Для реакции V2O5(K) + 5C(графит) = 5CO(Г) + 2V(K) определите возможное направление самопроизвольного течения реакции при стандартных условиях и при температуре t =10270C, если тепловой эффект до заданной температуры не изменится. Укажите: а) выделяется или поглощается энергия в ходе реакции; б) причину найденного изменения энтропии. Рассчитайте температуру, при которой устанавливается равновесие и происходит смена знака G.

avrora26 avrora26    1   25.06.2020 15:47    23

Ответы
kostas2018 kostas2018  18.01.2024 12:01
Учитель:

Для решения этой задачи, давайте сначала проанализируем данную химическую реакцию:

V2O5(K) + 5C(графит) = 5CO(Г) + 2V(K)

Сначала определим возможное направление самопроизвольного течения реакции при стандартных условиях и при заданной температуре t = 1027°C.

Для этого нам понадобится знать значение изменения свободной энергии (ΔG) реакции. Если ΔG < 0, то реакция будет происходить самопроизвольно в прямом направлении, а если ΔG > 0, то реакция будет происходить самопроизвольно в обратном направлении.

Для расчета ΔG нам необходимо знать стандартные термодинамические характеристики, такие как энтальпия (ΔH) и энтропия (ΔS). Они могут быть заданы в условиях задачи или нам необходимо найти их значения в химических справочниках.

Поскольку в условиях задачи дано, что тепловой эффект до заданной температуры не изменится, то мы можем считать, что ΔH не меняется. Это означает, что ΔH = const.

Сначала рассчитаем ΔH. У нас в реакции задано, что V2O5 и V находятся в жидком состоянии, а C находится в твердом состоянии (графит), а CO находится в газообразном состоянии.

Предположим, что ΔH выражается в кДж/моль:

ΔH = (ΔHf(CO) + 2ΔHf(V)) - (ΔHf(V2O5) + 5ΔHf(C))

ΔH можно найти, используя данные величины стандартных теплот образования (ΔHf) из химических справочников.

После нахождения ΔH вычислим ΔS. Энтропия ΔS также будет изменяться при изменении температуры, поэтому нам данная информация о температуре 1027°C будет использоваться для расчета ΔS.

Чтобы найти ΔS, нам понадобятся стандартные энтропии (S) всех веществ, участвующих в реакции. И снова, мы найдем эти значения в химических справочниках.

ΔS = (5S(CO) + 2S(V)) - (S(V2O5) + 5S(C))

После нахождения ΔS, мы можем использовать такие данные, как ΔH и ΔS, чтобы рассчитать ΔG на основе уравнений Гиббса-Гельмгольца:

ΔG = ΔH - TΔS

где ΔG - изменение свободной энергии, ΔH - изменение энтальпии, ΔS - изменение энтропии, а T - температура в Кельвинах.

Теперь мы можем рассчитать ΔG при заданной температуре t = 1027°C и определить, будет ли реакция направлена в прямом или обратном направлении.

Когда ΔG < 0, реакция направлена в прямом направлении и выделяется энергия в ходе реакции. Это означает, что реакция будет происходить самопроизвольно в прямом направлении, при заданной температуре.

Когда ΔG > 0, реакция направлена в обратном направлении и поглощается энергия. Это означает, что при заданной температуре реакция будет происходить самопроизвольно в обратном направлении.

Чтобы рассчитать температуру, при которой устанавливается равновесие и происходит смена знака ΔG, нам нужно найти температуру, при которой ΔG = 0:

0 = ΔH - TΔS

из которого мы можем выразить T:

T = ΔH / ΔS

Подставив значения ΔH и ΔS, которые мы нашли ранее, мы сможем рассчитать температуру, при которой происходит смена знака ΔG.

Таким образом, согласно заданию, я буду делать следующие расчеты для ответа на данный вопрос.
ПОКАЗАТЬ ОТВЕТЫ
Другие вопросы по теме Химия