ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 824
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Примеры решения задач
Пример 1. Могут ли в стандартных условиях самопроизвольно протекать в прямом направлении при 298 К реакции
Cl2 (г.) + 2HJ(г.)=J2(K.)+2HCl(г.) , (1)
J2(K.)+H2S(г.)=2HJ(г.)+S(K.) ? (2)
Как скажется рост температуры на направлении протекания этих реакций? Решение298
Находим знаки G0 для этих реакций. Используем справочные данные
G0 образования (кДж/моль) для HJ (1,8), HCl (-95,2) и H2S (-33,8).
Тогда для реакций (1) и (2) соответственно:
G= Gпрод- GисхG01=-95,2 2 - 1,8 2= -194,0 кДж
G02=1,8 2- (-33,8)=37,4 кДж
1
Отрицательный знак G0 , указывает на возможность самопроизвольного 2
протекания реакции (1); положительный знак G0
означает, что реакция (2) в
указанных условиях протекать не может. 
Ответ на второй вопрос определяется знаком S0 данных реакций. В реакции (1) число молей веществ в газообразном состоянии уменьшается, в2
реакции (2) - возрастает. Следовательно, S01 и S0 0, т.е. в уравнении G= H0-T второй член для реакции (1) положителен, а для реакции (2) - отрицателен. Значит, с возрастанием Т значение G01 будет возрастать (т.е. становиться менее отрицательным), а G02 - уменьшаться (становиться менее положительным). Это означает, что повышение температуры будет препятствовать протеканию реакции (1) и благоприятствовать протеканию реакции (2) в прямом направлении.Пример 2. Установить, возможно ли при температурах 298 и 2500 К восстановление диоксида титана до свободного металла по реакции
TiO2(k)+2C(k) = Ti(k)+2CO(г) Зависимостью Н0 и S0 от температуры пренебречь. Решение 
Используем справочные данные по величинам Gобр (кДж/моль) при 298К для TiO2 (-888,6) и СО (-137,1). Тогда для данной реакции: G= Gпрод- GисхG0298=-137,1 2-(-888,6)=614,4кДж
Поскольку G восстановление TiO при 2980К невозможно.Для расчета G воспользуемся уравнением При этом, в
соответствии с указанием в условии задачи, используем справочные значения и S при 298 К Н обр(кДж/моль) TiO =-943,9; CO=-110,5; S (Дж/моль К)TiO =50,3; C=5,7; Ti=30,6 и СО=197,5
Тогда для рассматриваемой реакцииН =-110,5 2-(-943,9)=722,9 кДж ,
S =30,6+197,5 2-50,3-5,7 2=363,9 Дж/К .Находим G реакции (выражая S0 в кДж/К):
G = H -T S =722,9-2500 363,9/1000=-186,9кДж.
Таким образом, G 0, так что восстановление TiO2 графитом при 2500 К возможно.
Задачи
-
Вычислите энергию Гиббса и определите возможность протекания реакции
| ∆H298, кДж/моль | -823 | -110,6 | 0 | -393,8 |
| S298, Дж/ (моль • град) | 87,5 | 197,7 | 27,2 | 213,8 |
Fe2O3 (т) + 3CO (г) = 2Fe (т) + 3CO2 (г)
при температурах 1000 и 2000 К. 72.*
Fe2O3 (т) + 3H2 (г) = 2Fe (т) + 3H 2O (г)
| ∆H298, кДж/моль | -823 | 0 | 0 | -242 |
| S298, Дж/ (моль • град) | 87,5 | 130,7 | 27,2 | 189 |
при температурах 500 и 2000 К. 73.*
WO3 (т) + 3H2 (г) = W (т) + 3H 2O (г)
| ∆H298, кДж/моль | -843 | 0 | 0 | -242 |
| S298, Дж/ (моль • град) | 75,9 | 130,7 | 32,6 | 189 |
при температурах 600 и 1500 К. 74.*
TiCl4 (г) + 2Mg (т) = Ti (т) + 2MgCl2 (г)
| ∆H298, кДж/моль | -763 | 0 | 0 | -641 |
| S298, Дж/ (моль • град) | 352 | 32,7 | 30,6 | 90 |
при температурах 400 и 1600 К.
