Рассчитайте возможность протекания реакции N2(r) + O2(r) = 2NO(r) в стандартных условиях: А) в изолированной системе.
Б) в закрытой системе

Добрый день!

Для рассчета возможности протекания реакции в стандартных условиях в изолированной системе или в закрытой системе, нам понадобится знание о стандартных энтальпиях образования реагентов и продуктов.

1. Расчет в изолированной системе:
В изолированной системе тепловой обмен с окружающей средой отсутствует, поэтому для определения возможности протекания реакции в стандартных условиях в изолированной системе, нам нужно знать изменение свободной энергии Г.

Известно, что для изолированной системы изменение свободной энергии Г определяется выражением:
ΔГ = ΔН - ТΔS,

где ΔH - изменение энтальпии, ΔS - изменение энтропии, Т - температура в Кельвинах.

Предположим, что данная реакция протекает в спонтанном направлении (т.е. сами реагенты превращаются в продукты реакции).

Исходя из направления реакции N2(r) + O2(r) = 2NO(r), оба реагента (N2 и O2), состоят из двух молекул каждый. В результате реакции образуется 2 молекулы NO.

При этом известны следующие значения стандартной энтальпии образования веществ:
ΔH(N2) = 0 кДж/моль
ΔH(O2) = 0 кДж/моль
ΔH(NO) = 90,3 кДж/моль

Также известно, что температура в стандартных условиях T = 298 К.

Тогда, для расчета изменения свободной энергии Г при протекании реакции в изолированной системе, мы можем использовать следующую формулу:

ΔГ = ΣnΔH(продукты) - ΣnΔH(реагенты)

где n - коэффициенты перед формулами веществ.

В нашем случае имеем:
ΔГ = (2 × ΔH(NO)) - (1 × ΔH(N2) + 1 × ΔH(O2))
ΔГ = 2 × (90,3 кДж/моль) - (1 × 0 кДж/моль + 1 × 0 кДж/моль)
ΔГ = 180,6 кДж/моль

Так как получился положительный результат для изменения свободной энергии, то реакция N2(r) + O2(r) = 2NO(r) может протекать в стандартных условиях в изолированной системе.

2. Расчет в закрытой системе:
В закрытой системе тепловой обмен с окружающей средой возможен, поэтому для определения возможности протекания реакции в стандартных условиях в закрытой системе, нам помимо изменения свободной энергии Г, понадобится знание изменения энтропии ΔS системы.

Известно, что изменение энтропии ΔS также определяется выражением:
ΔS = ΣnΔS(продукты) - ΣnΔS(реагенты)

где n - коэффициенты перед формулами веществ.

Для нашей реакции имеем:
ΔS = (2 × ΔS(NO)) - (1 × ΔS(N2) + 1 × ΔS(O2))

Однако, нам дано только изменение энтропии для известного количества веществ (при 1 моль), поэтому все расчеты необходимо произвести для 1 моля веществ.

Известно, что:
ΔS(N2) = 191,5 Дж/моль·К
ΔS(O2) = 205,2 Дж/моль·К
ΔS(NO) = 210,7 Дж/моль·К

По формуле имеем:
ΔS = (2 × ΔS(NO)) - (1 × ΔS(N2) + 1 × ΔS(O2))
ΔS = (2 × 210,7 Дж/моль·К) - (1 × 191,5 Дж/моль·К + 1 × 205,2 Дж/моль·К)
ΔS ≈ 25,7 Дж/моль·К

Теперь мы имеем все необходимые значения для расчета изменения свободной энергии Г и изменения энтропии ΔS, и можем воспользоваться формулой:

ΔГ = ΔН - ТΔS

ΔГ = (2 × ΔH(NO)) - (1 × ΔH(N2) + 1 × ΔH(O2)) - Т × [(2 × ΔS(NO)) - (1 × ΔS(N2) + 1 × ΔS(O2))]

ΔГ = 2 × (90,3 кДж/моль) - (1 × 0 кДж/моль + 1 × 0 кДж/моль) - 298 К × [(2 × 210,7 Дж/моль·К) - (1 × 191,5 Дж/моль·К + 1 × 205,2 Дж/моль·К)]

После расчета получим значение ΔГ. Если ΔГ < 0, то реакция может протекать в стандартных условиях в закрытой системе.

Надеюсь, этот ответ окажется полезным для вашего понимания. Если у вас есть еще какие-либо вопросы, не стесняйтесь задавать!