Вычислить H°, G°, S° приведенных ниже реакций. Сделать вывод о возможности протекания приведенных реакций в указанном
направлении при 25°С, если реакция при комнатных условиях не
идет, выяснить, пойдет ли реакция при других температурах.
SO2г + CO2г = SO3г + COг
Давайте разберемся, как их вычислить и использовать для определения возможности протекания реакций.
1. Энтальпия (H°):
Энтальпия - это термодинамическая функция, которая измеряет количество тепла, поглощенного или выделяемого системой во время реакции. H° обозначает стандартную энтальпию образования или реакции при стандартных условиях (25°C, 1 атм).
Для нахождения H° реакции, нужно знать энтальпии образования соединений, участвующих в реакции. Затем, энтальпии образования продуктов вычитаются из энтальпий образования реагентов.
2. Свободная энергия Гиббса (G°):
Свободная энергия Гиббса - это функция состояния, которая позволяет определить, будет ли реакция спонтанной (происходящей сама по себе) при заданных условиях (включая температуру).
Для нахождения G° реакции, нужно знать G° продуктов и G° реагентов. Затем, энергия продуктов вычитается из энергии реагентов.
3. Энтропия (S°):
Энтропия - это мера неупорядоченности системы. S° обозначает стандартную энтропию образования или реакции при стандартных условиях (25°C, 1 атм).
Для нахождения S° реакции, нужно знать S° продуктов и S° реагентов. Затем, энтропия продуктов вычитается из энтропии реагентов.
Теперь, когда у нас есть определения основных величин, приступим к решению данной задачи:
1. Найдем H° реакции:
H° = ∑ (H° продуктов) - ∑ (H° реагентов)
2. Найдем G° реакции:
G° = ∑ (G° продуктов) - ∑ (G° реагентов)
3. Найдем S° реакции:
S° = ∑ (S° продуктов) - ∑ (S° реагентов)
После нахождения H°, G° и S° реакции, мы можем сделать следующие выводы:
- Если G° < 0, то реакция протекает в указанном направлении при 25°C. Это означает, что реакция является спонтанной.
- Если G° > 0, то реакция не протекает в указанном направлении при 25°C. Это означает, что реакция не является спонтанной.
- Если G° = 0, то реакция достигает равновесия при 25°C. Это означает, что скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции.
Для определения возможности протекания реакции при других температурах, можно использовать уравнение Гиббса-Гельмгольца:
ΔG = ΔH - TΔS
где ΔG - изменение свободной энергии Гиббса, ΔH - изменение энтальпии, ΔS - изменение энтропии, Т - температура в К.
Если ΔG < 0, то реакция протекает в указанном направлении при данной температуре.
Если ΔG > 0, то реакция не протекает в указанном направлении при данной температуре.
Если ΔG = 0, то реакция достигает равновесия при данной температуре.
Теперь, применим все эти шаги к нашей конкретной реакции:
SO2г + CO2г = SO3г + COг
1. Найдем H° реакции:
H° = (∑H° продуктов) - (∑H° реагентов)
= (H°(SO3г) + H°(COг)) - (H°(SO2г) + H°(CO2г))
2. Найдем G° реакции:
G° = (∑G° продуктов) - (∑G° реагентов)
= (G°(SO3г) + G°(COг)) - (G°(SO2г) + G°(CO2г))
3. Найдем S° реакции:
S° = (∑S° продуктов) - (∑S° реагентов)
= (S°(SO3г) + S°(COг)) - (S°(SO2г) + S°(CO2г))
После проведения этих вычислений, мы сможем сделать выводы о возможности протекания данной реакции при 25°C и других температурах, а также о ее равновесии.