Студопедия — Процессы, для которых DS > 0
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Процессы, для которых DS > 0






1). Расширение газов.

2). Фазовые превращения, в ходе которых вещество переходит из твердого состояния в жидкое или газообразное.

3). Растворение кристаллических веществ.

4). Увеличение количества газообразных веществ (Dn) при протекании химических реакций (увеличение объема системы).

Например, для реакции

С(гр) + СО2(г) = 2СО(г), Dn = 1 Þ DS > 0.

В отличие от внутренней энергии (U) и энтальпии (Н) абсолютные значения энтропии можно определить. Стандартные значения энтропии Sо298 [Дж/(моль×К)] веществ приводятся в справочных таблицах. Следует обратить внимание, что Sо298 простых веществ (в отличие от DНоf298) не равны нулю. Поскольку энтропия является функцией состояния, то ее изменение, сопровождающее химические реакции, равно разности сумм энтропий продуктов реакции и исходных веществ. В стандартных условиях

DSо298 = (Sni ×Siо298)продукты - (Snj×Sj о298)исходные вещества.

В химических реакциях одновременно изменяются и энергия системы, и ее энтропия. Если реакция проводится при р = const, то общую движущую силу реакции определяют изменением изобарно-изотермического потенциала (энергии Гиббса) DG и при стандартных условиях вычисляют по формуле

DGо = DНо - Т×DSo.

Условием принципиальной возможности протекания процесса при р = const и Т = const является выполнение неравенства DG< 0. Следовательно, реакции могут протекать самопроизвольно в сторону уменьшения изобарно-изотермического потенциала.

Поскольку DG является функцией состояния системы, то она так же, как DН и DS может быть рассчитана по формуле

DGо = (Sni×DGiof248)продукты - (Snj×DGjof248)исходные вещества

Пример 5

Определить, может ли самопроизвольно протекать в прямом направлении в стандартных условиях реакция

SO2(г)+ NO2(г) ® SO3(г) + NO(г).

Решение

Для ответа на поставленный вопрос необходимо рассчитать значение DGo реакции и по ее знаку определить возможность протекания реакции. Из справочных таблиц находим стандартные энтальпии образования и энтропии веществ и производим расчеты:

ореак. = (Sni×DНiоf298)прод. - (Sni×DНjоf298)исх.в.

ореак. = DНоf298 (SO3) + DНоf298(NO) - DНоf298(SO2) - DНоf298(NO2) =

= -395,2 + 90,37 - (- 296,9 + 33,89) = - 41,82 (кДж) = 41,82 × 103 (Дж)

DS = So(SO3) + So(NO) - So(SO2) - So(NO2) = 256,2 + 210,6 - (248,1 + 240,4) = -21,7(Дж).

Отсюда

DGo = DНо - ТDSо = -41820 - 298 × (-21,7) = -35353 Дж.

DGo = -35,4 кДж < 0. Þ

при 298 К реакция может протекать самопроизвольно в прямом направлении.

Значение DGo рассмотренной реакции может быть также рассчитано непосредственно из справочных данных по энергиям Гиббса образования (DGof) веществ, участвующих в реакции. Для этого используем формулу

DGо = (Sni×DGiof248)продукты - (Snj×DGjof248j)исходные вещества

DGо = -370,4 + 86,57 - (-300,4 + 51,84) = -35,27 кДж.

Сравнение полученной величины с рассчитанной по уравнению DGо = DНо - ТDSo показывает на их хорошую сходимость.

Пример 6

Рассчитать, при какой температуре становится возможным протекание реакции С(тв) + СО2(г) ® 2СО(г) в прямом направлении. Считать изменение DНо и DSo не зависимым от температуры. Для расчетов использовать справочные данные.

Решение

Условием самопроизвольного протекания реакции в прямом направлении является DGo < 0:

DGо = DНо - Т×DSo < 0,

откуда

Т> DНо/DSo.

Принимая во внимание, что по условию задачи DНо и DSo не зависят от температуры, можно записать

Т> DН0298/DSo298.

