yandex rtb 1
ГоловнаЗворотній зв'язок
yande share
Главная->Фізика->Содержание->§2.3 Расчёты изменения термодинамических функций химических реакций

Физическая химия

§2.3 Расчёты изменения термодинамических функций химических реакций

            Проведём расчёт изменений энтальпии, энтропии и энергии Гиббса химической реакции

4 СО(г) + 2 SO2(г) = S2(г) + 4 CO2(г)

для стандартной (298К) и нестандартной (500К) температур. Перед началом расчётов необходимо ещё раз убедиться  в том, что реакция уравнена.

            Рассчитаем сначала ∆H298 , ∆S298 и ∆G298.

 

∆H298=[∆fHo298(S2)+4∙∆fHo298(CO2)]- [4∙∆fHo298(CO)+2∙∆fHo298(SO2)]=

 

=[128,37+4∙ (-393,51)]–[4∙ (-110,53) +2∙ (-296,90)]= - 409,75 КДж.

 

∆S298=[ So298(S2)+4∙So298(CO2)] - [4∙So298(CO)+2∙So298(SO2)] =

 

=(228,03+4∙213,66)–(4∙197,55+2∙248,07) = - 203,67 Дж/К.

 

∆G298=∆H298–298∙∆S298=-409750 – 298∙(-203,67)= - 349056 Дж.

 

Расчёт показывает, что изучаемая экзотермическая реакция (знак энтальпии)  при стандартных условиях может протекать самопроизвольно (знак энергии Гиббса).

            Для расчёта нестандартных величин по уравнениям Кирхгофа требуется рассчитать a, ∆b, ∆c, ∆c’. Для удобства и компактности расчётов составим таблицу 1.

Таблица 1 - Расчёт ∆a, ∆b, ∆c, ∆c’ 

Номер  строки

Вещество

Cp = f(T),  Дж/моль∙К

a

b∙103

c’∙10-5

c∙106

1

S2

36,11

1,09

-3,51

0

2

CO2

44,14

9,04

-8,54

0

3

4 CO2

176,56

36,16

-34,16

0

4

кон a,b,c,c’

212,67

37,25

-37,67

0

5

CO

28,41

4,10

-0,46

0

6

4 CO

113,64

16,40

-1,84

0

7

SO2

46,19

7,87

-7,70

0

8

2 SO2

92,38

15,74

-15,40

0

9

исх a,b,c,c’

206,02

32,14

-17,24

0

10

∆a,∆b,∆c,∆c’

6,65

5,11

-20,43

0

 

Строки 1, 2, 5 и 7 содержат справочные значения всех коэффициентов. Данные строк 3, 6 и 8  являются результатом умножения чисел в строках 2, 5 и 7 на соответствующий множитель (коэффициент перед данным веществом в уравнении реакции). Цифры в 10-й строке – результат вычитания данных 9-й строки из данных 4-й строки. Коэффициент а для всех веществ имеет истинное значение. Остальные коэффициенты либо увеличены, либо уменьшены в 10n раз. Это сделано для компактности таблицы 1 (общепринятый способ представления табличных данных). Истинные значения коэффициентов b, c, c’ равны значащим цифрам из таблицы 1,  умноженным на 10-n,

т.е. знак показателя степени множителя следует изменить на противоположный. Коэффициент с для всех веществ изучаемой реакции равен нулю. Рассчитаем ∆H500.

 

∆H500 =  ∆H298 +  ∆a ∙  (500–298)  +  ∆b/2 ∙ ( 5002 – 2982 )  +

 

+ ∆c/3 ∙ ( 5003  - 2983 ) – ∆c’ ∙  ( 1/500 – 1/298 ) =

 

= - 409750 + 6,65 ∙  ( 500 – 298 ) + 5,11 ∙ 103/2 ∙ ( 500- 2982)  –

 

– (-20,43∙105)∙(1/500 –1/298) =-409750+1343+412–2770= -410765 Дж.

            Видно, что рассчитанное значение незначительно отличается от стандартного.

Рассчитаем ∆S500.

∆S500 = ∆S298 + ∆a∙ln(500/298) + ∆b∙(500 – 298) + ∆c/2∙(5002

 

– 2982) – ∆c’/2∙[(1/5002 – 1/2982)] = - 203,67 + 6,65∙ln(500/298)+

 

+ 5,11∙10-3 ( 500 – 298 )  -  (- 20,43∙105/2) ∙ ( 1/5002 – 1/2982 ) =

 

= -203,67 + 3,44 + 1,03 – 7,42 = -206,62 Дж/моль∙К.

 

            Найдём изменение энергии Гиббса ∆G500.

 

∆G500 = ∆H500 – 500 ∙ ∆S500 = -410765-500∙ (-206,62) = -307455 Дж.

 

Изучаемая реакция может протекать самопроизвольно и при 500 К.

 

 

9