Вычисление энергии Гиббса химической реакции и определение направления протекания процесса Вычисление энергии Гиббса для реакций, протекающих при обычных условиях

Изменение энергии Гиббса химической реакции при обычных условиях вычисляется по уравнению:

Изменение энергии Гиббса химической реакции (изобарно-изотермический потенциал) при обычных условиях равно разности сумм изменений энергий Гиббса образования конечных и исходных веществ.

Для различных веществ в стандартных состояниях (Р = 1,01310⁵ Па) изменение энергии Гиббса образования обозначаются , кДж/моль или кКал/моль и приведены в справочниках физико-химических величин.

Пример 1. Вычислить изменение энергии Гиббса (изобарно-изотермический потенциал) реакции 4NH_3(g) + 5O_2(g) = 6H₂O_(g) + 4NO_(g) при 298 K.

Решение. 1. Составить таблицу справочных данных, необходимых для расчета (см. таблицу 44 «Термодинамические свойства простых веществ…» краткого справочника физико-химических величин):

Компонент	NH3(g)	O2(g)	H2O(g)	NO(g)
, кДж/моль	−45,94	0	−241,81	91,26
, Дж·моль−1·K−1	192,66	205,04	188,72	210,64
, кДж/моль	‒16,48	0	‒228,61	87,58

2. Составить уравнение для расчета теплового эффекта реакции и произвести необходимые вычисления:

3. Составить уравнение для расчета изменения энтропии реакции в соответствии с законом Гесса и произвести необходимые вычисления:

4. Вычислить изменение энергии Гиббса по уравнению:

5. Составить уравнение для расчета изменения энергии Гиббса реакции в соответствии с законом Гесса через стандартные энергии Гиббса образования веществ и произвести необходимые вычисления:

Пример 2. Вычислить изменение энергии Гиббса (изобарно-изотермический потенциал) реакции обжига сфалерита (сульфида цинка) для обычных условий.

Решение. 1. Уравнение реакции обжига сфалерита: 2ZnS_(s) + 3О_2(g) = ZnO_(s) + SO_2(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)
, кДж/моль	−205,18	0	−348,11	‒296,90
, Дж∙моль‒1∙K‒1	57,66	205,04	43,51	248,07
, кДж/моль	‒200,44	0	‒318,10	‒300,21

3. Составить уравнение для расчета теплового эффекта реакции и произвести необходимые вычисления:

4. Составить уравнение для расчета изменения энтропии реакции и произвести необходимые вычисления:

5. Вычислить изменение энергии Гиббса по уравнению:

6. Составить уравнение для расчета изменения энергии Гиббса реакции в соответствии с законом Гесса через стандартные энергии Гиббса образования веществ и произвести необходимые вычисления:

Пример 3. Вычислить тепловой эффект реакции горения ацетилена приведенный к обычным условиям и определить количество теплоты, выделяющейся при горении 10 л ацетилена (н.у.)

Решение. 1. Уравнение реакции горения ацетилена: 2С₂Н_2(г) + 5О_2(г) = 4СО_2(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)
, кДж/моль	226,75	0	−393,51	‒241,81
, Дж∙моль‒1∙K‒1	200,82	205,04	213,66	188,72
, кДж/моль	209,21	0	‒394,37	‒228,61

3. Составить уравнение для расчета теплового эффекта реакции и произвести необходимые вычисления:

4. Составить уравнение для расчета изменения энтропии реакции и произвести необходимые вычисления:

5. Вычислить изменение энергии Гиббса по уравнению:

6. Составить уравнение для расчета изменения энергии Гиббса реакции в соответствии с законом Гесса через стандартные энергии Гиббса образования веществ и произвести необходимые вычисления: