Question

Розрахувати тепловий ефект реакції, зміну ентропії та ізобарного потенціалу при 350 К. Зробити висновок про можливість перебігу процесу.

H2(г) + ½ O2(г) = H2O(г);

S0 , Дж/(моль∙К) 130,5 205,0 188,7 ;

∆H0утв. , кДж/моль 0 0 −241,8.

Answer 1

Для обчислення теплового ефекту реакції (ΔH), зміни ентропії (ΔS) та ізобарного потенціалу (ΔG) при 350 K, ми використаємо рівняння Гіббса-Гельмгольца:

ΔG = ΔH - TΔS

Де:
ΔH - зміна ентальпії (Дж/моль),
ΔS - зміна ентропії (Дж/(моль·К)),
T - температура в Кельвінах (K).

У вашому випадку:
ΔH = ΔHутв. (значення для утворення води) = -241,8 кДж/моль = -241,800 Дж/моль.
ΔS = ΔS(H2O) - ΔS(H2) - ΔS(O2) (загальна зміна ентропії продуктів мінус загальна зміна ентропії реакції).
ΔS(H2O) = 188,7 Дж/(моль·K),
ΔS(H2) = 130,5 Дж/(моль·K),
ΔS(O2) = 205,0 Дж/(моль·K).

ΔS = 188,7 - (130,5 + 205,0) = -146,8 Дж/(моль·K).

Тепер можемо обчислити ΔG:

ΔG = -241,800 - 350 * (-146,8) = -241,800 + 51480 = 51238,2 Дж/моль.

Отже, зміна ентальпії реакції ΔH = -241,800 Дж/моль, зміна ентропії ΔS = -146,8 Дж/(моль·K), і ізобарний потенціал ΔG = 51238,2 Дж/моль при 350 K.

Якщо ΔG < 0, то реакція буде спонтанною при даній температурі. У вашому випадку, ΔG додатнє, отже, при 350 K реакція не буде спонтанною.