Примеры решения задач. Задача 1.. Возможно ли взаимодействие оксида алюминия с водой при 1000С по реакции:

Задача 1.. Возможно ли взаимодействие оксида алюминия с водой при 100⁰С по реакции:

А1₂O_{3 (Тв)} + 3H₂O_(Ж) = 2Аl(ОН)_{3 (Tв).}

кДж/моль -1675,0 -285,8 -1295,0

Дж/моль×К 50,9 70,0 70,0

Как повлияет на вероятность протекания этой реакции повышение температуры?

Решение. Для решения задачи необходимо определить величину по соотношению (8).

= 2 (Аl(ОН)_{3 (Tв)}) - (А1₂O_{3 (Тв)}) - 3 (H₂O_(Ж)) = 2×(-1295,0) + 1675,0 + 3×285,8 = -57.6 кДж.

= 2 (Аl(ОН)_{3 (Tв)}) - (А1₂O_{3 (Тв)}) - 3 (H₂O_(Ж)) = 2×70,0 - 50,9 - 3×70,0 = -120,9 Дж/K.

Учитывая, что 100⁰С = 373.15 К и соотношение размерностей и получим: = - T = -57,6 + 373,15×120,9×10^-3 = -12,486 кДж.

Поскольку < 0, увеличение температуры уменьшит вероятность протекания реакции.

Ответ. Так как < 0, реакция в заданных условиях возможна. Увеличение температуры уменьшит вероятность протекания реакции.

Задача 2. Какая из двух реакций более вероятна при температуре 298 К?

1) Mg _(Тв) + O_2(Г) = MgО _(Тв)

кДж/моль 0 0 -601,2

Дж/моль×К 32,6 205,0 26,9

2) Ca _(Тв) + O_2(Г) = CaО _(Тв)

кДж/моль 0 0 -635,1

Дж/моль×К 41,6 205,0 39,7

Решение. Ответить на поставленный вопрос можно, сопоставляя энергии Гиббса указанных реакций. Рассчитаем эти величины.

Для первой реакции: = (MgО _(Т)) = -601,2 кДж,

= (MgО _(Т)) - (Mg _(Т)) - (O_2(Г)) = 26,9 – 32,6 – 205,0 = -210,7 Дж/К,

= - T = -601,2 + 298×0,2107 = -538,4 кДж.

Для второй реакции: = (CaО _(Т)) = -635,1 кДж,

= (CaО _(Т)) - (Ca _(Т)) - (O_2(Г)) = 39,7 – 41,6 – 205,0 = -206,9 Дж/К,

= - T = -635,1 + 298×0,2069 = -573,4 кДж.

Ответ. Поскольку < вторая реакция более вероятна.

Задача 3. При какой температуре установится равновесие в системе, содержащей NO_2(Г) и N₂O_4(Г)? В каком направлении будет возможно самопроизвольное протекание реакции, если понизить температуру?

Решение. Запишем уравнение химической реакции:

2NO_2(Г) = N₂O_4(Г)­

кДж/моль 33,9 9,4

Дж/моль×К 240,5 304,3

Определим температуру, отвечающую равновесию.

= (N₂O_4(Г)­)-2 (NO_2(Г)) = 9,4 - 2×33,9 = -58,4 кДж. = (N₂O_4(Г)­) – 2 (NO_2(Г)) = 304,3 - 2×240,5 = -176.7 Дж. _.= / = 58400/176,7 = 330,5 К.

Поскольку < 0, при Т < реакция возможна в прямом направлении.

Ответ. Т_н.р.= 330,5 К, при понижении температуры возможна реакция в сторону образования N₂O_4(Г)­.

VI. РАСЧЕТ СВОБОДНОЙ ЭНЕРГИИ ГИББСА РЕАКЦИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЕЛИЧИН