Энергетика химических процессов

Термодинамика изучает взаимные превращения различных видов энергии. Раздел термодинамики, изучающий тепловые эффекты химических реакций, называется термохимией. Реакции, которые сопровождаются выделением теплоты, называются экзотермическими, а которые сопровождаются поглощением теплоты – эндотермическими. Тепловой эффект реакции, протекающей при постоянном давлении, равен изменению энтальпии системы DН. Энтальпия Н является функцией состояния системы, определяет запас энергии данного вещества. При экзотермических реакциях энтальпия системы уменьшается и DН<0, при эндотермических реакциях энтальпия системы увеличивается и DН>0.

Термохимические расчеты основаны на законе Гесса: тепловой эффект химической реакции (изменение энтальпии) зависит только от начального и конечного состояний участвующих в реакции веществ и не зависит от промежуточных стадий процесса.

Пример 1. Реакция горения этана выражается термохимическим уравнением

С₂Н_6(г) + 3 О_2(г) = 2СО_2(г) + 3Н₂О_(ж); DН = -1559,87 кДж

Вычислите энтальпию (теплоту) образования этана. Сколько теплоты выделится при сгорании 50 л этана в пересчете на нормальные условия.

Решение. Химические уравнения, в которых указан тепловой эффект реакции (DН) и агрегатные состояния веществ (ж – жидкое, к – кристаллическое, г – газообразное, р – растворенное вещество) или кристаллические модификации (графит, алмаз) – называются термохимическими. В термохимических расчетах применяется следствие из закона Гесса: тепловой эффект реакции (изменение энтальпии) равен сумме энтальпий образования продуктов реакции за вычетом суммы энтальпий образования исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов (числа молей участвующих в реакции веществ)

Энтальпией образования называют изменение энтальпии в реакции образования 1 моль химического соединения из простых веществ, устойчивых при данных условиях. Обычно энтальпии образования относят к стандартному состоянию: температуре 25^°С(298К) и давлению 1,013×10⁵Па, и обозначают DН . Для этих же условий рассчитывают и тепловые эффекты реакций DН. Значения DН некоторых веществ приведены в таблице 3.

Таблица 3.Стандартные энтальпии образования DН некоторых веществ

Вещество	Состояние	DН кДж/моль	Вещество	Состояние	DН кДж/моль
CS2 C2H4 C6H6 C2H6 C2H2 CH4 CO CO2 CH3OH C2H5OH SO2	г г г г г г г г г г г	+115,28 +52,28 +82,93 -84,67 +226,80 -74,85 -110,52 -393,51 -201,17 -235,31 -296,90	H2S H2O H2O HCl NO NO2 NH3 NH4Cl Fe2O3 Ca(OH)2 Al2O3	г г ж г г г г к к к к	-20,15 -241,83 -285,84 -92,31 +90,37 +33,50 -46,19 -315,39 -822,10 -986,50 -1669,80

Тепловой эффект реакции сгорания этана, согласно следствию из закона Гесса, равен:

Отсюда, стандартная энтальпия образования этана:

Из таблицы 3 выпишем значения стандартных энтальпий образования и .

,

Энтальпии образования простых веществ в их наиболее устойчивых состояниях при стандартных условиях приняты равными нулю, следовательно .

Подставляем табличные данные и производим расчет:

Стандартная энтальпия образования этана в расчете на 1 моль вещества:

При сгорании 1 моль этана по условию задачи выделяется 1559,87кДж теплоты. Чтобы определить количество теплоты, выделяющейся при сгорании 50 л этана используем следствие из закона Авогадро: один моль газообразных веществ при нормальных условиях занимает объем 22,4 л.

При сгорании 22,4 л С₂Н₆ выделяется 1559,87 кДж теплоты

При сгорании 50 л С₂Н₆ выделяется х кДж теплоты

При сгорании 50 л этана С₂Н₆ выделяется 3481,85 кДж теплоты.

