Как правильно рассчитать значение энергии Гиббса и тепловой эффект реакции

 

 

Расчет значения энергии Гиббса реакции

 

 

 

Задача 1117. 
Пользуясь данными таблиц приложения, установить, какие из перечисленных восстановителей могут восстановить Fe₂О₃ до свободного металла: а) Zn; б) Ni; в) Н₂S.
Решение:
Уравнения реакций:

а) 3Zn + Fe₂O₃ = 2Fe + 3ZnO;

б) 3Ni + Fe₂O₃ = 2Fe + 3NiO;

в) 3H₂S + Fe₂O₃ = 2Fe + 3S + 3H₂O.

ΔG⁰(Fe₂O₃) = -740,8 кДж/моль; 

ΔG⁰(NiO) = -211,6 кДж/моль; 

 ΔG⁰(ZnO) = -320,88 кДж/моль; 

ΔG⁰(H₂S) = 33, кДж/моль; 

ΔG⁰(H₂O) = -228,8 кДж/моль.

Рассчитаем значение энергии Гиббса для каждой реакции, получим:

 ΔG⁰(а) = 3ΔG⁰(ZnO) -  ΔG⁰(Fe₂O₃) =
= 3(-320,88) – (-740,8) = -221,84 кДж;

 ΔG⁰(б) = 3ΔG⁰(NiO) -  ΔG⁰(Fe₂O₃) =
= 3(-211,6) – (-740,8) = 106 кДж;

 ΔG⁰(в) = 3ΔG⁰(Н₂O) – [3ΔG⁰(H₂S)  +  ΔG⁰(Fe₂O₃)] = 
=3(-228,8) – [3(33) + (-740,8) = -44,6 кДж.

Так как  ΔG⁰(а) и  ΔG⁰(в) < 0, то цинк и сероводород могут восстановить Fe₂О₃ до свободного металла, а так как ΔG⁰(б) > 0, то никель не может восстановить Fe₂О₃ до свободного металла.

Ответ: а); в).
 

---

Определение теплового эффекта реакции

 

Задача 1118. 
При выплавке железа из магнитного железняка одна из протекающих в доменной печи реакций выражается уравнением: Fe₃O₄ + СО = 3FeO + СO₂. Пользуясь данными таблиц приложения, определить тепловой эффект реакции. В каком направлении сместится равновесие этой реакции при повышении температуры?
Решение:
Уравнение реакции:

Fe₃O₄ + СО = 3FeO + СO₂.

 ΔH⁰(Fe₃O₄) = -1014,8  кДж/моль;

ΔH⁰(FeO) = -244,5 кДж/моль; 

 ΔH⁰⁽CO) = -137,2 кДж/моль; 

ΔH⁰(CO₂) = -394,6  кДж/моль.

Рассчитаем тепловой эффект реакции, используя следствие из закона Гесса, получим:

  ΔH⁰x.p.= 3ΔH⁰(FeO) +  ΔH⁰(CO) – [ΔH⁰(Fe₃O₄) +  ΔH⁰(CO)] =
= [3(-244,5) + (-394,6)] – [(-1014,5) + (-137,2)] = 23,6 кДж.

Термохимическое уравнение будет иметь вид:

Fe₃O₄ + СО = 3FeO + СO₂;  ΔH⁰= 23,6 кДж.

Так как реакция эндотермическая, то при повышении температуры, согласно принципу Ле Шателье, равновесие системы сместится вправо, в сторону уменьшения теплоты.
 

---