Приклади розв’язання задач. Обчислити хімічної реакції CS2(р) + 3О2(г) = CO2(г) + 2SО2(г), при стандартних умовах і зробити висновок про тепловий ефект реакції

Приклад 1.

Обчислити хімічної реакції CS₂(р) + 3О₂(г) = CO₂(г) + 2SО₂(г), при стандартних умовах і зробити висновок про тепловий ефект реакції.

Розв’язання.

За наслідком із закону Геса тепловий ефект реакції (DН⁰_х.р.) дорівнює сумі теплот утворення продуктів реакції, зменшеній на суму теплот утворення вихідних речовин з урахуванням коефіцієнтів перед формулами цих речовин у рівнянні реакції:

DН⁰_х.р. = SDН⁰_прод. – SDН⁰_{вих.реч.}

З таблиці 2 (додаток) , де міститьсятермодинамічні константи речовин, знаходимо: DН⁰(CS₂) = 115,30 кДж/моль, DН⁰(CO₂) = – 393,5 кДж/моль, DН⁰(SО₂) = – 296,9 кДж/моль.

У даному випадку:

DН⁰_х.р. = (DН⁰₂₉₈(CO₂) + 2DН⁰₂₉₈(SО₂)) – (DН⁰₂₉₈(CS₂) + 3DН⁰₂₉₈(O₂)); оскільки DН⁰₂₉₈ простих речовин дорівнюють 0, то

DН⁰_х.р. = (DН⁰₂₉₈(CO₂) + 2DН⁰₂₉₈(SО₂)) – DН⁰₂₉₈(CS₂)= –393,5 кДж/моль +2 × (–296,9 кДж/моль) - 115,30 кДж/моль = 85 кДж/моль

Якщо DН⁰_х.р.> 0, то реакція ендотермічна і супроводжується поглинанням тепла, якщо DН⁰_х.р.< 0, то реакція є екзотермічною та супроводжується виділенням теплоти.

У нашому випадку реакція є ендотермічною.

Приклад 2. Обчисліть зміну енергії Гібса у хімічній реакції

4NH₃(г) + 5O₂(г) = 6H₂O(г) + 4NО(г)

І зробіть висновки про можливість мимовільного перебігу даної реакції за стандартних умов.

Розв’язання. Енергія Гібса (G) – термодинамічна функція стану системи, тому зміну енергії Гібса (DGх.р.) можна розрахувати за наслідком із закону Геса за стандартних умов

DG⁰_х.р. = SDG⁰_прод. – SDG⁰_{вих.реч.},

де DG⁰_прод. – зміни енергій Гібса продуктів реакції, DG⁰_{вих.реч.} – зміни енергій Гібса вихідних речовин.

Стандартні зміни енергій Гібса простих речовин прийнято вважати рівними нулю. Для даної системи:

DG⁰_298,х.р. = (6DG⁰₂₉₈(Н₂О) + 4DG⁰₂₉₈(NО)) – (4DG⁰₂₉₈(NH₃) + 5DG⁰₂₉₈(О₂));

оскільки DG⁰₂₉₈(О₂) = 0, то

DG⁰_298,х.р. = (6DG⁰₂₉₈(Н₂О) + 4DG⁰₂₉₈(NО)) – 4DG⁰₂₉₈(NH₃).

Взявши в таблиці 2 потрібні дані DG⁰₂₉₈, знаходимо:

DG⁰_298,х.р. = 6 × (–228,8) + 4 × (86,89) – 4 × (–16,64) = –959,48 кДж.

Величина DG_х.р. є мірою хімічної спорідненості реагуючих речовин. Мимовільно перебігають хімічні процеси, для яких зміна енергії Гібса менше нуля. Якщо DG_х.р. > 0, процес за даних умов термодинамічно неможливий, а якщо DG_х.р = 0, то система знаходиться у термодинамічній рівновазі. У даному випадку DG⁰_298,х.р. < 0, отже, цей процес термодинамічно можливий за стандартних умов.

Завдання для самостійної роботи

Завдання 1.

Обчислити хімічної реакції при стандартних умовах і зробити висновок про тепловий ефект реакції

№ варіанту	Завдання
	H2O(p) + SO3(г) H2SO4(p)
	CaCl2(p) + Na2CO3(p) CaCO3(m) + NaCl(p)
	Na2SO4(p) + H2O(p) H2SO4(p) + NaOH(p)
	Fe(OH)3(m) + HCl(p) FeCl3(p) + H2O(p)
	SnCl2(p) + 2FeCl3(p) 2FeCl2(p) + SnCl4(p)
	8HI(г) + H2SO4(p) 4I2(m) + H2S(г) + 4H2O(p)
	NO2(г) + H2SO3(p) H2SO4(p) + NO(г)
	Ca(OH)2(k) + CO2(г) CaCO3(k) + H2O(p)
	SO2(г) + H2O(p) + NO2(г) H2SO4(p) + NO(г)
	Fe(k) + H2SO4(p) FeSO4(p) + H2(г)
	CaCO3(k) CaO(k) + CO2(г)
	Fe(k) + 4HNO3(p) = Fe(NO3)3(p) + NO(г) + 2H2O(p)
	CaCO3(k) + 2HCl(p) CaCl2(p) + H2O(p) + CO2(г)
	I2(m) + H2SO3(p) + H2O H2SO4(p) + 2HI(г)
	Zn(m) + HCl(p) ZnCl2(p) + H2(г)
	C2H5OH(г) C2H2(г) + H2O (n)
	H2S(г) + CO2(г) H2O(n) + CS2(г)
	CH4(г) + H2S(г) CS2(г) + H2(г)
	NO2(г) + H2O(p) HNO3(p) + HNO2(p)