Question

1.Определите возможность протекания процесса при стандартных условиях и при 1000 К ZrCl4(к) + 2Mg = 2MgCl2(к) + Zr(г).
2 При повышении температуры на 400С скорость реакции увеличиласьв 16 раз.
Вычислите температурный коэффициент γ=3.
3 Укажите, в какую сторону сместится равновесие в обратимых реакциях
а)PCl3(г) + Cl2(г) =PCl5(г); ΔH >0
б) N2(г) + 3H2(г) =2NH3(г); ΔH <0
при увеличении температуры; при уменьшении давления в системе. Составьте выражение
константы равновесия для каждой реакции.

Answer 1

1. Чтобы определить возможность протекания процесса при стандартных условиях и температуре 1000 К, мы должны рассмотреть величину изменения свободной энергии Гиббса (ΔG) для данной реакции. Если ΔG < 0, то реакция протекает при данных условиях.

Для расчета ΔG, мы можем использовать уравнение:
ΔG = ΔH - TΔS,
где ΔH - изменение энтальпии, T - температура в кельвинах, ΔS - изменение энтропии.

Для начала, нам необходимо определить значения ΔH и ΔS для данной реакции. Чтобы получить эти значения, мы можем обратиться к таблицам стандартных энтальпий образования и стандартных энтропий.

2Mg + ZrCl4 → 2MgCl2 + Zr
ΔH = ΔHf°(MgCl2) + ΔHf°(Zr) - ΔHf°(ZrCl4) - 2ΔHf°(Mg)
ΔS = ΔSf°(MgCl2) + ΔSf°(Zr) - ΔSf°(ZrCl4) - 2ΔSf°(Mg)

Расчет ΔG:
ΔG = ΔH - TΔS

Если ΔG < 0, то реакция будет протекать при данных условиях.

2. Для вычисления температурного коэффициента γ, мы можем использовать уравнение:
γ = (log(16)) / (ΔT),
где ΔT - изменение температуры в кельвинах.

В данном случае, мы знаем, что при повышении температуры на 400°C, скорость реакции увеличилась в 16 раз. Это означает, что ΔT = 400°C = 400 K.

Теперь мы можем подставить значения в уравнение и рассчитать γ.

3. Чтобы определить, в какую сторону сместится равновесие в обратимых реакциях при изменении температуры или давления, мы должны рассмотреть изменение энтальпии (ΔH) для каждой реакции и знать принцип Ле-Шателье.

- Реакция а) PCl3(г) + Cl2(г) = PCl5(г); ΔH > 0
Если ΔH > 0, это означает, что реакция является эндотермической - поглощает тепло. При повышении температуры, система будет стремиться к увеличению температуры в обратном направлении, чтобы поглотить больше тепла. Таким образом, равновесие сместится влево, в сторону реагентов. При уменьшении давления, система будет стремиться увеличить давление, и равновесие сместится вправо, в сторону продуктов.

- Реакция б) N2(г) + 3H2(г) = 2NH3(г); ΔH < 0
Если ΔH < 0, это означает, что реакция является экзотермической - выделяет тепло. При повышении температуры, система будет стремиться к снижению температуры в прямом направлении, чтобы выделить больше тепла. Таким образом, равновесие сместится вправо, в сторону продуктов. При уменьшении давления, система будет стремиться увеличить давление, и равновесие сместится влево, в сторону реагентов.

Теперь рассмотрим составление выражения константы равновесия для каждой реакции (K):

- Реакция а) PCl3(г) + Cl2(г) = PCl5(г)
K = [PCl5] / ([PCl3] * [Cl2])

- Реакция б) N2(г) + 3H2(г) = 2NH3(г)
K = [NH3]^2 / ([N2] * [H2]^3)

Где [] обозначает концентрацию каждого компонента в системе.