Question

Рассчитайте температуру, при которой равновероятны оба направления реакций 2NO+O2 = 2NO2

Answer 1

Чтобы рассчитать температуру, при которой равновероятны оба направления реакции, нам необходимо использовать равновесную константу и уравнение Гиббса-Гельмгольца.

Начнем с равновесной константы (K) для данной реакции:

K = ([NO2]^2)/([NO]^2[O2])

где [NO2], [NO] и [O2] - концентрации соответствующих веществ.

Теперь перейдем к уравнению Гиббса-Гельмгольца:

ΔG = ΔH - TΔS

где ΔG - изменение свободной энергии, ΔH - изменение энтальпии, T - температура и ΔS - изменение энтропии.

Так как мы хотим найти температуру, при которой оба направления реакции равновероятны, ΔG должно быть равно нулю.

Теперь используем связь между ΔG и K:

ΔG = -RTlnK

где R - универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль*К)) и ln - натуральный логарифм.

Совмещая два уравнения, получим:

-RTlnK = ΔH - TΔS

Теперь мы можем решить это уравнение для T.

Итак, шаги решения:

1. Запишем и преобразуем уравнение ΔG = -RTlnK:
-RTlnK = ΔH - TΔS

2. Перегруппируем уравнение, чтобы изолировать T:
-RTlnK + TΔS = ΔH
T(ΔS) = ΔH + RTlnK
T = (ΔH + RTlnK)/(ΔS)

3. Подставим известные значения ΔH, ΔS и K:

ΔH - изменение энтальпии (можно взять из химической таблицы стандартных энтальпий образования)
ΔS - изменение энтропии (также можно найти в таблице или использовать значения стандартной энтропии)
K - равновесная константа, которую можно найти экспериментально или из данных, предоставленных в задаче.

4. Подставим значения в уравнение и рассчитаем температуру:

T = (ΔH + RTlnK)/(ΔS)

Заметим, что уравнение может быть решено только при наличии значений ΔH, ΔS и K.

В итоге мы получим точное численное значение температуры, при которой оба направления реакции равновероятны, с точностью до единицы измерения температуры (Кельвина).