Подробности: Категория: Физическая химия

Расчет энергии Гельмгольца и энергии Гиббса химической реакции в электрохимическом элементе

Задача - 35.
Рассчитать ΔG и ΔF для химической реакции: Pb (т) + Сl₂ (г) = PbCl₂ (т). Объемом твердых веществ пренебречь. Газ считать идеальным, ЭДС электрохимического элемента, в котором можно провести эту реакцию, равна 1,192 В при 25 °С и 1,013·10⁵ Па.
Решение:
Δn = –1;
Е = 1,192 В;
Т = 25°С = 298 К.
При изучении химической реакции в электрохимическом элементе (гальваническом элементе) изменение энергии Гиббса и энергии Гельмгольца при постоянстве соответствующих параметров определяются по уравнениям. Изменение энергии Гиббса и энергии Гельмгольца определяют по уравнениям:

ΔG = zFE;
ΔF = –zFE – ΔnRT, где

z - число электронов, принимающих участие в электрохимическом процесс (валентность металла); Δn – изменение числа моль газообразных реагентов при протекании реакции; F – газовая постоянная; Е - ЭДС электрохимического элемента; ΔG - изменение энергии Гиббса; ΔrF - изменение энергии Гельмгольца.

Расчет изменения энергии Гиббса ΔG, получим:

ΔG = – 2·96500·1,192·10–3 = –230,0 кДж.

Расчет изменения энергии Гельмгольца ΔF, получим:

ΔF = –230,0 + 8,314·298·10–3 = –230,0 + 2,48 = –227,52 кДж.

Ответ: –230,0 кДж; –227,52 кДж.

Задача 36.
Найдите изменение энергии Гиббса (ΔG) и энергии Гельмгольца (ΔF) химических реакций:
а) Ag(т) + 1/2Cl₂(г) = AgCl(т) [t = 17 °С; E = 1,132];
б) Zn(т) + Cl₂(г) = ZnCl₂(aq) [t = 25 °С; E = 2,123];
в) Cu(т) + Cl₂(г) = CuCl₂(aq) [t = 25 °С; E = 1,023];
г) Co(т) + Сl₂(г) = CoCl₂(aq) [t = 25 °С; E = 1,637];
д) Sn(т) + Cl₂(г) = SnCl₂(aq) [t = 25 °С; E = 2,496].
Изменением объемов твердых и жидких веществ при реакции пренебречь.
Решение:
а) Рассчитаем ΔG и ΔF для химической реакции: Ag(т) + 1/2Cl₂(г) = AgCl(т)

Расчет изменения энергии Гиббса ΔG:

ΔG = – 1·96500·1,132·10–3 = –109,238 кДж.