Вычисление изменения энтропии химической реакции при заданной температуре
Зависимость
изменения энтропии химической реакции
от температуры описывается уравнением:
.
Пример 1. Вычислить изменение энтропии реакции 4NH3(g) + 5O2(g) = 6H2O(g) + 4NO(g) при 850 K.
Решение. 1. Составить таблицу справочных данных, необходимых для расчета:
Компонент |
NH3(g) |
O2(g) |
H2O(g) |
NO(g) |
, Дж·моль−1·K−1 |
192,66 |
205,04 |
188,72 |
210,64 |
a, Дж·моль−1·K−1 |
29,80 |
31,46 |
30,00 |
29,58 |
b·103, Дж·моль−1·K−1 |
25,48 |
3,39 |
10,71 |
3,85 |
c’·10−5, Дж·моль−1·K−1 |
−1,67 |
−3,77 |
0,33 |
−0,59 |
2. Составить уравнение для расчета изменения энтропии реакции в соответствии с законом Гесса при обычных условиях и произвести необходимые вычисления:
3. Пользуясь законом Гесса, найти изменение коэффициентов теплоемкости в ходе процесса:
4. Вычислить изменение энтропии реакции при 850 K:
Пример 2. Вычислить изменение энтропии реакции обжига сфалерита (сульфида цинка) при 1000 K.
Решение. 1. Уравнение реакции обжига сфалерита: 2ZnS(s) + 3О2(g) = ZnO(s) + SO2(g)
2. Составить таблицу справочных данных, необходимых для расчета (см. таблицу 44 «Термодинамические свойства простых веществ…» краткого справочника физико-химических величин):
Компонент |
ZnS(s) |
О2(g) |
ZnO(s) |
SO2(g) |
, Дж∙моль‒1∙K‒1 |
57,66 |
205,04 |
43,51 |
248,07 |
a, Дж·моль−1·K−1 |
49,25 |
31,46 |
48,99 |
46,19 |
b·103, Дж·моль−1·K−1 |
5,27 |
3,39 |
5,10 |
7,87 |
c’·10−5, Дж·моль−1·K−1 |
‒4,85 |
‒3,77 |
‒9,12 |
‒7,70 |
3. Составить уравнение для расчета изменения энтропии реакции при обычных условиях и произвести необходимые вычисления:
4. По закону Гесса, найти изменение коэффициентов теплоемкости в ходе процесса:
5. Вычислить изменение энтропии реакции при 1000 K:
Пример 3. Вычислить изменение энтропии реакции горения ацетилена при 1000 K
Решение. 1. Уравнение реакции горения ацетилена: 2С2Н2(г) + 5О2(г) = 4СО2(г) + 2Н2О(г)
2. Составить таблицу справочных данных, необходимых для расчета (см. таблицу 44 «Термодинамические свойства простых веществ…» краткого справочника физико-химических величин):
Компонент |
C2H2(г) |
О2(g) |
СO2(г) |
Н2O(г) |
, Дж∙моль‒1∙K‒1 |
200,82 |
205,04 |
213,66 |
188,72 |
a, Дж·моль−1·K−1 |
20,44 |
31,46 |
44,14 |
30,00 |
b·103, Дж·моль−1·K−1 |
66,65 |
3,39 |
9,04 |
10,71 |
c∙106, Дж·моль−1·K−1 |
‒26,48 |
0 |
0 |
0 |
c’·10−5, Дж·моль−1·K−1 |
0 |
‒3,77 |
‒8,54 |
0,33 |
3. Составить уравнение для расчета изменения энтропии реакции и произвести необходимые вычисления:
4. Составить уравнения для расчета коэффициентов ряда Келли, подставить численные значения и произвести вычисления
5. Вычислить изменение энтропии реакции при 1000 K:
