Question

146. Пользуясь справочными данными определите возможность протекания реакции в стандартных условиях, ее тепловой эффект и изменение энтропии. Напишите термохимическое уравнение реакции: SiF4(г) + 2H2O(ж) = SiO2(к) + 4HF(г)

Answer 1

Добрый день! Меня зовут Учитель, и я рад помочь вам с вашим вопросом.

Для начала, давайте разберемся с возможностью протекания реакции в стандартных условиях. В стандартных условиях температура составляет 25°C, давление - 1 атмосфера, и все вещества находятся в своей стандартной физической форме.

В нашем случае, нам дано термохимическое уравнение реакции:

SiF4(г) + 2H2O(ж) = SiO2(к) + 4HF(г)

Для того чтобы определить возможность протекания реакции в стандартных условиях, мы должны знать стандартный термодинамический потенциал Gibbs (ΔG) реакции. Если ΔG отрицательно, то реакция протекает спонтанно.

ΔG можно определить с помощью уравнения ΔG = ΔH - TΔS, где ΔH - тепловой эффект реакции, ΔS - изменение энтропии, а T - температура в кельвинах.

Для начала, давайте определим тепловой эффект реакции, ΔH. Чтобы это сделать, нам нужно знать все стандартные тепловые образования веществ, участвующих в реакции.

Из справочных данных мы узнаем следующие значения стандартных тепловых образований (в кДж/моль):
SiF4(г): -1610
H2O(ж): -285.8
SiO2(к): -910
HF(г): -272

С учетом этих данных, тепловой эффект реакции ΔH можно определить следующим образом:

ΔH = (сумма тепловых образований продуктов) - (сумма тепловых образований реагентов)

ΔH = (-910 + 4*(-272)) - (-1610 + 2*(-285.8))
ΔH = (-910 - 1088) - (-1610 - 571.6)
ΔH = -1998 - (-2181.6)
ΔH = -1998 + 2181.6
ΔH = 183.6 кДж/моль

Теперь, когда у нас есть значение теплового эффекта ΔH, давайте определим изменение энтропии, ΔS. Также как и в случае с ΔH, нам потребуется знать значения стандартных энтропий веществ.

Из справочных данных мы узнаем следующие значения стандартных энтропий (в Дж/моль·К):
SiF4(г): 219
H2O(ж): 69.9
SiO2(к): 41.8
HF(г): 173

ΔS = (сумма энтропий продуктов) - (сумма энтропий реагентов)

ΔS = (41.8 + 4*(173)) - (219 + 2*(69.9))
ΔS = (41.8 + 692) - (219 + 139.8)
ΔS = 733.8 - 358.8
ΔS = 375 Дж/моль·К

Теперь, когда у нас есть значения ΔH и ΔS, мы можем определить ΔG, используя уравнение ΔG = ΔH - TΔS.

Поскольку речь идет о стандартных условиях, где температура равна 25°C (или 298 K), мы можем подставить это значение в уравнение:

ΔG = 183.6 кДж/моль - (298 K * 375 Дж/моль·К)
ΔG = 183.6 кДж/моль - 111750 Дж/моль
ΔG = -111566.4 кДж/моль

Так как ΔG отрицательно, реакция протекает спонтанно в стандартных условиях.

Наконец, давайте запишем термохимическое уравнение реакции. Оно уже дано в вопросе:

SiF4(г) + 2H2O(ж) = SiO2(к) + 4HF(г)

Это уравнение показывает, что под действием условий реагируют газообразный SiF4 и жидкий H2O, а в результате образуются твердый продукт SiO2 и газообразный продукт HF.

Надеюсь, ответ был подробным и понятным для вас! Если у вас есть еще вопросы, не стесняйтесь задавать их.