Пример 2. Реакция горения этилового спирта выражается термохимическим уравнением

С₂Н₅ОН_(ж) + 3О_2(г) = 2СО_2(г) + 3Н₂О_(ж); DН = ?

Вычислите тепловой эффект этой реакции, если известно, что мольная теплота парообразования равна 42,36 кДж. Укажите, какая это реакция – экзотермическая или эндотермическая.

Решение. Для вычисления теплового эффекта реакции DН необходимо определить энтальпию образования . Запишем термохимическое уравнение фазового перехода этилового спирта из жидкого состояния в газообразное:

= ; DН = 42,36 кДж

Тепловой эффект фазового перехода:

Стандартная энтальпия образования газообразного этилового спирта

(табл. 3)

Следовательно, стандартная энтальпия образования жидкого этилового спирта

Вычисляем тепловой эффект реакции сгорания этилового спирта:

Стандартные энтальпии образования (табл. 3):

, следовательно

Так как DН< 0, следовательно, реакция горения этилового спирта экзотермическая, сопровождается выделением 1366,87 кДж теплоты.

Пример 3. При растворении 52,06 г ВаCl₂ в 400 молях Н₂О выделяется 2,16 кДж теплоты, а при растворении одного моля кристаллогидрата ВаCl₂×2Н₂О в 400 молях Н₂О поглощается 18,49 кДж теплоты. Вычислите энтальпию образования кристаллогидрата из безводной соли и воды.

Решение. Процесс растворения безводной соли ВаCl₂ состоит из двух стадий:

а) процесса гидратации безводной соли ВаCl₂

ВаCl_2(к) + 2Н₂О_(ж) = ВаCl₂×2Н₂О_(к); DН

DН – энтальпия образования кристаллогидрата – теплота, выделяемая при взаимодействии 1 моля растворяемого вещества с растворителем – водой.

б) процесса растворения образовавшегося кристаллогидрата:

ВаCl₂×2Н₂О_(к) + nН₂О_(ж) = ВаCl_2(р-р) +(n+2)Н₂О_(р-р); DН

DН – энтальпия растворения кристаллогидрата.

Суммарный процесс выразится уравнением

ВаCl_2(к) + (n+2)Н₂О_(ж) = ВаCl_2(р-р) +(n+2)Н₂О_(р-р); DН,

где DН – тепловой эффект растворения безводной соли – изменение энтальпии при растворении 1 моль соли BaCl₂ в растворителе.

Согласно закону Гесса, тепловой эффект растворения безводной соли равен алгебраической сумме тепловых эффектов процесса гидратации и растворения кристаллогидрата:

DН = DН + DН , откуда DН = DН - DН

Энтальпия растворения одного моль кристаллогидрата ВаCl₂×2Н₂О по условию задачи: DН = 18,49 кДж/моль. Вычислим энтальпию растворения одного моля безводной соли ВаCl₂, т.е. для тех же условий, что и для кристаллогидрата, т.к. раствор в обоих случаях должен иметь одинаковую концентрацию.

Молярная масса ВаCl₂ равна 208,25 г/моль.

При растворении 52,06 г ВаCl₂ выделяется 2,16 кДж теплоты,

а при растворении 208,25 г ВаCl₂ выделяется х кДж теплоты;

следовательно

тепловой эффект растворения безводной соли DН= -8,64 кДж/моль.

Энтальпия образования кристаллогидрата ВаCl₂×2Н₂О равна:

DН = DН- DН = -8,64 – 18,49 = -27,13 кДж/моль.

Пример 4. Определите изменение энтропии в стандартных условиях для реакции, протекающей по уравнению.

2С_{(графит)} + 3Н_2(г) = С₂Н_6(г)

Объясните, почему изменяется энтропия системы.

