Question

При какой температуре наступит равновесие в системе: 4НCl(г) + О2(г) ⇆ 2Н2О(г) + Cl2(г) , ∆Hº = – 114,42 кДж. Хлор или кислород

Answer 1

ΔG° = ΔН° – ТΔS°/1000
Равновесие наступит при ΔG=0, т.е. при Т=1000ΔН°/ ΔS°
ΔS° = ΣSºƒ прод. – ΣSºƒ исх. в-в, с учетом стехиометрических коэффициентов.
ΔS°= 2Sºƒ(Сl2,г) + 2Sºƒ(Н2О,г) – 4Sºƒ(НС1,г) – Sºƒ(О2,г)
ΔS°= 2 ∙ 222,98 + 2 ∙ 188,72 – 4 ∙ 186,79 – 205,04 = – 128,8 Дж/(моль∙К)
Травн. =1000 ∙ (–114,42) / (– 128,8) = 888,35 К = 615,2°С

Answer 2

Равновесие наступит в системе при Т равн. = 1000∙∆H/∆S
∆H = – 114,42 кДж
ΔSº х.р. = ΣSº прод. – ΣSº исх. в-в (с учетом стехиометрических коэффициентов)
ΔSº = (Sº Cl2(г) + 2Sº Н2О(г)) – (Sº О2(г) + 4Sº НCl(г))
ΔSº = (222,98 + 2 ∙ 188,72) – (205,04 + 4 ∙ 186,79) = – 351,78 Дж/(моль∙К)
Т равн. = 1000∙∆H/∆S = 325,3 К (52,1°С)

ΔGº = ΔНº – ТΔSº
При ΔGº < 0 возможна прямая реакция, а при ΔGº > 0 - обратная.
∆Hº < 0 , ΔSº < 0, поэтому –ТΔSº >0,
поэтому для данной реакции в выражении для ΔGº:
∆Hº - отриц. составляющая (–), а –ТΔSº - положит. составляющая (+).
Чем больше (–) по ср. с (+), тем возможнее протекание прямой реакции, а чем больше (+) по ср. с (–), тем спонтаннее обратная реакция.

При Т = Т равн. ∆Hº = –ТΔSº , т.е. (–) = (+) и ΔGº =0 - система в равновесии, поэтому при 325,3 К (52,1°С) окислительные возможности хлора и кислорода равны.
При Т > Т равн. значение –ТΔSº больше значения ∆Hº , т.е. (+) > (–) и ΔGº > 0 - возможна обратная реакция, т.е. при Т > 325,3 К (52,1°С) хлор является более сильным окислителем, чем кислород.
При Т < Т равн. значение –ТΔSº меньше значения ∆Hº , т.е. (+) < (–) и ΔGº < 0 - возможна прямая реакция, т.е. при Т < 325,3 К (52,1°С) кислород является более сильным окислителем, чем хлор.