

1. Химические уравнение реакции отражает ее механизм

реакции

Сложные (суммарный результат нескольких

элементарных процессов)

уравнение реакции не отражает их реальный

механизм

Гомогенные (в объеме фазы)

1. Химические

реакции

Гетерогенные (на границе раздела фаз)

Число актов взаимодействия, происходящих в единицу времени (для гомогенных реакций – в единице объема, для гетерогенных - на единице раздела фаз), определяет скорость реакции.

Мгновенная скорость ν в данный момент времени τ выражает изменение количества n реагирующих веществ в единице V реакционного пространства:

Для гомогенных реакций скорость можно выразить как изменение во времени концентрации:

, где с=n\V – концентрация любого реагента

На скорость реакции влияют:

- природа и концентрация растворов;

- давление;

- температура;

- катализаторы;

- примеси;

- степень измельчения;

- среда.

Наиболее важны:

- концентрация;

- температура;

- действие катализаторов;

- давление (для газовых реакций)

Дата добавления: 2014-01-06