Решение. Энтропия (S) – функция состояния системы, характеризует меру неупорядоченности системы. Она возрастает при нагревании, испарении, плавлении, при переходе от кристаллического к жидкому и газообразному состоянию, а также с усложнением структуры молекул. Энтропия уменьшается в процессах, в результате которых упорядоченность системы возрастает – при охлаждении, конденсации, кристаллизации, уменьшении числа частиц. При протекании химической реакции энтропия системы увеличивается, если объем газообразных продуктов реакции больше, чем исходных веществ, и уменьшается, если он меньше.

Изменение энтропии системы в результате химической реакции равно сумме стандартных энтропий продуктов реакции за вычетом суммы стандартных энтропий исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов (числа молей участвующих в реакции веществ).

Стандартной энтропией называется энтропия одного моля вещества при стандартных условиях. Значения S некоторых веществ приведены в таблице 4.

Таблица 4.Стандартные энтропии S некоторых веществ.

Вещество	Состояние	S Дж/моль×К	Вещество	Состояние	S Дж/моль×К
C C S C2H2 C2H4 C2H6 CO2 CO CH4 CH3OH H2 H2O H2O HCl	Алмаз Графит Ромб г г г г г г ж г ж г г	2,44 5,74 31,90 200,82 219,45 229,50 213,65 197,40 186,19 126,80 130,59 69,94 188,72 186,70	H2S N2 NO NO2 NH3 NH4Cl O2 Cl2 FeO Fe3O4 PCl3 PCl5 SO2 Fe Fe2O3	г г г г г к г г к к г г г к к	205,64 191,49 210,20 240,46 192,50 94,56 205,03 222,95 54,00 146,40 311,66 352,71 248,10 27,15 89,96

Следует учитывать, что в отличие от энтальпии образования энтропия простого вещества, даже находящегося в кристаллическом состоянии, не равна нулю.

Значения стандартных энтропий веществ, участвующих в химической реакции (табл. 4):

Вещество	С(графит)	Н2(г)	С2Н6(г)
S Дж/моль×К	5,74	130,59	229,50

Рассчитаем изменения энтропии при протекании реакции

Так как D S < 0, энтропия уменьшается. Это происходит вследствие уменьшения объема системы за счет уменьшения числа молекул газообразных веществ.

Пример 5. Что имеет большую энтропию: 1 моль кристаллического вещества йода (I_2(к)) или 1 моль его паров I_2(г) при той же температуре.

Решение. Любому состоянию вещества, взятому при определенных условиях, отвечает большое разнообразие микросостояний. Последние обусловлены тем, что отдельные частицы вещества – ионы, атомы и молекулы в кристаллических структурах твердых веществ, молекулы жидкостей, газов и составляющие их атомы совершают непрерывные колебательные движения, переходя в каждый данный момент из одного микросостояния в другое. В кристалле частицы (атомы, ионы) имеют упорядоченное расположение и могут находиться лишь в некоторых точках пространства, а для газа таких ограничений нет. 1 моль газа имеет гораздо больший объем, чем 1 моль кристалла, возможность хаотического движения молекул газа больше, больше число отдельных, непрерывно меняющихся микросостояний вещества и больше неупорядоченность его общего состояния, мерой которой служит энтропия. Вследствие этого энтропия моля паров вещества больше энтропии моля его кристаллов при одинаковой температуре, что и подтверждают величины стандартных энтропий:

Пример 6. На основании стандартных энтальпий образования и стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите изменение энергии Гиббса для химической реакции: Fe₂O_3(к) + 3СО_(г) = 2Fe_к + 3CO_2(г)

Укажите возможность ее протекания в стандартных условиях. Объясните изменение энтропии в результате реакции.

Решение. Любая химическая реакция характеризуется двумя энергетическими характеристиками: изменением энтальпии DН и энтропии DS. Для самопроизвольно протекающих реакций характерно стремление к уменьшению энергии за счет теплоотдачи в окружающую среду и одновременно к увеличению степени беспорядка. Эти факторы действуют в противоположных направлениях, поэтому результирующая величина будет равна их разности:

где – изменение энергии Гиббса реакции (изобарно-изотермического потенциала).

