2. Зміст роботи

Користуючись стандартними термодинамічними характеристиками, розрахувати ΔGº відповідної реакції і знайти температуру, вище якої реакція в стандартних умовах може протікати самостійно.

3. Контрольні питання

1. Яким чином можна визначити імовірність протікання хімічної реакції?

2. Як можна оцінити термодинамічну імовірність протікання реакції?

3. Чим відрізняється термодинамічна імовірність протікання реакції від практичної імовірності?

4. Як можна розрахувати ΔG (за якою формулою) і що вона характеризує?

5. Які фактори сприяють протіканню хімічної реакції?

6. Як впливає на ці фактори температура?

7. Напишіть рівняння Больцмана й поясніть в чому його надзвичайність?

8. Як формулюється закон Гесса і який наслідок із цього закону?

9. Чому дорівнює тепловий ефект реакції при постійному тиску й при постійному об’ємі?

4. Приклад виконання розрахунку

Розрахувати ΔG° для реакції СаСО₃=СаО+СО₂при температурі 25°С. Побудувати графік залежності ΔG° від температури і найти за графіком температуру, вище якої задана реакція може протікати самостійно. Зміну теплоємності системи ΔСр прийняти постійною величиною.

Розрахунок: Для кожної речовини, яка приймає участь в реакції, в довідковій літературі знаходимо данні термодинамічних величин і заносимо їх у таблицю:

Речовина	ΔНº298, кДж/моль	S°298, Дж/моль·К	Сро298, Дж/моль·К
СаСО3(к)	-1206	92,90	81,85
СаО(к)	-635,10	39,70	42,80
СО2(г)	-393,51	213,60	37,13

Прийнявши зміни теплоємності системи для даного процесу постійною величиною, розрахунок зміни енергії Гіббса можна здійснити за формулою:

ΔG_Т = ΔНº₂₉₈-ТΔS°₂₉₈+ΔСр(Т-298,16)- ΔСрТln

ΔН°₂₉₈ = (-635,1-393,51)-(-1206) = 177,39 кДж/моль

ΔSº₂₉₈ = (39,7+213,6)-(92,9) =160,4 Дж/моль·К

ΔСр₂₉₈ = (42,80+37,13)-(81,85) = -1,92 Дж/моль·К

Визначаємо зміни енергії Гіббса для вказаного процесу за різних температур:

ΔGº₂₉₈ = 177390-298·160,4 = 129590,8 Дж/моль

ΔGº₅₀₀ = 177390-500·160,4-1,92(500-298,16)+1,92·500ln = =97298,8 Дж/моль

ΔGº₇₀₀ = 177390-700·160,4-1,92(700-298,16)+1,92·700 ln = =65485,5 Дж/моль

ΔGº₁₀₀₀ = 177390-1000·160,4-1,92(1000-298,16)+1,92·1000ln = =17965,9 Дж/моль

ΔGº₁₃₀₀ = 177390-1300·160,4-1,92(1300-298,16)+1,92·1300ln = - =29378,2 Дж/моль

ΔG_Т , Дж/моль

160000

120000

80000

40000

0

-40000

-80000

200

400

600

800

1000

1200

1400

0

Температура , К

Як показують здійснені розрахунки, з термодинамічної точки зору, процес можливий при температурах вище 1120 К (847 ºС).

5. Варіанти завдань

1. F₂O₃(к)+3С(графіт) = 2Fe+3CO;

2. Ca₃ (PO₄)₂ = 3CaO+½P₄O₁₀;

3. 2CaSO₄ = 2CaO+2SO₂+O₂;

4. 2FeO (к)+C(графіт) = 2Fe(к)+CO₂;

5. 4MnO₂+C = 2Mn₂O₃+CO₂;

6. 2MgCO₃+SiO₂ = Mg₂SiO₄+2CO₂;

7. 3Fe₂O₃ = 2Fe₃O₄+½O₂;

8. ½P₄O₁₀+5C = P₂+5CO;

9. 2MnO₂+C = Mn₂O₃+CO;

10. 2Fe₃O₄ = 6FeO+O₂;

11. Ca₃(PO₄)₂+5C = 3CaO+P₂+5CO;

12. 2CaCO₃+SiO₂ = Ca₂SiO₄+2CO₂;

13. 2Fe₃O₄+C = 6FeO+CO₂;

14. 2Ca(OH)₂+SiO₂ = Ca₂SiO₄+2H₂O;

15. 6Mn₂O₃+C = 4Mn₃O₄+CO₂;

16. 3Fe₂O₃(к)+C(графіт) = 2Fe₃O₄+CO;

17. 2Ca₃(PO₄)₂+3SiO₂ = 3Ca₂SiO₄+P₄O₁₀;

18. 2Fe₃O₄+3SiO₂ = 3Fe₂SiO₄+O₂;

19. 2FeS₂+5,5O₂ = Fe₂O₃+4SO₂;

20. Fe₃O₄+3SiO₂ = 3FeSiO₃+½O₂;

21. Ca₃(PO₄)₂+8C+3SiO₂+3H₂O(г) = 3CaSiO₃+2PH₃+8CO;

22. 3Mn₂O₃+C = 2Mn₃O₄+CO;

23. 6Fe₂O₃+C = 4Fe₃O₄+CO₂;

24. Ca₃(PO₄)₂+3SiO₂+5C = 3CaSiO₃+P₂+5CO;

25. Fe₃O₄+C = 3FeO+CO.