Пример 5.

Не производя вычислений установите знак изменения энтропии для следующих процессов:

1)2NO (г) + O2 (г) = 2NO2 (г)

2)Fe2O3 (к) + 3СО (г) = 2 Fe (к) + 3СO2 (г)

3)СO2 (к) = СO2 (г)

Решение.

Так как энтропия системы растет с увеличением объема и зависит от агрегатного состояния, то для приведенных реакций:

1)в левой части равенства 3 объема газов, а в правой – 2 объема, следовательно S < 0.

2)в левой части равенства 3 объема СО, а в правой 3 объема СO2, (кристаллическое и жидкое состояния не учитываются, то есть наблюдается отно-

сительный порядок), то S = 0.

3) происходит расширение системы, то есть СO2 переходит от относительного порядка в беспорядочное состояние и, следовательно, S > 0.

Чтобы убедиться в правильности ответов, можно S рассчитать по следствию из закона Гесса, используя справочные данные. Например, для реакции (1):

2NO (г) + O2 (г) = 2NO2 (г)

По справочнику находим стандартные энтропии (Дж/моль·К): S0298 (NO) = + 210,6; S0298 (NO2) = + 240,2; S0298 (O2) = + 205,0.

S = 2S0298 (NO2) – 2S0298 (NO) – S0298 (O2) = 2·240,2 – 2·210,6 –

– 205,0 = – 145,8 (Дж/моль·К), то есть S < 0.

Ответ: S < 0

Пример 6.

Определите возможность самопроизвольного протекания реакции в прямом направлении

3Н 2 (г) + N2 (г) = 2NН3 (г),

и температуру, при которой равновероятны оба направления этой реакции. Вычислите константу равновесия.

Решение

Возможность самопроизвольного протекания реакции 3Н2 (г) + N2 (г) ↔ 2NН3 (г)

можно определить по значению изменения свободной энергии G из выражения

49