Задача 50
Определите термодинамическую возможность протекания реакции Н2 (г) + СО2 (г) СО (г) + Н2О (г) при стандартных условиях. Как повлияет повышение температуры на термодинамическую вероятность протекания процесса?
Дано: |
|
|
|
|
|
Решение: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
Уравнение реакции |
|
|
|
|
H2 (г) |
+ CO2 (г) |
CO (г) + |
H2O (г) |
T = 298 K |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∆H° |
|
: |
0 |
– 393,51 |
– 110,53 |
– 214,81 |
|
|
|
||||||
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
Возможен ли |
|
(кДж/моль) |
|
|
|
|
||
процесс – ? |
|
S° |
: |
130,52 |
213,66 |
197,55 |
188,72 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
(Дж/(моль·K)) |
|
|
|
|
||
По первому следствию из закона Гесса, вычислим изменение энтальпии реакции:
∆H° = (∆H,° (CO (г)) + ∆H,° (H2O (г))) – (∆H,° (H2 (г)) + ∆H,° (СO2 (г))) ∆H° = (– 110,53 + (– 214,81)) – (0 + (– 393,51)) = 41,17 (кДж)
Вычислим изменение энтропии реакции:
∆S° = (S° (CO (г)) + S° (H2O (г))) – (S° (H2 (г)) + S° (СO2 (г))) ∆S° = (197,55 + 188,72) – (130,52 + 213,66) = 42,09 (Дж/K)
Вычислим изменение свободной энергии Гиббса реакции:
∆G° = ∆H° – T · ∆S°
∆G° = ∆H° – 298 · ∆S° = 41170 – 298 · 42,09 = 28627 (Дж)
Т.к. ∆G° > 0 , следовательно, данный процесс при стандартных условиях не протекает.
Т.к. ∆H° > 0 и ∆S° > 0 , следовательно, повышение температуры увеличивает термодинамическую вероятность протекания процесса.
Ответ: При стандартных условиях данный процесс невозможен.