Для расчета изменений энергии Гиббса при температуре 298К выпишем из таблиц 3 и 4 значения стандартных энтальпий образования и энтропий веществ:

Вещество	Fe2O3(к)	СО(г)	Fe(к)	CO2(г)
DН , кДж/моль	-822,10	-110,52		-393,51
S , Дж/моль×К	89,96	197,4	27,15	213,65

Тепловой эффект химической реакции согласно следствию из закона Гесса равен:

DН < 0, следовательно, реакция - экзотермическая.

Изменение энтропии в химической реакции:

=

DS>0, следовательно, энтропия увеличивается, причем незначительно. Объем системы в процессе реакции не меняется (3 моль газа СО в исходных веществах и 3 моль газа СО₂ в продуктах реакции), но структура молекулы СО₂ более сложная по сравнению с молекулой СО. Более сложные молекулы как в качественном, так и в количественном смысле, характеризуются большим числом микросостояний и, следовательно, более высокими значениями энтропии, поэтому энтропия в процессе реакции увеличивается.

Изменение энергии Гиббса в химической реакции:

При расчете величину изменения энтропии следует умножить на 10^-3, т.к. изменение энтальпии выражается в кДж, а изменение энтропии в Дж/К.

Возможность осуществления химической реакции определяется величиной и знаком изменения энергии Гиббса. Самопроизвольно протекают процессы только в том направлении, при котором энергия Гиббса системы уменьшается, и чем более отрицательное значение имеет , тем сильнее стремление к протеканию реакции.

В процессе <0, следовательно, в стандартных условиях самопроизвольное протекание данной реакции в прямом направлении возможно.

Пример 7. На основании значений стандартных энергий Гиббса образования веществ, определите прямая или обратная реакция будет протекать при стандартных условиях в системе

СН_4(г) + СО_2(г) Û 2СО_(г) + 2Н_2(г)

Решение. Для ответа на вопрос следует вычислить прямой реакции. Изменение энергии Гиббса в системе в результате химической реакции равно сумме стандартных энергий Гиббса образования продуктов реакции за вычетом суммы стандартных энергий Гиббса образования исходных веществ с учетом числа молей участвующих в реакции веществ

Значения стандартных энергий Гиббса образования некоторых веществ приведены в таблице 5.

Таблица 5. Стандартная энергия Гиббса образования некоторых веществ

Вещество	Состояние	кДж/моль	Вещество	Состояние	кДж/моль
BaCO3 CaCO3 BeCO3 CaO BaO	к к к к к	-1138,80 -1128,75 -944,75 -604,20 -528,40	BeO Fe3O4 CO2 FeO CO СН4	к к г к г г	-581,64 -1014,20 -394,38 -244,30 -137,27 -50,79

Значения наиболее устойчивой модификации простого вещества принимают равной нулю.

Выпишем из табл. 5 значения стандартных энергий Гиббса образования веществ, участвующих в химической реакции:

Вещество	СН4(г)	СО2(г)	СО(г)
кДж/моль	-50,79	-394,38	-137,27

> 0, что указывает на невозможность самопроизвольного протекания прямой реакции при стандартных условиях, наоборот, при этих условиях возможна обратная реакция.

Пример 7.Восстановление Fe₂O₃ водородом протекает по уравнению:

Fe₂O_3(к) + 3Н_2(г) = 2Fe_(к) + 3Н₂О_(г); DН = 96,61 кДж.

Возможна ли эта реакция при стандартных условиях, если изменение энтропии DS = 138,7Дж/К? При какой температуре начнется восстановление Fe₂O₃?

Решение. Вычислим DG реакции:

Так как DG > 0, прямая реакция при стандартных условиях невозможна, возможен лишь обратный процесс. Критерием состояния равновесия является равенство нулю энергии Гиббса: DG=0, тогда . Температура, при которой равновероятны и прямая и обратная реакция: . Следовательно, температура, при которой начнется восстановление Fe₂O₃ равна:

ЗАДАНИЯ

81.Напишите термохимическое уравнение реакции восстановления оксида железа (III) металлическим алюминием, вычислив ее тепловой эффект.

