Примеры решения типовых задач. Пример 1.Определите направление протекания при стандартных условиях реакции: Fe2O3(к) + 3H2(г) = 2Fe(т) + 3H2O(г)

Пример 1.Определите направление протекания при стандартных условиях реакции: Fe2O3(к) + 3H2(г) = 2Fe(т) + 3H2O(г)

Решение.Чтобы определить направление протекания реакции, нужно вычислить изменение стандартной энергии Гиббса

Согласно следствию из закона Гесса: ΔrG = ΣΔfG0кон – ΣΔfG0нач

Выпишем из табл.11 [] значения энергий Гиббса образования для всех участников реакции

  Fe2O3(к) H2(г) Fe(т) H2O(г)
Примеры решения типовых задач. Пример 1.Определите направление протекания при стандартных условиях реакции: Fe2O3(к) + 3H2(г) = 2Fe(т) + 3H2O(г) - student2.ru , кДж/моль –740,3 –228,6

Отсюда ΔrG° = (2∙0 + 3∙-228,6) – (1∙-740,3 + 3∙0) = 54,5 кДж/моль.

Т.к. ΔrG > 0, в стандартных условиях эта реакция идет в обратном направлении.

Пример 2 .Определите знаки DrН0, DrS0 и DrG0 для реакции

АВ(к)+ В2(г) = АВ3(к),

протекающей при 298 К в прямом направлении. Будет ли DG0 возрастать или убывать с ростом температуры?

Решение.Поскольку известно, что реакция протекает в прямом направлении, следовательно, ΔrG < 0.

В левой части уравнения 1 молекула газа (В2), а в правой части уравнения газа нет, следовательно, при протекании данной реакции энтропия системы уменьшается, т.е. ΔrS <0.

Поскольку DrН0, DrS0 и DrG0 реакции связаны друг с другом уравнением:

ΔrG0 = ΔrH0– T·ΔrS0,

то знак изменения энтальпии системы может быть только отрицательным: DНr<0.

Т.к. энтропийная составляющая данной реакции положительна, то с ростом температуры DrG будет возрастать, и выше некоторой температуры реакция будет протекать в обратном направлении.

Пример 3 . При какой температуре начнетсяреакция:

С6Н6 (ж) + НNO3 (ж) = С6Н5NO2(ж) + Н2О (ж)?

При каких температурах реакция будет протекать в прямом, а при каких – в обратном направлении.

Решение. Температура начала реакции рассчитывается по формуле:

Примеры решения типовых задач. Пример 1.Определите направление протекания при стандартных условиях реакции: Fe2O3(к) + 3H2(г) = 2Fe(т) + 3H2O(г) - student2.ru

DrН0 и DrS0 рассчитывают по следствию из закона Гесса:

ΔrH = ΣΔfH0кон – ΣΔfH0нач

ΔrS = ΣS0кон – ΣS0нач ,

используя значения энтальпий образования и абсолютных энтропий участников реакции из таблицы 11 []:

  С6Н6 (ж) НNO3 (ж) С6Н5NO2(ж) Н2О (ж)
Примеры решения типовых задач. Пример 1.Определите направление протекания при стандартных условиях реакции: Fe2O3(к) + 3H2(г) = 2Fe(т) + 3H2O(г) - student2.ru , кДж/моль 49,03 -173,00 15,90 –285,83
Примеры решения типовых задач. Пример 1.Определите направление протекания при стандартных условиях реакции: Fe2O3(к) + 3H2(г) = 2Fe(т) + 3H2O(г) - student2.ru , Дж/моль К 173,26 156,16 224,26 69,95

ΔrH = (15,90-285,83) – (49,03-173,00) = -145,70 кДж

ΔrS = (224,26+69,95) – (173,26+156,16) = -35,21 Дж/ К = -0,035 кДж/ К.

Данная реакция начнется при температуре

Примеры решения типовых задач. Пример 1.Определите направление протекания при стандартных условиях реакции: Fe2O3(к) + 3H2(г) = 2Fe(т) + 3H2O(г) - student2.ru .

Поскольку в данной реакции энтальпийная составляющая отрицательная (DНr<0), а энтропийная – положительная( -Т ΔrS >0), то, в соответствии с уравнением:

ΔrG0 = ΔrH0– T·ΔrS0,

при Т>4162 К реакция будет идти в обратном направлении (ΔrG > 0), а при Т<4162 К - в прямом направлении (ΔrG < 0).

Наши рекомендации