о = 2 × DНоf298(С) - DНоf298(СО2) = 2 × (-110,5) - (-393,5) = 172,5 кДж.

DSо = 2S298о(СО) - [S298о(С) + S298о(СО2)] = 2 × 197,4 -(5,73 + 213,6) = 175,47 Дж/к.

Т> 172500/175,47 = 983 К.

Таким образом, при 298 К эта реакция не идет, в чем можно непосредственно убедиться, рассчитав значения

DGо = DНо - ТDSo = 172500 - 198 × 175,47 = 120210 Дж > 0.

 

Для обратимых реакций знак DGо позволяет сделать вывод о том, в каком направлении будет протекать реакция (если исходное состояние системы стандартное, концентрации всех веществ равны 1 моль/л, парциальные давления газов - 1 атмосфера) для достижения конечного состояния - состояния равновесия. Если DGо<0, то достижению равновесия соответствует протекание прямой реакции, если DGо>0 - протекание обратной реакции. Если стандартное (исходное) состояние является равновесным, то DGо=0. Изменение энергии Гиббса при переходе системы из стандартного (исходного) состояния в состояние равновесия (конечное) связано с константой равновесия (К) реакции уравнением Вант-Гоффа

DGо = -R×Т×ln K,

где R - газовая постоянная, равная 8,314 Дж/(моль×К); Т - температура, К.

 

Пример 7

Вычислить изменение энергии Гиббса в реакции димеризации диоксида азота (IV) при 298 К. Рассчитать константу равновесия реакции димеризации при этой температуре. Сделать вывод о направлении реакции при этой температуре, если имеются следующие данные.

 

Вещество NO2(г) N2O4(г)
оf298 кДж/моль 33,89 9,67
Sо кДж/(моль×К) 240,4  

Решение

2NO2(г) «N2O4(г)

ореак. = DНоf298(N2O4) - 2× DНоf298(NО2) = 9,67 - 2 × 33,89 = -58,1 кДж

DSо = S298о(N2O4) - 2× S298о(NО2) = 304 - 2 × 240,4 = -176,8 Дж/К.

DGо = -5,423 кДж< 0.

Þ для достижения равновесия из стандартного состояния с большей скоростью будет протекать прямая реакция - накопление димера. Из уравнения Вант-Гоффа определяем значение К:

DGо = -R×T× ln K Þ ln К = -DGo/(RT) = 5423/(8,314 × 298) = 2,18,

К= 8,93

Пример 8

Используя справочные данные, найти значение константы равновесия реакции СО(г) + Н2 «С(графит) + Н2О(г) при Т = 298 К.

Решение

DGо298 = DGof2О) - DGof(СО) = - 228,6 - (-137,1) = -91,5 кДж.

lg K = 91500/(8,314×2,302·298)»16 Þ К = 1016.

В этой реакции К - очень большая величина. Это свидетельствует о том, что равновесие химической реакции сильно сдвинуто вправо (в сторону протекания прямой реакции) по сравнению со стандартным состоянием.

 







Дата добавления: 2015-09-18; просмотров: 448. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Приготовление дезинфицирующего рабочего раствора хлорамина Задача: рассчитать необходимое количество порошка хлорамина для приготовления 5-ти литров 3% раствора...

Дезинфекция предметов ухода, инструментов однократного и многократного использования   Дезинфекция изделий медицинского назначения проводится с целью уничтожения патогенных и условно-патогенных микроорганизмов - вирусов (в т...

Машины и механизмы для нарезки овощей В зависимости от назначения овощерезательные машины подразделяются на две группы: машины для нарезки сырых и вареных овощей...

Мотивационная сфера личности, ее структура. Потребности и мотивы. Потребности и мотивы, их роль в организации деятельности...

Классификация ИС по признаку структурированности задач Так как основное назначение ИС – автоматизировать информационные процессы для решения определенных задач, то одна из основных классификаций – это классификация ИС по степени структурированности задач...

Внешняя политика России 1894- 1917 гг. Внешнюю политику Николая II и первый период его царствования определяли, по меньшей мере три важных фактора...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.008 сек.) русская версия | украинская версия