Question

Вычислите энергию гиббса и определите возможность протекания реакции
wo3 (т) + 3h2 (г) = w (т) + 3h 2o (г) ∆h298, кдж/моль -843 0 0 -242 s298, дж/ (моль • град) 75,9 130,7 32,6 189 при температурах 600 и 1500 к.

Answer 1

Добрый день! Давайте разберем этот вопрос по порядку.

В данном вопросе речь идет о реакции между оксидом вольфрама (wo3) и водородом (h2), которая приводит к образованию металлического вольфрама (w) и воды (h2o). Нам нужно вычислить энергию Гиббса и определить возможность протекания этой реакции при двух разных температурах - 600 К и 1500 К.

Энергия Гиббса (ΔG) определяет, насколько реакция может протекать спонтанно, то есть без внешнего воздействия. Формула для вычисления энергии Гиббса: ΔG = ΔH - TΔS, где ΔH - изменение энтальпии (тепловое содержание реакции), ΔS - изменение энтропии (степень беспорядка системы), T - температура в Кельвинах.

В этой формуле, ΔH и ΔS значения даны в таблице:
ΔH298 = -843 кДж/моль - изменение энтальпии при 298 К
ΔS298 = 75.9 Дж/(моль • град) - изменение энтропии при 298 К

Для начала, нам нужно вычислить ΔG при 298 K, используя формулу ΔG = ΔH - TΔS. Подставляя значения, получаем:
ΔG298 = -843 кДж/моль - (298 K)(75.9 Дж/(моль • град))
= -843 кДж/моль - (298 K)(0.0759 кДж/моль)
= -843 кДж/моль - 22.6 кДж/моль
= -865.6 кДж/моль

Мы получили, что ΔG при 298 K равно -865.6 кДж/моль.

Теперь перейдем к оценке возможности реакции при разных температурах.

Расчет ΔG при различных температурах осуществляется с использованием уравнения Гиббса-Гельмгольца: ΔG2 = ΔG1 + ΔH(T2 - T1), где ΔG2 и ΔG1 - энергия Гиббса при температурах T2 и T1 соответственно, ΔH - изменение энтальпии реакции, T2 и T1 - различные температуры в Кельвинах.

Начнем с рассмотрения температуры 600 К.

ΔG600 = ΔG298 + ΔH(600 K - 298 K)
= -865.6 кДж/моль + (-843 кДж/моль)(600 K - 298 K)
= -865.6 кДж/моль + (-843 кДж/моль)(302 K)
= -865.6 кДж/моль + (-253986 кДж/моль)
= -254851.6 кДж/моль

Мы получили, что ΔG при 600 K равно -254851.6 кДж/моль.

Теперь посмотрим на температуру 1500 К.

ΔG1500 = ΔG298 + ΔH(1500 K - 298 K)
= -865.6 кДж/моль + (-843 кДж/моль)(1500 K - 298 K)
= -865.6 кДж/моль + (-843 кДж/моль)(1202 K)
= -865.6 кДж/моль + (-1012386 кДж/моль)
= -1013251.6 кДж/моль

Мы получили, что ΔG при 1500 K равно -1013251.6 кДж/моль.

Теперь оценим возможность протекания реакции с учетом значений ΔG:

Если ΔG < 0, то реакция протекает спонтанно, то есть самопроизвольно.
Если ΔG > 0, то реакция не протекает самопроизвольно.
Если ΔG = 0, то реакция находится в равновесии.

Таким образом, при температурах 600 K и 1500 K мы получили:

При 600 K: ΔG = -254851.6 кДж/моль, что меньше нуля. Следовательно, реакция протекает самопроизвольно при 600 K.

При 1500 K: ΔG = -1013251.6 кДж/моль, также меньше нуля. Таким образом, реакция протекает самопроизвольно и при 1500 K.

Итак, реакция между wo3 (т) и 3h2 (г), которая приводит к образованию w (т) и 3h2o (г), протекает спонтанно при температурах и 600 K и 1500 K.