Основные закономерности протекания химических процессов

Задание

Дано уравнение реакции: 2NO_2(г)+Br_2(г)=2NOBr_(г).

• 1. Для всех веществ, участвующих в реакции, выпишите из приложения 1 значения стандартных термодинамических величин и .
• 2. Вычислите изменение энтальпии реакции и определите, является ли данная реакция экзоили эндотермической. Запишите термохимическое уравнение реакции.
• 3. По виду уравнения реакции, не прибегая к расчетам, определите знак изменения энтропии реакции. Вычислив изменение энтропии реакции в стандартных условиях, объясните знак .
• 4. Вычислите энергию Гиббса прямой реакции в стандартных условиях и установите возможность самопроизвольного протекания реакции.
• 5. Определите температуру, при которой реакция находится в равновесии (Т_р).
• 6. Рассчитайте при Т₁ = Т_р-100, Т₂ = Т_р+100.
• 7. Постройте график зависимости от Т и обозначьте на графике область температур самопроизвольного протекания реакции.
• 8. Вычислите значения константы равновесия K_c при температурах Т_р, Т₁ и Т₂. Cделайте вывод о влиянии температуры на величину K_c и на смещение химического равновесия.

энтальпия энергия химический температура.

Расчеты, объяснения и выводы

1. Записываем стандартные энтальпии образования и стандартные энтропии для реагентов и продуктов реакции, используя справочные данные:

	аА	вВ	сС
.	90,25.	30,92.	79,5.
	210,62.	245,35.	259,3.

2. Вычисляем изменение энтальпии при протекании прямой реакции в стандартных условиях, используя следствие 2 закона Гесса: тепловой эффект химической реакции равен разности сумм энтальпий образования продуктов реакции и исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов:

.

где n — стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции,.

— стандартные энтальпии образования веществ.

=2•(NOBr)-(2•(NO₂)+(Br₂)).

= (2•79,5) — (2•90,25+30,92) = -52,42.

Термохимическое уравнение реакции будет иметь вид:

2NO_2(г) + Br_2(г)=2NOBr_{(г) ;} = -52,42 кДж Так как < 0, то реакция является экзотермической.

3. По виду уравнения реакции, не прибегая к расчетам, можно объяснить знак изменения энтропии реакции следующим образом: сумма количества веществ продуктов реакции (2 моль газа) меньше, чем исходных веществ (3 моль газа). Это говорит об уменьшении неупорядоченности системы и уменьшении энтропии. Соответственно < 0.

Вычисляем изменение энтропии реакции в стандартных условиях, используя следствие из закона Гесса, по формуле.

.

где n — стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции;

— стандартные энтропии образования веществ.

= (2•259,3) — (2•210,62 + 245,35) = -147,99.

Так как < 0, то уменьшается неупорядоченность системы.

4. Вычисляем энергию Гиббса прямой реакции в стандартных условиях (298К), используя уравнение Гиббса-Гельмгольца:

.

где T=298 K;

= -52,42+2980,14 799 = - 8,32.

Так как, реакция протекает в прямом направлении при стандартных условиях.

5. Определяем температуру, при которой реакция будет находится в равновесии.

Реакция будет находиться в равновесии, когда .

= 354,2 К.

6. Рассчитываем при .

7. Строим график зависимости от и определяем область температур самопроизвольного протекания реакции.

8. Вычисляем значения константы равновесия для температур .

.

где R — газовая постоянная, равная 8,314.

При повышении температуры константа равновесия уменьшается.

Реакция экзотермическая (< 0). Следовательно, увеличение температуры будет способствовать смещению равновесия в сторону реагентов (обратной реакции).