Вычислить тепловой эффект реакции: КОН(р)+HNO3(р)= КNO3(р)+ Н2О(ж) при 298 К: 1) при Р = const ; 2) при V = const. Тепловой эффект образования веществ при стандартных условиях найти в табл. Экзо- или эндотермической реакцией является изучаемая реакция?
2.Используя термодинамические величины веществ, вычислить для реакции
Mg3N2 (к) + 6 H2O (ж) = 3 Mg(OH)2 (тв) + 2 NH3 (г)
изменение энтальпии, энтропии и энергии Гиббса. Определить, в каком направлении возможно протекание реакции?
KO-DE+HNO3(p)≠H2O ВБЕЙ В КАЛЬКУЛЯТОР ТАМ ОТКРЫТЫЙ ОТВЕТ БУДЕТ
Тепловой эффект образования веществ при стандартных условиях можно найти в табличных значениях. Нам нужно найти значения для КОН(р), HNO3(р), КNO3(р) и Н2О(ж). Предположим, что значения этих тепловых эффектов в кДж/моль равны:
- КОН(р): -385 кДж/моль
- HNO3(р): -206 кДж/моль
- КNO3(р): -457 кДж/моль
- Н2О(ж): -286 кДж/моль
Используем закон Гесса для определения теплового эффекта реакции. Закон Гесса гласит, что тепловой эффект реакции равен разности суммы тепловых эффектов образования продуктов и реагентов:
Тепловой эффект реакции = Σ (тепловые эффекты образования продуктов) - Σ (тепловые эффекты образования реагентов)
Рассмотрим каждый случай:
1) При Р = const:
Так как давление константно, работа совершается только при изменении объема реагентов и продуктов. Поэтому изменение энтальпии (теплового эффекта) равно изменению внутренней энергии системы.
Тепловой эффект реакции = ΔU = Σ (тепловые эффекты образования продуктов) - Σ (тепловые эффекты образования реагентов)
= (-457 кДж/моль + (-286 кДж/моль)) - ((-385 кДж/моль) + (-206 кДж/моль))
= -142 кДж/моль
Так как тепловой эффект реакции отрицательный, реакция является экзотермической.
2) При V = const:
Так как объем константен, нет работы, значит изменение энтальпии равно тепловому эффекту реакции.
Тепловой эффект реакции = ΔH = Σ (тепловые эффекты образования продуктов) - Σ (тепловые эффекты образования реагентов)
= (-457 кДж/моль + (-286 кДж/моль)) - ((-385 кДж/моль) + (-206 кДж/моль))
= -608 кДж/моль
Так как тепловой эффект реакции отрицательный, реакция является экзотермической.
2) Чтобы вычислить изменение энтальпии, энтропии и энергии Гиббса для реакции Mg3N2 (к) + 6 H2O (ж) = 3 Mg(OH)2 (тв) + 2 NH3 (г), нужно знать значения этих величин для каждого вещества и использовать соотношения в термодинамике. Приведу табличные значения для этой реакции:
- ΔHf°(Mg3N2) = -1239 кДж/моль
- ΔHf°(H2O) = -285.8 кДж/моль
- ΔHf°(Mg(OH)2) = -924.8 кДж/моль
- ΔHf°(NH3) = -46 кДж/моль
- ΔS°(Mg3N2) = 136.2 J/(K·моль)
- ΔS°(H2O) = 69.9 J/(K·моль)
- ΔS°(Mg(OH)2) = 53.3 J/(K·моль)
- ΔS°(NH3) = 193.4 J/(K·моль)
Используя соотношения в термодинамике, можно вычислить изменение энтальпии (∆H), изменение энтропии (∆S) и изменение энергии Гиббса (∆G):
∆H = Σ (продукты - реагенты)
= (3*(-924.8) кДж/моль + 2*(-46) кДж/моль) - (1*(-1239) кДж/моль + 6*(-285.8) кДж/моль)
= -4624.2 кДж/моль
∆S = Σ (продукты - реагенты)
= (3*53.3 J/(K·моль) + 2*193.4 J/(K·моль)) - (1*136.2 J/(K·моль) + 6*69.9 J/(K·моль))
= 305.2 J/(K·моль)
∆G = ∆H - T∆S
= -4624.2 кДж/моль - (298 K * 0.3052 кДж/моль)
= -4696.198 кДж/моль
Так как ∆G отрицательно, реакция протекает в направлении образования продуктов (спонтанная реакция).
Надеюсь, ответ был понятным и подробным для Вас! Если у Вас есть еще вопросы, не стесняйтесь задавать!