Question

Пользуясь справочными данными по Go f298 и So 298 определите Ho 298 реакции N2O (г) + 3H2 (г) = N2H4 (г) + H2O (ж)

Answer 1

Для решения данной задачи необходимо использовать справочные данные о стандартной свободной энергии образования (Go f^0) и энтропии (So) реакционных веществ.

Первым шагом, необходимо определить значение стандартной свободной энергии образования (Go f^0) и энтропии (So) каждого из веществ, участвующих в реакции.

По справочным данным найдем значения Go f^0 и So для каждого из веществ:
- Go f^0(N2O) = 81 kJ/mol
- So(N2O) = 219 J/(mol*K)
- Go f^0(H2) = 0 kJ/mol
- So(H2) = 130 J/(mol*K)
- Go f^0(N2H4) = 50 kJ/mol
- So(N2H4) = 260 J/(mol*K)
- Go f^0(H2O) = -237 kJ/mol
- So(H2O) = 188 J/(mol*K)

Далее, используя значения Go f^0 и So для каждого вещества, можно рассчитать общую свободную энергию реакции (ΔGo) при температуре 298 K по формуле:

ΔGo = Σ(νi * Go f^0(i))

где νi - коэффициенты стехиометрического уравнения для каждого вещества.

В данном случае, коэффициенты стехиометрического уравнения следующие:
N2O (г) + 3H2 (г) = N2H4 (г) + H2O (ж)

Используя эти коэффициенты и значения Go f^0 для каждого вещества, можем рассчитать ΔGo:

ΔGo = (1 * Go f^0(N2O)) + (3 * Go f^0(H2)) - (1 * Go f^0(N2H4)) - (1 * Go f^0(H2O))

Подставляя численные значения, получим:

ΔGo = (1 * 81 kJ/mol) + (3 * 0 kJ/mol) - (1 * 50 kJ/mol) - (1 * -237 kJ/mol)
ΔGo = 81 kJ/mol - 50 kJ/mol + 237 kJ/mol
ΔGo = 268 kJ/mol

Теперь перейдем к определению стандартной энтальпии (Ho). Мы можем использовать следующее уравнение:

ΔGo = ΔHo - TΔSo

где ΔHo - стандартная энтальпия реакции, ΔSo - стандартная энтропия реакции, T - температура в Кельвинах.

Мы знаем значение ΔGo из предыдущего расчета (ΔGo = 268 kJ/mol) и можем использовать это уравнение для решения уравнения относительно ΔHo:

268 kJ/mol = ΔHo - 298 K * (ΔSo(N2O) + 3 * ΔSo(H2) - ΔSo(N2H4) - ΔSo(H2O))

Подставляем известные значения ΔSo для каждого вещества и решаем уравнение относительно ΔHo:

268 kJ/mol = ΔHo - 298 K * ((219 J/(mol*K)) + 3 * (130 J/(mol*K)) - (260 J/(mol*K)) - (188 J/(mol*K)))

Упрощая выражение, получим:

268 kJ/mol = ΔHo - 298 K * (809 J/(mol*K))

Преобразуем единицы измерения:

268 kJ/mol = ΔHo - 80900 J/(mol)

Для удобства дальнейших рассчетов, переведем значения в одну систему единиц. Так как 1 kJ = 1000 J и 1 mol = 1000 ммоль, имеем:

268000 J/mol = ΔHo - 80900 J/(mol)

Теперь можно решить уравнение относительно ΔHo:

ΔHo = 268000 J/mol + 80900 J/(mol)
ΔHo = 348900 J/(mol)

Таким образом, стандартная энтальпия (Ho) реакции N2O (г) + 3H2 (г) = N2H4 (г) + H2O (ж) при температуре 298 К составляет 348900 J/(моль).