Зміна ентальпії, ентропії та ізобарного потенціалу під час фазових переходів

Напрями фазових переходів можна визначати за рів­нянням Гіббса. Наприклад, процеси лід → вода, вода → пара, лід → пара ендотермічні, відбуваються з вбиранням теплоти, ∆Н > 0. Під час перебігу цих про­цесів зростає невпорядкованість системи, ∆S > 0, тобто ентальпійний і ентропійний фактори протидіють один одному. Виходячи з рівняння Гіббса, для даних процесів можна зробити висновок, що за високих температур вираз Т*∆S більший від ∆Н і ці процеси ідуть самочинно.

За низьких температур визначальним стає ентальпій­ний фактор, тобто | Т*∆S | < | ∆Н | , а оскільки ∆Н > 0, то й ∆G > 0 - процеси самочинно не відбуваються (ідуть у протилежному напрямку). За певної температури енталь­пійний і ентропійний фактори зрівнюються (∆Н= Т*∆S) і ∆G = 0, у системі настає стан рівноваги.

ЕКСПЕРІМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА

Мета роботи – ознайомитися з впливом деяких показників на зсув рівноваги реакції.

Прилади та реактиви: штатив з набором пробірок, мікро шпатель, скляні стакани. Кришталики хлориду калію. Розчини: хлорид заліза (ІІІ), роданід калію, хлорид магнію, аміак, хлорид амонію. Дистильована вода. Фенолфталеїн.

Дослід 1. Зсув рівноваги в залежності від змін концентрацій реагуючих речовин.

В кожну з 4-ох конічних пробірок внести по 7 капель розведеного розчину хлориду заліза (ІІІ) та по 7 капель роданіду калію та розмішайте. Першу пробірку залиште для порівняння, до другої – додайте 1 каплю насиченого розчину хлориду заліза (ІІІ), до третьої – 1 каплю насиченого розчину роданіду калію та до четвертої – декілька кришталиків хлориду калію.

Завдання: порівняйте інтенсивність забарвлювання у всіх 4-ох пробірках. Запишіть рівняння реакцій та зробить висновок в якому напрямку зсувається рівновага.

Дослід 2. зсув рівноваги при утворенні осаду.

Внесіть у дві конічні пробірки приблизно по 1 мл розчину хлориду магнію. В першу пробірку додайте 4-5 капель розчиненого розчину аміаку у воді. Який випав осад? Напишіть рівняння реакції.

До другої пробірки додайте 6-7 капель насиченого розчину хлориду амонію та розмішайте, а потім додайте 4-5 капель розчину аміаку. Чи утворюється осад? Чому?

Дослід 3. вплив температури на зсув рівноваги дисоціації основ.

Приготуйте у стаканчику суміш слідуючого складу: 1-2 краплі концентрованого розчину аміаку у 25-30 мл дистильованої води та 1 краплю розчину фенолфталеїну. Нагрійте суміш до втрати трояндового кольору. Після охолодження суміші спостерігайте появлення забарвлення. Поясніть спостереження.

Задачі для розв’язування на занятті:

1. Визначити число ступенів свободи у системі частково замерзлої води.

2. Константа рівноваги для реакції СаСО₃ ⇄ СаО + СО₂ має слідуючий вираз: Кр =р (СО₂). Показати, що цей вираз не протидії правилу фаз.

3. У водному розчині міститься суміш хлориду магнію та сульфату натрію. Визначити кількість складових частин та компонентів у даній системі.

4. Рідинний розплав, який складається з 40% кадмію та 60% вісмуту, при 144⁰С знаходиться у рівновазі з кристалами кадмію та вісмуту. Скільки ступенів свободи має ця система?

5. При 95⁰С тиск насиченого пару води дорівнює 845*10²Па. Визначити теплоту випарювання води при 100⁰С.