Для расчета стандартной энтропии реакции, мы используем формулу ΔS° = ΣnΔS°(продукты) - ΣmΔS°(реагенты), где ΔS° - изменение энтропии, Σn - коэффициент стехиометрии продуктов, Σm - коэффициент стехиометрии реагентов, ΔS°(продукты) - стандартная энтропия образования продукта, ΔS°(реагенты) - стандартная энтропия образования реагента.
Данная реакция представлена в балансированном виде и имеет следующие коэффициенты стехиометрии: 4 для HCl(г), 1 для O2(г), 2 для Cl2(г) и 2 для H2O(ж).
Теперь подставим в формулу значения стандартных энтропий образования веществ:
Для решения этой задачи нам необходимо использовать закон действующих масс, который гласит, что скорость реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ.
В данном случае, у нас есть следующие начальные концентрации:
[H2] = 0,8 моль/л
[CO] = 0,6 моль/л
Мы хотим узнать, как изменится скорость реакции, если изменить концентрации следующим образом:
[H2] = 1,2 моль/л
[CO] = 0,9 моль/л
Для начала, давайте выразим коэффициент перед водородом и оксидом углерода в уравнении реакции. Мы видим, что перед водородом коэффициент равен 3, а перед оксидом углерода равен 1. Значит, отношение концентраций данных веществ в уравнении реакции будет следующим:
[H2]/3 : [CO]/1
Затем, мы увеличиваем концентрации водорода до 1,2 и оксида углерода до 0,9. Подставим эти значения в отношение концентраций:
[1,2/3] : [0,9/1] = 1,2/3 : 0,9
Теперь, чтобы найти изменение скорости реакции, возьмем соотношение изменения концентраций и скорости реакции для каждого вещества:
d[H2] : d[CO] = d[H2]/dt : d[CO]/dt
Так как реакция протекает по уравнению 3H2 + CO = CH4 + H2O, мы видим, что изменение концентрации водорода равно -3 * изменение концентрации метана CH4. Аналогично, изменение концентрации оксида углерода равно -1 * изменение концентрации метана CH4. Значит, мы можем переписать это уравнение следующим образом:
d[H2] : d[CO] = -3 * d[CH4] : -1 * d[CH4] = 3 : 1 = 3/1
Таким образом, изменение скорости реакции равно отношению изменения концентраций веществ:
d[H2]/dt : d[CO]/dt = 3/1
Из этого следует, что скорость реакции увеличится в 3 раза.
Данная реакция представлена в балансированном виде и имеет следующие коэффициенты стехиометрии: 4 для HCl(г), 1 для O2(г), 2 для Cl2(г) и 2 для H2O(ж).
Теперь подставим в формулу значения стандартных энтропий образования веществ:
ΔS° = (2 * Sо(Cl2) + 2 * Sо(H2O)) - (4 * Sо(HCl) + 1 * Sо(О2))
ΔS° = (2 * 222,98) + (2 * 70,08) - (4 * 186,79) - 2045,04
Выполняя необходимые вычисления, получаем:
ΔS° = 445,96 + 140,16 - 747,16 - 2045,04
ΔS° = -2216,08 Дж/К
Таким образом, стандартная энтропия реакции равна -2216 Дж/К. Знак "-" указывает на то, что процесс сопровождается убыванием энтропии.