82.Газообразный этиловый спирт С₂Н₅ОН можно получить при взаимодействии этилена С₂Н_4(г) и водяных паров. Напишите термохимическое уравнение реакции, вычислив ее тепловой эффект.

83.При получении гидроксида кальция из CaO_(к) и Н₂О_(ж) выделяется 65.06 кДж теплоты. Напишите термохимическое уравнение этой реакции и вычислите энтальпию образования оксида кальция.

84.При взаимодействии газообразных сероводорода и оксида углерода (IV) образуются пары воды и сероуглерод CS_2(г). Напишите термохимическое уравнение этой реакции, вычислив ее тепловой эффект.

85.Напишите термохимическое уравнение реакции между СО_(г) и водородом, в результате которой образуются СН_4(г) и Н₂О_(г). Сколько теплоты выделится при этой реакции?

86.При взаимодействии газообразных метана и сероводорода образуются сероуглерод CS_2(г) и водород. Напишите термохимическое уравнение этой реакции, вычислив ее тепловой эффект.

87.Кристаллический хлорид аммония образуется при взаимодействии газообразных аммиака и хлорида водорода. Напишите термохимическое уравнение этой реакции, вычислив ее тепловой эффект. Сколько теплоты выделится, если в реакции было израсходовано 10 л аммиака в пересчете на нормальные условия?

88.При сгорании ацетилена С₂Н_2(г) образуется оксид углерода (IV) и пары воды. Напишите термохимическое уравнение реакции, вычислив ее тепловой эффект. Сколько теплоты выделится при сгорании 825 л ацетилена в пересчете на нормальные условия.

89.При сгорании метана СН_4(г) образуются пары воды и оксид углерода (IV). Напишите термохимическое уравнение реакции, вычислив ее тепловой эффект. Сколько теплоты выделится при сгорании 1 м³ метана в пересчете на нормальные условия.

90.При сгорании жидкого бензола с образованием паров воды и оксида углерода (IV) выделяется 3135,58 кДж теплоты. Напишите термохимическое уравнение реакции и вычислите энтальпию образования С₆Н_6(ж).

91.При взаимодействии трех молей оксида азота N₂O с аммиаком образуется азот и пары воды. Реакция сопровождается выделением

877,76 кДж теплоты. Напишите термохимическое уравнение реакции и вычислите энтальпию образования N₂O_(г).

92. При сгорании газообразного аммиака образуются пары воды и оксида азота (II). Напишите термохимическое уравнение этой реакции, вычислив ее тепловой эффект в расчете на 1 моль NН_3(г).

93. Реакция горения метилового спирта выражается термохимическим уравнением:

СН₃ОН_(ж) + О_2(г) = СО_{2 (г)} + 2Н₂О_(ж); DН = ?

Вычислите тепловой эффект этой реакции, если известно, что мольная теплота парообразования СН₃ОН_(ж) составляет +37,4 кДж.

94. Напишите термохимическое уравнение реакции горения 1 моль этилового спирта, в результате которой образуются пары воды и оксид углерода (IV). Вычислите энтальпию образования С₂Н₅ОН_(ж), если известно, что при сгорании 11,5 г его выделилось 308,71 кДж теплоты.

95. Реакция горения бензола выражается термохимическим уравнением:

С₆Н_6(ж) + 7 О_2(г) = 6СО_{2 (г)} + 3Н₂О_(г); DН = ?

Вычислите тепловой эффект этой реакции, если известно, что мольная теплота парообразования С₆Н_6(ж) составляет +33,9кДж.

96. Реакция горения аммиака выражается термохимическим уравнением: 4NH_3(г) + 3O_2(г) = 2N_2(г) + 6Н₂О_(ж), DН = -1530,28 кДж.

Вычислите энтальпию образования NH_3(г).

97.При взаимодействии оксида азота (I) N₂O_(г) с углеродом образуется азот и оксид углерода (IV). Реакция сопровождается выделением

560 кДж теплоты. Напишите термохимическое уравнение реакции и вычислите энтальпию образования N₂O_(г).

98. Энтальпия образования кристаллогидрата Na₂SO₃×7H₂O из безводной соли и воды составляет -58,16 кДж/моль. Вычислите тепловой эффект растворения безводной соли Na₂SO₃ в воде, если при растворении

1 моль кристаллогидрата в 800 мл воды поглощается 46,88 кДж теплоты.

99. При растворении в воде 10 г безводной соли CaCl₂ выделилось 6,82 кДж, а при растворении в воде 10 г кристаллогидрата CaCl₂×6Н₂О поглотилось 0,87 кДж теплоты. Вычислите энтальпию образования кристаллогидрата из безводной соли и воды.

100. При растворении в воде безводной соли SrCl₂ выделилось

47,7 кДж, а при растворении кристаллогидрата SrCl₂×10Н₂О поглотилось 31,0 кДж теплоты. Вычислите энтальпию образования кристаллогидрата из безводной соли и воды.

101. На основании стандартных энтальпий образования и стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите изменение энергии Гиббса реакции, протекающей по уравнению

С₂Н_4(г) + 3О_2(г) = 2СО_{2 (г)} + 2Н₂О_(ж).

Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Объясните уменьшение энтропии в результате этой реакции. Экзо- или эндотермической является реакция?

102. Вычислите, при какой температуре начинается реакция восстановления Fe₃O₄, протекающая по уравнению

Fe₃O_4(к) + СО_(г) = 3FeO_(к) + СО_2(г); DН = 34,55 кДж.

Экзо- или эндотермической является эта реакция? Объясните увеличение энтропии в результате этой реакции.

103.Вычислите, при какой температуре начинается диссоциация пентахлорида фосфора, протекающая по уравнению

PCl_5(г) = PCl_3(г) + Cl_2(г); DН = 92,59 кДж.

Экзо- или эндотермической является эта реакция? Объясните увеличение энтропии в результате реакции.

104. Вычислите изменение энтропии для реакций, протекающих по уравнениям:

2СН_4(г) =С₂Н_{2 (г)} + 3Н_2(г)

N_2(г) + 3Н_2(г) = 2NН_{3 (г)}

С_графит + О_2(г) = СО_{2 (г)}

Объясните, почему в этих реакциях DS> 0; < 0; » 0?

105. На основании стандартных энтальпий образования и стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите изменение энергии Гиббса реакции, протекающей по уравнению

SO_2(г) + 2H_2(г) = S _(ромб.) + 2Н₂О_(ж).

Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Эндо- или экзотермической является эта реакция? Объясните уменьшение энтропии в результате реакции.

106. На основании стандартных энтальпий образования и стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите изменение энергии Гиббса реакции, протекающей по уравнению

СО_2(г) + 4Н_2(г) = СН_{4 (г)} + 2Н₂О_(ж).

Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Объясните уменьшение энтропии в результате реакции. Эндо- или экзотермической является реакция?

107. На основании стандартных энтальпий образования и стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите изменение энергии Гиббса реакции образования аммиака из азота и водорода. Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Чем можно объяснить отрицательное значение изменения энтропии в результате реакции? Эндо- или экзотермической является реакция?

108. Какие из карбонатов: ВеСО₃, СаСО₃ или ВаСО₃ – можно получить по реакции взаимодействия соответствующих оксидов с СО₂? Какая реакция идет наиболее энергично? Вывод сделайте, вычислив изменение энергии Гиббса для каждой реакции.

109. На основании стандартных энтальпий образования и стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите изменение энергии Гиббса реакции, протекающей по уравнению СО_(г) + 3Н_2(г) = СН_{4 (г)} + Н₂О_(г).

Возможна ли эта реакция при стандартных условиях. Экзо- или эндотермической является реакция? Объясните уменьшение энтропии в результате реакции.

