![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Химическаятермодинамика
- •I. Тепловые эффекты химических реакций Теоретическая часть
- •Примеры решения задач
- •III. Энтальпии образования веществ Теоретическая часть
- •Примеры решения задач
- •IV. Изменение энтропии реакции Теоретическая часть
- •Примеры решения задач
- •0.5 Моля 17,7 кДж
- •Теоретическая часть
- •Примеры решения задач
- •VI. Расчет свободной энергии гиббса реакций с использованием величин Теоретическая часть
- •Примеры решения задач
IV. Изменение энтропии реакции Теоретическая часть
В задачах данного
раздела предполагается, что зависимостью
величин энтропии реакции от температуры
можно пренебречь, а условия проведения
процесса мало отличаются от стандартных.
Поэтому для расчета изменения энтропии
в реакции можно использовать соотношение:
=
(6). Первый
член этой разности является суммой
произведений стандартных энтропий
продуктов реакции на соответствующие
стехиометрические коэффициенты. Второй
член – аналогичная сумма для исходных
веществ. Например, стандартная энтропия
реакцииA+ 2B= 3Cрассчитывается по
выражению:
Определить
направление самопроизвольного процесса
в изолированнойсистеме можно путем
расчета величины.
Если
> 0, то самопроизвольной будет
прямая реакция, при
< 0 – обратная.
Энтальпия
и
энтропия
фазового перехода соединения связаны
между собой соотношением:
=
(7).
Здесь
– температура фазового перехода, К.
Примеры решения задач
Задача 1. Рассчитайте изменение энтропии в процессе протекания реакции:
2Al(Tв) + 1,5O2(Г) = Al2O3(Tв),
Дж/мольК
28,3 205,0 50,9
если известно, что при нормальных условиях израсходовалось 5 литров кислорода.
Решение.Найдем стандартную энтропию указанной
реакции.
=
(Al2O3(Tв))
- 2
(Al(Tв))
- 1,5
(O2(Г))
=
50,9 - 228,3 - 1,5205,0 = -313,2 Дж/К.
Это изменение энтропии соответствует расходу по реакции 22,41,5 = 33,6 литров кислорода (1 моль газа при н.у. занимает объем 22,4 литра). Теперь можно составить пропорцию:
по
уравнению: 33,6 л-313,2 Дж/К=
-313,2 Дж/К
по
условию: 5 лДж/К
Решив
пропорцию относительно
получаем:
= 5(-313,2)/33,6
= -46,6 Дж/К
Ответ. Изменение энтропии составит -46,6 Дж/К.
Задача
2. Определить(H2O(Г)),
если известно что при испарении 9 граммов
воды при с.у. поглощается 17,7 кДж тепла,
аS0(H2O(Ж))
= 70,0 Дж/моль.К.
Решение.Найдем молярную теплоту испарения, учитывая, что 9 г воды составляет 9/M(H2O) = 9/18 = 0.5 моля. Составим пропорцию:
0.5 Моля 17,7 кДж
моль x кДж
Отсюда: x= 117,7/0.5 = 35,4 кДж/моль
=.
Стандартным условиям отвечает температура
298 К. Согласно соотношению (7)
=
=
35,4/298 = 0,119 кДж/моль.К = 119 Дж/моль.К.
Далее,
=
(H2O(Г))
-
(H2O(Ж)).
Поэтому(H2O(Г))=
+
(H2O(Ж))=119+70,0=189Дж/моль.К.
Ответ.
(H2O(Г))
= 189 Дж/моль.К.
Задача 3. Определить направление самопроизвольного процесса визолированнойсистеме для следующей реакции:
Fe2O3 (Тв)+ 3H2 (Г)= 2Fe(Tв)+ 3H2O(Г)
Дж/мольК
89,9 130,6 27,1 188,7
Решение.Направление самопроизвольного процесса в изолированной системе определяется знаком изменения энтропии. Найдем стандартную энтропию заданной реакции.
= 3
(H2O(Г))
+ 2
(Fe(T))
-
(Fe2O3(T))
- 3
(H2(Г))
= 3188,7
+ 227,1
- 89,9 - 3130,6
= 138,6 Дж/К.
Ответ. Поскольку для заданной реакцииS0r> 0, в изолированной системе самопроизвольно может протекать прямая реакция.
Задача 4. Смешали 1 моль РbО2(T)с 2 молями цинка при 25°С. Рассчитайте энтропию получившейся системы, предполагая:
а) полное отсутствие химического взаимодействия между этими веществами;
б) полное превращение этих веществ по реакции:
РbО2 (Tв)+ 2Zn(Tв)= Рb(Tв)+ 2ZnО(Tв)
Дж/мольК
76,4 42,0 65,0 43,5
Решение.В случае а) энтропия системы будет равна суммарной энтропии веществ, составляющих систему, (реагентов)cучетом их количества. Таким образом, для заданной системы в отсутствие взаимодействия:
=
(РbО2(Tв))
+ 2
(Zn(Tв))
= 76,4 + 242,0 = 160,4 Дж/К.
В случае б) энтропия системы будет равна
суммарной энтропии продуктов реакции:
=
(Рb(Tв))
+ 2
(ZnO(Tв))
= 65,0 + 243,5,0 =
152,0 Дж/К
Ответ.
а)=
160,4 Дж/К, б)
= 152,0 Дж/К.
V. НАПРАВЛЕННОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