4. Определите изменение энтальпии (в кДж) в реакции: 2CH4 (Г) = C2H2 (Г) + 3H2 (Г). 5. Определите изменение энергии Гиббса в вышеуказанном процессе (в кДж) и сделайте вывод о возможности его самопроизвольного протекания при стандартных условиях? 6. Определите изменение энтропии в том же процессе (в Дж/К). 7.Рассчитайте температуру (в К), при которой возможно одновременное протекание вышеуказанного процесса и в прямом, и в обратном направлении?
Согласно закону Гесса, изменение энтальпии (ΔН) в реакции можно рассчитать, вычитая сумму стандартных энтальпий образования реагентов из суммы стандартных энтальпий образования продуктов:
ΔН = Σ(стандартные энтальпии образования продуктов) - Σ(стандартные энтальпии образования реагентов)
ΔН = [2 × (стандартная энтальпия образования C2H2)] + [3 × (стандартная энтальпия образования H2)] - [2 × (стандартная энтальпия образования CH4)]
Подставляя значения стандартных энтальпий образования в данное уравнение, получим:
ΔН = [2 × 226,7 кДж/моль] + [3 × 0 кДж/моль] - [2 × (-74,8 кДж/моль)]
ΔН = 453,4 кДж/моль + 0 кДж/моль + 149,6 кДж/моль
ΔН = 603 кДж/моль
Таким образом, изменение энтальпии в данной реакции составляет 603 кДж.
5. Изменение энергии Гиббса (ΔG) может быть рассчитано по следующей формуле:
ΔG = ΔН - TΔS,
где ΔS - изменение энтропии, T - температура в кельвинах.
По условию задачи, нам необходимо найти значения ΔG при стандартных условиях, т.е. при температуре 298 К (25 °C). При этой температуре изменение ΔG также называется стандартной энергией Гиббса (ΔG°).
Если ΔG° < 0, то процесс будет самопроизвольным (спонтанным) при стандартных условиях.
Подставим известные нам значения в формулу:
ΔG° = ΔH - TΔS,
ΔG° = 603 кДж/моль - (298 K)(ΔS).
Однако, чтобы рассчитать ΔS, нам нужно знать значениe стандартной энтропии каждого вещества. Они не были указаны в вопросе, поэтому я не могу дать конкретный ответ на данный пункт. Для его решения нужны дополнительные данные.
6. Аналогично предыдущему пункту, чтобы рассчитать изменение энтропии (ΔS) в данном процессе, необходимо знать значения стандартных энтропий каждого вещества. Они не были указаны в вопросе, поэтому я не могу дать конкретный ответ на данный пункт. Для его решения нужны дополнительные данные.
7. Чтобы определить температуру (T), при которой возможно одновременное протекание процесса в прямом и обратном направлениях, необходимо рассчитать равновесную константу (К) данной реакции и использовать формулу Гиббса-Гельмгольца:
ΔG = ΔH - TΔS,
где ΔG = 0 и ΔH, ΔS известны.
Однако, без некоторых дополнительных данных, таких как стандартные энтропии или равновесная константа, мы не можем точно найти температуру, при которой процесс будет одновременно протекать в обоих направлениях.