Hoобр MgO = -602 кДж моль-1 So O2 = +205 Дж К-1 моль-1
Hoобр NO2 = +34 кДжмоль-1
So MgO = +27 ДжК-1моль-1
So NO2 = +240 Дж К-1 моль-1
Hoобр = изменение стандартной энтальпии образования. So = стандартная энтропия.
Если нагревать безводный нитрат магния, он разлагается, образуя оксид магния и смесь газов.
Mg(NO3)2 MgO + 2NO2 + 1⁄2O2 Ho = +256 кДжмоль-1 So = +445.5 ДжК-1моль-1

Вычислите изменение стандартной энтальпии образования, Hoобр, безводного нитрата магния, Mg(NO3)2, используя закон Гесса.
…………………. кДж моль-1
[2]

(b) Вычислите изменение стандартной энтропии, So, безводного нитрата магния, Mg(NO3)2.
…………………..Дж К -1моль-1
[1]

(c) Определите возможность самопроизвольного протекания данной реакции. Объясните ответ.

Для решения этой задачи нам потребуется использовать закон Гесса, который устанавливает, что изменение энтальпии для конкретной реакции равно разнице между энтальпиями образования продуктов и исходных веществ.

(a) Для вычисления изменения стандартной энтальпии образования, ΔH°обр, безводного нитрата магния (Mg(NO3)2), мы можем использовать следующее уравнение реакции:

Mg(NO3)2 → MgO + 2NO2 + 1/2O2

Из условия мы знаем, что ΔHoобр для MgO равно -602 кДж/моль, ΔHoобр для NO2 равно +34 кДж/моль, а ΔHoобр для O2 не предоставлено нам. Также у нас есть ΔHoобр для данной реакции, которое равно +256 кДж/моль.

Используя закон Гесса, мы можем выразить ΔHoобр для Mg(NO3)2 следующим образом:

ΔHoобр (Mg(NO3)2) = ΔHoобр (MgO) + 2ΔHoобр (NO2) + 1/2ΔHoобр (O2)

ΔHoобр (Mg(NO3)2) = -602 кДж/моль + 2(34 кДж/моль) + 1/2ΔHoобр (O2)

Но у нас отсутствует значение ΔHoобр для O2, поэтому мы должны его найти.

Однако, у нас есть другая информация: ΔSo для O2 равно +205 Дж/К моль. Используя эту информацию и Третий закон термодинамики, мы можем рассчитать ΔHoобр для O2 следующим образом:

ΔHoобр = TΔSo

где ΔHoобр - изменение стандартной энтальпии образования, ΔSo - стандартная энтропия, T - температура.

Таким образом, ΔHoобр (O2) = (+205 Дж/К моль) × (298 К) = 61190 Дж/моль = 61.19 кДж/моль.

Теперь мы можем подставить это значение в наше уравнение:

ΔHoобр (Mg(NO3)2) = -602 кДж/моль + 2(34 кДж/моль) + 1/2(61.19 кДж/моль)

Вычислив это уравнение, мы получаем:

ΔHoобр (Mg(NO3)2) = -602 кДж/моль + 68 кДж/моль + 30.595 кДж/моль

ΔHoобр (Mg(NO3)2) = -503.405 кДж/моль

Ответ: ΔHoобр (Mg(NO3)2) = -503.405 кДж/моль

(b) Для вычисления изменения стандартной энтропии, ΔSo, безводного нитрата магния (Mg(NO3)2), мы можем использовать следующую формулу:

ΔSoобр (Mg(NO3)2) = ΔSoобр (MgO) + 2ΔSoобр (NO2) + 1/2ΔSoобр (O2)

Из условия мы знаем, что ΔSoобр для MgO равно +27 Дж/К моль, ΔSoобр для NO2 равно +240 Дж/К моль, а ΔSoобр для O2 не предоставлено нам.

Мы также можем использовать значение ΔSoобр для MgO из условия, которое равно +27 Дж/К моль.

ΔSoобр (Mg(NO3)2) = +27 Дж/К моль + 2(+240 Дж/К моль) + 1/2ΔSoобр (O2)

Опять же, у нас отсутствует значение ΔSoобр для O2, поэтому мы должны его найти.

Мы знаем, что ΔHoобр для O2 равно +61.19 кДж/моль, поэтому мы можем использовать следующее соотношение:

ΔHoобр = TΔSo

ΔSoобр = ΔHoобр / T

ΔSoобр (O2) = (+61.19 кДж/моль) / (298 К) = 0.205 Дж/К моль

Теперь мы можем подставить это значение в наше уравнение:

ΔSoобр (Mg(NO3)2) = +27 Дж/К моль + 2(+240 Дж/К моль) + 1/2(0.205 Дж/К моль)

Вычисляя это уравнение, мы получаем:

ΔSoобр (Mg(NO3)2) = +27 Дж/К моль + 480 Дж/К моль + 0.1025 Дж/К моль

ΔSoобр (Mg(NO3)2) = 507.1025 Дж/К моль

Ответ: ΔSoобр (Mg(NO3)2) = 507.1025 Дж/К моль

(c) Чтобы определить возможность самопроизвольного протекания данной реакции, мы можем использовать следующую формулу:

ΔG = ΔH - TΔS

ΔG - изменение свободной энергии
ΔH - изменение энтальпии
ΔS - изменение энтропии
T - температура

Если ΔG < 0, то реакция протекает самопроизвольно. Если ΔG > 0, то реакция не протекает самопроизвольно.

Мы знаем, что ΔH для данной реакции равно +256 кДж/моль, а ΔS равно +445.5 Дж/К моль.

Теперь мы можем подставить эти значения в наше уравнение:

ΔG = (+256 кДж/моль) - (298 К) * (445.5 Дж/К моль)

Вычисляя это уравнение, мы получаем:

ΔG = +256 кДж/моль - 132849 Дж/моль = -132593 кДж/моль

Так как ΔG < 0, мы можем сделать вывод, что данная реакция протекает самопроизвольно.

Ответ: Данная реакция будет протекать самопроизвольно.