Для реакции pbo(т)+so3(г)=pbso4(т) рассчитать:
1) тепловой эффект реакции при стандартных условиях. выделяется или поглощается тепло при протекании реакции?
2) изменение энтропии реакции при стандартных условиях
3) изменения энергии гиббса реакции, протекающей при т1=298 к и температуре т2 = 800(градусов) c, считая , что (делта) h и s не зависят от температуры. указать какой фактор- энтальпийный или энтропийный. сделайте вывод о влиянии температуры на вероятность самопроизвольного протекания процесса в прямом направлении.
все термодинамические расчеты необходимо выполнять с использованием температуры по шкале кельвина
1) Тепловой эффект реакции при стандартных условиях указывает на то, выделяется тепло (экзотермическая реакция) или поглощается тепло (эндотермическая реакция) при протекании реакции.
Чтобы рассчитать тепловой эффект, нам понадобится информация о стандартной энтальпии образования для каждого из веществ перед и после реакции.
По таблицам стандартных термодинамических данных, стандартная энтальпия образования pbo(т) = -217 кДж/моль, стандартная энтальпия образования so3(г) = -395 кДж/моль, а стандартная энтальпия образования pbso4(т) = -1094 кДж/моль.
Формула для вычисления теплового эффекта реакции при стандартных условиях выглядит следующим образом:
ΔH = ∑(энтальпия продуктов) - ∑(энтальпия реагентов)
В нашем случае,
ΔH = (-1094 кДж/моль) - [(-217 кДж/моль) + (-395 кДж/моль)]
= -482 кДж/моль
Таким образом, тепловой эффект реакции при стандартных условиях равен -482 кДж/моль, что означает, что реакция выделяет тепло.
2) Изменение энтропии реакции при стандартных условиях показывает, происходит ли увеличение или уменьшение хаоса (беспорядка) между частицами при протекании реакции.
Для расчета изменения энтропии нам понадобится информация о стандартной энтропии для каждого из веществ перед и после реакции.
По таблицам стандартных термодинамических данных, стандартная энтропия pbo(т) = 72,9 Дж/(моль·К), стандартная энтропия so3(г) = 256,2 Дж/(моль·К), а стандартная энтропия pbso4(т) = 330,5 Дж/(моль·К).
Формула для вычисления изменения энтропии реакции при стандартных условиях выглядит следующим образом:
ΔS = ∑(энтропия продуктов) - ∑(энтропия реагентов)
В нашем случае,
ΔS = (330,5 Дж/(моль·К)) - [(72,9 Дж/(моль·К)) + (256,2 Дж/(моль·К))]
= 1,4 Дж/(моль·К)
Таким образом, изменение энтропии реакции при стандартных условиях равно 1,4 Дж/(моль·К).
3) Изменение энергии Гиббса реакции можно рассчитать в различных температурах, указав, какой фактор - энтальпийный или энтропийный - будет доминирующим.
Формула для вычисления изменения энергии Гиббса реакции выглядит следующим образом:
ΔG = ΔH - TΔS
Где ΔG - изменение энергии Гиббса, ΔH - тепловой эффект реакции, ΔS - изменение энтропии, T - температура в шкале Кельвина.
Для начала, рассчитаем изменение энергии Гиббса при температуре t1 = 298 K:
ΔG1 = -482 кДж/моль - (298 K) * (1,4 Дж/(моль·К))
= -890,8 кДж/моль
Затем, рассчитаем изменение энергии Гиббса при температуре t2 = 800 K:
ΔG2 = -482 кДж/моль - (800 K) * (1,4 Дж/(моль·К))
= -1402 кДж/моль
Сравнивая значения ΔG1 и ΔG2, мы видим, что ΔG становится еще более отрицательным (уменьшается в абсолютном значении), то есть реакция становится более самопроизвольной при повышении температуры. Это связано с тем, что в данной реакции энтропийный фактор оказывает большее влияние на изменение энергии Гиббса, чем энтальпийный фактор.
Вывод: При стандартных условиях реакция pbo(т) + so3(г) = pbso4(т) является экзотермической (выделяет тепло) и происходит с увеличением энтропии. При повышении температуры, реакция становится еще более самопроизвольной в прямом направлении.