Расчет энтальпии и энтропии химической реакции для определения возможности самопроизвольного протекания процесса

 

Энтальпия образования озона из кислорода

 

Задача 3.
Исходя из энтальпий реакций окисления Аs2О3  кислородом и озоном:
Аs2О3  + О2 = Аs2О5;  ∆Н0298х.р. = -271 кДж/моль; 
3Аs2О3  + 2О3 = 3Аs2О5;  ∆Н0298х.р. = -1096 кДж/моль.
Вычислите энтальпию образования озона из кислорода.
Решение:
Для решения задачи запишем оба уравнения  реакций, умножим первое на 3 и вычтем  из него второе.
3Аs2О3 + 3О2 = 3Аs2О5;     3∆Н0298х.р. = 3.(-271 кДж/моль); 
3Аs2О3  + 2О3 = 3Аs2О5;  ∆Н0298х.р.. = -1096 кДж/моль;
3Аs2О3 + 3О2 – (3Аs2О3  + 2О3) = 3Аs2О5 - 3Аs2О5;  3∆Н0298х.р. - ∆Н0298х.р.;
2 = 2О3;  3.(-271 кДж/моль) - (-1096 кДж/моль) = -813 + 1096 = 283 кДж/моль.
Энтальпия образования озона из кислорода равна +283 кДж/моль.


Возможность самопроизвольного протекания реакции при стандартных условиях

Задача 4.
Используя стандартные значения энтальпии и энтропии  веществ, участвующих в следующей реакции:
Сu2О(к) + 1/2О2(г) = 2СuО(к), определите в результате расчета ∆G0298х.р. возможность самопроизвольного протекания вышеназванной реакции при стандартных условиях.
Решение:
В основе термохимических расчетов лежит закон Гесса (1840 г.): тепловой эффект реакции зависит только от природы и физического состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от пути перехода.
В термохимических расчетах применяют чаще следствие из закона Гесса: тепловой эффект реакции (∆Hх.р) равен сумме энтальпий образования? Hобр продуктов реакции за вычетом суммы энтальпий образования исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов:

      энтропия

Сu2О(к) + 1/2О2(г) = 2СuО(к);
∆Нх.р. = 2∆Н(СuО(к) - ∆Н(Сu2О(к) - 1/2∆Н(О2(г); т.к. ∆Н для простых веществ равна 0, то выражение принимает вид:
∆Нх.р. = 2∆Н(СuО(к)) - ∆Н(Сu2О(к);
∆Нх.р = 2.(-165,3) – (-167,36) = -163,24 кДж/моль= -163,24 . 103Дж/моль.

Энтропия является функцией состояния, т.е. ее изменение (∆S) зависит только от начального (S1) и конечного (S2)состояния и не зависит от пути процесса:

    энтропия

∆Sх.р. = 2∆S(СuО(к)) - ∆S(Сu2О(к) - 1/2∆S(О2(г) = 2 . 42,64 - 93,93 - 1/2 . 205,04 = -111,17 Дж/моль.К

∆G, можно найти из соотношения:

∆G = ∆H – T∆S.

Необходимо рассчитать возможность самопроизвольного протекания реакции при стандартных условиях (Т=298), получим:

∆G = (-163,24 . 103)  - 298(-111,17) =  (-163,24 . 103)  + (33,13 . 103)  =  -130.92 кДж.   

∆G  < 0, следовательно -реакция может протекать самопроизвольно.