110. Образование сероводорода из простых веществ протекает по уравнению

Н_2(г) + S_(ромб.) = Н₂S_(г); DН = -20,15 кДж.

На основании значений стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите изменение энтропии и объясните увеличение энтропии в результате реакции. Вычислите изменение энергии Гиббса и укажите, возможна ли эта реакция при стандартных условиях. Экзо- или эндотермической является реакция?

111. На основании стандартных энтальпий образования и стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите изменение энергии Гиббса реакции, протекающей по уравнению

4НCl(_г) + О_2(г) Û 2Н₂О_(г) + 2Cl_2(г);

Возможна ли прямая реакция при стандартных условиях? При какой температуре наступит равновесие системы? Экзо- или эндотермической является прямая реакция?

112. Восстановление Fe₃O₄ оксидом углерода (II) протекает по уравнению

Fe₃O_4(к) + СО_(г) = 3FeO_(к) + СО_2(г)

На основании стандартных энергий Гиббса образования соответствующих веществ вычислите изменение энергии Гиббса реакции и сделайте вывод о возможности самопроизвольного протекания этой реакции в стандартных условиях. Вычислите изменение энтропии и объясните увеличение энтропии в результате реакции.

113. Реакция горения ацетилена протекает по уравнению

С₂Н_2(г) + О_2(г) = 2СО_2(г) + Н₂О_(ж)

Исходя из значений стандартных энтальпий образования и стандартных энтропий соответствующих веществ, вычислите изменение энергии Гиббса реакции и укажите возможность ее протекания в стандартных условиях. Объясните уменьшение энтропии в результате реакции. Экзо- или эндотермической является реакция?

114. Уменьшится или увеличится энтропия при переходе: а) воды в пар; б) графита в алмаз? Почему? Вычислите изменение энтропии для каждого превращения. Сделайте вывод о количественном изменении энтропии при фазовых и аллотропических превращениях.

115. На основании стандартных энтальпий образования и стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите изменение энергии Гиббса реакции, протекающей по уравнению

Н_2(г) + СО_2(г) = СО_(г) + Н₂О_(ж)

Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Экзо- или эндотермической является реакция?

116. Прямая или обратная реакция будет протекать при стандартных условиях в системе

2NО_(г) + О_2(г) Û 2NО_2(г).

Ответ мотивируйте, вычислив изменение энергии Гиббса на основании стандартных энтальпий образования и стандартных энтропий соответствующих веществ. Экзо- или эндотермической является прямая реакция? Объясните уменьшение энтропии в результате протекания прямой реакции.

117. Исходя из значений стандартных энтальпий образования и стандартных энтропий соответствующих веществ, вычислите изменение энергии Гиббса реакции, протекающей по уравнению

СН_4(г) + 2О_2(г) = 2Н₂О_(ж) + СО_2(г).

Может ли эта реакция при стандартных условиях идти самопроизвольно? Экзо- или эндотермической является реакция? Объясните уменьшение энтропии при протекании реакции.

118. Вычислите, при какой температуре наступит равновесие системы

СО_(г) + 2Н_2(г) Û СН₃ОН_(ж); DН = -128,05 кДж

Экзо- или эндотермической является прямая реакция? Возможна ли она при стандартных условиях? Объясните уменьшение энтропии в результате протекания прямой реакции.

119. На основании стандартных энтальпий образования и стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите изменение энергии Гиббса реакции, протекающей по уравнению

4NН_{3 (г)} + 5О_2(г) = 4NО_(г) + 6Н₂О_(г)

Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Объясните увеличения энтропии в результате реакции.

120. Реакция взаимодействия метана с оксидом углерода (IV) протекает по уравнению

СН_4(г) + СО_2(г) = 2СО_(г) + 2Н_{2 (г)}.

На основании стандартных энтальпий образования и стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите изменение энергии Гиббса. Возможна ли эта реакция при стандартных условиях. При какой температуре начнется реакция? Экзо- или эндотермической является данная реакция?