75.*
TiO2 (г) + 2C (т) + 2Cl2 (г) = TiСl4 (г) + 2СО (г)
∆H298, кДж/моль -943,5 0 0 -763 -110,6
S298, Дж/ (моль • град) 50,2 5,7 223 352 197,7
при температурах 800 и 1500 К
76.*
MgO (г) + C (т) = Mg (т) + СО (г)
| ∆H298, кДж/моль | -691,8 | 0 | 0 | -110,6 |
| S298, Дж/ (моль • град) | 26,9 | 5,7 | 32,7 | 197,7 |
при температурах 1000 и 3000 К. 77.*
3V2O5 (т) + 10Al (г) = 6V (г) + 5Al2O3 (т)
| ∆H298, кДж/моль | -1573 | 0 | 0 | -1677 |
| S298, Дж/ (моль • град) | 131 | 28,4 | 28,9 | 50,9 |
при температурах 500 и 1500 К. 78.*
4Fe(OH)2 (т) + O2 (г) + 2H2O (ж) = Fe(OH)3 (т)
∆G298, кДж/моль -480 0 -237 -700
при стандартных условиях. 79.*
Cr2O3 (т) + 3C (т) = 2Cr (т) + 3СO (г)
∆H298, кДж/моль -1141 0 0 -110,6
S298, Дж/ (моль • град) 81,2 5,7 23,6 197,7
при температурах 1000 и 3000 К. 80.*
NiO (т) + CO (г) = Ni (т) + СO2 (г)
| ∆H298, кДж/моль | -239,7 | -110,6 | 0 | -393,8 |
| S298, Дж/ (моль • град) | 37,9 | 197,7 | 29,9 | 213,8 |
при температурах 800 и 1500 К.
* См. условие задачи 71.
- 1 ... 12 13 14 15 16 17 18 19 ... 61
Скорость химической реакции. Химическое равновесие
Скорость химической реакции измеряется качеством вещества, вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции в единицу времени в единице объема системы (для гомогенной, т.е. однофазной реакции) или на единице площади поверхности раздела фаз (для гетерогенной, т.е. двухфазной реакции).
Для гомогенной реакции, протекающей при постоянном объеме,Vгомог = С/
( С - изменение мольной концентрации какого-либо из
веществ- исходных или конечных).
Скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ, их концентрации, температуры и присутствия в системе катализаторов.
Согласно закону действия масс при постоянной температуре скорость реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам. Например, для реакции
2NO + O2 = 2NO2
выражение скорости по закону действия масс будет следующим:V = k NO O2
где k - константа скорости реакции, ее значение зависит от природы реагирующих веществ.
При гетерогенных реакциях концентрации веществ в твердой фазе обычно не изменяются в ходе реакции и поэтому не включаются в уравнение закона действия масс:
3Fe(T) + 2CO(г) = Fe3C(T) + CO2 (г)
V = k CO 2
Зависимость скорости (или константы скорости) от температуры может быть выражена уравнениемVt+ t = Vt ,
выражающим эмпирическое правило Вант-Гоффа: повышение температуры на каждые 100С увеличивает скорость реакции в 2-4 раза. Здесь Vt- скорость
реакции при температуре t, Vt+ - скорость реакции при повышеннойтемпературе, -температурный коэффициент скорости реакции.
Для обратимых реакций характерно состояние, называемое химическим равновесием, при котором скорости прямой и обратной реакций одинаковы и изменения концентраций реагирующих веществ, называемых равновесными, не происходит.Так, для реакции А+2В C+D по закону действия масс имеем:
V = k A B , V = k C D
В состоянии химического равновесия V = V, т.е. k A B = k C D . Отсюда
k / k = C D /( A B )= Kр,
где Кр константа равновесия реакции. Численное значение константы равновесия характеризует выход данной реакции. Так, Кр 1 при значительном превышении концентраций продуктов реакции над концентрациями исходных