Чем можно объяснить, что при стандартных условиях невозможна экзотермическая реакция: н2(г) +со2(г) = со(г) + н2о(ж); δн = 2,85 кдж зная тепловой эффект реакции и абсолютные стандартные энтропии соответствующих веществ, определите δg0298 этой реакции.
Сначала определим, что такое экзотермическая реакция. Экзотермическая реакция - это реакция, при которой выделяется тепло. В данном случае, если бы реакция произошла, она должна была бы быть сопровождена выделением тепла (отрицательным значением Δн). Однако, по условию, тепловой эффект реакции равен 2,85 кДж, что говорит о том, что реакция является эндотермической, а не экзотермической.
Теперь нужно определить значение ΔG при стандартных условиях (ΔG0298) для этой реакции. ΔG можно определить с помощью следующего уравнения:
ΔG = ΔH - TΔS
Где ΔH - изменение энтальпии реакции, T - температура в Кельвинах и ΔS - изменение энтропии реакции.
Для определения ΔG0298 нам понадобятся абсолютные стандартные энтропии соответствующих веществ. Пусть S1, S2, S3 и S4 - абсолютные стандартные энтропии н2(г), сo2(г), со(г) и н2о(ж) соответственно.
Известно, что ΔH = 2,85 кДж (по условию) и T = 298 K (стандартные условия). Также можно использовать следующие соотношения:
ΔH = ΣnΔHf(products) - ΣnΔHf(reactants)
ΔS = ΣnS(products) - ΣnS(reactants)
Где n - коэффициенты стехиометрического уравнения реакции, ΔHf - стандартная энтальпия образования вещества.
Теперь пошагово решим уравнение для определения ΔG0298:
1. Рассчитаем ΔS:
ΔS = (2S3 + S4) - (S1 + S2)
= (2 x S3) + S4 - S1 - S2
2. Подставим известные значения абсолютных стандартных энтропий:
Здесь важно учесть, что S1 и S3 для газовых веществ будут в единицах кДж/(моль x К), а S2 и S4 для соединений в разных фазовых состояниях будут в единицах кДж/(моль x К).
3. Рассчитаем ΔG0298:
ΔG0298 = ΔH - TΔS
= 2,85 кДж - (298 K) x ΔS
4. Подставим значения и рассчитаем ΔG0298:
ΔG0298 = 2,85 кДж - (298 K) x ΔS
Это даст нам окончательный ответ на вопрос.
Таким образом, шаг за шагом весь процесс объяснения невозможности экзотермической реакции между н2(г) и сo2(г), и определения ΔG0298 этой реакции будет доступен школьнику.